| 研究課題/領域番号 |
19K11515
|
|---|
| 研究機関 | 岩手大学 |
|---|
研究代表者 |
明石 卓也 岩手大学, 理工学部, 准教授 (50403655)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
|
| キーワード | スポーツ科学 / ビッグデータ / 進化計算 / 深層学習 / コンピュータビジョン |
|---|
| 研究実績の概要 |
本申請では，人工知能のひとつである深層学習において，行動を認知するための人間の脳の仕組みを実現することを目的とする．また，ニューロサイエンス・行動科学分野への大量データ自動解析のツールを提供すると共に，脳の機能の理解に貢献し，機械学習・画像認識の性能飛躍的向上の，一石二鳥以上を狙う．
人間の脳では，対象物体の動き方の情報を利用して行動を認知している．つまり，空間的特徴量だけではなく，時間的な変化の仕方（時間的特徴量）を学習していると考えられる．
そのため，遺伝的アルゴリズムのような進化的手法と敵対学習の組み合わせや，空間的特徴量と時間的特徴量の融合に取り組み，ニューロサイエンス分野の研究協力者と議論し，新たな深層学習のスキームを提案する．
1年度目では、主な成果として3D Point Cloud Retrieval With Bidirectional Feature Matchという新たな3次元点群の特徴量マッチング手法を提案し，ジャーナル論文として発表することができた．2年度目は主として1年度目で収集したデータを用いて実際に特徴量をマッチングする新たなスキームについて検討した．さらに，人間の頭部の検出方法について，深層学習およびTransfer Learningを用いた新たな手法を提案し，ジャーナル論文として発表することができた．さらに，10月以降において，深層学習における時間的特徴量の利用方法について本格的な検討を進めており，動画像ビッグデータの生成法（データオーギュメンテーション）に関する検討も始めている．
|
| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
第2年度では，初年度で実施した指や膝の微細周期運動のデータ収集の取得方法について検討した成果を利用して得られたデータを活用し，微細周期運動のセンシング手法の研究に取り組んだ．その成果について，共同研究者であるカリフォルニア工科大学との共同研究として国内学会において発表した．
さらに，初年度では，第1段階としてオーディオデータと画像データという異なるデータを学習するマルチモーダル学習フレームワークを構築したが，第2年度では，3次元点群データにおける新たな特徴量マッチング問題に取り組み，国際雑誌へ投稿し，採録されている．さらに，ここ数年において注目されているTransfer Learningを用いた新たな深層学習による物体認識手法について検討し，国際雑誌へ投稿し，採録されている．並行して，深層学習における時間的特徴量の利用方法について本格的な検討を進めている．
また，今後もカリフォルニア工科大学との共同研究を継続し，学会発表を重ねていく予定である．
以上の理由から，おおむね順調に進展していると判断した．
|
| 今後の研究の推進方策 |
最終年度では初年度と2年度に取得したデータを利用しつつ，空間的特徴量と時間的特徴量を利用するアルゴリズムを検討し，Transfer Learningや遺伝的アルゴリズム等と敵対学習の組み合わせの方法を検討し，アルゴリズムの検討・洗練化に取り組む．
また，ニューロサイエンス分野における，人間の脳における時系列の認知的な情報処理の過程を深層学習や遺伝的アルゴリズムといった人工知能に取り入れることも検討する．これにより，当初の目的であった，空間的特徴量と時間的特徴量の融合の達成に近づくことができると考えられる．
さらに，本申請で扱う深層学習における最適化（多次元問題ととらえることも可能）の見地から，多次元問題の最適化に適した新たな進化的手法に基づく最適化手法についても検討していく．また，必要に応じて，初年度から取り組んだデータの取得方法などを再検討する．
そのほかの研究を遂行する上での課題として，コミュニケーションの質の低下がある．これは，新型コロナウイルス感染拡大によって対面によるミーティングがなくなったためであるが，今後は，今まで以上に，緊密にオンラインミーティングを実施することにより研究を推進していく予定である．
|
| 次年度使用額が生じた理由 |
当初の予定があった出張が新型コロナウイルス感染拡大により延期になった．また，論文の投稿スケジュールも変更することになった．また，購入予定のハードウェアについて次年度購入することとしたため，次年度使用額が生じた．これらの計画変更について本申請の進捗に影響はほとんどない．
次年度では，新たな出張や必要な物品や前年度で購入しなかった消耗品の購入や，投稿中のジャーナル論文の投稿費用に使用する予定である．また，以下の使用を計画している．調査研究旅費として，関東もしくは西日本方面における調査・研究を兼ねた成果発表（3日間×4，40万円），欧米もしくはアジア地域における国際会議での調査・研究を兼ねた成果発表（5日間×1回，30万円）を予定している．また，大容量ハードディスク（1台，9万円）もしくは深層学習用のGPU（1台，9万円）などの購入を予定している．研究補助の人件費として大学院生（1名以上）に対して研究協力謝金を支出する予定である．万一不足の場合は，他の研究費によって補填する予定である．
|
