| 研究課題/領域番号 |
19K11515
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| 研究機関 | 岩手大学 |
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研究代表者 |
明石 卓也 岩手大学, 理工学部, 准教授 (50403655)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| 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 |
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| 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に関する検討も始めた．
3年度目では，2年目度の研究をさらに発展させ、部分的に遮蔽された頭部の検出に関するジャーナル論文を発表した．また，スポーツ分野における行動・戦略・意図・チームワーク（対人協調）などの精緻な分類，解析方法に応用可能な，空間特徴量と時間特徴量の融合技術の検討を進め，成果をジャーナル論文として投稿中である．また，認知心理学に関連する国際会議において発表予定である．
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| 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
本申請は，2016年度国際共同研究加速基金（16KK0069）およびその基課題（16K01647）に一部関連しており，新たに，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し，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ものである。コロナ感染拡大のため，海外の研究協力者との直接の打ち合わせが困難となり，延長することとなったが，脳内の物体認識アルゴリズムの解明のカギとなる可能性が高い，遮蔽された頭部の効率的な検出手法を提案し，成果としてジャーナル論文が採択された．また，新たなテンプレートマッチング手法を確立し，その成果を「DS-SRI: Diversity similarity measure against scaling, rotation, and illumination change for robust template matching」というジャーナル論文を投稿することができた．また，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）を学習する新たな深層学習アルゴリズムについても考案し，その成果をニューロサイエンス分野の国際会議において発表する予定である．したがって，おおむね順調に進展しているといえる．
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| 今後の研究の推進方策 |
本申請は，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し，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ものである。今年度は，コロナ感染拡大のため，海外の研究協力者との直接の打ち合わせが困難となり，延長することとなった．現在も，カリフォルニア工科大学との協力関係を維持しており，2022年度5月時点では，コロナ感染拡大が以前よりも弱まっていると考えられるため，積極的に連携を深め，行動心理実験を通じて，新たな知見や実験結果を得て，論文投稿していく予定である．万一，コロナ感染が再拡大した場合は，オンラインミーティングを活用する．また，本年度に新たに提案したDS-SRI: Diversity similarity measureは、物体のスケーリング、回転、照明の影響にロバストな新しい類似性測定法であり，他の類似性を示す指標と比較して有効性が高いが，処理速度に課題が残っているため，今後の課題として実用化を目指した追加のデータ収集や、高速化を目指していく．
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| 次年度使用額が生じた理由 |
本申請は，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している．2021年度では研究成果として，1編のジャーナル論文が採択された．また，新たなテンプレートマッチング手法を確立し，その成果をジャーナル論文として投稿することができた．また，国際会議において，空間的特徴量および時間的な変化学修する手法を提案し，その成果をニューロサイエンス分野の国際会議において発表する予定である．したがって，おおむね順調に進展しているといえる．
しかし，コロナ感染拡大のため，海外の研究協力者との直接の打ち合わせが困難となり，延長することとなった．現在も，カリフォルニア工科大学との協力関係を維持しており，2022年度では，コロナ感染拡大が以前よりも弱まっているため，積極的に連携を深め，行動心理実験を通じて，新たな知見や実験結果を得て，論文投稿していく予定である．また，本年度に新たに提案したDS-SRI: Diversity similarity measureは、物体のスケーリング、回転、照明の影響にロバストな新しい類似性測定法であり，他の類似性を示す指標と比較して有効性が高いが，処理速度に課題が残っているため，今後の課題として実用化を目指した追加のデータ収集や、高速化を目指していく．そのために，情報収集のための学会参加費用やプログラミング，データ整理のための人件費，さらに論文投稿費用等を支出する予定である。
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