| 研究課題/領域番号 |
19K12184
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| 研究機関 | 滋賀大学 |
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研究代表者 |
田中 琢真 滋賀大学, データサイエンス学部, 准教授 (40526224)
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| 研究分担者 |
古田 貴寛 大阪大学, 歯学研究科, 講師 (60314184)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| キーワード | 感覚運動系 / 情報量 / アクティブタッチ |
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| 研究実績の概要 |
不確実な状況の下でアクティブな情報探索を行うモデルの構築を行った。空間上の各点において独立なベルヌイ分布に従う値があり、この値を検出するプローブが空間上をどのように移動するのが情報理論的に最適であるかをモデルから導き、シミュレーションを行った。制約条件を加えない場合、プローブは非常に不規則な動きを示し、生物のアクティブな情報探索とはかなり異なる様子を示すことがわかった。何らかの制約条件を加えることで生物の動きに類似したものが出てくるのではないかと考えられるが、今のところ理論的取り扱いに便利な制約条件を見つけ出すことができていない。
また、プローブとして今のところ単位時間あたりに走査した距離に反比例する精度の情報が得られるものを考えているが、これも生物学的な妥当性を検証する必要があると考えている。速度あるいは範囲と情報の精度のトレードオフについての文献を調べているところである。
以上のような研究に加えて、より基礎的な方面から問題にアプローチするために、Stringer et al. (2019)によって明らかにされた皮質情報の表現様式を再現する回路モデルや、ノイズのあるもとでの神経振動子モデルの同期現象の発生についての研究も同時に進めている。前者については単純なフィードフォワード回路による再現が部分的には可能であることがわかり、後者についてはダイナミクスの低次元表現が可能であることがわかった。後者については論文の執筆も進めている。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
アクティブな情報探索を行うモデルの構築は着手できているが、その進捗は十分ではない。今のところ生物学的に妥当性のある動きになっておらず、目標としているモデルの構築に至れていないのが現状である。理論的な取り扱いの容易さと生物学的な妥当性の両面を追求していく必要があると考えている。
基礎的な方面からのアプローチではStringer et al. (2019)と同じ固有値分布を持つフィードフォワード回路を構築できているので、こちらについても研究を進めていきたい。また、ノイズの下の神経振動子モデルの同期現象については、既存研究を拡張し、閉じた低次元ダイナミクスで扱えることが明らかになったので、この方面の研究も進めていく。この研究によって、これまで知られていた自然振動数が分布した位相振動子の低次元ダイナミクスへの縮約がそのままノイズのある位相振動子系のダイナミクスへの縮約に読み替えられることがわかった。
アクティブな情報探索と基礎的な方面からのアプローチとを両面進めている現状を評価し、進捗状況はやや遅れているとした。
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| 今後の研究の推進方策 |
アクティブな情報探索を行うモデルの構築では、プローブとして今のところ単位時間あたりに走査した距離に反比例する精度の情報が得られるものを考えているが、これの生物学的な妥当性を検証する。速度あるいは範囲と情報の精度のトレードオフについての文献を調べる。また、理論的にも短時間の走査で得られる情報としてどのような形を仮定するのがを検討する。これに加えて、実験的に検証可能な神経細胞の活動としてどのようなものが出てくるはずかを理論的に導くことも試みる。空間上にどのような値が分布していると見なすべきかから検討し直す。
基礎的な方面からのアプローチではStringer et al. (2019)と同じ固有値分布を持つフィードフォワード回路については、このような回路が出てくる根拠を構成し、論文課することを目指す。また、ノイズの下の神経振動子モデルの同期現象については、論文化し、応用する。情報を担う主体が振動子ニューロンモデルであった場合にこのモデルを応用し、最適な情報処理を行う場合どのようになるかを検討する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
主として行っているアクティブタッチの情報理論的研究が進まず、2019年度の使用額が少なくなった。また、2019年度末に参加予定だった学会も中止になり、さらに使用額を押し下げた。しかし今後、基礎的研究の論文投稿を行い、情報理論的研究も進める予定であるので、使用額が多くなる予定である。旅費は今年度もすくなるなることが予想されるので、主として機材を充実させるのに予算を使う計画を立てている。情報理論的研究も、その他の基礎的な研究も、理論的モデルをシミュレーションモデルに落として検証するために高性能な計算機が必要になると考えている。また、様々な状況で共同研究者とのミーティングなどを行うためのタブレット端末やノートPCも必要になると考えている。
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