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2021 年度 実績報告書

人形インタラクション:経験的モード分解と深層学習を用いた人型AIロボットデザイン

研究課題

研究課題/領域番号 20K23352
研究機関東京工科大学

研究代表者

董 然  東京工科大学, コンピュータサイエンス学部, 助教 (80879891)

研究期間 (年度) 2020-09-11 – 2022-03-31
キーワード経験的モード分解 / モーションデザイン / ロボット / 伝統芸能 / 序破急 / 人形浄瑠璃
研究実績の概要

本研究の主な実績は次の3点である.1.ヒルベルト-ファン変換を用いた伝統芸能技法である序破急の解析.2.経験的モード分解と深層学習を用いた感情表現モーション生成手法の確立.3.提案した経験的モード分解を用いた解析手法を他分野への応用.
1においては,人形浄瑠璃の複数シーン(日高川入相花王など)の所作,義太夫の声,および三味線の音をデータ化できた.採取した複数シーンのモーションデータに対して,多変量経験的モード分解を適用し,人形のモーションに周波数領域でのスピード変化,すなわち緩急が存在することを確認した.また,人工知能を用いて義太夫の声と三味線の音からビートを抽出し,そのテンポをデータ化できた.モーションと音声の相関を調べ,人形浄瑠璃に使われている序破急(緩急)という技法を数値的に可視化でき,すなわち,人形浄瑠璃は序破急という技法を使って観客とインタラクションを行うことを確認できた.
2では,1で発見した周波数領域での序破急技法を,人工知能に適用し,モーションが自動生成できるようにするため,経験的モード分解と深層学習を用いた感情表現モーション生成手法を確立した.モーションデータを非線形周波数成分に分解することにより,動作の機能を実現するプライマリモーションと感情表現が多く含まれるセカンダリモーションに分けることを実現した.さらに,この二つのモーションのリンクをAIに学習させることで,プライマリモーションからセカンダリモーションを生成することが可能になり、序破急の技法で演じられる繊細な動きを生成する手法を確立した.
3では,本研究で開発した解析手法をモーションのみならず,融合分野にも応用した.例えば,電磁界解析と感染症対策にも応用し,異なる分野での非線形問題にも貢献できることを確認できた.

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2022 2021

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] Photonic Crystal Frequency Demultiplexer Design for Electromagnetic Wave using FDTD and MEMD2022

    • 著者名/発表者名
      Dong Ran, Shigeta Daisuke, Fujita Yoshihisa, Ikuno Soichiro
    • 雑誌名

      Journal of Advanced Simulation in Science and Engineering

      巻: 9 ページ: 65~77

    • DOI

      10.15748/jasse.9.65

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Nonlinear frequency analysis of COVID-19 spread in Tokyo using empirical mode decomposition2022

    • 著者名/発表者名
      Dong Ran, Ni Shaowen, Ikuno Soichiro
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 12 ページ: 1~12

    • DOI

      10.1038/s41598-022-06095-w

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Electromagnetic Penetration and Reflection Analysis in Fractal Structures using Three-dimensional Empirical Mode Decomposition2022

    • 著者名/発表者名
      Dong Ran, Fujita Yoshihisa, Nakamura Hiroaki, Ikuno Soichiro
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Magnetics

      巻: in press ページ: 1~4

    • DOI

      10.1109/TMAG.2022.3161997

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A deep learning framework for realistic robot motion generation2021

    • 著者名/発表者名
      Dong Ran, Chang Qiong, Ikuno Soichiro
    • 雑誌名

      Neural Computing and Applications

      巻: in press ページ: 1~14

    • DOI

      10.1007/s00521-021-06192-3

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Photonic Rendering for Hair Cuticles using High Accuracy NS-FDTD method2021

    • 著者名/発表者名
      Hou Zhuo, Cai Dongsheng, Dong Ran
    • 雑誌名

      ACM SIGGRAPH 2021 Talks

      巻: SIGGRAPH '21 ページ: 1~2

    • DOI

      10.1145/3450623.3464678

    • 査読あり
  • [学会発表] Parallelization Efficiency of k-skip Mister R for Large Scale Linear System obtained from Electromagnetic Analysis2022

    • 著者名/発表者名
      Takayasu Morishita, Ran Dong, Kuniyoshi Abe, Yoshihisa Fujita, Soichiro Ikuno
    • 学会等名
      Compumag 2021
    • 国際学会
  • [学会発表] MEMDを用いたフォトニック結晶内の電磁波周波数解析2022

    • 著者名/発表者名
      重田 大祐、董 然、生野 壮一郎
    • 学会等名
      情報処理学会第84回全国大会
  • [学会発表] k段飛ばしMrR法の数値特性と並列化効率の数値的検証2022

    • 著者名/発表者名
      森下 貴康、董 然、阿部 邦美、生野 壮一郎
    • 学会等名
      情報処理学会第84回全国大会
  • [学会発表] 経験的モード分解を用いた東京都 COVID-19 新規感染者のトレンド解析2021

    • 著者名/発表者名
      董 然、生野 壮一郎
    • 学会等名
      日本応用数理学会2021年度年会
  • [学会発表] フラクタル構造内電磁波伝播現象に対する三次元経験的モード分解を用いた空間周波数解析2021

    • 著者名/発表者名
      董 然、藤田 宜久、中村 浩章、生野 壮一郎
    • 学会等名
      第30回MAGDAコンファレンス (MAGDA2021)

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公開日: 2022-12-28  

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