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2009 年度 実績報告書

確率分布間距離に基づく好奇心概念の一般化とロボットの自律的発達

研究課題

研究課題/領域番号 21500218
研究機関九州工業大学

研究代表者

石川 眞澄  九州工業大学, 大学院・生命体工学研究科, 教授 (60222973)

研究分担者 堀尾 恵一  九州工業大学, 大学院・生命体工学研究科, 准教授 (70363413)
永松 正博  九州工業大学, 大学院・生命体工学研究科, 教授 (70117307)
キーワードsurprise / 好奇心 / Kullback-Leibler情報量 / 経路計画 / 発達 / 強化学習
研究概要

1. これまで地図と位置・方位の同時推定(SLAM)において、その性能を最大化するための経路最適化のために情報量増加を用いることが提案されていた。これに対し、情報量増加の代わりにsurprise、すなわち事後確率分布から事前確率分布までのKullback-Leibler情報量を用いることを提案した。前者は事前確率に対しては事前確率で重み付けした情報量を定義し、事後確率に対しては事後確率で重み付けした情報量を用いる。他方後者は、事前確率および事後確率のいずれに対しても事後確率で重み付けした情報量を用いる。後者の方が性能が良いことを示した。
2. 複雑な環境において複雑な拘束条件を持つロボットの経路計画は困難な問題になる。これに対して、始めは時間をかけて経路を探すが、慣れてくると短い時間で解決できるようになり、さらに、活用と探索のバランスを好奇心を使って解決する方法を提案した。また、最適化問題に対し、好奇心と同様な仕組みを入れることにより、解空間探索を効率良く行う方法を提案した。
3. 好奇心を包括する情動という概念に着目し、情動と強化学習と融合した新しい行動学習の研究を行った。これにより、強化学習のみの場合と比較して、状態数の削減、学習の高速化が実現でき、また、複数ロボット間の協調行動の創発を確認した。更に、他ロボットの行動予測を行う機能を採用し、それに対し好奇心の考え方を適用することで、複数ロボットでの効率的な学習が実現できることを確認した。
4. 移動ロボットシミュレータWebotsおよび移動ロボットWITHの使用法に習熟し、次年度以降の研究の遂行の準備を行った。

  • 研究成果

    (30件)

すべて 2010 2009

すべて 雑誌論文 (9件) (うち査読あり 9件) 学会発表 (21件)

  • [雑誌論文] Constraint Satisfaction with Neural Network for Trajectory Planning2010

    • 著者名/発表者名
      Shinji Nagano, Yoichi Fujimoto, Masahiro Nagamatu
    • 雑誌名

      Studies in Computational Intelligence, Springer, 226

      ページ: 69-72

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Emergence of Behaviors based on the Desire for Existence by Reinforcement Learning2009

    • 著者名/発表者名
      Mikio Morita, Masumi Ishikawa
    • 雑誌名

      Lecture Notes in Computer Science, Springer 5506

      ページ: 762-769

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Trajectory Planning with Dynamics Constraints for an Underactuated Manipulator2009

    • 著者名/発表者名
      Yuya Nishida, Masahiro Nagamatu
    • 雑誌名

      Lecture Notes in Computer Science, Springer 5506

      ページ: 787-793

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Task segmentation in a mobile robot by mnSOM and clustering with spatio-temporal contiguity2009

    • 著者名/発表者名
      Muhammad Aziz Muslim, Masumi Ishikawa, Tetsuo Furukawa
    • 雑誌名

      International Journal of Innovative Computing, Information & Control 5

      ページ: 865-875

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Brain-Inspired Emergence of Behaviors Based on Values and Curiosity in Mobile Robots2009

    • 著者名/発表者名
      Masumi Ishikawa, Masahiro Nagamatsu, Takao Hagiwara, Naoyuki Yamamoto, Fumiko Kiriake, Takehiko Nishida, Takeshi Yamakawa, Kazuo Ishii, Hideki Nakagawa, Hong Zhang
    • 雑誌名

      Brain-Inspired Information Technology 266

      ページ: 33-38

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Emergence of Behaviors by Reinforcement Learning Based on the Desire for Existence2009

    • 著者名/発表者名
      Takao Hagiwara, Masumi Ishikawa
    • 雑誌名

      Brain-Inspired Information Technology 266

      ページ: 39-44

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Classification and Novelty Detection of Omni-view Images Taken from a Mobile Robot2009

    • 著者名/発表者名
      Fumiko Kiriake, Masumi Ishikawa
    • 雑誌名

      Brain-Inspired Information Technology 266

      ページ: 45-49

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Curiosity and Boredom Based on Prediction Error as Novel Internal Rewards2009

    • 著者名/発表者名
      Naoyuki Yamamoto, Masumi Ishikawa
    • 雑誌名

      Brain-Inspired Information Technology 266

      ページ: 51-55

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Skill Transfer of a Mobile Robot Obtained by Reinforcement Learning to a Different Mobile Robot2009

    • 著者名/発表者名
      Keiji Kamei, Masumi Ishikawa
    • 雑誌名

      Brain-Inspired Information Technology 266

      ページ: 57-62

    • 査読あり
  • [学会発表] 知性獲得への自己組織的アプローチ(特別講演)2010

    • 著者名/発表者名
      石川眞澄
    • 学会等名
      第11回自己組織化マップ研究会
    • 発表場所
      北九州市
    • 年月日
      2010-03-15
  • [学会発表] Dual Map Building and Localization for Mobile Robots Based on Panoramic Images2010

    • 著者名/発表者名
      Youbo Cai, Masumi Ishikawa
    • 学会等名
      電子情報通信学会ニューロコンピューティング研究会
    • 発表場所
      東京都町田市
    • 年月日
      2010-03-09
  • [学会発表] 画像特徴抽出フィルタの学習に基づくロボットの位置推定2010

    • 著者名/発表者名
      大木万里子, 石川眞澄
    • 学会等名
      電子情報通信学会ニューロコンピューティング研究会
    • 発表場所
      東京都町田市
    • 年月日
      2010-03-09
  • [学会発表] 進化型モジュールネットワークとモジュール型強化学習を用いた階層型アーキテクチャ2010

    • 著者名/発表者名
      金源直幸, 石川眞澄
    • 学会等名
      電子情報通信学会ニューロコンピューティング研究会
    • 発表場所
      東京都町田市
    • 年月日
      2010-03-09
  • [学会発表] 強化学習を用いた変動環境下の最短経路探索2010

    • 著者名/発表者名
      甲斐孝史, 石川眞澄
    • 学会等名
      電子情報通信学会ニューロコンピューティング研究会
    • 発表場所
      東京都町田市
    • 年月日
      2010-03-09
  • [学会発表] Lagrangian Method for Solving Software-MCU Assignment Problem2009

    • 著者名/発表者名
      Jagath Weerasinghe, Masahiro Nagamatu
    • 学会等名
      The Fourth IEEE International Conference on In dustrial and Information Systems(2009)
    • 発表場所
      University of Peradeniya, Sri Lanka
    • 年月日
      2009-12-31
  • [学会発表] Surprise-driven exploration with Rao-Blackwellized particle filters for efficiently constructing occupancy grid maps2009

    • 著者名/発表者名
      Youbo Cai, Masumi Ishikawa
    • 学会等名
      ICONIP2009
    • 発表場所
      Bangkok, Thailand
    • 年月日
      2009-12-04
  • [学会発表] Using Long and Short Term Memories in Solving Optimization Problems2009

    • 著者名/発表者名
      Masahiro Nagamatul, Jagath Weerasinghe
    • 学会等名
      ICONIP2009
    • 発表場所
      Bangkok, Thailand
    • 年月日
      2009-12-04
  • [学会発表] Origins of Intelligence--Segmentation and Curiosity(invited talk)2009

    • 著者名/発表者名
      Masumi Ishikawa
    • 学会等名
      ICONIP2009
    • 発表場所
      Bangkok, Thailand
    • 年月日
      2009-12-02
  • [学会発表] 小売店における商品配置の最適化に関する研究2009

    • 著者名/発表者名
      熊田友也, 永松正博
    • 学会等名
      第17回電子情報通信学会九州支部学生会講演会
    • 発表場所
      九州工業大学飯塚市
    • 年月日
      2009-09-30
  • [学会発表] Solving optimization problem for car electronics system2009

    • 著者名/発表者名
      Weerasinghe Jagath, 永松正博
    • 学会等名
      第17回電子情報通信学会九州支部学生会講演会
    • 発表場所
      九州工業大学飯塚市
    • 年月日
      2009-09-30
  • [学会発表] 車両型ロボットの経路プランニングに関する研究2009

    • 著者名/発表者名
      佐藤雅彦, 永松正博
    • 学会等名
      第17回電子情報通信学会九州支部学生会講演会
    • 発表場所
      九州工業大学飯塚市
    • 年月日
      2009-09-30
  • [学会発表] ビデオ映像からの物体追跡に関する研究2009

    • 著者名/発表者名
      田中佑季, 永松正博
    • 学会等名
      第17回電子情報通信学会九州支部学生会講演会
    • 発表場所
      九州工業大学飯塚市
    • 年月日
      2009-09-30
  • [学会発表] Performance Comparison of Surprise and Information Gain in Building a Grid-based Map with Rao-Blackwellized Particle Filters2009

    • 著者名/発表者名
      蔡幼波, 石川眞澄
    • 学会等名
      日本神経回路学会第19回全国大会
    • 発表場所
      仙台
    • 年月日
      2009-09-26
  • [学会発表] 確率的環境変化検出による強化学習の環境変化適応の高速化2009

    • 著者名/発表者名
      亀井圭史, 石川眞澄
    • 学会等名
      日本神経回路学会第19回全国大会
    • 発表場所
      仙台
    • 年月日
      2009-09-26
  • [学会発表] Hierarchical architecture with modular network SOM and modular reinforcement learning2009

    • 著者名/発表者名
      Masumi Ishikawa, Kosuke Ueno
    • 学会等名
      ICANN 2009
    • 発表場所
      Limassol, Cyprus
    • 年月日
      2009-09-15
  • [学会発表] Emergence of Efficient Behaviors by Intrinsic Motivation2009

    • 著者名/発表者名
      Masumi Ishikawa, Youbo Cai, Yoshifumi Tanaka
    • 学会等名
      The 9th Postech-Kyutech Joint Workshop
    • 発表場所
      Pohang, Korea
    • 年月日
      2009-08-25
  • [学会発表] Surprise-driven Exploration with Rao-Blackwellized Particle Filters2009

    • 著者名/発表者名
      Youbo Cai, Masumi Ishikawa
    • 学会等名
      The 9th Postech-Kyutech Joint Workshop
    • 発表場所
      Pohang, Korea
    • 年月日
      2009-08-25
  • [学会発表] Emergence of Behaviors based on the Desire for Existence by Reinforcement Learning2009

    • 著者名/発表者名
      Mikio Morita, Masumi Ishikawa
    • 学会等名
      The 9th Postech-Kyutech Joint Workshop
    • 発表場所
      Pohang, Korea
    • 年月日
      2009-08-25
  • [学会発表] Reinforcement learning with internal rewards based on error in a grid-based map2009

    • 著者名/発表者名
      Masumi Ishikawa, Yoshifumi Tanaka
    • 学会等名
      IMS2009
    • 発表場所
      Kunming, China
    • 年月日
      2009-07-22
  • [学会発表] 知能の源……分節化および好奇心(招待講演)2009

    • 著者名/発表者名
      石川眞澄, 蔡幼波
    • 学会等名
      Brain-ISワークショップ
    • 発表場所
      北九州市
    • 年月日
      2009-02-04

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公開日: 2011-06-16   更新日: 2016-04-21  

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