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2022 年度 実施状況報告書

効率的な深層学習:脳信号を使用したロボットベースのリハビリテーションの実装

研究課題

研究課題/領域番号 21K03970
研究機関法政大学

研究代表者

Capi Genci  法政大学, 理工学部, 教授 (20389399)

研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2024-03-31
キーワード深層学習 / BMI / リハビリテーション / 転移学習 / ロボットハンド / 遺伝的アルゴリズム
研究実績の概要

今年度は、BMI システム実装に対する深層学習と遺伝的アルゴリズム統合について研究を拡張し、以下の研究テーマに重点を置いて実施しました。1. 転移学習を使用し、認識率とトレーニング時間の観点で深層学習のパフォーマンスを向上させること。始めに、特定のタスクと課題に対する CNNのトレーニングを実施しました。 次に、BMI システムにおける類似の概念および新規課題のため、新規の CNNに対してトレーニング済みの CNN の一部を転送し、トレーニングを実施しました。2. 遺伝的アルゴリズムを利用して有用なデータを選択し、深層学習アルゴリズムのパフォーマンスを向上させること。ディープ ラーニングのパフォーマンスに関連するもう 1 つの問題は、トレーニング データと強く関連しています。 つまり、収集されたすべてのデータが特に脳のデータに役立つわけではありません。3. トレーニング済みの CNNを用いたリアルタイムでのロボット制御。脳信号は CNN によって分類され、認識された動きはリアルタイムでロボットハンドに転送されます。ロボットの応答は、実時間状況において有効な速度であることを確認した。また、2022年度計測自動制御学会において学術奨励賞を受賞した。

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

今年はコロナの影響も収まり、計画通りにプロジェクトを遂行。 インターネットのデータだけでなく、研究室の学生から収集したデータも実験に使用しています。

今後の研究の推進方策

来年は、以下の問題に焦点を当てます。
1) 幅広いアプリケーションでのロボットの実装。
2) バイオセンシングバンドルの乾式電極と無線通信を使用した、より有用なアプリケーション。
3) 日常生活に役立つ、より複雑な実運動と虚運動を考える。

次年度使用額が生じた理由

主な理由はCOVIDの状況であり、国際会議発表の予定が予算の厳格な執行に影響しました。残りの予算使用予定は学会で研究成果を発表する費用とする。

研究成果

(8件)

すべて 2023 2022 その他

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 5件、 招待講演 1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] IMPROVING THE CONVOLUTIONAL NEURAL NETWORK PERFORMANCE THROUGH TRANSFER LEARNING FOR BRAIN-MACHINE INTERFACE SYSTEMS2022

    • 著者名/発表者名
      Eneo Petoku, Ryota Takahashi, Genci Capi
    • 雑誌名

      International Journal of Innovative Computing, Information and Control

      巻: 18/5 ページ: 1587 1600

    • DOI

      10.24507/ijicic.18.05.1587

    • 査読あり
  • [学会発表] EEG Channels Optimization for Wireless BMI-based Robot Interaction for Internet of Robotic Things2023

    • 著者名/発表者名
      Satoki Sugiyama, Goragod Pongthanisorn, Shirai Aya and Genci Capi
    • 学会等名
      2023 6th Conference on Cloud and Internet of Things (CIoT)
    • 国際学会
  • [学会発表] Combination of Reinforcement and Deep Learning for EEG Channel Optimization on Brain-machine Interface Systems2023

    • 著者名/発表者名
      Goragod Pongthanisorn, Satoki Sugiyama, Shirai Aya and Genci Capi
    • 学会等名
      2023 International Conference on Artificial Intelligence in Information and Communication (ICAIIC)
    • 国際学会
  • [学会発表] Optimizing Convolutional Neural Networks to Control the Robotic Hand using Brain Signals2022

    • 著者名/発表者名
      Satoki Sugiyama, Eneo Petoku, Ryota Takahashi and Genci Capi
    • 学会等名
      2022 JSME-IIP/ASME-ISPS Joint Conference on Micromechatronics for Information and Precision Equipment (MIPE2022)
    • 国際学会
  • [学会発表] INTELLIGENT ASSISTIVE ROBOTS OPERATING IN HUMAN ENVIRONMENTS: DIRECTIONS AND CHALLENGES2022

    • 著者名/発表者名
      Genci Capi
    • 学会等名
      2022 JSME-IIP/ASME-ISPS Joint Conference on Micromechatronics for Information and Precision Equipment (MIPE2022)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Effect of Number of Electrodes on Gesture Recognition: A Robotic Hand Implementation2022

    • 著者名/発表者名
      Kazuma Iizawa, Takuto Soeda, Aya Shirai and Genci Capi
    • 学会等名
      2022 JSME-IIP/ASME-ISPS Joint Conference on Micromechatronics for Information and Precision Equipment (MIPE2022)
  • [学会発表] Mobile Humanoid Robot Control through Object Movement Imagery2022

    • 著者名/発表者名
      Eneo Petoku, Genci Capi
    • 学会等名
      2022 4th International Conference on Control and Robotics
    • 国際学会
  • [備考] デ ィ ー プ ラ ー ニ ン グ を 用い た BMIシ ス テ ム の 開発

    • URL

      http://assistrobotics.ws.hosei.ac.jp/research_group_bci_jp.html

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公開日: 2023-12-25  

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