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2022 年度 実施状況報告書

アトラクターネットワークによる言語処理の神経メカニズムのモデル化

研究課題

研究課題/領域番号 21K15611
研究機関沖縄科学技術大学院大学

研究代表者

芳賀 達也  沖縄科学技術大学院大学, 神経情報・脳計算ユニット, スタッフサイエンティスト (10744873)

研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2024-03-31
キーワード海馬 / 嗅内皮質 / 空間学習 / 言語
研究実績の概要

前年に開発したDisentangled successor information (DSI)モデルの成果に関して、学会発表(国内学会および国際学会)を行い、論文の執筆とプレプリントの公開を行った。現在論文誌への投稿を進めているところである。その作業の中で、データセットを用いたモデル内の概念表現の定量的な解析手法を新たに確立したのに加え、単語表現のみならず空間表現の合成による推論も可能であることを明らかにした。また、前年の段階ではDSIはグリッド細胞型の表現を形成することがわかっていたが、拘束条件のかけ方によっては場所細胞型の表現も形成されることを新たに発見できた。さらに、意味表現に関しても海馬と嗅内皮質の実験的な特性に対応させられる結果が見えてきており、海馬と嗅内皮質双方に当てはめられるモデルとして解釈を進められる見込みができた。DSIは単語埋め込みに対応するモデルだが、アトラクターネットワークや自己注意との関係に関しては、DSIに対応する表現学習を行うニューラルネットワークモデルを考え、そこに追加の伝達経路を加えると自己注意と数学的に同じ形式のアトラクターネットワーク(Ramsaur et al., 2020)に帰着できることが新たにわかった。これによって、海馬・嗅内皮質の神経メカニズムに対応したアトラクターネットワークモデルによって単語埋め込みおよび自己注意による表現ベクトルの計算に相当する情報処理ができる目途が立った。
また、アトラクターネットワークの特性に関する基礎的な研究成果、海馬の学習メカニズムに関する共同研究の成果について、学会発表や論文発表を行った。

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

前年に開発したDisentangled successor information (DSI)モデルによって、海馬・嗅内皮質で単語埋め込みに相当する学習が行えるという知見が得られた。その成果発表に関する作業は、論文のアクセプトまでには至っていないものの順調に進展している。また、自己注意およびアトラクターネットワークとの関係性については、DSIをネットワークモデルにして拡張していくことで実装可能であるという見込みができており、研究目標の達成に向けて順調な進捗が見られているといえる。

今後の研究の推進方策

今後はDSIモデルをベースとしたアトラクターネットワークモデルを実装し、言語データに当てはめて学習を行わせ、モデルの挙動や言語モデルとしての性能をチェックしながら改善を行っていく。また、当初の計画通り、その学習でモデル内に現れてきた神経表現を公開されている言語処理中の脳の神経活動データにフィッティングして対応を調べる作業を行う。

次年度使用額が生じた理由

論文がまだアクセプトに至っておらず発表費用が未使用であるため。次年度に論文がアクセプトされればそこで使用する。

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2022

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 2件)

  • [雑誌論文] Multiscale and Extended Retrieval of Associative Memory Structures in a Cortical Model of Local-Global Inhibition Balance2022

    • 著者名/発表者名
      Burns Thomas F.、Haga (芳賀 達也) Tatsuya、Fukai (深井朋樹) Tomoki
    • 雑誌名

      eneuro

      巻: 9 ページ: ENEURO.0023-22

    • DOI

      10.1523/ENEURO.0023-22.2022

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 物理空間と意味空間におけるナビゲーションを統合する嗅内皮質の神経表現モデル2022

    • 著者名/発表者名
      芳賀達也、大関洋平、深井朋樹
    • 学会等名
      NEURO2022
  • [学会発表] A functional role for inhibitory diversity in associative memory2022

    • 著者名/発表者名
      Thomas F Burns, Tatsuya Haga, Tomoki Fukai
    • 学会等名
      NEURO2022
  • [学会発表] From grid cells to language: generalized spatial representation model of entorhinal cortex.2022

    • 著者名/発表者名
      Tatsuya Haga, Yohei Oseki, Tomoki Fukai
    • 学会等名
      Society for Neuroscience Meeting
    • 国際学会
  • [学会発表] Dual roles of idling moments for past and future memories2022

    • 著者名/発表者名
      Khaled Ghandour, Tatsuya Haga, Noriaki Ohkawa, Chi Chung Fung, Masanori Nomoto, Masaaki Sato, Tomoki Fukai, Kaoru Inokuchi
    • 学会等名
      Society for Neuroscience Meeting
    • 国際学会

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公開日: 2023-12-25  

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