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2011 年度 実施状況報告書

自己・他者学習機能を有す脳情報処理模倣型統合システムとその応用

研究課題

研究課題/領域番号 23500181
研究機関山口大学

研究代表者

小林 邦和  山口大学, 理工学研究科, 助教 (40263793)

研究分担者 大林 正直  山口大学, 理工学研究科, 教授 (60213849)
呉本 尭  山口大学, 理工学研究科, 助教 (40294657)
研究期間 (年度) 2011-04-28 – 2014-03-31
キーワードマルチエージェント / 強化学習 / 意図推定 / 行動予測 / 注意生成 / 脳情報処理 / ロボット / 機械学習
研究概要

平成23年度は,主に1.自己学習と他者学習の定義,2.各種モデルの構築,3.ハードウェア/ソフトウェア環境の構築を行った.研究体制を含む研究計画の詳細は,以下の通りである.1.自己学習と他者学習の定義:MASにおけるエージェントの行動学習は,その性質より,自己の基本行動様式を獲得する自己学習と他者との協調行動様式を獲得する他者学習に分けられる.なお本研究では,協調行動は基本行動の組み合わせで表現できるものと仮定する.自己学習で獲得する基本行動は,MAS特有の行動ではなく,原則シングルエージェントシステム(以下,SASと略記)で必要な要素行動と考えられる.従って,先ずSASにおいて,エージェントが要素行動を獲得するように自己学習を行う.次にMASにおいて,エージェントが協調行動を獲得するように他者学習を行った.この他者学習では,以下で述べる状態・行動予測モデルと政策・意図推定モデルを用いて,協調行動を促進するように効率的な学習を図った.【担当:小林】2.各種モデルの構築:既存モデルを基礎として,他者の状態や行動の予測を行う状態・行動予測モデル,他者の行動政策の推定を行う政策推定モデル,他者の行動意図の推定を行う意図推定モデル,複数の感覚刺激の中から特定の刺激のみに着目する注意生成モデル,ヒトの情動を模倣した情動生成モデルをそれぞれ構築した.なお各モデルは,抽象度(脳情報処理の階層レベル)に応じて,階層構造をもつという特徴がある.【担当:小林,大林】3.ハードウェア/ソフトウェア環境の構築:次年度以降のために,ロボット実験におけるハードウェア(設備備品のロボットPALROと制御用パソコン)とソフトウェア(自作)の利用環境を構築した.【担当:小林,呉本】

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

研究の目的では,マルチエージェントシステムが抱える1.状態空間の爆発問題,2.同時学習問題,3.不完全知覚問題という3つの主要課題に着目し,それらの解決策を提示するというものであった.今年度は初年度であったが,エージェントの学習に関して,これまで着目されていなかった,エージェントが自己の基本行動様式を獲得する自己学習と他者との協調行動様式を獲得する他者学習に陽に区別することを提唱した.次に状態・行動予測モデル,政策・意図推定モデル,注意・情動生成モデルから構成される脳情報処理模倣型統合システムを提案した.上記達成度の判定理由として,平成23年度に得られた成果を図書1編,学術論文8編,国際会議論文7編,国内会議論文8編という形で発表することができたからである.

今後の研究の推進方策

平成24年度は,主に1.脳情報処理模倣型統合システムの開発,2.ハードウェアシステムの構築を行なう.研究体制を含む研究計画の詳細は,以下の通りである.1.脳情報処理模倣型統合システムの開発:初年度に開発する各種モデルと学習・推論システムを統合し,MASにおける協調行動の創発を指向した脳情報処理模倣型統合システムを開発する.同時に計算機シミュレーションにより,本システムの性能評価を行う.本システムでは,基本技術として,入力情報の特徴抽出と情報圧縮を行う自己組織化写像マップ,部分情報から推論を行うベイジアンネットワーク,動的システムの同定を行う相互結合型ニューラルネットワークを用いる.【担当:小林,大林】2.ハードウェアシステムの構築:ブルートゥース通信という通信方式を用いて,ロボットの入出力制御を行うために必要となる無線通信システムと基幹制御システムの構築を行う.【担当:小林,呉本】

次年度の研究費の使用計画

平成24年度は,物品費として,ヒューマノイドロボットPALRO(富士ソフト製)1台を計上している.このヒューマノイドロボットは,平成23年度に2台購入の予定であった.その内,1台目を研究開始当初に購入し,ハードウェア環境の構築等で使用した.その後,2台目を購入する予定であったが,年度途中で,メーカー側の仕様変更に伴う後継機の発売が予定されていたので,2台目は次年度(平成24年度)に購入することとに変更した.なおこの変更に伴う,研究の遅れは生じていない.また旅費として,成果発表旅費(電気学会部門大会,弘前市,2名),成果発表旅費(電気学会システム研究会,東京都,1名),成果発表旅費(電気学会全国大会,場所未定,1名),外国成果発表旅費(国際会議ICONIP2012,カタール,1名),外国成果発表旅費(国際会議AROB2013,韓国,1名)を計上している.更に,その他として,研究成果投稿料(電気学会論文誌2件)と学会参加費(電気学会部門大会1件,電気学会全国大会1件)を計上している.

  • 研究成果

    (24件)

すべて 2012 2011

すべて 雑誌論文 (8件) (うち査読あり 7件) 学会発表 (15件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] 相互結合型ネットワークにおけるメタヒューリスティクスを用いた動的想起2011

    • 著者名/発表者名
      呉本尭, 渡邊駿, 小林邦和, 馮良炳, 大林正直
    • 雑誌名

      電気学会論文誌

      巻: 131-C ページ: 1475-1484

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 強化学習制御と適応H∞制御の協働型制御方式2011

    • 著者名/発表者名
      大林正直, 内山祥吾, 呉本尭, 小林邦和
    • 雑誌名

      電気学会論文誌

      巻: 131-C ページ: 1467-1474

    • 査読あり
  • [雑誌論文] An Improved Internal Model of Autonomous Robots by a Psychological Approach2011

    • 著者名/発表者名
      Kuremoto, T., Obayashi, M., Kobayashi, K., and Feng, L.
    • 雑誌名

      Cognitive Computation

      巻: 3 ページ: 501-509

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Investigating the Influence of PFC Transection and Nicotine on Dynamics of AMPA and NMDA Receptors of VTA Dopaminergic Neurons2011

    • 著者名/発表者名
      Chen, T. Y., Zhang, D., Dragomir, A., Kobayashi, K., Akay, Y., and Akay, M.
    • 雑誌名

      Journal of NeuroEngineering and Rehabilitation

      巻: 8 ページ: 1-9

    • DOI

      10.1186/1743-0003-8-58

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A Gesture Recognition System Using One-Pass DP Method2011

    • 著者名/発表者名
      Kuremoto, T., Kinoshita, Y., Feng, L., Watanabe, S., Kobayashi, K., and ,Obayashi, M.
    • 雑誌名

      Lecture Notes in Artificial Intelligence (LNAI)

      巻: 6839 ページ: 581-587

    • 査読あり
  • [雑誌論文] An Action Selection Method Based on Estimation of Other's Intention in Time-Varying Multi-Agent Environments2011

    • 著者名/発表者名
      Kobayashi, K., Kanehira, R., Kuremoto, T., and Obayashi, M.
    • 雑誌名

      Lecture Notes in Computer Science

      巻: 7064 ページ: 76-85

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A Neuro-Fuzzy Network with Reinforcement Learning Algorithms for Swarm Learning2011

    • 著者名/発表者名
      Kuremoto, T., Yamano, Y., Feng, L., Kobayashi, K., and Obayashi, M.
    • 雑誌名

      Lecture Notes in Electrical Engineering

      巻: 144 ページ: 101-108

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A Transient Chaotic Associative Memory Model with Temporary Stay Function2011

    • 著者名/発表者名
      Obayashi, M., Narita, K., Kobayashi, K., and Kuremoto, T.
    • 雑誌名

      Electronics and Communications in Japan

      巻: 175 ページ: 29-36

  • [学会発表] Development of a Brain Computer Interface Using Inexpensive Commercial EEG Sensor with One-channel2012

    • 著者名/発表者名
      Obayashi, M., Watanabe, K., Kuremoto, T., and Kobayashi, K.
    • 学会等名
      Proceedings of the 17th International Symposium on Artificial Life and Robotics (AROB2012)
    • 発表場所
      別府国際コンベンションセンター(別府市)
    • 年月日
      2012年1月19日
  • [学会発表] Handwriting Character Classification Using Freeman's Olfactory KIII Model2012

    • 著者名/発表者名
      Obayashi, M., Koga, S., Kuremoto, T., and Kobayashi, K.
    • 学会等名
      Proceedings of the 17th International Symposium on Artificial Life and Robotics (AROB2012)
    • 発表場所
      別府国際コンベンションセンター(別府市)
    • 年月日
      2012年1月19日
  • [学会発表] メタヒューリスティクス手法による連想記憶モデルの最適パラメータ探索2011

    • 著者名/発表者名
      渡邊駿, 呉本尭, 小林邦和, 大林正直
    • 学会等名
      電気学会電子・情報・システム部門大会予稿集
    • 発表場所
      富山大学(富山市)
    • 年月日
      2011年9月7日
  • [学会発表] マルチエージェントシステムにおける行動予測と意図推定に関する研究動向2011

    • 著者名/発表者名
      小林邦和, 大林正直, 呉本尭
    • 学会等名
      電気学会システム研究会予稿集
    • 発表場所
      千葉大学(千葉市)
    • 年月日
      2011年8月25日
  • [学会発表] A Human-Machine Interaction System: A Voice Command Learning System Using PL-G-SOM2011

    • 著者名/発表者名
      Kuremoto, T., Yamane, T., Feng, L., Kobayashi, K., and Obayashi, M.
    • 学会等名
      Proceedings of 2011 International Conference on Industrial Engineering and Management (IEM2011)
    • 発表場所
      Zhengzhou, China
    • 年月日
      2011年8月12日
  • [学会発表] メモリ生成機構を用いたパラメトリックCMAC2011

    • 著者名/発表者名
      内山祥吾, 大林正直, 呉本尭, 小林邦和
    • 学会等名
      電気学会システム研究会予稿集
    • 発表場所
      山口大学(山口県宇部市)
    • 年月日
      2011年12月3日
  • [学会発表] 進化的計算手法を用いた多層カオスニューラルネットワークの動的想起2011

    • 著者名/発表者名
      渡邊駿, 呉本尭, 小林邦和, 大林正直
    • 学会等名
      電気学会システム研究会予稿集
    • 発表場所
      山口大学(山口県宇部市)
    • 年月日
      2011年12月3日
  • [学会発表] Optimization and Verification for a Robot Control System Based on Learning Petri Net Model2011

    • 著者名/発表者名
      Feng, L., Obayashi, M, Kuremoto, T., and Kobayashi, K.
    • 学会等名
      Proceedings of the 3rd International Asia Conference on Informatics in Control, Automation and Robotics (CAR2011)
    • 発表場所
      Shenzhen, China
    • 年月日
      2011年12月24日
  • [学会発表] H∞ Robust Reinforcement Learning Control System with Auto-Structuring Fuzzy Neural Network2011

    • 著者名/発表者名
      Uchiyama, S., Obayashi, M., Kuremoto, T., and Kobayashi, K.
    • 学会等名
      Proceedings of the 3rd International Symposium on Digital Manufacturing 2011 (ISDM2011)
    • 発表場所
      リーガロイヤルホテル小倉(北九州市)
    • 年月日
      2011年11月30日
  • [学会発表] 階層型学習法を用いた戦略選択アルゴリズム2011

    • 著者名/発表者名
      宅野雄大, 大林正直, 呉本尭, 小林邦和
    • 学会等名
      第20回計測自動制御学会中国支部学術講演会予稿集
    • 発表場所
      岡山大学(岡山市)
    • 年月日
      2011年11月26日
  • [学会発表] マルチエージェントシステム合意問題に対する自己組織化ファジィニューラルネットを用いた分散型適応制御2011

    • 著者名/発表者名
      大富康弘, 大林正直, 呉本尭, 小林邦和
    • 学会等名
      第20回計測自動制御学会中国支部学術講演会予稿集
    • 発表場所
      岡山大学(岡山市)
    • 年月日
      2011年11月26日
  • [学会発表] Robust Reinforcement Learning Control System with Tracking Performance Compensator2011

    • 著者名/発表者名
      Uchiyama, S., Obayashi, M., Kuremoto, T., and Kobayashi, K.,
    • 学会等名
      Proceedings of International Conference on Control, Automation and Systems (ICCAS2011)
    • 発表場所
      Gyeonggi-do, Korea
    • 年月日
      2011年10月26日
  • [学会発表] Intelligent Tracking Control Method of a Target by Group of Agents with Nonlinear Dynamics2011

    • 著者名/発表者名
      Obayashi, M., Yokoji, Y., Uchiyama, S., Feng, L., Kuremoto, T., and Kobayashi, K.
    • 学会等名
      Proceedings of International Conference on Control, Automation and Systems (ICCAS2011)
    • 発表場所
      Gyeonggi-do, Korea
    • 年月日
      2011年10月26日
  • [学会発表] 進化的計算手法を用いたCNNの内部パラメータ探索と想起性能に関する研究2011

    • 著者名/発表者名
      渡邊駿, 呉本尭, 小林邦和, 大林正直
    • 学会等名
      電気・情報関連学会中国支部第62回連合大会予稿集
    • 発表場所
      広島工業大学(広島市)
    • 年月日
      2011年10月22日
  • [学会発表] H∞追従性能補償器を備えたオンライン型強化学習制御システム2011

    • 著者名/発表者名
      内山祥吾, 大林正直, 呉本尭, 小林邦和
    • 学会等名
      電気・情報関連学会中国支部第62回連合大会予稿集
    • 発表場所
      広島工業大学(広島市)
    • 年月日
      2011年10月22日
  • [図書] Robust Control, Theory and Applications2011

    • 著者名/発表者名
      Obayashi, M., Nakahara, N., Yamada, K., Kuremoto, T., Kobayashi, K., and Feng, L.
    • 総ページ数
      692
    • 出版者
      InTech Publishing

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公開日: 2013-07-10  

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