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

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 23500181
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 知能情報学
• 研究機関: 愛知県立大学 (2012-2013); 山口大学 (2011)
• 研究代表者: 小林 邦和 愛知県立大学, 情報科学部, 准教授 (40263793)
• 研究分担者: 大林 正直 山口大学, 大学院・理工学研究科, 教授 (60213849) ; 呉本 尭 山口大学, 大学院・理工学研究科, 助教 (40294657)
• 研究期間 (年度): 2011 – 2013
• 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

本研究では，先ず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．次に，それらのモデルと学習・推論システムを統合し，マルチエージェントシステム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した．同時に計算機シミュレーションとロボット実験により，本システムの性能評価を行った．なお，成果は，学術論文23編，学会発表（国際会議，国内会議）69編，図書6冊として公表した．

研究成果

• [雑誌論文] Time Series Forecasting Using a Deep Belief Network with Restricted Boltzmann Machines (2014)
  • 著者名/発表者名: Kuremoto, T ., Kimura, S., Kobayashi, K., and Obayashi, M
  • 雑誌名: Neurocomputing 巻: Vol.137 ページ: 47-56
  • 査読あり
• [雑誌論文] マルコフ情動モデルを備えたロボットの行動決定法 (2014)
  • 著者名/発表者名: 綿田 将悟, 大林 正直, 呉本 尭, 間普真吾, 小林 邦和
  • 雑誌名: 電気学会論文誌 巻: Vol.134-C,No.1 ページ: 85-93
  • 査読あり
• [雑誌論文] 自己融合小脳パーセプトロン改良モデル利用型制御システムとその合意問題への適用 (2014)
  • 著者名/発表者名: 内山 祥吾, 大林 正直, 呉本 尭, 小林邦和, 間普 真吾
  • 雑誌名: 電気学会論文誌 巻: Vol.134-C,No.7(印刷中)
• [雑誌論文] ニューロファジィ型強化学習システムを用いた群行動の獲得 (2013)
  • 著者名/発表者名: 呉本 尭, 山野 祐樹, 馮 良炳, 小林 邦和, 大林 正直
  • 雑誌名: 気学会論文誌 巻: Vol.133-C,No.5 ページ: 1076-1085
  • 査読あり
• [雑誌論文] QoS Optimization for Web Service Composition Based on Reinforcement Learning (2013)
  • 著者名/発表者名: Feng, L., Obayashi, M., Kuremoto, T ., Kobayashi, K., and Watanabe, S
  • 雑誌名: Int'l Journal of Innovative Computing, Information and Control 巻: Vol.9,No.6 ページ: 2361-2376
• [雑誌論文] 小脳パーセプトロン改良モデル利用型ロバスト制御システム (2013)
  • 著者名/発表者名: 内山 祥吾, 大林 正直, 呉本 尭, 小林邦和
  • 雑誌名: 電気学会論文誌 巻: Vol.133-C,No.6 ページ: 1251-1258
  • 査読あり
• [雑誌論文] An Improved Reinforcement Learning System Using Affective Factors (2013)
  • 著者名/発表者名: Kuremoto, T ., Tsurusaki, T ., Kobayashi, K., Mabu, S., and Obayashi, M
  • 雑誌名: Robotics 巻: Vol.2, No.3 ページ: 149-164
  • 査読あり
• [雑誌論文] Analyzing and Learning Opponent's Strategies in the RoboCup Small Size League (2013)
  • 著者名/発表者名: Yasui, K., Kobayashi, K., Murakami, K., and Naruse, T
  • 雑誌名: Lecture Notes in Artificial Intelligence 巻: (印刷中)
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Model of Emotional Intelligent Agent for Cooperative Goal Exploration (2013)
  • 著者名/発表者名: Kuremoto, T ., Tsurusaki, T ., Kobayashi, K., Mabu, S., and Obayashi, M
  • 雑誌名: Lecture Notes in Computer Science 巻: Vol.7995 ページ: 21-30
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Gesture Recognition System with Retina-V1 Model and One-pass Dynamic Programming (2013)
  • 著者名/発表者名: Kuremoto, T ., Kinoshita, Y ., Feng, L., Watanabe, S., Kobayashi, K., and Obayashi, M
  • 雑誌名: Neurocomputing 巻: Vol.116 ページ: 291-300
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Method for Analyzing the Spatiotemporal Changes of Chaotic Neural Networks (2013)
  • 著者名/発表者名: Watanabe, S., Kuremoto, T ., Kobayashi, K., and Obayashi, M
  • 雑誌名: Artificial Life and Robotics 巻: Vol.18 ページ: 196-203
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Learning Fuzzy Petri Net Model (2012)
  • 著者名/発表者名: Feng, L., Obayashi, M., Kuremoto, T ., and Kobayashi, K
  • 雑誌名: IEEJ Transactions on Electrical and Electronic Engineering 巻: Vol.7,No.3 ページ: 274-282
  • 査読あり
• [雑誌論文] H∞追従性能補償器を備えたリアルタイム強化学習制御システム (2012)
  • 著者名/発表者名: 内山 祥吾, 大林 正直, 呉本 尭, 小林邦和
  • 雑誌名: 電気学会論文誌 巻: Vol.132-C,No.6 ページ: 1008-1015
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cooperative Behavior Acquisition in Multi-agent Reinforcement Learning System Using Attention Degree (2012)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi, K., Kurano, T ., Kuremoto, T ., and Obayashi, M
  • 雑誌名: Lecture Notes in Computer Science 巻: Vol.7665 ページ: 537-544
  • 査読あり
• [雑誌論文] Handwriting Character Classification Using Free- man's Olfactory KIII Model (2012)
  • 著者名/発表者名: Obayashi, M., Koga, S., Feng, L., Kuremoto, T ., and Kobayashi, K
  • 雑誌名: Artificial Life and Robotics 巻: Vol.17,No.x ページ: 1-6
  • 査読あり
• [雑誌論文] Time Series Forecasting Using Restricted Boltzmann Machine (2012)
  • 著者名/発表者名: Kuremoto, T ., Kimura, S., Kobayashi, K., and , Obayashi, M
  • 雑誌名: Communications in Computer and Information Science 巻: Vol.304 ページ: 17-22
  • 査読あり
• [雑誌論文] Multiple Action Sequence Learning and Automatic Generation for a Humanoid Robot Using RNNPB and Reinforcement Learning (2012)
  • 著者名/発表者名: Kuremoto, T ., Hashiguchi, K., Morisaki, K., Watanabe, S., Kobayashi, K., Mabu, S., and Obayashi, M
  • 雑誌名: A Journal of Software Engineering and Applications 巻: Vol.5 ページ: 128-133
  • 査読あり
• [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: Vol.131-C,No.8 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: Vol.131-C,No.8 ページ: 1467-1474
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Gesture Recognition System Using One-Pass DP Method (2011)
  • 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 巻: Vol.6839 ページ: 581-587
  • 査読あり
• [雑誌論文] Investigating the Influence of PFC Transection and Nicotine on Dynamics of AMP A and NMDA Receptors of VTA Dopaminergic Neurons (2011)
  • 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: Vol.8,No.58
  • DOI: 10.1186/1743-0003-8-58
  • 査読あり
• [雑誌論文] An Action Selection Method Based on Estimation of Other's Intention in Time-V arying MultiAgent Environments (2011)
  • 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: Vol.7064 ページ: 76-85
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Neuro-Fuzzy Network with Reinforcement Learning Algorithms for Swarm Learning (2011)
  • 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: Vol.144 ページ: 101-108
  • 査読あり
• [雑誌論文] Optimization and V erification for a Robot Control System Based on Learning Petri Net Model (2011)
  • 著者名/発表者名: Feng, L., Obayashi, M, Kuremoto, T ., and Kobayashi, K
  • 雑誌名: Lecture Notes in Electrical Engineering 巻: Vol.133 ページ: 815-823
  • 査読あり
• [雑誌論文] An Improved Internal Model of Autonomous Robots by a Psychological Approach (2011)
  • 著者名/発表者名: Kuremoto, T ., Obayashi, M., Kobayashi, K., and Feng, L
  • 雑誌名: Cognitive Computation 巻: Vol.3 ページ: 501-509
  • 査読あり
• [学会発表] A Method to Estimate Ball' s State of Spin by Image Processing for Strategic Learning in RoboCup Small-Size-robot League (2014)
  • 著者名/発表者名: Nunome, Y ., Murakami, K., Ito, M., Kobayashi, K., and Naruse, T
  • 学会等名: Proc. of IWAIT2014
  • 年月日: 20140000
• [学会発表] Decision Making System of Robots Introducing a Reconstruction of Emotions Based on Their Own Experiences (2014)
  • 著者名/発表者名: Watada S., Obayashi, M., Kuremoto, T ., Mabu, S., and Kobayashi, K
  • 学会等名: Proc. of ICAROB2014
  • 年月日: 20140000
• [学会発表] The Recollection Characteristics of Generalized MCNN Using Different Control Methods (2014)
  • 著者名/発表者名: Watanabe, S., Kuremoto, T ., Mabu, S., Obayashi, M., and Kobayashi, K
  • 学会等名: Proc. of ICAROB2014
  • 年月日: 20140000
• [学会発表] An Action Selection Method Using Degree of Cooperation in a Multi-agent System (2014)
  • 著者名/発表者名: Kawamura, M., Kobayashi, K
  • 学会等名: Proc. of ICAROB2014
  • 年月日: 20140000
• [学会発表] Cooperative Action Acquisition Based on Intention Estimation Method in a Multi-agent Reinforcement Learning System (2014)
  • 著者名/発表者名: Tsubakimoto, T ., Kobayashi, K
  • 学会等名: Proc. of ICAROB2014
  • 年月日: 20140000
• [学会発表] The Effect of the Internal Parameters on Association Performance of a Chaotic Neural Network (2013)
  • 著者名/発表者名: Watanabe, S., Kuremoto, T ., Kobayashi, K., and Obayashi, M
  • 学会等名: Proc. of AROB2013
  • 年月日: 20130000
• [学会発表] A New Decision-Making System of an Agent Based on Emotional Model in Multi Agent System (2013)
  • 著者名/発表者名: Watada, S., Obayashi, M., Kuremoto, T ., Kobayashi, K., and Mabu, S
  • 学会等名: Proc. of AROB2013
  • 年月日: 20130000
• [学会発表] Decentralized Adaptive Control Using an Affine plus Self-organizing Fuzzy Neural Network for Multi-Agent System Consensus Problem (2013)
  • 著者名/発表者名: Obayashi, M., Otomi, Y ., Kuremoto, T ., Kobayashi, K., and Mabu, S
  • 学会等名: Proc. of ICSSE2013
  • 年月日: 20130000
• [学会発表] The Recollection Characteristics of a Generalized MCNN (2013)
  • 著者名/発表者名: Watanabe, S., Kuremoto, T ., Kobayashi, K., Mabu, S., and Obayashi, M
  • 学会等名: Proc. of SICE Annual Conf. 2013
  • 年月日: 20130000
• [学会発表] Adaptive Control System Based on Self-organizing Wavelet Neural Network with Tracking Performance Compensator (2013)
  • 著者名/発表者名: Obayashi, M., Kamikariya, T ., Uchiyama, S., Watada, S., Kuremoto, T ., Mabu, S., and Kobayashi, K
  • 学会等名: Proc. of SMC2013
  • 年月日: 20130000
• [学会発表] Dynamical Recollection and Storage of Video Images via MCNN and SOM (2013)
  • 著者名/発表者名: Watanabe, S., Kuremoto, T ., Kobayashi, K., Mabu, S., and Obayashi, M
  • 学会等名: Proc. of ICIARE2013
  • 年月日: 20130000
• [学会発表] Innovative Practice of Robotics Education Using LEGO Mindstorms NXT (2013)
  • 著者名/発表者名: Kuremoto, T ., Watanabe, S., Ko- bayashi, K., Mabu, S., and Obayashi, M
  • 学会等名: Proc. of ICIARE2013
  • 年月日: 20130000
• [学会発表] An Innovative Mental Task Classification Method with a Hierarchical Structure Based on EEG Data (2013)
  • 著者名/発表者名: Obayashi, M., Shinkawa, M., Kuremoto, T ., Kobayashi, K., and Mabu, S
  • 学会等名: Proc. of ICIARE2013
  • 年月日: 20130000
• [学会発表] Development of a Brain Computer Interface Using Inexpensive Commercial EEG Sensor with One-channel (2012)
  • 著者名/発表者名: Obayashi, M., Watanabe, K., Kuremoto, T ., and Kobayashi, K
  • 学会等名: Proc. of AROB2012
  • 年月日: 20120000
• [学会発表] Handwriting Character Classification Using Freeman's Olfactory KIII Model (2012)
  • 著者名/発表者名: Obayashi, M., Koga, S., Kuremoto, T ., and Kobayashi, K
  • 学会等名: Proc. of AROB2012
  • 年月日: 20120000
• [学会発表] A Hand Image Instruction Learning System Using PL- G-SOM (2012)
  • 著者名/発表者名: Kuremoto, T ., Otani, T ., Feng, L., Kobayashi, K., and , Obayashi, M
  • 学会等名: Proc. of ICAI2012
  • 年月日: 20120000
• [学会発表] An Emotional Model Embedded Reinforcement Learning System (2012)
  • 著者名/発表者名: Obayashi, M., Takuno, T ., Kuremoto, T ., and Kobayashi, K
  • 学会等名: Proc. of SMC2012
  • 年月日: 20120000
• [学会発表] A Hu-man-Machine Interaction System, A Voice Command Learning System Using PL-G-SOM (2011)
  • 著者名/発表者名: Kuremoto, T ., Y amane, T ., Feng, L., Kobayashi, K., and Obayashi, M
  • 学会等名: Proc. of IEM2011
  • 年月日: 20110000
• [学会発表] Robust Reinforcement Learning Control System with Tracking Performance Compensator (2011)
  • 著者名/発表者名: Uchiyama, S., Obayashi, M., Kuremoto, T ., and Kobayashi, K
  • 学会等名: Proc. of ICCAS2011
  • 年月日: 20110000
• [学会発表] Intelligent Tracking Control Method of a Target by Group of Agents with Nonlinear Dynamics (2011)
  • 著者名/発表者名: Obayashi, M., Y okoji, Y ., Uchiyama, S., Feng, L., Kuremoto, T ., and Kobayashi, K
  • 学会等名: Proc. of ICCAS2011
  • 年月日: 20110000
• [学会発表] H∞ Robust Reinforcement Learning Control System with Auto-Structuring Fuzzy Neural Network (2011)
  • 著者名/発表者名: Uchiyama, S., Obayashi, M., Kuremoto, T ., and Kobayashi, K
  • 学会等名: Proc. of ISDM2011
  • 年月日: 20110000
• [図書] 機械学習技術の基礎と応用 (2013)
  • 著者名/発表者名: 実応用を指向する械学習技術調査専門委員会(編), 小林 邦和
  • 出版者: 電気学会
• [図書] Advances in Robotics : Modeling, Control and Applications (2013)
  • 著者名/発表者名: Ciufudean, C. ( 編 ) , Kuremoto, T ., Kobayashi, K., and Obayashi, M
  • 出版者: iConcept Press
• [図書] Horizons in Computer Science Research (Vol.8) (2013)
  • 著者名/発表者名: Clary , T . S. ( 編 ) , Kuremoto, T ., Obayashi, M., and Kobayashi, K
  • 出版者: Nova Science Publishers
• [図書] Petri Nets-Manufacturing and Computer Science (2012)
  • 著者名/発表者名: Pawlewski, P . (編) , Feng, L., Obayashi, M., Kuremoto, T ., and Kobayashi, K
  • 出版者: InTech Publishing
• [図書] Insights into the Amygdala: Structure, Functions and Implications for Disorders (2012)
  • 著者名/発表者名: Yilmazer-Hanke, D. (編) , Kuremoto, T ., Obayashi, M., and Kobayashi, K
  • 出版者: Nova Science Publishers
• [図書] Robust Control, Theory and Applications (2011)
  • 著者名/発表者名: Bartoszewicz, A.(編), Obayashi, M., Nakahara, N., Y amada, K., Kuremoto, T ., Kobayashi, K., and Feng, L
  • 出版者: InT ech Publishing
• [備考]
  • URL: http://www.ist.aichi-pu.ac.jp/~koba/