• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 課題ページに戻る

2013 年度 実施状況報告書

社会システムにおける拡大位相空間と創発

研究課題

研究課題/領域番号 24540410
研究機関会津大学

研究代表者

L Igor  会津大学, コンピュータ理工学部, 教授 (80600585)

研究分担者 渡辺 曜大  会津大学, コンピュータ理工学部, 准教授 (70360675)
キーワード創発事象 / 有限認知容量 / 非線形力学系 / 異常確率過程 / ダイナミカルトラップ / 人間の不連続制御 / 非平衡相転移
研究概要

2013年度は,不安定な力学システムに対する人間の不連続制御の基礎について重点的に調べた.この概念では,制御者の行動は人間行動の能動相および受動相の交互の繰り返しから成り,能動相・受動相間の遷移はイベント駆動であると仮定される.
我々は過減衰ダイナミクスをもつ仮想逆振り子の平衡に関する実験を行い,そこで得られた結果を説明する理論を構築した.結論は以下の通りである.(1) 制御者の行動を記述するためには,制御者により直接コントロールされる変数を含む拡張された相空間を考える必要がある.調べた系においてそれは台車速度である.(2) 能動相・受動相間の遷移は確率的であり,ダイナミカルトラップの概念によりそれを適切に記述することができる.(3) 振り子の角度,台車速度および位相図の分布は普遍的な形であらわされる.(4) 調べた系において制御者により直接コントロールされる台車速度の分布は鋭いピークをもつ.(5) 開ループ制御システムにより支配される能動相を記述するには,変分法に基づく特別な定式化が必要である.
知覚閾値近傍における人間行動を理解するための試行実験として,形状認識実験を行った.その結果,形状認識は雑音のある信号の検出という枠組みでは記述できないことが分かった.さらに,この過程は顕著なヒステリシスを示した.
慣性を有する物体に対する人間の不連続制御に関する試行実験として,仮想自動車の運転における人間行動を観察した.この場合も系のダイナミクスを記述するためには拡張された相空間が必要であることが分かった.

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

項目1に関する 2013年度の研究計画は完全に遂行した.有限の認知容量に由来する人間行動の例を用いて,不安定な力学システムに対する人間の不連続制御について理論・実験の双方から調べた.その主要な特徴要素である能動・受動相および両相間の遷移が独立のメカニズムにより記述されること,したがって,両者は別々に調べられるべきものであることが分かった.これにより,2013年度に分かったボトルネックを反映して2014年度の研究計画の詳細を定めることができる.ここでボトルネックとは,受動相から能動相への遷移の物理および能動相の統計的な性質である.加えて,慣性を有する不安定な力学的物体に対する人間の制御の不連続性を検出するためにこれまでに得られた基準の普遍性を証明する予定である.
項目2 (非線形確率過程)に関して,レヴィ過程の解析に関する主要部分はすでに2012年度に行われている.2013年度の主な興味は非線形確率過程を記述する一般的な問題に転じており,内在因果性をもつ確率過程という新しい概念が定式化された.それは,ランダムウォークの各無限小ステップの構造における因果関係に関する概念である.このタイプの確率過程が項目2における2014年度の研究の目標である.

今後の研究の推進方策

上述した成果および研究の進行状況における記述に従って本研究を遂行する.重要なポイントを以下に記す.
1. 追加実験を行い,(i) さまざまな環境下の仮想逆振り子の平衡における反応遅延時間,(ii) 形状認識での知覚閾値近傍における人間の意思決定,(iii) 運転シミュレータ(TORCS,オープンソース)を用いた2次の力学系に対する人間の不連続制御,について調べる.
2. 仮想的な棒の平衡に関してこれまでに収集したデータを解析し,人間の不連続制御における能動相の確率的な性質について明らかにする.
3. 離散ランダムウォークおよび非線形確率偏微分方程式に対するルンゲ・クッタ法を用いて,内在因果性をもつ確率過程の計算機実験を行う.

  • 研究成果

    (23件)

すべて 2014 2013

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (13件) 図書 (4件)

  • [雑誌論文] Extended phase space description of human-controlled systems dynamics2014

    • 著者名/発表者名
      Arkady Zgonnikov, Ihor Lubashevsky
    • 雑誌名

      Progress of Theoretical and Experimental Physics (PTEP)

      巻: March ページ: 033J02(1-12)

    • DOI

      10.1093/ptep/ptu034

    • 査読あり
  • [雑誌論文] To react or not to react? Intrinsic stochasticity of human control in virtual stick balancing2014

    • 著者名/発表者名
      Arkady Zgonnikov, Ihor Lubashevsky, Shigeru Kanemoto, Toru Miyazawa, Takashi Suzuki
    • 雑誌名

      arxiv.org

      巻: arXiv:1402.3022 ページ: 1-17

  • [雑誌論文] Fractional Dynamics and Multi-Slide Model of Human Memory2014

    • 著者名/発表者名
      Ihor Lubashevsky, Bohdan Datsko
    • 雑誌名

      arxiv.org

      巻: arXiv:1402.4058 ページ: 1-8

  • [雑誌論文] Human Fuzzy Control: Action Dynamical Trap Model2013

    • 著者名/発表者名
      Arkady Zgonnikov, Ihor Lubashevsky
    • 雑誌名

      arxiv.org

      巻: arXiv:1212.2717v2 [nlin.AO] ページ: 1-7

  • [雑誌論文] Unstable Dynamics of Adaptation in Unknown Environment: a Dual-System Model2013

    • 著者名/発表者名
      Arkady Zgonnikov, Ihor Lubashevsky
    • 雑誌名

      arxiv.org

      巻: arXiv:1305.3657v3 ページ: 1-16

  • [雑誌論文] Intrinsically motivated reinforcement learning in socio-economic systems: the dynamical analysis2013

    • 著者名/発表者名
      Arkady Zgonnikov, Ihor Lubashevsky
    • 雑誌名

      IEEE

      巻: August ページ: 13882489(1-2)

    • DOI

      10.1109/DevLrn.2013.6652522

    • 査読あり
  • [学会発表] Balancing of Overdamped Virtual Pendulums: Universal Properties of Human Control2013

    • 著者名/発表者名
      Shigeru Kanemoto, Ihor Lubashevsky, Arkady Zgonnikov, Toru Miyazawa, Takashi Suzuki
    • 学会等名
      45th ISCIE International Symposium on Stochastic Systems Theory and Its Applications
    • 発表場所
      Okinawa, Japan
    • 年月日
      20131101-20131102
  • [学会発表] Probabilistic Dynamical Trap: Intrinsic Stochasticity of Human Control2013

    • 著者名/発表者名
      Arkady Zgonnikov, Ihor Lubashevsky
    • 学会等名
      45th ISCIE International Symposium on Stochastic Systems Theory and Its Applications
    • 発表場所
      Okinawa, Japan
    • 年月日
      20131101-20131102
  • [学会発表] Towards Multi-Dimensional Nonlinear Langevin Equation2013

    • 著者名/発表者名
      Ihor Lubashevsky
    • 学会等名
      45th ISCIE International Symposium on Stochastic Systems Theory and Its Applications
    • 発表場所
      Okinawa, Japan
    • 年月日
      20131101-20131102
  • [学会発表] New Emergence Mechanism Caused by Human Fuzzy Rationality2013

    • 著者名/発表者名
      Ihor Lubashevsky, Arkady Zgonnikov, Dmitry Parfenov
    • 学会等名
      International Academic Workshop on Social Science, IAW-SC 2013
    • 発表場所
      Changsha, Hunan, China
    • 年月日
      20131018-20131020
  • [学会発表] Intrinsic Motivation And Learning Dynamics2013

    • 著者名/発表者名
      Arkady Zgonnikov, Ihor Lubashevsky
    • 学会等名
      ECCS'13: European Conference on Complex Systems
    • 発表場所
      Barcelona, Spain
    • 年月日
      20130916-20130920
  • [学会発表] Complex Dynamics Caused By Human Fuzziness: Concept Of Action Dynamical Traps2013

    • 著者名/発表者名
      Ihor Lubashevsky, Arkady Zgonnikov
    • 学会等名
      ECCS'13: European Conference on Complex Systems
    • 発表場所
      Barcelona, Spain
    • 年月日
      20130916-20130920
  • [学会発表] Concept of Dynamical Traps: Model Systems of Human Actions and Experimental Evidence2013

    • 著者名/発表者名
      Ihor Lubashevsky, Arkady Zgonnikov, Dmitry Parfenov
    • 学会等名
      Interdisciplinary Symposium on Complex Systems (ISCS 2013)
    • 発表場所
      Czech Technical University in Prague, Prague, Czech Republic
    • 年月日
      20130910-20130913
  • [学会発表] Intrinsically motivated reinforcement learning in socio-economic systems: the dynamical analysis2013

    • 著者名/発表者名
      Arkady Zgonnikov, Ihor Lubashevsky
    • 学会等名
      2013 IEEE Third Joint International Conference on Development and Learning and Epigenetic Robotics (ICDL)
    • 発表場所
      Osaka, Japan
    • 年月日
      20130818-20130822
  • [学会発表] Unstable dynamics of intrinsically motivated learning2013

    • 著者名/発表者名
      Arkady Zgonnikov, Ihor Lubashevsky
    • 学会等名
      35th Annual Meeting of the Cognitive Science Society
    • 発表場所
      Berlin , Germany
    • 年月日
      20130731-20130803
  • [学会発表] Nonequilibrium Phase Transitions Caused by Dynamical Traps2013

    • 著者名/発表者名
      Ihor Lubashevsky, Arkaday Zgonnikov, Dmitry Parfenov
    • 学会等名
      XXXIII Dynamics Days Europe
    • 発表場所
      Madrid, Spain
    • 年月日
      20130603-20130607
  • [学会発表] Periodic dynamics of intrinsically motivated learning2013

    • 著者名/発表者名
      Arkady Zgonnikov, Ihor Lubashevsky
    • 学会等名
      XXXIII Dynamics Days Europe
    • 発表場所
      Madrid, Spain
    • 年月日
      20130603-20130607
  • [学会発表] Dynamical Traps and Balancing of Overdamped Pendulums: Virtual Experiments and Universal Properties of Human Control2013

    • 著者名/発表者名
      Ihor Lubashevsky, Shigeru Kanemoto, Arkady Zgonnikov, Toru Miyazawa, Takashi Suzuki
    • 学会等名
      2nd International Conference on Automatic Control, Soft Computing and Human-Machine Interaction (ASME'13)
    • 発表場所
      Morioka, Iwate, Japan
    • 年月日
      20130423-20130425
  • [学会発表] Phase transitions in chains of oscillators with dynamical traps caused by human fuzzy rationality2013

    • 著者名/発表者名
      Ihor Lubashevsky, Dmitry Parfenov, Arkady Zgonnikov
    • 学会等名
      12th Asia Pacific Physics Conference
    • 発表場所
      Makuhari Messe, Chiba, Japan
    • 年月日
      20130423-20130425
  • [図書] Proceedings of Interdisciplinary Symposium on Complex Systems ( ISCS 2013), Series: Emergence, Complexity and Computation, Vol. 82014

    • 著者名/発表者名
      Ihor Lubashevsky, Arkady Zgonnikov, Dmitry Parfenov
    • 総ページ数
      151-161
    • 出版者
      Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg
  • [図書] Proceedings of International Academic Workshop on Social Science, IAW-SC 2013, Series: Advances in Intelligent Systems Research, Vol. 502013

    • 著者名/発表者名
      Ihor Lubashevsky, Arkady Zgonnikov, Dmitry Parfenov
    • 総ページ数
      157-161
    • 出版者
      Atlantis Press, Amsterdam
  • [図書] Proceedings of the 2nd International Conference on Automatic Control, Soft Computing and Human-Machine Interaction (ASME'13), Series: Recent Advances in Automatic Control, Modelling and Simulation, Vol. 122013

    • 著者名/発表者名
      Ihor Lubashevsky, Shigeru Kanemoto, Arkady Zgonnikov, Toru Miyazawa, Takashi Suzuki
    • 総ページ数
      185-190
    • 出版者
      WSEAS Press, Morioka
  • [図書] Proceeding of the 35th Annual Meeting of the Cognitive Science Society2013

    • 著者名/発表者名
      Arkady Zgonnikov, Ihor Lubashevsky
    • 総ページ数
      3853-3857
    • 出版者
      TX: Cognitive Science Society, Austin

URL: 

公開日: 2015-05-28  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi