確率的Slow Feature Analysisの構築と空間認識機能への応用

2016 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 25730147
• 研究機関: 神戸大学
• 研究代表者: 大森 敏明 神戸大学, 工学研究科, 准教授 (10391898)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2017-03-31
• キーワード: 確率的Slow Feature Analysis / 統計的機械学習 / データ駆動科学 / 知的学習論 / 状態空間モデル / センサデータ / 潜在情報抽出 / 数理データサイエンス

研究実績の概要

未知の動的システムから観測される，多次元時系列データから緩やかな変動成分の抽出を実現するとともに，多次元データに隠れた潜在情報の抽出の実現や，情報認識の実現を行うことを目的として，本研究課題では，Slow Feature Analysisを用いた統計的アルゴリズムに関する理論研究・アルゴリズム開発を行った．

本研究課題の4年目に当たる平成28年度には，多次元データに隠れた潜在情報の抽出を実現するための確率的時系列解析手法を深化させるとともに，多次元センサデータに対してSlow Feature Analysisを適用することによって，情報認識を行うためのアルゴリズム開発を中心に研究を行った．特に，従来法では，状態空間モデルが有する潜在変数の次元を既知としていたという問題点に注目することにより，潜在変数の次元推定機能に関する改良を実現し，ヒトの行動時に取得される各種の多次元センサデータを用いた検証により，提案する潜在変数の次元選択手法を備えたSlow Feature Analysis（提案手法）が，従来手法に比べて，高い情報認識性能を有すること示した．関連する多次元時系列データの解析技術や動画像データからの情報抽出技術や情報認識技術に関する研究開発の成果について，国際会議で発表を行い，研究協力者である指導学生が優秀口頭発表賞を受賞した．さらに，国際会議にてスペシャルセッションを企画した．加えて，これらの研究成果について，招待講演を行った．

研究成果

• [雑誌論文] Bayesian Estimation of Neural Systems using Particle-Gibbs (2017)
  • 著者名/発表者名: Hiroaki Inoue, Toshiaki Omori
  • 雑誌名: Proceedings of International Conference on Intelligent Systems, Metaheuristics & Swarm Intelligence 巻: - ページ: 350-1-6
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nonparametric Estimation for Membrane Resistances Distributed Non-Uniformly in Neurons (2017)
  • 著者名/発表者名: Seiya Yabuuchi, Toshiaki Omori
  • 雑誌名: Proceedings of International Conference on Intelligent Systems, Metaheuristics & Swarm Intelligence 巻: - ページ: 237-1-6
  • 査読あり
• [雑誌論文] Bayesian Inversion Analysis of Nonlinear Dynamics in Surface Heterogeneous Reaction (2016)
  • 著者名/発表者名: Toshiaki Omori, Tatsu Kuwatani, Atsushi Okamoto, Koji Hukushima
  • 雑誌名: Physical Review E 巻: 94 ページ: 033305-1-11
  • DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevE.94.033305
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Bayesian Estimation of Neural Systems using Particle-Gibbs (2017)
  • 著者名/発表者名: Hiroaki Inoue, Toshiaki Omori
  • 学会等名: International Conference on Intelligent Systems, Metaheuristics & Swarm Intelligence
  • 発表場所: 九龍（香港）
  • 年月日: 2017-03-26
  • 国際学会
• [学会発表] Nonparametric Estimation for Membrane Resistances Distributed Non-Uniformly in Neurons (2017)
  • 著者名/発表者名: Seiya Yabuuchi, Toshiaki Omori
  • 学会等名: International Conference on Intelligent Systems, Metaheuristics & Swarm Intelligence
  • 発表場所: 九龍（香港）
  • 年月日: 2017-03-26
  • 国際学会
• [学会発表] 神経樹状突起における電気的応答特性の抽出～データ駆動型アプローチによるダイナミクス推定～ (2017)
  • 著者名/発表者名: 神経樹状突起における電気的応答特性の抽出～データ駆動型アプローチによるダイナミクス推定～
  • 学会等名: 北海道大学大学院理学研究院 数学部門，北海道大学電子科学研究所附属 社会創造数学研究センター，クロスボーダーシンポジウム
  • 発表場所: 北海道大学（北海道・札幌市）
  • 年月日: 2017-01-08
  • 招待講演
• [学会発表] Bayesian Inversion Analysis of Dendritic Nonlinear Dynamics (2016)
  • 著者名/発表者名: Toshiaki Omori, Koji Hukushima
  • 学会等名: Cell Symposia: Big Questions in Neuroscience
  • 発表場所: サンディエゴ（アメリカ合衆国）
  • 年月日: 2016-11-11
  • 国際学会
• [備考] 大森敏明（神戸大学ウェブページ）
  • URL: http://www2.kobe-u.ac.jp/~omoritos/
• [備考] 大森敏明（researchmap）
  • URL: http://researchmap.jp/omori/
• [備考] 神経回路網シミュレーションモデル研究プロジェクト（神戸大学先端融合環統合研究領域）
  • URL: http://www.oair.kobe-u.ac.jp/ir/project/11.html