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2015 年度 実施状況報告書

マルチモーダルインタフェースを備えた知能発達型知的システムとその応用

研究課題

研究課題/領域番号 26330254
研究機関山口大学

研究代表者

呉本 尭  山口大学, 理工学研究科, 助教 (40294657)

研究分担者 大林 正直  山口大学, 理工学研究科, 教授 (60213849)
間普 真吾  山口大学, 理工学研究科, 助教 (70434321)
小林 邦和  愛知県立大学, 情報科学部, 准教授 (40263793)
研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2018-03-31
キーワード自己組織化マップ / 時系列予測 / 脳波識別 / ニューラルネットワーク / 深層学習 / 強化学習
研究実績の概要

本研究の目標は、マルチモーダルインタフェイスを備えた知能発達型知的システムを構築し、サービス産業の発展に寄与できる自律ロボットへの応用を図ることとする。今年度では、主に以下の研究開発を行った。
1.マルチモーダル情報を取得・識別できる知覚情報処理システムを構築するため、視覚(カメラ)、聴覚(マイク)、脳波(EEG測定)などによる異種観測データを認知する機能モジュール群を開発した。特に教師なし学習ができるコホーネンの自己組織化マップ(SOM)を改良し、音声命令認識モジュールの性能を向上させた。具体的には、非対称近傍関数を成長型SOM(GSOM)に導入し、多点探索アルゴリズムを用いて最適パラメータを求める改良型SOMであるRP-AG-SOMを提案した。また、RP-AG-SOMを強化学習型音声命令学習システムに導入し、従来のGSOMより学習成功率を向上させた(Neurocomputing 2015, IntelliSys'16発表予定)
2.脳波(EEG信号)を解析し、計算や、運動などの脳内に行われたメンタルタスクを識別する手法を新たに提案した。具体的には従来の信号の全体を用いてフーリエ変換を行い、サポートベクトルマシン(SVM)などの識別器に入力することを改良し、各チャンネルの最もタスクに関連する部分のみを用いるタスクウィンドウズフィルタリング手法を提案し、新たな特徴データをSVMなどの識別器に入力し、より高い識別率を得ることができた(ICIARE2015, SICE 2015)。
3.時系列データの解析に当たり、従来の制限付きボルツマンマシン(RBM)型深層学習モデルを改良し、新たに時系列予測システムを開発した。具体的には複数のRMBを用いたニューラルネットワークと線形予測モデルARIMAを併用し、新たなハイブリッド予測モデルを構築した。CATSベンチマークを用いて提案法の有効性が確認された(AMSE2105, 電気学会論文誌C, 2016)

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

研究体制、環境、資金などのハードウェアが確保でき、それに研究手法、開発プロセスなどいずれも計画通りに進んでおりますので、これまで、当初の計画以上に研究成果を上げることができた。

今後の研究の推進方策

音声、画像(動画を含む)、脳波などの信号を総合的に判断し、ユーザーの意図や感情を推測することのできる知的システムを開発する。試行錯誤という強化学習の概念を利用し、知能発達型システムに拡張する予定である。

次年度使用額が生じた理由

当初予定していた予算より支出が抑えられたため。

次年度使用額の使用計画

研究機器の購入や, 雑誌投稿料として使用する。

  • 研究成果

    (18件)

すべて 2016 2015 その他

すべて 雑誌論文 (8件) (うち査読あり 8件、 オープンアクセス 5件、 謝辞記載あり 4件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 7件、 招待講演 1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] A hand shape instruction recognition and learning system using growing SOM with asymmetric neighborhood function2016

    • 著者名/発表者名
      Takashi Kuremoto, Yuya Kuzukami, Masanao Obayashi, Shingo Mabu, Kunikazu Kobayashi
    • 雑誌名

      Neurocomputing

      巻: 188 ページ: 31-41

    • DOI

      http://doi.org/10.1016/j.neucom.2014.10.108

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 深層学習と線形モデルを併用した時系列予測手法2016

    • 著者名/発表者名
      平田貴臣,呉本尭,大林正直,間普真吾,小林邦和
    • 雑誌名

      電気学会論文誌C

      巻: 136(3) ページ: 348-356

    • DOI

      10.1541/ieejeiss.136.348

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Combination of Genetic Network Programming and Knapsack Problem to Support Record Clustering on Distributed Database2016

    • 著者名/発表者名
      Wirarama Wedashwara, Shingo Mabu, Masanao Obayashi, Takashi Kuremoto
    • 雑誌名

      Expert Systems with Applications

      巻: Vol.46 ページ: 15-23

    • DOI

      10.1016/j.eswa.2015.10.006

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] MCNNとSOMを用いた動画像の記銘と動的想起2015

    • 著者名/発表者名
      渡邊駿,呉本尭,小林邦和,間普真吾,大林正直
    • 雑誌名

      電気学会論文誌C(電子・情報・システム部門誌)

      巻: Vol.135, No.4 ページ: 414-422

    • DOI

      http://doi.org/10.1541/ieejeiss.135.414

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Elman Type Recurrent Neural Nework with Parametric Bias and its Application to Multi-Action Learning of Robot2015

    • 著者名/発表者名
      Takashi Kuremoto, Keita Morisaki, Kunikazu Kobayashi, Shingo Mabu, Masanao Obayashi
    • 雑誌名

      ICIC Express Letters Part B: Applications -- An International Journal of Research and Surveys

      巻: Vol.6, No. 9 ページ: 2361-2369

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Ensemble Learning of Rule-Based Evolutionary Algorithm using Multi-Layer Perceptron for Supporting Decisions in Stock Trading Problems2015

    • 著者名/発表者名
      Shingo Mabu, Masanao Obayashi, Takashi Kuremoto
    • 雑誌名

      Applied Soft Computing

      巻: 36 ページ: 357-367

    • DOI

      10.1016/j.asoc.2015.07.020

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Reinforcement Learning with Symbiotic Relationship for Multi-Agent Environments2015

    • 著者名/発表者名
      Shingo Mabu, Masanao Obayashi, Takashi Kuremoto
    • 雑誌名

      Journal of Robotics, Networks, and Artificial Life

      巻: Vol. 2, No. 1 ページ: 40-45

    • DOI

      10.2991/jrnal.2015.2.1.10

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] On-line Rule Updating System using Evolutionary Computaion for Managing Distributed Database2015

    • 著者名/発表者名
      Wirarama Wedashwara, Shingo Mabu, Masanao Obayashi, Takashi Kuremoto
    • 雑誌名

      Journal of Robotics, Networks, and Artificial Life

      巻: Vol. 2, No. 2 ページ: 73-78

    • DOI

      10.2991/jrnal.2015.2.2.2

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] A Method of Feature Extraction for EEG Signal Recognition2015

    • 著者名/発表者名
      Kuremoto T., Baba Y., Obayashi M., Mabu S., Kobayashi, K.
    • 学会等名
      3rd International Conference on Innovative Application Research and Education (ICIARE2015)
    • 発表場所
      鎮江市,中国
    • 年月日
      2015-12-20 – 2015-12-22
    • 国際学会
  • [学会発表] 強化学習を用いたフィードフォーワードニューラルネットワーク及びその応用2015

    • 著者名/発表者名
      呉本 尭,大林正直,小林邦和,間普真 吾
    • 学会等名
      システム研究会 機械学習研究の最新動向
    • 発表場所
      新潟県立看護大学(新潟県上越市)
    • 年月日
      2015-12-05 – 2015-12-06
  • [学会発表] An Extended Q Learning System with Emotion State to Make Up an Agent with Individuality2015

    • 著者名/発表者名
      Obayashi, M., Uto, S., Kuremoto, T., Mabu, S., Kobayashi, K.
    • 学会等名
      7th International Joint Conference on Computational Intelligence (IJCCI 2015)
    • 発表場所
      リスボン市,ポルトガル
    • 年月日
      2015-11-12 – 2015-11-14
    • 国際学会
  • [学会発表] An Autonomous Mobile Robot with Functions of Action Learning, Memorizing, Recall and Identifying the Environment Using Gaussian Mixture Model2015

    • 著者名/発表者名
      Obayashi, M., Yamane, T., Kuremoto, T., Mabu, S., Kobayashi, K.
    • 学会等名
      22th Conference on Neural Informatino Processing (ICONIP2015)
    • 発表場所
      イスタンブール市,トルコ
    • 年月日
      2015-11-09 – 2015-11-12
    • 国際学会
  • [学会発表] Time Series Forecasting using DBN and ARIMA2015

    • 著者名/発表者名
      Hirata T., Kuremoto T., Obayashi M., Mabu S., Kobayashi K.
    • 学会等名
      2015 International Conference on Computer Application Technologies (2015 ICCAT)
    • 発表場所
      くにびきメッセ(島根県松江市)
    • 年月日
      2015-08-31 – 2015-09-02
    • 国際学会
  • [学会発表] 深層学習と線形モデルを併用した時系列予測法2015

    • 著者名/発表者名
      平田貴臣,呉本 尭,大林正直,間普真吾,小林邦和
    • 学会等名
      平成27年電気学会電子・情報・システム部門大会
    • 発表場所
      長崎大学(長崎県長崎市)
    • 年月日
      2015-08-26 – 2015-08-29
  • [学会発表] To Extract the Feature of EEG Signals for Mental Task Recognition2015

    • 著者名/発表者名
      Kuremoto T., Baba Y., Obayashi M., Mabu S., Kobayashi K.
    • 学会等名
      SICE Annual Conference (CCC-SICE 2015)
    • 発表場所
      杭州市,中国
    • 年月日
      2015-07-28 – 2015-07-31
    • 国際学会
  • [学会発表] Evotionary Rule Based Clustering for Making Fuzzy Object Oriented Database Models2015

    • 著者名/発表者名
      Wirarama Wedashwaran, Shingo Mabu, Masanao Obayashi, Takashi Kuremoto
    • 学会等名
      4th International Congress on Advanced Applied Informatics (IIAI-AAI 2015)
    • 発表場所
      岡山コンベンションセンター(岡山県岡山市)
    • 年月日
      2015-07-12 – 2015-07-16
    • 国際学会
  • [学会発表] Neural Networks using Reinforcement Learning and Their Applications to Time Series Forecasting2015

    • 著者名/発表者名
      Kuremoto T., Ko K., Obayashi M., Mabu S., Kobayashi, K.
    • 学会等名
      3rd International Conference on Automatic Control, Softcomputing, and Human-Machine Interactions (WSEAS/ASME'15)
    • 発表場所
      サレルノ市,イタリア
    • 年月日
      2015-06-27 – 2015-06-29
    • 国際学会 / 招待講演
  • [備考] Dr. Kuremoto's Web page

    • URL

      http://www.nn.csse.yamaguchi-u.ac.jp/home/wu/

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公開日: 2017-01-06  

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