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2016 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, 創成科学研究科, 助教 (40294657)

研究分担者 大林 正直  山口大学, 創成科学研究科, 教授 (60213849) [辞退]
間普 真吾  山口大学, 創成科学研究科, 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
キーワード脳波識別 / 深層学習 / 自己組織化マップ / 時系列予測 / 音声命令認識
研究実績の概要

本研究では、研究者や特定のユーザでなく、子供や一般人も容易にロボットに命令したり、対話したり、時には教えたりする場面を実現するため、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新たに提案・開発する。提案システムでは、音声・画像・脳波・タッチセンサー・空間距離(超音波等)センサー・匂いセンサーなど複数の異種のデータを収集し、ニューラルネットワークなどの識別器によってロボットの外部・内部環境を認知し、自律的な学習によって知的行動を出力することを実現しようと考える。
本年度において、主に以下の研究成果が得られた。1.音声命令識別するため、非対称近傍関数を持つ自己組織化マップのパラメータ最適化手法を開発した;2.時系列データを近似・予測するため、深層学習と線形モデルを併用した予測システムを開発した;3.連続入出力空間を扱うニューロファジィ強化学習システムを開発し、自律移動ロボットの行動学習に応用した;4.ROC分析を用いた脳波識別手法を提案し、ベンチマークデータを用いてメンタルタスクの識別率の向上が確認できた;5.複数の制限付きボルツマンマシンを持つ深層信念ネットに強化学習を導入し、従来の誤差逆伝搬法より学習性能の向上を実現した;6.マッチングネットワークを用いたインスタンスに基づく強化学習システムを提案し、知的制御システムに知能発達機能を与えた;7.自己構造化機能を持つ改良型小脳パーセプトロンモデルを用いてマルチエージェントのフォーメーション制御に成功した。

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

提案する知的システムに含まれる複数の脳型高次機能モジュール:1)音声・画像・脳波による命令認識機能;2)自律行動学習機能;3)予測機能;4)記憶と連想機能;5)進化的学習機能;6)環境との相互作用・経験による知的能力発達機能などをほぼすべて開発終了した。これらの成果は、学術論文57篇(ジャーナル16篇、国際会議41篇)、口頭発表41件などで公開(H26~28)され、当初の研究計画以上に進展している。

今後の研究の推進方策

これまで開発した複数の脳型高次機能モジュール(音声・画像・脳波命令識別機能モジュール、自律行動学習モジュール、時系列予測モジュール、記憶と連想機能モジュール、進化的学習機能モジュール、自己発達型知能モジュールなど)を統合し、パートナーロボットへの応用を図る。
具体的には掃除ロボット、ガイドロボットなどへの応用を想定する上、ユーザの音声・ジェスチャー・脳波信号を識別できるプロトタイプマルチモーダルインターフェースを備えた知能発達型知的システムのプロトタイプモデルを開発・実装し、その有効性を確認する。また、実機実験を通してシステムの問題点を明らかにし、改善を図る。

次年度使用額が生じた理由

購入予定の機器(ロボット)の入荷時期が遅れるため、物品費の支出が減少した。

次年度使用額の使用計画

本年度に購入できなかった機器(ロボット)を購入する予定である。

  • 研究成果

    (18件)

すべて 2017 2016 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (14件) (うち国際学会 10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] Deep Belief Network using Reinforcement Learning and its Applications to Time Series Forecasting2016

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

      Lecture Note in Computer Science

      巻: 9949 ページ: 30-37

    • DOI

      10.1007/978-3-319-46675-0_4

    • 査読あり
  • [学会発表] An experimental comparison of deep belief nets with different learning methods2017

    • 著者名/発表者名
      Takashi Kuremoto, Shintaro Tokuda, Masanao Obayashi, Shingo Mabu, Kunikazu Kobayashi
    • 学会等名
      2017 RISP International Workshop on Nonlinear Circuits, Communications and Signal Processing (NCSP 2017)
    • 発表場所
      Guam, USA
    • 年月日
      2017-02-28 – 2017-03-03
    • 国際学会
  • [学会発表] Leader-Follower Adaptive Formation Control without Observation of Agent’s Velocity Using Wavelet Neural Network2017

    • 著者名/発表者名
      Masanao Obayashi, Takeshi Aridome, Takashi Kuremoto, Shingo Mabu
    • 学会等名
      2017 9th International Conference on Machine Learning and Computing (ICMLC 2017)
    • 発表場所
      シンガポール(シンガポール)
    • 年月日
      2017-02-24 – 2017-02-26
    • 国際学会
  • [学会発表] A Method of Feature Extraction for EEG Signals Recognition Using ROC Curve2017

    • 著者名/発表者名
      Takashi Kuremoto, Yuki Baba, Masanao Obayashi, Shingo Mabu, Kunikazu Kobayashi
    • 学会等名
      2017 International Conference on Artificial Life and Robotics (ICAROB 2017)
    • 発表場所
      シーガイヤコンベンションセンター(宮崎県・宮崎市)
    • 年月日
      2017-01-19 – 2017-01-22
    • 国際学会
  • [学会発表] Forecasting Real Time Series Data using Deep Belief Net and Reinforcement Learning2017

    • 著者名/発表者名
      Takaomi Hirata, Takashi Kuremoto, Masanao Obayashi, Shingo Mabu, Kunikazu Kobayashi
    • 学会等名
      2017 International Conference on Artificial Life and Robotics (ICAROB 2017)
    • 発表場所
      シーガイヤコンベンションセンター(宮崎県・宮崎市)
    • 年月日
      2017-01-19 – 2017-01-22
    • 国際学会
  • [学会発表] A Rule-Based Classification System Enhanced by Multi-Objective Genetic Algorithm2017

    • 著者名/発表者名
      Kenzo Azakami, Shingo Mabu, Masanao Obayashi, Takashi Kuremoto
    • 学会等名
      2017 International Conference on Artificial Life and Robotics (ICAROB 2017)
    • 発表場所
      シーガイヤコンベンションセンター(宮崎県・宮崎市)
    • 年月日
      2017-01-19 – 2017-01-22
    • 国際学会
  • [学会発表] Learning Embedding Function for Instance-based Reinforcement Learning with Matching Networks2016

    • 著者名/発表者名
      Nathan R. Cannon, Takashi Kuremoto, Yuki Baba, Masanao Obayashi, Shingo Mabu
    • 学会等名
      Intern. Conf. Innovative Appli. Research & Education 2016 (ICIARE 2016)
    • 発表場所
      チュンブック市(韓国)
    • 年月日
      2016-12-22 – 2016-12-25
    • 国際学会
  • [学会発表] 多層パーセプトロンを用いたルールベース型識別器のアンサンブル学習2016

    • 著者名/発表者名
      中山良彬, 間普真吾,大林正直,呉本 尭
    • 学会等名
      平成28年度(第67回)電気・情報関連学会中国支部連合大会
    • 発表場所
      広島大学(広島県・東広島市)
    • 年月日
      2016-10-22 – 2016-10-22
  • [学会発表] 半教師ありデータマイニングによる識別器の構築2016

    • 著者名/発表者名
      樋口拓郎, 間普真吾,大林正直,呉本 尭
    • 学会等名
      平成28年度(第67回)電気・情報関連学会中国支部連合大会
    • 発表場所
      広島大学(広島県・東広島市)
    • 年月日
      2016-10-22 – 2016-10-22
  • [学会発表] クラス相関ルールのクラスタリングによる 識別システムの改良とその性能評価2016

    • 著者名/発表者名
      呰上建三, 間普真吾,大林正直,呉本 尭
    • 学会等名
      平成28年度(第67回)電気・情報関連学会中国支部連合大会
    • 発表場所
      広島大学(広島県・東広島市)
    • 年月日
      2016-10-22 – 2016-10-22
  • [学会発表] Deep Belief Network using Reinforcement Learning and its Applications to Time Series Forecasting2016

    • 著者名/発表者名
      Takaomi Hirata, Takashi Kuremoto,Masanao Obayashi, Shingo Mabu, Kunikazu Kobayashi
    • 学会等名
      International Conference on Neural Information Processing, (ICONIP’16),
    • 発表場所
      京都大学(京都府・京都市)
    • 年月日
      2016-10-18 – 2016-10-21
    • 国際学会
  • [学会発表] RP-AG-SOM: A Growing Self-Organizing Map with Assymetric Neighborhood Function and Variable Radius2016

    • 著者名/発表者名
      Takashi Kuremoto, Yuya Kuzukami, Masanao Obayashi, Kunikazu Kobayash, Shingo Mabui
    • 学会等名
      SAI Intelligent Systems Conference 2016 (IntelliSys 2016)
    • 発表場所
      London, UK
    • 年月日
      2016-09-21 – 2016-09-22
    • 国際学会
  • [学会発表] 連続入出力空間における自己組織化型ニューロファジィ強化学習システム2016

    • 著者名/発表者名
      呉本 尭,椿 知大,大林正直,間普真吾,小林邦和
    • 学会等名
      平成28年電気学会電子・情報・システム部門大会
    • 発表場所
      神戸大学(兵庫県・神戸市)
    • 年月日
      2016-08-31 – 2016-09-03
  • [学会発表] Leader-Follower Formation Control Using Cerebellar Perceptron Improved Model with Auto-Structuring2016

    • 著者名/発表者名
      Masanao Obayashi, Takeshi Aridome, Takashi Kuremoto, Shingo Mabu
    • 学会等名
      2016 IEEE International Conference on Computational Science and Engineering (2016 CSE)
    • 発表場所
      Paris, France
    • 年月日
      2016-08-24 – 2016-08-26
    • 国際学会
  • [学会発表] Unsupervised Class Labeling of Diffuse Lung Diseases Using Evolutionary Data Mining and K-means2016

    • 著者名/発表者名
      Shingo MABU, Masanao OBAYASHI, Takashi KUREMOTO, NoriakiHASHIMOTO, Yasushi HIRANO, Shoji KIDO
    • 学会等名
      35th JAMIT Annual Meeting (JAMIT 2016)
    • 発表場所
      千葉大学(千葉県・千葉市)
    • 年月日
      2016-07-21 – 2016-07-23
    • 国際学会
  • [備考] Dr. Kuremoto's Web Page

    • URL

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

URL: 

公開日: 2018-01-16  

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