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2017 年度 実績報告書

生成系の深層学習を用いた空間/音の認知に関する研究

公募研究

研究領域人工知能と脳科学の対照と融合
研究課題/領域番号 17H06024
研究機関東京大学

研究代表者

池上 高志  東京大学, 大学院総合文化研究科, 教授 (10211715)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2019-03-31
キーワード深層学習 / GAN / 位置細胞 / 音 / 潜在空間
研究実績の概要

生成モデルの深層学習の一つであるDCGAN(Deep Convolutional Generative Adversarial Network)を用いて、一人称視点で撮影された動画データ・セットを用いて、場所の時間的な変遷が内部状態空間にエンコードされることを示し、さらにVAEGAN(Variational AutoEncoder +GAN)という手法を用いることで、place cell的なニューロンをGANの潜在空間上に生成することができた。
また同様にDCGANを用いて、音色生成のシステムを構築した。これは、単色の音の入力列をフーリエスペクトラムを生成して入力するが、GANの性質から新しい音の周波数と音色が生成されうることを示した。これらはともに潜在空間のエンコードの複雑さに注目した研究で、深層学習の研究ではあまり成果のないところであり、注目される。特に、動画データセットの場合には、位置細胞としてのエンコーディングと対応つけることができ、それは深層学習のモデルと実際の脳の構造を結びつけるヒントとなるという意味で評価される。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

本研究は、当初見込んだように深層学習の中でもGANを用いることで、データセットの貧弱さとは関係のない、複雑な学習が可能である。この生成系であることが脳の知覚の本質であるということを明らかにしようという点では、予想したとおりである。

今後の研究の推進方策

今後の予定としては、DCGANであると、入力データの間の近さが潜在空間に反映されないので、別な生成系を用いることが必要である。それを用いて、潜在空間の中のコーディングを考察する必要がある。また、音の生成の場合には、より生成系の能力を上げることが必要である。音色の多様性がまだ足りていない。

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2017

すべて 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 1件、 査読あり 4件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 3件)

  • [雑誌論文] A new design principle for an autonomous robot2017

    • 著者名/発表者名
      Doi Itsuki、Ikegami Takashi、Masumori Atsushi、Kojima Hiroki、Ogawa Kohei、Ishiguro Hiroshi
    • 雑誌名

      Proc of the 14th European Conference on Artificial Life (ECAL2017)

      巻: 29 ページ: 490-496

    • DOI

      https://doi.org/10.7551/ecal_a_080

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Online fitting of computational cost to environmental complexity: Predictive coding with the ε-network2017

    • 著者名/発表者名
      Sinapayen Lana、Ikegami Takashi
    • 雑誌名

      Proc of the 14th European Conference on Artificial Life (ECAL2017)

      巻: 29 ページ: 380-387

    • DOI

      https://doi.org/10.7551/ecal_a_065

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Learning by stimulation avoidance scales to large neural networks2017

    • 著者名/発表者名
      Masumori Atsushi、Sinapayen Lana、Ikegami Takashi
    • 雑誌名

      Proc of the 14th European Conference on Artificial Life (ECAL2017)

      巻: 29 ページ: 275-282

    • DOI

      https://doi.org/10.7551/ecal_a_048

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Learning by Stimulation Avoidance in Cultured Neuronal Cells2017

    • 著者名/発表者名
      Masumori, A., Maruyama, N., Mita, T., Bakkum, D., Frey, U., Takahashi, H.,& Ikegami, T.
    • 雑誌名

      Proc of the 2nd International Symposium on Swarm Behavior and Bio-Inspired Robotics (SWARM 2017)

      巻: - ページ: 279-286

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] A new design principle for an autonomous robot2017

    • 著者名/発表者名
      Doi Itsuki
    • 学会等名
      14th European Conference on Artificial Life (ECAL2017)
    • 国際学会
  • [学会発表] Online fitting of computational cost to environmental complexity: Predictive coding with the ε-network2017

    • 著者名/発表者名
      Sinapayen Lana
    • 学会等名
      14th European Conference on Artificial Life (ECAL2017)
    • 国際学会
  • [学会発表] Learning by stimulation avoidance scales to large neural networks2017

    • 著者名/発表者名
      Masumori Atsushi
    • 学会等名
      14th European Conference on Artificial Life (ECAL2017)
    • 国際学会
  • [学会発表] DCGANの作る仮想世界と現実空間のMap2017

    • 著者名/発表者名
      小島 大樹
    • 学会等名
      人工知能学会全国大会2017
  • [学会発表] Video Compression with a Predictive Neural Network2017

    • 著者名/発表者名
      Sinapayen Lana
    • 学会等名
      人工知能学会全国大会2017

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公開日: 2019-12-27  

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