2001 Fiscal Year Annual Research Report

神経回路の動的再編成機能に着目したアダプタビリティを有する制御器の進化的構築

Research Project

Project/Area Number	12650442
Research Institution	Nagoya University
Principal Investigator	石黒章夫名古屋大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (90232280)
Keywords	進化ロボティクス / ニューラルネットワーク / 神経調節 / ニューロモジュレータ / 実時間適応能力 / 自律移動ロボット / 歩行制御 / CPG
Research Abstract	近年,進化的計算手法を用いてロボットの制御器あるいは形態をも構成論的に構築することを目指す,進化ロボティクスと呼ばれる分野が注目を集めている.この分野では,特に制御器をニューラルネットワークで表現し,その構造ならびにシナプス荷重を進化的に獲得する研究例が数多く報告されている.しかしながら,学習と進化過程が乖離に起因する環境の変動に対する脆弱性といった問題点が指摘されている.一方,近年の神経生理学の研究により,神経回路は状況に応じて動的かつ迅速に回路特性が変化していることが明らかになった.これらの興味深い現象は,神経修飾物質と呼ばれる化学物質の働きによるものと考えられている. そこで申請者は,この神経修飾物質の働きを工学的に模擬することにより, 神経回路の学習ならびに構造を感覚入力(環境)に応じて動的かつ実時間で調節する手法の構築を目指した.本手法の特徴は,進化の対象を『状況に応じた適切なニューロン間の相関(学習)の取り方』としたことである. 平成12年度は,この概念を用いて2脚,4脚といった歩行ロボットの適応制御器の構築,ならびに効率的な進化手法の開発に関する考察を主に行った.また,ペグ押しロボットの行動制御問題の考察も併せて行った.その結果,提案する手法は,従来手法に比べて進化能力ならびに適応能力を飛躍的に高めることができることが数値実験の結果明らかになった. 平成13年度では,より信頼性の高いシミュレーションを行うために,接触等の物理現象を高速に計算可能な三次元シミュレータを導入し,CPG(中央パターン発生器)を神経調節するメカニズムを進化させることを試みた.その結果,進化を通して獲得された個体は,進化過程で経験していないような状況に対しても,実時間で回路特性を改変し,適切に対処できることを明らかとなった.

Research Products

(7 results)

All Other

All Publications (7 results)

[Publications] S. Tokura et al.: "Analysis of the Adaptability of an Evolved Neurocontroller With Neuromodulation"Proc. Of 7^<th> International Conference on Intelligent Autonomous Systems. (in print). (2002)
[Publications] A. Fujii et al.: "Emergence of Bipedal Locomotion Using a Polymorphic CPG Circuit"Proc. Of 7^<th> International Conference on Intelligent Autonomous Systems. (in print). (2002)
[Publications] 石黒章夫: "多型的神経回路による歩行ロボットの適応制御"第14回自律分散システム・シンポジウム資料. 303-308 (2002)
[Publications] A. Fujii et al.: "Evolving Bipedal Locomotion with a Dynamically-Rearranging Neural Network"Proc. Of 6^<th> European Conference on Artificial Life. 509-518 (2001)
[Publications] 藤井亮暢他: "多型性を有するニューラルネットワークによる歩行の生成"ロボティクス・メカトロニクス講演会2001講演論文集. (CD-ROM). (2001)
[Publications] 河合宏紀他: "動的再編成ニューラルネットワークの頑健性の定量的検証"ロボティクス・メカトロニクス講演会2001講演論文集. (CD-ROM). (2001)
[Publications] R. Pfeifer, C. Scheier著(石黒章夫他監訳): "知の創成 -身体性認知科学への招待-"共立出版. 724 (2001)

2001 Fiscal Year Annual Research Report

神経回路の動的再編成機能に着目したアダプタビリティを有する制御器の進化的構築

Principal Investigator

石黒 章夫 名古屋大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (90232280)

Research Products

[Publications] S. Tokura et al.: "Analysis of the Adaptability of an Evolved Neurocontroller With Neuromodulation"Proc. Of 7^<th> International Conference on Intelligent Autonomous Systems. (in print). (2002)

[Publications] A. Fujii et al.: "Emergence of Bipedal Locomotion Using a Polymorphic CPG Circuit"Proc. Of 7^<th> International Conference on Intelligent Autonomous Systems. (in print). (2002)

[Publications] 石黒章夫: "多型的神経回路による歩行ロボットの適応制御"第14回自律分散システム・シンポジウム資料. 303-308 (2002)

[Publications] A. Fujii et al.: "Evolving Bipedal Locomotion with a Dynamically-Rearranging Neural Network"Proc. Of 6^<th> European Conference on Artificial Life. 509-518 (2001)

[Publications] 藤井亮暢 他: "多型性を有するニューラルネットワークによる歩行の生成"ロボティクス・メカトロニクス講演会2001講演論文集. (CD-ROM). (2001)

[Publications] 河合宏紀 他: "動的再編成ニューラルネットワークの頑健性の定量的検証"ロボティクス・メカトロニクス講演会2001講演論文集. (CD-ROM). (2001)

[Publications] R. Pfeifer, C. Scheier著(石黒章夫 他監訳): "知の創成 -身体性認知科学への招待-"共立出版. 724 (2001)

石黒章夫名古屋大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (90232280)

[Publications] 藤井亮暢他: "多型性を有するニューラルネットワークによる歩行の生成"ロボティクス・メカトロニクス講演会2001講演論文集. (CD-ROM). (2001)

[Publications] 河合宏紀他: "動的再編成ニューラルネットワークの頑健性の定量的検証"ロボティクス・メカトロニクス講演会2001講演論文集. (CD-ROM). (2001)

[Publications] R. Pfeifer, C. Scheier著(石黒章夫他監訳): "知の創成 -身体性認知科学への招待-"共立出版. 724 (2001)