アナロジーによる学習・類推・発想:ニューラルネットと認知心理による同時研究

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12680390
• Research Institution: Kyushu Institute of Technology
• Principal Investigator: 安井 湘三 九州工業大学, 大学院・生命体工学研究科, 教授 (50132741)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 鈴木 宏昭 青山学院大学, 文学部, 助教授 (50192620) ; 下薗 真一 九州工業大学, 情報工学部, 助教授 (70243988)
• Keywords: アナロジー / 学習 / 類推 / 抽象化内部モデル / 刈り込み / 隠れ素子 / ニューラルネットワーク / 独立分解解析(ICA)

Research Abstract

アナロジーは認知科学、心理学、教育学、科学史AIなどで研究されてきた。本研究が提出したアナロジーを行うANN(人工ニューラルネットワーク)は比較的シンプルで、そこにはアナロジーを構成する事物の概念の相互関係に対して抽象化、抽象化内部表現モデルの生成、脱抽象化という自律プロセスが内在する独自のものである。その中核は、本研究代表者が過去に開発したCSDFと呼ぶ多入力多出力ANNの構造淘汰(刈り込み)原理である。
本年度は主に、これまでの本研究から派生したCSDFの応用に取り組んだ。その対象は、混合された複数の未知信号を分離抽出するという昨今注目を集めている新技術でICAあるいはBSSと呼ばれているものである。また、人間の脳内にも似たようなメカニズムが存在すると考えられている。我々のBSSの方法は、情報理論に基づいた従来のものとは根本的に異なる。センサー信号を入力としたオートエンコーダANNに恒等写像学習を行わせ、同時にデコーダ部分にCSDFを施す。すると、CSDFに抗して生き残った非線形隠れ素子が源信号を分離再生する。また、同時に、デコーダ行列は源信号-センサ間の混合行列を再現する。すなわち、隠れ層-出力層に発現する部分は外部世界(源信号-センサ)の内部表現モデルとなり、この点アナロジーの場合と一脈通じる。従来法と比べた技術的利点は、(1)幅広い種類の源信号に対処可能、(2)源信号の数は不明で良い、(3)高い適応性とロバスト性、などである。

Research Products

• [Publications] Syozo Yasui: "A conventional auto-associative neural network separates blind sources without adding intentional algorithms other than pruning"Neural Networks for Signal Processing XI. 313-322 (2001)
• [Publications] 安井湘三: "刈り込み付きオートエンコーダはBlind Source Separationを自動的/適応的に行う"日本神経回路学会第11回全国大会講演論文集. 151-152 (2001)
• [Publications] Syozo Yasui: "Blind source separation by auto-associative neural network with pruning"Proc. Of 8^<th> International Conference on Neural Information Processing. Vol.2. 807-812 (2001)
• [Publications] Syozo Yasui: "Optimum modularization, analogical reasoning and blind source separation, based on connectionist's principle of redundancy reduction"Proc. Of l^<st> Postech-Kyutech Joint Workshop on Neuroinformatics. 12-13 (2001)
• [Publications] Syozo Yasui: "Blind source separation by auto-encoder neural network with structure pruning"Proc. Of International Invitational Workshop on Intelligent Interface Devices. 55-58 (2002)
• [Publications] Syozo Yasui: "Blind source separation by sensor-signal identity mapping with hidden-layer pruning"Proc. Of International Joint Conference on Neural Networks. (in press). (2002)
• [Publications] 鈴木宏昭: "思考のダイナミックな性質の解明に向けて"認知科学. 8. 212-225 (2001)
• [Publications] 鈴木宏昭: "人間の推論"人工知能学会誌. 16. 858-865 (2001)
• [Publications] 鈴木宏昭: "ダイナミックな相互作用による創発としての洞察;機能レベルモデルからの示唆"脳の科学. 23. 545-552 (2001)
• [Publications] Suzuki, Abe, Hiraki, Miyazaki: "Cue-readiness in insight problem solving"Proceedings of the 23^<rd> Annual Conference of Cognitive Science Society. 1012-1017 (2001)
• [Publications] K.Taniguchi: "Mining semi-structured data by path expressions"Proc. Of 4^<th> International Conference on Discovery Science. 378-388 (2001)
• [Publications] H.Hori: "Fragmentary pattern matching : Complexity, algorithms and applications for analyzing classic literary works"Proc. Of 12^<th> International Conference on Algorithm and complexity. 719-730 (2001)
• [Publications] 鈴木宏昭: "「思考と相互作用」 認知科学の新展開2「コミュニケーションと思考」"岩波書店. 39 (2001)
• [Publications] 大西仁, 鈴木宏昭: "類似から見た心"共立出版. 252 (2001)