| Research Abstract |
本研究では, 人工グリアニューラルネットワークの提案とその応用に関する研究を行っている. 脳に存在するグリア細胞はイオンを介した情報伝達を行っており, ニューロンの働きと密接に関係している. グリアとニューロンの関係は, 脳の働きを知る上で重要である. 特に, グリアの応用を研究することは, 現在まで行われてきた人工ニューラルネットワークの拡張や再評価につながるため非常に有意義である. しかし, 現在に至っても積極的に研究が行われておらず, 特に, グリアの工学的な応用は, 依然として提案されていない.
本年は, グリアのイオン濃度伝搬と, シナプス可塑性への寄与に着目し, この二種の特徴を有した3層パーセプトロンの提案を行った. イオン濃度の伝搬では, 結合したニューロンから入力を受けたグリアがパルスを発生し, そのパルスが近傍のグリアに伝搬する. さらに, このパルスは, 結合したニューロンの内部状態を上昇させる. パルスの発生タイミングにより, ニューロンの状態が変化, 結果としてニューロンに対して位置関係を与えることができる. シナプス可塑性への寄与では, グリアがニューロンの学習期間を制御する, 学習期間の制御により, ネットワーク全体のニューロンが同時に学習することを抑え, 個別に学習を行う. この働きにより, ネットワークが局所解の影響を緩和し, 大域的な学習を行うことができる. さらに, 拡張モデルとして, グリアを4層パーセプトロンに応用し, グリアがニューロンの位置関係を複数層にわたって伝えるモデルを提案した. 本研究では, 各ネットワークにおいて, グリアを結合することによって学習性能が向上することを示した. 以上のような人工グリアニューラルネットワークに関する研究は, 国内外の学会を合わせて7件の発表を行った. 人工グリアニューラルネットワークは, 拡張モデルにおいても十分な成果を上げており, 今後さらなる発展が期待される.
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
二種のグリアの特徴を有する新たな人工グリアニューラルネットワークモデルを提案した, さらに, グリアの結合が複数層にまたがるネットワークを提案した. このように, グリアに関する新規の特徴を調査し, ネットワークに取り入れると共に, 異なるネットワークへの応用を行っている. 新規の特徴の調査や, それらの応用の研究等, 様々な提案を行っており, おおむね順調に進展しているといえる.
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| Strategy for Future Research Activity |
グリアの生物学的特徴を調査するとともに, 複雑なネットワークに応用する. より複雑なネットワークに応用することにより, より実用可能なネットワークを提案できると考えられる. また, これまでの研究を元に, 人工グリアニューラルネットワークの実回路化を目指す. 実回路化することにより, グリアとニューロンの関係をより正確に調査することができる. ただし, グリアの実回路化は, 現在のところ例がない. そこで, 初期段階として単純なモデルから回路化を行い, その後, よりグリアの生物モデルに近い振る舞いをする回路を提案する.
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