複素ニューラルネットワークを用いた多足歩行運動モデルによる環境適応機構の実現

使用复杂神经网络的多足行走运动模型实现环境适应机制

• 批准号: 18047025
• 负责人: 西川 郁子
• 金额: $ 2.94万
• 依托单位: Ritsumeikan University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-18047025/
• 关键词: 位相記述; 複素ニューラルネットワーク; 二足歩行; リミットサイクル; 姿勢制御; 安定性; 運動指令; Hopf分岐; 位相ダイナミクス; 脊髄CPG; パーキンソン病; 四足歩行

運動制御のモデル化として、主に以下の4つを行った。1.振動子結合系による多足歩行モデルを構築し、結合様式に応じた各歩容の安定を解析した。2.神経振動子を実現するための基礎論として、一般的に神経振動子によく使われる2ニューロン系を対象として、そのネットワークがどのような能力を有しているかを理論的に解析した。特に、平衡点の状態空間での位置と定性的な性質について理論的に解析し、不安定焦点が実現できる平衡点の位置を明らかにした。またそれに基づき、所望の位置に所望の性質をもった平衡点を持つ2ニューロン系の実現法を提案した。3.ヒトの静止立位姿勢制御に対して、スティフネス制御仮説に代わる仮説を提案し検討した。従来の制御仮説では、ヒトの静止立位は足関節筋の高剛性およびアキレス腱の高剛性により硬く固定されることで漸近安定化されており、脳神経系による神経制御の役割は重要視されて来なかった。新たな仮説として、脳神経系は姿勢の微小変化に対し、予測的に、間欠的あるいはオンオフ的に姿勢制御に介入すると考える。系の状態を平衡立位付近の有界領域に閉じ込めることで立位を維持するとするこの仮説では、立位姿勢の動揺は、制御メカニズムを反映した帰結となる。4.カイコガの前運動中枢の神経回路モデルを構築するために、運動指令発現の主要な情報伝達経路を同定し、それを検証するためのシミュレータを作成した。カイコガは、フェロモン源定位行動として典型的な行動パターンをとるが、その運動指令を生成する前運動中枢のモデルを最新の実験データから構成的に構築した。個別ニューロンの位置・形態・結合領域・刺激受容後の生理応答等の実験データに基づき、運動指令発現の主要な情報伝達経路を探索した。同時に、各ニューロンの膜電位方程式に基づくシミュレータに対して、実験的知見と、抑制後リバウンドや神経修飾物質の効果を入れ、ダイナミクスを検証した。

The movement control system is composed of the following four elements: 1. The vibration sub-combination system is composed of multi-step structure, combination formula and stability analysis. 2. The basic theory of the vibration of the brain and the general theory of the vibration of the brain are analyzed theoretically. In particular, the position of the equilibrium point in the state space is qualitatively different from the analysis of the theory. The unstable focus is realized. The position of the equilibrium point is clearly different. A method for realizing the desired properties at the desired position is proposed. 3. The static posture control system is responsible for the design of the system. The static position of the knee joint tendon is rigid and the knee joint tendon is rigid. The knee joint tendon is stable and the knee joint is stable. The new theory is that the brain is involved in the subtle changes in posture, prediction, and control. The state of the system is balanced, the position is close, and the bounded field is closed. 4. The neural circuit of the pre-motor center is constructed, and the main information of the motor command is generated. The motion command is generated from the motion center and the latest motion command is generated from the motion center. The position, shape, combination field, physiological response after stimulation, etc. of individual information, and the main information transmission path of movement command generation are explored. At the same time, the membrane potential equation of each molecule is analyzed and verified according to the basic theory and practical theory.

项目成果

Models of Self-Correlation Type Complex-Valued Associative Memories and Their Performance Comparison

自相关型复值联想记忆模型及其性能比较

• 发表时间: 2006
• 期刊: Proceedings of International Joint Conference on Neural Networks
• 作者: Y.Kuroe;Y.Taniguchi
• 通讯作者: Y.Taniguchi

Stumbling with optimal phase reset during gait can prevent a humanoid from falling.

在步态期间以最佳相位重置进行绊倒可以防止人形机器人跌倒。

• 发表时间: 2006
• 期刊: Biological Cybernetics 95 (5)
• 作者: M.Nakanishi;T.Nomura;S.Sato
• 通讯作者: S.Sato

2ニューロンネットワークの平衡点の安定性と振動性の解析と実現-ニューラルオシレータの実現に向けて

二神经元网络平衡点稳定性与振荡的分析与实现——走向神经振荡器的实现

• 发表时间: 2007
• 作者: T.Ishikawa;Y.Kaji;T.Nomura;林浩平;倉崎靖士
• 通讯作者: 倉崎靖士

A CPG Model for Multiped Gaits based on Phase Dynamics

基于相位动力学的多重步态CPG模型

• 发表时间: 2007
• 作者: T.Ishikawa;Y.Kaji;T.Nomura;林浩平;倉崎靖士;T. Nomura;Y. kuroe;I. Nishikawa;I. Nishikawa
• 通讯作者: I. Nishikawa

Characterizing Postural Sway during Quiet Stance Based on the Intermittent Control Hypothesis

基于间歇控制假设的安静姿势期间姿势摇摆的表征

• 发表时间: 2007
• 期刊: AIP Conference Proceedings Noise and Fluctuations 922
• 作者: Kentaro IWAMI;Tomohide NODA;Kentaro ISHIDA;Keisuke MORISHIMA;Makoto NAKAMURA;Norihiro UMEDA;T Nomura
• 通讯作者: T Nomura