ヒューマノイドブレインにおける体性感覚野と運動野の自己組織化に関する研究

类人大脑体感皮层和运动皮层自组织研究

• 批准号: 13224031
• 负责人: 國吉 康夫
• 金额: --
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (C)
• 财政年份: 2001
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2001 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13224031/
• 关键词: 身体性; ヒューマノイド; 学習; 触覚; 行動獲得; ニューラルネット; 動力学シミュレーション; 創発

行動体の認知・学習における、「身体性」の情報論的意味の解明、特に、人間の身体ダイナミクスが高次元感覚運動空間をどのように構造化しているか、そしてそれに呼応した認知・学習のメカニズムは何かを解明することを目指して、計画初年度である本年度は以下の研究を行った。1.感覚運動シミュレーションシステムの構築 高速な動力学計算、複雑な身体の環境接触運動シミュレーション、身体表面に分布した触覚センサや姿勢センサのシミュレーション、外部の制御システムとの接続・連携動作、などの機能を統合した感覚運動シミュレーションシステムを開発した。2.実験用ロボット基本部の開発 全身各部で環境接触動作を行い学習実験するための特殊な仕様の小型ヒューマノイドロボットの基本構造の設計と試作を行った。ダイナミックな動きが可能で環境からのフィードバックを受けやすい機構、環境への衝突によって破壊されにくい構造を特徴とする設計とした。3.感覚運動情報の時空間構造学習のための大規模ニューラルネットの構築と性能評価 時々刻々と入力される感覚運動情報に内在する時空間構造を抽出・学習するための大規模ニューラルネットモデルを構築し、様々な高次元時系列データを用いて学習・認識実験を行い、複数パターンの学習能力、ノイズ耐性、パターン伸縮耐性等の基本的性能が十分であることを確認した。4.身体性に基づく行動パターンの自発学習実験 上記3.をベースにした感覚運動学習機構を1.のシミュレーション環境に接続し、1自由度の単純な身体が任意姿勢で環境と接触しつつ運動する場合についての自発学習実験を行った。外部から移動距離等の評価関数を一切与えず、初期知識としての基本行動要素も一切与えないものとした。システムは、当初ランダムに運動する中で、身体性に起因した感覚運動パターンを抽出・学習し、自発的にそのパターンを強化し、いくつかの有意味な行動パターンが創発されることを確認した。

Action body の, cognitive learning, に お け る, "body" の intelligence theory means の uttered, に, の world body ダ イ ナ ミ ク ス が high dimensional feeling 覚 movement space を ど の よ う に structured し て い る か, そ し て そ れ に shout 応 し た, cognitive learning, の メ カ ニ ズ ム は what か を interpret す る こ と を refers し て, plan at the beginning of year で あ る は below on an annual basis Youdaoplaceholder0 study the を line った. 1. Sensory 覚 movement シ シ ュレ 覚 ショ システム システム <s:1> construction High-speed な dynamics calculation, complex 雑 な body の environment contact sports シ ミ ュ レ ー シ ョ ン に distribution, body surface し た touch 覚 セ ン サ や posture セ ン サ の シ ミ ュ レ ー シ ョ ン, external の suppression シ ス テ ム と の 続, even with action, な ど の function integration を し た feeling 覚 movement シ ミ ュ レ ー シ ョ ン シ ス テ ム を open 発 し た. 2. Be 験 with ロ ボ ッ の open 発 ト basic department The various parts of the body line contact action を い で environment learning be 験 す る た め の special な shi others の small ヒ ュ ー マ ノ イ ド ロ ボ ッ ト の basic structural design と の try line を っ た. Dynamic き ダ イ ナ ミ ッ ク な が could で environmental か ら の フ ィ ー ド バ ッ ク を by け や す い institutions, environmental へ の conflict に よ っ て broken 壊 さ れ に く い tectonic を 徴 と す る design と し た. 3. Sensory 覚 motion information <e:1> spatio-temporal construction learning <e:1> ため <e:1> large-scale ニュ ラ ラ ネット ネット と construction と performance evaluation 価 々 moment when 々 と さ into force れ る feeling 覚 sports intelligence に inner す る space structure を spare · learn す る た め の large-scale ニ ュ ー ラ ル ネ ッ ト モ デ ル を constructing し, others 々 な high dimensional series デ ー タ を with い て learning, understanding be 験 を い, plural パ タ ー ン の learning ability, ノ イ ズ patience, パ タ ー ン telescopic の basic properties such as patience が で very much Youdaoplaceholder0 とを とを confirm that た. 4. Body sex に base づ く action パ タ ー ン の since 発 learning be 験 written 3. を ベ ー ス に し た feeling 覚 motor learning institutions を 1. の シ ミ ュ レ ー シ ョ ン environment に meet 続 し, 1 dof の 単 pure な が any body posture で environment と contact し つ つ movement す る occasions に つ い て の since 発 learning be 験 を line っ た. External か ら mobile distance の review 価 masato number を everything with え ず, early knowledge と し て の action basic も everything with え な い も の と し た. シ ス テ ム は, original ラ ン ダ ム に movement す る で, cause body sex に し た feeling 覚 movement パ タ ー ン を out learning し, since 発 に そ の パ タ ー ン を strengthening し, い く つ か の meaningful な action パ タ ー ン が gen 発 さ れ る こ と を confirm し た.

项目成果

Tomoyuki Yamamoto, Yasuo Kuniyoshi: "Harnessing the robot's body dynamics : a global dynamics approach"Proc. of 2001 LEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS2001). Vol.1. 518-525 (2001)

Tomoyuki Yamamoto、Yasuo Kuniyoshi：“利用机器人的身体动力学：一种全局动力学方法”Proc。

Yasuo Kuniyoshi, Gordon Cheng, Akihiko Nagakubo: "ETL-Humanoid : A Research Vehicle for Open-Ended Action Imitation"Proc.International Symposium of Robotics Research. Vol.1. 42-49 (2001)

Yasuo Kuniyoshi、Gordon Cheng、Akihiko Nagakubo：“ETL-Humanoid：开放式动作模仿的研究工具”Proc.国际机器人研究研讨会。

G.Cheng, A.Nagakubo, Y.Kuniyoshi: "Continuous Humanoid Interaction : An Integrated Perspective Gaining Adaptivity, Redundancy Flexibility -In One"Robotics and Autonomous Systems. Vol.37 No.2-3. 163-185 (2001)

G.Cheng、A.Nagakubo、Y.Kuniyoshi：“连续人形交互：获得适应性、冗余灵活性的综合视角”机器人和自治系统。

萬恭明, 國吉康夫, 稲葉雅幸, 井上博允: "視覚・運動融合学習に基づく腕動作の原始模倣モデル"第19回日本ロボット学会学術講演会論文集. Vol.1. 403-404 (2001)

Yasuaki Man，Yasuo Kuniyoshi，Masayuki Inaba，Hiroyuki Inoue：“基于视觉-运动融合学习的手臂运动的原始模仿模型”日本机器人学会第19届学术会议论文集1. 403-404（2001）。

M.Asada, K.F.MacDorman, H.Ishiguro, Y.Kuniyoshi: "Cognitive developmental robotics as a new paradigm for the design of humanoid robots"Robotics and Autonomous Systems. vol.37,. 185-193 (2001)

M.Asada、K.F.MacDorman、H.Ishiguro、Y.Kuniyoshi：“认知发展机器人学作为人形机器人设计的新范例”机器人学和自主系统。