Construction of an integrated cognitive architecture based on ACT-R and POMDP theory and its application

本研究の目的は、認識能力・行動決定能力・認知能力の全てを統合的に実現でき、理論的基盤がしっかりしていて工学的に応用しやすい認知アーキテクチャを構築することである。具体的には、統合的な認知アーキテクチャとして知られるACT-Rを部分観測マルコフ決定過程(POMDP)理論に基づいて定式化し直すこと、そして近年研究の進んでいる高性能な最適化手法を用いてその解法を実装すること、またフィジカルRPAという実問題に応用し、構築したアーキテクチャの有用性を明らかにすることを目的としている。初年度は、まずPOMDP理論に基づいてACT-Rを定式化し直し、新たな認知アーキテクチャを構築すること、そして、計算機上の数値実験により提案手法の性能を確かめることを計画していた。具体的には、認識能力と行動決定能力だけを備えた既存の手法と、それに加えて認知能力を備えた提案手法とを比較し、提案手法の優位性がどれほどであるかを明らかにすることを計画していた。今年度は実際に、POMDP理論に基づいてACT-Rを定式化し直し、計算機上に実装する作業を進め、簡単な強化学習による実装までは行うことができた。しかし、まだ高性能な最適化手法による実装を完了させることができておらず、数値実験も行えていないため、これらは次年度に行いたい。また、フィジカルRPAへの応用のため、その要素技術の開発を進めた。その結果、重なった紙の認識や、紙と紙以外の物体の両方を把持できるロボットハンドなどの要素技術を開発することができ、一部は学会発表することができた。

本研究の目的は、認識能力・行動決定能力・認知能力の全てを統合的に実現でき、理論的基盤がしっかりしていて工学的に応用しやすい認知アーキテクチャを構築することである。具体的には、統合的な認知アーキテクチャとして知られるACT-Rを部分観測マルコフ決定過程(POMDP)理論に基づいて定式化し直すこと、そして近年研究の進んでいる高性能な最適化手法を用いてその解法を実装すること、またフィジカルRPAという実問題に応用し、構築したアーキテクチャの有用性を明らかにすることを目的としている。初年度は、まずPOMDP理論に基づいてACT-Rを定式化し直し、新たな認知アーキテクチャを構築すること、そして、計算機上の数値実験により提案手法の性能を確かめることを計画していた。具体的には、認識能力と行動決定能力だけを備えた既存の手法と、それに加えて認知能力を備えた提案手法とを比較し、提案手法の優位性がどれほどであるかを明らかにすることを計画していた。今年度は実際に、POMDP理論に基づいてACT-Rを定式化し直し、計算機上に実装する作業を進め、簡単な強化学習による実装までは行うことができた。しかし、まだ高性能な最適化手法による実装を完了させることができておらず、数値実験も行えていないため、これらは次年度に行いたい。また、フィジカルRPAへの応用のため、その要素技術の開発を進めた。その結果、重なった紙の認識や、紙と紙以外の物体の両方を把持できるロボットハンドなどの要素技術を開発することができ、一部は学会発表することができた。