ナンクル力学系

学んだ事を書き連ねていこう。

統数研ワークショップ2日目メモ

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ノーパで取ったメモをコピペして誤字脱字をちょっと直しただけw

もう少し、賢いメモが取れるようになりたいなー。

構成論的アプローチから探る手の知能

高椋 慎也 (JST ERATO 浅田共創知能システム プロジェクト研究員)

  • 温度感覚
    • 表面温度は対象間で同じなので,身体から対象への対流で知覚する
    • 材質に依り異なる
  • 温度感覚の実装に関する従来研究
  • 仮定
    • 環境の気温は一定
    • 半無限物体
    • 平面
  • 実際は
    • 表面形状はがたがた
    • 気温も一定でない
  • 人間
    • 柔軟な皮膚
    • 接触を確認する触覚受容器
    • 接していない部分を識別したりできる
  • 提案する人工皮膚
    • ニクロム線
    • サーミスタ
    • ひずみゲージ
  • 空気圧のアクチュエータでおしつける
    • 収束するまで測る
  • 一定気温での実験
    • 部材ごとに収束の速さが変わる → 物体の識別が出来る
  • 変化する気温での識別
    • グラフ縦軸だけではだめ
    • 接触の無い点のサーミスタ(横軸)も見ると識別が出来る
  • 変化する接触状況下
    • ひずみゲージがあるので識別が出来る
  • 人間型ハンド
    • (キモイ動きw
  • 触覚に基づく認識の難しさ
    • 触覚の激変
  • 把持姿勢がノーマルなものが存在する
  • 相対的な位置を一定にして認識する方法がある
  • ダイナミクスで相対位置を一定に
    • 把持姿勢に対してポテンシャルが存在する??
  • バイオニックハンド
    • 横井らの義手ハンドを用いた
    • 空気圧
    • 柔軟皮膚
  • 筋骨格系の設計
    • 拮抗配置したシリンダ.バネと位置を独立に決定
    • 劣駆動なので内側から順番
  • モノによって把持の姿勢が決まる
  • やわらかい皮膚
    ウレタンで作る
  • 対象を手が繰り返し握ることによって認識する
  • 何度も繰り返し握ると把持姿勢が収束する
  • 最初は違う出力.しかし共通のアトラクタ
  • SOMに食わすと把持姿勢が収束すると分かれてくる
  • 人肌シリコンを使っている
  • 持ち替えてぐるぐるまわしてみたら,もっと分かるのではないか
  • 身体・環境のダイナミクスをあわせたものとしてあるのでは

Social Brain とBMI: 脳科学の壁の壊し方

藤井 直敬 (理化学研究所, チームリーダ)

  • 4つの壁.
    • 1.技術
      • 脳には安定状態がない
      • 個体差は記述できない
      • 生物学は操作出来る ⇔  脳科学は操作が出来るものが無い
    • 2.スケール
      • 巨大なデータがとれない,とろうとしない
      • 関係性を記述できない
      • スパイク原理主義
    • 3.こころ
      • 視野が狭い
      • 盆栽科学ーー小さな世界の完璧な姿を求める
    • 4.社会
      • メディア
      • アウトリーチ
      • サイエンスカフェtかではゆがんんだ話
      • 倫理的
  • コミュニケーションのための神経機構
    • 社会の仕組みは,複数のネットの重層的なレイヤ
    • 環境と文脈が固定されていた
    • ある一つの部位をみてきた
    • 現実環境を見ないと分からない
  • 多次元の生態情報を記録
    • 脳の中に沢山の神経細胞の活動をとろう
    • 何をしてもいい
  • 脳活動と多次元
    • CG
  • 自他
    • ミラーニューロン?
    • 定量的なものにおさめたい
  • 課題
    • food grasp
    • 二等のサルが向かい合う
    • 両方のサルの脳活動を取る
  • 簡単な解析
    • 自他で4本の腕があると,16種類の組み合わせ
    • これで分類が出来る
  • それぞれの組み合わせに強く反応するニューロン
    • 他人の左腕が動いた時だけ活動
    • 自分の右手だけ
    • など
  • 運動野と頭頂葉
    • 運動前屋 — 自他区別しない.左右の区別ある
    • 頭頂葉 — 自他区別する.左右の区別ない
  • 自他の区別をしないニューロンは少なかった
  • 自他表彰と社会的文脈
  • 二頭間でインタラクション
    • インタラクションできる座り方と出来ない座り方で実験
    • 社会的立場でが高いほうが競合領域の餌をとる
  • 左頭頂葉の反応
    • 右手の表現を小さくした
    • → 一人の時とは違い,脳の構造自体が変わった
  • 位置関係では?
    • 道具使用をしてみた
    • やはり、競合関係のときは自分の右手表現は小さくなる
  • もっと増やしてみた
    • 上位の猿の下では,右手表現が小さい
    • 自分が上位になると,右手表現を多くする
  • 右手表現=その手に反応する神経細胞が減る
  • 社会的文脈表現
  • 他人との競合関係になると活動を停止させる神経活動がある
    • 逆に,その時に活発になる細胞がある
  • 自分がドミナントな時には活動があがったり,下がったりする
    • 社会的立場によってスイッチする神経群がある
  • 社会的リスク
  • 我慢する人
  • 人と猿でやってみた.
    • 人は上位の猿にも,下位の猿にもなれる.つまり,社会的な立場=コンテキストを変えられる.
  • コンフリクトが起こっているとセンシティブになる部位がある.
  • 複数脳の研究
    • 時系列に応じて変化する因果関係
  • 因果関係を記述する方法?
    • 相関関係を見るプロット
  • ゴーグルをした猿の,情報が取れる
    • 解析したい人はいくらでもどうぞ!
  • 血圧や心拍数,呼吸,血中の濃度(ちょっと難しい)
    • 非侵襲で出来るものはすべて取りたい
  • BMIの開発
    • スパイク神話への挑戦
    • 別の方法を探す
    • リアルタイムデコーディング > 一回性
    • 脳操作ツールとしての可能性
  • ある会社のシステムを理解するには,外からじゃわからない.誰が何をしているか、とか.どうすれば良い?
    • 社員になれば良い!
  • 中に入るテクノロジーがなかった.中に入れば良い.そこでBMI
  • 脳表電極ECOG
    • 表面だけじゃだめなので,内側からも取りたい
    • 刺激を与えて戻す技術
  • スパイクじゃないとだめだろう,と思ってたら結構良い!
  • 手の動きを再構成することが簡単に出来た
  • 5分間の学習でプレディクション出来る
    • 3日前のデータでも使える
    • 安定したデータをとれる
  • BMIを脳科学のツールとして使えるのでは?

「間(ま)」の共有と共創コミュニケーション

三宅 美博 (東京工業大学, 准教授)

  • ロボットそのものが研究の目的ではなく,ロボットを用いた構成的研究
  • 間=主観的な時間 ←ここでの定義!
  • 主観的なレベルでの時間の共有
    • その仕組みを研究
  • 応用) 大阪大学の演出家の先生.平田オリザ氏.
    • ロボットを使った演劇
    • コミュニケーションの研究
    • 生活の中に埋め込む.構成論的な研究.
  • 阪大のシアターでの演劇
    • 人間の人工物への気遣い
    • 冷蔵庫に気をつかう人間は居ない
    • 演劇中、人間がロボットに「ありがとう」と言う
    • 人間が人工物に対して「ありがとう」ということはよく考えると不自然.
    • 間が大事な演劇だった
    • ロボットを使って間を作り出したのがえらい.
    • ロボットが「ええ」と言うのが面白い.意味づけるには間を使うのが大切.使いこなせているのがすごい.
    • 若丸というロボット
    • 裏に人が居て,ロボットの間を調整している.
  • ロボットの持っている表現力を人間に近づけるためには必要なアプローチとして面白いのでは.
  • Communication Roboticsというものがあっても良いのでは?
    • コミュニケーションを再構成すると,構成的に理解できる.
  • 会話
    • 「積み木を取ってください」
    • 「はい」→積み木を取る
  • 動作のタイミングを構成する
    • 指示発話長とpauseに相関がある
    • 「はい」と言う前に,うなずく
    • うなずきの先行も指示発話長と相関あり
  • 人間とアバターの間に再構成する
    • 300ms後に「はい」
    • 1800ms後に「はい」
    • 違って聞こえる.間の長さを調整すると,違った意味を持って聞こえる.
    • 意味と言う主観的な様子を実感することが出来る.
  • リスポンスの速さが距離感に影響を与える.
  • 人間とロボットの間に再構成.さっきの若丸で
    • 買ってきたままだと不自然な応答.
    • タイミングの制御すると,自然になる.
  • さっきの相関にのるように制御する.
    • 信頼性の評価が良くなった.
  • 評価の差
    • 高齢者には出る
    • 若年者には出ない
  • 若年者
    • 早ければ良い
  • 高齢者
    • 丁寧さ,では逆の相関も
  • 頷きの先行長
  • 間がどうやって出てくるか考えてみよう
  • 自然な発話速度で対話する場合
    • 変化が無いように見えるが…
    • 被支持者が,意識できる
    • 発話長とポーズに負の相関
  • 発話速度が顕著に変化する場合
    • 変化が認知されてない
    • 被支持者が,意識できる
    • 発話長とポーズに正の相関
  • 被支持者の発話長と支持者の発話長にはいつも正の相関がある
  • 意識の下の領域では,会話の合計した長さが一定になるようになっている
  • 共創システムとは?
    • 間とは主観的な時間
    • どうやって連携プレーが出来るのか?
    • 時間の共有が出来ないと連携プレーが出来なければ
    • 主観的な時間はどうやって共有されるのか?
    • 空間も共有される
  • 観測者の立場から,客観的な時間を設定するのが従来のシステム
    • 共通の時間を設定出来ることが前提になっている.
  • 主観的で多様的な時間を設定出来るとすれば,それはどうやって共有されるのか?
    • きわめて多様性をもったものとして出てくるはずだ.
    • コミュニケーションを内側から見る立場.
  • 共創システム
    • 観察する人がそのシステムに埋め込まれる
    • 境界を一義的に決めることが出来ない
    • 非完結性に基づくシステム
  • 共創プロセス
    • 内部状態を含めたシステムを外から見る
  • 工学的な研究の面白いのは
    • 作ったものを,世界の一部として埋め込むことが出来る.
    • 間の共創を外から客観的に分析する+内側からモノとして構築することで経験する
    • 工学のもつ大きな可能性
    • モデルとして閉じた系で記述するのではなく,一緒に経験できる.
    • 工学は第二理学部?ではなく,人工物により経験を共有できる.
  • 同期タッピンング.
    • リズム音に合わせてタップする.
    • 音が出るより早くボタンを叩く.内的な予測機構がある.
    • 内的には同期している,と思っている.つまり,客観的な時間と主観的な時間の間にずれがある.
    • ずれを手がかりに出来ないか
  • 主観的なずれが出ないような制御をしてやると,周期のずれが出なくなる
    • これを利用すると,周期を少しいじることできる.
  • 周期を変えすぎると被験者が気づいて(意識化される領域),周期が変動しなくなる
    注意資源を消費(黙読タスク)すると意識化される領域がなくなる
  • 意識の下で出る制御機構と意識化されて出る制御機構がある
  • 刺激する周期を変えてみる
    • 短いと予測できる.
    • 長くなると?
    • ワーキングメモリを消費すると差が出る.
  • 二人の人間でタップの間を合わせる実験.
    • 二つの相関
      • 位相振動子のひきこみにかかわる
      • 履歴性にかかわる
  • モデルを作ればそれを解析するだけじゃなくて,体験することも出来る.
  • システムを考えると,境界を考える
    • 境界の外=環境
    • その間にある共創サイクル(気づき)考えなければならないのでは
    • 境界を,ある領域として考えらればおもしろいのでは

ニホンザルによる感覚道具使用の獲得

山崎 由美子 (慶應大学, 准教授)

  • 道具,道具使用のための認知機能,それを支える神経基盤の相互作用の進化史の再構築
  • 道具はヒトだけのものか?
    • ヒトはいろいろなものに特化した道具を作る
  • 道具はヒト独自のものではない
    • 道具の作成
    • ニューカレドニアカラスは葉っぱを切り取って,フックのような形に変える
    • 道具を作るための道具を作れるのがヒト?
    • メタ道具.
    • チンパンジーは石を割るために,ふたつの石を使う.
  • 道具を使用させると,神経細胞も変化する.
    • 身体像に道具を統合
    • 新規な神経連絡の形成
    • 新規な行動の自発
      • 「えさをください」「道具を下さい」というコール
  • ヒトが用いる道具の機能
    • expanios of response topology (motor tool)(くまで)
    • expanion of discriminative stimulus (sensory tool)(内視鏡,デンタルミラーとか)
    • expanion of reinforcing stimulus(痛み止めなど)
  • 運動道具(motor tool)
    • 手や腕などの効果器の機能拡張・増強
    • 新しい反応型を作成>ハングライダー
    • ヒトやヒト以外の動物にも
  • 感覚道具(sensory tool)
    • 眼や耳などの感覚器の機能拡張・増強
    • 弁別刺激を入手するための道具
    • 後続する行動を制約しない
    • ヒトのみに見られる道具(いくつかグレーなものも)
      • 内視鏡
      • 地図
      • 時計
  • ヒトだけが使う道具を猿が使えるようになれば,認知進化の解明になるのでは
  • 実験
    • ニホンザル(二頭)
    • スクリーンで覆って,カメラのついたくまで(感覚道具)で餌がとれるか?
  • モニターに移っているものが,くまでの先だとは学習できなかった
  • 運動道具から感覚道具へのパス
    • 非常に小さなステップで,学習が出来るようにする.
    • 鏡つきのくまでで餌をとる訓練がかなり重要だった
  • 一頭目で試行錯誤して,二頭目でプロトコルの妥当性を検証
  • (訓練大変そう...
  • アクティブ
    • 手動鏡+くまで
    • 電動鏡+くまで
  • パッシブ
    • 後ろに鏡+くまで
    • モニター+くまで
  • 動作の変化
    • 訓練初期 … ランダムに動かす
    • 獲得期 … スムーズに動かす
    • 餌なし … 探索しているように動かす

人間の身体表象発達の理解へ向けたロボットの感覚統合による表現獲得モデルの提案

福家 佐和 (大阪大学, 博士過程)

  • 認知発達ロボティクス
  • ロボカップは,基本的に人ががんばる
    • プログラムを毎回書き換えるのが格好悪いので,が主なモチベーションではないか?
  • 人間はかぎられた感覚でなぜ自分の感覚を理解出来るのか?
  • 脳科学の知見
    • 異種の感覚が統合されている
    • 経験を通して統合
  • ラバーハンド実験
    • ボディーイメージの実験
    • wired visionより
  • ボディーイメージ
    • 自身の体についての意識
    • ボディースキーマ
    • 制御の際の無意識ダイナミックス
  • 自己の身体を通じて,受け取るであろう入力信号を再現するために,ヒューマノイドロボットを使う.
    • 身体性を考慮したモデル.
  • 逆さ眼鏡の実験
    • 柔軟な視覚空間表現・身体表現
  • 人間の発達プロセス
    • 身体の発達に合わせて,学習によって視空間表現が変更する
  • 視空間表現は生得的なものではない?
    • 幼児はサッケードは皮質下 → 成長すると皮質で行うようになる
    • 3ヶ月では網膜座標 → 七ヶ月では身体座標
  • 3ヶ月では何が出来ない?
    • 周辺視でとらえている眼球角度と網膜座標の組み合わせを理解していない
    • (見ている角度を覚えている・使うことが出来ない?
  • hand regardの時に身体周囲の空間の表現を獲得しているのでは
  • Peri-personal space 身体のその周辺・VIPにて表現
  • Extra-personal space 身体から遠く離れた空間
  • 半側空間無視の症状の患者は,前者で気づく刺激が後者では無視
  • 二つの空間の境界は道具使用で変化
  • 二つの空間は異なる脳内システムにより情報処理されてる?
  • VIPとは?
    • 頭頂葉に存在
    • バイモーダルな性質
    • 空間的な位置,大きさが一致
    • 眼球運動に依存しない座標で刺激を統合
  • 脳科学的な知見
    • 顔の色々な部位に空気を当てて,その触覚のマップを作る実験
  • RizzolattiはF4が破壊されてると顔周辺のPeri-personal spaceで無視が発生
  • 腕の感覚がPeri-personal spaceの表現に関わってくるのでは?
  • 腕の体制感覚を参照情報としてVIPニューロンと同機能の表現を獲得できるか?
  • ロボットシミュレータ
    • 眼球:2自由度
    • 左腕:5自由度
    • 学習はSOMとHebbian learning
  • 腕の間接角度が一緒だったという情報を元に,眼球座標とカメラ入力が一緒だったよというHebb learning.
  • 眼球角度に関わらず,実際の角度に近い位置を推定可能
  • 前方から自身の顔表面のランダムな位置を移動
    • 視点は手先の周辺にランダムに移動
  • 顔表面の触覚センサユニットからの活性度をHebb学習
  • 顔に物体が接近した時に活性するセンサは予測可能?
  • hand regard行動を通して,頭部中心座標系を獲得可能
  • 前提
    • 網膜像内にうつる手先と腕の間接角度の関係は既知
    • 網膜像内から自身の手先を検出可能
  • この前提はいいのか?
  • 視覚情報から自己身体を発見するには?
  • 既存研究1
    • 自己身体=同じ姿勢で常に観測される対象
  • 既存研究2&3
    • 自己身体=自己の身体運動の開始・停止に同時発生している対象
  • 工学的にも,End effectorに注意する能力が必要
  • 注意メカニズムを考慮した身体メカニズム
  • 自己身体か否か判断する対象の視覚座標は注意メカニズムを通して選択されるはず
  • 注意メカニズム
  • ボトムアップ要素+トップダウン要素
  • ボトムアップ要素に焦点
  • 間接角度,注意,感覚を統合したモジュール
    • SOM+Hebb学習
  • 視覚画像からSailency Mapをもとに注意点を決定
  • (ロボットがキモいしこわい...
  • 猿の道具使用と近い?
  • 視覚的注意に基づき,注意点を選択肢

リアルタイム脳型ロボットへの取り組み:振動のダイナミクスは異なる時間スケールの情報表現間の橋渡しとなるか?

我妻 広明 (理化学研究所, 研究員)

  • どうやって問題を解いて,プランを立てて,実行するか
  • モデルを重ねていって,積み上げていって実現できる?
    • リアルタイムでは無理そう
  • 脳ではどうやってやっているのか?
  • 猿の脳の活動がどんな時間スケールで動いているかの実験の紹介
    • 200msくらいで動き出す
  • 時間的にも階層性を持っているであろうシステム
    • Cognitive functions (secounds)
    • sensori-motor cirtuits (100 ms)
    • local nervous circuttis (10 ms)
  • このシステムが協調して動くのか?
  • 脳内の振動で違った周波数
  • 仮説(聞き忘れ
  • 脳の記憶システムの平行性
    • 手続き記憶
    • 感情記憶
    • Declarative memory (エピソード記憶とか)
  • ラットの空間認知データ
    • 場所によって発火するニューロンがある
    • シータ波にもモジュレートされ発火
  • ラットの頭に電極を指して行動の変化と可塑性の対応が説明出来た
  • Asymmetric Hebbian
    • 時間遅れをもつ発火
  • Theta Phase Precession
    • theta rhythmに同期して発火してる
  • 実際のロボットに組み込んで見た
    • 脳内のプロセスをロボットに組み込んで,本当に動くか
  • 簡単な振動モデル
  • ハードウェアは10ms
  • ネットワークは100ms
  • 一回性の記憶をどう扱うか
  • 簡単なモジュールで動くロボット
  • 時間の階層性がある
  • 思い出しながらうろうろする
  • 一周期のシータサイクルに圧縮されてコーディングされるのが大切.
    • ABCというデータを毎回想起している
    • 自分の行動には過去の行動が反映される
  • (ここでいきなり内容が変わった
  • 色々やらせようとするとシステムが重くなる
  • 動き,流れが大切ではないか?
  • 鳥の群れをシミュレートするモデルboids
    • プラスして,
    • 分裂して増える
    • 寿命を入れた.
  • バクテリアのモデルとして報告
  • 外のコロニー,とか出来る
  • 振動に階層性がある(?あるかなあ
  • 囲いがあると,振動が安定して出てくる
  • それをロボットに
  • バクテリアの集団の広がりの方向に舵をとる
    • センサが反応すると囲いを押して,壁を避ける
  • 安定状態があって,ぐるぐる回るような行動が出る.
    • 行動とバクテリアの分布が対応する
  • ログプロットが傾きを持たないと,ポピュレーションとして死滅する
  • 質疑
  • 振動の話
    • リズムの話だけど,そんなに単純ではない.振幅も一定じゃない.
    • 綺麗なところだけ見ていて脳の働きが分かるのか?
      • > 同期だけを切り取ってみてみようと思った.

Written by tkf

December 16, 2008 at 1:16 am

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