空間性文脈認知の神経機構に基づくロボットの創発的行動決定の実験

基于空间情境认知神经机制的机器人突发行为决策实验

基本信息

批准号：
19650073
负责人：
我妻広明
金额：
$ 1.92万
依托单位：
The Institute of Physical and Chemical Research
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
财政年份：
2007
资助国家：
日本
起止时间：
2007 至 2009
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-19650073/
关键词：
文脈依存性脳型ロボット神経同期発火創発知能実時間シミュレーター身体性階層的時間性粒子系シミュレーター脳型知能小型無線ロボット海馬シータリズム位相コード視覚認識ロボットハンド粒子法神経科学創発性

项目摘要

本課題では、脳が刻々変化する環境で状況認識を更新し目的を再定義する文脈依存的な情報過程を再現する脳型ロボットの基礎実験と基盤技術確立を目的とした。神経同期発火に基づく情報表現が記憶・状況認識・目的定義の連環とリアルタイム性を実現し、創発的な行動決定を生むと仮説を立て、三年間に渡り研究を進めてきた。初年度は脳数理モデルの実時間シミュレーターと無線ロボット通信を確立し行動-記憶-意志決定系の実験を行い、次年度では行動決定の複雑性を促す視覚や操作手の感覚系など脳と身体性の問題に取り組んだ。総括となる本年度は当初計画ではロボット集団による協力的目的達成を掲げていたが、二年の成果を発展させ課題達成を具体的なものとするため、脳内の異なる領野の協力体制解明とそのロボット実験のための技術的基盤確立を優先した。その結果、脳を再現し創発的知能を得るためには、広範な神経科学の知見を活かし実験研究へ示唆する神経数理のレベル、脳-身体-環境の総体に注目し脳内機能単位間の連携を明確にする機能ユニットレベル、そして脳内の階層的な時間性と機能創出に注目する単純原理レベルの三つにより本課題遂行の実効性が得られることがわかった。それぞれ研究論文として成果報告し、方法論総括は招待講演等で発表した。第一のレベルでは、記憶-意志決定系が遂行中の自律行動決定に適切に干渉するためには十倍程度の時間スケールの振動周期の緩慢さが要求されること、第二ではロボットのリアルタイム制御の滑らかさや鋭敏性は通信-制御系を末端-中枢神経系の時間スケールに合わせてモデル設計することで柔軟性や自発的な再試行が得られることを明らかにした。第三では環境変化への鋭敏性は内部時間発展との整合性が不可欠として神経集団を簡素化した粒子系シミュレーターによるリアルタイムロボット実験で示唆され、創発性を生む神経集団の協力体制の工学的応用への道を開いた。

该项目的目的是进行基础实验并建立类脑机器人的基础技术，该机器人可以再现依赖于上下文的信息过程，使大脑能够在不断变化的环境中更新情境识别并重新定义目标。我们已经进行了三年的研究，基于这样的假设：基于神经同步放电的信息表示将实现记忆、情境识别和目标定义之间的联系，并实现实时表现，从而产生紧急的行为决策。第一年，我们与基于大脑数学模型的实时模拟器建立了无线机器人通信，并进行了行为-记忆-决策系统的实验。第二年，我们进行了大脑和身体的实验。，包括操作员手部的视觉和感觉系统，这促进了行为决策的复杂性。解决了性别问题。本财年的初步计划，也就是总结，是让一群机器人协同完成目标，但为了在过去两年的成果基础上，让任务更加具体，我们将重点关注阐明大脑不同区域的协作系统及其工作原理，优先为机器人实验奠定技术基础。因此，为了重现大脑并获得涌现智能，我们需要利用广泛的神经科学知识，关注表明实验研究的神经数学水平，并关注大脑、身体和环境的整体。发现这项任务的有效性可以通过三个层次来实现：功能单元层次，它阐明了协调性；以及简单原理层次，它侧重于大脑中的分层时间性和功能创建。结果在研究论文中报告，方法概述在特邀讲座中介绍。在第一级，为了使记忆决策系统适当地干扰正在执行的自主动作决策，需要在时间尺度上缓慢10倍左右的振荡周期；在第二级，机器人的振荡周期需要慢10倍。实时性表明，通过设计与终端中枢神经系统时间尺度相匹配的通信控制系统模型，可以实现灵活性和自发重试，从而实现控制的平滑性和灵敏性。在第三部分中，通过使用基于粒子的模拟器简化神经群体的实时机器人实验提出了对环境变化的敏感性，因为与内部时间演化的一致性至关重要，并且产生突现的神经群体协作系统的工程应用属性铺平了道路。