研究概要 のバックアップ(No.2)
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- 7 (2005-10-21 (金) 20:35:01)
- 8 (2005-12-19 (月) 19:30:44)
- 9 (2006-02-07 (火) 19:55:54)
- 10 (2006-04-05 (水) 09:44:35)
- 11 (2006-04-06 (木) 16:53:58)
- 12 (2006-04-08 (土) 16:54:44)
- 13 (2006-07-13 (木) 20:18:40)
- 14 (2006-09-01 (金) 14:58:42)
- 15 (2006-09-05 (火) 09:46:14)
- 16 (2006-12-08 (金) 01:43:08)
- 17 (2006-12-21 (木) 12:03:11)
認知・発達ロボティクス †
移動知 †
観測時系列に基づく拘束条件の実時間選択による周期運動パターン生成 †
我々人間をはじめとする生物は,環境や行動の目的に応じて,高次元の感覚入力,運動自由度を実時間で巧みに拘束し,協調的な運動を発現できる.しかしながら,予測不可能的に変化する実環境ではすべての状況をあらかじめ網羅的に経験しておくことは不可能であり,そのような状況でいかに拘束条件を生成するかは重要な問題である.本研究では,対象となる運動を周期運動に限定した上で,環境の摂動的変化に対し,「1.引き込みで対処する」あるいは「2.CPGパラメタの変更で対処する」を自律的に判断・学習・記憶する動的運動予測モデルを提案し,単振り子の励振運動制御,3リンクマニピュレータのクランク回転運動制御に応用した.
- Toshiyuki Kondo, Takanori Somei, Koji Ito: "A predictive constraints selection model for periodic motion pattern generation", Proceedings of 2004 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS'04), TP1-K2, pp.975-980, Sendai, Japan, (2004)
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拘束ルール抽出機構を用いた段階的強化学習 †
人間は新しい運動パターンを学習する際,すでに獲得した知識をうまく利用することにより,数回の試行で(全状態を網羅的に探索することなく)学習することができる.このように,過去の経験から学習の方法自体を発達させる能力を,人間は本質的に備えており, これは未知環境下で行動し続けることが要求される自律移動ロボットの行動学習にも有効な示唆を与えると考えられる.心理学者のJ.Piagetによれば,この人間の認知・運動学習機構は,(1)新規情報を既知の知識と比較すること,(2)一致しない場合は,知識の構造自体を変更すること,の繰り返しにより発達する.本研究では,未知環境における自律移動ロボットの行動学習を例題として用い,(1)制御器(neural network,NN)を強化学習(TD法)で学習すること,(2)学習後のNNから行動規則(Schema)を抽出し,これを別の未知環境を学習するロボットに学習の拘束条件として与えることで,学習を高速化できること,を明らかにすることを目指す.
- 近藤敏之, 伊藤紀彦, 伊藤宏司: "拘束ルール抽出機構を用いた自律移動ロボットの段階的行動学習", 計測自動制御学会論文集, Vol.40, No.3, (2004)
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- 実験のビデオ
人間-エージェント相互適応系における継続的インタラクションの実現 †
ペットロボットのように人間が人工物に不可避的に適応する性質を利用した応用だけでなく,近年,その適応過程を支援するメカニズムや,エージェントの側からも自律的に人間に対して働きかけることの重要性が認識されつつある.しかしながら,人間がエージェントと相互適応するためには継続的な相互作用が不可欠であり,現状では人間側への負担が大きい.このような背景から,本研究では人間がエージェントとの関係を維持し続けるためにエージェントが有するべき機能条件の解明に取り組む.すなわち,人間が「飽き」を感じるメカニズムの解明と,「飽き」させないための相互作用の規範について考察する.
- 近藤敏之, 若松良久, 伊藤宏司: "人間-エージェントの相互適応系における継続的相互作用実現のための機能条件", 合同エージェントワークショップ&シンポジウム2003講演論文集, pp.432-437, 淡路夢舞台国際会議場, 兵庫, (2003)
生物型計算モデル †
進化的recruit戦略を用いた強化学習法 †
複数(高次元)のセンサ入力を有する移動ロボットに,円柱型の物体を”押し”ながら目的地に搬送するタスクを自律的に獲得させることを試みています.ロボットのコントローラはNGnetで構成されるため,状態空間を超楕円体で分割しなければなりません.このとき,状態分割を細かくすれば,基底関数(RBF)の数が膨大になり計算負荷が大きくなります.一方,粗く分割すると,必要な状態分割ができないために学習が進みません.本研究では,NGnetを用いたActor-Critic強化学習に基づいて行動学習を行いながら,それとは並列に,状態分割(RBFの大きさ)の適切さを評価する進化的recruitment戦略(evolutionary recruitment strategy)を提案しています.
- Toshiyuki Kondo, Koji Ito: "A Study on Designing Robot Controllers by Using Reinforcement Learning with Evolutionary State Recruitment Strategy", Lecture Notes in Computer Science 3141 -Biologically Inspired Approaches to Advanced Information Technology: First International Workshop BioADIT 2004 Lausanne Switzerland January 29-30 2004 Revised Selected Papers, Springer -Verlag Berlin Heideberg, pp.244-257, (2004)
- Toshiyuki Kondo, Koji Ito: "A Reinforcement Learning with Evolutionary State Recruitment Strategy for Autonomous Mobile Robots Control", Journal of Robotics and Autonomous Systems, vol.46, no.2, pp.111-124 Elsevier, (2004)
- 近藤敏之, 伊藤宏司: "進化的recruitment戦略を用いた強化学習による自律移動ロボットの制御器設計", 計測自動制御学会論文集, Vol.39, No.9, pp.857-864, (2003)
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幹細胞発生モデルとニューロモジュレータモデルによる自律移動ロボットの形態・神経系の共進化的形成 †
LEGO(TM) Robot Project targets evolving a suitable body shape and its nervous system (i.e. artificail neural network-based controller) for a light seeking robot. Using a grammar-based gene encoding method, we can save computational resources (length of genotype), in other words, it enables to evolve much faster than ordinary coding methods. In the current situation, I revised "dynamically-rearranging neural networks" method much more useful. For example, instead of each synapse, each neuron has its own NM interpretation table, and then each synapse originated from same neuron uses the interpretation table. In addition, effective area of each NM is restricted within some small range (this is genetic parameter). It is expected this enables the emerged network to have more complicated structure and flexibility, redundancy. In this study, we are concerned with the interaction between three specific adaptive systems: evolutionary change by species, ontogenic change by an individual as it matures; and learning by the individual as it acquires experience. We present experiments in which a population of individuals, each grown from a single cell according to its particular genome, into an adult form corresponding to a simple robot body and NNet which allows it to function in and learn about its environment.
- Submitted to 7th Joint Symposium on Neural Computation 7 Apr 00
動的再編成機能を有する神経回路モデル †
Recently, Evolutionary Robotics approach has been attracting a lot of concerns in the field of robotics and artificial life. In this approach, neural networks are widely used to construct controllers for autonomous mobile agents, since they intrinsically have generalization, noise-tolerant abilities and so on. However, the followings are still open questions; 1) gap between simulated and real environments, 2) evolutionary and learning phase are completely separated, and 3) conflict between stability and evolvability/adaptability. In this article, we try to overcome these problems by incorporating the concept of dynamic rearrangement function of biological neural networks with the use of neuromodulators.
- 近藤敏之, 石黒章夫, 内川嘉樹, Peter Eggenberger: "進化ロボティクスにおける制御器の頑健性の実現" - 動的再編成機能を有する神経回路モデルの提案 -, 計測自動制御学会論文集, Vol.35, No.11, pp.1407-1414, (1999)
生体免疫系に基づく創発型適応モデル †
Conventional arti.cial intelligent (AI) system have been criticized for its brittleness under hostile/dynamic changing environments. Therefore, recently much attention has been focused on the reactive planning systems such as behavior-based AI. However, in the behavior-based AI approaches, how to construct a mechanism that realizes adequate arbitration among competence modules is still an open question. In this paper, we propose a new decentralized consensus-making system inspired from the biological immune system. And we apply our proposed method to behavior arbitration of an autonomous mobile robot as a practical example. To verify the feasibility of our method, we carry out some experiments.In addition, we propose an adaptation mechanism, and try to construct a suitable immune network for adequate action selection.
- 近藤敏之, 石黒章夫, 内川嘉樹: "生体内免疫系を参考にした自律移動ロボットの行動調停機構の創発的生成に関する一手法", 計測自動制御学会論文集, Vol.35, No.2, pp.262-270, (1999)