12 0 0 0 OA 実験データからピークの数を推定するには? : スペクトル分解とベイズ統計(最近の研究から)
- 著者
- 永田 賢二 杉田 靖司 佐々木 岳彦 岡田 真人
- 出版者
- 一般社団法人 日本物理学会
- 雑誌
- 日本物理学会誌 (ISSN:00290181)
- 巻号頁・発行日
- vol.69, no.12, pp.876-880, 2014-12-05 (Released:2018-09-30)
あらゆる物理学の分野において,実験データから必要な情報を抜き出す作業は日常的に行われることである.特にデータの中から複数のピークを探し出し,その位置や広がりを評価することは,実に多くの場面で重要となる.実験データからピーク位置の情報をフィッティングなどで取り出すこと自体は,グラフソフトなどを使えばそれほど難しいことではない.ところが「いったい何個のピークがあるのか」ということを判断することは難しい.ほとんどの場合,何個のピークがあるかを判断するのは解析者の直感に委ねられる.しかし,時に何個のピークがあるか迷うデータに遭遇することもあるだろう.例えば,右下の図は複数のガウス関数の和にノイズを加えて生成した,人工的な実験データである.果たして何個のピーク(ガウス関数)があるのか,判断できるであろうか.データのみからピークの個数を決定することは,理論的にも難しい問題である.例えば,データとフィッティング関数の差(誤差関数)を最小化してピークの個数を決定しようとすると,ピークの数を増やすことでいくらでも誤差を下げることができてしまう.このようなノイズまでフィットしてしまう「オーバーフィッティング」の問題を避けるためには,誤差関数だけでなく,モデルの複雑さとのトレードオフを兼ね備えた関数を考える必要がある.また同様の問題として,実験データを多項式でフィットする問題を挙げることができる.n点のデータに対して,n-1次の多項式でフィットさせると,誤差なくすべてのデータをフィットさせることができるが,意味のないデータ解析であることは明らかであろう.このような,ピークの個数の決定や多項式の次数の決定の問題は,統計学の分野において「モデル選択」と呼ばれている.モデル選択の問題に対しては,赤池情報量規準やベイズ情報量規準といった情報科学の分野で開発されたモデル選択規準が広く使われており,多項式フィッティングの問題をはじめとして,様々なモデル選択で一定の成功を収めている.しかし,ピーク個数の決定については,モデルに内在する数理的な構造の複雑さにより,これらのモデル選択基準の適用により決定することが困難である.最近になって,ベイズ推定とモンテカルロ法を組み合わせた新しい手法が開発され,ピーク個数の決定に応用されるようになった.この手法は,ベイズ推定で記述される評価関数に現れる量を「分配関数」「自由エネルギー」などに読みかえることで,モンテカルロ法を適用するといった特徴を持っている.本稿では,なるべく専門性の高い内容は避け,ベイズ推定によるモデル選択の枠組みを概説し,実際に「右図は3つのピークが合成されている」と考えるのが最も自然であることを示す.
7 0 0 0 OA 大脳皮質聴覚野ピッチ細胞は視覚野複雑細胞と計算論的に相同か?
- 著者
- 寺島裕貴 岡田真人
- 雑誌
- 研究報告音楽情報科学(MUS)
- 巻号頁・発行日
- vol.2013-MUS-99, no.43, pp.1-4, 2013-05-04
大脳皮質聴覚野が担う複雑な情報処理の原理解明に向け,皮質の一様性を根拠に視覚系相同領野のモデルが応用されつつある.しかし,既存研究で議論されてきたのは視覚野神経細胞のうち線形応答を示す単純細胞のモデルに限られており,非線形な複雑細胞に相当する概念については未着手だった.本研究で我々は,視覚野複雑細胞の学習モデルであるトポグラフィック独立成分分析を自然画像の代わりに自然音に適応させた.学習結果である聴覚版「複雑細胞」の特性は,近年聴覚野で発見されたピッチ細胞と同様に“missing fundamental”類似の非線形性を示した.聴覚野ピッチ細胞が視覚野複雑細胞と同一のモデルによる自然刺激学習で獲得可能であるという結果は,両者の計算論的相同性を示唆する.
6 0 0 0 OA 大脳皮質聴覚野における「複雑細胞」の一検討
- 著者
- 寺島 裕貴 岡田 真人
- 出版者
- 人工知能学会
- 雑誌
- 人工知能学会全国大会論文集 (ISSN:13479881)
- 巻号頁・発行日
- vol.27, 2013
複雑細胞という概念は大脳皮質視覚野で古くに確立されたが、皮質の均質性にも関わらず他の感覚野では未だ議論されていない。単純細胞については視覚野モデルの聴覚野への応用が実を結びつつある。我々は、視覚野の複雑細胞モデルを自然画像の代わりに自然音に適応させた「聴覚野版複雑細胞」の反応特性を調べ、その一部が近年サル一次聴覚野で発見されたピッチ細胞に酷似することを発見した。
3 0 0 0 OA 隠れマルコフモデルを用いた行動・神経活動からの状態遷移抽出
- 著者
- 片平 健太郎 岡ノ谷 一夫 岡田 真人
- 出版者
- 日本神経回路学会
- 雑誌
- 日本神経回路学会誌 (ISSN:1340766X)
- 巻号頁・発行日
- vol.18, no.4, pp.204-213, 2011-12-05 (Released:2012-01-30)
- 参考文献数
- 43
本稿では,隠れマルコフモデル(Hidden Markov Model,HMM)を用いた神経活動データ,行動データの解析手法について紹介する.実験的に操作可能な変数とは独立に状態が変化するような非定常なデータを解析する上で,隠れマルコフモデルによるアプローチは有効である.著者らが行った小鳥の歌に関する神経活動データの解析,行動データの解析の事例を中心に,その有用性と今後の展望について議論する.
3 0 0 0 OA 脳と情報の統計力学(第53回物性若手夏の学校(2008年度),講義ノート)
- 著者
- 岡田 真人
- 出版者
- 物性研究刊行会
- 雑誌
- 物性研究 (ISSN:05252997)
- 巻号頁・発行日
- vol.91, no.5, pp.427-458, 2009-02-20
統計力学は,気体の分子の運動のようなミクロ記述とボイルシャルルの法則のようなマクロ記述とをつなぐ学問です.統計力学を学ぶと,我々はミクロからマクロへつながる階層的な構造が自然界のいたるところに存在することを意識し,物理学の枠組みを超えて統計力学が活躍できるような気がしてきます.脳にある百億以上の神経細胞の活動から,我々の意識や感情が生じています.0と1のビットがある種のルールに従って並ぶと,そのビット系列は画像や音声などの意味ある情報になります.このように脳や情報にもミクロとマクロの階層性が存在します.これらを統計力学的に議論できるととても素敵だと思いませんか.実はその扉の鍵はスピングラス・レプリカ法に代表されるランダムスピン系の統計力学にありました.±1の二値状態を取るIsingスピンを脳の神経細胞の活動や情報のビットに対応させることで,統計力学は脳の神経回路モデルや情報・通信理論の難問を次々に解き明かしていきました.ランダムスピン系の一つであるHopfieldモデルを出発点として,脳と情報の統計力学をやさしく解説します.この講義を通じて,皆さんが知っている統計力学が,脳や情報という一見物理とは関係ないような分野で大活躍している姿を知ることができます.
2 0 0 0 OA 意思決定における学習過程に情動反応が及ぼす効果
- 著者
- 片平 健太郎 藤村 友美 松田 佳尚 岡ノ谷 一夫 岡田 真人
- 出版者
- 日本感情心理学会
- 雑誌
- 感情心理学研究 (ISSN:18828817)
- 巻号頁・発行日
- vol.20, no.3, pp.71-76, 2013-04-25 (Released:2013-06-07)
- 参考文献数
- 12
We investigated how emotional responses reflected in autonomic nervous system activities and facial muscles activities are related to learning in decision-making. Based on the conventional Q-learning model, we constructed novel learning models that incorporate the trial-to-trial variability in the physiological responses. In our models, the variables reflecting the physiological activities can modulate two important parameters of the model: (1) the learning rate, which determines the degree of update in response to the current choice outcome, and (2) the reward value, which quantifies the valence of the current outcome. We applied the models to the data from two types of decision-making task; one used emotional pictures as decision outcomes, and another used monetary reward. The valence of the outcomes was stochastically contingent on participants' choices. We demonstrated that proposed models that incorporated physiological measures including skin conductance, corrugator muscle activity and orbicular muscle activity, improved the prediction of the model, mainly for the emotional picture task. Our results suggest that some emotional responses are related to the subsequent choice behavior.
2 0 0 0 OA 3.マルコフランダムフィールドモデルによる計測画像データからの潜在構造抽出
- 著者
- 桑谷 立 永田 賢二 岡田 真人
- 出版者
- 一般社団法人 映像情報メディア学会
- 雑誌
- 映像情報メディア学会誌 (ISSN:13426907)
- 巻号頁・発行日
- vol.68, no.12, pp.892-896, 2014 (Released:2017-04-28)
- 参考文献数
- 15
- 被引用文献数
- 2 2
2 0 0 0 OA 視覚野・聴覚野地図の同一適応アルゴリズムによる解釈
- 著者
- 寺島 裕貴 岡田 真人
- 出版者
- 人工知能学会
- 雑誌
- 人工知能学会全国大会論文集 (ISSN:13479881)
- 巻号頁・発行日
- vol.25, 2011
大脳皮質感覚野は地図構造を持ち,その代表である一次視覚野(V1)地図と視覚刺激統計性との関係が指摘されている.一方で近年,一次聴覚野(A1)地図はV1と異なり微小スケールで乱雑なことが分かってきた.本研究ではその原因が聴覚刺激の特徴である離れた周波数間の相関にあるという仮説を提案し,V1のモデルであるtopographic ICAが聴覚的な刺激からは乱雑な地図を生成することを示す.
2 0 0 0 OA Gaussian-Bernoulli RBMにおける最尤学習を効率化する直交制約
- 著者
- 唐木田 亮 岡田 真人 甘利 俊一
- 出版者
- 人工知能学会
- 雑誌
- 人工知能学会全国大会論文集 (ISSN:13479881)
- 巻号頁・発行日
- vol.30, 2016
2 0 0 0 OA 情報統計力学の深化と展開に関する総括研究
- 著者
- 小西 一之 堂地 修 岡田 真人 宮沢 彰 橋谷田 豊 後藤 裕司 小林 修司 今井 敬
- 出版者
- 公益社団法人 日本畜産学会
- 雑誌
- 日本畜産學會報 = The Japanese journal of zootechnical science (ISSN:1346907X)
- 巻号頁・発行日
- vol.68, no.11, pp.1075-1084, 1997-11-25
- 参考文献数
- 26
- 被引用文献数
- 4
持続性黄体ホルモン製剤であるCIDR-B(以下CIDR)を用いて発情周期を制御したウシのFSHによる過剰排卵処理について,Estradiol-17β Valerate (EV)を投与したときの効果を黒毛和種未経産牛を用いて調べるとともに,短期間に実施した連続過剰排卵処理の影響を調べた.黒毛秘種未経産牛16頭を試験牛とし,無作為にEV投与区とEV非投与区(対照区)に分けた.試験牛には発情周期にかかわらずCIDRを膣内に装着し,その翌日にEV投与区にはゴマ油2mlに溶解したEV 5mgを,対照区にはゴマ油2mlを頸部筋肉内に注射した.これらの投与後5日目から過剰排卵処理を開始した.FSH計20AUを3日間の漸減法により筋肉内注射し,FSH投与開始後3日目にCIDRを除去するとともにクロプロステノール750μgを筋肉内注射することにより発情を誘起した.人工授精を約12時間間隔で20行い,発情開始後7日目に非外科的に胚の回収を行った.以上の処理を1クールとし,EV投与区と対照区を交互に反転しながら4クール行った.採胚間隔は28日とした.なお,第3および第4クールは16頭のうち12頭で行った.第1および第2クールでは超音波断層装置によりCIDRの装着から除去まで1日おきに卵巣の動態を観察した.第4クールまでの12頭の過剰排卵処理成績について,EV投与と処理回数の2元配置により分散分析を待った.EV投与により回収卵数は有意に増加した(P<0.05).処理回数の影響はま黄体数でのみ有意であった(P<0.05).また,第1と第2クール分,第2と第3クール分,第3と第4クール分の連続する2クール分の成績をまとめた結果,いずれの場合も対照区の回収卵数が10あるいは8個未満のウシでは,反転させたEV投与区では採胚成績は有意に改善された.しかし,対照区の回収卵数が10あるいは8個以上のウシでは反転させたEV投与区での成績は対照区と差は認められなかった.第1および第2クールの卵巣の追跡では,過剰排卵処理開始時において,対照区に比べ,反転させたEV投与区の大卵胞(径82nm以上)数は有意に少なかった.以上より,CIDRを用いた過剰排卵処理ではEVを併用投与することにより,卵巣中の大卵胞数が抑制されるとともに,過剰排卵処理成績が改善されることが示唆された.
1 0 0 0 OA 聴覚言語理解の障害と発語失行をあわせ持った言語発達遅滞の1例
- 著者
- 小島 千枝子 横地 健治 岡田 真人
- 出版者
- The Japan Society of Logopedics and Phoniatrics
- 雑誌
- 音声言語医学 (ISSN:00302813)
- 巻号頁・発行日
- vol.24, no.4, pp.225-234, 1983-10-25 (Released:2010-06-22)
- 参考文献数
- 22
特異な経過をとった言語発達遅滞の1例を報告した.症例は9歳男児.妊娠, 分娩, 新生児期著変なし, 運動発達は正常.幼児期前半は言語理解, 表出ともになく, 対人関係の孤立, 行動異常をあわせ持つ重度精神遅滞児の病像であった.理解は, 視覚的理解が聴覚的理解に先行して得られ, 対人関係の孤立も消失してきた.5歳10ヵ月の初診時, 発語失行が認められ, 構音訓練を中心とした言語指導を開始し, 急速な発語数の増大, さらに知的機能の上昇が得られた.8歳4カ月時にはIQ (WISC) は104となり, 現在は行動上の問題もないが, なお軽微な発語失行と失文法の問題は残されている.これらの言語, 知能を構成する各種高次機能の不均一な成熟の遅れによってもたらされた, 特異な臨床表現であろうと考えられた.
1 0 0 0 OA λ-スキャン法を用いたスパース基底選択とスペクトル分解への応用
- 著者
- 本武 陽一 五十嵐 康彦 竹中 光 永田 賢二 岡田 真人
- 出版者
- 一般社団法人 人工知能学会
- 雑誌
- 人工知能学会全国大会論文集 第31回全国大会(2017)
- 巻号頁・発行日
- pp.2I23in2, 2017 (Released:2018-07-30)
ノンパラメトリックなスパース変数選択法として,L1VMがL1正則パラメータλをone-standard ruleなどのアドホックな手法によって最適化されて適用されてきた.本研究では,L1VMで抽出された説明変数を用い,交差検証誤差やベイズ自由エネルギーによって各λから求められた説明変数を評価する枠組み(λ-スキャン法)を提案する.提案手法をスペクトル分解に適用し,その有効性を検証する.
1 0 0 0 OA ハイパフォマンスコンピューティングとスパースモデリング
- 著者
- 岡田真人
- 雑誌
- ハイパフォーマンスコンピューティングと計算科学シンポジウム論文集
- 巻号頁・発行日
- vol.2014, pp.23-24, 2013-12-31
実験や観測によって得られるデータを少数の説明変数で記述することを目的とする 「モデリング」 は自然科学の重要なアプローチの一つである.スパースモデリングは,高次元データからの説明変数の自動抽出を最適化問題の形に定式化する.本講演では,スパースモデリングの適用例を紹介し,ハイパフォマンスコンピューティングとスパースモデリングの関係を述べる.
- 著者
- 高木 志郎 吉田 雄紀 岡田 真人
- 出版者
- 人工知能学会
- 雑誌
- 2019年度 人工知能学会全国大会(第33回)
- 巻号頁・発行日
- 2019-04-08
Batch Normalizationはニューラルネットワークの学習を高速化,安定化させ,汎化性能を向上させる方法として知られている.しかし,その知名度に比してBatch Normalizationがニューラルネットワークの学習ダイナミクスに与える影響についての理解は依然として不十分である.近年この問題に取り組むいくつかの研究が出てきているが,Batch Normalizationつきニューラルネットワークの学習ダイナミクスを解析的に導出した研究はほとんどない.学習ダイナミクスを導出することはBatch Normalizationが学習にどのような影響を与えているかについて理解する上で重要であるため,我々は統計力学的な手法を用いた先行研究を頼りに,Batch Normalizationつき3層ニューラルネットワークの学習ダイナミクスを解析的に導出した.具体的には,Batch Normalizationありのニューラルネットワークについて,系の大域的な挙動を表すオーダーパラメータの微分方程式を導出した.
1 0 0 0 聴覚言語理解の障害と発語失行をあわせ持った言語発達遅滞の1例
- 著者
- 小島 千枝子 横地 健治 岡田 真人
- 出版者
- 日本音声言語医学会
- 雑誌
- 音声言語医学 (ISSN:00302813)
- 巻号頁・発行日
- vol.24, no.4, pp.225-234, 1983
特異な経過をとった言語発達遅滞の1例を報告した.症例は9歳男児.妊娠, 分娩, 新生児期著変なし, 運動発達は正常.幼児期前半は言語理解, 表出ともになく, 対人関係の孤立, 行動異常をあわせ持つ重度精神遅滞児の病像であった.理解は, 視覚的理解が聴覚的理解に先行して得られ, 対人関係の孤立も消失してきた.5歳10ヵ月の初診時, 発語失行が認められ, 構音訓練を中心とした言語指導を開始し, 急速な発語数の増大, さらに知的機能の上昇が得られた.8歳4カ月時にはIQ (WISC) は104となり, 現在は行動上の問題もないが, なお軽微な発語失行と失文法の問題は残されている.これらの言語, 知能を構成する各種高次機能の不均一な成熟の遅れによってもたらされた, 特異な臨床表現であろうと考えられた.
1 0 0 0 OA ガウス過程回帰による海底水圧データからの最大津波高予測
- 著者
- 高橋 光太郎 柏原 健之朗 五十嵐 康彦 馬場 俊孝 堀 高峰 岡田 真人
- 出版者
- 一般社団法人 人工知能学会
- 雑誌
- 人工知能学会全国大会論文集 第33回全国大会(2019)
- 巻号頁・発行日
- pp.4K3J1304, 2019 (Released:2019-06-01)
津波による被害を抑えるために,水圧計を使用した津波高即時予測システムは世界中で使われている. 津波の高さは,基本的に伝播中の地形(海底地形)に依存するため,予測には沿岸付近で観測された圧力計の値と海岸近くの予測点での津波の高さの間の相関関係を利用する. 津波高の予測には,被害を最小限に抑えるために予測精度と過小評価を避けることの両方が重要になっている. 従来の方法は,1506の地震シナリオから観測された水圧計の値に幅を持たせその中で最大の津波高を予測値としている.しかし,過小評価を避けるために実際の津波高に比べて大きく予測され,精度の低い手法となっている. 本研究では,ガウス過程回帰を用いた津波高予測手法を拡張し,過小評価が少なく精度の高い予測手法を提案した.また,従来法と提案法において,南海トラフの震・津波観測監視システム(DONET1)の圧力計データを用いて津波高を予測する検証を行い,予測精度と過小評価率の比較を行なった.
1 0 0 0 OA ネオコグニトロンによる視覚腹側経路のモデル化
- 著者
- 吉塚 武治 庄野 逸 宮本 弘之 岡田 真人 福島 邦彦
- 出版者
- 日本神経回路学会
- 雑誌
- 日本神経回路学会誌 (ISSN:1340766X)
- 巻号頁・発行日
- vol.14, no.4, pp.266-272, 2007-12-05 (Released:2008-11-21)
- 参考文献数
- 19
- 被引用文献数
- 1
It is known that the object recognition is processed in the ventral pathway of the visual system in humans and monkeys. The neocognitron that was proposed by Fukushima is a hierarchical neural network model for pattern recognition. In this paper, we show that the neocognitron can be regarded as a proper biological model of the ventral pathway. From the biological point of view, the model of the ventral pathway should satisfy the following conditions. The model should be hierarchical, the synaptic connections should spread locally, and each component in the hierarchy should be homogeneous. The network architecture of the neocognitron satisfies these conditions. Thus, we investigate the functional similarity between the neocognitron and the ventral pathway. We compared the response property of the neocognitron with that of IT cells. On comparing our results with those obtained by Logothetis et al., we found that the result were very similar qualitatively. Thus, we conclude that the neocognitron is a proper model for the ventral pathway.
1 0 0 0 OA K-スパース全状態探索法による識別問題における変数選択
- 著者
- 市川 寛子 川端 大貴 五十嵐 康彦 永田 賢二 永福 智志 田村 了以 岡田 真人
- 出版者
- 人工知能学会
- 雑誌
- 人工知能学会全国大会論文集 (ISSN:13479881)
- 巻号頁・発行日
- vol.31, 2017
我々は識別問題に対して,N個の入力変数からK個選んだすべての変数の組み合わせに対して,クロスバリデーションエラー(CVE) を計算し,その分布を求めるK-スパース全状態探索をもちいた変数選択法を提案した.本研究では,この手法の数理的な性質を研究するために,実データ解析だけでなく,仮想計測実験(VMA)を用いて,この手法の数理的な性質を調べた結果を報告する.