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ネットジャーナル53

ディープラーニングから見えてくる知性の本質を探り
ロボットやAIなど幅広い分野への展開を目指す

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情報科学研究科 情報理工学専攻
複合情報工学講座  自律系工学研究室・教授
博士(工学)  山本 雅人

プロフィール

1991年北海道大学工学部情報工学科 卒業、1996年同大学院工学研究科システム情報工学専攻 博士後期課程 修了。1996年4月〜1997年7月日本学術振興会特別研究員(PD)。1997年8月より北海道大学大学院工学研究科助手、助教授(准教授)を経て2012年12月に情報科学研究科教授に就任。研究分野は人工生命/人工知能、ソフトコンピューティング、ゲーム情報学、観光情報学。

鳥の群れはどのように方向を決めるのか?
ディープラーニングで進化の過程に迫る

――自律系工学研究室ではどのような研究を行っているのですか。

山本 「生命知能の理解と創造」をテーマに、ディープラーニング(深層学習)などからヒントを得た人工生命や人工知能の研究を行っています。「生命知能」とは脳の部分だけをターゲットにしているのではなく、身体性や関係性も含めた捉え方をしています。ロボットなどの機械には実体があり、実際に動くからこそ出てくる知能があるのではないかというアプローチです。

自律系の研究には大きく3つのジャンルがあり、①人工知能や深層学習などの問題を扱うIntelligence、②人と人、人と機械、あるいは群れといった複数の個体の相互作用や関係性を扱うInteraction、③認知科学や脳計測を含む⼈間の理解を扱うMindの3つです。それぞれの分野で多様な研究を進めていますが、今回はその中で3つのテーマを取り上げたいと思います。

まず一つは「群れ行動の創発」です。ハトやムクドリが大群となって飛んでいるところを見たことがある人も多いかと思います。鳥の大群は波のように動いたり一斉に向きを変えたりしますが、どうやって目的の方向に向かうのかというメカニズムはよくわかっていません。

私たちは、お掃除ロボットのように二輪走行するロボットを用いて、お互いの運動しか認知できない状況下で、ロボット同士がどのようにコミュニケーションを取り、どのように行動を決定するかをシミュレーションしました。(解説1)。

3体のロボットにはセンサが搭載され、自分以外のロボットまでの距離が分かるようになっています。与えられたタスクは①お互い一定の範囲内の距離を保つこと、②できるだけ遠くまで移動することの2つだけです。3体のロボットは同じニューラルネットワークによって制御され、タスクを達成するために遺伝アルゴリズムによって進化していきます(動画1)。2〜3時間の進化のあと、最初はお互いの位置を探るように⼩刻みに動くのですが、 そのコミュニケーションの中からどれか⼀体が先頭になり⼀列になって移動するようになります。つまり、コミュニケーションを通じて役割が生まれます。どのロボットが先頭になるかはランダムで、確率的には3分の一ずつです。現在は、学習した3体のロボットを10〜20体の群れの中に入れたらどうなるかという実験も進めています。

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