本研究室では以下の研究を主としています.

研究テーマの方針

やるき

研究テーマの方針として、

   「新しく知った技術で何か作ってみよ う

をメインに考えています.これは

   「実際に「動くもの,動作するもの」を作って,
      作るのに
必要な専門知識をより確かなもの
     にしてほしい

からです.




機械学習に関する研究

機械自体が学習を行い,その精度を向上させる学習理論の研究と,その理論を利用した実用機器ができないかの
研究開発を行っています.残念ながらいまだ計算機上の数値実験が主になっていますが,ぜひ実環境下での性能
評価にいきたいところです.

RCEモデルネットワークに関する研究

RCEモデルは元々クラス分類を行うことを目的として研究されてきたネットワークモデルです.これは入力に対して
ある一定以上の強度の出力を行う ニューロンが存在しなければ,新たにその入力に強く反応するニューロンを生成追加
する機能を有しており,学習開始時にネットワークのニューロン数を設定す る必要がないという特徴を有しています.
そのため実用上でも重要なパラメータを事前決定しなければならない手間が省略できる可能性があります.
 そこでこのようなRCEモデルを様々な学習理論に適用して,その応用を図ろうというのが本研究テーマの目標です.

現在試行錯誤を重ねて最適な行動を獲得する強化学習に関する新しいモデルの提案を行ない,その動作評価を
行なっています.従来の強化学習では、とある装置状況においてどの出力を出すべきか,各装置状況ごと各出力種類
ごとに評価値を持っています.これは動作によっては全く評価の必要のない箇所にも評価値を持つ必要があり,メモリを
大量に必要とする欠点がありました.
 そこで必要のある場所に記憶場所となるニューロンを確保していくRCEモデルを適用し、必要な時に評価値の記憶場所
を確保する機構を導入した強化学習を 提案、その性能の評価を行なっています.

中央に存在する障害物に対して、地図を持たずに任意のスタート位置から障害物を回避しつつ、ゴールまでなるべく
短い距離で移動できる経路を学習取得 できているのが分かります.(シミュレーション実験)

水たまり問題概要図

結果:スタート位置固定

Qubitニューロンモデルを用いたネットワークに関する研究

量子状態記述をニューロンモデルの発火非発火状態に照らし合わせたニューロンモデルであるQubitニューロン
モデルに関する研究です.量子計算で使われる量子ビットの記述がニューラルネットワークの状態記述と似通っている
ことがこの研究の発端です.現在はより量子力学的な原則 に合うようにモデルの再検討など行っていますが,現状モデル
でも学習回数について従来型のMclloch-Pitzモデルよりも優れた性能を示す例が見ら れるため,連想記憶やクラス分類
など様々な問題に適用しその性能を評価しています.<現在改装中>


マイコンを利用した機器の開発

パターン認識機能の応用例として、マイコンやPCによるパターン認識機能を導入したラインを検出し走行する車両や、
人物を認識しチラシを渡すロボットなど、イベントの客寄せや宣伝、コンテストなどに利用できるロボットの開発を
行なっています.

チラシ配布ロボットの開発

人物を認識しチラシを渡す行為をロボットで行えれば,イベントにて来客より興味を持ってもらえ客寄せや宣伝になるものと
思われます.そこで人物を認識できるKinectを利用しチラシを配布するロボットの開発を行っています.今後は同一人物に
渡さないようにする,外観をよ り親しみのもてる形にするなど詰めていきたいと考えております.

チラシ配布ロボット

運動中の体位重心位置を知らせるデバイスの開発

運動,特に外力を利用して動作する運動では,その体勢,重心がその運動の良否を決めてくる重要なパラメータとなってくる.
そこで体位の重心位置をリアルタイムで知らせ,練習効率を上げるデバイスを開発することを考える.

<現在製作中>


マイコンを利用した教材開発

マイコンを利用して、回路の製作演習やプログラミング学習ができる教材の開発を 行なっています.実際に教材として利用し
学校開放授業や人材育成事業等に展開していくことを考えています.

梵天丸のUSB直接接続化

梵天丸は東北仙台の「メカトロで遊ぶ会」が開発した教育用ロボットです.このロボットにはロボット本体のほか書き込み器が
必要でしたが,昨今のUSB化が進み,マイコン本体自体にUSB接続機能が搭載されているものも出てきました.そこで
ロボットの簡略化,低価格化を考えてUSBを直接接続できるマイコンへの変更を考えてみようとする研究開発です.あわせて
梵天丸のプログラミング言語である「まきも の」についても新しいマイコンへの適用ができるように移植を考えています.

<現在製作中>


PIC14k50梵天丸


[関連リンク]