平成12年度未来開拓学術研究推進事業研究成果報告書概要



1.研究機関名 東京工業大学
 
2.研究領域 複合
 
3.研究分野 生命情報
 
4.研究期間 平成8年度〜平成12年度
 
5.研究プロジェクト番号 96I00105
 
6.研究プロジェクト名 生物的適応システム

7.プロジェクト・リーダー
プロジェクト・リーダー名 フリガナ 所属部局名 職名
小林 重信 コバヤシ シゲノブ 大学院総合理工学研究科 教授

8.コア・メンバー

コア・メンバー名 フリガナ 所属研究機関名・所属部局名 職名
伊藤 宏司 イトウ コウジ 東京工業大学・大学院総合理工学研究科 教授
新田 克己 ニッタ カツミ 東京工業大学・大学院総合理工学研究科 教授
喜多 一 キタ ハジメ 大学評価・学位授与機構・評価研究部 教授

9.研究協力者

研究協力者名 フリガナ 所属研究機関名・所属部局名 職名
中村 清彦 ナカムラ キヨヒコ 東京工業大学・大学院総合理工学研究科 教授
山村 雅幸 ヤマムラ マサユキ 東京工業大学・大学院総合理工学研究科 助教授
小野 功 オノ イサオ 徳島大学・工学部 助教授

10.研究成果の概要

本プロジェクトの目的は、1)生命が持つ自律性・適応性・創発性などの挙動について情報論的およびシステム論的な立場から基本的原理を解明すること及び、2)生命的挙動を示す適応システムを人工物として実現することにある。
 本プロジェクトでは、生物的適応システムの操作的枠組みとして、1)種としての長期の適応原理を探る進化計算、2)個体レベルの環境への適応原理を探る適応学習、3)個体群における自律性と分散性に基づく協調原理を探るマルチエージェントシステム、の3つの研究グループを組織して研究を推進した。
 進化計算グループでは、進化による新しい機能の獲得を工学的に実現するための理論及び方法についての研究を展開し、特に実数値GAに基づく創発的設計論の確立に貢献する研究成果を得た。本成果の応用として、領域知識なしにレンズ系の自動設計、タンパク質の立体構造の予測、並列二重倒立振子の振り上げ安定化制御などが実現できることを示した。
 適応学習グループでは、環境とのインタラクションによる学習を工学的に実現するための理論と方法、特に強化学習に基づく創発的制御論の確立に貢献する研究成果を得た。本成果の応用として、知識を組み込まずに4足ロボットにおける歩行動作の獲得、トランザクション処理におけるタイムアウト間隔の適応的制御などが実現できることを示した。
 マルチエージェントグループでは、強化学習や進化計算などの学習機能を実装した自律的エージェントの集団を設定し、インタラクションを通じて集団内に協調的行動を創発するための知見を集積することにより、自律分散システムの設計と制御の確立に貢献する研究成果を得た。本成果の応用として、人工市場の構築、下水道系の適応的制御、柔軟で適応的なWeb検索システムなどが実現できることを示した。

11.キーワード

(1)生物的適応システム、(2)複雑適応系、(3)進化計算
(4)遺伝的アルゴリズム、(5)創発的設計論、(6)強化学習
(7)創発的制御論、(8)マルチエージェントシステム、(9)自律分散システム論

12.研究発表(印刷中も含む)

[雑誌論文]
著者名 論文標題
井口圭一, 木村元, 小林重信 GAによる並列二重倒立振子の振り上げ安定化制御の獲得
雑誌名 発行年 ページ
第13回自律分散システムシンポジウム   2001 277-282

著者名 論文標題
今出広明, 河野健二, 小野功, 小野典彦, 川田和男, 山本透 実数値GAに基づくリカレントネット・ニューラルネットの倒立振子への適用
雑誌名 発行年 ページ
第45回システム制御情報学会研究発表講演会講演論文集   2001発表予定  

著者名 論文標題
小野功, 佐藤浩, 小林重信 単峰性正規分布交叉UNDXを用いた実数値GAによる関数最適化
雑誌名 発行年 ページ
人工知能学会誌 14[6] 1999 1146-1155

著者名 論文標題
喜多一, 山村雅幸 機能分担仮説に基づくGAの設計指針
雑誌名 発行年 ページ
計測と制御 38[10] 1999 612-617

著者名 論文標題
喜多一, 小野功, 小林重信 実数値GAのための正規分布交叉の多数の親を用いた拡張法の提案
雑誌名 発行年 ページ
計測自動制御学会論文集 36[10] 2000 875-883

著者名 論文標題
喜多一, 小野功, 小林重信 実数値GAのための正規分布交叉に関する理論的考察
雑誌名 発行年 ページ
計測自動制御学会論文集 35[11] 1999 1333-1339

著者名 論文標題
木村周平, 小野功, 喜多一, 小林重信 交叉の設計指針に基づくUNDXの拡張:ENDXの提案と評価
雑誌名 発行年 ページ
計測自動制御学会論文集 36[12] 2000 1162-1171

著者名 論文標題
栗山盛行, 小林重信 パレート最適な分類木の生成と知識発見への応用
雑誌名 発行年 ページ
第28回知能システムシンポジウム   2001 1-6

著者名 論文標題
染谷博司, 山村雅幸 最適解の位置にロバストな実数値GAを実現するToroidal Search Space Conversionの提案
雑誌名 発行年 ページ
人工知能学会論文誌 16[3-D] 2001 334-343

著者名 論文標題
染谷博司, 山村雅幸 探索領域を適応的に調整するGAによる関数最適化
雑誌名 発行年 ページ
第28回知能システムシンポジウム   2001 165-170

著者名 論文標題
高橋治, 木村周平, 小林重信 交叉的突然変異による適応的近傍探索-だましのある多峰性関数の最適化-
雑誌名 発行年 ページ
人工知能学会論文誌 16[2] 2001 175-184

著者名 論文標題
高橋みゆき, 小野功, 小野典彦 ニューラルネットエージェントと例題の共進化
雑誌名 発行年 ページ
第45回システム制御情報学会研究発表講演会講演論文集   2001発表予定  

著者名 論文標題
永田裕一, 小林重信 巡回セールスマン問題に対する交叉:枝組み立て交叉の提案と評価
雑誌名 発行年 ページ
人工知能学会誌 14[5] 1999 848-859

著者名 論文標題
二條哲夫, 小野功, 小野典彦 棲みわけを考慮したロバストな実数値GAの提案とその性能評価
雑誌名 発行年 ページ
第45回システム制御情報学会研究発表講演会講演論文集   発表予定  

著者名 論文標題
朴 聖俊, 山村雅幸 遺伝的立体構造アラインメント:マルチプル立体構造アラインメントへ向けて
雑誌名 発行年 ページ
計測自動制御学会第27回知能システムシンポジウム資料集   2000 123-126

著者名 論文標題
樋口隆英, 山村雅幸, 筒井茂義 実数値GAにおけるシンプレクス交叉の提案と解析
雑誌名 発行年 ページ
人工知能学会論文誌 16[1] 2001 147-155

著者名 論文標題
間口将行, 小野功, 小野典彦 対戦型ゲームにおける行動政策の共進化的獲得
雑誌名 発行年 ページ
第45回システム制御情報学会研究発表講演会講演論文集   2001発表予定  

著者名 論文標題
森直樹, 喜多一, 西川■一 記憶機構を導入した熱力学的遺伝アルゴリズムによる動的環境への適応
雑誌名 発行年 ページ
システム制御情報学会論文誌 14[1] 2001 33-41

著者名 論文標題
K. Ikeda and S. Kobayashi GA Based on the UV-Structure Hypothesis and its Application to JSP
雑誌名 発行年 ページ
Proc. of Parallel Problem Solving from Nature (PPSN IV)   2000 273-282

著者名 論文標題
S. Kimura and S. Kobayashi An Adaptive Alternation Model in Genetic Algorithms considering Landscape Complexity
雑誌名 発行年 ページ
Proc. of Int. Conf. on Systems, Man and Cybernetics (SMC 99)   1999 I-601-606

著者名 論文標題
I. Ono, S. Kobayashi and K. Yoshida Optimal Lens Design by Real-Coded Genetic Algorithms Using UNDX
雑誌名 発行年 ページ
Computer methods in applied mechanics and engineering 186 2000 483-497

著者名 論文標題
J. Sakuma and S. Kobayashi Extrapolation-Directed Crossover for Job-shop Scheduling Problems: Complementary Combination with JOX
雑誌名 発行年 ページ
Proc. of Genetic and Evolutionary Computation Conf. (GECCO2000)   2000 973-980

著者名 論文標題
O. Takahashi, H. Kita and S. Kobayashi Protein Folding by A Hierarchical Genetic Algorithm
雑誌名 発行年 ページ
Proc. AROB99   1999 334-339

著者名 論文標題
青木圭, 木村元, 小林重信 強化学習による上下水道系の制御
雑誌名 発行年 ページ
第28回知能システムシンポジウム   2001 191-196

著者名 論文標題
井澤淳, 近藤敏之, 伊藤宏司 強化学習法を適用した人腕運動学習制御における粘弾性調節戦略
雑誌名 発行年 ページ
第13回自律分散システム・シンポジウム   2001 123-128

著者名 論文標題
片山晋, 小林重信 TD(λ)学習の対数時間更新算法
雑誌名 発行年 ページ
人工知能学会誌 14[5] 1999 879-890

著者名 論文標題
木村元, 小林重信 2分木構造のActor-Criticによる2自由度ロボットの強化学習
雑誌名 発行年 ページ
第13回自律分散システムシンポジウム   2001 117-122

著者名 論文標題
木村元, 小林重信 Actorに適正度の履歴を用いたActor-Criticアルゴリズム-不完全なValue-Functionのもとでの強化学習-
雑誌名 発行年 ページ
人工知能学会誌 15[2] 2000 267-275

著者名 論文標題
小島一浩, 伊藤宏司 想起・学習ダイナミクスの非分離性を考慮した動的連想記憶モデル
雑誌名 発行年 ページ
第13回自律分散システム・シンポジウム   143-148 2001

著者名 論文標題
後藤正徳, 木村元, 小林重信 トランザクション処理におけるタイムアウト間隔の学習
雑誌名 発行年 ページ
第28回知能システムシンポジウム   2001 257-263

著者名 論文標題
近藤敏之, 伊藤宏司 オンライン進化的強化学習アルゴリズムの提案
雑誌名 発行年 ページ
第13回自律分散システム・シンポジウム   2001 85-90

著者名 論文標題
柴田克成, 岡部洋一, 伊藤宏司 ニューラルネットワークを用いたDirect-Vision-Based強化学習-センサからモータまで-
雑誌名 発行年 ページ
計測自動制御学会論文集 37[2] 2001 168-177

著者名 論文標題
柴田克成, 杉坂政典, 伊藤宏司 強化学習によるリーチング動作の獲得
雑誌名 発行年 ページ
電子情報通信学会技術研究報告 NC-2000-170 2001 107-114

著者名 論文標題
柴田克成, 伊藤宏司 利害の衝突回避のための交渉コミュニケーションの学習と個性の発現-リカレントニューラルネットを用いたダイナミックコミュニケーションの学習-
雑誌名 発行年 ページ
計測自動制御学会論文集 35[11] 1999 1346-1354

著者名 論文標題
柴田克成, 伊藤宏司 認識の学習に基づく注意と連想記憶の形成
雑誌名 発行年 ページ
電子情報通信学会技術研究報告 NC99-137 2000 153-160

著者名 論文標題
嶋崎政一, 樺島祥介 Wake-Sleepアルゴリズムの動的解析
雑誌名 発行年 ページ
電子情報通信学会和文誌(A) J83-A 2000 661-668

著者名 論文標題
角田吉昭, 中村清彦 心理実験とモデル解析による確率的予測に基づくサッカードの脳内機構の解明
雑誌名 発行年 ページ
電子情報通信学会技術研究報告 NC2000-144 2000 125-131

著者名 論文標題
宮崎和光, 坪井創吾, 小林重信 罰を回避する合理的政策の学習
雑誌名 発行年 ページ
人工知能学会論文誌 16[2-D] 2001 185-192

著者名 論文標題
宮崎和光, 荒井幸代, 小林重信 POMDPs環境下での決定的政策の学習
雑誌名 発行年 ページ
人工知能学会誌 14[1] 1999 148-156

著者名 論文標題
山下透, 木村元, 小林重信 強化学習による多足歩行ロボットの実現
雑誌名 発行年 ページ
第13回自律分散システムシンポジウム   2001 111-116

著者名 論文標題
若松良久, 近藤敏之, 伊藤宏司 韻律特徴に基づいた人間-ロボット系におけるコミュニケーションモデル
雑誌名 発行年 ページ
第13回自律分散システム・シンポジウム   2001 367-372

著者名 論文標題
Y. Kabashima and D. Saad The TAP Approach to Intensive and Extensive Connectivity Systems
雑誌名 発行年 ページ
Advanced Mean Field Methods, M. Opper and D. Saad Ed., MIT Press     to appear

著者名 論文標題
Y. Kabashima, T. Murayama and D. Saad Typical Performance of Gallager-type Error-Correcting Codes
雑誌名 発行年 ページ
Physical Review Letters 84 2000 1355-1358

著者名 論文標題
Y. Kabashima, T. Murayama and D. Saad Cryptographical Properties of Ising Spin Systems
雑誌名 発行年 ページ
Physical Review Letters 84 2000 2030-2033

著者名 論文標題
S. Katayama and S. Kobayashi A Stochastic Exploration Strategy for Satisficing Reinforcement Learning
雑誌名 発行年 ページ
Proc. of the Int. Conf. on Intelligent Autonomous Systems 5   1998 296-303

著者名 論文標題
S. Katayama, H. Kimura, S. Kobayashi A Universal Generalization for Temporal-Difference Learning Using Haar Basis Functions
雑誌名 発行年 ページ
Proc. of 17th Int. Conf. on Machine Learning   2000 447-454

著者名 論文標題
H. Kimura and S. Kobayashi Efficient Non-Linear Control by Combining Q-learning with Local Linear Controllers
雑誌名 発行年 ページ
16th Int. Conf. On Machine Learning   1999 210-219

著者名 論文標題
K. Miyazaki and S. Kobayashi Proposal for an Algorithm to improve a Rational Policy in POMDPs
雑誌名 発行年 ページ
Proc. of Int. Conf. on Systems, Man and Cybernetics (SMC 99)   1999 V-492-497

著者名 論文標題
K. Miyazaki and S. Kobayashi On the Rationality of Profit Sharing in Partially Observable Markov Decision Processes
雑誌名 発行年 ページ
5th Int. Conference on Information Systems Analysis and Cynthesis   1999 190-197

著者名 論文標題
S. Morita, K. Shibata, X. -Z. Zheng and K. Ito Prosthetic Hand Control based on Torque Estimation from EMG Signal
雑誌名 発行年 ページ
Proc. of the 2000 IEEE/RSJ Int. Conf. on Intelligent Robots and Systems 1 2000 389-394

著者名 論文標題
E. A. Y. Murakami, K. Shibata, X. -Z. Zheng and K. Ito Human Control Characteristics in Bilateral Micro-Teleoperation System
雑誌名 発行年 ページ
IECON 2000   2000 CD-ROM

著者名 論文標題
K. Murakoshi and K. Nakamura Firing Patterns Depending on Model Neurons
雑誌名 発行年 ページ
IEICE Transactions on Information and Systems E84-D 2001 394-402

著者名 論文標題
K. Nakamura Neural processing of the subsecond time range in the temporal cortex
雑誌名 発行年 ページ
Neural Computation 10[3] 1998 567-595

著者名 論文標題
K. Nakamura, Y. Kabashima and D. Saad Statistical mechanics of low-density parity check error correcting codes over Galois Field
雑誌名 発行年 ページ
Europhysics Letters     submitted

著者名 論文標題
M. Sato, S. Kobayashi Variance-Penalized Reinforcement Learning for Risk-Averse Asset Allocation
雑誌名 発行年 ページ
2nd Int. Conf. on Intelligent Data Engineering and Automated Learning (IDEAL 2000)   2000  

著者名 論文標題
X. -Z. Zheng, W. Inamura, K. Shibata and K. Ito A Learning and Dynamic Pattern Generating Architecture for Skillful Robotic Baseball Batting System
雑誌名 発行年 ページ
Proc. of ICRA 2000 (IEEE Int'l Conf. on Robotics and Automation)   2000 3227-3232

著者名 論文標題
佐藤陽一, 安村禎明, 新田克己 ゲーム理論に基づく交渉支援システムのエージェント化
雑誌名 発行年 ページ
人工知能基礎研究会 SIG-FAI-9903-6 1999 31-36

著者名 論文標題
高間康史, 石塚満 FISH VIEWシステム:概念体系に基づく視点情報を活用した文書整理支援
雑誌名 発行年 ページ
情報処理学会論文誌 41[7] 2000 1976-1986

著者名 論文標題
都崎志保, 荒井幸代, 宮崎和光, 小林重信 マルチエージェント強化学習における情報の共有
雑誌名 発行年 ページ
第28回知能システムシンポジウム   2001 45-50

著者名 論文標題
中原典男, 安村禎明, 新田克己 エージェントによる3次元部品構成のモデル生成
雑誌名 発行年 ページ
電子情報通信学会信学技報 PRMU2000-138 2000 63-68

著者名 論文標題
原 章, 長尾智晴 自動グループ構成手法ADGによるマルチエージェントの行動制御
雑誌名 発行年 ページ
情報処理学会論文誌 41[4] 2000 1063-1072

著者名 論文標題
増塩智宏, 安村禎明, 新田克己 エージェント間交渉におけるグループ編成の学習
雑誌名 発行年 ページ
人工知能基礎研究会 SIG-FAI-9903-5 1999 25-30

著者名 論文標題
宮崎和光, 荒井幸代, 小林重信 Profit Sharingを用いたマルチエージェント強化学習における報酬配分の理論的考察
雑誌名 発行年 ページ
人工知能学会誌 14[6] 1999 1156-1164

著者名 論文標題
森 幹彦, 山田誠二 ブックマークエージェントによるURLの協調的情報フィルタリング
雑誌名 発行年 ページ
人工知能学会第29回人工知能基礎論研究会 SIG-FAI 1997  

著者名 論文標題
森幹彦, 山田誠二 ブックマークエージェント:ブックマークの共有による情報検索の支援
雑誌名 発行年 ページ
電子情報通信学会論文誌 J83-D-I 2000 487-494

著者名 論文標題
山田誠二, 室田盛道 自己組織化マップを用いた移動ロボットによる行為系列からの環境認識
雑誌名 発行年 ページ
日本ロボット学会誌 17[6] 1999 855-862

著者名 論文標題
山田誠二, 村瀬文彦 ページ情報エージェントの組織化によるWeb検索エンジンの適応インタフェース
雑誌名 発行年 ページ
人工知能学会論文誌 16[1] 2001 46-54

著者名 論文標題
山田誠二, 齋藤淳也 マルチロボットによる箱押しのための明示的通信を用いない適応的行為選択
雑誌名 発行年 ページ
日本ロボット学会誌 17[6] 1999 818-827

著者名 論文標題
山元隆行, 中西陽子, 小野功, 小野典彦 非同期型マルチエージェント強化学習問題への進化的接近
雑誌名 発行年 ページ
計測自動制御学会第28回知能システムシンポジウム資料   2001発表予定  

著者名 論文標題
Y. Kobayashi and Y. Miyade New Ensemble System Based on Mutual Entrainment
雑誌名 発行年 ページ
IEEE 9th Int. Workshop on Robot and Human Interactive Communication (ROMAN2000)   2000 288-291

著者名 論文標題
Y. Miyake and T. Miyagawa Internal observation and co-generative interface
雑誌名 発行年 ページ
Proc. of 1999 IEEE Int. Conf. on Systems, Man, and Cybernetics (SMC'99)   1999 I-229-237

著者名 論文標題
T. Muto and Y. Miyake Analysis of the Process of Mutual Interaction between Human and Internal Control Model
雑誌名 発行年 ページ
Proc. of 2000 IEEE Int. Conf. on Systems, Man, and Cybernetics (SMC'2000)   2000 769-774

著者名 論文標題
N. Ono and K. Fukumoto A Modular Approach to Multi-agent Reinforcement Learning
雑誌名 発行年 ページ
Weiss(Ed.): Distributed Artificial Intelligence Meets Machine Learning: Learning in Multi-Agent Environments, Springer-Verlag   1997 25-39

著者名 論文標題
N. Ono and Y. Fukuta Learning Coordinated Behavior in a Continuous Environment
雑誌名 発行年 ページ
G. Weiss(Ed. ): Distributed Artificial Intelligence Meets Machine Learning, Learning in Multi-Agent Environments, Springer-Verlag   1997 73-81

著者名 論文標題
I. Ono, T. Nijo and N. Ono A Genetic Algorithm for Automatically Designing Modular Reinforcement Learning Agents
雑誌名 発行年 ページ
Proc. 2000 Genetic and Evolutionary Computation Conf. (GECCO-2000)   2000 203-210

著者名 論文標題
M. Shibasaki, K. Nitta A Framework for Nonmonotonic Reasoning with Rule Priorities
雑誌名 発行年 ページ
Journal of Advanced Computational Intelligence 2[1] 1998 16-25

著者名 論文標題
Y. Takama and K. Hirota Application of Immune Network Model to Keyword Set Extraction with Variety
雑誌名 発行年 ページ
Proc. of 6th Int'l Conf. on Soft Computing (IIZUKA2000)   2000 825-830

著者名 論文標題
Y. Tatsumi and Y. Miyake Hierarchy and fluctuation in time structure of spoken dialog
雑誌名 発行年 ページ
Proc. of 1999 IEEE Int. Conf. on Systems, Man, and Cybernetics (SMC'99)   1999 V-1040-1044

著者名 論文標題
S. Yamada and M. Mase Integrated information search in the WWW and a human group
雑誌名 発行年 ページ
INFORMS/KORMS 2000   2000 1407-1413

著者名 論文標題
T. Yamamoto and Y. Miyake Analysis of Interaction in Musical Communication and Its Modeling
雑誌名 発行年 ページ
Proc. of 2000 IEEE Int. Conf. on Systems, Man, and Cybernetics (SMC 2000)   2000 763-768

著者名 論文標題
M. Yuasa, Y. Yasumura, K. Nitta Giving Advice in Negotiation using Physiological Information
雑誌名 発行年 ページ
Proc. of IEEE Int. Conf. on System, Man and Cybernetics (SMC2000)   2000 248-253


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