ごあいさつ 経歴 研究テーマと概要 教育経験 発表論文等 受賞
競争的資金 連絡先

ごあいさつ

 森 裕紀もり ひろきと申します。
 「勝手に賢くなるシステムを作りたい」という興味を幼い頃から持ち続け、人間の学習や発達をロボット工学の立場から研究する研究者になりました。
 胎児・新生児シミュレーション、ロボット,ニューラルネットワーク、人間行動計測、パターン認識等の技術を用いて認知発達の謎を解明します。

経歴

大阪大学大学院 工学研究科 知能・機能創成工学専攻 助教
2011年4月着任 現在に至る
所属研究室:創発ロボティクス研究室(浅田研究室)
博士(情報理工学)取得
2011年3月 東京大学大学院 情報理工学系研究科 知能機械情報学専攻より
博士論文タイトル:ヒト胎児モデルシミュレーションに基づく触覚を通した自己組織的行動発達構成論
科学技術振興機構 ERATO 浅田共創知能システムプロジェクト
対人共創知能グループ(國吉グループ) 研究員
2009年10月着任 2011年3月退職
東京大学大学院 情報理工学系研究科 知能機械情報学専攻 博士後期課程
2006年4月入学 2009年9月単位取得退学
所属研究室:知能情報システム研究室(國吉・原田研究室)
豊橋技術科学大学大学院 工学研究科 情報工学専攻 博士前期課程
2004年4月入学 2006年3月修了
所属研究室:システム応用研究室(宇野・福村研究室)
豊橋技術科学大学 工学部 情報工学課程
2002年4月3年次編入学 2004年3月卒業
所属研究室:システム応用研究室(宇野・福村研究室)
岐阜工業高等専門学校 電気工学科
1997年4月入学 2002年3月卒業
サッカー部所属
3年次、4年次に電気工学科有志でNHK高専ロボコンに出場
4年次にはチームリーダーとして準優勝(チーム名:Crazy Climber)
所属研究室:出口研究室

研究テーマと概要

・構成的発達科学に基づく胎児・新生児シミュレーション

Tactile cell distribution of the fetal model A fetal model  人間の知性の起源を胎児に求めて,胎児から新生児にかけての発達を再現するコンピュータシミュレーションを行っています。開発した全身筋骨格モデルは、身体各部位の大きさや質量が胎児の在胎週数や週齢に合わせて決める事ができ、約200本の筋と約1500個の触覚細胞等が配置され、子宮内や床の上の環境で胎児モデルや新生児モデルを物理シミュレーションに基づいて行動させる事ができます。全身筋骨格モデルと神経系モデルが結合されて身体構造と環境が胎児・新生児の運動と感覚により結び付き、神経系の自己組織的な変化にしたがって行動が変化していきます。
Behavior of the fetal model  このモデルにより、明示的な制御を行っていないにもかかわらず、胎児モデルにおいて超音波により観察される胎児行動の一部が現れることや,新生児モデルにおいて寝返りやハイハイのような運動も現れることを確認しました。これは身体形状や触覚細胞分布、筋配置等の身体的な制約条件が行動を導いていることを示唆した結果と考えられ、発達を身体や環境が導いている可能性を示しています。
 現在、早産児に対する療育は理論的根拠の薄いままに試行錯誤的に進められています。このような研究を進めて行く事で、胎児、早産児、新生児を包括する発達原理が明らかになれば、早産児や発達障害への療育研究も体系的に取り組めるようになるのではないかと期待しています。 Behavior of the infant model

・4次元高次局所自己相関特徴(4D-HLAC)による3次元時系列のパターン認識

 3次元時系列のパターン認識は人のジェスチャ認識や防犯カメラの異常認識、動物の行動認識等幅広い応用が考えられ、従来の2Dカメラによる動画解析に比較して高い性能が期待されます。しかし、これまで3次元時系列を効果的に表現する特徴量はありませんでした。そこで、私たちのグループでは2次元画像や3次元物体、2次元動画のパターン認識のために提案されていた特徴量である高次局所自己相関特徴(HLAC: Higher-order Local AutoCorrelation)を4次元配列データ(立体+時間)に適用しました。
HLAC mask pattern for 2D gray scale images 4D-HLAC mask pattern  HLACは局所的なパターンのピクセル(ボクセル)の値の積を取り、その値について(特徴量の欲しい領域での)総和を取る特徴量です。2値データの場合にはそのパターンの数を数える事になります。これにより、形の特徴や時間変化の特徴が統一された数学的操作により取得できます。私たちはHLACを4次元に適用し4D-HLACと名付け、モーション認識に利用しようと試みました。この4D-HLACの特徴ベクトルの次元数はグレースケールのボクセル動画で2563次元、2値のボクセル動画で2481次元となります。HLACには元々、同じパターンが異なる場所に存在しても同じ特徴量になる「位置不変性」や複数のパターンが存在しても個別に取得された特徴の足し算になる「加法性」という優れた性質がありますが、4D-HLACにも同じ性質が受け継がれています。この特徴量を統計的特徴抽出として判別分析や主成分分析等により次元圧縮して、特定のクラスに判別したり異常を検出したりすることができます。これまでに、ジェスチャ認識等の実験で2D輝度動画や2D深度動画に比較して、大幅な性能向上を確認しています。
Point cloud and boxel data  2010年にMicrosoftから発売されたKinectはゲームコントローラとしての使用が想定されていましたが、安価で手軽に3次元計測を行う装置としても注目されています。これにより、3次元計測技術のコストが劇的に低下し応用次第では近い将来の普及が見込まれているため、4D-HLACを含む3次元時系列データの解析技術には社会的なニーズが高くなると予測されます。私たちは4D-HLACのロボットの認識を含む様々な応用を期待しており、大阪大学から特許を出願しました。また、早産児の運動を解析して予後を予測するための解析等の研究を行いたいと考えています。

・誤差順伝搬則を用いたニューラルネットワークによる運動制御内部モデル学習

AIBO  豊橋技術科学大学 (旧)宇野・福村研究室で提案された誤差順伝搬則(Forward-propagation学習則)を実ロボットAIBOに適用し、キッキング動作の学習制御に成功しました。それまでの学習モデルでは生理学的な妥当性が低い軌道の誤差情報が小脳の出力ニューロンから逆方向に伝搬するという前提がありましたが,この学習モデルでは誤差が小脳モデルの中を順方向に伝搬する事で逆ダイナミクスモデルを学習します。この成果は生体の運動制御における逆モデル学習則が実世界でも動作可能である事を示し、生理学的に妥当なヒトの運動制御学習モデルの構築に近づきました。

・ヒトの視覚や体性感覚を通じた内部モデル学習と軌道計画

Manipulandum with a screen from upward Manipulandum with a screen from downward Manipulandum  手元で物体を操作するような場合、視覚が重要な役割を果たしますが,全身運動を行う場合には全身を視覚で確認しながら運動することは多くの場合できません。また、他人の運動を見て運動を学習する場合と、手取り足取り正しい動きをなぞって学習するのでは、どのような違いがあるでしょうか?
 そこで、運動が提示される感覚モダリティにより運動学習が異なるかどうかを調べるため、「回転粘性力場」と呼ばれる新奇な環境で運動学習をする実験を行いました。新奇な環境は写真のようなマニピュランダムという装置を用いて人工的に作り出しました。回転粘性力場では、腕を動かそうとすると手の速度方向から一定の角度だけ回転した方向から速度に比例した力が手にかかるように設定され、運動が妨害されます。被験者は環境の特性を学習して上手く運動を行う必要があります。
 この実験により、直線的な目標軌道を体性感覚へ教示すると学習ができないのに対して視覚に対して行うと学習可能であること、目標到達点を教示すると体性感覚と視覚で軌道は異なるものの両方の条件で運動目標が達成できることを示しました。また脳内で計画されている目標軌道を推定することができました。
 この結果は、感覚モダリティによる脳の感覚運動変換の違いについて示唆を与えるもので、脳情報処理に関する感覚の違いに関する硬直性と運動生成機構全体に関する柔軟性を示しているともいえます。全身運動を行うスポーツ等への応用につながると期待しています。

・新規開拓中

興味深い研究テーマを常に模索しています。

教育経験

  • 大阪大学 学部教養科目 「物理学実験」分担
  • 大阪大学 工学部 応用理工学科 「機械力学演習」分担
  • 大阪大学 工学部 応用理工学科 「機械力学実験」分担
  • 大阪大学 工学部 応用理工学科 「計算機とプログラミング」
  • Project Based Learning担当
  • 大阪大学 工学部 応用理工学科 「プログラミング演習」
  • Open Dynamics Engineによる物理シミュレーションとロボット制御プログラム(2011年度)
    Open Dynamics Engineによる物理シミュレーションを活用したゲームライブラリ開発(2012年度)

発表論文等

論文(査読有)

  • 森裕紀, 國吉康夫
  • 「触覚を通して反射的行動を自己組織化する子宮内胎児の神経系発達モデル」
    日本ロボット学会誌, Vol.28, No.8, pp.1014-1024, 2010

  • 國吉康夫, 寒川新司, 塚原祐樹, 鈴木真介, 森裕紀
  • 「人間的身体性に基づく知能の発生原理解明への構成論的アプローチ」
    日本ロボット学会誌, Vol.28, No.4, pp.415-434, 2010

  • Alex Pitti, Hiroki Mori, Shingo Kouzuma and Yasuo Kuniyoshi,
  • "Contingency Perception and Agency Measure in Visuo-Motor Spiking Neural Networks,"
    IEEE Transactions on Autonomous Mental Development, Vol.1, No.1, pp.86-97, 2009

  • Hiroki Mori, Yoshihiro Ohama, Naohiro Fukumura and Yoji Uno,
  • "Learning of Real Robot's Inverse Dynamics by a Forward-Propagation Learning Rule,"
    Electrical Engineering in Japan, Vol. 161, No. 4, 2007

  • 森裕紀, 大濱吉紘, 福村直博, 宇野洋二
  • 「Forward-propagation則による実ロボットの逆ダイナミクス学習」
    電気学会論文誌C, Vol.125-C, No.12, pp.1861-1870, 2005

解説論文(査読有)

  • 國吉康夫,森裕紀
  • 「胎児発達の構成論的研究と発達障害理解」
    人工知能学会誌, Vol.27, No.1, pp.20-27, 2012

  • 國吉康夫,森裕紀
  • 「対人的共創知能研究 胎動から社会性認知基盤に至る発達モデルの構築」
    日本ロボット学会誌, Vol.30, No.1, pp.14-19, 2012

  • 森裕紀,國吉康夫
  • 「胎児・新生児の全身筋骨格・神経系シミュレーションによる認知・運動発達研究」
    心理学評論, Vol.52, No.1, pp.20-34, 2009

コメント

  • 國吉康夫, 森裕紀
  • 「構成的発達論の立場から」
    ベビーサイエンス, Vol.09 ,pp.15-16 , 2010

口頭発表(査読有)

  • Hiroki Mori, Takaomi Kanda, Dai Hirose, and Minoru Asada,
  • “3-Dimensional Motion Recognition by 4-Dimensional Higher-oder Local Auto-correlation.”
    In Proceedings of the Fourth International Conference on Pattern Recognition Applications and Methods, Vol.USB, pp.223-231, 2015.

  • Hiroki Mori, Daii Aktsu, and Minoru Asada.
  • “Fetusoid35: A robot serearch platform for neural development of both fetuses and perterm infants and for developmental care.”
    In Proceedings of the 3rd Conference on Biomimetic and Biohybrid Systems (Living Machines 2014), Vol.CD-ROM, pp.411-413, 2014.

  • Hiroki Mori, Yuzi Okuyama, and Minoru Asada1
  • “Emergence of diverse behaviors from interactions between nonlinear oscillator complex networks and a musculoskeletal system.”
    In Proceedings of the European Conference on Artificial Life (ECAL 2013), pp.324-331,
    Taormina, Italy, Sep. 2-6, 2013.

  • Yuji Kawai, Jihoon Park, Takato Horii, Yuji Oshima, Kazuaki Tanaka, Hiroki Mori, Yukie Nagai, Takashi Takuma, and Minoru Asada.
  • “Throwing Skill Optimization through Synchronization and Desynchronization of Degree of Freedom.”
    In Proceedings of the 16th RoboCup International Symposium, Vol.DVD-ROM, 2012.

  • Hiroki Mori, Yasuo Kuniyoshi,
  • “Infant's primitive walking reflex from the perspective of learning in the uterus.”
    3rd International Conference on Cognitive Neurodynamics 2011, Niseko, Japan, 2011

  • Yasunori Yamada, Hiroki Mori, Yasuo Kuniyoshi
  • “A Fetus and Infant Developmental Scenario: Self-organization of Goal-directed Behaviors Based on Sensory Constraints,”
    10th International Conference on Epigenetic Robotics (EpiRob 2010), pp.145-152,
    Orenas castle, Glumslov, Sweden, Nov. 5-7, 2010

  • Alex Pitti, Hiroki Mori, Yasunori Yamada, Yasuo Kuniyoshi
  • “A Model of Spatial Development from Parieto-Hippocampal Learning of Body-Place Associations,”
    10th International Conference on Epigenetic Robotics (EpiRob 2010), pp.89-96
    Orenas castle, Glumslov, Sweden, Nov. 5-7, 2010

  • Hiroki Mori and Yasuo Kuniyoshi
  • “A human fetus development simulation: Self-organization of behaviors through tactile sensation,”
    IEEE 9th International Conference on Development and Learning (ICDL 2010), pp.82-97
    University of Michigan, Ann Arbor, USA, Aug. 18-21, 2010

  • Hiroki Mori, Yasuo Kuniyoshi
  • “A cognitive developmental scenario of transitional motor primitives acquisition,”
    7th international Conference on Epigenetic Robotics (EpiRob 2007), pp.93-100,
    Rutgers University, New Jersey, USA, Nov. 5-7, 2007

招待講演

  • 森裕紀
  • 「胎児・新生児の発達を どのように理解したらよいか」
    日本発達心理学会 大会主催シンポジウム「赤ちゃん学が発達心理学に期待するもの」
    東京大学本郷キャンパス, Mar. 20, 2015

  • 森裕紀
  • 「胎児・新生児発達への構成論的アプローチ」
    計測自動制御学会中部支部 制御理論研究委員会・組込みシステムと制御研究委員会 合同研究会,
    Dec. 17, 2014

  • Hiroki Mori
  • “A synthetic approach toward fetal development: Can whole body fetal simulation lead to new insights for human development studies?”
    Computational Models of Infant Development, International Conference on Infant Studies (ICIS 2014) Pre-Conference, 2 Jul, 2014

  • 森裕紀
  • 胎児・新生児シミュレーションを用いた構成論的発達研究
    情報処理学会関西支部 支部大会, 大阪大学中之島センター, Sep. 25, 2013

    第76回日本心理学会, Sep. 11-13, 2012
  • 森裕紀, Alex Pitti
  • 「『鏡の向こうのあなたはわたし』構成論的アプローチによる発達理解 胎児シミュレーション、ミラーニューロンモデル、Agency獲得モデルを例に」
    第75回日本心理学会, Sep. 15-17, 2011

口頭発表(査読無)

    森裕紀,鈴木淳一,熱田洋史,浅田稔
    「スパイキングニューロンによる脳幹-脊髄-触覚モデル」
    第32回日本ロボット学会学術講演会(RSJ2014), Sep. 4-6, 2014

  • 朴鍾範、森裕紀,浅田稔
  • 「Granger causalityに基づく多次元時系列データからのCausal Pattern抽出」
    第58回システム制御情報学会研究発表講演会 (SCI’14), May. 21-23, 2014

  • 荻野正樹,森 裕紀,浅田稔
  • 「創発的な身体運動の発生と社会的相互作用の内部メカニズムへの理解に向けた脳発達シミュレーション」
    第31回日本ロボット学会学術講演会(RSJ2013), Sep. 4-6, 2013

  • 河野圭祐,森 裕紀,浅田稔
  • 「協調タスクによる記号的コミュニケーションシステムの創発シミュレーション」
    第31回日本ロボット学会学術講演会(RSJ2013), Sep. 4-6, 2013

  • 阿久津大惟,森 裕紀
  • 「発達メカニズムの解明と発達ケア評価のための胎児・早産児ロボットの設計と開発」
    第31回日本ロボット学会学術講演会(RSJ2013), Sep. 4-6, 2013

  • 奥山裕二, 森裕紀, 浅田稔
  • 「非線形振動子ネットワークと身体の相互作用における行動創発」
    第30回日本ロボット学会学術講演会予稿集, 4N2-4,
    札幌コンベンションセンター, 北海道札幌市, Sep. 17-20, 2012

  • Jihoon Park, Yuji Kawai, Takato Horii, Yuji Oshima, Kazuaki Tanaka, Hiroki Mori, Yukie Nagai, Takuma Takuma, Minoru Asada
  • “Differentiation within Coordination in Acquisition of Skilled Throwing.”
    第35回人工知能学AIチャレンジ研究会, pp.19-24, May. 3-5, 2012

  • 森裕紀, 國吉康夫
  • 「触覚神経系を伴う胎児モデルシミュレーションに現れる行動発達の順序性」
    第29回日本ロボッ ト学会学術講演会(RSJ2011), Sep. 7-9, 2011

  • 森裕紀, 國吉康夫
  • 「新生児の原始歩行を誘発する胎児の子宮内触覚経験による脚間協調運動の自己組織化」
    第28回日本ロボッ ト学会学術講演会(RSJ2010), Sep. 22-14, 2010

  • Yasuo Kuniyoshi, Kaito Kinjo, Hiroki Mori, Shinji Sangawa,
  • ”Sensorimotor Development of A Simulated Fetus and Neonate,”
    2009 IEEE International Conference on Robotics and Automation, p.12, 2009

  • 森裕紀,國吉康夫
  • 「胎児の子宮内環境における触覚と反射的行為の自己組織化」
    第27回ロボット学会学術講演会(RSJ2009), 横浜国立大学, Sep. 15-17, 2009

  • 森裕紀, 國吉康夫
  • 「遷移的運動プリミティブ獲得の認知発達的シナリオの提案」
    第25回日本ロボット学会学術講演会,CD-ROM,3N18, 千葉工業大学, Sep. 13-15, 2007

  • 森裕紀, 福村直博, 宇野洋二
  • 「新奇環境下での不完全な内部モデルによる計画軌道の推定」
    第21回生体・生理工学シンポジウム論文集,pp.369-372,
    かごしま県民センター, Nov. 17-19, 2006

  • 森裕紀, 福村直博, 宇野洋二
  • 「新奇環境下における運動制御内部モデルの学習パラメータと計画軌道の推定」
    日本神経回路学会第16回全国大会(JNNS2006)講演論文集,pp.90-91,
    名古屋大学, Sep. 19-21, 2006

  • 森裕紀, 福村直博, 宇野洋二
  • 「体性感覚による運動制御内部モデル学習」
    電子情報通信学会ニューロコンピューティング(NC)研究会, 玉川大学, Mar. 15-16, 2006

  • 森裕紀,福村直博,宇野洋二
  • 「新奇環境下におけるヒト運動制御のモジュール学習に関する研究」
    第20回生体・生理工学シンポジウム, 法政大学, Sep. 5-7, 2005

  • 森裕紀,大濱吉紘,福村直博,宇野洋二
  • 「Forward-propagation則によるAIBOの逆ダイナミックス学習」
    平成16年度 電気関係学会東海支部連合大会, 名古屋工業大学, Sep. 27-28, 2004

ポスター発表(査読無)

  • 広瀬大, 森裕紀, 浅田稔
  • 「4次元データに対する高次局所自己相関特徴を用いた3次元動画モーション認識」
    MIRU2012 第15回画像の認識・理解シンポジウム論文集, DS-22,
    福岡国際会議場, 福岡県福岡市博多区, Aug. 6-8, 2012.

  • 森裕紀,國吉康夫
  • 「原始歩行シミュレーション―子宮内経験が導く歩行様運動のための神経回路―」
    日本赤ちゃん学会 第11回学術集会, p-27, 中部学院大学, 岐阜, May 7-8, 2011

  • 山田康智, 森裕紀, 國吉康夫
  • 「感覚の偏りを契機として行為を自己組織化するヒトの初期発達モデル」
    日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会2010(ROBOMEC2010),1A1-F12,
    旭川大雪アリーナ, 北海道, Jun. 13-16, 2010

  • 森裕紀, 國吉康夫
  • 「胎児の子宮内運動発達シミュレーション-General Movementsから手と顔の接触行動の自己組織化-」
    日本赤ちゃん学会 第10回学術集会, P-60, p.101, Jun. 12-13, 2010

  • 山田康智, 森裕紀, 國吉康夫
  • 「感覚の制約に基づく自己組織化により目的志向性運動を創発するヒトの初期発達モデル」
    日本赤ちゃん学会 第10回学術集会, P-61, p.102, Jun. 12-13, 2010

  • 森裕紀, 國吉康夫
  • 「胎児から新生児にいたる神経-筋骨格系発達シミュレーション」
    電子情報通信学会 身体性情報学研究会平成21年度第3回シンポジウム Mar. 31, 2010

  • 森裕紀, 國吉康夫
  • 「体と環境のインタラクションを通したSTDPによる体性感覚野の自己組織化」
    ロボティクス・メカトロニクス講演会2008(ROBOMEC2008), 2P1-G08,
    長野(ビッグハット),Jun. 5-7, 2008

  • 森裕紀, 國吉康夫
  • 「リアルな形態を持つ筋骨格赤ちゃんシミュレーターの開発」
    日本赤ちゃん学会 第8回学術集会, 千里ライフサイエンスセンター, 大阪, Apr. 12-13, 2008

  • 森裕紀, 國吉康夫
  • 「赤ちゃん全身筋骨格シミュレーションによる運動プリミティブ獲得シナリオの検討」
    脳と心のメカニズム 夏のワークショップ, 札幌, Aug. 23-24, 2007

  • 森裕紀, 國吉康夫
  • 「ダイナミックな状態変化に基づくヒト運動プリミティブの抽出」
    ロボティクス・メカトロニクス講演会 2007 (ROBOMEC2007),1P1-K10,
    秋田, May. 10-12, 2007

  • 森裕紀,福村直博,宇野洋二
  • 「新奇環境下における運動制御内部モデルの学習パラメータと計画軌道の推定」
    日本神経回路学会第16回全国大会(JNNS2006)講演論文集,p.90-91,
    名古屋大学, Sep. 19-21, 2006

受賞

  • 日本赤ちゃん学会 第11回学術集会 最優秀発表賞(2011年)
  • 「原始歩行シミュレーション―子宮内経験が導く歩行様運動のための神経回路―」

  • 日本ロボット学会2010年度 研究奨励賞
  • 第27回日本ロボット学会学術講演会(2009年)
    「胎児の子宮内環境における触覚と反射的行為の自己組織化」

競争的資金

  • 科学研究費補助金 若手(A) (研究代表者)
  • 神経・身体・環境の構造的制約が発達を導く胎児から新生児に至る構成的発達研究
    2012年度〜2015年度

  • 科学研究費補助金 挑戦的萌芽研究 (研究代表者)
  • 発達原理解明のための柔軟な皮膚に覆われた胎児ロボットと子宮内環境の開発と検証
    2012年度〜2013年度

  • 科学研究費補助金 新学術領域 (研究分担者)
  • 構成論的発達科学—胎児からの発達原理の解明に基づく発達障害のシステム的理解—
    2012年度〜2017年度

  • 科学研究費補助金 特別推進研究 (研究分担者)
  • 神経ダイナミクスから社会的相互作用に至る過程の理解と構築による構成的発達科学
    2012年度〜2017年度

  • 科学研究費補助金 基盤(S) (研究分担者)
  • 構成的手法による身体バブリングから社会性獲得にいたる発達過程の理解と構築
    2010年度〜2012年度(森の参加は2011年から。当初2015年までの予定が,特別推進研究に切り替え)


連絡先

hiroki _at_ ams.eng.osaka-u.ac.jp (_at_ を @ に変えてください)

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