| 脳の柔軟で効率よい学習を可能にしている「メタ学習」のメカニズムの解明にむけて、i) 学習系のメタパラメータの調整、ii) 情報表現とモジュール構造の獲得、iii) コミュニケーションと進化の３つのサブテーマを設定し、1) 新たな学習方式の定式化と評価、2) 神経生理学データのモデル化と新たな実験、3) 人間の行動実験と脳活動計測、4) ロボットによる行動学習実験を行い、神経修飾物質系の機能と相互作用モデルの構築およびその実験的検証を進める。 |
| 脳は学習能力を有するきわめて柔軟な情報システムであり、学習方式をさらに改善する学習の学習ともいうべき機構を多重に含む複合的な構造を持っている。これがメタ学習と呼ばれるものである。本研究はこうした複合的な学習が神経修飾物質系により担われていること、さらに進んで学習パラメータの時定数や評価関数がこれらの修飾物質により制御されることを中心とした仮説を提出し、脳の情報表現とその構造、コミュニケーションと進化の仕組みなどを合わせて解明しようとする。このための手法として、学習およびメタ学習方式の定式化、生理学データによるモデルの検証、人間の行動実験と脳活動計測、ロボットによる集団学習進化の実験を進めるきわめて野心的なものである。
これまでに理論と実験を担当する広範なチームを構成し、それぞれに研究成果が出だしたところである。今後、これらが有機的に結びついて更なる発展を遂げることが期待される。 |
| これまでの成果として、理論に関しては強化学習を中心にそれを規定する構造パラメータを抽出し、Bayes 推論と関係づけてメタ学習の基礎となる仮説を提唱している。一方、生理実験にかかわるチームはマウスの学習におけるアデノシンのかかわり、前頭前野における視覚探索課題遂行中のドーパミンやノルアドネナリン関与などを明らかにしつつある。また、セロトニンとうつ病との関係を fMRI 測定で明らかにする試みも進行中である。これらは、いずれも理論に触発された興味ある実験的な観察といえる。このほか、マウスロボット集団の学習と進化の実験も軌道に乗りつつある。今後は、これらの成果が統合されて、メタ学習の基本となる枠組みの確立とその実証へと進むことが期待される。 |
| 本研究は大きな構想の下に開始されたが、それをすべて解明することは容易ではない。そのためには、理論と実験のより密接な連携と、理論に導かれた実験パラダイムの構築をさらに進めなければならない。いたずらに手をひろげるのではなくて、仮説のうちの一つでも二つでも、神経修飾物質の果たす役割が実証されれば素晴らしいことである。これからの２年間でできる事、今後の課題として将来に期待する探索的研究などを選別し、一つでも具体的な成果を出してほしい。 |
| 柔軟な情報処理機械の開発に向けて、脳に発想を得た機械学習が注目されている。本研究はこれを一歩進めて、学習の仕組みを学習する高次の方向に向かうものであり、応用上もきわめて重要である。また、理論が主導して実験の構想を練るという点で、脳科学に新しい流れを作ることが期待できる。これにより、従来からいわれた脳型の情報技術の確立のみならず、理論的アプローチの新しい成果として神経疾患の治療法や新薬の創造などにも影響が及ぶことが予想される。 |
| 本研究は世界でも最先端を進む野心的なものである。構想は雄大であり、理論と実験とが連携し、メタ学習の機構と神経修飾物質の役割を総合的に明らかにしようとする。全体の研究をシステム統合グループが指導し、脳機能の理解と脳型の情報処理モデルの構築の双方を視野に入れて出発した。しかし、これらをすべて解明することは容易ではなく、そのうちのいくつかで理論が実験により確認され、また仮説やモデルが精密化されればこの分野で新しいパラダイムを打ち立てたことになり大きな成功であるといえよう。これからの２年間で研究の方向を整理し、具体的な結果を得ると同時に、将来に期待する新しい研究の流れを作ることにより、構想倒れに終わることのない成果を挙げることを期待したい。 |