視覚心理物理学研究室
(Visual Psychophysics Lab.)
心理物理学、バーチャルリアリティ、認知神経科学、脳機械インタフェース,社会的認知
北崎 充晃  (Michiteru Kitazaki)
上田 祥代  (Sachiyo Ueda)
心理物理学、バーチャルリアリティ、認知神経科学、脳機械インタフェース,社会的認知

 ヒトの知覚,認知,社会性について,心理物理学的手法,認知神経学,バーチャルリアリティ(VR),発達心理学の方法を組み合わせて,科学的に解明することを目指しています。

モバイル・オブザーバーの科学

 ヒトは視覚,前庭感覚,聴覚,触覚などさまざまな情報から自分自身の運動や位置,傾きを知覚して,それを行動に利用しています。車の運転は,まさにその究極の例です。そこで,視覚刺激(スクリーンに動画を投影)や前庭刺激(可動椅子,前庭電気刺激),聴覚刺激,触覚刺激などを提示し,ヒトの自己運動の知覚や姿勢制御を調べています。成人のみならず,こどもを対象とした知覚行動発達の研究も行っています。また。視覚心理物理実験に最適化したドライビングシミュレータを開発し,ステアリング操作における知覚・認知情報処理の解明と工学的応用を行っています。

知覚的リアリティの科学

リアルと感じられるのはなぜなのか,なにをリアルと感じるのか,リアルであることが知覚と行動にどのような影響を及ぼすのか,そして,リアリティはどうやって測定したらいいのか,ということを解明するために,主に心理物理学的手法を用いて知覚・認知実験を行っています。質感や美しさの知覚,身体ポーズと動作の自然さ・不気味さ,複合感覚統合,テレプレゼンス追体験,身体拡張などの研究を行っています。

潜在的社会性の科学

 私たちは知らず知らずのうちに他者とコミュニケーションをしており,社会的コミュニケーションに基づいた知覚を潜在的に行っています。そこで媒介となっているのは身体です。この身体から生じる潜在的社会性に関して,身体知覚,共感の認知神経科学,公平感の認知神経科学の研究を行っています。特に,前言語期の乳児が同情を示すことや人はロボットにも共感を示すことを発見しました。

分子情報システム研究室
(Molecular Information Systems Lab.)
数理化学、分子グラフ理論、ケモメトリックス、多変量解析、パターン認識、機械学習、データマイニング
高橋 由雅  (Yoshimasa Takahashi)
桂樹 哲雄  (Tetsuo Katsuragi)
数理化学、分子グラフ理論、ケモメトリックス、多変量解析、パターン認識、機械学習、データマイニング

当研究室では、化学関連分野における分野固有の情報処理技術の確立を目指し、分子構造情報処理のためのアルゴリズムやシステム化に関する様々な研究を基礎・応用の両面から進めています。

分子情報処理アルゴリズムに関する研究

類似性”の概念を積極的に活用した薬物分子の構造データマイニングと知識発見のための新たな技法について研究を進めています。

機械学習を用いた創薬支援人工知能システム

コンピュータ画面上に描画した化学構造式をもとに、薬物分子の構造特徴を自動的に解析する。その構造特徴プロフィールをもとに、既知化合物の活性や毒性との関係を人工ニューラルネットワークやサポートベクタマシンなどを用いて学習し、新薬候補構造の活性予測や化学物質の特性、安全性を推定するための必要な技術やシステムの開発を進めている。

分子ミュージックに関する研究

分子構造情報の符号化と独自のアルゴリズムにもとづく生成符号列からの楽譜生成、システム化に関する研究も行っています。

視覚認知情報学研究室
(Visual Perception & Cognition Lab.)
視知覚・認知現象とその脳内機序(色覚、質感知覚、視覚的注意、顔認知)、脳情報デコーディング(脳波計測、マインドリーディング、情動・嗜好)、視覚技術(視覚メディアユニバーサルデザイン、広ダイナミックレンジイメージング)、分光画像計測(食品品質計測、肌状態計測)
中内 茂樹  (Shigeki Nakauchi)
視知覚・認知現象とその脳内機序(色覚、質感知覚、視覚的注意、顔認知)、脳情報デコーディング(脳波計測、マインドリーディング、情動・嗜好)、視覚技術(視覚メディアユニバーサルデザイン、広ダイナミックレンジイメージング)、分光画像計測(食品品質計測、肌状態計測)

私たちは普段何の苦労も感じることなく物を見て、理解し、行動しています。こうした「視覚」を支えている脳内機序の解明とともに、視覚科学に裏打ちされた視覚情報技術の開発を目指しています。

「視覚を科学する」~視知覚・認知現象に関わる脳内機序の解明

眼に映った映像から色や質感など外界の様々な情報を捉える「視覚機能」を理解するために、視覚心理物理実験や脳活動計測によって視覚機能の脳内機序の解明を目指しています。また、記憶、嗜好、情動など、認知科学的な問題にも取り組んでいます。 〔テーマ例〕光沢感を支える視覚メカニズム、2色覚者の色名応答特性、色知覚と運動知覚の相互作用、不自然さ・理解度に関わる脳活動、脳活動からの情報理解度抽出、顔認知の脳内機序。

「視覚を技術する」~次世代視覚情報技術基盤の創出

視覚に関する基礎研究で得られた知見を「技術」として結晶させた視覚情報処理技術に関して取り組んでいます。例えば、人に見えない情報を捉え、そこに含まれる情報を浮き彫りにする分光画像計測技術によって対象物の不可視情報を可視化する研究、人間の知覚に一致させる画像再現技術などの他、色弱模擬フィルタの開発を通じて視覚メディアユニバーサルデザインの普及にも貢献しています。 〔テーマ例〕判別フィルタリングによる近赤外分光分析、肌状態イメージング、食品品質の非破壊計測、広ダイナミックレンジシーン技術。

生体運動制御システム研究室
(Biological Motor Control System Lab.)
随意運動制御モデル、感覚運動統合
福村 直博  (Naohiro Fukumura)
随意運動制御モデル、感覚運動統合

私たちヒトが日常行う運動でさえ、とても複雑で巧妙です。このようなヒトの運動を実現している脳神経系の認知や運動制御のための優れた情報処理メカニズムを解明することを目指しています。

ヒト腕の随意運動の計算理論の解明

モーションキャプチャシステムなどを用い、ヒトの手の到達把持運動や、書字運動、スポーツなどの様々な運動を計測すると同時に、運動中の視線情報などを計測する心理物理実験を行います。 そして、これらの実験で計測された運動軌道や、運動の生成・制御のためにヒトが知覚している認知情報を解析し、ヒトの運動を再現できる運動制御モデルを構築します。

運動制御モデルの応用研究

運動解析により得られたヒトの運動の特徴や計測技術を使いやすいマン・マシンインターフェースや、福祉工学、ロボット工学などへ応用することを検討します。

聴覚心理物理学研究室
(Auditory Psychophysics Lab.)
聴覚心理学、聴覚末梢の計算モデル、模擬難聴、音楽知覚認知、演奏分析、演奏家の多様性
松井 淑恵  (Toshie Matsui)
聴覚心理学、聴覚末梢の計算モデル、模擬難聴、音楽知覚認知、演奏分析、演奏家の多様性

心理物理学的手法を中心にさまざまな心理実験パラダイムを用いて、聴覚知覚に関連する問題に取り組んでいます。 聴覚の初期過程の計算モデル化から音楽知覚認知に関する探索的研究まで、低次・高次の両方から聴覚の研究をカバーします。

聴覚初期過程の計算モデル化

聴覚機能には未だ解明されていない部分がたくさんあります。外耳から聴覚野に至る聴覚経路が外部から観察しにくい奥深くにあること、神経信号の中継となる神経核が多く経路が複雑であることが理由に挙げられます。このような聴覚を理解するために有用なのが、聴覚経路の各段階で行われる処理を表現した計算モデルです。 計算モデルによる聴覚の研究では、周波数成分、波形の周期、ダイナミックレンジ等の音響信号の特徴を聴覚がどのようにとらえているかを心理物理学的実験によって測定し、結果を計算モデルに反映させます。この計算モデルで予測される知覚現象は、次の知覚実験によって検証されます。このサイクルによって聴覚全体の理解に貢献します。

模擬難聴とその応用

難聴者に音がどのように聞こえるかを健聴者が想像することは困難です。聴覚の計算モデルを応用することで、聴覚機能の各ステップの劣化による信号の変化を音として出力、「難聴者として聴く」ことが可能になりつつあります。この模擬難聴システムを、言語聴覚士の教育や一般への情報提供に利用することを目指します。模擬難聴システムを使って音の評価をすることで、だれにでも聴きやすい明瞭な音声を合成するための手がかりを探すことにも取り組んでいます。

音楽のトレーニングによる知覚認知の変化

私たちが音楽を聞いて、メロディや和音進行といった時系列構造を理解し、さまざまな情動を感じ、楽しめるのはなぜか、という疑問はいまも多くの研究者を刺激する研究テーマです。長い期間厳しい訓練を受けた音楽家を対象とすることで、音楽演奏がヒトの視聴覚情報処理をどのように変えるかということを調べています。また、科学研究でひとまとめにされがちな「演奏家」における多様性も調査しています。

計算知能研究室
(Computational Intelligence Lab.)
知能情報処理、神経回路モデル、ソフトコンピューティング、感覚情報処理モデル
村越 一支  (Kazushi Murakoshi)
知能情報処理、神経回路モデル、ソフトコンピューティング、感覚情報処理モデル

人間・動物はすばらしい情報処理機能を持っているが、まだ解明されていない機能も多い。そこで、その機能の情報処理過程を解明し、人工的な情報処理で壁・困難な問題にぶつかったとき、生体情報処理の方法に学び打開策を検討する。人間・動物の情報処理機構を検討するためには、広範な学問領域の検討が必要である。そのため、生理学・心理学的な知見をよく吟味し、情報科学的アプローチをとりながら多視点から研究を進めていく。最終目標は人間・動物と同等か上回る機能を持つ人工物を作ることである。

知能情報処理

人間がうまく行える知能情報処理の実現を目指し、神経回路のモデルや柔軟な強化学習や自己組織化マップ等のソフトコンピューティング手法を提案する。

感覚情報処理モデル

人間がうまくできる視覚処理をモデル化し画像処理に応用したり、錯覚の処理機構を考えてモデリングすることにより人間がうまく行える知覚情報処理の機構を探求する。

視覚神経科学研究室
(Visual Neuroscience Lab.)
電気生理、動物行動実験、ヒト心理物理実験、電極開発、光ファイバーイメージング、色覚、色盲、色覚異常
鯉田 孝和  (Kowa Koida)
電気生理、動物行動実験、ヒト心理物理実験、電極開発、光ファイバーイメージング、色覚、色盲、色覚異常

視覚に関する脳と心の仕組みを理解するために、ヒト心理実験ならびに動物(マウス・サル)のニューロン活動記録実験を行なっています。光刺激が神経信号に変換され行動に反映されるまでの広い現象を、色覚を手がかりに解き明かしていきます。

ニューロン活動から心を探る

視覚情報処理を知るためには、画像を見て考えているときの脳ニューロン活動を記録し、心と対応付けることが最も直接的な方法です。本研究室ではサルを対象とした電気生理実験を行っています。

神経活動測定手法の開発

神経細胞の形や働きをより良く知るためには、測定技術の開発が欠かせません。大型動物に適用可能なイメージングファイバーの開発、本学で開発された超高精細電極「豊橋プローブ」の実証実験を行なっています。革新的な計測技術で誰も見ることができなかった生体信号を可視化します。

視覚の個人差を知る...色覚異常サル

ヒト男性の数%に見られる2色覚者(色覚異常、色盲とも)は、色覚の理解に重要な手がかりを与えてくれました。本研究室では2色覚のサルという極めて希な動物サンプルを対象に、脳と心の仕組みを調べています。

認知神経工学研究室
(Cognitive Neurotechnology Lab.)
脳波、脳イメージング、ブレインマシンインターフェース、顔認知、ひらめき、知覚闘争、表情理解
南 哲人  (Tetsuto Minami)
脳波、脳イメージング、ブレインマシンインターフェース、顔認知、ひらめき、知覚闘争、表情理解

ヒトの認知行動を計測し、脳活動を中心とした生体信号を計測・制御することにより、ヒトの認知処理に関わる神経ネットワークの解明の研究を進めながら、得られた知見をブレインマシンインターフェース (BMI)やニューロマーケティングなどへの応用する研究を進めています。「なぜ、こんな風に見えるんだろう?」「なんで、こう考えてしまうんやろ?」などなど、いろいろな自分に起こる「なぜ?」を知るために、一緒にヒトを測りませんか?

 

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