| 講演名 | 2017-06-29 ［依頼講演］位相リセット制御の最適化と歩行制御への応用 中田 一紀(広島市大), |
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| 抄録(和) | 近年，歩行運動をはじめとするリズム運動における，位相リセット制御の機能的役割が着目されている．位相リセット制御とは，リズム運動中に摂動が生じたときに，そのタイミングに応じてリズム運動の位相をシフトさせることによって，系を不安定状態から安定状態に速やかに遷移させる制御機構のことである．位相リセットにおける位相シフトを定量的に評価するものとして，位相反応曲線（Phase Response Curve; PRC）が知られている．先行研究において，歩行運動に最適なPRC が強化学習により獲得されており，一般的なリミットサイクル振動子のPRC とは異なる双峰性の特性となることが示されている．このことは実験的に得られた実測結果とも整合している．しかし，なぜそのような特性が得られるかは明らかにされていない．そこで本研究では，歩行運動に最適なPRC が生じる条件を数理的な視点から考察したい．まず，リズム運動を司るCentral Pattern Generator（CPG）のモデルとして，区分線形振動子と位相神経素子を考え，それらと単振子や二重振子を組み合わせたフィードバックシステムを構成する．次に，それらのシステムのPRC を数値的に求め，双峰性の特性となることを示す．これらの結果から，リズム運動に最適なPRC が得られるための条件について議論したい． |
| 抄録(英) | Recently, the functional role of the phase resetting control during rhythmic movement including walking has been focused. The phase resetting control is a control mechanism, in which the phase shift of rhythmic movement is induced depending on the timing of a given perturbation, leading to a rapid transition from an unstable state to a stable state of the system. The phase response curve (PRC) is known to quantitatively evaluate the phase shift in the phase resetting control. In previous works, it is shown that an optimum PRC for bipedal walking can be acquired by reinforcement learning, and it becomes bimodal as different from major PRCs of a general class of limit cycle oscillators. This result is consistent with measured results obtained from experiments. However, it has still not been clarified how such characteristics are obtained. In this report, we consider the condition under which an optimal PRC for walking is obtained from a mathematical point of view. First, we consider a piecewise linear oscillator and a phase neural element known as an active rotator as a model of the Central Pattern Generator (CPG) that controls rhythmic movements, and construct feedback control systems by combining them with a single pendulum and a double pendulum. Next, we numerically computed PRCs of these systems and demonstrate that the obtained PRCs becomes bimodal. From these results, we discuss requirements for realizing an optimum PRC for rhythmic movements. |
| キーワード(和) | 位相リセット制御 / 位相反応曲線 / 区分線形振動子 / 位相神経素子 / 位相縮約法 |
| キーワード(英) | Phase Resetting Control / Phase Response Curve (PRC) / Piecewise Linear Oscillator / Phase Neural Element / Phase Reduction Method |
| 資料番号 | CCS2017-4 |
| 発行日 | 2017-06-22 (CCS) |
| 研究会情報 | |
| 研究会 | CCS |
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| 開催期間 | 2017/6/29(から2日開催) |
| 開催地（和） | 茨城大学工学部日立キャンパス |
| 開催地（英） | Ibaraki Univ. |
| テーマ（和） | 相互作用（インタラクション）と情報伝達（コミュニケーション） |
| テーマ（英） | Interaction and Communication, etc. |
| 委員長氏名（和） | 若宮 直紀(阪大) |
| 委員長氏名（英） | Naoki Wakamiya(Osaka Univ.) |
| 副委員長氏名（和） | 長谷川 幹雄(東京理科大) / 成瀬 誠(NICT) |
| 副委員長氏名（英） | Mikio Hasegawa(Tokyo Univ. of Science) / Makoto Naruse(NICT) |
| 幹事氏名（和） | 寺前 順之介(阪大) / 中野 秀洋(東京都市大) |
| 幹事氏名（英） | Junnosuke Teramae(Osaka Univ.) / Hidehiro Nakano(Tokyo City Univ.) |
| 幹事補佐氏名（和） | 高野 知佐(広島市立大) / 島田 尚(東大) / 鈴木 智也(茨城大) / 高橋 亮(愛知工科大) |
| 幹事補佐氏名（英） | Chisa Takano(Hirishima City Univ.) / Takashi Shimada(Univ. of Tokyo) / Tomoya Suzuki(Ibaraki Univ.) / Ryo Takahashi(AUT) |
| 講演論文情報詳細 | |
| 申込み研究会 | Technical Committee on Complex Communication Sciences |
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| 本文の言語 | JPN |
| タイトル（和） | ［依頼講演］位相リセット制御の最適化と歩行制御への応用 |
| サブタイトル（和） | |
| タイトル（英） | [Invited Lecture] An Optimization of the Phase Resetting Control and its Application to Walking Control |
| サブタイトル（和） | |
| キーワード(1)（和/英） | 位相リセット制御 / Phase Resetting Control |
| キーワード(2)（和/英） | 位相反応曲線 / Phase Response Curve (PRC) |
| キーワード(3)（和/英） | 区分線形振動子 / Piecewise Linear Oscillator |
| キーワード(4)（和/英） | 位相神経素子 / Phase Neural Element |
| キーワード(5)（和/英） | 位相縮約法 / Phase Reduction Method |
| 第 1 著者 氏名（和/英） | 中田 一紀 / Kazuki Nakada |
| 第 1 著者 所属（和/英） | 広島市立大学(略称：広島市大) Hiroshima City University(略称：Hiroshima City Univ.) |
| 発表年月日 | 2017-06-29 |
| 資料番号 | CCS2017-4 |
| 巻番号（vol） | vol.117 |
| 号番号（no） | CCS-112 |
| ページ範囲 | pp.15-20(CCS), |
| ページ数 | 6 |
| 発行日 | 2017-06-22 (CCS) |