宮崎大学大学院 工学研究科 情報工学専攻 2004年度後期 授業科目：神経回路網特論

単位数：２単位
対象：博士前期課程
日程： 集中講義 5日間（2/15,16,17,21,22）10:30--12:00, 13:00-14:30, 14:50--16:20
教室： A-527
担当教官： 伊達 章
研究室番号： 工学部棟 A-423
メール：
ホームページ： http://students.cs.miyazaki-u.ac.jp/~date/lectures/2004neural/
オフィスアワー： 木曜日 16:40--18:10

正式なシラバス

課題データ (parameters)
観測データ１ r1234567obs
観測データ２ r221obs
観測データ３ r20050221obs r20050221true（参考まで）

概要

脳はどういう風に動いているのか． この講義では，その気分を数理モデルを使って味わうことが できることを示したい． 物事の断片から全体が想起される「連想記憶」， ニューロンが必要に応じて外界の環境に適応していく「自己組織地図」． そのような気分を感じることができる楽しい研究を，まず第一に，紹介する． 実は，これらの基本的な研究は，どちらも60年代後半から70年代の研究である． 研究が進んだとはいえ，現在でも，脳の情報処理には不明な点ばかりである． 実際の脳内から記録された実験データを解析する最近の研究を紹介し， この現状を理解する． そして，生物学的妥当性はともかく，目的論的立場から， 見るとか記憶することができる機械を作る基礎となる数理モデル研究の現状を紹介する． 講義全体を通してのテーマは情報表現と計算である．

授業計画

• 第1-3回. 2/15 (火) 講義全体の概論：脳とコンピュータ，脳内における視覚情報処理
• 第4-6回 2/16 (水) 神経回路網による情報変換，連想記憶モデルのダイナミックス
• 第7-9回 2/17 (木) 確率的モデルによる情報処理
• 第10-12回 2/21 (月) 視覚情報処理
• 第13-15回 2/22 (火) 自己組織化モデル：スパース表現の獲得，情報分離と自己組織化

参考書籍・文献

• 神経回路網モデルとコネクショニズム，甘利俊一，東京大学出版会，1989． （重要なことがとても分かりやすく書かれている．）
• The Computational Brain, Patricia S. Churchland, Terrence J. Sejnowski 著, MIT Press.
• Vision and Art: The Biology of Seeing, Margaret S. Livingstone 著, Abrams, 2002. （絵がいっぱいあって楽しい本）.

授業で紹介予定の論文

※ 互いに関連があり，以下のようにすっきりと分類できるわけではありません．

意思決定

• Newsome, WT, Britten, KH and Movshon, JA (1989). Neuronal correlates of a perceptual decision. Nature 341: 52-54.
• Salzman, CD, Britten, KH and Newsome, WT (1990). Cortical microstimulation influences perceptual judgments of motion direction. Nature 346: 174-177.
• Zohary, E, Shadlen, MN and Newsome, WT (1994). Correlated neuronal discharge rate and its implications for psychophysical performance. Nature 370:140-143.
• Sugrue, LP, Corrado, GS and Newsome, WT (2004). Matching behavior and the representation of value in the parietal cortex. Science 304:1782-1787.
• Andersen, R.A., J.W Budrick, S. Musallam, B. Pesaran and J.G. Cham. (2004) "Cognitive Neural Prosthetics", TRENDS in Cognitive Sciences, 8:11:486-493.
• Musallam S, Corneil BD, Greger B, Scherberger H, Andersen RA (2004). "Cognitive control signals for neural prosthetics." Science 305(5681): 258-62.

  情報表現形成の自己組織化モデル

• C. von der Malsburg. Self - organization of orientation sensitive cells in the striate cortex. Kybernetik, 14:85-100, 1973.
• P. Foldiak, Forming sparse representations by local anti-Hebbian learning, Biological Cybernetics, vol. 64, pp. 165-170, 1990. papers
• BA Olshausen BA, DJ Field, Emergence of simple-cell receptive field properties by learning a sparse code for natural images, Nature, vol. 381, pp.607-609, 1996.

  情報の分離

• C. von der Malsburg and J. Buhmann. Sensory segmentation with coupled neural oscillators. Biological Cybernetics, 67:233-242, 1992.

  連想記憶モデル

• D. Wang, J. Buhmann, and C. von der Malsburg. Pattern segmentation in associative memory. Neural Computation, 2:94-106, 1990.
• C. von der Malsburg and E. Bienenstock. A neural network for the retrieval of superimposed connection patterns. Europhysics Letters, 3:1243-1249, 1987.

  大きさ，向き，不変な認識，複雑型細胞

• A Neurobiological Model of Visual Attention and Invariant Pattern Recognition Based on Dynamic Routing of Information Olshausen BA, Anderson CH, Van Essen DC (1993). The Journal of Neuroscience, 13(11), 4700-4719.
• P. Foldiak, Learning invariance from transformation sequences, Neural Computation, vol. 3, pp. 194-200, 1991.

  記憶

• Miyashita, Y. : Neuronal correlate of visual associative long-term memory in the primate temporal cortex. Nature 335, 817-820, 1988.
• Miyashita, Y. and Chang, H.S. : Neuronal correlate of pictorial short-term memory in the primate temporal cortex. Nature 331, 68-70, 1988.

成績の評価基準

レポート．

キーワード

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