Last modified: Fri Jun 3 12:03:23 JST 2016
宮崎大学大学院 工学研究科 2016年度前期 授業科目:数理脳科学
単位数:2単位
対象:修士課程
日程:火 10:30〜12:00
教室:A-527
担当教員:
伊達 章
研究室番号: 工学部棟 A-333
メール:
ホームページ:http://www.cs.miyazaki-u.ac.jp/~date/lectures/neural/index.html
オフィスアワー: 木曜日 18:30--19:30 (事前連絡して頂ければ随時受け付けます)
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数理モデルを紹介する.
これらのモデルは,1960年代後半から1970年代に発明(発見)されたモデルである.
研究が進んだとはいえ,現在でも,脳の情報処理は不明な点ばかりである.
数理脳科学は,脳の情報処理の「基本原理」の数学的に定式化,体系化することを目指している.
定式化できていない情報処理もたくさん残っており,これについても議論する.
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
自分でコンピュータプログラムを書いて走らせること,
習った概念を,簡潔に口述説明できるようになること,
などのトレーニングに重点を置く.
以下のスケジュールは予定で,課題レポートをこなしてもらうための
時間が足らないようなら途中で休憩の回をはさむかもしれない.
スケジュールは1週間前には確定し,このページを更新する.
毎回,フル充電したノートパソコンを持参すること.
昨年度のページ
(これはあくまで予定であって,変更の可能性があります)
- 第1回. 4/8 (金) 講義全体の概論.脳とコンピュータ
- プログラミング環境をインストールして,動作確認 (家で).
python, pip, PyCharm, NumPy, SciPy, matplotlib
(それぞれ順に,プログラミング言語, パッケージ管理ツール,統合開発環境, 数値
計算用モジュール,科学計算用モジュール,グラフ表示用モジュール)
- PyCharm CE のインス
トール
- 第2回. 4/15 (金) 神経回路の連想記憶モデル その1
- 第3回. 4/22 (金) 神経回路の連想記憶モデル その2 (Coding しながら解説)
- --- 4/29 (金) は祝日(昭和の日)
- 第4回. 5/6 (金) 神経回路の連想記憶モデル その3 (数学的解析)
- 第5回. 5/13 (金) 神経回路の自己組織化モデル その1: Kohonen の自己組織化マップ
- 第6回. 5/20 (金) 神経回路の自己組織化モデル その2:(Coding しながら解説)
- 第7回. 5/27 (金) 神経回路の自己組織化モデル その3:高次元データの自己組織化
- 第8回. 6/3 (金) 数理で脳を紐解く(ここまでの総括)
- 第9回. 6/10 (金) ボルツマンマシン
- 第10回 6/17 (金) ボルツマンマシン
- 第11回 6/24 (金) 3層回路の学習(バックプロパゲーション)
- 第12回 7/1 (金) 確率的生成モデル
- 第13回 7/8 (金) 確率的生成モデル
- 第14回 7/15 (金) 確率的生成モデル
- 第15回 7/22 (金) 総まとめ
教科書・参考書
- S. Amari: Mathematical foundations of neurocomputing, Proceedings of the IEEE,vol. 78,
pp.1443-1463, 1990. (pdf)
- 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.)
- 脳・心・人工知能 数理で脳を解き明かす (ブルーバックス) ,甘利俊一,講談社,2016.
(「心と文明の法則」,「文明崩壊の危機」についてもまでも書かれている!)
- プログラミングのための確率統計, 平岡 和幸,堀 玄, オーム社 (2009/10)
成績の評価基準
レポート.口頭試問.
キーワード
視覚,神経回路網,生成モデル,スパース符合化,自己組織マップ,連想記憶,