完全なニューロモルフィックビジョンとコントロールを持つ自律飛行体 背景と研究動機 過去10年間で、ディープニューラルネットワーク（ANNs）は人工知能分野で大きな進展を遂げ、とりわけ視覚処理において顕著な成果を上げました。しかし、これらの高度な視覚処理技術は高精度を実現する一方で、多大な計算リソースとエネルギーを消費するため、小型飛行ロボットなどリソースが限られた場合には応用が難しいです。 この問題に対処するために、ニューロモルフィックハードウェアは生物の脳のスパースで非同期的な特性を模倣することで、より効率的な認識と処理能力を実現しました。ロボット分野では、ニューロモルフィックハードウェアに含まれるイベント駆動カメラとスパイキングニューラルネットワーク（SNNs）が低遅延・低エネルギー消費...
深層強化学習で二足ロボットに敏捷なサッカースキルを付与 背景説明 エージェントが物理世界で敏捷性、柔軟性、理解力を示すことは、人工知能（Artificial Intelligence, AI）研究の長年の目標の一つです。しかし、動物や人間は複雑な身体の動きを流暢にこなすだけでなく、環境を感知し理解し、身体を使って世界で複雑な目標を達成することができます。歴史的に、複雑な運動能力を持つ知的な身体エージェントを作ろうとする試みは長く続いており、それはシミュレーション環境でも現実の環境でも同様です。近年の技術の急速な進歩、特に学習に基づく方法論の進展により、深層強化学習（Deep Reinforcement Learning, Deep RL）が、シミュレーションキャラクターでも物理ロボットでも、...
自律的に移動できる車輪脚ロボット 背景紹介 都市化の進展に伴い、サプライチェーン物流、特にラストワンマイルの配送が大きな課題となっています。交通の混雑が増加し、より迅速な配送サービスが求められる中、特に屋内や街路での複雑なルートは配送にとって解決し難い問題となっています。従来の車輪型ロボットは複雑な障害物を越えるのが難しく、脚部システムだけでは必要な速度と効率を達成することはできません。例えば、ANYmalロボットは一定の移動能力を持っているものの、その最大走行速度は平均的な歩行速度の半分に過ぎず、バッテリーの持続時間も限られています。したがって、平坦な地面で効率的に動き、障害物を乗り越えることができるロボットシステムを開発することが研究の主要な方向となっています。 本稿で主要に研究している...
立体人工复眼用于三维空间的时空感知 本研究文章发表在2024年5月15日的《Science Robotics》期刊上，题为“立体人工复眼用于三维空间的时空感知（Stereoscopic Artificial Compound Eyes for Spatiotemporal Perception in Three-Dimensional Space）”，第一作者为Byungjoon Bae，指导作者为Kyusang Lee。研究团队主要来自University of Virginia的电气与计算机工程系和材料科学与工程系。 研究背景 在自然界中，节肢动物（arthropods）的复眼是非常有效的生物视觉系统，具备广阔的视野（Field of View, FOV）和高运动敏感度，而祷蛾（mant...
強化学習に基づく現実世界でのヒューマノイドロボットの歩行 背景紹介 ヒューマノイドロボットは多様な環境で自主的に作業する潜在力を持ち、工場での労働力不足を緩和し、在宅老人を支援し、新しい惑星の開拓にも寄与することが期待されています。従来のコントローラーは特定のシナリオで優れたパフォーマンスを示していますが、新しい環境への適応性には依然として課題があります。そこで、本論文では完全に学習に基づく方法を提案し、現実世界におけるヒューマノイドロボットの運動制御を実現します。 研究動機 従来の制御方法は安定したロバストな運動制御の実現において大きな進展が見られますが、その適応性と汎用性には限界があります。一方で、学習に基づく方法は多様なシミュレーションまたは実環境から学習することができ、徐々に注目を集...
ロボットビジョン用半球状ナノワイヤアレイに基づく超広視野ピンホール複眼 現代の人工知能とロボット技術の急速な発展において、視覚システムはその中で重要な要素として広く注目され、深く研究されています。Zhouらが2024年5月15日に『Science Robotics』で発表した研究論文によると、彼らは生物の複眼デザインに基づく新しい人工視覚システムを提案しました。このシステムは3Dプリントされたハニカム構造と半球形ペロブスカイトナノワイヤ光電検出アレイを組み合わせることで、超広視野、精密なターゲット定位および運動追跡機能を実現しました。本稿ではこの研究の背景、方法、結果および意義を全面的に解析しています。 研究背景 生物の進化は自然界における様々な視覚システムに卓越した視覚能力を付与しました。...
アルツハイマー病診断のための多テンプレートメタ情報正則化ネットワーク：構造的MRIに基づく研究 研究背景 アルツハイマー病（Alzheimer’s Disease, AD）は進行性の神経変性疾患であり、その診断と早期発見は医療分野における重要な課題です。構造的磁気共鳴画像（Structural MRI, sMRI）は、詳細な脳の形態学的パターンや解剖学的特徴を提供できるため、計算機支援によるアルツハイマー病の診断に広く用いられています。以前の研究により、年齢や性別、教育年数などのメタデータをsMRIに組み合わせてAD診断を行う有効性が確認されていますが、現行の方法は主にメタデータとADの関連性や混雑効果に焦点を当てており、性別偏向や正常な老化などの問題に挑戦し、メタデータがAD診断に与える影...
ノイズ生成とイメージングメカニズムに基づく暗黙の正則化学習ネットワークの低線量CT再構成への応用 低線量コンピュータ断層撮影（Low-Dose Computed Tomography, LDCT）は、放射線リスクを低減しつつ画像品質を維持するための重要なツールとなっています。しかし、X線の線量を減少させるとデータの損失が生じ、初通ボタン（FBP）再構成が悪化して画像品質に影響を及ぼします。この問題に対処するため、研究者たちはノイズやアーチファクトを減少させつつ、高品質な画像を取得するための高度なアルゴリズムを開発し続けています。本報告では、高性能なLDCT再構成を実現するための新しい研究成果を詳細に紹介します。 背景紹介 X線CTイメージングでは、放射線量を減少させることが常に目標とされてお...
相互補完的クロスモーダル画像生成と登録方法による未アラインズPATとMRIの教師なし融合 背景と研究目的 近年、光音響トモグラフィー（Photoacoustic Tomography, PAT）と磁気共鳴イメージング（Magnetic Resonance Imaging, MRI）が最先端の生物医学イメージング技術として臨床前研究で広く応用されています。PATは高い光学コントラストと深部イメージングを提供できる一方、軟組織コントラストが低い欠点があります。これに対し、MRIは優れた軟組織イメージング能力を持ちますが、時間分解能が低いです。多モーダルデータ融合に関して一定の進展は見られましたが、画像の未アラインと空間ゆがみの問題のため、PATとMRIの画像融合はなおも難題として残っています。 ...
医学画像分割のためのモデル異質半教師付きフェデレーテッドラーニング 背景紹介 医学画像分割は臨床診断において非常に重要な役割を果たし、医師が病状を識別し分析するのを助けます。しかし、このタスクは通常、敏感なデータ、プライバシー問題、高価なアノテーションコストなどの課題に直面しています。現在の研究は主に個別の協力訓練医療分割システムに焦点を当てていますが、分割アノテーションを取得することが時間がかかり労力を要するという点を見落としています。どのようにしてローカルモデルの個別化を維持しながら、アノテーションコストと分割性能をバランスさせるかが重要な研究方向となっています。そこで、本研究は新たなモデル異質半教師付きフェデレーテッドラーニングフレームワークを提案します。 論文出典 この論文は「Mod...