●Brain-type information processing
廣瀬明・濱野敏彦
本年は、幼児に見られる学習の加速に焦点をあててその機構の再現可能性について検討した。これまでに、コヒーレント型ニューラルネットワークによって、文脈依存性のデモンストレーションを発現させることに成功している。動作モードのキーであるキャリア周波数を、状況に応じて異なる値へと自己組織的に収束させることをすでに示している。これを発展させる形で、学習の加速機構の解明を進めた。
●ベクトル場マシン
廣瀬明・柳井孝介
ニューラルネットワークを空間的に連続的に拡張する、全く新しい情報処理システムである、ベクトル場マシンの基礎概念を提案した。そしてある種の画像認識に利用できることを示し、事前に組みこまれたトポロジーの重要性を実証した。
●位相に着目した音声信号の解析と合成
廣瀬明・津田圭一
音声信号の位相情報に着目し、それを用いた音声信号解析と整合的で適応的な音声信号合成を進めた。そしてある程度処理時間がかかるものの、ピッチ抽出などに頼ることなく微視的な音声合成を行えることが示された。これはフーリエ変換を含む複素ニューラルネットワークの枠組みで扱える。
●コヒーレント光波ニューラルネットワーク
廣瀬明・川田宗太郎・本山貴也
本年は、可変キャリア周波数によって連想記憶動作が制御可能な光学系を構築し、実際に周波数依存の連想記憶動作を実証することに成功した。またホログラム利用の可能性を示した。この成果は、制御可能な学習を直接示すとともに、光周波数多重ニューラルネットワークの実現に結びつくものである。
●複素振幅画像処理レーダ・システム
廣瀬明・A.B.スクスモノ・南本・原貴弘・大石豪
干渉型InSAR画像の適応的フィルタリングの手法の研究を行っている。本年は、複素信号領域での非線形なクラスタリング手法である複素型SOMを地中埋設物の検出に応用し、高い検出率を得た。また部分部分でフラクタル性を推定して干渉画像を補正を行う方法を提案した。
●人間の注視動作の解析と画像システムへの応用
廣瀬明・馬場洋一郎
人間は瞬間的に文字のある部分に注視点を向けることができる。文字がゆがんでいたり色がさまざまであったりしても、柔軟に対応できる。この機構を内省によって解明するとともに、同様の機能を有するシステムの構築を目指した研究を進めた。空間周波数の空間変化とフラクタル性を利用することによってこの機能が実現できると考え、実験を進めている。
●メゾスコピックな生体神経細胞動作解析
廣瀬明・酒谷誠一・加藤周一
本年度は、細胞形状が信号処理に与える影響について、特に曲率が与える影響を解析した。また電荷充電モデルによる理論解析を行い、細胞の先鋭度が与える伝搬速度の変調の効果について、解析的な式を導くことに成功した。これまでに発表されている数値解析結果によく一致しており、生理実験との対比を行いたい。
●Brain-type information processing
A.HIROSE and T.HAMANO
We have investigated the learning acceleration mechanism by focusing on the context-dependent network behavior of coherent neural networks. The neural behavior mode of the coherent neural network is controlled by the carrier frequency whose values self-organize adaptively. The system is expected to be applied to the future brain-type systems having the learning acceleration behavior.
●The Vector Field Machine
A.HIROSE and K.YANAI
We have proposed the Vector Field Machine: a spatially continuous extension of neural networks. We found the system is capable of classify a class of images. We have demonstrated the importance of the topology which can be built in the system in advance.
●Speech analysis and synthesis focusing on phase signals
A.HIROSE and K.TSUDA
We concentrate upon phase information to analyze and synthesize speech signals adaptively. This year, we demonstrated that, though it takes a certain processing time, the proposed complex-valued neural system can synthesize voice independent of the pitchmark. The method is outstanding because it deals with the consonants as well as vowels within a single framework.
●Coherent lightwave neural networks
A.HIROSE, S.KAWATA and T.MOTOYAMA
We have constructed a coherent lightwave associative memory system and demonstrated a carrier-frequency-dependent learning and recalling behavior successfully. The result, as well as a hologram experiment, have shown the controllable learning ability as well as a possibility of optical frequency domain parallel processing in neural networks.
●Complex-amplitude processing radar systems
A.HIROSE, A.B.SUKSMONO, M.MINAMI, T.HARA and T.OISHI
We have investigated adaptive filtering method for interferometric synthetic aperture radar (InSAR) images. This year we have proposed the complex-valued SOM (Self-organizing map), a new nonlinear and adaptive clustering method. We have demonstrated effective clustering performance by applying it to detection of plastic underground material. The fractal nature has also been applied to reconstruction of the singular points.
●Foveation based on fractal dimension and gradient of spatial frequency spectrum
A.HIROSE and Y.BABA
Man is capable of foveate on characters very quickly independent of shape modification and color. We investigate the mechanism by self-examination to construct a system that has such an adaptive function. We are now constructing a software system by focusing on the fractal dimension and the gradient of spatial frequency spectrum.
●Mesoscopic analysis of neural cell dynamics
A.HIROSE, S.SAKATANI and T.HAMANO
We have evaluated numerically the influence of the changes of the neuron shape on the firing characteristics based on our recent two proposals: the micro-compartmental model and the two-dimensional membrane potential equations. Besides, we have successfully obtained an analytical expression of the influence of sharpness of soma shape on the pulse propagation velocity by assuming an electric charging model. The result is in good agreement with previously presented numerical dynamics, and will be compared with results of physiological experiment.
 
論文・著書一覧（2002年度）

Publications List
研究論文
[1] S.Sakatani A.Hirose, “A quantitative evaluation of the magnetic field generated by a CA3 pyramidal cell at EPSP and action potential stages, IEEE Trans. on Biomedical Engineering, 49 (2002) 310-319.
[2] A.B.Suksmono A.Hirose "Adaptive noise reduction of InSAR image based on complex-valued MRF model and its application to phase unwrapping problem (followed by an errotum on Fig.12)", IEEE Trans. on Geoscience and Remote Sensing, 40, 3 (2002) 699-709.
[3] S.Murakami T.Zhang A.Hirose Y.C.Okada, “Physiological origins of evoked magnetic fields and extracellular field potentials produced by guinea-pig CA3” J. Physiology, 544.1 (2002) pp.237 –251.
[4] S.Sakatani Y.C.Okada A.Hirose, “A quantitative evaluation of dominant membrane potential in generation of magnetic field using a pyramidal cell model at hippocampus CA3,” Neurocomputing 44-46 (2002) 153-160.

国際会議論文
[5] S.Kawata A.Hirose, “Coherent lightwave associative memory system that possesses a carrier-frequency-controlled behavior” Int’l Conf. on Optics in Computing (OC) 2002, Proc., (Apr. 7-11, 2002, Taipei) 36-38.
[6] A.Hirose, “The Super Right-Brain Systems --To get abreast of, and beyond, the brain,” Plenary Talk, KES Japan Establishment Ceremony (Apr. 26, 2002, Osaka) .
[7] S.Sakatani A.Hirose, “The influence of neuron shape changes on the firing characteristics ,” Int’l Conf. on Comput. Neurosci. (CNS) 2002, Proc. (Jul. 21-25, 2002, Chicago) PI-44.
[8] S.Murakami, T.Zhang, A.Hirose, Y.C.Okada, “A unified theoretical account of the evoked magnetic fields and extra- and intracellular potentials of the hippocampus,” Int'l Conf. on Biomagnetism (Biomag) 2002,” Proc. (Aug. 10-14, 2002, Jena) 673-675.
[9] A.Hirose T.Nagashima, “Predictive self-organizing map for vector quantization of migratory signals,” Int'l Conf. on Artificial Neural Networks (ICANN) 2002, Proc., (Aug. 27-30, 2002, Madrid) 884-889.
[10] A.Hirose D.Ishimaru, “Context-dependent behavior of coherent neural systems based on self-organizing mapping of carrier frequency values,” Int'l Conf. on Knowledge-based Engineering Systems (KES) 2002, Proc. (Sept. 16-18, 2002, Crema) 638-642.
[11] A.B.Suksmono A.Hirose, "InSAR image restoration by using stochastic complex-valued neural network,” Int'l Conf. on Knowledge-based Engineering Systems (KES) 2002, Proc. (Sept. 16-18, 2002, Crema) 643-647.
[12] A.Hirose S.Kawata, “Recent progress in coherent lightwave neural systems,” Int'l Conf. on Neural Information Process. (ICONIP) 2002, Proc. III (Nov. 18-22, 2002, Singapore) 1074-1078.

総説・解説論文

シンポジウム・研究会・大会等発表
[13] 柳井　孝介 廣瀬　明, “ベクトル場マシン：情報処理と処理空間の位相,” 信学会ニューロコンピューティング研究会, NC2002-184 (2003)
[14] 南　本 廣瀬　明, “層状複素ニューラルネットワークと構成的フーリエ合成を用いた位相特異点の削減,” 信学会ニューロコンピューティング研究会 NC2002-168 (2003)
[15] 津田　圭一 廣瀬　明, “位相最適化ニューラルネットワークによるピッチ非同期音声波形編集方式,” 信学会ニューロコンピューティング研究会, NC2002-153 (2003)
[16] 廣瀬　明 濱野　敏彦, "膜のゆがみが電位の伝搬時間に与える影響,” 信学会ニューロコンピューティング研究会, NC2002-134 (2003)
[17] A.Hirose, “The Super-Brain Processing --To get abreast of, and beyond, the brain,” グローバル化社会における産業プロセスの知能化のためのIT応用に関する研究分科会（機械学会） (July 7, 2002, Tokyo)