早大学位記番号:新8153早稲田大

佐久間 壮

English

DSpace at Waseda University

 
早稲田大学大学院 創造理工学研究科 
 
 
 
 
博士論文審査報告書 
 
 
 
 
 
 
 
 
論  文  題  目  
脳の論理構造モデルを用いた 
運転意思決定のモデル化手法に関する研究 
 
Development of the Driving Decision 
Making Model based on the Human Brain 
Structure 
 
 
 
 
 
 
 
申  請  者 
 
佐久間 
 
壮 
 
Tsuyoshi 
 
SAKUMA 
 
総合機械工学専攻 知能機械学研究 
 
 
 
 
 
2019 年 2 月  
 1
（ １ ） 審 査 経 緯  
 
 博 士 論 文 審 査 の 経 緯 を 以 下 に 示 す ．  
 ・ 2018 年  10 月  30 日  副 査 説 明 会 １  
 ・ 2018 年  11 月  1 日  副 査 説 明 会 ２  
 ・ 2018 年  11 月  5 日  副 査 説 明 会 ３  
 ・ 2018 年  11 月  22 日  予 備 審 査 会  
 ・ 2018 年  12 月  6 日  教 室 受 理 決 定  
 ・ 2018 年  12 月  以 降  個 別 に 博 士 論 文 読 み 合 わ せ  
 ・ 2018 年  12 月  20 日  創 造 理 工 学 研 究 科 運 営 委 員 会 受 理 決 定  
 ・ 2019 年  1 月  24 日  公 聴 会  
 ・ 2019 年  2 月  6 日  審 査 分 科 会  
 ・ 2019 年  2 月  25 日  研 究 科 運 営 委 員 会  
 
（ ２ ） 論 文 背 景 ・ 内 容 ・ 評 価  
 近 年 ， 自 動 車 の 運 転 が 一 般 化 す る と と も に 高 齢 化 や 女 性 の 社 会 進 出 の 影 響
に よ り ， 運 転 者 の 属 性 が 多 様 化 し 運 転 を 苦 手 と す る ド ラ イ バ ー が 自 動 車 を 運
転 す る 機 会 が 増 加 し て い る ． そ の た め ， 運 転 を 補 助 す る 様 々 な 運 転 支 援 技 術
が 開 発 さ れ ， 自 動 車 に 搭 載 さ れ て い る ． こ れ ら の 運 転 支 援 技 術 は ， 従 来 ド ラ
イ バ ー が 行 っ て い た 操 作 の 一 部 を 自 動 化 す る な ど し ， ド ラ イ バ ー の 運 転 負 荷
を 低 減 す る よ う 制 御 を 行 っ て い る が ， そ の 制 御 ア ル ゴ リ ズ ム が ド ラ イ バ ー の
意 図 す る 運 転 行 動 と 異 な っ て い る 場 合 な ど に ， 違 和 感 や 不 快 感 を 与 え た り 危
険 を 感 じ さ せ た り な ど の 問 題 が 生 じ て い る ． ま た ， よ り 多 く の 操 作 を 自 動 化
し た 自 動 運 転 車 両 の 研 究 開 発 が 行 わ れ て い る が ， こ れ ら の 車 両 の 実 証 実 験 に
お い て ， 他 の 手 動 運 転 の ド ラ イ バ ー の 運 転 行 動 を 予 測 で き ず に 事 故 を 起 こ す
な ど の 問 題 も 発 生 し て い る ． こ れ ら の 問 題 の 多 く は ， 自 車 及 び 他 車 の 運 転 者
の 運 転 意 図 を シ ス テ ム が 理 解 で き な い こ と で ， 運 転 者 の 意 図 と シ ス テ ム の 動
作 に 齟 齬 が 発 生 し て し ま う こ と が 原 因 で あ る と 考 え ら れ る ．こ の 問 題 に 対 し ，
ド ラ イ バ ー の 運 転 意 図 を 解 明 す る た め 運 転 行 動 解 析 研 究 や 認 知 科 学 の 研 究 に
基 づ き ， 様 々 な ド ラ イ バ ー モ デ ル が 提 案 さ れ て い る ． 主 な 運 転 意 図 モ デ ル 化
手 法 と し て は ， 前 方 注 視 点 モ デ ル な ど 数 学 モ デ ル を 用 い る 方 法 ， デ ィ ー プ ニ
ュ ー ラ ル ネ ッ ト な ど を 用 い た 教 師 あ り 学 習 に よ る 方 法 ， 強 化 学 習 モ デ ル を 用
い た 方 法 な ど が あ る ． 数 学 モ デ ル を 用 い る 方 法 で は ， モ デ ル 化 の 対 象 と し た
運 転 シ ー ン に 対 し て の み 適 用 可 能 な モ デ ル と な る た め ， シ ー ン ご と に 異 な る
モ デ ル を 構 築 す る 必 要 が あ る ． ま た ， 多 数 の 他 者 が 関 連 す る 複 雑 な 運 転 シ ー
ン で は パ ラ メ ー タ が 多 く 設 計 が 難 し い と い う 問 題 点 が あ る ． 教 師 あ り 学 習 に
よ る ド ラ イ バ ー モ デ ル で は ， 周 囲 環 境 な ど の 入 力 と 出 力 と し て の 行 動 の 関 係
は 良 く 一 致 す る が ， 行 動 選 択 の 過 程 は 自 律 的 に 構 築 さ れ て し ま う た め ， 意 思
決 定 過 程 が ど の よ う な も の で あ る か を 解 析 す る こ と が で き な い ．  
 2
こ の よ う な 背 景 の も と 本 論 文 で は ， 人 が 脳 内 で 行 っ て い る 情 報 処 理 及 び 行
動 選 択 の 特 性 に 基 づ い た 脳 の 行 動 学 習 の 過 程 を モ デ ル 化 し た ， 強 化 学 習 モ デ
ル を 用 い た 運 転 意 思 決 定 モ デ ル を 提 案 し て い る ． こ の 手 法 で は ， 人 の 脳 の 構
造 及 び 脳 神 経 の 働 き に 基 づ い た モ デ ル と な る こ と か ら ， 学 習 結 果 が 良 く 人 の
行 動 と 一 致 し て い れ ば ， 学 習 後 の 状 態 空 間 と 価 値 関 数 を 用 い て 人 が ど の よ う
な 認 知 判 断 に 基 づ い て 運 転 行 動 を 行 っ て い る か を 解 析 す る こ と が で き る ． 特
に 本 論 文 で は ，運 転 時 の 意 思 決 定 構 造 を そ の 性 質 の 違 い か ら 3 つ の レ ベ ル に
分 類 し ，そ の う ち 下 位 2 つ に あ た る MANEUVER レ ベ ル と TASK レ ベ ル に お
け る 脳 の 使 用 部 位 及 び そ の 脳 活 動 に 関 す る 知 見 を 基 に ， 各 レ ベ ル の 運 転 意 思
決 定 モ デ ル を 構 築 し て い る ．車 両 挙 動 制 御 に 関 す る MANEUVER レ ベ ル の 意
思 決 定 モ デ ル で は ， ド ラ イ ビ ン グ プ レ ジ ャ ー と 車 両 挙 動 の 関 係 か ら ， 生 物 の
脳 内 に お け る ド ー パ ミ ン 分 泌 を 模 擬 で き る TD 学 習 モ デ ル を 連 続 空 間 系 に 拡
張 し た Value -Gradient 法 を 用 い た 運 転 操 作 意 思 決 定 モ デ ル を 構 築 し ， 実 際
の ド ラ イ バ ー の 運 転 習 熟 及 び 運 転 操 作 の 特 性 を 再 現 し て い る ． ま た ， モ デ ル
内 の ド ー パ ミ ン 分 泌 量 と 実 際 の 車 両 の ド ラ イ ビ ン グ プ レ ジ ャ ー 評 価 が 一 致 す
る こ と か ら ， 本 モ デ ル 内 部 の 解 析 に よ っ て ド ラ イ バ ー の 脳 内 状 態 も 解 析 で き
る 可 能 性 を 示 し て い る ．運 転 タ ス ク の 選 択 と 実 行 に 関 す る TASK レ ベ ル の 意
思 決 定 モ デ ル で は ， タ ス ク 選 択 に 関 連 す る 大 脳 基 底 核 の 活 動 を 模 擬 で き る
Actor-Cr i t i c 法 を 用 い た タ ス ク 選 択 意 思 決 定 モ デ ル を 構 築 し ， ま た ド ラ イ バ
ー の 空 間 認 知 特 性 に 基 づ い た 学 習 状 態 空 間 を 構 成 す る こ と で ， 実 際 の ド ラ イ
バ ー の 車 線 変 更 タ ス ク 選 択 を 非 常 に 高 い レ ベ ル で 再 現 で き る こ と を 示 し て い
る ．  
以 上 要 す る に ， 本 論 文 は ド ラ イ バ ー の 意 思 決 定 に お け る 脳 内 で 行 っ て い る
情 報 処 理 及 び 行 動 選 択 の 特 性 に 着 目 し ， 強 化 学 習 モ デ ル を 適 切 に 設 計 す る こ
と で ， 人 の 意 思 決 定 過 程 を 再 現 可 能 な モ デ ル を 提 案 し て い る ． こ の 手 法 に よ
り ド ラ イ バ ー の 意 思 決 定 モ デ ル を 構 築 す る こ と で ， 1)自 動 車 運 転 の 全 体 に お
け る 意 思 決 定 過 程 の モ デ ル 化 ， 2)シ ー ン に 依 ら な い ド ラ イ バ ー の 意 思 決 定 過
程 の 再 現 ，3)モ デ ル の 詳 細 分 析 に よ る 意 思 決 定 の 過 程 の 解 析 を 実 現 し て い る ．
ま た ， 脳 内 分 泌 物 の 状 態 を パ ラ メ ー タ と し て 持 つ 強 化 学 習 モ デ ル を 採 用 す る
こ と で ， 4)モ デ ル 内 の パ ラ メ ー タ 調 整 に よ る 個 人 差 の 表 現 も 可 能 で あ る こ と
を 示 し て い る ． こ の 研 究 成 果 は ， 運 転 支 援 技 術 及 び 自 動 運 転 技 術 の 向 上 に 価
値 が あ る の み で な く ， 人 の 意 思 決 定 過 程 の 解 明 に よ っ て ， 今 後 発 展 が 見 込 ま
れ る 人 と ロ ボ ッ ト の 共 存 環 境 に お い て ， ロ ボ ッ ト が 人 を 知 る た め の 技 術 の 発
展 に も 大 き く 貢 献 す る も の で あ る ． よ っ て ， 本 論 文 は 博 士 （ 工 学 ） 早 稲 田 大
学 の 学 位 論 文 と し て 価 値 の あ る も の と 認 め る ．  
 
 3
 
2019 年 2 月  
 
 
審査員  
 
主 査  早 稲 田 大 学 教 授  工 学 博 士 （ 早 稲 田 大 学 ）  菅 野  重 樹  
 
 
                                  
 
 早 稲 田 大 学 教 授  医 学 博 士 （ 東 京 女 子 医 科 大 学 ）、  
   工 学 博 士 （ 早 稲 田 大 学 ）  梅 津  光 生  
 
 
                                  
 
 早 稲 田 大 学 教 授  博 士 （ 工 学 ） 早 稲 田 大 学  岩 田  浩 康  
 
 
                                  
 
 早 稲 田 大 学 名 誉 教 授  博 士 （ 工 学 ） 早 稲 田 大 学  藤 江  正 克  
 
 
                                  
 
 


Development of the Driving Decision Making Model based on the Human Brain Structure

早稲田大学博士(工学)早大学位記番号:新8153doctoral thesi

Sakuma, Tsuyoshi

90500

佐久間, 壮

Waseda University Repository

脳の論理構造モデルを用いた運転意思決定のモデル化手法に関する研究

https://waseda.repo.nii.ac.jp/?action=repository_action_common_download&item_id=46715&item_no=1&attribute_id=20&file_no=1

Development of the Driving Decision Making Model based on the Human Brain Structure

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

DSpace at Waseda University

Waseda University Repository