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IEICE Trans - 事前定義計算モジュールの組込みによる隠れパラメータの誘導と深層学習の性能向上


事前定義計算モジュールの組込みによる隠れパラメータの誘導と深層学習の性能向上

施 真琴
内海 章
山添 大丈
李 周浩

誌名
電子情報通信学会論文誌 D   Vol.J106-D    No.4    pp.268-276
発行日: 2023/04/01
早期公開日: 2022/12/02
Online ISSN: 1881-0225
DOI: 10.14923/transinfj.2022PDP0026
論文種別: 特集論文 (学生論文特集)
専門分野: 人工知能,データマイニング
キーワード: 
事前定義計算モジュール,  隠れパラメータ誘導,  深層学習,  眼球中心位置推定,  

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あらまし: 
従来の深層学習の多くは,与えられた入出力データに対して推定誤差を最小化するend-to-endの学習過程を採用している.そのため,学習後のネットワークが機能するメカニズムを理解することは困難であった.一方で,我々は対象タスクに関するパラメータ間の関係(例えば,物体の運動やカメラ投影など)について事前に十分な知識をもつ場合が少なくない.本論文では,このような対象タスクに関する既知の関係を,事前定義された計算モジュールとしてニューラルネットワークに統合する方法を提案する.統合されたネットワークは,従来と同様のend-to-endの学習を可能としながら,その学習過程では,組み込まれた計算モジュールが必要とする隠れパラメータを推定するネットワークが自動的に誘導される.実験では,提案手法を顔画像から2次元眼球位置を推定するタスクに適用し,透視投影の幾何学的計算を行う計算モジュールをニューラルネットワークに組み込んだ.実験の結果,計算モジュールの組込みによって2次元眼球位置推定精度が向上すること,統合されたネットワークが隠れパラメータである3次元眼球位置の推定機能を獲得していることを確認した.