科研費 - 藤井 慶輔
-
集団運動における動画からシミュレートできる説明可能な戦術評価技術の開発
研究課題/研究課題番号：23K27972 2023年4月 - 2026年3月
科学研究費助成事業 基盤研究(B)
藤井 慶輔, カルバヨ アレックサンダー, 大谷 健登
担当区分：研究代表者
配分額：18200000円 （ 直接経費：14000000円 、 間接経費：4200000円 ）
集団スポーツの戦術評価において、計測技術と機械学習技術の発展を応用し、選手やボールの追跡、現実に適応した集団運動のシミュレーション技術の開発、そして現場で利用しやすい基盤的技術の開発を目的とする。自動運転分野との知見を共有し、実データを活用した強化学習モデル化によるシミュレーション技術の開発や、チーム戦術理解・遂行能力の向上に役立つ技術の開発を進める。
-
階層ナビゲーションのための数理・学習ベース解析手法と介入方策決定技術
研究課題/研究課題番号：21H05300 2021年9月 - 2026年3月
科学研究費助成事業 学術変革領域研究(A)
藤井 慶輔
担当区分：研究代表者
配分額：95940000円 （ 直接経費：73800000円 、 間接経費：22140000円 ）
-
研究課題/研究課題番号：21H05293 2021年9月 - 2026年3月
科学研究費助成事業 学術変革領域研究(A)
橋本 浩一, 依田 憲, 飛龍 志津子, 高橋 晋, 西森 拓, 前川 卓也, 藤井 慶輔, 牧野 泰才, 川嶋 宏彰
担当区分：研究分担者
本領域では、移動を中心とした個体レベルの活動をナビゲーション、その上位にあたる集団活動をインタラクション、階層性をもつ両者をまとめて階層ナビゲーションと呼ぶ。階層ナビゲーションはヒトを含む生物の行動の本質であり、生物社会と人間社会を支える基本的なしくみである。本領域では、ヒトを含む生物の行動が関わる諸問題を解く方法論と技術を根底から変え、階層的生物ナビ学と名付けた新しい学問分野を創設する。
-
根拠と因果に基づく実世界インタラクションの予測・制御に関する領域横断的研究
研究課題/研究課題番号：21H04892 2021年4月 - 2024年3月
日本学術振興会 科学研究費助成事業 基盤研究(A) 基盤研究(A)
武田 一哉, 藤井 慶輔, 戸田 智基, 竹内 栄二朗, 石黒 祥生, カルバヨ アレックサンダー, 丁 明, 宮島 千代美, 大谷 健登, 筒井 和詩, 藤井 慶輔, 戸田 智基, 竹内 栄二朗, 石黒 祥生, カルバヨ アレックサンダー, 丁 明, 宮島 千代美, 大谷 健登, 筒井 和詩
担当区分：研究分担者
自動運転のように、実世界で人間と環境が相互作用する実世界インタラクションを予測・制御する方法論が求められている。深層学習の活用に期待が集まっているが、根拠に基づくモデル化の困難さ、場合を尽くしたデータ収集の困難さなどから、未だ機械学習で実環境の人間行動を再現することは容易ではない。研究は応用領域毎に進められ多様な知見が蓄積されているが、この問題構造は共通している。本研究の目的は、原理や因果を陽にモデルに組み入れる方法で、運転・スポーツ・音声に関する実世界インタラクションが予測・制御可能なことを横断的・実証的に確認し、実世界インタラクションの複数領域における共通構造を明らかにすることである。
-
集団バイオメカニクスのためのデータ駆動的モデルに基づく利用しやすい情報提供技術
研究課題/研究課題番号：20H04075 2020年4月 - 2023年3月
日本学術振興会 科学研究費助成事業 基盤研究(B) 基盤研究(B)
藤井 慶輔, 石黒 祥生, 石黒 祥生
担当区分：研究代表者
配分額：16900000円 （ 直接経費：13000000円 、 間接経費：3900000円 ）
計測技術の発展を背景に、実際の集団スポーツの位置計測が可能になり、そのバイオメカニクス的解析手法の重要性が高まっている。しかし集団スポーツにおいては、行動の選択肢が膨大な組合せになることにより、運動方程式のような将来の運動を予測できるモデルを作ることが難しく、またその理解可能な形式への変換や現場応用も進んでいない。
そこで本研究は、集団スポーツの位置データを用いて、①軌道生成や②理解可能なクラスタリング等の分析を行うデータ駆動的モデリングを行い、チーム戦術の機能や原理を理解・発見する研究を行う。また③現場の監督・実践・観察者が理解・利用しやすい基盤的技術を開発する。
本研究の目的は、集団スポーツの位置データを用いて、軌道生成や理解可能な分類・クラスタリング等の分析を行うデータ駆動的モデリングを行い、チーム戦術の機能や原理を理解・発見する研究を行うことである。当該年度は、サッカーの戦術評価を反映した模倣学習による軌道予測に関する研究を行った。この研究の目的としては、予測誤差だけでなく戦術的評価も考慮した集団運動のシミュレーションを行うことにあり、戦術的評価を定義して模倣学習モデルに入力し、予測も戦術的に評価を行った。その結果、サッカーの守備指標を用いて学習することで、守備指標を先行手法より改善した。その他にも、スポーツの戦術評価を反映した模倣学習による軌道予測に関する研究を行った。この研究は、国際会議IEEE 9th Global Conference on Consumer Electronics (GCCE 2020)に採択された。また、複数人の移動軌跡の方策をモデリングするための部分観測と機械的制約による機械学習手法を開発した。この研究は現在機械学習の国際会議に投稿中である。さらに、集団スポーツのデータ解析に関するサーベイ論文を執筆し、 Journal of Robotics and Mechatronicsに採択された。
当該年度に行う予定であった軌道予測の研究の一部が国際会議に採択されたため。もう一方も手法としては実装できており、国際会議に投稿中であるため。
今後は、移動経路の相互作用の階層的な特性を可視化し分類・予測することで、個体の動き、局所的な相互作用、大域的な集団運動との関連について統合的に検討する。例えば、構成要素（個人の移動系列）を組合せて局所的な相互作用（単語）を作る。次に例えば自然言語処理で用いられる手法を用いて、各局所相互作用（単語）をベクトル表現に次元削減する手法を提案する予定である。このことによって、移動経路及びその組合せで表現できる局所相互作用が、どのような定量的性質を持つかを集団移動データから発見することが期待される。 -
目的志向的な相互作用を含む集団移動系列・経路の解析手法の開発
研究課題/研究課題番号：19H04941 2019年4月 - 2021年3月
科学研究費助成事業 新学術領域研究(研究領域提案型)
藤井 慶輔
担当区分：研究代表者
配分額：3770000円 （ 直接経費：2900000円 、 間接経費：870000円 ）
複雑な動きをみせる生物などの群れでは、目的志向的な味方や外敵などの移動体との協力・逃避などの相互作用が起きている。一般に集団移動運動に関するデータ駆動的な解析手法においては、方法論的に明示的なモデルを仮定することが難しいため、未だ相互作用の性質を明らかにする決定的な方法論が確立されていない。そこで本研究では工学的な目標として、集団移動系列・経路データから相互作用を可視化して分類や予測を行う手法を開発し、その科学的な応用として、目的志向的な生物集団移動の機能や原理などを発見・理解することを目的とした研究を行う。
本研究では工学的な目標として、集団移動系列・経路データから相互作用を可視化して分類や予測を行う手法を開発し、その科学的な応用として、目的志向的な生物集団移動の機能や原理などを発見・理解することを目的とする。当該年度は、複数人の移動軌跡の方策をモデリングするための部分観測と機械的制約による機械学習手法を開発した。この研究の目的は、生物学的制約を考慮した長期予測・操作可能な集団運動のシミュレーションを行うことにあり、部分観測過程と力学的制約を導入した分散型模倣学習モデルを提案した。その結果、バスケットボールやサッカーのような集団スポーツにて、正確な長期予測と観測を操作した反事実的予測が可能であることを示した。この研究は現在機械学習の国際会議に投稿中である。その他にも、スポーツ習慣のある統合失調症患者の認知機能と、3対1の対人協調の関係について明らかにした。この研究成果は、PLoS One誌に採択された[1]。その他にも、スポーツの戦術評価を反映した模倣学習による軌道予測に関する研究を行った。この研究は、国際会議IEEE 9th Global Conference on Consumer Electronics (GCCE 2020)に採択された。
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。 -
支配法則が非自明なヒト集団運動における社会的行動の可視化技術
研究課題/研究課題番号：18K18116 2018年4月 - 2021年3月
科学研究費助成事業 若手研究
藤井 慶輔
担当区分：研究代表者
配分額：4290000円 （ 直接経費：3300000円 、 間接経費：990000円 ）
本研究では、身体運動を伴う社会的行動をデータ駆動的なモデル化によって可視化する技術を開発し、実践的にヒトが利活用できるための基礎を作ることを目的とした研究を行った。本研究の結果、（1）背後の数学的な構造を抽出（2）学習した表現などを可視化（3）構成要素をモデル化して運動を生成することなどによって、一般に解釈が難しい非線形な構造を持つ機械学習モデルを用いたとしても、集団運動の理解に役立つ手法を開発した。
本研究成果の学術的意義としては、様々な支配原理・法則が明確でない諸現象の中でも、より自由度の高い人間の集団運動を対象とするため、（1）背後の数学的な構造を抽出（2）学習した表現などを可視化（3）構成要素をモデル化して運動を生成する観点は、例えば人間以外の生物集団や、人工物の集団移動などにも応用可能である。社会的意義としては、本研究の研究対象である集団スポーツ解析はもちろん、子どもの集団遊びや、イベント時の移動軌跡などの上記の観点からの解析において役立つことが期待される。 -
機械学習とスポーツアナリティクスを融合したeスポーツのプレー評価プラットフォーム
研究課題/研究課題番号：24021654 2024年12月 - 2027年3月
NEDO 官民による若手研究者発掘支援事業 マッチングサポートフェーズ
藤井 慶輔
担当区分：研究代表者
-
情報学とロボット工学の融合によるスポーツ自動上達支援
2024年9月 - 2025年3月
名古屋大学 未来社会創造プロジェクト(産学連携加速)
藤井慶輔, 田中一敏
担当区分：研究代表者
-
集団スポーツをゲーム理論と機械学習に基づき評価する仮想選手複製技術の事業化
2024年9月 - 2025年3月
START大学エコシステム推進型GAPファンドプログラム
藤井 慶輔
担当区分：研究代表者
-
実世界複数自律移動体における階層型機械学習モデルに基づく観測・行動制御手法の開発
研究課題/研究課題番号：24K22322 2024年6月 - 2026年3月
日本学術振興会 科学研究費助成事業 挑戦的研究(萌芽)
武田 一哉, 藤井 慶輔, 藤井 慶輔
担当区分：研究分担者
近年の機械学習と計測技術の進化により、実世界での人間の行動支援研究が進展しているが、観測が不十分な環境や他者に適応的に相互作用する自律移動体の制御は依然として困難である。本研究は、実世界の複数自律移動体における観測・行動制御手法の開発を目的とする。具体的には、運転やスポーツを対象に、1. 複数物体環境モデル広域化のためのグラフ融合法の構築、2. 実世界マルチエージェントの観測・制御のための階層型強化学習法の開発に取り組む。
-
バスケットボール映像から戦術を自動分析する技術の開発
2024年4月 - 2025年3月
ミズノスポーツ振興財団 （代表） スポーツ学に関する研究助成
藤井 慶輔, 山田和宏
担当区分：研究代表者
-
研究課題/研究課題番号：20H04087 2020年4月 - 2023年3月
日本学術振興会 科学研究費助成事業 基盤研究(B) 基盤研究(B)
水口 暢章, 藤井 慶輔, 福谷 充輝, 藤井 慶輔, 福谷 充輝
担当区分：研究分担者
サッカーやバスケットボールなどのチームスポーツにおいて味方選手と協調して攻撃・守備をする能力、すなわちチーム戦術を遂行する能力は個人のスキルや身体能力と同様に勝敗を分ける重要な要素である。本研究では、チーム戦術遂行能力に関連する神経基盤を明らかにすることを目的としている。そのために、試合中の選手の動きを分析と磁気共鳴画像法を用いた脳画像解析を行う。本研究は、個人の神経学的特徴に合わせたチーム戦術トレーニング法の提案につながるなど応用研究としてもさらなる発展が期待できる。
-
目的志向的な相互作用を含む集団移動系列・経路の解析手法の開発
2019年4月 - 2021年3月
日本学術振興会科学研究費 新学術領域研究（研究領域提案型）
藤井 慶輔
担当区分：研究代表者 資金種別：競争的資金
-
支配法則が非自明なヒト集団運動における社会的行動の可視化技術
2018年4月 - 2020年3月
日本学術振興会科学研究費 若手研究
藤井 慶輔
担当区分：研究代表者 資金種別：競争的資金
-
対人競技の巧みさの評価方法の開発：制御理論と力学系理論を相補的に用いて
2016年4月 - 2019年3月
日本学術振興会科学研究費 挑戦的萌芽研究 挑戦的萌芽研究
藤井 慶輔
担当区分：研究代表者 資金種別：競争的資金
-
球技を通して時空間マルチスケールな分岐現象を解明する
2014年4月 - 2017年1月
科学研究費補助金
-
3次元倒立振子モデルを用いた方向転換走動作における予測・運動制御メカニズムの解明
2011年4月 - 2014年3月
科学研究費補助金