敵対的模倣学習による時系列の複雑化

 

みなさんは,鶯や十姉妹のさえずりを聞いたことがあるでしょうか?この種の鳥のさえずりは,複雑な旋律を感じさせ,曲のように聞こえます.実は彼らのさえずりには人間の言葉と同じように文法があるのです.本研究は,このような文法が,互いに互いのさえずりを真似し合うことによって生み出されたのではないかということを,コンピュータ上でシミュレーションすることで,明らかにしようとしています.現在はその前段階として、単純な3層ニューラルネットワーク(ANN)を用いて、時系列を生成し、この時系列を鳥のさえずりとして、「鳥が互いに互いのさえずりを真似し合う」モデルを学習に組み込んで、シミュレーションを行っています。
 
 

この学習が進むにつれて、時系列が固定点に収束する軌道から、周期倍分岐を起こし、徐々に複雑な軌道に変化し、ついにはカオス軌道を描くことを示しました。
 
 

このような時系列の変化を分析する手法として、リアプノフ指数や、その収束点を記録する手法を用いています。