研究概要
人間の乳幼児は、生後数年の間に多様な認知機能を獲得します。近年、認知発達の動態は詳細に解析されつつありますが、その基盤となる神経機構はいまだ十分に解明されていません。私たちは、脳の一般原理を拡張した「身体性予測情報処理」理論に基づき、構成的アプローチから認知発達を支える神経基盤の理解を目指しています。予測情報処理とは、ボトムアップの感覚信号と内部モデルによるトップダウンの予測信号との誤差、すなわち予測誤差を最小化するように、内部モデルの更新と行動生成を行う枠組みです。これを身体性に基づいて拡張することで、脳の精緻化に加え、感覚運動の発達や社会的相互作用が認知に与える影響を明らかにします。私たちは、本理論に基づく神経回路モデルをロボットに実装し、さまざまな感覚運動経験を学習させることで、発達の連続性と多様性がどのように説明できるかを検証しています。さらに、得られた知見を発達障害者の支援技術へ応用し、当事者の自己理解を促進するとともに、インクルーシブな社会の設計に貢献することを目指しています。
主要論文
Aude Billard, Alin Albu-Schaeffer, Michael Beetz, Wolfram Burgard, Peter Corke, Matei Ciocarlie, Ravinder Dahiya, Danica Kragic, Ken Goldberg, Yukie Nagai, and Davide Scaramuzza, “A roadmap for AI in robotics,” Nature Machine Intelligence, 7:818-824, June 2025.
Tsujita, M., Homma, M., Kumagaya, S., and Nagai, Y. Comprehensive intervention for reducing stigma of autism spectrum disorders: Incorporating the experience of simulated autistic perception and social contact. PLoS ONE, 18(8):e0288586, 2023.
Philippsen, A., Tsuji, S., and Nagai, Y. Quantifying developmental and individual differences in spontaneous drawing completion among children. Frontiers in Psychology, 13:783446, 2022.
Philippsen, A., Tsuji, S., and Nagai, Y. Simulating Developmental and Individual Differences of Drawing Behavior in Children Using a Predictive Coding Model. Frontiers in Neurorobotics, 16:856184, 2022.
Seker, M. Y., Ahmetoglu, A., Nagai, Y., Asada, M., Oztop, E., and Ugur, E. Imitation and mirror systems in robots through Deep Modality Blending Networks. Neural Networks, 146:22-35, 2022.
Friston, K., Moran, R. J., Nagai, Y., Taniguchi, T., Gomi, H., and Tenenbaum, J. World model learning and inference. Neural Networks, 144:573-590, 2021.
Lanillos, P., Oliva, D., Philippsen, A., Yamashita, Y., Nagai, Y., and Cheng, G. A review on neural network models of schizophrenia and autism spectrum disorder. Neural Networks, 122:338-363, 2020.
Nagai, Y. Predictive learning: its key role in early cognitive development. Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences, 374(1771):20180030, 2019.
Horii, T., Nagai, Y., and Asada, M. Modeling Development of Multimodal Emotion Perception Guided by Tactile Dominance and Perceptual Improvement. IEEE Transactions on Cognitive and Developmental Systems, 10(3):762-775, 2018.
Baraglia, J., Nagai, Y., and Asada, M. Emergence of Altruistic Behavior Through the Minimization of Prediction Error. IEEE Transactions on Cognitive and Developmental Systems, 8(3):141-151, 2016.
略歴
2004年大阪大学大学院工学研究科、博士（工学）取得。情報通信研究機構（NICT）専攻研究員、ビーレフェルト大学ポスドク研究員、大阪大学特任准教授、NICT主任研究員を経て、2019年4月に東京大学ニューロインテリジェンス国際研究機構特任教授に着任。認知発達ロボティクス研究室を主宰。計算論的アプローチから人間の社会的認知機能の発達原理を探る、認知発達ロボティクス研究に従事。 2020年にAnalytics Insight “World’s 50 Most Renowned Women in Robotics”、2022年にIEEE IROS “35 Women in Robotics Engineering and Science”、2024年にForbes JAPAN “Women In Tech 30” などを受賞。2016年よりJST戦略的創造研究推進事業（CREST）「認知ミラーリング」の研究代表者、2021年よりCREST「認知フィーリング」の研究代表者を務める。東京大学次世代知能科学研究センター特任教授、東京大学多様性包摂共創センター特任教授、北海道大学人間知・脳・AI研究教育センター客員教授、日本学術会議連携会員などを兼任。
