第８回全脳アーキテクチャシンポジウム

HCDの⾃動作成／統合／評価に向けた取り組み
⽥和辻

可昌

東京⼤学
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HCDのロードマップ

検証・実装に関する内容は後ほど実装可能性の探索・宮本⻯也「タイトルLanguage Agent Network (LAN)の提案とBRA駆動開発への活⽤」
実装例
・⾕⼝彰「海⾺体を参照した確率的⽣成モデルの実装」

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SCID法におけるHCDデータの作成
Structure-constrainedinterface decomposition
Step 2: 着目脳領域と最上位機能の整合的な決定

Step 3-A:候補となるHCDの列挙（可能性の網羅）

Step 1: BIF構築：
着目脳領域における解剖学的知識等の調査

研究者ごとに多様な計算機能の仮説を記述しつつ、それらを相互に⽐較可能

Step 3-B: 様々な科学知見からみて矛盾のあるHCDを棄却

Step.2 ROIとTLFの明⽰例）扁桃体︓恐怖反応の⽣成[宮本 22; NC]

CS_input

Extinction_Circuit(=ROI)

La_P

BA_FCEm

US_input(Lee, S., 2013)

作
成Top-level function（TLF）
個体の⽣存にとって価値のあるUS(Unconditioned stimuli)を⽤いて、中⽴のCS(Conditioned stimuli)に価値づけを⾏い、恐怖反応を引き起こす機能

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ProcessとOutput semantics

Process：
入力から出力への変換手順

Output Semantics：

構造（BIF）に沿って、Processを分解

コンポーネントの出力をシステム外部の観測者の視点から解釈したもの

Extinction_Circuit(ROI)

La_P

Process:

Process:

Output semantics:

Output semantics:

Extinction_Circuit process holds I(CS_input) to be input at
the same time as I(US_input) is input and generates
O(Extinction_Circuit) when the stored I(CS_input) is input.

La process stores the input I(CS_input) as soon as
I(US_input) is input and generates O(La_P) when the helds
I(CS_input) is input.

O(Extinction_Circuit) is fear response signal to conditionedsensory stimuli.

O(La_P) is detection signal for conditioned sensory stimuli.

BA_F
CS_input

Process:

BA_F process generates O(BA_F) when I(La_P) is input.

Extinction_Circuit(=ROI)

La_P

BA_F

CEm

Output semantics:

O(BA_F) is fear response.

US_input72

BRAデータ上での記述機能（HCD︓Hypothetical Component Diagram）に関するデータ（Spreadsheet形式データ）
Function Tree Viewer

Process/Output semanticsの階層構造を表⽰

La_P73

投稿・審査︓BRAES（BRA Editorial System）
投稿者

担当者

データ準備・説明文
・HCDイメージ
・HCDデータ

フォーマット一式・作成マニュアルの提供

専用ポータルサイトより投稿
およびライセンスへの同意提出ファイルの確認
審査書と併せて，審査者へ審査依頼

審査結果に基づいて必要に応じて修正審査結果を投稿者にフィー
ドバック

審査者

提出ファイルを以下の観点で評価
・生物学的妥当性
・機能性
・実装可能性審査結果と審査報告書の提出

BRAES（投稿システム）

評価の目的(1)生物学的妥当性(2)機能性（最上位機能を実現するような機能の組織化）(3)計算モデルの実装可能性の評価によるモデルの利活用（再利用性）支援74

投稿・審査︓BRAES（BRA Editorial System）
投稿者

担当者

データ準備・説明文
・HCDイメージ
・HCDデータ

フォーマット一式・作成マニュアルの提供

専用ポータルサイトより投稿
およびライセンスへの同意提出ファイルの確認
審査書と併せて，審査者へ審査依頼

審査結果に基づいて必要に応じて修正審査結果を投稿者にフィードバック

データの作成⽅法や審査についてのより詳細は、第4回WBAIレクチャーも参照

審査者

提出ファイルを以下の観点で評価
・生物学的妥当性
・機能性
・実装可能性審査結果と審査報告書の提出

BRAES（投稿システム）

評価の目的(1)生物学的妥当性(2)機能性（最上位機能を実現するような機能の組織化）(3)計算モデルの実装可能性の評価によるモデルの利活用（再利用性）支援75

HCDの評価のためのデータ⼀式
ファイル

概要

ファイル形式とテンプレート

BRAイメージ(BRA Images)

ROIに含まれるCircuit/Uniform Circuitの解剖学的構造、およびROIに対する入力および出力をノードとリンクで表現した図。

画像ファイル
（png）

説明文
(HCD
Descriptivetext)

HCD作成においては、「設定したTLFを、ROIの解剖学的構造に基づいてトップダウンに分解することで、Uniform Circuitの機能を決定」する。
説明文では「TLFを解剖学的構造に対して矛盾なく、どのように分解したのか」をトップダウンに説明する。

Docファイル

HCDデータ

ROIに含まれるCircuit/Uniform Circuit、Uniform Circuit間のConnection、Uniform Circuitに割り当てられた計算上の意味や計算プロセスを記したファイル。

Spreadsheetファイル

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HCDの適切度評価• Formal Review– （BIFの信憑性（⾃動審査））– HCDのBIFへの整合性• HCDの構造全てがBIFのROIの構造と対応づいているかを評価• HCDの機能性評価– Output semantics generativity• コンポーネントのoutput semanticsが、指定された回路からの⼊⼒と記述された Process によって⽣成しうるか否かを評価– Process synthesizability• コンポーネントに記述された Process が、下位のコンポーネントの Process を合成することによって実現できるか否かを評価
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HCDデータの⾃動審査ツール

HCDの忠実度評価︓活動再現性評価
HCDに基づいて脳型ソフトウェアを実装し、シミュレーション結果と実験により得られている神経活動データとを⽐較することでHCDの神経科学的妥当性を評価する
脳型ソフトウェアの実装実験による神経活動データ⽐較・評価(Hagihara, 2021)

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HCDの統合プロセス
1. タスク内統合︓同⼀のタスクを実現する複数のHCDを統合
2. タスク間統合︓異なるタスクを実現するHCDを統合
タスク内統合は、以下の２ステップからなる
step.1)「データのまとめ」
step.2)「データの統合」

2027年度にはタスク間統合HCDである
WholeHCDの初期版を作成完了予定
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BIF

HCD

BIF

HCD

Circuit A

Process A

Circuit A

Process A’

Circuit B

Process B

Circuit B

Process B’

Circuit C

Process C

Circuit D

Process D

データのまとめ

BIF

HCD

HCD

Circuit A

Process A

Process A’

Circuit B

Process B

Process B’

Circuit C

Process C

Circuit D

Process D

SCID法によるTLFの再分解

データの統合BIF

HCD

Circuit A

Process A*

Circuit B

Process B*

Circuit C

Process C*

Circuit D

Process D*※タスク間統合も同様

脳機能の全容は巨大クロスワードの如く急速に解明されるかもしれない

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タスクリストの策定が喫緊の課題● AGI実現に向けた設計開発すべき初期タスクリストの策定が喫緊の課題→

⾏動テストバッテリーやLLMによるタスク整理を検討中
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まとめ● BIF/HCDデータからなるBRAデータの作成方法を説明した● HCDの評価：○ Formal review■ HCDのBIFへの整合性○ 専門家による機能性評価■ エンジニアリングの専門性が求められるが、昨今の大規模言語モデルの進展から自動化が期待される● 投稿・審査● HCDデータの統合は、タスク内でのHCD統合、タスク間でのHCD統合を経て2027年度にWholeHCDの初期版の完成を目指す
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