カテゴリー: 発表

  • 物体認識を使った新しい行動解析ツール”YORU”とは一体なんなのか

    物体認識を使った新しい行動解析ツール”YORU”とは一体なんなのか

    2024年11月にbioRxivにこれまでの行動解析ツールとは異なる手法を使ったYORUという行動解析ツールについて発表されました。
    今回はそのツールについてどのようなツールなのかを解説していきたいと思います。

    YORUのプレプリント

    YORUのドキュメント

    YORUとは

    YORUとは深層学習を使った動物の行動解析ツールです。

    YORUのサイトより引用


    これまでもDeepLabCutSLEAPといった深層学習を使ったツールは多く公開されています。
    これらのツールは深層学習と用いて動物の体の部位をトラッキング、そして姿勢推定を行うツールです。(ここではトラッキングツールと呼びます。)

    姿勢を推定することによって、動物がどのような姿勢をしているのかを明らかにし、行動解析を行います。

    これに対して、YORUは物体認識というアルゴリズムを用いて行動を認識します。
    簡潔には、身体部位のトラッキング等は行わず、動物の行動している様子から行動を直接定義します。

    人がりんごやみかんを見分けるときに、形や色といったことを情報に見分けていると思います。
    物体認識では物体を分類することに長けているため、こういった見た目によるものの見分けを行います。

    これを動物の行動解析に用いることで、動物の行動をその見た目から分類します。
    YORUのツール内では、これを行動オブジェクト(Behavior object)と呼んでいます。

    トラッキングツールでは行動は点と線で認識され、YORUでは行動をボックスで囲われるように解析されます。

    物体認識による行動定義のメリット

    物体認識による行動のメリットとしては

    ・個体数が増えてもエラーが出にくい

    ・動物の向きに影響されにくい

    ・解析速度が速い

    ・トラッキングでは捉えにくい行動(マウスがうずくまるといったような行動)を捉えられる

    といったことが考えられます。

    トラッキングツールの弱点である、複数個体の行動解析を簡単に、かつ解析コストをかなり抑えて解析することが可能です。
    さらに、身体部位の位置情報による行動定義が困難な行動も簡単に解析可能です。

    例えば、手をあける、閉じるという行動を考えてみましょう。
    トラッキングツールであればカメラで指先をトラッキングして閉じている、開いているを定義すると思いますが、手を閉じたときに指先が見えなくなると、トラッキングできず、位置情報を正確に計算できなくなります。

    しかし、物体認識であれば手がひらいた状態と閉じた状態の手の形を見ているので、一部が見えなくなっても正確に捉えることが可能です。

    個体数増加に強いという理由に関しても、トラッキングツールであれば個体数が増えると、身体部位がどの個体なのかを割り振って、正確に各個体の行動をとらえなければなりませんが、YORUであれば各個体の形状のみで解析するため、個体の識別や各個体への割り振りを行う必要がありません。

    解析速度も速いため、リアルタイム解析が可能であり、ある行動をしたときに装置制御を行うといったことも可能であり、行動実験の自動化を行うことができます。

    物体認識による行動定義のデメリット

    もちろんデメリットもあり、

    ・一連の行動は捉えることができない

    ・個体識別は行えない

    ・未知の行動を捉えることはできない

    ・見た目でわかりにくい行動は捉えられない

    ・定義した行動の詳細がわからない

    といったことがあります。
    これらのデメリットは逆にトラッキングツールの強みとしても挙げられるところであり、どちらが優れているというよりは、メリット・デメリットをお互いに補完し合っているような感じです。

    そのため、実験者は状況に応じた適切な手法を選ぶ必要があります。

    YORUは何がすごいのか

    さて、YORUの根本に使われている物体認識による行動解析のメリット・デメリットを述べましたが、YORUは一体何がすごいのでしょうか。

    全てGUI化されている

    YORUではプログラミングを行うことなく、行動解析を行うことが可能です。

    これはDeepLabCutやSLEAPなどのツールも同様であり、生物学者にとってこれらの解析を使うための一助となります。

    デザイン


    YORUのデザインはこれまでのツールと違い、かなり研究ツールっぽくはない感じがします。

    リアルタイム解析を導入している

    YORUではこれまでのツールでは珍しく、リアルタイム解析のGUIが完備されています。

    リアルタイム解析のシステムを作るのはプログラミングがある程度できればそこまで問題ではありませんが、そうでないとかなりハードルが高いです。

    ただ、YORUでは全てプログラミングなしで、リアルタイム解析、さらには外部トリガーまでを行うことが可能になっています。

    多様な実験装置に適応可能である点

    リアルタイム解析の最も高いハードルとして、自身の実験系の装置を動かすコードとこれらの解析をどのように組み合わせるのかというのがあります。

    YORUではプラグインシステムを導入しており、外部装置を制御するプログラムを選ぶことができます。

    つまり、自身のシステムにあったプラグインを選択すれば良いのです。

    また、プラグインは自作することも可能であり、自身の装置の制御プログラムをプラグインにすることで簡単にYORUのリアルタイム解析と合致させることができます。

    これは他のツールにはない、かなり使いやすいシステムとなっています。

    最後に

    YORUは発表されたてで、まだまだ使いにくい点・ドキュメントの不足が目立ちます。

    しかし、これからこれらが整備されていくことによって、どのように使われていくのか非常に楽しみです。

  • JST申請書[学内申請書]の書き方 [備忘録]

    JST申請書[学内申請書]の書き方 [備忘録]

    はじめに

    研究者につきまとうタスク、その一つに申請書というものがあります。
    研究者を目指すにあたり、避けては通れず、かつ見逃されがちな要素である申請書。

    申請書に苦しむ人は多いのではないでしょうか。
    僕もその一人であり、国語が苦手で理学部に入ったのにまさかの目指す先でまさかの国語の問題が立ちはだかってくるとは。。。。

    近年、博士課程の学生の支援は充実しており、学振(DC)以外にもJSTの事業による学内の助成金、卓越大学院プログラム、JASSOなど元々あったものも強化され、新しいものも追加されつつあります。
    そして、これらの支援を受けることができれば、博士課程の生活費はほとんど賄い、かつ授業料の援助も受けることができます。

    私自身、学内の申請書にいくつか直面し、申請しています。

    学振との違い

    基本的には学内の申請書は学振と似ていることが多いです。
    その理由としてはやはり、学振に通ることが最終ゴールであるからです。
    また、違うフォーマットでかくとそれだけ学生の負担になるので、学振のフォーマットに合わせ、ブラッシュアップしていける仕組みにしていることが多いです。

    選考基準は主に研究内容と、本人の素養と将来性にあります。
    これらをきちんとアピールし、人に伝わることが重要になってきます。
    決して、綺麗で文化的な文章を書く必要はありません。

    学振と学内申請書で似ている点が多いですが、異なる点もあります。
    それは、学内申請書で募集している人材と学振で募集している人材が少し異なることです。

    これは、申請書にどのような人材を募集しているかが書いてあるので、それに合うように記載する必要があります。

    また、学振と違う点の最も大きな点は、読む人の違いです。
    学振では申請分野があり、ある程度専門性のある人が読みます。
    しかし、学内申請書では、基本的には学内の人が読むため、生物系でも動物の研究内容を植物の人が読むことがあります。
    さらに、学振よりも学内申請書の方が一人の審査員に回ってくる申請書が多いということもあります。

    つまり、より一般的な内容にし、専門分野が異なっていても魅力が伝わるようにすること。
    そして、ぱっと見で内容と魅力が伝わるようにすることです。

    基本的に審査員の人は申請書を読む気がないものだと思い、審査員に興味を持たせ、”読ませる”申請書にする必要があります。
    図やハイライトを適切に使い、ぱっと見で重要な部分が何なのかを伝わるような文章にしましょう。

    書き方のコツ

    申請書のコツは論理性と具体性です。

    論理性とは、読み手が欲しい情報が欲しいタイミングと順番でくることです。
    つまり、文章と文章がつながり、読み手がなんとなく予想してくる内容を記載することで論理性をもたすことができます。

    例として、
    “私は大学時代に複数の学生団体に所属し、それぞれの団体で運営を行ってきました。そこで私は、リーダーシップと人と円滑に物事を進める力を養いました。”

    団体運営→リーダーシップと円滑に物事を進める力

    といったように、文章同士が違和感なく、ギャップなく繋がることが論理性があると言えます。

    次に具体性ですが、先ほどの例に具体性を追加すると、
    “私は大学時代にイベント企画や学生同士の交流会を企画する学生団体に複数所属し、それぞれの団体で自らが中心となってイベントの運営を行ってきました。そこで私は、リーダーシップと人と円滑に物事を進める力を養いました。”

    具体性を加えることによって、自分がその団体の何をどのようにして関与したか、そしてそれによってどのような能力を得たのかの論理性が増します。

    しかし、この二つを求める上で重要な問題は、申請書の文字数制限です。
    文字数制限はかなり厳しく設定されており、具体的に紹介しようとすると文字数が足りなくなります。

    だからこそ、内容を入れ込みたいがゆえにこの二つの要素を蔑ろにしがちです。

    簡潔にわかりやすく、内容をまとめる。
    というのと、論理性と具体性の矛盾が申請書を書く際の重要な問題となってきます。

    このバランスを考える上で重要なのは、その申請書でどのような人を採用したいのかです。
    大体の申請書にはどの項目を書いて欲しいのか、どのような内容を書いて欲しいのかが書いてあります。

    その項目が自分の書いた文章でどこに当たるのか、明確にわかる必要があります。
    読み取って、汲み取ってではなく、わからせるぐらいのはっきり差が必要です。

    これを重点に置けば、どの文章が必要で、どの文章がいらないのかが明確になってきます。

    書き方の方針

    申請書を書く際にはまず、書きたい内容を箇条書きにした後、文章を分量をとりあえず考えず書きます。
    そして、論理性と具体性を意識し、内容を補充していきます。

    大体この段階で内容が大幅にオーバーするため、文章量を削っていく作業を行います。
    文章の言い換えや、言い回しを変えたりし、文字数ちょっとオーバーまで削りましょう。

    一旦その段階で誰かに申請書を見ていただきましょう。
    この段階が非常に重要です。
    早め早めに人に申請書を見てもらうという工程を踏むことによって、方針の大きなずれを防ぎ、自分なりの申請書の書き方を学ぶことができます。

    人に見せるのはハードルが高く、プライドが邪魔してくることが多いですが、ここは思い切ってプライドを捨て見せましょう。
    大体成績優秀な人ほど、申請書を一人で考えて人にみせるのが遅れる傾向があります。

    他の人からフィードバックをもらったら、それを元に改めて自分で読んでみて、何が改善すべき点だったのかを再認識し、書き直しましょう。

    人に見てもらうという段階が最も重要な段階です。
    誰しも最初から申請書が完璧に書ける人はいなく、またダメ出しは自己否定ではなく、その人のもっとやれるというアドバイスだと受け取りましょう。

    まとめ

    申請書は人に読んでもらうためのものです。
    決して審査員が読んでくれるだろう、読んでくれないなんておかしいという慢心は抱いてはいけません。

    人に読んでもらえないのであれば、読ませる文章を書きましょう。
    どれだけいい内容が書いてあっても、それが人に読んでもらい、伝わらなければ意味がありません。

    よく、申請書でもらえる金額をトータルし、それを行換算してみて、その一行にどれだけの価値があるのかを計算してみましょうとあります。

    これは、自分の書いた文章がそれだけの価値を持って人に伝えたいかどうかを判断する明確な基準になります。
    価値がそれだけないと思うのであれば、その文章は書き換える必要があるかもしれません。

    参考書

  • 聞かされる発表から聞かれる発表へ!

    聞かされる発表から聞かれる発表へ!

    大学生活において避けては通れないもの、その一つが発表です。
    授業だけでなく、研究室、ゼミ、サークル活動などでも人の前に立ち、発表する機会は多くあります。

    小学校から高校までは授業を受けるだけであり、長い時間の発表というのはなかなか行う機会が少なかったのに、
    急に大学に入ると人前に立たされることが多くあります。

    ただ、周りの人たちの中には発表が苦手であったり、嫌いだったりする人が多くいるのも事実であり、
    発表自体も発表が下手だなー、退屈なだーと感じてしまう人は残念ながら多くいます。

    そこで、大学生活で培った発表のノウハウをどんどん載せていきます。

    今回は発表を行う上での心の部分です。

    発表が下手な人たちの典型例として、聞かされる発表を行なっているということです。
    例として、
    ・一枚のスライドの説明時間が長い
    ・発表に空白の時間がある
    ・スライド枚数が多い
    ・話の繋がりがわからない
    などです。

    基本的に発表を聞く人たちは、発表を聞きたいという意欲はほとんどないと思った方がいいです。
    誰もあなたの発表に最初から興味を持っている人はいないのです。

    発表を聞く人たちの気持ちは、中学校で30分ぐらいの校長先生の話を体育館で聞いている気分です。
    学生時代に校長先生の話を毎度興味津々で聞いていた人は少ないでしょう。

    このような聞きたいという意欲のない聴衆に対して、自分本位の発表をすることによって、自分自身は満足するかもしれませんが、聴衆は退屈します。

    人によっては、聴衆が楽しそうでない、スマホを触っている、寝ているなどの様子を見て、自分の発表はだめなんだと自己嫌悪に陥る人もいるでしょう。

    そのようにならないために、聞かれる発表をする必要があります。

    聞かれる発表には小手先の発表の技術も大切であるが、もっとも重要なのは自分自身の発表に対する考え方である。
    その考え方が変われば、聴衆を意識した発表になるでしょう。

    聞かれる発表のために重要なことは、
    ・発表で最も伝えたいことは何かをはっきりする
    ・発表はシンプルに、最小限に
    ・自分がわかりにくい、気になると感じるところはなくす
    です。

    発表で10あったとする。
    10を同じテンションで話すと聴衆にも全く何も残らないが、1つだけを重要そうに話すと、その他の部分は全くゼロかもしれないが、その1だけは少なからず頭に残るだろうと思います。

    話したい内容を絞り、短く端的に、そしてわかりやすく

    意見を押し付けるような発表ではなく、自然と聞いてもらえるような発表というのを目指す。
    それを意識していれば、自然と発表はよくなっていくと思います。

    発表がうまいなという人がいれば、その人たちに色々きいてみましょう、
    そういう人がいなければ、発表のお手本としてよく取り上げられる、スティーブ・ジョブズ、オバマ大統領などの発表を見てみましょう。
    彼らの発表は言葉だけで、多くの人に伝えることができます。
    それは、技術もすごいが、最も、自分の伝えたいことがはっきりしているという点があると思います。