改定:2023年2月6日
2023年7月改訂
2024年3月改訂
2024年10月改訂
BRA Data Preparation Manual
山川宏、田和辻可昌
本マニュアルで作成方法を解説するBRAデータは、BRA作成に必要となる資料の一部であり、必要な資料の全体像は脳型ソフトウェア設計ガイド _ver.2で、解説されている。よって、そのマニュアルを先に一読することを推奨する。
本資料は、WBAアプローチを体現するBRA駆動開発において、BRA(Brain Reference Architecture)のデータを構築する方法を解説するマニュアルである。BRAは、脳の解剖学的構造のデータであるBIF(Brain Information Flow)と、それに整合した仮説的なコンポーネント図である HCD (Hypothetical Component Diagram) から構成される。
HCDとは、脳の解剖学的構造上で興味の対象となる脳領域(ROI: Region of Interest)が担うタスクや機能を達成できるように、そのBIFの構造に整合するように機能を分解した仮説的なコンポーネント図である(図1)[1]。また、この機能の分解を行うにあたり、機能階層図である機能実現グラフ(FRG: Function Realization Graph)の設計を行う。本マニュアルでは、これらのBIFやHCD、FRGのデータ登録方法を説明する。これらの概念については、脳型ソフトウェア設計ガイド _ver.2、および論文[Yamakawa 21][山川 24]を参照されたい。
以下、HCDに対応するデータを記述するファイルを作業ファイルと呼ぶことにする。またHCDを作成する者をcontributorと呼ぶことにする。
図1:脳参照アーキテクチャ駆動開発の概要図
BRAの作成は、すでに作成されている解剖学的構造のデータ(WholeBIF)を参照して HCDを作成する場合もあるし、必要に応じて、解剖学的構造のBIFとして Circuit や Connection および、その妥当性をサポートする Reference のデータを追記することができる。
BRA駆動開発の詳細については、下記文献 [1] を参照のこと。日本語の概要は、上記論文のプレスリリース文「脳を参考としてヒトのような汎用人工知能を開発する方法論を標準化 」を参照のこと。
ドキュメント内で変数はイタリック表示としている。
プロジェクトに対応する作業ファイルには以下のシートが含まれる。
Sheet name | Description | Editorial role | |
シート名 | 説明 | Description | 編集権限 |
Project | 本プロジェクト全般のメタ情報を記述する | Meta-information for the project | Contributor |
References | 本プロジェクトで使用する書誌情報をレコード毎に記述する。 | A bibliographic item corresponds to a record. | Contributor |
Circuits | 本プロジェクトで利用するサーキットをレコード毎に記述する | Circuits to be used: a Circuit corresponds to a record. | Contributor |
Connections | 本プロジェクトで記述するコネクションをレコードを毎に記述する | Connections to be described: a Connection corresponds to a record. | Contributor |
FRG | FRGの内容を記述する。各レコードにはNode毎の情報を記述する。 | Contents of FRG: a Node corresponds to a record. | Contributor |
Settings | WholeBIFの file IDを管理している | WholeBIF file IDs. | Contributor |
AdminOnly | データ管理に必要な作業領域 | Work area for data management | Administrator |
シートごとのカラムの説明は以下の項目について行われる。
Col. | Attribute | Description | Values | Mandatory | |
Col. | 属性 | 説明 | Description | 値の記述 | 必須記述事項 |
mandatory | optional | automatic | Admin Columns | pull request | review |
注意点: 様々なシートにおいてレコード(行)を追加する際には、automatic入力のための計算式が脱落する。その際には、周辺の行から計算式をコピーして補う必要がある。
カラム内で複数の項目を記述する際には原則としてセミコロン”;”で分割し、分割された各項目はカラム内では改行して表示する。
レコード毎の管理のために、多くのシートで共通的に利用される管理用のカラム群は以下の属性をもつ。HCDの設計に貢献した活動はContributorとProject IDによって識別される。
Col. | Attribute |
| Description | Values | Mandatory |
Col. | 属性 | 説明 | Description | 値の記述 | 必須記述事項 |
- | Contributor | 主に作成に貢献した者 | Those who mainly contributed to the creation | text | ✓ |
- | Project ID | データを構築したプロジェクト名(WholeBIFで未使用なIDとする) | Project name that created the data (assume this is an unused ID in WholeBIF) | text | ✓ |
- | Contributors comments | Contributorsによるコメント | Comments by Contributors | text | |
- | Status | このレコードの利用状態 | Usage status of this record | Valid (default) / Invalid | |
- | Review results | 「Auto Error Codes数+Error Code-1(1/0) + Error Code-2(1/0)+Other Error CodesのError数」の合計値を出力 | Outputs the total value of "Number of Auto Error Codes + Error Code-1 (1/0) + Error Code-2 (1/0) + Number of Errors in Other Error Codes" | number | automatic |
- | Auto Error Codes | 自動で判定可能な Error を「Error数: Error Code番号」で出力 | Outputs errors that can be automatically determined as "Error number: Error code number" | Error Codes | automatic |
- | Error Code-1 | 手動によるエラー評価の Error Code番号をリストから選択 | Select Error Code number from list for manual error evaluation | Error Code | written by Reviewer |
- | Error Code-2 | 手動によるエラー評価の Error Code番号をリストから選択 | Select Error Code number from list for manual error evaluation | Error Code | written by Reviewer |
- | Other Error Codes | Error Code-1, Error Code-2以外に Error がある場合には「Error数: Error Code番号」で記述 | If there is an error other than Error Code-1 or Error Code-2, write it as "Number of Errors: Error Code Number" | Error Codes | written by Reviewer |
- | Review comments | 審査にあたってのコメント | Comments on review | text | written by Reviewer |
- | Reviewer | レコード内容のreviewer名(First, Middle, Last) | Name of the person who Reviewed the contents of a record(First, Middle, Last) | text | written by Reviewer |
- | Reviewed date | 審査を行った日付 | Date of review | date | written by Reviewer |
HCDの構造を脳の解剖学的構造と整合させるため、HCDはすでに作成されている解剖学的構造のデータであるWholeBIFに記述された構造を流用して作成される。具体的には、HCD上のコンポーネントはWholeBIF上の特定のサーキットに対応づけられ、HCD上の依存関係はWholeBIF上のコネクションに対応付けられる。このHCDの作成では、注目する脳領域であるROI(Region of Interest)とROIで達成する(最上位)機能、すなわちTLF(Top-Level Function)を設定し、TLFを機能分解(FRGの作成)することで行う(詳細は脳型ソフトウェア設計ガイド _ver.2を確認のこと)。
HCDは基本的に WholeBIFを参照して作成する。しかし、必要に応じて解剖学的構造(CircuitやConnection)および、その妥当性をサポートするReferenceのデータを追記することができる。詳しくはBIFデータの作成を参照。
作業領域に Template-v2-1-1.braをコピーし([ファイル]→[コピーを作成]) 、ファイル名を「(プロジェクト名).bra」に変更する。
以下これを作業ファイルと呼ぶことにする。
注意:Template-v2-1-1.braは DHBA (Allen Developing Human Brain Atlas) [2] が提供するデータを一部用いております。したがって、 Template-v2-1-1.braおよびこれを基に作成されたBRAデータの利用にあたっては、以下のDHBA の Terms of Use が適用されます。 DHBA Terms of Use: |
必要に応じて解剖学的構造(CircuitsやConnections)および、その妥当性をサポートするReferencesのデータを追記する。詳しくはBIFデータの作成を参照。
作業ファイルの “Project”シートにおいてProjectを定義する。
本シートは以下のカラムを含むレコードによって記述される。
Col. | Attribute | Description | Values | Mandatory | |
Col. | 属性 | 説明 | Description | 値の記述 | 必須記述事項 |
A | Contributor | 主に作成に貢献した者のフルネーム | full name of the person who primarily contributed | "first name (middle name) last name" | ✓ |
B | Project ID | データを構築したプロジェクト名(WholeBIFで未使用なIDとする) | name of the project for which the data was constructed (specify an unused ID in WholeBIF) | text | ✓ |
C | List of contributors | 設計者のフルネームリスト | List of full names of contributor | list of names each name is composed by "first name, middle name, last name". The delimiter is a semicolon ";". | ✓ |
D | Description | プロジェクトの説明 | project description | text |
initial + year + runingTitle の形式を持つString。
特殊文字、空白などの文字は用いないでください。
ここで
例:
Example:
YT20Oculomotor
AT20HippocampalFormation
AF18PathIntegration
|
Projectシートにおいて自動審査の対象となるレコードの範囲を設定する。具体的には、自動審査の対象となるSheet(References、 Circuits、 Connections、FRG)毎に、審査対象とする最終レコードの行数を、表3-2の以下のカラムに記入する。
Col. | Attribute | Description | Values | Mandatory | |
Col. | 属性 | 説明 | Description | 値の記述 | 必須記述事項 |
A | Sheet Name | 「Review End Line」の制御対象となるシート名 | Sheet name to be controlled by "Review End Line" | - | |
B | Review End Line | 自動審査の対象となるシートにおいて、対象とする最終レコードを指定する行数 | Number of rows that specify the final record to be targeted in the sheet that is subject to automatic review | natural number | ✓ |
※Review End Lineを適切に設定しないとBRA Review Toolが正常に動作しない。
BIFデータの作成は、本資料の以下の追記によって行うことができる。
作業ファイルの“FRG”シートを用いて、機能実現グラフのデータ登録を行う。機能実現グラフや機能実現グラフに対する評価の詳細については以下の資料を参照のこと。
Col. | Attribute | Description | Values | Mandatory | |
Col. | 属性 | 説明 | Description | 値の記述 | 必須記述事項 |
A | Node ID | ノードの識別子 | Identifier of a node | string | automatic |
B | Circuit ID | サーキットの識別子 | Identifier of a circuit | string | automatic |
C | Source of ID | Circuit IDの出所 (DHBAを推奨) | Source of Circuit ID (DHBA recommended) | Ontology ID/Reference ID/ “collection” / “makeshift” | automatic |
D | Names | サーキットのラベル | Circuit labels | strings | automatic |
E | DHBA: graph_order | 計算機能に関連するコメント | Comments on computational function | digit | automatic |
F | DHBA: name | DHBAで定義された名前 | Name defined in DHBA | text | automatic |
G-S | DHBA: Lv. X | DHBAにおける脳内器官の分類階層 | Classification hierarchy of brain organs in DHBA | text | automatic |
T | Sub-Circuits | 包含するサーキットのリスト(部分全体関係) | List of circuits to include (part-whole relationships) | list of Circuit IDs (split by ";") | automatic |
U | Super Class | 上位クラス(継承関係) | Upper class (inheritance relation) | list of Circuit IDs (split by ";") | automatic |
V | Uniform | Uniform Circuitであるか否か | Whether it is a Uniform Circuit | True/False | automatic |
W | Transmitter | 神経伝達物質の種別 | Type of neurotransmitter | Glutamate/Dopamine/Acetylcholine/GABA | automatic |
X | Modulation Type | 神経伝達の機能的な形態 | Functional form of neurotransmission | Excitatory/Inhibitory/Modulatory | automatic |
Y | Size | ニューロン数 | Number of neurons | text ※RI | automatic |
Z | Projections | 軸索が投射するサーキットのID | ID of the circuit to which the axon projects | list of Circuit IDs (split by ";") ※RI | automatic |
AA | Physiological Data | 神経活動データ | Neural activity data | Index to data (URLs, drawings in papers, etc.) | automatic |
AB | Comments | コメント | Comments | text | automatic |
AC | Node ID | ノードの識別子 | Identifier of a node | string | ✓ |
AD~ | Subnodes | 直下位のノード | Labels for Subnodes | strings (split by “;”) | ✓(only in case that the node has subnodes) |
Circuit ID | Component に相当する Uniform Circuit の Circuit ID | Circuit ID of Uniform Circuit allocated to a component | Circuit IDs (split by ";+CR") | ✓ (only in case that the node is a component) | |
Projected Circuits | 出力先のCircuit ID | Circuit IDs of projection targets | Circuit IDs (split by ";+CR") | ✓ (only in case that the node is a component) | |
Projected Circuit Validation | 出力する投射が解剖学的に妥当であるかの判定 | Determining if the output projection is anatomically appropriate | -': good 'x': error | automatic | |
Uniform Circuit | Node IDに含まれるUniform Circuit ID | Uniform Circuit IDs included in Node ID | Circuit IDs (split by ";+CR") | automatic | |
Input Circuits | このノードへの入力となるCircuit ID(ノード内の投射は省かれる) | Circuits projecting to this node. | Circuit IDs (split by ";+CR") | automatic | |
Output Circuits | このノードから投射を受けるCircuit ID(ノード内の投射は省かれる) | Circuits projected from this node. | Circuit IDs (split by ";+CR") | automatic | |
[WS] Uniform Circuit Collections | Circuit IDs (split by ";+CR") | automatic | |||
[WS] Merged Input Circuits | Circuit IDs (split by ";+CR") | automatic | |||
[WS] Merged Input Circuit Collections | Circuit IDs (split by ";+CR") | automatic | |||
[WS] Merged Output Circuits | Circuit IDs (split by ";+CR") | automatic | |||
[WS] Merged Output Circuit Collections | Circuit IDs (split by ";+CR") | automatic | |||
Interface | このノードのInterface | Interface of this node | text | automatic | |
Implementation | このノードのImplementation | Implementation of this node | text | ✓ | |
Capability Realization by Implementation (LLM) | このノードに対する Implementation Capability Realizationの説明に対するLLMの評価 | text | automatic | ||
Capability Realization by Implementation | このノードに対する Capability Realization by Implementation の説明 | Explanation for Capability Realization by Implementation of this node | text | ✓(if Capability is given) | |
Implementation of Uniform Circuit | このノードに対するUniform Circuit のImplementation | Implementation of Uniform Circuit attributed to this node | text | ✓(if Uniform Circuit is given) | |
Capability | このコンポーネントのCapability | Capability of this node | text | ✓ | |
Capability Synthesis (LLM) | このノードに対する Capability Synthesisの説明に対するLLMの評価 | text | automatic | ||
Capability Synthesis | このノードに対する Capability Synthesisの説明 | Explanation for Capability Synthesis of this node | text | ✓ | |
Requirements Realization by Interface (LLM) | このノードに対する Interface Requirement Realizationの説明に対するLLMの評価 | text | automatic | ||
Requirements Realization by Interface | このノードに対する Requirements Realization by Interface の説明 | Explanation for Requirements Realization by Interface of this node | text | ✓ | |
Requirements Endorsement by Capability (LLM) | このノードに対する Capability Requirement Realizationの説明に対するLLMの評価 | text | automatic | ||
Requirements Endorsement by Capability | このノードに対する Requirements Endorsement by Capability の説明 | Explanation for Requirements Endorsement by Capability of this node | text | ✓ | |
Requirements | このノードのRequirements | Requirements of this node | text | ✓ | |
Requirements Synthesis (LLM) | このノードに対する Requirements Synthesisの説明に対するLLMの評価 | text | automatic | ||
Requirements Synthesis | このノードに対する Requirements Synthesisの説明 | Explanation of Requirements Synthesis of this node | text | ✓ | |
Output Semantics | このノードの出力の信号の意味 | Output semantics of this node | text | ✓ | |
Comments | コメント | Comments | text | ✓ (if any) | |
Review results | 「Auto Error Codes数+Error Code-1(1/0) + Error Code-2(1/0)+Other Error CodesのError数」の合計値を出力 | Output the total value of "Auto Error Codes number + Error Code-1 (1/0) + Error Code-2 (1/0) + Other Error Codes" | number | automatic | |
Auto Error Codes | 自動で判定可能な Error を「Error数: Error Code番号」で出力 | Output error that can be automatically determined by "Error Code: Error Code Number" | Error Codes | automatic | |
Error Code-1 | 手動によるエラー評価の Error Code番号をリストから選択 | Select an error evaluation error evaluation from the list from the list | Error Code | written by Reviewer | |
Error Code-2 | 手動によるエラー評価の Error Code番号をリストから選択 | Select an error evaluation error evaluation from the list from the list | Error Code | written by Reviewer | |
Other Error Codes | Error Code-1, Error Code-2以外に Error がある場合には「Error数: Error Code番号」で記述 | If there is Error other than Error Code-1 and Error Code-2, describe it in "ERROR Code Number" | Error Codes | written by Reviewer | |
Review comments | 審査にあたってのコメント | Comments on review | text | written by Reviewer | |
Reviewer | レコード内容のreviewer名(First, Middle, Last) | Name of the person who Reviewed the contents of a record(First, Middle, Last) | text | written by Reviewer | |
Reviewed date | 審査を行った日付 | Date of review | date | written by Reviewer | |
Review Summary | 審査結果の概要 | Summary of confirmation | text | automatic |
※カラムAEの「Circuit ID」を指定することでカラムのB~ABの値が自動的に計算される。
FRGの記述は、Node/Subnodeの情報、Circuit ID情報、投射情報、機能に関する情報の登録からなる。作業ファイル上の FRGシートを編集する。
※FRGの可視化ツールについて
FRG作成補助ツールとしてFRG可視化ツールが用意されている。Nodeの階層関係の確認などのために適宜利用いただくことを推奨する。可視化ツールについては可視化ツールXML-Viewの使用方法 ver2.0を参照のこと。
必須項目であるNode ID(AC列)の登録を行う。この列を記載することで、A列のNode IDにも同様の内容が自動で表示される。
表.ew Node IDの構成概念
構成概念 | Requirement | Capability | Assembly | Uniform-Circuit |
記法 | R.(Requirement名) | C.(Capability名) | A.(Cicuit名) | U.(Uniform-Circuit名) |
説明 | Requirement名に基づく | Capability名に基づく | BIF上で定義されたCircuitに基づく。 | BIF上で定義されたCircuitに基づく。一つの信号のOutput semanticsを対応付ける単位 |
一般に利用しやすい範囲 | 構造の上位 | 構造の下位より少し上 | 構造の下位より少し上 | 構造の下位 |
例 | R.FearExtinctionControl | C.MutualInhibition | A.INA | (対応サーキットなし) |
例 | R.KeepNonFearState | C.ContinuousInhibitoryOutput | - | U.INAvm |
Subnodes列(AD列)に対して各行ごとにNode IDの直下のNode IDを登録する。登録順序は行が上になるほど、FRGの上位のノードになることが望ましい。NodeがLeaf Nodeの行の場合は記述せず、空欄のままにしておく。Leaf Node とは、FRGの末端のノードである(詳細は、脳型ソフトウェア設計ガイド _ver.2)。
複数の Subnode が含まれる場合は「;」で区切ってIDを登録する。このとき、分割された各項目はカラム内では改行して表示する。
記入例:
Node ID | Subnodes |
R.Node | R.SubNode1; R.SubNode2; |
※Node ID が Leaf Node の行にのみ、本Stepを実行する。
※Node ID が Leaf Node の行にのみ、本Stepを実行する。
Projected Circuits 列(AF列)に対して、各行ごとに、以下のカラム毎の情報について登録や確認を行う。
この操作を終えると、Projected Circuits Valiadtion(AG列)/Uniform Circuits(AH列)/Input Circuits(AI列)/Output Circuits(AJ列)が自動的に計算され、表示される。以下の内容を確認する。
BRA駆動開発では、HCDの設計に利用される接続は解剖学的構造に裏打ちされている必要がある。しかしながら、HCDの設計においては現時点で知られている解剖学的な接続よりも細かいUniform Circuit間での接続を扱うか、より大きなサーキットを扱う必要性が生じる。
こうした事態に対応するために、より大きなサーキット間に接続関係が知られていれば、その部分構造となるUniform Circuit間での接続を許容する記述をConnectionシート上において記述したり、より大きなサーキット間における接続を記述したりする方法を提供している。
具体的には Connectionシート上において以下のように記述する。(Connectionsの追加(”Connections”シート) の「カラムの説明」を参照)
例えば送信側のサーキットでは以下のように記述する。扱いたい送信側のサーキット識別子 (Sender Circuit ID (sCID)) と、文献に記載されたsCIDに対応する回路 (Notation of sCID in Literature) カラムに記載された包含関係 (sCID relation) を記述する。
受信側のサーキットについても同様に、Receiver Circuit ID (rCID)カラム、rCID relationカラム、Notation of rCID in Literatureカラムを利用して記述する。
FRGにおけるノードの機能に関連するデータである、Requirement / Capability / Interface / Implementation の記法について示す。各記述内容と記述形式は以下のとおりである。
表. Requirement / Capability / Interface / Implementation の記述内容と記述形式
機能属性 | 記述内容 | 記述形式 | |
Function | Requirement | 機能ノードに対する要求としての機能。入出力のOutput semanticsにより位置づけられる。 | 自然言語 |
Capability | 機能ノード内部のImplementationをによって実現される機能。 | 自然言語 | |
Source code | Interface | 機能ノードのインタフェース | 疑似Code |
Implementation | 機能ノード内で行われる計算処理(メカニズム) | 疑似Code |
※各機能属性の概念的な詳細は脳型ソフトウェア設計技術の再検討を参照のこと。
Implementationの登録は、Leaf Nodeを対象とする。記述先は「Implementation of Uniform Circuit」列。
対象となるレコード:
Implementationカラムでは、Node IDと伝達物質タイプの記法を用いて具体的な実装計算について記述する。記法は以下の通りである。
手順
1.入力のUC:"Input Circuits"(AI列)のリストを用意する
2. 出力の"Uniform Circuit"(AH列)を取得する
3. 1, 2で得られた Input Circuitsと出力のCircuit IDを用いて、
[“Modulation type”(出力のCircuit ID), “Modulation type(I,E)”(出力のCircuit ID),...] = “関数表現” or NodeID(“Modulation type(I,E)”(Input Circuit), “Modulation type(I,E)”(Input Circuit), ...)
と記述する。
擬似コードの記述例について示す。
関数表現を条件付確率で表す場合:
・[I(INAvm)] = P(INAvm | INAvm, KeepFearState, BAE)
Mechanism カラムには、Neural structureと付帯情報(時定数などを含むパラメータなど)に基づいて、Capabilityを実現するための計算機構を記述する。ただし,文脈情報(Output semantics)を含めない。
記述対象となるレコード:
記述例
Capability カラムには、機能ノード内部による Mechanismによって実現される機能であり、入力信号から出力信号への変換の記述をする。
記述対象となるレコード:
記述例
機能ノードに対する要求としての機能であるRequirementsを説明する。説明は Capability の説明に Output Semantics の情報を加えて記述する。
記述例:
記述対象となるレコード:
Output SemanticsカラムにはNodeに対応する Group Componentから出力しているすべての Uniform Circuit の Circuit ID とそれらの「出力の信号の意味」を、以下の記述様式にしたがって記述する。
記法
”[Circuit ID] Output Semantics の説明;”
記述内容
なお、参考文献を付記する場合には、適宜カラム内でReferenceを記述し、そのReference を Referenceシートに記述する。
記述にあたっての注意事項
Node には階層構造があるため、上位ノードと下位ノードには同一の Uniform Circuitが含まれることがある。ある Uniform Circuit に対して、上位ノードでの Output semantics の記述と下位ノードでの Output semantics の記述は、特殊ー具体の意味で一貫・整合的である必要がある。
Region categoryがoutputになっている uniform circuit については、必ずしもoutput semanticsを記述する必要はない。この場合は、”(Omitted as optional)”と記載する。
記述例
|
設計される機能に関わる関係の評価としては、以下の2つのデータの登録を行う。これらは英語を用いて各カラムに記述する。
Title | Target | Base | 階層性 | Description | |
ver 2.1 | ver 2.1.1 | ||||
Requirement realization by Interface | Requirement realization by interface | Requirement | Interface | 同一 | Interfaceにおける入出力のOutput semanticsに基づきRequirementを果たせることを説明する。(先行する実現事例等に基づく) |
Capability realization by Implementation | Mechanism | Capability | Implementation | Component | ImplementationによってCapabilityを実現することを説明する。 |
記述内容:
記述例:
以下の Output semantics と Requirementsに対するRequriement realization by interfaceの説明例を挙げる.
Modulated motor/decision signal under negative (evaluation) condition can be calculated with two inputs of motor/decision signal and signal of evaluative control and motor/decision signal. Detailed calculation is written in the column "Mechanism."
記述内容:
記述例:
以下のCapabilityに対するMechanismの説明例を挙げる.
Iutput signal ( InputCircuit ) is modulated by gating motif (C.Gating-1). Gating-1 is modulated from two inhibitory signals (GPe in R.Goal-based-decision and STR) in the manner of OR operation. These two signals are orginated from the input singal ( dmPFC ). The modulated signal is output of this group component ( LHNl ).
Region Category列
Output string | Node type | Status | Description |
inROI | Group node | Normal | ROIに含まれている Component をSubnodeに含むGroup node |
outROI | Group node | Normal | input、output、input/outputをsubnodeに含む Group node |
input/output | Component | Normal | input と output を同時に満たす Component |
input | Component | Normal | ROIへの入力となるComponent |
output | Component | Normal | ROIからの出力先となるComponent |
(Fill the Circuit ID) | Component | Error | Subnodeが書かれていない(Componentである)にもかかわらず、Circuit IDが書かれていない |
(Must be in or connected to ROI) | Group node | Error | Input、Output、inROIの判断が与えられたデータからできない (エラー対応方法は、BRA Data Preparation Manualを参照) |
(Must be in or connected to ROI)が表示された場合の対応方法
このエラーが出た場合は、以下のいずれかの対応を行う。
“FRG”シートで利用するReference情報が “References”シート内に列挙されている。
このシート内では予め WholeBIFファイル内の “wbReference”の情報が参照されているが、さらに追加したい参考文献をレコード毎に独自に追加することができる。
Referenceシートは以下のカラムを含むレコードによって記述される。
Col. | Attribute | Description | Values | Mandatory | |
Col. | 属性 | 説明 | Description | 値の記述 | 必須記述事項 |
A | Reference ID | 筆頭著者姓, 発表年 | author, year | text, 4-digit number | automatic |
B | Doc. Link | 文献のリンク | Link of literature | url texts | automatic |
C | BibTex link | BibTex情報を取得するためのサイトへのリンク | Link to the site to obtain BibTex information. | url texts | automatic |
D | DOI | DOIコード | Digital Object Identifier | a doi text | ✓ |
E | BibTex | BibTex形式の書誌情報 | ✓ | ||
F | Literature type | 文献内容の種類(レビュー、教科書など) | Type of literature content (review, text, etc.) | text | ✓ |
G | Type | 資料の種類 | type of document | pull-down menu | automatic |
H | Authors | 著者リスト | author list | text | automatic |
I | Title | タイトル | title | text | automatic |
J | Journal names | 文献を掲載している雑誌・書籍などの名前 | Name of the journal, book, etc. in which the literature is published | string | automatic |
K | Alternative URL | 参考URL | URLs | url texts | |
L-R | Admin Columns | 管理用カラム群 | Administrative Column Groups | - | - |
本データ内のAカラムにある赤色のセル以降は、WholeBIFのwbReferencesに対する参照である。
よってレコードの追加は、その赤色セルより上の部分に対して行う。
行数が不足する場合には、赤色セルより上に行を挿入して計算式を複製する。
文献のDOIが既知であれば、doi2bibサイトの機能を利用して簡単に文献登録を行える。
手順:
文献のDOIを得られない場合には、独自にBibTex情報を作成することで文献を登録する。
手順:
本シートでは以下の2つの対応を行う。
“FRG”シートで利用するCircuits情報が “Circuits”シート内に列挙されている。
このシート内では予め、WholeBIFファイル内の “wbCircuits”の情報が参照されているが、さらに追加したい参考文献をレコード毎に独自に追加することができる。
BIFデータの記述においては、比較的大きな脳部位である非Uniform Circuitからの投射を記述したくなることがある。例えば、HCDを設計する際には、実現すべき機能仮説を記述するために、非Uniform Circuitから何らかのOutput Semanticsをもつ信号を出力するような記述を行いたくなる。
しかしながらBIFデータにおいて、「投射の始点となれるのはUniform Circuit[3]のみ」であるため、そうした記述を行うことは許されない。
この場合における望ましい対応策は、非Uniform CircuitsのSub-Circuitsとして解剖学的に既知のUniform Circuitを記述し、そこから投射(出力)を行うというアプローチである。
しかしながら、解剖学的知見の不十分さなどにより、非Uniform Circuit内において投射を担うべきUniform Circuitを特定することが困難な場合も少なくない。その場合の対応策は、非Uniform CircuitsのSub-Circuitsとして暫定的なUniform Circuitを作成し、そこからの出力(投射)を記述することである。なお、そのUniform Circuitの Source of IDを"makeshift"とする。
以上のいずれかの対応策により、非Uniform Circuitsからの投射も、BIF形式に準拠した形で記述できる。
Circuitシートは以下のカラムを含むレコードによって記述される。
Col. | Attribute | Description | Values | Mandatory | |
Col. | 属性 | 説明 | Description | 値の記述 | 必須記述事項 |
A | Circuit ID | サーキットの識別子 | Identifier of a circuit | string | ✓ |
B | Source of ID | Circuit IDの出所 (DHBAを推奨) | Source of Circuit ID (DHBA recommended) | Ontology ID/Reference ID/ “collection” / “makeshift” | ✓ |
C | Names | サーキットのラベル | Circuit labels | strings | ✓ |
D | DHBA: graph_order | DHBA上の記述位置を示すための識別子 | Identifier to indicate the description position on DHBA | Numeric with decimal places | ✓ |
E | DHBA: name | DHBAで定義された名前 | Name defined in DHBA | text | default value |
F-R | DHBA: Lv. X | DHBAにおける脳内器官の分類階層 | Classification hierarchy of brain organs in DHBA | text | default value |
S | Sub-Circuits | 包含するサーキットのリスト(部分全体関係) | List of circuits to include (part-whole relationships) | list of Circuit IDs (split by ";") | ✓(if collection) |
T | Super Class | 上位クラス(継承関係) | Upper class (inheritance relation) | list of Circuit IDs (split by ";") | |
U | Uniform | Uniform Circuitであるか否か | Whether it is a Uniform Circuit | True/False | ✓ |
V | Transmitter | 神経伝達物質の種別 | Type of neurotransmitter | Acetylcholine/Dopamine/GABA/Glutamate/Glycine/Serotonin | ✓(Highly recommended if uniform) |
W | Modulation Type | 神経伝達の機能的な形態 | Functional form of neurotransmission | Excitatory/Inhibitory/Modulatory | ✓(if uniform) |
X | Size | ニューロン数 | Number of neurons | text ※RI | |
Y | Output Semantics (0) | このコンポーネントの出力に対する、広く合意された外部からみた解釈 | Widely agreed external interpretation of component output | text ※RI | |
Z | Physiological Data | 神経活動データ | Neural activity data | Index to data (URLs, drawings in papers, etc.) |
|
AA | Comments | コメント | Comments | text | |
AB-AI | Admin Columns | 管理用カラム群 | Administrative Column Groups | - | - |
サーキットのラベルであり複数記述できる。Circuit IDが 略語(頭字語)の場合、フルネームを左端に書き、同義語を ; 区切りでリストする。英語以外の名前をつけたい場合はISO639コードを@の後につける。Circuit ID と同じ場合は書かなくてもよい。
例:
Example:
hippocampus@en;海馬@ja;해마체@ko |
右図のようなDHBAの表示に用いられる、IDの順序情報であり{1,...,3316}の整数である。 (c.f. Interactive Atlas Viewer) DHBA以外のサーキット(makeshitなど)を付け加えた場合には、そのサーキットが所属するもっとも細かい粒度のサーキットにおけるgraph_orderに小数点以下の値を付与した値を適宜設定する(複数のサーキットに同じ値をあたえることは問題ない)。 例えば、下図の例ではCA1の一部であるCA1_distalやCA1_proximalに対して、CA1のgraph_orderに小数点以下を付け加えた値を設定している。 |
Uniform Circuitのニューロン数を示す。
“[“author, year, size, taxon”]”
ここで
size :ニューロン数
taxon :動物種名(Project Sheet の項参照)
author,year = reference ID(Reference Sheet を参照)
Output Semantics (0)の記述内容は1つ以上のReference (“[“ Reference ID “]”) を含む。
(公式審査では参考文献を確認する。)
本データ内のAカラムにある赤色のセル以降は、WholeBIFのwbCircuitに対する参照である。よってレコードの追加は、その赤色セルより上の部分に対して行う。
行数が不足する場合には、赤色セルより上に行を挿入して計算式を複製する。
手順:
2行目に ROI に関する情報を以下の用法で記載する。
Col. | 説明 | 記述用法 |
Circuit ID | サーキットの識別子 | “ROI_ProjectID” |
Source of ID | Circuit IDの出所 。本データに関する学術論文(データ論文含)をReference に登録し引用する | Source of IDの記述用法に従う |
Names | サーキットのラベル | “ROI of ProjectID” |
DHBA: graph_order | DHBA上の記述位置を示すための識別子 | DHBA:graph_orderの記述用法に従う |
Sub-Circuits | 包含するサーキットのリスト(部分全体関係)。ROIに含まれるすべての CircuitID を記述する(※) | CircuitIDの末尾に”;”をつける |
Uniform | Uniform Circuitであるか否か。ROIは Uniform Circuitでないので、Falseにする。 | False |
※ROIのsub-circuitsに登録された情報を用いて、FRGシートのRegion Categoryが決定する
“FRG”シートで利用するConnections情報が “Connections”シート内に列挙されている。
このシート内では予め、WholeBIFファイル内の “wbConnectons”の情報が参照されているが、さらに追加したい参考文献をレコード毎に独自に追加することができる。
なおConnectionは、異なる情報源に基づくならば同じsCIDからrCIDへの投射を複数個登録できる。
なお、カラムA~Fにかかわる、包含関係を含むサーキットの扱いについては、間接的なConnectionの証拠(Output Circuit Validationでのエラー対応) を参照のこと。
Connectionsシートは以下のカラムを含むレコードによって記述される。contributorが記述するのはカラムA〜Nまでであり、それ以降のカラムN〜ACまでは自動的に計算される。
Col. | Attribute |
| Description | Values | Mandatory |
Col. | 属性 | 説明 | Description | 値の記述 | 必須記述事項 |
A | Sender Circuit ID (sCID) | 送信側のサーキット識別子 (Uniform Cicuitのみ指定可能) | Sending side circuit identifier (can only be specified for Uniform Cicuit) | string | ✓ |
B | sCID relation | 文献に記載されている回路とsCIDの包含関係 | Inclusion of circuits and sCIDs listed in the literature | <,'=,> | ✓ |
C | Notation of sCID in Literature | 文献に記載されたsCIDに対応する回路 | Circuitry corresponding to the sCID described in References | string | ✓(if sCID relation is not "=") |
D | Receiver Circuit ID (rCID) | 受信側のサーキット識別子 | Receiving Circuit Identifier | string | ✓ |
E | rCID relation | 文献に記載されている回路とrCIDの包含関係 | Inclusion of circuits and rCIDs listed in the literature | <,'=,> | ✓ |
F | Notation of rCID in Literature | 文献に記載されたrCIDに対応する回路 | Circuitry corresponding to the rCID described in References | string | ✓(if sCID relation is not "=") |
G | Size | この投射に含まれる軸索数 | Number of axons included in this projection | number+[Reference ID] | recommended |
H | Comments | 任意のコメント記述 | Optional comment description | text | |
I | Reference ID | 筆頭著者姓, 発表年 | author, year | text, 4-digit number | ✓ |
J | Taxon | 動物種 | Animal species | string | ✓ |
K | Measurement method | 解剖学的構造を決定するために使用される測定技法 (適切な選択肢が無い場合には、エラーを無視して書き込みください) | A measurement technique used to determine anatomical structure (If there is no appropriate option, please ignore the error and write in) | string | ✓ |
L | Pointers on literature | 文献上で投射に言及した記述の抜粋 | Texts referring to projection in the literature | text | ✓(At least one of the two must be described.) |
M | Pointers on figure | 文献中で投射を示した図面 | Drawings showing projection within the literature | text | |
N | In-depth literature | 本投射のより詳細な調査を行うためのリファレンスID | Reference ID for conducting in-depth research on this projection | Reference ID | |
O | Doc. Link | 文献のリンク | Link of literature | URL | automatic |
P | Journal names | 文献を掲載している雑誌・書籍などの名前 | Name of the journal, book, etc. in which the literature is published | string | automatic |
Q | Literature type | 文献内容の種類(レビュー、教科書など) | Type of literature content (review, text, etc.) | string | automatic |
R | Display string per join | レコードごとに決定されたprojction カラムの表示に用いる文字列要素 | String element used to display projection columns determined from each record | string | automatic |
S | Combined string for search | sCIDとrCIDをconcatinateした、同一のprojectionを検索するための文字列 | String used to search for identical projecitons concatenated with sCID and rCID | string | automatic |
T | [Reference ID] | 括弧付きのReference ID | Parenthesized Reference ID | string | automatic |
U | Souce region score | 送信回路に対する文献上の回路記述との解剖学的包含関係から推定される信憑性 | Credibility estimated by the anatomical inclusion relationship with the circuit description in the literature to the sender circuit | Continuous value [0,1] | automatic |
V | Receiver region score | 受信回路に対する文献上の回路記述との解剖学的包含関係から推定される信憑性 | Credibility estimated by the anatomical inclusion relationship with the circuit description in the literature to the receiver circuit | Continuous value [0,1] | automatic |
W | Journal score | Journalで評価された信憑性 | Credibility evaluated by Journal | Continuous value [0,1] | automatic |
X | Literature type score | Literature typeで評価された信憑性 | Credibility evaluated by Literature type | Continuous value [0,1] | automatic |
Y | Taxon score | Taxonで評価された信憑性 | Credibility evaluated by Taxon | Continuous value [0,1] | automatic |
Z | Method score | Methodで評価された信憑性 | Credibility evaluated by Method | Continuous value [0,1] | automatic |
[ | Credibility rating (CR) | レコード毎の信憑性の評価値 | Evaluated value of credibility per record | Continuous value [0,1] | automatic |
AA | Summarized CR | 同じ投射の信憑性を統合した評価値 | Integrated credibility rating for the same projection | Continuous value [0,1] | automatic |
AB | Reviewed CR | 検証済みのCR | Validated CR by Reviewer | Continuous value [0,1] | automatic |
AC | Summarized Reviewed CR | 検証済みのSummarized CR | Summarized CR validated by Reviewer | Continuous value [0,1] | automatic |
AD-AJ | Admin Columns | 管理用カラム群 | Administrative Column Groups | - | - |
本データ内のAカラムにある赤色のセル以降は、WholeBIFのwbConnectionsに対する参照である。よってレコードの追加は、その赤色セルより上の部分に対して行う。
行数が不足する場合には、赤色セルより上に行を挿入して計算式を複製する。
手順
Ver.2.1より、GraphGeneratorシートが利用できる。本シートは、Circuits/Connections/FRGシートに登録した内容から、自動でMermaid形式のデータを生成する。このMermaid形式のデータを用いて、HCD Image/FRG Imageをdraw.io上でスムーズに作ることができる。
WholeBIFのライセンスは、ファイル内の「License」シートを参照。
BRA駆動開発関連資料リストをご覧ください
[1] Yamakawa, H. (2021). The whole brain architecture approach: Accelerating the development of artificial general intelligence by referring to the brain. Neural Networks: The Official Journal of the International Neural Network Society, 144, 478–495. https://doi.org/10.1016/j.neunet.2021.09.004
[2] 山川 宏. (2022). 全脳アーキテクチャ ─ 機能を理解しながら脳型AIを設計・開発する ─. In 横澤一彦 (Ed.), 認知科学講座4 心をとらえるフレームワークの展開 (pp. 209–249). 東京大学出版会. http://www.utp.or.jp/book/b609203.html
[3] 山川 宏、田和辻 可昌、宮本 竜也、荒川 直哉、芦原 佑太、布川 絢子、高橋 恒一、松尾 豊 (2024). 脳計算機能の効率的なリバースエンジニアリングのためのデータ記述形式, 信学技報NC研究会, 123:418, 53-58. https://ken.ieice.org/ken/paper/20240312JccC/
[1] コンポーネント図とは、ソフトウエアの動作原理の構造的な側面を示す図であり、オブジェクト指向ソフトウエアの構造をモデリングするためのUML(Unified Modeling Language)に含まれる主要なダイアグラムの一つである。それは、計算機能を担う複数のコンポーネントと、それらのコンポーネント間の依存関係のインタフェースを用いて表現される。ここで 各コンポーネントは、関連する機能(またはデータ) のセットをカプセル化したモジュールである。
[2] DHBA (Developing Human Brain Atlas)とは、Allen Instituteが提供するヒトの脳器官を階層的に記述したオントロジーである。
[3] Uniform CircuitはCircuitの最小単位であり、かつ、それのみが出力connection(つまり投射)の始点となる。ある脳領域における特定の細胞タイプからなるニューロン群として設計される
[4] Google SpreadSheetの仕様(2022年末)では、“=”を入力したセルは計算式と自動判定されるので、それを避けるため“‘=”を入力する。他方で、入力規則の判定で“‘=”がエラーと判定されることを回避するため“=”も選択肢に登録している。