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JP7755251B2 - Computer program, cognitive function estimation method, learning model generation method, and information processing device - Google Patents
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JP7755251B2 - Computer program, cognitive function estimation method, learning model generation method, and information processing device - Google Patents

Computer program, cognitive function estimation method, learning model generation method, and information processing device

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JP7755251B2 JP2021123471A JP2021123471A JP7755251B2 JP 7755251 B2 JP7755251 B2 JP 7755251B2 JP 2021123471 A JP2021123471 A JP 2021123471A JP 2021123471 A JP2021123471 A JP 2021123471A JP 7755251 B2 JP7755251 B2 JP 7755251B2
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Description

本発明は、対象者の認知機能を推定するためのコンピュータプログラム、認知機能推定方法、学習モデルの生成方法及び情報処理装置に関する。 The present invention relates to a computer program for estimating a subject's cognitive function, a cognitive function estimation method, a learning model generation method, and an information processing device.

近年、社会の高齢化が進み、高齢の単身者も増加している。年齢が高まるほど認知機能が低下する虞があるが、認知機能がどの程度であるかを一般人が判断することは難しく、特に高齢の単身者の場合には認知機能が低下しても気付かれにくい。従来、例えば医者又は専門家等が対象者に対して問診等を行うことで認知機能の評価が行われてきたが、対象者の協力を得る必要があり、また問診等を行った時点での認知機能しか評価できなかった。 In recent years, society has been aging, and the number of elderly people living alone is also increasing. There is a risk that cognitive function will decline as people get older, but it is difficult for the average person to determine the level of cognitive function, and in the case of elderly people living alone, it is particularly difficult for a decline in cognitive function to be noticed. Conventionally, cognitive function has been assessed by, for example, doctors or specialists conducting interviews with subjects, but this requires the cooperation of the subjects and only allows assessment of cognitive function at the time of the interview.

特許文献1においては、ユーザの体動の測定結果に基づいてユーザの睡眠時間帯を日毎に特定し、ユーザにより使用される電気機器が電源オン状態であるか否かを判別し、特定された睡眠時間帯に電気機器が電源オン状態であると判別される日の発生頻度を消し忘れ頻度として算出し、算出した消し忘れ頻度に基づいてユーザが軽度認知症等を発症している可能性を判定する認知症情報出力システムが提案されている。 Patent Document 1 proposes a dementia information output system that identifies a user's sleeping hours for each day based on the results of measuring the user's body movements, determines whether electrical devices used by the user are turned on, calculates the frequency of days on which the electrical devices are determined to be turned on during the identified sleeping hours as the frequency of forgetting to turn them off, and determines the possibility that the user has developed mild dementia or the like based on the calculated frequency of forgetting to turn them off.

国際公開第2017/191697号International Publication No. 2017/191697

特許文献1に記載の認知症情報出力システムは、体動を測定するための機器を対象者の居室等に設置する必要があり、コスト及び設置作業等の問題で導入の敷居が高かった。また介護施設の居室のように対象者の移動範囲が一部屋等の狭い空間に限られている場合には体動の測定は可能であるが、例えば一戸建て住宅のように複数の部屋が含まれる場合には、測定装置が設置された部屋以外では対象者の体動を測定できず、全ての部屋に測定装置を設置するには更なるコストの増加が懸念される。 The dementia information output system described in Patent Document 1 requires that equipment for measuring body movements be installed in the subject's room, etc., making it difficult to implement due to issues such as cost and installation work. Furthermore, while it is possible to measure body movements when the subject's range of movement is limited to a small space such as a single room, such as in a nursing home, in a home with multiple rooms, for example, it is not possible to measure the subject's body movements in rooms other than the one where the measuring device is installed, and there are concerns that installing measuring devices in every room would result in further increases in costs.

本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、認知症の判断を行うシステムの導入容易化が期待できるコンピュータプログラム、認知機能推定方法、学習モデルの生成方法及び情報処理装置を提供することにある。 The present invention was made in light of these circumstances, and its purpose is to provide a computer program, a cognitive function estimation method, a learning model generation method, and an information processing device that are expected to facilitate the introduction of systems for diagnosing dementia.

一実施形態に係るコンピュータプログラムは、施設内の電気機器毎に推定された使用状況情報を取得し、使用状況情報を入力した場合に、前記施設を使用する対象者の認知機能に関する認知機能情報を出力するよう機械学習がなされた学習モデルに、取得した使用状況情報を入力し、当該学習モデルが出力する認知機能情報を取得し、取得した前記認知機能情報を出力する処理をコンピュータに実行させる。 In one embodiment, a computer program causes a computer to acquire estimated usage information for each electrical device in a facility, input the acquired usage information into a learning model that has undergone machine learning to output cognitive function information related to the cognitive functions of subjects using the facility when the usage information is input, acquire the cognitive function information output by the learning model, and output the acquired cognitive function information.

一実施形態による場合は、認知症の判断を行うシステムの導入容易化が期待できる。 In one embodiment, it is expected that systems for diagnosing dementia will be easier to implement.

実施の形態1に係る情報処理システムの概略を説明するための模式図である。1 is a schematic diagram for explaining an overview of an information processing system according to a first embodiment; 電気機器の使用状況及び認知機能の状態の調査結果の一例を示すグラフである。10 is a graph showing an example of the results of a survey on the use of electrical appliances and the state of cognitive function. 電気機器の使用状況及び認知機能の状態の調査結果の一例を示すグラフである。10 is a graph showing an example of the results of a survey on the use of electrical appliances and the state of cognitive function. 電気機器の使用状況及び認知機能の状態の調査結果の一例を示すグラフである。10 is a graph showing an example of the results of a survey on the use of electrical appliances and the state of cognitive function. 本実施の形態に係るサーバ装置の構成を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a server device according to the present embodiment. 実施の形態1に係る学習モデルの構成を説明するための模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram for explaining the configuration of a learning model according to the first embodiment. 対象者情報DBの一例を示す模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram illustrating an example of a subject information DB. 電力情報DBの一例を示す模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram illustrating an example of a power information DB. 本実施の形態に係る端末装置の構成を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of a terminal device according to the present embodiment. 本実施の形態に係るサーバ装置が行う学習モデル生成処理の手順を示すフローチャートである。10 is a flowchart showing the procedure of a learning model generation process performed by the server device according to the present embodiment. 本実施の形態に係るサーバ装置が行う認知機能の推定処理の手順を示すフローチャートである。10 is a flowchart showing the procedure of a cognitive function estimation process performed by the server device according to the present embodiment. 端末装置が表示する通知画面の一例を示す模式図である。FIG. 10 is a schematic diagram illustrating an example of a notification screen displayed by the terminal device. 実施の形態2に係る学習モデルの構成を説明するための模式図である。FIG. 10 is a schematic diagram for explaining the configuration of a learning model according to the second embodiment. 実施の形態3に係る学習モデルの構成を説明するための模式図である。FIG. 10 is a schematic diagram for explaining the configuration of a learning model according to the third embodiment.

本発明の実施形態に係る情報処理システムの具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 Specific examples of information processing systems according to embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to these examples, but is defined by the claims, and is intended to include all modifications within the meaning and scope of the claims.

<システム概要>
図1は、実施の形態1に係る情報処理システムの概略を説明するための模式図である。本実施の形態に係る情報処理システムは、例えば住宅又は介護施設の居室等の施設101に設置されたセンサ1が測定した電流、電圧又は電力等の値を含む電力情報を利用して、この施設101に住む人の認知機能を推定するシステムである。センサ1は、施設101の分電盤等に設置され、例えば1秒間に1回から数回程度の頻度で、施設101内で消費される電力等の測定を行う。センサ1は、例えば無線LAN(Local Area Network)又は携帯電話通信網等を利用した無線通信の機能を備えている。センサ1は、施設101について測定した消費電力等の測定結果を電力情報としてサーバ装置3へ送信する。
<System Overview>
FIG. 1 is a schematic diagram for explaining an overview of an information processing system according to a first embodiment. The information processing system according to this embodiment is a system that estimates the cognitive function of a person living in a facility 101, for example, a house or a room in a nursing home, by using power information including values of current, voltage, power, or the like measured by a sensor 1 installed in the facility 101. The sensor 1 is installed in a distribution board or the like of the facility 101, and measures the power consumed within the facility 101, for example, at a frequency of once to several times per second. The sensor 1 has a wireless communication function using, for example, a wireless LAN (Local Area Network) or a mobile phone communication network. The sensor 1 transmits measurement results, such as power consumption measured for the facility 101, to a server device 3 as power information.

サーバ装置3は、施設101のセンサ1から送信される電力情報を受信し、受信した電力情報をデータベース等に記憶して蓄積する。サーバ装置3は、センサ1から取得した電力情報に基づいて、施設101内に備えられた複数の電気機器、例えばテレビ(テレビジョン装置)、エアコン(エアコンディショナ)、電子レンジ、洗濯機及び照明器具等の種々の電気機器について、個別の消費電力及び使用時間等を推定する処理を行う。センサ1が測定する消費電力等は、施設101の全体での消費電力等であり、複数の電気機器での消費電力等の合計値である。サーバ装置3は、センサ1から取得した施設101全体での消費電力等の情報に基づいて、例えば消費電流の時間的な変化のパターン解析又は周波数成分の解析等を行うことにより、施設101内に備えられた各電気機器の個別の消費電力等を算出する。またサーバ装置3は、各電気機器が動作を開始した時点、動作が停止した時点、及び、動作していた時間等を算出する。なお、サーバ装置3が行う電気機器の個別の消費電力及び動作時間等の推定処理は、NILM(Non-Instrusive Load Monitoring:機器分離推定技術、非侵襲型負荷モニタリング)と呼ばれる技術を用いたものである。NILMは既存の技術であるため、本実施の形態においては詳細な説明を省略する。 The server device 3 receives power information transmitted from the sensor 1 of the facility 101 and stores and accumulates the received power information in a database or the like. Based on the power information acquired from the sensor 1, the server device 3 performs processing to estimate the individual power consumption and usage time, etc., of multiple electrical devices installed within the facility 101, such as various electrical devices such as televisions (television devices), air conditioners (air conditioners), microwave ovens, washing machines, and lighting fixtures. The power consumption, etc. measured by the sensor 1 is the overall power consumption, etc. of the facility 101, and is the total value of the power consumption, etc. of multiple electrical devices. Based on the information on the overall power consumption, etc. of the facility 101 acquired from the sensor 1, the server device 3 calculates the individual power consumption, etc. of each electrical device installed within the facility 101, for example, by performing pattern analysis of temporal changes in current consumption or frequency component analysis. The server device 3 also calculates the time when each electrical device started operating, the time when it stopped operating, and the operating time, etc. The process performed by the server device 3 to estimate the power consumption and operating time of individual electrical devices uses a technology called NILM (Non-Instrusive Load Monitoring). Because NILM is an existing technology, a detailed description of it will be omitted in this embodiment.

本実施の形態に係るサーバ装置3は、施設101のセンサ1から取得した電力情報からNILMの技術を利用して推定した電気機器の個別の消費電力及び使用時間等の情報を利用し、この施設101に住む対象者の認知機能を推定する処理を行う。本願発明者は、施設101内における電気機器の消費電力又は使用時間等に基づいて、この施設101に住む人の行動を一定程度推定することが可能であり、人の行動に基づいて認知症等のリスクの度合いを推定することが可能であることを見出した。本願発明者は、施設101に設けられた電気機器の消費電力又は使用時間等と、この施設101に住む人の認知機能の程度との情報を収集し、収集したこれらの情報を用いて機械学習による学習モデル(いわゆるAI(Artificial Intelligence))を生成した。本実施の形態に係るサーバ装置3は、生成された学習モデルを用いて、電気機器の消費電力又は使用時間等の情報に基づき、施設101に住む人の認知機能を推定する。 The server device 3 according to this embodiment performs processing to estimate the cognitive function of a subject residing in the facility 101, using information such as the power consumption and usage time of individual electrical devices estimated using NILM technology from power information acquired from the sensor 1 in the facility 101. The inventors of the present application have discovered that it is possible to estimate to a certain extent the behavior of people residing in the facility 101 based on the power consumption or usage time of electrical devices within the facility 101, and that it is possible to estimate the degree of risk of dementia, etc., based on human behavior. The inventors of the present application collected information on the power consumption or usage time of electrical devices installed in the facility 101 and the level of cognitive function of people residing in the facility 101, and used this collected information to generate a learning model (so-called AI (Artificial Intelligence)) using machine learning. The server device 3 according to this embodiment uses the generated learning model to estimate the cognitive function of people residing in the facility 101 based on information such as the power consumption or usage time of electrical devices.

サーバ装置3は、機械学習済の学習モデルを用いて施設101に住む人の認知機能を推定し、推定結果をユーザ102の端末装置5へ送信する。ユーザ102は、例えば施設101に住む人、即ち認知機能の推定対象となる本人であってもよく、また例えば認知機能の推定対象となる人の配偶者、子供、親、孫、主治医又は介護人等の人、即ち認知機能の推定対象とは別の人であってもよい。端末装置5は、例えばスマートフォン、タブレット型端末装置又はパーソナルコンピュータ等の汎用的な情報処理装置が用いられ得る。サーバ装置3から認知機能の推定結果を受信した端末装置5は、推定結果の受信をユーザ102に通知し、対象者の認知機能の推定結果を表示する。 The server device 3 estimates the cognitive functions of people living in the facility 101 using the machine-learned learning model and transmits the estimation results to the terminal device 5 of the user 102. The user 102 may be, for example, a person living in the facility 101, i.e., the person whose cognitive function is to be estimated, or may be, for example, a spouse, child, parent, grandchild, doctor, or caregiver of the person whose cognitive function is to be estimated, i.e., a person other than the person whose cognitive function is to be estimated. The terminal device 5 may be, for example, a general-purpose information processing device such as a smartphone, tablet terminal device, or personal computer. Upon receiving the estimation results of cognitive function from the server device 3, the terminal device 5 notifies the user 102 of the receipt of the estimation results and displays the estimation results of the subject's cognitive function.

なお本実施の形態に係る情報処理システムは、学習モデルを生成する処理と、生成した学習モデルを用いて認知機能を推定する処理とを1つのサーバ装置3が行う構成であるが、これに限るものではない。例えば、学習モデルの生成処理を行うサーバ装置と、学習モデルを用いた推定処理を行うサーバ装置とが別に設けられていてもよい。また学習モデルを用いた推定処理を、端末装置5が行ってもよい。学習モデルを生成する処理を、端末装置5が行ってもよい。 Note that the information processing system according to this embodiment is configured such that a single server device 3 performs the process of generating a learning model and the process of estimating cognitive function using the generated learning model, but this is not limited to this. For example, a server device that performs the process of generating a learning model and a server device that performs the process of estimation using the learning model may be provided separately. Furthermore, the estimation process using the learning model may be performed by the terminal device 5. The process of generating a learning model may also be performed by the terminal device 5.

学習モデルを生成する処理又は生成した学習モデルを用いて認知機能を推定する処理は、例えばパーソナルコンピュータ、スマートフォン、タブレット型端末装置、ゲーム機、ウェアラブルデバイス及びこれら以外の様々な情報処理装置で行われてよい。また学習モデルを生成する処理又は生成した学習モデルを用いて認知機能を推定する処理を行う情報処理装置は、他の装置との通信を行わない構成、いわゆるスタンドアロンの構成であってよい。スタンドアロンの情報処理装置でこれらの処理を行う場合、情報処理装置による施設101の電力情報の取得は、例えば記録媒体を介して行われてもよく、また例えば紙媒体等に印刷された情報をユーザが情報処理装置へ入力する作業が行われてもよい。 The process of generating a learning model or the process of estimating cognitive function using the generated learning model may be performed by, for example, a personal computer, smartphone, tablet device, game console, wearable device, or various other information processing devices. Furthermore, an information processing device that performs the process of generating a learning model or the process of estimating cognitive function using the generated learning model may be configured not to communicate with other devices, i.e., a standalone configuration. When performing these processes on a standalone information processing device, the information processing device may obtain power information for facility 101 via, for example, a recording medium, or the user may input information printed on paper or the like into the information processing device.

<電気機器の使用状況と認知機能の状態との関係について>
本願の発明者は、電気機器の使用状況と認知機能の状態とについての調査を行い、両者に関係があることを見出した。図2~図4は、電気機器の使用状況及び認知機能の状態の調査結果の一例を示すグラフである。
<Relationship between electrical device usage and cognitive function>
The inventors of the present application conducted a survey on the use of electrical devices and the state of cognitive function and found that there is a relationship between the two. Figures 2 to 4 are graphs showing examples of the survey results on the use of electrical devices and the state of cognitive function.

図示のグラフは、2019年からの数年間について、宮崎県延岡市に在住の健常者約80名を対象に、電気機器の使用時間と対象者の認知機能の状態との関係を調査した結果である。調査の対象者が住む施設101に設置したセンサ1により取得した情報、例えば施設101の全体での消費電力量もしくは消費電流量等の電気量の情報、又は、これらの電気量の時間的な変化もしくは周波数成分等の情報を収集して蓄積した。蓄積したこれらの情報に対して、欠損値の補完及びフォーマット変換等の処理を施し、NILMの技術を用いた解析を行うことで、施設101内の電気機器毎の使用時間を推定している。 The graph shown shows the results of a survey conducted over several years from 2019 on the relationship between the amount of time electrical devices were used and the state of the subjects' cognitive function, targeting approximately 80 healthy individuals living in Nobeoka City, Miyazaki Prefecture. Information obtained from sensors 1 installed in the facility 101 where the survey subjects live was collected and stored, including information on electrical quantities such as the amount of power or current consumed throughout the facility 101, as well as information on changes in these electrical quantities over time or frequency components. This accumulated information was then processed, including missing value completion and format conversion, and analyzed using NILM technology to estimate the usage time for each electrical device within the facility 101.

対象者の認知機能の状態は、MMSE-J(Mini-Mental State Examination-Japanese:ミニメンタルステート検査-日本版)及びGDS15(Geriatric depression scale 15:老年期うつ病評価尺度)に基づき、国立循環器病研究センターにおいて判定がなされたものである。また参考用として、電話による認知機能スクリーニングであるTICS-J(Telephone Interview for Cognitive Status in Japanese)による認知機能検査を行い、その検査結果を得た。MMSE-J、GDS15及びTICS-Jに基づく認知機能の判定方法の詳細についての説明は省略する。本調査では、MMSE-Jによる30点満点の判定において、23点以下を認知障害の状態とし、24点から27点を軽度認知障害の状態とし、28点以上を正常状態とした。またGDS15を用いたうつ状態の判定においては、5点以上をうつ状態とした。 The cognitive function status of the subjects was assessed by the National Cerebral and Cardiovascular Center based on the MMSE-J (Mini-Mental State Examination-Japanese) and GDS-15 (Geriatric Depression Scale 15). For reference, cognitive function testing was also conducted using the TICS-J (Telephone Interview for Cognitive Status in Japanese), a telephone cognitive function screening, and the test results were obtained. Detailed explanations of the cognitive function assessment methods based on the MMSE-J, GDS-15, and TICS-J are omitted here. In this study, on a maximum score of 30 points using the MMSE-J, a score of 23 or less was considered cognitively impaired, 24 to 27 points was considered mild cognitive impairment, and 28 points or higher was considered normal. Furthermore, when assessing depression using the GDS-15, a score of 5 or higher was considered depressed.

図2には、電気機器としてIH(Induction Heating)調理器の使用時間と、対象者の認知症に関する判定結果との対応関係がグラフとして示されている。電気機器の使用時間は、春夏秋冬の季節毎の1日の平均使用時間を対象者毎に算出したものである。グラフには、認知症の判定結果毎に算出した電気機器の使用時間の平均値と、この平均値に対する信頼区間を示す高低線とが描かれている。図2のグラフに基づき、認知機能の低下に伴ってIH調理器の使用時間が短くなる傾向があることが確認できる。 Figure 2 shows a graph of the relationship between the usage time of an induction heating (IH) cooker as an electrical appliance and the dementia assessment results of the subject. The usage time of the electrical appliance was calculated as the average daily usage time for each season (spring, summer, autumn, and winter) for each subject. The graph shows the average usage time of the electrical appliance calculated for each dementia assessment result, along with high and low lines indicating the confidence interval for this average. Based on the graph in Figure 2, it can be seen that the usage time of an induction cooker tends to decrease as cognitive function declines.

図3には、電気機器として電子レンジの使用時間と、対象者のうつの状態に関する判定結果との対応関係がグラフとして示されている。また図4には、電気機器としてテレビの使用時間と、対象者のうつの状態に関する判定結果との対応関係がグラフとして示されている。図3及び図4のグラフに基づき、うつ症状のある人は電子レンジ及びテレビの使用時間が短くなる傾向があることが確認できる。例えば電子レンジの使用については、うつ症状がある人は食欲及び活動量等が低下し、電子レンジの使用時間が短くなると推定される。 Figure 3 shows a graph of the relationship between the amount of time spent using a microwave oven (an electrical appliance) and the assessment results regarding the subject's state of depression. Figure 4 shows a graph of the relationship between the amount of time spent using a television (an electrical appliance) and the assessment results regarding the subject's state of depression. Based on the graphs in Figures 3 and 4, it can be seen that people with depressive symptoms tend to spend less time using microwave ovens and televisions. For example, with regard to microwave use, it is estimated that people with depressive symptoms have a reduced appetite, activity level, etc., and therefore spend less time using the microwave.

なお本実施の形態においては、IH調理器、電子レンジ及びテレビの3つの電気機器について、電気器の使用時間と対象者の認知機能の状態との関係の調査結果を示したが、これら以外の電気機器、例えばエアコン、照明器具、オーディオ機器、冷蔵庫及び炊飯器等においても、使用時間と認知機能の状態とに関連が伺えた。これらの結果から、施設101内の電気機器毎に推定された使用時間を取得し、取得した各電気機器の使用時間に基づいて、対象者の認知機能を推定することができる。また本実施の形態においては、施設101内における総合的な電力使用量又は個別機器の電力使用量ではなく、施設101内の個別又は複数の電気機器において推定された使用時間に基づいて対象者の認知機能を推定することができる。 In this embodiment, the results of a survey on the relationship between the usage time of three electrical appliances, an induction cooker, a microwave oven, and a television, and the state of cognitive function of the subject were presented. However, a relationship between usage time and the state of cognitive function was also observed for other electrical appliances, such as air conditioners, lighting fixtures, audio equipment, refrigerators, and rice cookers. From these results, an estimated usage time for each electrical appliance in the facility 101 can be obtained, and the cognitive function of the subject can be estimated based on the obtained usage time for each electrical appliance. Furthermore, in this embodiment, the cognitive function of the subject can be estimated based on the estimated usage time for individual or multiple electrical appliances in the facility 101, rather than the overall power usage or the power usage of individual appliances in the facility 101.

また更に、認知機能と電気機器に対する使用時間の特徴とのそれぞれは、対象者の年齢、性別及び教育歴等の属性によって異なる。そこで、対象者の年齢、性別及び教育歴等の属性情報を取得して、認知機能の推定に対する入力情報として利用することで、推定精度を向上することが期待できる。例えば電気機器の使用時間に対して認知機能の状態を判定する判定基準を設ける場合に、対象者の属性情報に応じた判定基準を設けることができる。 Furthermore, the characteristics of cognitive function and the amount of time spent using electrical devices each differ depending on the subject's attributes, such as age, gender, and educational background. Therefore, by acquiring attribute information such as the subject's age, gender, and educational background and using it as input information for estimating cognitive function, it is expected that the accuracy of the estimation will be improved. For example, when setting criteria for determining the state of cognitive function based on the amount of time spent using electrical devices, it is possible to set criteria that correspond to the subject's attribute information.

<装置構成>
図5は、本実施の形態に係るサーバ装置3の構成を示すブロック図である。本実施の形態に係るサーバ装置3は、処理部31、記憶部(ストレージ)32及び通信部(トランシーバ)33等を備えて構成されている。なお本実施の形態においては、1つのサーバ装置にて処理が行われるものとして説明を行うが、複数のサーバ装置が分散して処理を行ってもよい。
<Device configuration>
5 is a block diagram showing the configuration of the server device 3 according to this embodiment. The server device 3 according to this embodiment is configured to include a processing unit 31, a memory unit (storage) 32, and a communication unit (transceiver) 33. Note that although this embodiment will be described assuming that processing is performed by one server device, processing may also be performed in a distributed manner by a plurality of server devices.

処理部31は、CPU(Central Processing Unit)、MPU(Micro-Processing Unit)又はGPU(Graphics Processing Unit)等の演算処理装置、ROM(Read Only Memory)及びRAM(Random Access Memory)等を用いて構成されている。処理部31は、記憶部32に記憶されたサーバプログラム32aを読み出して実行することにより、施設101に設けられたセンサ1からの電力情報を収集する処理、収集した電力情報に基づいて施設101に備えられた電気機器の個別の消費電力及び使用時間等を推定する処理、推定した電気機器の使用時間に基づいて施設101に住む人の認知機能を推定する処理、並びに、認知機能の推定に用いられる学習モデルを生成する処理等の種々の処理を行う。 The processing unit 31 is configured using an arithmetic processing device such as a CPU (Central Processing Unit), MPU (Micro-Processing Unit) or GPU (Graphics Processing Unit), ROM (Read Only Memory), RAM (Random Access Memory), etc. By reading and executing the server program 32a stored in the memory unit 32, the processing unit 31 performs various processes, such as collecting power information from sensors 1 installed in the facility 101, estimating the power consumption and usage time of each electrical device installed in the facility 101 based on the collected power information, estimating the cognitive functions of people living in the facility 101 based on the estimated usage time of the electrical devices, and generating a learning model used to estimate cognitive functions.

記憶部32は、例えばハードディスク等の大容量の記憶装置を用いて構成されている。記憶部32は、処理部31が実行する各種のプログラム、及び、処理部31の処理に必要な各種のデータを記憶する。本実施の形態において記憶部32は、処理部31が実行するサーバプログラム32aを記憶すると共に、学習モデルを生成する処理に用いられる訓練データを記憶する訓練データ記憶部32bと、未学習の又は学習済の学習モデルに関する情報を記憶する学習モデル記憶部32cと、認知機能を推定する対象者に関する情報を記憶する対象者情報DB(データベース)32dと、施設101のセンサ1から収集した電力情報を記憶する電力情報DB32eとが設けられている。 The memory unit 32 is configured using a large-capacity storage device such as a hard disk. The memory unit 32 stores various programs executed by the processing unit 31 and various data required for the processing of the processing unit 31. In this embodiment, the memory unit 32 stores the server program 32a executed by the processing unit 31, and is also provided with a training data memory unit 32b that stores training data used in the process of generating a learning model, a learning model memory unit 32c that stores information about unlearned or learned learning models, a subject information DB (database) 32d that stores information about subjects whose cognitive function is to be estimated, and a power information DB 32e that stores power information collected from sensors 1 in the facility 101.

本実施の形態においてサーバプログラム(プログラム製品)32aは、メモリカード又は光ディスク等の記録媒体99に記録された態様で提供され、サーバ装置3は記録媒体99からサーバプログラム32aを読み出して記憶部32に記憶する。ただし、サーバプログラム32aは、例えばサーバ装置3の製造段階において記憶部32に書き込まれてもよい。また例えばサーバプログラム32aは、遠隔の他のサーバ装置等が配信するものをサーバ装置3が通信にて取得してもよい。例えばサーバプログラム32aは、記録媒体99に記録されたものを書込装置が読み出してサーバ装置3の記憶部32に書き込んでもよい。サーバプログラム32aは、ネットワークを介した配信の態様で提供されてもよく、記録媒体99に記録された態様で提供されてもよい。 In this embodiment, the server program (program product) 32a is provided in a form recorded on a recording medium 99 such as a memory card or optical disc, and the server device 3 reads the server program 32a from the recording medium 99 and stores it in the memory unit 32. However, the server program 32a may also be written to the memory unit 32, for example, during the manufacturing stage of the server device 3. Alternatively, the server program 32a may be distributed by another remote server device or the like and acquired by the server device 3 via communication. For example, the server program 32a may be read from the recording medium 99 by a writing device and written to the memory unit 32 of the server device 3. The server program 32a may be provided in a form distributed via a network, or in a form recorded on the recording medium 99.

訓練データ記憶部32bは、学習モデルの生成(学習)処理に用いる複数の訓練データを記憶する。訓練データは、例えば学習モデルに対する入力情報と出力情報とを対応付けたデータである。本実施の形態においては、電気機器の個別の使用時間及び認知機能推定の対象者の属性等の情報と、対象者の認知機能を示すラベルとを対応付けたデータを訓練データとして用いる。訓練データは、例えば本実施の形態に係る情報処理システムの設計者等により予め作成されて、サーバ装置3の記憶部32の訓練データ記憶部32bに記憶される。 The training data storage unit 32b stores multiple pieces of training data used in the generation (learning) process of the learning model. The training data is, for example, data that associates input information and output information for the learning model. In this embodiment, data that associates information such as the usage time of individual electrical devices and the attributes of the subject whose cognitive function is to be estimated with labels that indicate the cognitive function of the subject is used as the training data. The training data is created in advance, for example, by a designer of the information processing system related to this embodiment, and is stored in the training data storage unit 32b of the storage unit 32 of the server device 3.

学習モデル記憶部32cは、対象者の認知機能を推定する学習モデルに関する情報を記憶する。学習モデル記憶部32cに記憶される情報は、例えば学習モデルの構造に関する情報、及び、機械学習により決定されたパラメータ等の情報である。学習モデル記憶部32cには、機械学習が完了した学習モデルの情報の他に、機械学習が行われる前の初期状態の学習モデル、又は、機械学習の途中経過として一時的に保存された学習モデル等が記憶され得る。 The learning model storage unit 32c stores information about a learning model that estimates the cognitive function of a subject. The information stored in the learning model storage unit 32c is, for example, information about the structure of the learning model and information such as parameters determined by machine learning. In addition to information about learning models for which machine learning has been completed, the learning model storage unit 32c can also store learning models in their initial state before machine learning is performed, or learning models temporarily saved as an intermediate step in machine learning.

図6は、実施の形態1に係る学習モデルの構成を説明するための模式図である。本実施の形態に係る学習モデル7は、施設101のセンサ1が測定した電力情報に基づいてサーバ装置3が推定した個別の電気機器の使用時間と、認知機能を推定する対象者の属性情報とを入力として受け付け、対象者の認知機能の状態を出力するように機械学習がなされた学習モデル7である。学習モデル7は、例えばニューラルネットワーク、ディープニューラルネットワーク、SVM(Support Vector Machine)、決定木、ランダムフォレスト又はロジスティック回帰等の種々の構成のモデルが採用され得る。また機械学習には、深層学習又はアンサンブル学習等が含まれ得る。 Figure 6 is a schematic diagram illustrating the configuration of a learning model according to embodiment 1. The learning model 7 according to this embodiment is a learning model that has undergone machine learning to receive as input the usage time of individual electrical devices estimated by the server device 3 based on power information measured by the sensor 1 in the facility 101 and attribute information of the subject whose cognitive function is to be estimated, and to output the state of the subject's cognitive function. The learning model 7 may employ models of various configurations, such as a neural network, a deep neural network, an SVM (Support Vector Machine), a decision tree, a random forest, or a logistic regression. Furthermore, the machine learning may include deep learning, ensemble learning, etc.

学習モデル7に入力する電気機器の使用時間には、例えば施設101のセンサ1から数か月間(1ヶ月間又は3ヶ月間等)にわたって収集した電力情報に基づいて、各電気機器について算出した使用時間の1日の平均値及び標準偏差値等の統計値が用いられ得る。例えば学習モデル7には、テレビの平均使用時間、エアコンの平均使用時間、電子レンジの平均使用時間…、のように、各電気機器の平均使用時間の数値が入力される。 The usage time of electrical devices input into the learning model 7 may be statistical values such as the daily average and standard deviation of usage time calculated for each electrical device based on, for example, power information collected from the sensor 1 of the facility 101 over several months (e.g., one month or three months). For example, the learning model 7 may be input with numerical values for the average usage time of each electrical device, such as the average usage time of a television, the average usage time of an air conditioner, the average usage time of a microwave oven, etc.

なお本実施の形態においては、学習モデル7に対する入力データとして、使用時間の平均値及び標準偏差値等の統計値を用いているが、これに限るものではない。例えば学習モデル7に対して、電気機器の使用時間の時系列データが入力される構成であってもよい。この場合に学習モデル7は、例えばRNN(Recurrent Neural Network)、LSTM(Long Short Term Memory)、Seq2Seq(sequence to sequence)又はTransformer等の構成が採用されてもよい。 In this embodiment, statistical values such as the average and standard deviation of usage time are used as input data for learning model 7, but this is not limited to this. For example, time-series data on usage time of electrical devices may be input to learning model 7. In this case, learning model 7 may employ a configuration such as an RNN (Recurrent Neural Network), LSTM (Long Short Term Memory), Seq2Seq (sequence to sequence), or Transformer.

学習モデル7に入力する対象者の属性情報には、例えば対象者の年齢、性別及び教育歴等の情報が含まれ得る。教育歴は、例えば最終学歴(中学卒業、高校卒業、大学卒業等)とすることができる。 The subject's attribute information input into the learning model 7 may include, for example, the subject's age, gender, educational background, etc. Educational background may be, for example, the highest level of education (junior high school graduation, high school graduation, university graduation, etc.).

学習モデル7が出力する認知機能の状態には、例えば認知機能が低下していない正常状態と、認知機能が少し低下した軽度認知障害の状態と、更に認知機能が低下した認知障害の状態とが含まれ得る。学習モデル7は、対象者がこれら3つの状態のいずれに該当するかを分類する学習モデルであり、正常状態、軽度認知障害及び認知障害に対応する3つの値を出力する。学習モデル7の出力値は、対応する状態であることの確率(尤度、確信度等)を示す数値であり、3つの出力値の中で最大値に対応する状態を、対象者の認知機能の状態と推定することができる。 The cognitive function state output by learning model 7 may include, for example, a normal state in which cognitive function is not impaired, a mild cognitive impairment state in which cognitive function is slightly impaired, and a cognitive impairment state in which cognitive function is further impaired. Learning model 7 is a learning model that classifies the subject into one of these three states, and outputs three values corresponding to the normal state, mild cognitive impairment, and cognitive impairment. The output value of learning model 7 is a numerical value indicating the probability (likelihood, confidence, etc.) of the corresponding state, and the state corresponding to the maximum value of the three output values can be estimated as the cognitive function state of the subject.

なお本実施の形態において学習モデル7は、正常状態と、軽度認知障害の状態と、認知障害の状態との3つの値を出力する構成としたが、これに限るものではない。学習モデル7は、2つの値を出力する構成であってよく、例えば正常状態と、軽度認知障害及び認知障害を含めた認知機能低下状態との2つの値を出力してもよい。また学習モデル7は、1つの値を出力する構成であってよく、例えば認知機能低下状態であるか否かを出力してもよい。また学習モデル7は、4つ以上の値を出力する構成であってよい。更に学習モデル7は、例えば認知機能低下状態の予測確率値、又は、認知機能の予測点数等の値を出力する構成であってよい。 In this embodiment, the learning model 7 is configured to output three values: a normal state, a mild cognitive impairment state, and a cognitive impairment state; however, this is not limited to this. The learning model 7 may be configured to output two values, for example, a normal state and a state of cognitive decline including mild cognitive impairment and cognitive impairment. The learning model 7 may also be configured to output a single value, for example, outputting whether or not the state is cognitive decline. The learning model 7 may also be configured to output four or more values. Furthermore, the learning model 7 may be configured to output a value such as a predicted probability value of a state of cognitive decline, or a predicted cognitive function score.

また本実施の形態においてサーバ装置3は、例えば単身者用の学習モデル7及び夫婦世帯用の学習モデル7等のように、世帯構成別に複数の学習モデル7を学習モデル記憶部32cに記憶している。これら複数の学習モデル7は、その構成、入力情報及び出力情報等は同じであるが、機械学習の際に用いられる訓練データが異なり、内部のパラメータが異なっている。サーバ装置3は、対象者の世帯構成に応じていずれか1つの学習モデル7を選択し、選択した学習モデル7に電気機器の使用時間及び対象者の属性情報の入力することで、学習モデル7が出力する認知機能の状態を取得する。 In addition, in this embodiment, the server device 3 stores multiple learning models 7 in the learning model storage unit 32c according to household composition, such as a learning model 7 for single people and a learning model 7 for married couple households. These multiple learning models 7 have the same composition, input information, output information, etc., but different training data used during machine learning and different internal parameters. The server device 3 selects one of the learning models 7 according to the subject's household composition, and inputs the electrical device usage time and the subject's attribute information into the selected learning model 7 to obtain the state of cognitive function output by the learning model 7.

なお本実施の形態に係る学習モデル7は、入力情報として電気機器の使用時間と対象者の属性情報とを受け付ける構成としたが、これに限るものではなく、例えば学習モデル7は、電気機器の使用時間を入力として受け付け(対象者の属性情報は入力として受け付けず)、入力された使用時間に基づいて対象者の認知機能の状態を出力する構成であってもよい。また学習モデル7は、電気機器の使用時間及び対象者の属性情報以外の各種の情報の入力を更に受け付けて対象者の認知機能の状態を出力する構成であってもよい。また学習モデル7は、電気機器の使用時間に代えて、例えば電気機器の消費電力量又は消費電流量等が入力される構成であってもよく、消費電力量又は消費電流量等から推定される電気機器の使用回数などが入力される構成であってもよい。電気機器の使用状況情報には、電気機器の消費電力量又は消費電流量等の電気的な数値の測定値、又は、これらの測定値に基づいて推測される電気機器の使用時間又は使用回数等の推定値等の様々な情報が含まれ得る。これらの情報は、適宜に組み合わされて学習モデル7へ入力されてよい。 Note that, while the learning model 7 in this embodiment is configured to accept the usage time of the electrical device and the subject's attribute information as input information, this is not limiting. For example, the learning model 7 may be configured to accept the usage time of the electrical device as input (without accepting the subject's attribute information as input) and output the state of the subject's cognitive function based on the input usage time. The learning model 7 may also be configured to accept input of various information other than the usage time of the electrical device and the subject's attribute information, and output the state of the subject's cognitive function. The learning model 7 may also be configured to input, for example, the amount of power consumption or current consumption of the electrical device instead of the usage time of the electrical device, or the number of times the electrical device is used estimated from the amount of power consumption or current consumption. The usage status information of the electrical device may include various information such as measured electrical values such as the amount of power consumption or current consumption of the electrical device, or estimated values such as the usage time or number of times the electrical device is used based on these measured values. This information may be appropriately combined and input to the learning model 7.

図7は、対象者情報DB32dの一例を示す模式図である。本実施の形態に係るサーバ装置3の対象者情報DB32dは、例えば「センサID」、「対象者ID」、「年齢」、「性別」、「教育歴」及び「世帯構成」等の情報を対応付けて記憶する。「センサID」は、施設101の分電盤等に設けられる各センサ1に対して一意に付された識別情報である。「対象者ID」は、認知機能の状態を推定する対象者に対して一意に付された識別情報であり、対象者の氏名等であってもよい。「年齢」は、対象者の年齢を示す数値の情報である。「性別」は、対象者の性別であり、「男」又は「女」が設定される。「教育歴」は、対象者の最終学歴であり、「高校」、「大学」又は「大学院」等の情報が設定される。「世帯構成」は、センサ1が設けられた施設101に住む人の人数を示す情報であり、例えば「単身(一人暮らし)」又は「夫婦(2人暮らし)」等の情報が設定される。対象者情報DB32dに記憶される各情報は、例えば本実施の形態に係る情報処理システムが提供するサービスに対する利用の申し込みを受け付ける際に、対象者又は対象者の代理人等により入力される。 Figure 7 is a schematic diagram showing an example of the subject information DB 32d. The subject information DB 32d of the server device 3 according to this embodiment stores information such as "sensor ID," "subject ID," "age," "gender," "educational history," and "household composition" in association with each other. The "sensor ID" is identification information uniquely assigned to each sensor 1 installed in a distribution board or the like of the facility 101. The "subject ID" is identification information uniquely assigned to the subject whose cognitive function state is to be estimated, and may be the subject's name, etc. The "age" is numerical information indicating the subject's age. The "gender" is the gender of the subject, and is set to "male" or "female." The "educational history" is the subject's highest level of education, and information such as "high school," "university," or "graduate school" is set. The "household composition" is information indicating the number of people living in the facility 101 where the sensor 1 is installed, and information such as "single person (living alone)" or "couple (living together)" is set. The information stored in the subject information DB 32d is entered by the subject or the subject's agent, for example, when accepting an application to use a service provided by the information processing system according to this embodiment.

図8は、電力情報DB32eの一例を示す模式図である。本実施の形態に係るサーバ装置3の電力情報DB32eは、例えば「センサID」及び「年月日」と、複数の電気機器、例えば「テレビ」、「エアコン」、「電子レンジ」等についてそれぞれの「消費電力」及び「使用時間」とを対応付けて記憶する。「センサID」は、施設101の分電盤等に設けられる各センサ1に対して一意に付された識別情報であり、上述の対象者情報DB32dに記憶されるセンサIDと同じものである。「年月日」は、センサ1が計測を行った年月日であり、例えば「2021/6/4」等の情報が設定される。各電気機器の「消費電力」は、センサ1からの電力情報に基づいてサーバ装置3が推定した、各電気機器の消費電力の1日分の合計値である。各電気機器の「使用時間」は、センサ1からの電力情報に基づいてサーバ装置3が推定した、各電気機器の使用時間の1日分の合計値である。 Figure 8 is a schematic diagram showing an example of the power information DB 32e. The power information DB 32e of the server device 3 according to this embodiment stores, for example, a "sensor ID" and "date" in association with the "power consumption" and "usage time" of multiple electrical devices, such as a "television," "air conditioner," and "microwave oven." The "sensor ID" is identification information uniquely assigned to each sensor 1 installed in a distribution board or the like in the facility 101, and is the same as the sensor ID stored in the subject information DB 32d described above. The "date" is the date on which the sensor 1 performed measurement, and is set to information such as "6/4/2021." The "power consumption" of each electrical device is the total daily power consumption of each electrical device estimated by the server device 3 based on the power information from the sensor 1. The "usage time" of each electrical device is the total daily usage time of each electrical device estimated by the server device 3 based on the power information from the sensor 1.

サーバ装置3の通信部33は、携帯電話通信網、無線LAN(Local Area Network)及びインターネット等を含むネットワークNを介して、種々の装置との間で通信を行う。本実施の形態において通信部33は、ネットワークNを介して、センサ1及び端末装置5との間で通信を行う。通信部33は、処理部31から与えられたデータを他の装置へ送信すると共に、他の装置から受信したデータを処理部31へ与える。 The communication unit 33 of the server device 3 communicates with various devices via a network N, which may include a mobile phone communication network, a wireless local area network (LAN), the Internet, etc. In this embodiment, the communication unit 33 communicates with the sensor 1 and the terminal device 5 via the network N. The communication unit 33 transmits data provided by the processing unit 31 to other devices, and provides data received from other devices to the processing unit 31.

なお記憶部32は、サーバ装置3に接続された外部記憶装置であってよい。またサーバ装置3は、複数のコンピュータを含んで構成されるマルチコンピュータであってよく、ソフトウェアによって仮想的に構築された仮想マシンであってもよい。またサーバ装置3は、上記の構成に限定されず、例えば可搬型の記憶媒体に記憶された情報を読み取る読取部、操作入力を受け付ける入力部、又は、画像を表示する表示部等を含んでもよい。 The storage unit 32 may be an external storage device connected to the server device 3. The server device 3 may also be a multi-computer consisting of multiple computers, or may be a virtual machine virtually constructed using software. The server device 3 is not limited to the above configuration and may also include, for example, a reading unit that reads information stored on a portable storage medium, an input unit that accepts operational input, or a display unit that displays images.

また本実施の形態に係るサーバ装置3には、記憶部32に記憶されたサーバプログラム32aを処理部31が読み出して実行することにより、学習モデル生成部31a、使用時間推定部31b及び認知機能推定部31c等が、ソフトウェア的な機能部として処理部31に実現される。なお本図においては、処理部31の機能部として、学習モデル7の生成処理及び対象者の認知機能の推定処理に関する機能部を図示し、これ以外の処理に関する機能部は図示を省略している。 In addition, in the server device 3 according to this embodiment, the processing unit 31 reads and executes the server program 32a stored in the memory unit 32, thereby realizing a learning model generation unit 31a, a usage time estimation unit 31b, a cognitive function estimation unit 31c, and the like as software functional units in the processing unit 31. Note that in this diagram, functional units of the processing unit 31 related to the generation process of the learning model 7 and the estimation process of the subject's cognitive function are shown, and functional units related to other processes are not shown.

学習モデル生成部31aは、認知機能の推定を行う学習モデル7を生成する処理を行う。本実施の形態に係る学習モデル7は、図6に示すようにサーバ装置3が推定した電気機器の個別の使用時間と、推定の対象者の属性情報とを入力として受け付けて、この対象者の認知機能の状態を示す情報を出力する学習モデルである。学習モデル生成部31aは、予め作成された訓練データを訓練データ記憶部32bから取得し、取得した訓練データを用いて所望の構成の学習モデル7を機械学習する処理を行うことによって、対象者の認知機能を推定する学習モデル7を生成する処理を行う。学習モデルの教師あり学習の処理は、既存の技術であるため詳細な説明は省略するが、学習モデル生成部31dは、例えば勾配降下法、確率的勾配降下法又は誤差逆伝播法等の手法により学習モデル7の学習を行うことができる。 The learning model generation unit 31a performs processing to generate a learning model 7 that estimates cognitive function. As shown in FIG. 6, the learning model 7 according to this embodiment is a learning model that receives as input the individual usage times of electrical devices estimated by the server device 3 and attribute information of the person being estimated, and outputs information indicating the state of the cognitive function of the person. The learning model generation unit 31a acquires pre-created training data from the training data storage unit 32b, and performs processing to machine-learn a learning model 7 of the desired configuration using the acquired training data, thereby generating a learning model 7 that estimates the cognitive function of the person being estimated. Since the supervised learning processing of the learning model is an existing technology, detailed explanation will be omitted; however, the learning model generation unit 31d can train the learning model 7 using techniques such as gradient descent, stochastic gradient descent, or backpropagation.

使用時間推定部31bは、施設101のセンサ1から取得した電力情報に基づいて、施設101が備える各電気機器の使用時間を推定する処理を行う。センサ1が繰り返し送信する電力情報には、施設101が備える複数の電気機器について消費電力又は消費電流等が合算された測定結果が含まれている。使用時間推定部31bは、センサ1からの電力情報を繰り返し受信して、受信した電力情報を電力情報DB32eに記憶して蓄積する。使用時間推定部31bは、電力情報DB32eに蓄積された電力情報を読み出し、施設101に関して合算された消費電力又は消費電力等の時間的な増減パターン又は周波数領域での分布等に基づき、施設101が備える各電気機器について個別の消費電力又は消費電流等を推定する。また使用時間推定部31bは、各電気機器の個別の消費電力又は消費電流等の時間的な変化に基づいて、各電気機器が動作していた(使用されていた)時間を推定する。使用時間推定部31bが行う推定処理は、NILMの技術を用いて行われる。NILMは既存の技術であるため、本実施の形態においては詳細な説明を省略する。 The usage time estimation unit 31b performs a process to estimate the usage time of each electrical device installed in the facility 101 based on the power information obtained from the sensor 1 of the facility 101. The power information repeatedly transmitted by the sensor 1 includes measurement results that combine the power consumption or current consumption, etc., of multiple electrical devices installed in the facility 101. The usage time estimation unit 31b repeatedly receives the power information from the sensor 1 and stores and accumulates the received power information in the power information DB 32e. The usage time estimation unit 31b reads the power information accumulated in the power information DB 32e and estimates the individual power consumption or current consumption, etc., of each electrical device installed in the facility 101 based on the temporal increase/decrease pattern or frequency domain distribution of the combined power consumption or power consumption, etc., for the facility 101. The usage time estimation unit 31b also estimates the time each electrical device has been operating (used) based on the temporal changes in the individual power consumption or current consumption, etc., of each electrical device. The estimation process performed by the usage time estimation unit 31b is performed using NILM technology. Since NILM is an existing technology, detailed explanation will be omitted in this embodiment.

認知機能推定部31cは、学習モデル記憶部32cに記憶された学習済の学習モデル7を用いて、対象者の認知機能を推定する処理を行う。認知機能推定部31cは、使用時間推定部31bが推定した施設101の各電気機器の使用時間を取得すると共に、この施設101に住む対象者の属性情報を対象者情報DB32dから取得する。認知機能推定部31cは、取得した各電気機器の使用時間と、施設101に住む対象者の属性情報とを学習モデル7へ入力し、学習モデル7が出力する認知機能の状態に関する情報を取得する。認知機能推定部31cは、学習モデル7から取得した情報に基づいて、対象者が例えば正常状態、軽度認知障害の状態又は認知障害の状態のいずれであるかを推定する。学習モデル7がこれら3つの状態に対する尤度等を出力する構成である場合、認知機能推定部31cは、最も高い尤度が与えられた状態を対象者の認知機能の状態であると推定することができる。認知機能推定部31cは、認知機能の推定結果を、対象者又は対象者の家族等の端末装置5へ送信し、推定結果を通知する。 The cognitive function estimation unit 31c performs processing to estimate the cognitive function of the subject using the trained learning model 7 stored in the learning model storage unit 32c. The cognitive function estimation unit 31c acquires the usage time of each electrical device in the facility 101 estimated by the usage time estimation unit 31b, and acquires attribute information of the subject living in this facility 101 from the subject information DB 32d. The cognitive function estimation unit 31c inputs the acquired usage time of each electrical device and the attribute information of the subject living in the facility 101 into the learning model 7, and acquires information on the state of cognitive function output by the learning model 7. Based on the information acquired from the learning model 7, the cognitive function estimation unit 31c estimates whether the subject is in, for example, a normal state, a state of mild cognitive impairment, or a state of cognitive impairment. If the learning model 7 is configured to output likelihoods, etc. for these three states, the cognitive function estimation unit 31c can estimate that the state with the highest likelihood is the state of the subject's cognitive function. The cognitive function estimation unit 31c transmits the estimation result of the cognitive function to a terminal device 5 of the subject or the subject's family member, etc., and notifies them of the estimation result.

図9は、本実施の形態に係る端末装置5の構成を示すブロック図である。本実施の形態に係る端末装置5は、処理部51、記憶部(ストレージ)52、通信部(トランシーバ)53、表示部(ディスプレイ)54及び操作部55等を備えて構成されている。端末装置5は、本実施の形態に係る情報処理システムが行う認知機能の推定の対象者又は対象者の家族等が使用する装置であり、例えばスマートフォン、タブレット型端末装置又はパーソナルコンピュータ等の情報処理装置を用いて構成され得る。 Figure 9 is a block diagram showing the configuration of a terminal device 5 according to this embodiment. The terminal device 5 according to this embodiment is configured to include a processing unit 51, a memory unit (storage) 52, a communication unit (transceiver) 53, a display unit (display) 54, and an operation unit 55. The terminal device 5 is a device used by the subject or the subject's family, etc., whose cognitive function is to be estimated by the information processing system according to this embodiment, and may be configured using an information processing device such as a smartphone, tablet terminal device, or personal computer.

処理部51は、CPU又はMPU等の演算処理装置、ROM及びRAM等を用いて構成されている。処理部51は、記憶部52に記憶されたプログラム52aを読み出して実行することにより、サーバ装置3から送信される情報を受信する処理、及び、受信した情報を表示してユーザ102に通知する処理等の種々の処理を行う。 The processing unit 51 is configured using a processing unit such as a CPU or MPU, ROM, RAM, etc. The processing unit 51 reads and executes the program 52a stored in the storage unit 52 to perform various processes, such as receiving information transmitted from the server device 3 and displaying the received information to notify the user 102.

記憶部52は、例えばフラッシュメモリ等の不揮発性のメモリ素子を用いて構成されている。記憶部52は、処理部51が実行する各種のプログラム、及び、処理部51の処理に必要な各種のデータを記憶する。本実施の形態において記憶部52は、処理部51が実行するプログラム52aを記憶している。本実施の形態においてプログラム(プログラム製品)52aは遠隔のサーバ装置等により配信され、これを端末装置5が通信にて取得し、記憶部52に記憶する。ただしプログラム52aは、例えば端末装置5の製造段階において記憶部52に書き込まれてもよい。例えばプログラム52aは、メモリカード又は光ディスク等の記録媒体98に記録されたプログラム52aを端末装置5が読み出して記憶部52に記憶してもよい。例えばプログラム52aは、記録媒体98に記録されたものを書込装置が読み出して端末装置5の記憶部52に書き込んでもよい。プログラム52aは、ネットワークを介した配信の態様で提供されてもよく、記録媒体98に記録された態様で提供されてもよい。 The storage unit 52 is configured using a non-volatile memory element such as a flash memory. The storage unit 52 stores various programs executed by the processing unit 51 and various data required for processing by the processing unit 51. In this embodiment, the storage unit 52 stores the program 52a executed by the processing unit 51. In this embodiment, the program (program product) 52a is distributed by a remote server device or the like, and the terminal device 5 acquires it via communication and stores it in the storage unit 52. However, the program 52a may also be written to the storage unit 52, for example, during the manufacturing stage of the terminal device 5. For example, the program 52a may be read by the terminal device 5 from a recording medium 98 such as a memory card or optical disc and stored in the storage unit 52. For example, the program 52a may be read by a writing device from the recording medium 98 and written to the storage unit 52 of the terminal device 5. The program 52a may be provided by being distributed via a network or by being recorded on the recording medium 98.

通信部53は、携帯電話通信網、無線LAN及びインターネット等を含むネットワークNを介して、種々の装置との間で通信を行う。本実施の形態において通信部53は、ネットワークNを介して、サーバ装置3等との間で通信を行う。通信部53は、処理部51から与えられたデータを他の装置へ送信すると共に、他の装置から受信したデータを処理部51へ与える。 The communication unit 53 communicates with various devices via a network N, which may include a mobile phone communication network, a wireless LAN, the Internet, etc. In this embodiment, the communication unit 53 communicates with the server device 3, etc., via the network N. The communication unit 53 transmits data provided by the processing unit 51 to other devices, and provides data received from other devices to the processing unit 51.

表示部54は、液晶ディスプレイ等を用いて構成されており、処理部51の処理に基づいて種々の画像及び文字等を表示する。操作部55は、ユーザ102の操作を受け付け、受け付けた操作を処理部51へ通知する。例えば操作部55は、機械式のボタン又は表示部54の表面に設けられたタッチパネル等の入力デバイスによりユーザ102の操作を受け付ける。また例えば操作部55は、マウス及びキーボード等の入力デバイスであってよく、これらの入力デバイスは端末装置5に対して取り外すことが可能な構成であってもよい。 The display unit 54 is configured using a liquid crystal display or the like, and displays various images, characters, etc. based on processing by the processing unit 51. The operation unit 55 accepts operations from the user 102 and notifies the processing unit 51 of the accepted operations. For example, the operation unit 55 accepts operations from the user 102 using an input device such as a mechanical button or a touch panel provided on the surface of the display unit 54. For example, the operation unit 55 may also be an input device such as a mouse and keyboard, and these input devices may be configured to be detachable from the terminal device 5.

また本実施の形態に係る端末装置5は、記憶部52に記憶されたプログラム52aを処理部51が読み出して実行することにより、表示処理部51a等がソフトウェア的な機能部として処理部51に実現される。なおプログラム52aは、本実施の形態に係る情報処理システムに専用のプログラムであってもよく、インターネットブラウザ又はウェブブラウザ等の汎用のプログラムであってもよい。 In addition, in the terminal device 5 according to this embodiment, the processing unit 51 reads and executes the program 52a stored in the storage unit 52, thereby realizing the display processing unit 51a and the like as software functional units in the processing unit 51. Note that the program 52a may be a program dedicated to the information processing system according to this embodiment, or may be a general-purpose program such as an internet browser or web browser.

表示処理部51aは、サーバ装置3から送信される対象者の認知機能の推定結果に関する情報を受信し、受信した情報を表示部54に表示する処理を行う。また本実施の形態に係る情報処理システムでは、サーバ装置3は施設101に備えられた各電気機器の使用時間及び消費電力等の情報を端末装置5へ送信する処理をも行っている。表示処理部51aは、サーバ装置3から送信される電気機器の使用時間及び消費電力等の情報を受信し、受信した情報を表示部54に表示する。本実施の形態に係る端末装置5の表示処理部51aは、サーバ装置3が推定した各電気機器の使用時間又は消費電力等の情報と、サーバ装置3が推定した対象者の認知機能の情報とを表示部54に表示する。 The display processing unit 51a receives information regarding the estimated results of the subject's cognitive function transmitted from the server device 3, and processes the received information to display the received information on the display unit 54. In the information processing system according to this embodiment, the server device 3 also transmits information regarding the usage time and power consumption of each electrical device installed in the facility 101 to the terminal device 5. The display processing unit 51a receives information regarding the usage time and power consumption of the electrical devices transmitted from the server device 3, and displays the received information on the display unit 54. The display processing unit 51a of the terminal device 5 according to this embodiment displays information regarding the usage time or power consumption of each electrical device estimated by the server device 3, and information regarding the subject's cognitive function estimated by the server device 3, on the display unit 54.

<学習モデルの生成処理>
本実施の形態に係る情報処理システムでは、対象者の認知機能を推定する学習モデル7を生成する処理が、予めサーバ装置3にて行われる。本実施の形態に係るサーバ装置3が学習モデル7を生成するために行う処理は、いわゆる教師あり学習の機械学習の処理である。サーバ装置3は、学習モデル7の入力情報及び出力情報が対応付けられた複数の訓練データを用いて学習モデル7の教師あり学習の処理を行う。
<Learning model generation process>
In the information processing system according to this embodiment, a process for generating a learning model 7 for estimating the cognitive function of a subject is performed in advance by the server device 3. The process performed by the server device 3 according to this embodiment to generate the learning model 7 is a so-called supervised learning machine learning process. The server device 3 performs the supervised learning process for the learning model 7 using a plurality of training data in which input information and output information of the learning model 7 are associated with each other.

本実施の形態に係る情報処理システムでは、複数の施設101に設けられた複数のセンサ1から得られる電力情報を収集して蓄積すると共に、施設101に住む人の認知機能の状態に関する情報を収集して蓄積する。センサ1から取得できる電力情報は、施設101に備えられた全ての電気機器での消費電力又は消費電流等の測定値である。本実施の形態に係る情報処理システムでは、センサ1から得られる電力情報から、NILMの技術を利用して施設101に備えられた各電気機器の個別の消費電力又は消費電流等が推定され、この推測結果かから例えば1日あたりの各電気機器の使用時間が推定される。 The information processing system according to this embodiment collects and stores power information obtained from multiple sensors 1 installed in multiple facilities 101, as well as information related to the state of cognitive function of people living in the facilities 101. The power information obtainable from the sensors 1 is the measured values of power consumption or current consumption of all electrical devices installed in the facility 101. In the information processing system according to this embodiment, the power consumption or current consumption of each electrical device installed in the facility 101 is estimated using NILM technology from the power information obtained from the sensors 1, and the usage time of each electrical device per day, for example, is estimated from this estimation result.

本実施の形態に係る情報処理システムでは、数ヶ月から数年に亘って収集された電力情報についてNILMの技術により1日当たりの各電気機器の使用時間が推定され、例えば春(3月~5月)、夏(6月~8月)、秋(9月~11月)及び冬(12月~2月)の季節毎に各電気機器の使用時間の平均値及び標準偏差値等の統計値が算出される。本実施の形態においては、例えば1年分の季節毎の各電気機器の使用時間の平均値及び標準偏差値を、学習モデル7の訓練データの入力情報とする。 In the information processing system according to this embodiment, the daily usage time of each electrical device is estimated using NILM technology based on power information collected over several months to several years, and statistical values such as the average and standard deviation of the usage time of each electrical device are calculated for each season, for example, spring (March to May), summer (June to August), fall (September to November), and winter (December to February). In this embodiment, the average and standard deviation of the usage time of each electrical device for each season for, for example, one year are used as input information for the training data of the learning model 7.

なお本実施の形態においては、学習モデル7の訓練データの入力情報として季節毎の電気機器の使用時間の平均値及び標準偏差値等の統計値を用いているが、これに限るものではない。入力情報として、例えば1ヶ月毎又は1日毎の電気機器の使用時間の統計値が用いられてもよく、また例えば電気機器の使用時間又は消費電力等の時系列データが用いられてもよく、これら以外の情報が用いられてもよい。 In this embodiment, statistical values such as the average and standard deviation of the usage time of electrical appliances by season are used as input information for the training data of the learning model 7, but this is not limited to this. For example, statistical values of the usage time of electrical appliances per month or per day may be used as input information, or time series data such as the usage time or power consumption of electrical appliances may be used, or other information may be used.

また本実施の形態に係る情報処理システムでは、学習モデル7の機械学習に用いられる訓練データには、上記の季節ごとの各電気機器の使用時間の平均値及び標準偏差値の他に、この施設101に住む人の属性情報が入力情報として含まれる。属性情報は、例えば年齢、性別及び教育歴とすることができる。 Furthermore, in the information processing system according to this embodiment, the training data used for machine learning in the learning model 7 includes, as input information, the average and standard deviation values of the usage time of each electrical device for each season as well as attribute information of the people living in the facility 101. The attribute information may be, for example, age, gender, and educational background.

また本実施の形態においては、施設101に住む人の認知機能の状態を例えば年に1回から数回程度の頻度で医師等が診断した診断結果が収集される。本実施の形態において診断結果は、対象者が正常状態、軽度認知障害の状態及び認知障害の状態のいずれに該当するかが示された情報である。この診断結果が、学習モデル7の訓練データの出力情報、即ち入力情報に対する正解ラベルの情報となる。 In addition, in this embodiment, diagnostic results obtained by doctors or other medical professionals assessing the cognitive function status of people living in facility 101, for example, once to several times a year, are collected. In this embodiment, the diagnostic results are information indicating whether the subject is in a normal state, a state of mild cognitive impairment, or a state of cognitive impairment. These diagnostic results become the output information of the training data for learning model 7, i.e., information on the correct label for the input information.

このように、本実施の形態に係る情報処理システムにて学習モデル7の機械学習に用いられる訓練データは、施設101に備えられた各電気機器の1年分の季節毎の使用時間の平均値及び標準偏差値と、この施設101に住む人の属性情報とに対応付けて、この施設101に住む人の認知機能の状態を示すラベルを付したデータである。訓練データは、できるだけ多くの異なる施設101及び人に関するものが収集されることが好ましい。なおこれらの訓練データに必要な情報の収集、及び、収集した情報に基づく訓練データの作成は、例えばサーバ装置3が行ってもよく、サーバ装置3以外の装置が行ってもよく、システム設計者等が人手で行ってもよい。作成された訓練データは、サーバ装置3の訓練データ記憶部32bに予め記憶される。なお、センサ1から得られる電力情報から各電気機器の使用時間の推定、及び、季節毎の各電気機器の使用時間の平均値及び標準偏差値の算出等の演算処理は、例えば学習モデル7の機械学習が行われる前の段階で予め行われてもよく、また例えば演算処理が行われていない電力情報が記憶され、機械学習処理を行う際に前処理として行われてもよい。 As such, the training data used for machine learning of the learning model 7 in the information processing system according to this embodiment is data that associates the average and standard deviation values of the annual usage time of each electrical device installed in the facility 101 by season with attribute information of the people living in the facility 101 and is labeled with a label indicating the state of cognitive function of the people living in the facility 101. It is preferable that training data related to as many different facilities 101 and people as possible be collected. The collection of information necessary for this training data and the creation of training data based on the collected information may be performed, for example, by the server device 3, by a device other than the server device 3, or manually by a system designer, etc. The created training data is stored in advance in the training data storage unit 32b of the server device 3. Arithmetic processing, such as estimating the usage time of each electrical device from the power information obtained from the sensor 1 and calculating the average and standard deviation values of the usage time of each electrical device by season, may be performed in advance, for example, before the machine learning of the learning model 7 is performed. Alternatively, for example, unprocessed power information may be stored and performed as preprocessing when the machine learning processing is performed.

例えば、施設101に備えられる電気機器がテレビ、エアコン及び電子レンジの3種類であるとする。この場合の訓練データは、テレビに関する春の使用時間の平均値及び標準偏差値と、テレビに関する夏の使用時間の平均値及び標準偏差値と、テレビに関する秋の使用時間の平均値及び標準偏差値と、テレビに関する冬の使用時間の平均値及び標準偏差値と、エアコンに関する春の使用時間の平均値及び標準偏差値と、…、エアコンに関する冬の使用時間の平均値及び標準偏差値と、電子レンジの春の使用時間の平均値及び標準偏差値と、…、電子レンジの冬の使用時間の平均値及び標準偏差値と、施設101に住む人の年齢、性別及び教育歴の属性情報とに対して、この人が正常状態、軽度認知障害の状態及び認知障害の状態のいずれに該当するかを示す正解ラベルを対応付けたデータとなる。なお、上記の訓練データに対して、RFE(Recursive Feature Elimination、再帰的特徴消去)の手法等を用いて情報量(特徴量、次元)の削減を行ってもよい。 For example, suppose facility 101 is equipped with three types of electrical appliances: a television, an air conditioner, and a microwave. In this case, the training data would be the average and standard deviation of television usage time in the spring, the average and standard deviation of television usage time in the summer, the average and standard deviation of television usage time in the fall, the average and standard deviation of television usage time in the winter, the average and standard deviation of air conditioner usage time in the spring, ..., the average and standard deviation of air conditioner usage time in the winter, the average and standard deviation of microwave usage time in the spring, ..., the average and standard deviation of microwave usage time in the winter, and attribute information such as the age, gender, and education history of the people living in facility 101, with corresponding correct labels indicating whether the people are in a normal state, a state with mild cognitive impairment, or a state with cognitive impairment. The amount of information (features, dimensions) of the training data may be reduced using techniques such as RFE (Recursive Feature Elimination).

また本実施の形態に係る情報処理システムでは、認知機能の状態を推定する対象者として、施設101に1人で住んでいる単身者及び2人で住んでいる夫婦世帯の人を扱い、それ以上の人数が一世帯に含まれる世帯は認知機能の状態の推定について対象外とする。このため本実施の形態に係る情報処理システムでは、単身者の対象者の認知機能の状態を推定する学習モデル7と、夫婦世帯の対象者の認知機能の状態を推定する学習モデル7との2つの学習モデル7を生成する。単身者の対象者の認知機能の状態を推定する学習モデル7は、単身者の施設101にて収集された情報に基づいて作成された訓練データを用いて機械学習が行われる。夫婦世帯の対象者の認知機能の状態を推定する学習モデル7は、夫婦世帯の施設101にて収集された情報に基づいて作成された訓練データを用いて機械学習が行われる。なお本実施の形態においては、単身者又は夫婦世帯のみを対象とするが、これに限るものではなく、これら以外の世帯(例えば夫婦及び子供の2世代、夫婦及び親の2世代、夫婦、子供及び親の3世代等の世帯)を対象としてもよく、この場合には対象となる世帯にて収集された情報に基づいて訓練データが作成され、学習モデル7の機械学習が行われる。 Furthermore, in the information processing system of this embodiment, single people living alone in facility 101 and people in married couple households living with two people are treated as subjects for estimating the state of cognitive function, and households with more than one person are excluded from the estimation of the state of cognitive function. For this reason, the information processing system of this embodiment generates two learning models 7: a learning model 7 that estimates the state of cognitive function of single subjects, and a learning model 7 that estimates the state of cognitive function of subjects in married couple households. The learning model 7 that estimates the state of cognitive function of single subjects is trained by machine learning using training data created based on information collected at the facility 101 for single people. The learning model 7 that estimates the state of cognitive function of subjects in married couple households is trained by machine learning using training data created based on information collected at the facility 101 for married couple households. In this embodiment, only single-person or married couple households are targeted, but this is not limited to this and other households (for example, two generations of a married couple and their children, two generations of a married couple and their parents, or three generations of a married couple, their children, and their parents) may also be targeted. In this case, training data is created based on information collected from the target households, and machine learning is performed on the learning model 7.

サーバ装置3は、予め作成された上記の訓練データを用いて機械学習を行うことにより、学習モデル7を生成する。図10は、本実施の形態に係るサーバ装置3が行う学習モデル生成処理の手順を示すフローチャートである。本実施の形態に係るサーバ装置3の処理部31の学習モデル生成部31aは、記憶部32の訓練データ記憶部32bに記憶された訓練データを読み出す(ステップS1)。学習モデル生成部31aは、読み出したデータに対して、必要に応じてデータの成形等の前処理を行う(ステップS2)。ステップS2では、例えば1日毎の電気機器の使用時間の情報を季節毎に集計する演算等が行われ得る。 The server device 3 generates a learning model 7 by performing machine learning using the above-mentioned training data created in advance. Figure 10 is a flowchart showing the steps of the learning model generation process performed by the server device 3 according to this embodiment. The learning model generation unit 31a of the processing unit 31 of the server device 3 according to this embodiment reads out training data stored in the training data storage unit 32b of the storage unit 32 (step S1). The learning model generation unit 31a performs preprocessing such as data shaping on the read out data as necessary (step S2). In step S2, for example, calculations may be performed to aggregate information on the daily usage time of electrical appliances by season.

学習モデル生成部31aは、複数の訓練データの中から一のデータを取得する(ステップS3)。学習モデル生成部31aは、取得したデータを用いた演算処理を実施し、学習モデルのパラメータの更新を行う(ステップS4)。なお学習モデル生成部31aは、ステップS3及びS4の処理について、複数のデータを用いて並列的に処理を行ってもよい。学習モデル生成部31aは、全ての訓練データについてステップS4の処理を終了したか否かを判定する(ステップS5)。全ての訓練データについて処理を終了していない場合(S5:NO)、学習モデル生成部31aは、ステップS3へ処理を戻し、別のデータを取得して処理を繰り返し行う。 The learning model generation unit 31a acquires one piece of data from among the multiple pieces of training data (step S3). The learning model generation unit 31a performs calculations using the acquired data and updates the parameters of the learning model (step S4). Note that the learning model generation unit 31a may perform steps S3 and S4 in parallel using multiple pieces of data. The learning model generation unit 31a determines whether the processing of step S4 has been completed for all of the training data (step S5). If the processing has not been completed for all of the training data (S5: NO), the learning model generation unit 31a returns to step S3, acquires other data, and repeats the processing.

全ての訓練データについて処理を終了した場合(S5:YES)、学習モデル生成部31aは、全ての訓練データを用いた学習モデルのパラメータ更新の処理を、所定回数行って終了したか否かを判定する(ステップS6)。なおステップS6にて判定に用いられる所定回数は、本システムの設計者等により予め定められる。所定回数の繰り返し処理を終了していない場合(S6:NO)、学習モデル生成部31aは、ステップS3へ処理を戻し、同じ訓練データを用いた学習モデル7のパラメータの更新処理を繰り返し行う。所定回数の繰り返し処理を終了した場合(S6:YES)、学習モデル生成部31aは、最終的に決定した学習モデル7のパラメータ等の情報を記憶部32の学習モデル記憶部32cに記憶して(ステップS7)、処理を終了する。 If processing has been completed for all training data (S5: YES), the learning model generation unit 31a determines whether the parameter update process for the learning model using all training data has been performed a predetermined number of times and completed (step S6). The predetermined number of times used for the determination in step S6 is determined in advance by the designer of the system, etc. If the predetermined number of iterations has not been completed (S6: NO), the learning model generation unit 31a returns to step S3 and repeatedly performs the parameter update process for the learning model 7 using the same training data. If the predetermined number of iterations has been completed (S6: YES), the learning model generation unit 31a stores information such as the parameters of the finally determined learning model 7 in the learning model memory unit 32c of the memory unit 32 (step S7) and terminates processing.

<認知機能の推定処理>
サーバ装置3は、上述の生成処理により生成した学習モデル7を用いて、施設101に住む対象者の認知機能の状態を推定する処理を行う。サーバ装置3は、施設101に設けられたセンサ1から周期的に送信される電力情報を受信し、受信した電力情報を電力情報DB32eに記憶して蓄積する。サーバ装置3は、例えば所定周期が経過する毎(毎月又は毎季節等)に、また例えば端末装置5からの要求が与えられた場合に、対象者の認知機能の状態を推定する処理を行う。
<Cognitive function estimation processing>
The server device 3 uses the learning model 7 generated by the above-described generation process to perform a process of estimating the state of cognitive function of a subject living in the facility 101. The server device 3 receives power information periodically transmitted from the sensor 1 installed in the facility 101, and stores and accumulates the received power information in the power information DB 32e. The server device 3 performs a process of estimating the state of cognitive function of the subject, for example, every time a predetermined period elapses (every month or every season, etc.), or when a request is received from the terminal device 5, for example.

認知機能の推定処理においてサーバ装置3は、まず前処理として、電力情報DB32eに記憶された所定期間(例えば過去1年分)の電力情報を読み出して、季節毎の使用時間の平均値及び標準偏差値を算出する。またサーバ装置3は、対象者情報DB32dに記憶された対象者の属性情報(年齢、性別、教育歴、世帯構成等)を読み出し、対象者の世帯構成が単身者又は夫婦世帯のいずれであるかを調べる。サーバ装置3は、世帯構成に応じた学習モデル7を記憶部32の学習モデル記憶部32cから読み出す。サーバ装置3は、対象者が住む施設101に備えられた各電気機器の季節毎の使用時間の平均値及び標準偏差値と、対象者の年齢、性別及び教育歴等の属性情報とを学習モデル7へ入力する。 In the cognitive function estimation process, the server device 3 first, as preprocessing, reads out power information for a predetermined period (e.g., the past year) stored in the power information DB 32e and calculates the average value and standard deviation of usage time by season. The server device 3 also reads out the subject's attribute information (age, gender, educational background, household composition, etc.) stored in the subject information DB 32d and checks whether the subject's household composition is single or married. The server device 3 reads out a learning model 7 corresponding to the household composition from the learning model storage unit 32c of the storage unit 32. The server device 3 inputs into the learning model 7 the average value and standard deviation of usage time by season for each electrical device installed in the facility 101 where the subject lives, as well as the subject's attribute information such as age, gender, and educational background.

学習モデル7は、各電気機器の季節毎の使用時間の平均値及び標準偏差値と、対象者の年齢、性別及び教育歴等の属性情報との入力を受け付けて、対象者の認知機能の状態の推定結果を出力する。本実施の形態において学習モデル7は、認知機能の状態の推定結果として、正常状態、軽度認知障害の状態及び認知障害の状態の各状態についての尤度(確率、確信度)の数値を出力する。サーバ装置3は、学習モデル7が出力する3つの尤度の数値を取得し、最も大きい数値に対応する認知機能の状態を、対象者の認知機能の状態の推定結果とする。 The learning model 7 accepts input of the average and standard deviation values of the usage time for each electrical device by season, as well as attribute information such as the subject's age, gender, and educational background, and outputs an estimation result of the subject's cognitive function state. In this embodiment, the learning model 7 outputs likelihood (probability, confidence) values for each of the normal state, mild cognitive impairment state, and cognitive impairment state as an estimation result of the cognitive function state. The server device 3 obtains the three likelihood values output by the learning model 7, and the cognitive function state corresponding to the largest value is set as the estimation result of the subject's cognitive function state.

なお本実施の形態においては、学習モデル7が季節毎の電気機器の使用時間の平均値及び標準偏差値等の統計値を入力として受け付ける構成であるが、これに限るものではない。学習モデル7は、例えば1ヶ月毎又は1日毎の電気機器の使用時間の統計値を入力として受け付ける構成であってもよく、また例えば電気機器の使用時間又は消費電力等の時系列データを入力として受け付ける構成であってもよく、これら以外の情報を入力として受け付ける構成であってもよい。 In this embodiment, the learning model 7 is configured to accept as input statistical values such as the average value and standard deviation of the usage time of the electrical appliances for each season, but this is not limited to this. The learning model 7 may also be configured to accept as input statistical values of the usage time of the electrical appliances for each month or each day, or may be configured to accept as input time-series data such as the usage time or power consumption of the electrical appliances, or may be configured to accept information other than these as input.

図11は、本実施の形態に係るサーバ装置3が行う認知機能の推定処理の手順を示すフローチャートである。本実施の形態に係るサーバ装置3の認知機能推定部31cは、例えば所定期間が経過したタイミング又は端末装置から推定処理の実施要求を受信したタイミング等のように、対象者の認知機能の推定処理を実施するタイミングに至ったか否かを判定する(ステップS11)。推定処理を実施するタイミングに至っていない場合(S11:NO)、認知機能推定部31cは、推定処理を実施するタイミングに至るまで待機する。 Figure 11 is a flowchart showing the steps of the cognitive function estimation process performed by the server device 3 according to this embodiment. The cognitive function estimation unit 31c of the server device 3 according to this embodiment determines whether the timing has arrived to perform the cognitive function estimation process of the subject, for example, when a predetermined period of time has elapsed or when a request to perform the estimation process is received from a terminal device (step S11). If the timing has not arrived to perform the estimation process (S11: NO), the cognitive function estimation unit 31c waits until the timing to perform the estimation process arrives.

推定処理を実施するタイミングに至った場合(S11:YES)、認知機能推定部31cは、記憶部32の電力情報DB32eに記憶された電力情報を読み出す(ステップS12)。また認知機能推定部31cは、記憶部32の対象者情報DB32dに記憶された、認知機能推定の対象者に関する属性情報を読み出す(ステップS13)。認知機能推定部31cは、ステップS12及びS13にて読み出した情報に対して、必要に応じて適宜の前処理を行う(ステップ14)ことで、学習モデル7へ入力する情報を生成する。 When the time has come to perform the estimation process (S11: YES), the cognitive function estimation unit 31c reads out the power information stored in the power information DB 32e of the memory unit 32 (step S12). The cognitive function estimation unit 31c also reads out attribute information related to the subject of cognitive function estimation stored in the subject information DB 32d of the memory unit 32 (step S13). The cognitive function estimation unit 31c performs appropriate preprocessing on the information read out in steps S12 and S13 as necessary (step S14) to generate information to be input to the learning model 7.

認知機能推定部31cは、ステップS14にて適宜の前処理が施された入力情報を、記憶部32の学習モデル記憶部32cに記憶された学習済の学習モデル7へ入力する(ステップS15)。なおこのときに認知機能推定部31cは、ステップS13にて読み出した属性情報に基づいて対象者が単身者又は夫婦世帯のいずれであるかを調べ、対象者の属性に応じた学習モデル7を選択して情報を入力する。認知機能推定部31cは、情報の入力に対して学習モデル7が出力する出力値を取得する。認知機能推定部31cは、学習モデル7から取得した複数の出力値の中から最大値がいずれであるかを調べることによって、対象者の認知機能の状態が正常状態、軽度認知障害の状態又は認知障害の状態のいずれであるかを推定する(ステップS17)。認知機能推定部31cは、ステップS17の推定結果を含む情報を端末装置5へ送信し(ステップS18)、端末装置5に推定結果を表示させて、処理を終了する。 The cognitive function estimation unit 31c inputs the input information, which has been appropriately preprocessed in step S14, into the trained learning model 7 stored in the learning model memory unit 32c of the memory unit 32 (step S15). At this time, the cognitive function estimation unit 31c determines whether the subject is a single person or a married couple based on the attribute information read out in step S13, and selects a learning model 7 according to the subject's attributes to input the information. The cognitive function estimation unit 31c acquires an output value output by the learning model 7 in response to the input information. The cognitive function estimation unit 31c estimates whether the subject's cognitive function state is normal, mild cognitive impairment, or cognitive impairment by determining which of the multiple output values acquired from the learning model 7 has the maximum value (step S17). The cognitive function estimation unit 31c transmits information including the estimation result of step S17 to the terminal device 5 (step S18), displays the estimation result on the terminal device 5, and ends the processing.

サーバ装置3は、対象者の認知機能の状態の推定結果を、対象者に対して予め定められたユーザ102(対象者本人又は対象者の家族等)の端末装置5へ送信する。なお本実施の形態に係る情報処理システムでは、施設101に備えられた電気機器の使用時間に関する情報と、施設101に住む対象者の認知機能の推定結果に関する情報とがユーザ102に対して提供される。このため本実施の形態においてサーバ装置3は、施設101のセンサ1から取得した電力情報に基づいて推定した各電気機器の使用時間と、施設101に住む対象者の認知機能の推定結果とを端末装置5へ送信する。ただし情報処理システムは、ユーザ102に対して対象者の認知機能の推定結果に関する情報を提供し、電気機器の使用時間に関する情報を提供しない構成であってもよい。 The server device 3 transmits the estimated result of the state of the subject's cognitive function to the terminal device 5 of a user 102 (the subject himself/herself or a family member of the subject, etc.) predetermined for the subject. Note that in the information processing system according to this embodiment, information regarding the usage time of electrical devices provided in the facility 101 and information regarding the estimated result of the cognitive function of the subject living in the facility 101 are provided to the user 102. Therefore, in this embodiment, the server device 3 transmits to the terminal device 5 the usage time of each electrical device estimated based on power information acquired from the sensor 1 in the facility 101 and the estimated result of the cognitive function of the subject living in the facility 101. However, the information processing system may be configured to provide the user 102 with information regarding the estimated result of the subject's cognitive function, but not with information regarding the usage time of the electrical devices.

端末装置5は、サーバ装置3から送信された情報を受信して、受信した情報を表示部54に表示することで、電気機器の使用時間及び対象者の認知機能の推定結果等をユーザ102に通知する。図12は、端末装置5が表示する通知画面の一例を示す模式図である。端末装置5が表示する通知画面には、例えば画面の最上部に「ユーザAAAA様」等の文字列が表示されることで、ユーザのID又はユーザの名前等が表示される。本例の通知画面には、このユーザ名の下方に、電化製品の使用時間に関する情報を表示する使用時間表示領域111、及び、対象者の認知機能の推定結果を表示する認知機能表示領域112が設けられている。 The terminal device 5 receives the information transmitted from the server device 3 and displays the received information on the display unit 54, thereby notifying the user 102 of the amount of time the electrical appliances were used and the estimated results of the subject's cognitive function. Figure 12 is a schematic diagram showing an example of a notification screen displayed by the terminal device 5. The notification screen displayed by the terminal device 5 displays the user's ID or name, for example, by displaying a character string such as "User AAAA" at the top of the screen. Below the user name, the notification screen in this example has a usage time display area 111 that displays information about the amount of time the electrical appliances were used, and a cognitive function display area 112 that displays the estimated results of the subject's cognitive function.

端末装置5は、通知画面の使用時間表示領域111に、例えば「2021年3月~5月 1日の電化製品別の使用時間」等のタイトル文字列と、施設101に備えられた各電気機器の使用時間のグラフとを表示する。図示の通知画面において、端末装置5は、テレビ、エアコン、電子レンジ、照明器具及び洗濯機等の電気機器の名前に対応付けて、使用時間を示す横方向に延びた棒グラフでそれぞれ使用時間を示している。端末装置5は、サーバ装置3から受信した情報に基づいて、タイトル文字列に表示する年月日等を決定し、各電気機器に対応する棒グラフの画像等を生成して、図示の通知画面を表示部54に表示する。 The terminal device 5 displays a title string, such as "Usage time by electrical appliance from March to May 1, 2021," and a graph of the usage time of each electrical device installed in the facility 101 in the usage time display area 111 of the notification screen. In the illustrated notification screen, the terminal device 5 associates the names of electrical devices, such as televisions, air conditioners, microwaves, lighting fixtures, and washing machines, with horizontally extending bar graphs indicating the usage time. Based on the information received from the server device 3, the terminal device 5 determines the year, month, and date to be displayed in the title string, generates images of bar graphs corresponding to each electrical device, and displays the illustrated notification screen on the display unit 54.

端末装置5は、通知画面の認知機能表示領域112に、例えば「電化製品の使用状況から推定した認知機能の状態」等のタイトル文字列と、「軽度認知障害の可能性があります」等の認知機能の推定結果を示す文字列とを表示する。端末装置5は、予め定められた文字列をタイトル文字列として表示する。また端末装置5は、サーバ装置3から受信した情報に基づいて、認知機能の推定結果として表示する文字列を決定する。例えば端末装置は、認知機能の推定結果が正常状態である場合、「認知機能は正常です」等の文字列を表示することができる。また例えば端末装置5は、認知機能の推定結果が認知障害の状態である場合、「認知障害の可能性があります」等の文字列を表示することができる。 The terminal device 5 displays a title string such as "State of cognitive function estimated from usage of electrical appliances" and a string indicating the estimated result of cognitive function such as "Possible mild cognitive impairment" in the cognitive function display area 112 of the notification screen. The terminal device 5 displays a predetermined string as the title string. The terminal device 5 also determines the string to display as the estimated result of cognitive function based on the information received from the server device 3. For example, if the estimated result of cognitive function is normal, the terminal device can display a string such as "Cognitive function is normal." Also, for example, if the estimated result of cognitive function is a state of cognitive impairment, the terminal device 5 can display a string such as "Possible cognitive impairment."

<まとめ>
以上の構成の本実施の形態に係る情報処理システムでは、施設101内の電気機器毎に推定された使用時間等の使用状況情報をサーバ装置3が取得する。使用状況情報を入力した場合に施設101を使用する対象者の認知機能に関する認知機能情報を出力するよう機械学習がなされた学習モデル7に対して、サーバ装置3は、取得した使用状況情報を入力し、学習モデル7が出力する認知機能情報を取得する。サーバ装置3は、学習モデル7から取得した認知機能情報を端末装置5へ送信することにより、端末装置5に対象者の認知機能情報を表示させる。これによりサーバ装置3は、施設101内の電気機器の使用状況に基づいて対象者の認知機能を推定することができる。各電気機器の使用時間等は、施設101の分電盤等にセンサ1を設置することで取得できる消費電力又は消費電流等の電力情報を基に、NILMの技術で推定することができる。センサ1は、施設101の分電盤等に設置するのみでよいため、本実施の形態に係る情報処理システムによる認知機能の推定サービスの導入が容易である。更には、既に電気機器毎の使用状況を通知するサービスを利用している施設101では、既にセンサ1が設置済みである可能性が高く、このセンサ1を認知機能の推定に流用することができるため、認知機能の推定サービスの導入は更に容易である。
<Summary>
In the information processing system according to the present embodiment, the server device 3 acquires usage status information, such as estimated usage time, for each electrical device in the facility 101. The server device 3 inputs the acquired usage status information into a learning model 7, which has undergone machine learning to output cognitive function information regarding the cognitive function of a subject using the facility 101 when the usage status information is input, and acquires the cognitive function information output by the learning model 7. The server device 3 transmits the cognitive function information acquired from the learning model 7 to the terminal device 5, thereby causing the terminal device 5 to display the cognitive function information of the subject. This allows the server device 3 to estimate the cognitive function of the subject based on the usage status of the electrical devices in the facility 101. The usage time of each electrical device can be estimated using NILM technology based on power information, such as power consumption or current consumption, which can be acquired by installing a sensor 1 on a distribution board or the like of the facility 101. Because the sensor 1 only needs to be installed on a distribution board or the like of the facility 101, a cognitive function estimation service using the information processing system according to the present embodiment can be easily implemented. Furthermore, in facilities 101 that are already using a service that notifies users of the usage status of each electrical device, it is highly likely that sensor 1 has already been installed, and this sensor 1 can be used to estimate cognitive function, making it even easier to introduce a cognitive function estimation service.

なお本実施の形態に係る情報処理システムは、施設101の分電盤等にセンサ1を設置して電力情報の収集を行う構成としたが、これに限るものではない。例えば同様の情報を取得することができるスマートメータ等の装置が施設101に設置されている場合、これらの装置からサーバ装置3が電力情報を取得してもよい。また本実施の形態に係る情報処理システムでは、電気機器毎の使用時間の平均値及び標準偏差値を使用状況情報として用いて学習モデル7へ入力しているが、これに限るものではなく、例えば電気機器毎の消費電力量又は消費電流量等の平均値又は標準偏差値等を使用状況情報として学習モデル7へ入力する構成であってもよく、電気機器毎の使用回数の平均値及び標準偏差値等を使用状況情報として入力する構成であってもよい。 Note that the information processing system according to this embodiment is configured to collect power information by installing sensors 1 on distribution boards or the like in facility 101, but this is not limited to this. For example, if devices such as smart meters that can acquire similar information are installed in facility 101, server device 3 may acquire power information from these devices. Furthermore, in the information processing system according to this embodiment, the average value and standard deviation of the usage time for each electrical device are used as usage information and input to learning model 7, but this is not limited to this. For example, the average value or standard deviation of the amount of power consumed or current consumed by each electrical device may be input to learning model 7 as usage information, or the average value and standard deviation of the number of times each electrical device is used may be input as usage information.

また本実施の形態に係る学習モデル7は、施設101の電気機器の使用状況情報と共に、施設101を使用する対象者の年齢、性別及び教育歴の属性情報の入力を受け付けて、対象者の認知機能情報を出力する。対象者の年齢、性別及び教育歴等の情報は、認知機能に与える影響が大きいため、これらの情報を用いることで、学習モデル7はより精度よく対象者の認知機能を推定することができる。なお本実施の形態に係る学習モデル7は、年齢、性別及び教育歴の3つの情報を対象者の属性情報の入力として受け付けているが、これに限るものではなく、例えば学習モデル7は年齢、性別又は教育歴のいずれか1つ又は2つの情報を属性情報の入力として受け付けてもよく、また例えば学習モデル7は、年齢、性別及び教育歴以外の情報を属性情報の入力として受け付けてもよい。 Furthermore, the learning model 7 according to this embodiment accepts input of attribute information such as the age, gender, and educational background of the subject using the facility 101, along with usage information about the electrical devices in the facility 101, and outputs cognitive function information about the subject. Information such as the subject's age, gender, and educational background has a significant impact on cognitive function, so by using this information, the learning model 7 can more accurately estimate the subject's cognitive function. Note that while the learning model 7 according to this embodiment accepts three pieces of information, age, gender, and educational background, as input of the subject's attribute information, this is not limited to this. For example, the learning model 7 may accept one or two pieces of information, age, gender, or educational background, as input of attribute information. Furthermore, for example, the learning model 7 may accept information other than age, gender, and educational background as input of attribute information.

また本実施の形態に係る学習モデル7は、対象者の認知機能に関して正常状態、軽度認知障害の状態又は認知障害の状態のいずれであるかを分類した情報を認知機能情報として出力する。これによりサーバ装置3は、学習モデル7が出力する分類結果を取得して、対象者の認知機能の状態がいずれであるかを容易に判断することができる。なお本実施の形態に係る学習モデル7は、正常状態、軽度認知障害の状態又は認知障害の状態の3つの状態を分類するものとしたが、これに限るものではない。学習モデル7は、例えば正常状態又は軽度認知障害の状態の2つの状態を分類するものであってもよく、また例えば正常状態又は認知障害の状態の2つの状態を分類するものであってよく、また例えば上記の3つの状態に別の状態を更に含む4つ以上の状態を分類するものであってよい。サーバ装置3は、例えば正常状態又は認知障害の2つの状態を分類する学習モデル7を利用して認知症であるか否かを推定し、認知障害の状態であると推定された対象者について軽度認知障害又はそれより重い認知障害の2つの状態を分類する学習モデル7を利用して認知障害の程度を推定してもよい。 Furthermore, the learning model 7 according to this embodiment outputs, as cognitive function information, information classifying the subject's cognitive function as either a normal state, a mild cognitive impairment state, or a cognitive impairment state. This allows the server device 3 to obtain the classification results output by the learning model 7 and easily determine the state of the subject's cognitive function. While the learning model 7 according to this embodiment classifies the subject into three states, namely, a normal state, a mild cognitive impairment state, and a cognitive impairment state, this is not limited to this. The learning model 7 may classify the subject into two states, for example, a normal state or a mild cognitive impairment state, or may classify the subject into four or more states, for example, including a state in addition to the above three states. The server device 3 may, for example, use the learning model 7 that classifies the subject into two states, a normal state or a cognitive impairment, to estimate whether or not the subject has dementia, and may use the learning model 7 that classifies the subject who is estimated to have a cognitive impairment into two states, namely, mild cognitive impairment or a more severe cognitive impairment, to estimate the degree of cognitive impairment.

また本実施の形態に係る情報処理システムでは、サーバ装置3による電気機器の使用時間の推定結果及び認知機能の状態の推定結果を端末装置5へ送信し、これを受信した端末装置5が電気機器の使用時間と対象者の認知機能の状態とを表示部54に表示する。これにより端末装置5を使用するユーザ102は、施設101の各電気機器の使用時間と、施設101を使用する対象者の認知機能の状態とを容易に確認することができる。端末装置5が電気機器の使用時間と対象者の認知機能の状態とを共に表示することによって、ユーザ102は認知機能の状態の推定結果と電気機器の使用時間との対応関係を推測することができる。 In addition, in the information processing system according to this embodiment, the server device 3 transmits the estimated results of the usage time of the electrical devices and the estimated results of the cognitive function state to the terminal device 5, and the terminal device 5 receives the results and displays the usage time of the electrical devices and the cognitive function state of the subject on the display unit 54. This allows the user 102 using the terminal device 5 to easily check the usage time of each electrical device in the facility 101 and the cognitive function state of the subject using the facility 101. As the terminal device 5 displays both the usage time of the electrical devices and the cognitive function state of the subject, the user 102 can infer the correspondence between the estimated results of the cognitive function state and the usage time of the electrical devices.

また本実施の形態に係る情報処理システムでは、対象者が単身者又は夫婦世帯のいずれであるかの属性情報に応じて学習モデル7が個別に生成され、サーバ装置3は対象者が単身者又は夫婦世帯のいずれであるかに応じて複数の学習モデル7から1つを選択し、選択した学習モデル7を用いて対象者の認知機能の状態を推定する処理を行う。住宅等の施設101では、この施設に対象者が1人で住んでいるか、2人又はで住んでいるか、3人以上で住んでいるかで電気機器の使用時間が大きく異なることが予測されるため、単身者又は夫婦世帯に応じて個別に学習モデル7を生成しておくことで、学習モデル7を用いた推定の精度を向上することが期待できる。ただし、学習モデル7に対して単身者又は夫婦世帯のいずれであるかを対象者の属性情報として入力する構成としてもよい。また単身者及び夫婦世帯以外の世帯構成、例えば3人家族、4人家族等についても個別に学習モデル7を生成して認知機能の状態を推定することができる。 In addition, in the information processing system according to this embodiment, a learning model 7 is individually generated according to attribute information indicating whether the subject is a single person or a married couple, and the server device 3 selects one of multiple learning models 7 according to whether the subject is a single person or a married couple, and performs processing to estimate the state of the subject's cognitive function using the selected learning model 7. In a facility 101 such as a residence, it is predicted that the usage time of electrical devices will vary greatly depending on whether the subject lives alone, with two or more people, or with three or more people. Therefore, by generating a learning model 7 individually according to whether the subject lives alone or with a married couple, it is expected that the accuracy of estimation using the learning model 7 will be improved. However, it is also possible to configure the learning model 7 so that whether the subject is a single person or a married couple is input as attribute information of the subject. Furthermore, individual learning models 7 can be generated for household configurations other than single people and married couples, such as a three-person family or a four-person family, to estimate the state of cognitive function.

なお本実施の形態に係る情報処理システムは、予め機械学習がなされた学習モデル7を利用して対象者の認知機能の状態を推定する構成としたが、これに限るものではない。情報処理システムは、学習モデル7を利用するのではなく、予め定められたルール(例えば1日のテレビの使用時間がX時間以上、エアコンの使用時間がY時間以上、電子レンジの使用時間がZ時間以下…等)に合致するか否かに応じて、対象者の認知機能の状態を推定する構成であってもよい。 Note that the information processing system according to this embodiment is configured to estimate the state of the subject's cognitive function using a learning model 7 that has undergone pre-machine learning, but this is not limited to this. Instead of using a learning model 7, the information processing system may be configured to estimate the state of the subject's cognitive function based on whether or not the state matches pre-defined rules (for example, television usage time per day is X hours or more, air conditioner usage time is Y hours or more, microwave usage time is Z hours or less, etc.).

<実施の形態2>
実施の形態2に係る情報処理システムは、対象者のうつの状態を推定する処理を行う。図13は、実施の形態2に係る学習モデル207の構成を説明するための模式図である。実施の形態2に係る情報処理システムでは、電気機器の使用時間と、対象者の属性情報とを入力として受け付け、対象者のうつの状態を出力する学習モデル207がサーバ装置3により生成され、サーバ装置3による対象者のうつ状態の推定処理に用いられる。実施の形態2に係る学習モデル207へ入力される情報は、実施の形態1に係る学習モデル7へ入力される情報と同じものであってよい。実施の形態2に係る学習モデル207が出力する情報は、例えば対象者がうつ状態であるか否かを分類する情報であり、うつ状態であることの尤度及び正常状態である(うつ状態でない)ことの尤度とすることができる。
<Second Embodiment>
An information processing system according to the second embodiment performs processing to estimate a subject's state of depression. FIG. 13 is a schematic diagram illustrating the configuration of a learning model 207 according to the second embodiment. In the information processing system according to the second embodiment, a learning model 207 that receives, as input, the usage time of an electrical device and attribute information of the subject and outputs the subject's state of depression is generated by the server device 3, and is used in the processing to estimate the subject's state of depression by the server device 3. The information input to the learning model 207 according to the second embodiment may be the same as the information input to the learning model 7 according to the first embodiment. The information output by the learning model 207 according to the second embodiment is, for example, information classifying whether the subject is in a depressed state or not, and can be the likelihood of being in a depressed state and the likelihood of being in a normal state (not in a depressed state).

実施の形態2に係る情報処理システムでは、施設101に住む人のうつの状態を例えば年に1回から数回程度の頻度で医師等が診断した診断結果が収集される。本実施の形態において診断結果は、対象者がうつ状態であるか否かを示す情報である。この診断結果が、学習モデル207の出力情報に相当するものとして、入力情報に対応する正解ラベルとして付されることにより、学習モデル207を機械学習により生成するための訓練データが作成される。サーバ装置3は、予め作成された訓練データを用いた機械学習を行うことによって学習モデル207を生成し、生成した学習モデル207を学習モデル記憶部32cに記憶する。 In the information processing system according to the second embodiment, diagnostic results obtained by doctors or other medical professionals assessing the depression of people living in the facility 101, for example, once to several times a year, are collected. In this embodiment, the diagnostic results are information indicating whether or not the subject is depressed. These diagnostic results are equivalent to the output information of the learning model 207 and are assigned as correct answer labels corresponding to the input information, thereby creating training data for generating the learning model 207 by machine learning. The server device 3 generates the learning model 207 by performing machine learning using previously created training data, and stores the generated learning model 207 in the learning model storage unit 32c.

サーバ装置3は、施設101のセンサ1から取得した電力情報に基づいて各電気機器の使用時間を推定し、この推定結果と施設101に住む対象者の属性情報とを学習モデル207へ入力する。サーバ装置3は、学習モデル207が出力する情報を取得して対象者がうつ状態であるか否かを推定し、推定結果を端末装置5へ送信する。端末装置5は、サーバ装置3からの情報を受信して、対象者のうつの状態の推定結果を表示部54に表示する。このときに、サーバ装置3はうつ状態の推定結果と共に、電気機器の使用時間に関する情報を端末装置5へ送信し、端末装置5がうつ状態の推定結果と共に電気機器の使用時間に関する情報を表示してよい。 The server device 3 estimates the usage time of each electrical device based on the power information obtained from the sensor 1 of the facility 101, and inputs this estimation result and attribute information of the subject living in the facility 101 into the learning model 207. The server device 3 obtains the information output by the learning model 207, estimates whether the subject is in a depressed state, and transmits the estimation result to the terminal device 5. The terminal device 5 receives the information from the server device 3 and displays the estimation result of the subject's depressed state on the display unit 54. At this time, the server device 3 may transmit information related to the usage time of the electrical device along with the estimation result of the depressed state to the terminal device 5, and the terminal device 5 may display the information related to the usage time of the electrical device along with the estimation result of the depressed state.

以上の構成の実施の形態2に係る情報処理システムでは、施設101内の電気機器毎に推定された使用時間等の使用状況情報と、施設101を使用する対象者の属性情報との入力を学習モデル207が受け付けて、対象者のうつの状態の推定結果を学習モデル207が出力する。これによりサーバ装置3は、学習モデル207を利用して、施設101内の電気機器の使用状況に基づいて対象者のうつの状態を推定することができる。 In the information processing system according to the second embodiment configured as described above, the learning model 207 receives input of usage information such as estimated usage time for each electrical device in the facility 101 and attribute information for the subject who uses the facility 101, and outputs an estimation result of the subject's state of depression. This allows the server device 3 to use the learning model 207 to estimate the subject's state of depression based on the usage status of the electrical devices in the facility 101.

なおサーバ装置3は、認知機能の状態を推定する実施の形態1に係る学習モデル7と、うつの状態を推定する実施の形態2に係る学習モデル207とを共に用いて、対象者の認知機能の状態及びうつの状態を推定する処理を行ってよい。また、使用状況情報及び属性情報の入力に対して、対象者の認知機能の状態及びうつの状態の両方を認知機能情報として出力する学習モデルを生成してもよい。学習モデルが出力する認知機能情報は、正常状態、軽度認知障害及び認知障害の3つの状態の分類結果、又は、うつの状態であるか否かの分類結果に限らず、例えば認知機能の程度を示す数値情報など、これら以外の種々の情報であってよい。 The server device 3 may perform processing to estimate the state of cognitive function and the state of depression of the subject using both the learning model 7 according to embodiment 1 that estimates the state of cognitive function and the learning model 207 according to embodiment 2 that estimates the state of depression. Furthermore, a learning model may be generated that outputs both the state of cognitive function and the state of depression of the subject as cognitive function information in response to input of usage information and attribute information. The cognitive function information output by the learning model is not limited to classification results into the three states of normal state, mild cognitive impairment, and cognitive impairment, or classification results as to whether or not the subject is in a state of depression, but may also be various other information, such as numerical information indicating the degree of cognitive function.

また、実施の形態2に係る情報処理システムのその他の構成は、実施の形態1に係る情報処理システムと同様であるため、同様の箇所には同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。 Furthermore, the other configurations of the information processing system according to embodiment 2 are the same as those of the information processing system according to embodiment 1, so similar parts are given the same reference numerals and detailed descriptions are omitted.

<実施の形態3>
実施の形態3に係る情報処理システムは、電気機器の使用時間及び対象者の属性情報の時系列的な変化に基づいて、この対象者の将来の認知機能の状態を推定する。図14は、実施の形態3に係る学習モデル307の構成を説明するための模式図である。実施の形態3に係る学習モデル307は、n個(n=1,2,3…)の時系列的な情報の入力を順に受け付けて、対象者の将来の認知機能の状態を推定する。学習モデル307には、例えば時点T1の情報、時点T2の情報、…、時点Tnの情報が、時系列順に入力される。
<Third Embodiment>
An information processing system according to a third embodiment estimates the future state of cognitive function of a subject based on time series changes in the usage time of an electrical device and the subject's attribute information. Fig. 14 is a schematic diagram illustrating the configuration of a learning model 307 according to the third embodiment. The learning model 307 according to the third embodiment sequentially accepts input of n pieces of time series information (n = 1, 2, 3, ...) and estimates the future state of cognitive function of the subject. For example, information at time T1, information at time T2, ..., information at time Tn is input in chronological order to the learning model 307.

学習モデル307へ入力される各時点の情報には、施設101の各電気機器の使用時間、及び、施設101に住む対象者の属性情報等が含まれる。ただし、学習モデル307へ入力される各時点の情報には、対象者の属性情報が含まれていなくてもよい。 The information at each point in time input into the learning model 307 includes the usage time of each electrical device in the facility 101, and attribute information of the subjects living in the facility 101. However, the information at each point in time input into the learning model 307 does not necessarily have to include attribute information of the subjects.

学習モデル307が出力する将来の認知機能の状態は、例えば時点T1~Tnの情報が入力される場合に、時点Tn+1の対象者の認知機能の状態である(又は、時点T2~Tn+1の対象者の認知機能の状態である)。なお学習モデル307は、将来の認知機能の状態に加えて、将来の電気機器の使用時間及び対象者の属性情報を出力してもよい。 For example, when information from times T1 to Tn is input, the future cognitive function state output by the learning model 307 is the cognitive function state of the subject at time Tn+1 (or the cognitive function state of the subject at times T2 to Tn+1). In addition to the future cognitive function state, the learning model 307 may also output the future usage time of the electrical device and the subject's attribute information.

例えば、学習モデル307に対して2020年春の情報、2020年夏の情報、2020年秋の情報、2020年冬の情報が順に入力される場合、学習モデル307は2021年春の対象者の認知機能の状態を推定して出力する。又は、学習モデル307は、2020年春の情報、2020年夏の情報、2020年秋の情報、2020年冬の情報が順に入力される場合、2020年夏の推定結果、2020年秋の推定結果、2020年冬の推定結果、2021年春の推定結果を出力してもよい。なお、学習モデル307へ入力される時系列情報は、季節周期の情報でなくてよく、例えば1年周期、1ヶ月周期、1週間周期又は1日周期等の様々な時系列情報であってよい。学習モデル307は、入力された時系列情報に対して、次の周期における情報を推定して出力するように機械学習がなされた学習モデルである。 For example, if information from spring 2020, summer 2020, autumn 2020, and winter 2020 is input to the learning model 307 in that order, the learning model 307 will estimate and output the state of the subject's cognitive function in spring 2021. Alternatively, if information from spring 2020, summer 2020, autumn 2020, and winter 2020 is input to the learning model 307 in that order, the learning model 307 may output an estimation result for summer 2020, an estimation result for autumn 2020, an estimation result for winter 2020, and an estimation result for spring 2021. Note that the time series information input to the learning model 307 does not have to be information with a seasonal cycle, and may be various time series information, such as information with a one-year cycle, a one-month cycle, a one-week cycle, or a one-day cycle. The learning model 307 is a learning model that has undergone machine learning to estimate and output information for the next cycle based on the input time series information.

実施の形態3に係る学習モデル307は、例えばRNN(Recurrent Neural Network)、LSTM(Long Short Term Memory)、Seq2Seq(sequence to sequence)又はTransformer等の時系列情報を扱う学習モデルの構成が採用され得る。学習モデル307は、予め収集された時系列の情報を用いて、ある時点の情報を入力とし、次の時点の情報を正解ラベルとして訓練データを作成し、作成した訓練データを用いた教師ありの機械学習を行うことで生成される。 The learning model 307 according to the third embodiment may have the configuration of a learning model that handles time-series information, such as a recurrent neural network (RNN), long short-term memory (LSTM), sequence-to-sequence (Seq2Seq), or transformer. The learning model 307 is generated by using pre-collected time-series information to create training data using information at a certain point in time as input and information at the next point in time as the correct answer label, and then performing supervised machine learning using the created training data.

実施の形態3に係るサーバ装置3は、施設101に設けられたセンサ1から取得した電力情報に基づいて電気機器の使用時間を推定し、推定した電気機器の使用時間の情報を記憶しておくと共に、季節毎又は1ヶ月毎等の所定期間での使用時間を集計して記憶しておく。サーバ装置3は、例えば季節毎又は1ヶ月毎等の所定周期で、最新の電気機器の使用時間及び対象者の属性情報を含む入力情報と、過去所定回数分の入力情報とを取得して、実施の形態3に係る学習モデル307へ時系列順に入力する。サーバ装置3は、学習モデル307が最終的に出力する認知機能の状態の推定結果を、対象者の将来の認知機能の状態の推定結果として取得する。 The server device 3 according to the third embodiment estimates the usage time of electrical devices based on power information acquired from the sensors 1 installed in the facility 101, stores the information on the estimated usage time of the electrical devices, and also aggregates and stores the usage time for a predetermined period, such as for each season or month. The server device 3 acquires input information including the latest usage time of the electrical devices and attribute information of the subject, as well as a predetermined number of previous input information, at a predetermined cycle, for example, for each season or month, and inputs this information in chronological order to the learning model 307 according to the third embodiment. The server device 3 acquires the estimated result of the state of cognitive function finally output by the learning model 307 as the estimated result of the future state of cognitive function of the subject.

サーバ装置3は、学習モデル307を用いて推定した将来の認知機能の状態に関する情報を、過去の認知機能の状態に関する情報と共に端末装置5へ送信する。これらの情報を受信した端末装置5は、例えば対象者の認知機能の状態の時系列的な変化を、グラフ等にて示した画像を表示部54に表示することができる。また例えばサーバ装置3は、将来の認知機能の状態が現時点の状態より悪化することが推定される場合、その旨を通知する情報を端末装置5へ送信し、ユーザに対する通知を行う。 The server device 3 transmits information regarding the future state of cognitive function estimated using the learning model 307 to the terminal device 5, along with information regarding the past state of cognitive function. Upon receiving this information, the terminal device 5 can display, for example, an image showing the time-series changes in the subject's cognitive function state in the form of a graph or the like on the display unit 54. Furthermore, for example, if the server device 3 estimates that the future state of cognitive function will worsen compared to the current state, it transmits information to that effect to the terminal device 5, thereby notifying the user.

以上の構成の実施の形態3に係る情報処理システムでは、サーバ装置3が施設101の各電気機器の使用時間及び対象者の属性情報を含む時系列の入力情報を学習モデル307へ入力し、学習モデル307が出力する対象者の将来の認知機能の状態の推定結果を取得する。これにより実施の形態3に係る情報処理システムは、対象者の将来の認知機能の状態を推定することが期待できる。 In the information processing system according to the third embodiment configured as described above, the server device 3 inputs time-series input information, including the usage time of each electrical device in the facility 101 and the subject's attribute information, to the learning model 307, and obtains an estimation result of the subject's future cognitive function state output by the learning model 307. As a result, the information processing system according to the third embodiment can be expected to estimate the subject's future cognitive function state.

なお実施の形態3においては、学習モデル307が将来の認知機能の状態を推定する構成としたが、これに限るものではなく、将来のうつの状態を推定する構成としてもよい。また学習モデル307は、将来の認知機能の状態ではなく、現在の認知機能の状態を出力する構成であってもよい。即ち、時点T1~時点Tnまでの入力情報に対して、学習モデル307が、時点Tnの認知機能の状態を出力してもよい。 In the third embodiment, the learning model 307 is configured to estimate the future state of cognitive function, but this is not limited to this and it may also be configured to estimate the future state of depression. Furthermore, the learning model 307 may be configured to output the current state of cognitive function rather than the future state of cognitive function. In other words, for input information from time T1 to time Tn, the learning model 307 may output the state of cognitive function at time Tn.

また実施の形態3に係る情報処理システムでは、電気機器の使用時間及び対象者の属性情報を一組の入力情報として学習モデル307へ入力する構成としたが、これに限るものではない。学習モデル307へ入力する時系列の情報は、例えば電気機器の使用時間のみであってよく、また例えば使用時間及び属性情報以外の情報が含まれていてもよい。 Furthermore, in the information processing system according to embodiment 3, the usage time of the electrical device and the subject's attribute information are input to the learning model 307 as a set of input information, but this is not limited to this. The time-series information input to the learning model 307 may be, for example, only the usage time of the electrical device, or may include information other than the usage time and attribute information.

また、実施の形態3に係る情報処理システムのその他の構成は、実施の形態1,2に係る情報処理システムと同様であるため、同様の箇所には同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。 Furthermore, the other configurations of the information processing system according to embodiment 3 are the same as those of the information processing systems according to embodiments 1 and 2, so similar parts are given the same reference numerals and detailed descriptions are omitted.

今回開示された実施形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiments disclosed herein should be considered in all respects to be illustrative and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the claims, not by the meaning described above, and is intended to include all modifications within the meaning and scope of the claims.

1 センサ
3 サーバ装置
5 端末装置
7 学習モデル
31 処理部
31a 学習モデル生成部
31b 使用時間推定部
31c 認知機能推定部
32 記憶部
32a サーバプログラム
32b 訓練データ記憶部
32c 学習モデル記憶部
32d 対象者情報DB
32e 電力情報DB
33 通信部
51 処理部
51a 表示処理部
52 記憶部
52a プログラム
53 通信部
54 表示部
55 操作部
98,99 記録媒体
101 施設
102 ユーザ
111 使用時間表示領域
112 認知機能表示領域
207 学習モデル
307 学習モデル
N ネットワーク
REFERENCE SIGNS LIST 1 Sensor 3 Server device 5 Terminal device 7 Learning model 31 Processing unit 31a Learning model generation unit 31b Usage time estimation unit 31c Cognitive function estimation unit 32 Storage unit 32a Server program 32b Training data storage unit 32c Learning model storage unit 32d Subject information DB
32e Electric power information DB
33 Communication unit 51 Processing unit 51a Display processing unit 52 Memory unit 52a Program 53 Communication unit 54 Display unit 55 Operation unit 98, 99 Recording medium 101 Facility 102 User 111 Usage time display area 112 Cognitive function display area 207 Learning model 307 Learning model N Network

Claims (14)

施設内の電気機器毎に推定された使用状況情報を取得し、
施設内の電気機器毎に推定された使用状況情報を入力した場合に、前記施設を使用する対象者の認知機能に関する認知機能情報を出力するよう機械学習がなされ、且つ、前記対象者の世帯構成に応じて別に機械学習がなされた複数の学習モデルの中から、前記取得した使用状況情報に係る対象者の世帯構成に応じて一の学習モデルを選択し、
選択した前記学習モデルに、前記取得した使用状況情報を入力し、当該学習モデルが出力する認知機能情報を取得し、
取得した前記認知機能情報を出力する
処理をコンピュータに実行させるコンピュータプログラム。
Obtain estimated usage information for each electrical device in the facility,
When usage status information estimated for each electrical device in a facility is input, machine learning is performed to output cognitive function information regarding the cognitive function of a subject using the facility , and one learning model is selected according to the household composition of the subject related to the acquired usage status information from among a plurality of learning models that have been separately machine-learned according to the household composition of the subject;
inputting the acquired usage information into the selected learning model, and acquiring cognitive function information output by the learning model;
and outputting the acquired cognitive function information.
前記使用状況情報は、各電気機器の消費電力又は消費電流から推定される各電気機器の使用時間である、
請求項1に記載のコンピュータプログラム。
The usage status information is a usage time of each electrical device estimated from the power consumption or current consumption of each electrical device.
2. The computer program of claim 1.
前記学習モデルは、前記使用状況情報と、対象者の年齢、性別又は教育歴とを入力情報として受け付け、当該入力情報に応じた対象者の認知機能情報を出力する、
請求項1又は請求項2に記載のコンピュータプログラム。
The learning model receives the usage information and the subject's age, gender, or educational background as input information, and outputs cognitive function information of the subject according to the input information.
3. A computer program according to claim 1 or claim 2.
前記学習モデルが出力する認知機能情報は、対象者が認知機能に関して正常状態、軽度認知障害又は認知障害のいずれであるかを分類した情報である、
請求項1から請求項3までのいずれか1つに記載のコンピュータプログラム。
The cognitive function information output by the learning model is information that classifies the subject's cognitive function as being normal, mild cognitive impairment, or cognitive impairment.
A computer program according to any one of claims 1 to 3.
前記学習モデルが出力する認知機能情報は、対象者がうつ状態であるか否かを分類した情報である、
請求項1から請求項3までのいずれか1つに記載のコンピュータプログラム。
The cognitive function information output by the learning model is information classifying whether the subject is in a depressed state or not.
A computer program according to any one of claims 1 to 3.
前記学習モデルは、時系列的な前記使用状況情報の入力を受け付けて、時系列的な前記認知機能情報を出力する、
請求項1から請求項5までのいずれか1つに記載のコンピュータプログラム。
The learning model receives input of the time-series usage information and outputs the time-series cognitive function information.
A computer program according to any one of claims 1 to 5.
前記使用状況情報と前記認知機能情報とを端末装置の表示部に表示する処理を行う
請求項1から請求項6までのいずれか1つに記載のコンピュータプログラム。
The computer program according to claim 1 , further comprising: a process for displaying the usage status information and the cognitive function information on a display unit of a terminal device.
期間に関する情報と、前記期間について推定された電気機器毎の使用時間に関する情報と、前記期間について推定された対象者の認知機能に関する情報とを対応付けた表示用の情報を出力する、
請求項1から請求項7までのいずれか1つに記載のコンピュータプログラム。
outputting display information that associates information related to a period, information related to the estimated usage time of each electrical device for the period, and information related to the cognitive function of the subject for the period;
A computer program according to any one of claims 1 to 7.
前記複数の学習モデルには、単身者世帯に応じた学習モデルと、夫婦世帯に応じた学習モデルとを含む、The plurality of learning models include a learning model for single-person households and a learning model for married couple households,
請求項1から請求項8までのいずれか1つに記載のコンピュータプログラム。A computer program according to any one of claims 1 to 8.
施設内の電気機器毎に推定された使用状況情報と、前記施設を使用する対象者の認知機能に関する認知機能情報と対応付けられ、且つ、前記対象者の世帯構成に応じて作成された複数種類の訓練データを取得し、
取得した前記複数種類の訓練データを用いて世帯構成に応じて別に機械学習を行うことにより、施設内の電気機器毎に推定された使用状況情報を入力した場合に対象者の認知機能情報を出力する、世帯構成に応じた複数の学習モデルを生成する、
処理をコンピュータに実行させるコンピュータプログラム。
Correlate usage status information estimated for each electrical device in the facility with cognitive function information regarding the cognitive functions of subjects who use the facility , and acquire multiple types of training data created according to the household composition of the subjects;
By performing machine learning separately according to the household composition using the acquired multiple types of training data, multiple learning models are generated according to the household composition , which output cognitive function information of the subject when usage status information estimated for each electrical device in the facility is input.
A computer program that causes a computer to perform a process.
施設内の電気機器毎に推定された使用状況情報を取得し、
施設内の電気機器毎に推定された使用状況情報を入力した場合に、前記施設を使用する対象者の認知機能に関する認知機能情報を出力するよう機械学習がなされ、且つ、前記対象者の世帯構成に応じて別に機械学習がなされた複数の学習モデルの中から、前記取得した使用状況情報に係る対象者の世帯構成に応じて一の学習モデルを選択し、
選択した前記学習モデルに、前記取得した使用状況情報を入力し、当該学習モデルが出力する認知機能情報を取得し、
取得した前記認知機能情報を基に、対象者の認知機能を推定する
認知機能推定方法。
Obtain estimated usage information for each electrical device in the facility,
When usage status information estimated for each electrical device in a facility is input, machine learning is performed to output cognitive function information regarding the cognitive function of a subject using the facility , and one learning model is selected according to the household composition of the subject related to the acquired usage status information from among a plurality of learning models that have been separately machine-learned according to the household composition of the subject;
inputting the acquired usage information into the selected learning model, and acquiring cognitive function information output by the learning model;
A cognitive function estimation method for estimating the cognitive function of a subject based on the acquired cognitive function information.
施設内の電気機器毎に推定された使用状況情報と、前記施設を使用する対象者の認知機能に関する認知機能情報と対応付けられ、且つ、前記対象者の世帯構成に応じて作成された複数種類の訓練データを取得し、
取得した前記複数種類の訓練データを用いれ世帯構成に応じて別に機械学習を行うことにより、施設内の電気機器毎に推定された使用状況情報を入力した場合に対象者の認知機能情報を出力する、世帯構成に応じた複数の学習モデルを生成する、
学習モデルの生成方法。
Correlate usage status information estimated for each electrical device in the facility with cognitive function information regarding the cognitive functions of subjects who use the facility , and acquire multiple types of training data created according to the household composition of the subjects;
By performing machine learning separately according to the household composition using the acquired multiple types of training data, multiple learning models are generated according to the household composition , which output cognitive function information of the subject when usage status information estimated for each electrical device in the facility is input.
How to generate a learning model.
施設内の電気機器毎に推定された使用状況情報を取得する使用状況情報取得部と、
施設内の電気機器毎に推定された使用状況情報を入力した場合に、前記施設を使用する対象者の認知機能に関する認知機能情報を出力するよう機械学習がなされ、且つ、前記対象者の世帯構成に応じて別に機械学習がなされた複数の学習モデルの中から、前記取得した使用状況情報に係る対象者の世帯構成に応じて一の学習モデルを選択し、選択した前記学習モデルに、前記使用状況情報取得部が取得した使用状況情報を入力し、当該学習モデルが出力する認知機能情報を取得する認知機能情報取得部と、
取得した前記認知機能情報を基に、対象者の認知機能を推定する推定部と
を備える情報処理装置。
a usage status information acquisition unit that acquires estimated usage status information for each electrical device in the facility;
a cognitive function information acquisition unit that performs machine learning to output cognitive function information related to the cognitive functions of a subject who uses the facility when usage information estimated for each electrical device in the facility is input , and selects one learning model according to the household composition of the subject related to the acquired usage information from a plurality of learning models that have been separately machine-learned according to the household composition of the subject, inputs the usage information acquired by the usage information acquisition unit into the selected learning model, and acquires the cognitive function information output by the learning model;
and an estimation unit that estimates the cognitive function of the subject based on the acquired cognitive function information.
施設内の電気機器毎に推定された使用状況情報と、前記施設を使用する対象者の認知機能に関する認知機能情報と対応付けられ、且つ、前記対象者の世帯構成に応じて作成された複数種類の訓練データを取得する取得部と、
取得した前記複数種類の訓練データを用いて世帯構成に応じて別に機械学習を行うことにより、施設内の電気機器毎に推定された使用状況情報を入力した場合に対象者の認知機能情報を出力する、世帯構成に応じた複数の学習モデルを生成する生成部と
を備える情報処理装置。
an acquisition unit that associates usage status information estimated for each electrical device in the facility with cognitive function information regarding the cognitive functions of subjects who use the facility , and acquires multiple types of training data created according to the household composition of the subjects;
and a generation unit that generates multiple learning models according to household composition by performing machine learning separately according to household composition using the acquired multiple types of training data, and outputs cognitive function information of a subject when usage information estimated for each electrical device in a facility is input.
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