Hierarchical Bio-Navigation Integrating Cyber-Physical Space
| Project Area | Hierarchical Bio-Navigation Integrating Cyber-Physical Space |
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| Project/Area Number |
21H05293
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Transformative Research Areas (A)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Transformative Research Areas, Section (IV)
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
橋本 浩一 東北大学, 情報科学研究科, 教授 (80228410)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
依田 憲 名古屋大学, 環境学研究科, 教授 (10378606)
飛龍 志津子 同志社大学, 生命医科学部, 教授 (70449510)
高橋 晋 同志社大学, 脳科学研究科, 教授 (20510960)
西森 拓 明治大学, 研究・知財戦略機構(中野), 特任教授 (50237749)
前川 卓也 大阪大学, 情報科学研究科, 准教授 (50447025)
藤井 慶輔 名古屋大学, 情報学研究科, 准教授 (70747401)
牧野 泰才 東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 准教授 (00518714)
川嶋 宏彰 兵庫県立大学, 情報科学研究科, 教授 (40346101)
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| Project Period (FY) |
2021-09-10 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥95,810,000 (Direct Cost: ¥73,700,000、Indirect Cost: ¥22,110,000)
Fiscal Year 2022: ¥20,930,000 (Direct Cost: ¥16,100,000、Indirect Cost: ¥4,830,000)
Fiscal Year 2021: ¥6,760,000 (Direct Cost: ¥5,200,000、Indirect Cost: ¥1,560,000)
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| Keywords | 階層ナビゲーション / 工学 / 情報科学 / 生態学 / 神経科学 / χログボット |
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| Outline of Research at the Start |
本領域では、移動を中心とした個体レベルの活動をナビゲーション、その上位にあたる集団活動をインタラクション、階層性をもつ両者をまとめて階層ナビゲーションと呼ぶ。階層ナビゲーションはヒトを含む生物の行動の本質であり、生物社会と人間社会を支える基本的なしくみである。本領域では、ヒトを含む生物の行動が関わる諸問題を解く方法論と技術を根底から変え、階層的生物ナビ学と名付けた新しい学問分野を創設する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
(1) 領域運営協議：キックオフシンポジウム（12月8日、130名参加）を開催した。また、計画研究代表者による領域運営会議を開催し（計6回）、領域全体としての計画や実施方法などに関して議論した。
(2) 技術的支援：A01依田G、飛龍G、A02橋本G、前川Gの共同研究を支援し、装着型ログボットの開発を行った。A02藤井Gが中心となり、依田G、飛龍G、髙橋Gの共同研究を支援し、海鳥、コウモリ、マウスなどの動物ナビゲーション解析機械学習プログラムを開発し、成果を情報系トップ国際会議で発表した。
(3)融合的若手研究者育成支援：オンライン上で、領域計画班交流会(10月4日、50名参加)の企画・運営を行った。また、融合研究促進のために、領域勉強会を計4回実施し（のべ150名参加）、シニアと若手による発表を隔月で行った。
(4) 各分野の学会への組織的な展開：融合研究体制を領域外研究者に広げるため、国際会議(1件：ICMMA協賛)を開催した。
(5) 広報活動：分野融合的な取り組みの成果アウトリーチのため、領域ウェブサイトの構築・公開、論文出版のプレスリリース、講演会、ニュースレター発行などを行った。また、領域の成果を纏めた英語による専門書の執筆準備を開始した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
計画班・総括班としての統合的な取り組みの成果として、新しいχログボットの開発、さまざまなデータ分析手法の確立が順調に進展した。また、多様な動物に対する階層ナビゲーションの数理モデルが作成され、「共通化された技術による階層ナビゲーションの測定と分析」についても大型融合プロジェクトとして展開が図られた。
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| Strategy for Future Research Activity |
階層的生物ナビゲーションに関わる課題に組織的に取り組むために、総括班を中心として以下の項目に取り組む。(1) 領域運営協議：計画研究代表者による領域運営会議を開き、領域全体としての計画や実施方法などに関して議論する。現時点では新型コロナウイルス感染拡大防止のため大人数での集会が困難であるが、必要に応じてオンラインの会合を積極的に開催する。(2) 技術支援班：より高度かつ幅広い融合研究を実施するため、これまでに提供してきた技術を下記の通りさらに進展させる。A02橋本：刺激によるフィードバック介入装置を備えるχログボット開発・提供。A02藤井：解釈可能なルール・学習融合モデルや強化学習手法の開発・提供。A02西森：微小RFIDタグを利用した社会性昆虫の全個体行動自動計測システムの精度向上。A02牧野：各種動物の行動介入に適用可能な超音波刺激装置、二次元通信システムの開発・提供。A02前川：人工知能搭載介入ロガーのための行動認識プログラムの提供および深層学習を用いた軌跡分析のプラットフォーム提供。A02川嶋：ロガー映像解析による生物個体検出・認識、および群行動データ解析。(3)融合的若手研究者育成支援班：若手育成イベントや基礎知識勉強会の現地開催を目指す。コロナウイルス感染拡大防止を考慮して小規模の集会やオンラインなどの手段を用いて柔軟に実施する。(4) 学術企画班：年次領域会議・国際シンポジウム・ワークショップ・各学会におけるシンポジウムを開催する。可能な範囲でこれらの機会を利用して領域における研究成果の発信および更なる発展に向けて努力を続ける。(5) 広報活動班：これまでと同様に広報活動(ウェブ、ニュースレター、アウトリーチ講演など)を積極的に進める。前年度開始した英語による専門書の執筆準備を進める。(6) 国際活動支援班：領域内の若手研究者や大学院生の海外派遣を支援する。
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Report
(1 results)
Research Products
(28 results)
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[Journal Article] Learning interaction rules from multi-animal trajectories via augmented behavioral models2021
Author(s)
Keisuke Fujii, Naoya Takeishi, Kazushi Tsutsui, Emyo Fujioka, Nozomi Nishiumi, Ryoya Tanaka, Mika Fukushiro, Kaoru Ide, Hiroyoshi Kohno, Ken Yoda, Susumu Takahashi, Shizuko Hiryu, Yoshinobu Kawahara
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Journal Title
Advances in Neural Information Processing Systems (NeurIPS'21)
Volume: 34
Related Report
Peer Reviewed / Open Access
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[Presentation] 生物集団の軌跡から相互作用の規則を学習するための拡張行動モデル2021
Author(s)
藤井慶輔, 武石直也, 筒井和詩, 藤岡慧明, 西海望, 田中良弥, 福代三華, 井出薫, 河野裕美, 依田憲, 高橋晋, 飛龍志津子, 河原吉伸
Organizer
第24回 情報論的学習理論ワークショップ (IBIS 2021)
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