魚群u動における創発的現象の解明

Research Project

Project/Area Number	07243210
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
Allocation Type	Single-year Grants
Research Institution	Kyoto Institute of Technology
Principal Investigator	三宮信夫京都工芸繊維大学, 工芸学部, 教授 (60026044)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	中峯浩京都教育大学, 教育学部, 講師 (70217826) 飯間等京都工芸繊維大学, 工芸学部, 助手 (70273547)
Project Period (FY)	1995
Project Status	Completed (Fiscal Year 1995)
Budget Amount *help	¥2,400,000 (Direct Cost: ¥2,400,000) Fiscal Year 1995: ¥2,400,000 (Direct Cost: ¥2,400,000)
Keywords	魚群行動 / モデリング / シミュレーション / 非線形システム / ゲームの理論 / リミットサイクル
Research Abstract	1.水槽実験データの取得および解析小型淡水魚を用いた水槽実験を行い、魚群の各個体の位置に関する時系列データを取得した。また、このデータを処理して種々の統計量を算出した。その結果は、本研究で創案するモデルの正当性を確認するためにシミュレーション結果と比較され、両者は類似の傾向を示すことが確認された。 2.魚群行動の数学モデルの作成魚群行動を記述する数学モデルは、多変数の非線形微分方程式なので、一般に理論解析は困難である。しかし、シミュレーションによれば複雑な不連続現象を示すので、それを追求するために2尾または3尾の魚の行動を表す数学モデルを作成した。また、2尾の場合の柔軟な行動を表すために、ゲームの理論に基づく数学モデルを提案した。さらに、魚群は周囲の環境に応じてその群れの構造を適応的に変化させており、そおようなモデルを、遺伝アルゴリズム、ニューラルネットワーク、学習則などを利用して表すことを検討したが、本年度の成果としてまとめるに至らず次年度に継続して考察することとした。シミュレーションによる創発現象の解明上に得られた2尾または3尾の行動モデルを用いてシミュレーションを行ったところ、魚郡が無限平面を遊泳するとき個体間の相互作用により複雑な行動軌跡を創発することを見出した。そこで、特に3尾の群れの行動モデルを解析し、あつモデルパラメータが微小に変化することにより状態空間におけるリミットサイクルが発生または消滅することがわかった。その結果、魚群の行動軌跡は、円軌道から平面を塗りつぶす花模様を描くことがわかった。