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Construction of Ant-Colony Algorithm based on Complex Network Analysis

Research Project

Project/Area Number 19K04318
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 20020:Robotics and intelligent system-related
Research InstitutionAnan National College of Technology

Principal Investigator

Fukuda Koji  阿南工業高等専門学校, 創造技術工学科, 教授 (40208955)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 三宅 修平  東京情報大学, 総合情報学部, 教授 (00200139)
杉野 隆三郎  阿南工業高等専門学校, 創造技術工学科, 教授 (10259822)
Project Period (FY) 2019-04-01 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2021: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000)
Fiscal Year 2020: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2019: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
Keywords群知能 / 群集行動 / フェロモンコミュニケーション / 蟻のトータル行動モデル / 役割分担決定モデル / マルチマーカートラッキング / 小型移動ロボット / トータル行動モデル / 固定反応閾値モデル / 個体間情報交換 / マルチマーカー検出 / 直接接触によるフェロモンコミュニケーション / 汎用的行動決定構造 / アリのタスク選択 / 反応閾値仮説 / フェロモン表現 / 群ロボット / 複雑系ネットワーク
Outline of Research at the Start

本研究は,蟻の巣外部での採餌活動ばかりでなく工学的にはこれまでほとんど着目されなかった巣内部での活動も含め,蟻の効率的な生存活動全般をカバーする行動モデルとして「アントコロニーアルゴリズム」の構築を目指すものである。
本研究では,まず実際の蟻の活動の観測・解析し,行動モデルを提案する。そして,巣内外に対応する蟻の活動フィールドを大型ディスプレイ上にモデル表示し,行動モデルに基づく蟻の活動シミュレーションを行う。また,同様の環境で蟻に見立てた小型移動ロボットを活動させ,動作を評価することで行動モデルを改善する。これら一連の活動を繰り返すことで目標達成を目指すものである。

Outline of Final Research Achievements

This research aims to construct a total behavior model that covers all ant activities in ant colony. As a result of the research, we proposed a new configuration for the total behavior model. This proposed model is being implemented in a 3D simulation system currently under development. We also devised and constructed an experimental system to capture ant behavior within the nest. Furthermore, in order to implement the total behavior model in a swarm robot system, hardware that simulates pheromone communication through contact has been added to a small mobile robot.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究では,採餌活動など部分的にとらえられていた蟻の群知能発現のしくみを,蟻の活動全般をカバーする行動モデルを構築することで,蟻の複雑に見える行動の仕組みを明らかにし,さらに蟻コロニーが存続することができる仕組みを明らかにすることができれば,それらを工学的に利用できる可能性があると考えている。そして,蟻コロニーが存続できる仕組みを応用することで,多様な条件・状況に対し柔軟に対応して非常に失敗しにくいシステムを構築するための知見が得られるものと考える。

Report

(6 results)
  • 2023 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2022 Research-status Report
  • 2021 Research-status Report
  • 2020 Research-status Report
  • 2019 Research-status Report
  • Research Products

    (8 results)

All 2023 2021 2019

All Presentation (8 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results)

  • [Presentation] 蟻コロニーの3Dシミュレーションシステム開発~トータル行動モデルの検討と基本機能の構築~2023

    • Author(s)
      山下敦史,三宅修平,杉野隆三郎,福田耕治
    • Organizer
      計測自動制御学会四国支部学術講演会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 巣内部での蟻の行動記録システムの開発2023

    • Author(s)
      美馬歩嵩,杉野隆三郎,福田耕治
    • Organizer
      計測自動制御学会四国支部学術講演会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] フラクタル次元解析を用いた魚群行動の定量化2023

    • Author(s)
      高木慎一朗,伊丹伸,杉野隆三郎,福見淳二,福田耕治,三宅修平,住友寿明
    • Organizer
      計測自動制御学会四国支部学術講演会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] LED 光源下における小サイズ魚群行動の複雑系解析2023

    • Author(s)
      高野優作,伊丹伸,杉野隆三郎,福見淳二,福田耕治,三宅修平,住友寿明
    • Organizer
      計測自動制御学会四国支部学術講演会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] Development of Estimation Algorithm for Fish Schooling Pattern Using Boids Method2023

    • Author(s)
      Ryusei Niki, Shin Itami, Koji Fukuda, Junji Fukumi, Ryuzaburo Sugino, Keiichiro Yosimi, Shuhei Miyake
    • Organizer
      Proceedings of Annual Conference of SICE 2023
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 個体間情報交換を考慮したアリの役割分担シミュレーション2021

    • Author(s)
      唐住祐哉,杉野隆三郎,三宅修平,福田耕治
    • Organizer
      計測自動制御学会四国支部学術講演会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] 共創場原理を考慮した群集行動モデルの提案と検討2021

    • Author(s)
      品川裕依菜,杉野隆三郎,福田耕治
    • Organizer
      計測自動制御学会四国支部学術講演会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] Numerical Simulation Based on 3D Behavior Model for Fish Schooling2019

    • Author(s)
      Naoya Sawaguchi, Koji Fukuda, Ryuzaburo Sugino, Shuhei Miyake
    • Organizer
      The 3rd International Symposium on Swarm Behavior and Bio-Inspired Robotics 2019
    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2019-04-18   Modified: 2025-01-30  

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