生物の集団行動ダイナミクスの解明と自律分散型通信システムへの展開
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20H04144
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 60020:Mathematical informatics-related
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
合原 一究 筑波大学, システム情報系, 准教授 (70588516)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小南 大智 大阪大学, 大学院情報科学研究科, 助教 (00709678)
村田 正幸 大阪大学, 大学院情報科学研究科, 教授 (80200301)
青柳 富誌生 京都大学, 情報学研究科, 教授 (90252486)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥17,810,000 (Direct Cost: ¥13,700,000、Indirect Cost: ¥4,110,000)
Fiscal Year 2023: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000)
Fiscal Year 2021: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000)
Fiscal Year 2020: ¥5,720,000 (Direct Cost: ¥4,400,000、Indirect Cost: ¥1,320,000)
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| Keywords | 動物行動 / 数理モデリング / 野外計測 / 通信方式 / 無線センサネットワーク / 野外調査 / 無線ネットワーク / 無線センサーネットワーク |
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| Outline of Research at the Start |
生物の集団行動を自律分散型システムと捉えて実験的・数理的に研究し、その成果に基づいて高効率な通信方式を提案する。カエルとバッタは繁殖期に大集団を形成し、高密度下であっても良好なコミュニケーションを実現している。本研究では、(1)先端的音響計測システムによってこれらの生物の集団行動を計測し、(2)動力学モデルによって実験データの特性を再現し、(3)その動力学モデルによって大規模通信システムにおける通信時の高信頼性と低電力化を実現する。これにより数理情報学の観点から生物の集団行動ダイナミクスを理解するとともに、IoTの基盤技術である無線センサネットワークの自律分散型制御に有用な通信方式を提案する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題では「生物の集団行動を自律分散型システムと捉えて実験的・数理的に研究し、その成果に基づいて高効率な通信方式を提案すること」を目的としている。この目的に従って、引き続き以下の３つの研究課題に取り組んだ。
・課題1:先端的音響計測システムによる合唱構造解析
・課題2:空間構造を考慮した数理モデリング
・課題3:無線センサネットワークにおける高信頼性に関する応用研究
課題１については、これまでに計測した野外および室内での計測データを統合し、同期状態と空間構造の関係性を網羅的に分析した。また、マイクアレイでの録音データを用いた音声分離を進め、個体ごとの鳴き声の音響特性を詳しく分析した。課題２については、これまでに構築した位相振動子モデルをベースに、動物の逆相同期現象を再現する範囲での相互作用関数の形状と個体数の変化がネットワーク全体の同期特性に与える影響を分析した。また、室内での計測データから位相振動子モデルを推定し、個体ごとの相互作用の規則性に関する分析を進めた。課題３については、これまでの無線センサネットワークへの応用に関するシミュレーション結果をとりまとめ投稿論文の準備を進めた。
以上の研究成果について、国際ワークショップでの口頭発表とポスター発表を１件ずつおこなったほか、セミナーでの口頭発表２件をおこなった。また、課題１と２、そして課題３それぞれについてジャーナル論文の投稿準備を進めた。
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| Research Progress Status |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(4 results)
Research Products
(25 results)
