環境変化に順応するネイチャー・レジリエント・ネットワーク型生け簀ロボットの研究
| Project/Area Number |
21H03558
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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 62020:Web informatics and service informatics-related
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| Research Institution | Nagasaki University |
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Principal Investigator |
小林 透 長崎大学, 情報データ科学部, 教授 (90637399)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
今井 哲郎 広島市立大学, 情報科学研究科, 講師 (10436173)
荒井 研一 長崎大学, 情報データ科学部, 准教授 (60645290)
征矢野 清 長崎大学, 海洋未来イノベーション機構, 教授 (80260735)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥17,160,000 (Direct Cost: ¥13,200,000、Indirect Cost: ¥3,960,000)
Fiscal Year 2023: ¥5,330,000 (Direct Cost: ¥4,100,000、Indirect Cost: ¥1,230,000)
Fiscal Year 2022: ¥6,110,000 (Direct Cost: ¥4,700,000、Indirect Cost: ¥1,410,000)
Fiscal Year 2021: ¥5,720,000 (Direct Cost: ¥4,400,000、Indirect Cost: ¥1,320,000)
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| Keywords | スマート養殖 / オプティカルフロー / ドローン / 自動給餌 / 機械学習 / 生け簀ロボット / IoT / センサープラットフォーム / センサプラットホーム / センサプラットフォーム / レジリエント・ネットワーク |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では、長崎県で注目されている沖合養殖をモデルにした“ネイチャー・レジリエント・ネットワーク型生け簀ロボット”の確立を目指す。具体的には、沖合でも波浪の影響を受けにくい浮沈式生け簀向けに、申請者らが開発した自動給餌装置を多様なセンサと制御コンピュータによりフォグ化する。それにより得られるセンサ情報からオプティカルフローによる魚群行動解析をクラウド上で行うことで、魚の空腹度に基づいたインテリジェントな給餌制御方式を実現する。さらに、本給餌制御を、魚に近いフォグ側が主体となる処理方式とすることで、クラウドとの通信障害が発生してもサステイナブルでレジリエントな自律分散処理方式を明らかにする。
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| Outline of Annual Research Achievements |
昨年度までに開発したマルチセンサプラットフォームにより、生け簀内の魚の活動状況を、オプティカルフローを使って定量化することで、デジタルツイン化することに成功した。
デジタルツイン化に当たっては、オプティカルフローの処理結果を統計技術によりヒートマップとして可視化した。本ヒートマップは、バラの花びらのような形をしていることから、Rose Mapと名付けた。本ヒートマップをSVM（Support Vector Machine）という教師有機械学習で学習させた結果、85%の精度で、魚の空腹度の判定に成功した。Rose Mapにより生け簀内の魚の活性度のみを抽出できたことが精度向上につながった。これにより、人の場合と同じように魚の食欲を見ながら給餌量の調整が可能な自動給餌を可能とした。
また、本AIをドローンと連携させることで、魚の空腹度に合わせてドローンから餌の投入を行う自動給餌システムを開発した。市販ドローンの給餌装置化に当たっては、シングルボードコンピュータをドローンに搭載し、これが無線LAN基地局として動作させることで、生け簀のAIと通信させることにより実現した。
生け簀AIとドローンの連携による自動給餌AIドローンにより、沖合生け簀での給餌作業が自動化できるため、ガソリン代の削減や漁業者の労働力削減に大きく貢献する。これらの成果は、国内の研究会や国際会議での発表、及び論文発表するととともに、長崎市内でのドローン展示会で発表し、多くのメディアから取材を受け、新聞、TV等で大きく報道された。また、オプティカルフローにより生け簀内の魚の活性度をRose Map化した上で、機械学習を構成する方式は、新規性が高く、かつ有効性が高いため特許申請を行った。
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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
(3 results)
Research Products
(27 results)
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[Presentation] IoT/AI Technology for Aqua Colony2023
Author(s)
Toru Kobayashi , Yudai Tanaka , Daiki Togawa , Junpei Takaishi , Rina Ishishita , Kazuki Fukae , Tetsuo Imai , Kenichi Arai
Organizer
IIAI AAI 2023-Winter 15th International Congress on Advanced Applied Informatics
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