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真性粘菌変形体を用いた生物計算とその知能情報学的展開

Research Project

Project/Area Number 22800092
Research Category

Grant-in-Aid for Research Activity Start-up

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field Intelligent informatics
Research Institution防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工学群)

Principal Investigator

白川 智弘  防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工, 助教 (60582905)

Project Period (FY) 2010 – 2011
Project Status Completed (Fiscal Year 2011)
Budget Amount *help
¥3,146,000 (Direct Cost: ¥2,420,000、Indirect Cost: ¥726,000)
Fiscal Year 2011: ¥1,508,000 (Direct Cost: ¥1,160,000、Indirect Cost: ¥348,000)
Fiscal Year 2010: ¥1,638,000 (Direct Cost: ¥1,260,000、Indirect Cost: ¥378,000)
Keywords真性粘菌変形体 / 学習と知識獲得 / 生物計算
Research Abstract

真性粘菌Physarum polycephalumの変形体は,単細胞多核の巨大アメーバである.変形体は単細胞生物でありながら,計算,記憶,学習能力を持つことが近年明らかにされつつあり,生物学的見地からのみならず,脳科学,人工知能等の研究分野からも注目を集めている.本研究課題では,変形体の持つ能力のメカニズムを明らかにすることを目標としつつ,変形体の計算,記憶,学習能力についての研究を行い,必ずしも神経系の存在に依存しない知能一般の理解を構築することを目的とする一連の実験が遂行された.実験により,以下のような結果が得られた.
1.変形体の細胞運動に関する実験において,2つのアロメトリーが発見された.即ち,2次元形状の変形体が平面上において被覆する面積は変形体の重量の3/4乗に比例し,変形体の運動速度は体長に比例することが明らかとなった.ただし,これらは1~100mgの変形体において確認された事実であり,より幅広いスケールで同様のアロメトリーが成立するかどうかについては今後の研究において調査する予定である.
2.変形体は,20℃から30℃程度の温度範囲においては高温に向かう走性を持つが,低温条件(20℃)にのみ豊富な栄養源を準備することにより,変形体に低温の場にのみ栄養源が存在するという条件での連合学習を行わせ,走温性を逆転させることに成功した.即ち変形体に学習を行わせることにより,変形体が従来有している走性を変更することに成功した,
以上の結果は2編の査読付国際会議論文及び7件の学会発表によって公表された.なお,繰越予算を用いて導入された恒温装置を用いることにより,上記の結果はより厳密な条件の元で追試された.

Report

(1 results)
  • 2010 Annual Research Report
  • Research Products

    (12 results)

All 2011 2010

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 4 results) Presentation (8 results)

  • [Journal Article] An associative learning experiment using the plasmodium of Physarum polycephalum2011

    • Author(s)
      T.Shirakawa, Y.-P.Gunji, Y.Miyake
    • Journal Title

      Bionetics 2010 : Proceedings of the 5th International ICST Conference on Bio-Inspired Models of Network, Information, and Computing Systems

      Volume: (CD-ROM)

    • Related Report
      2010 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] An adaptive and robust biological network based on the vacant-particle transportation model2010

    • Author(s)
      Y.-P.Gunji, T.Shirakawa, T.Niizato, M.Yamachiyo, I.Tani
    • Journal Title

      Journal of Theoretical Biology

      Volume: 272 Pages: 187-200

    • Related Report
      2010 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Multi-scaled adaptability in motility and pattern formation of the Physarum plasmodium2010

    • Author(s)
      T.Shirakawa, K.Yokoyama, M.Yamachiyo, Y.-P.Gunji, Y.Miyake
    • Journal Title

      Proceeding of the 14th Asia Pacific Symposium on Intelligent and Evolutionary Systems

      Volume: (CD-ROM)

    • Related Report
      2010 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] A model of network formation by Physarum plasmodium : Interplay between cell mobility and morphogenesis2010

    • Author(s)
      T.Niizato, T.Shirakawa, Y.-P.Gunji
    • Journal Title

      Biosystems

      Volume: 100 Pages: 108-112

    • Related Report
      2010 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] An associative learning experiment using the plasmodium of Physarum polycephalum2010

    • Author(s)
      T.Shirakawa, Y.-P.Gunji, Y.Miyake
    • Organizer
      Bionetics 2010 : The 5th International ICST Conference on Bio-Inspired Models of Network, Information, and Computing Systems
    • Place of Presentation
      Le Meridien Cambridge Hotel, Boston, USA
    • Year and Date
      2010-12-01
    • Related Report
      2010 Annual Research Report
  • [Presentation] Multi-scaled adaptability in motility and pattern formation of the Physarum plasmodium2010

    • Author(s)
      T.Shirakawa, K.Yokoyama, M.Yamachiyo, Y.-P.Gunji, Y.Miyake
    • Organizer
      The 14th Asia Pacific Symposium on Intelligent and Evolutionary Systems
    • Place of Presentation
      Miyajima MORINOYADO, Miyajima, Hiroshima, Japan
    • Year and Date
      2010-11-19
    • Related Report
      2010 Annual Research Report
  • [Presentation] Pseudo-discretized cell motility of Physarum plasmodium2010

    • Author(s)
      M.Nakai, T.Shirakawa
    • Organizer
      The 48th Annual Meeting of the Biophysical Society of Japan
    • Place of Presentation
      東北大学川内キャンパス(宮城県)
    • Year and Date
      2010-09-22
    • Related Report
      2010 Annual Research Report
  • [Presentation] Magnetotaxis of Physarum plasmodium2010

    • Author(s)
      K.Inoue, T.Shirakawa
    • Organizer
      The 48th Annual Meeting of the Biophysical Society of Japan
    • Place of Presentation
      東北大学川内キャンパス(宮城県)
    • Year and Date
      2010-09-22
    • Related Report
      2010 Annual Research Report
  • [Presentation] Pressure-based cell motility of Physarum plasmodium2010

    • Author(s)
      T.Shirakawa, K.Yokoyama, Y.-P.Gunji, Y.Miyake
    • Organizer
      The 48th Annual Meeting of the Biophysical Society of Japan
    • Place of Presentation
      東北大学川内キャンパス(宮城県)
    • Year and Date
      2010-09-22
    • Related Report
      2010 Annual Research Report
  • [Presentation] Scale-free correlation in the cell motility of Physarum plasmodium2010

    • Author(s)
      K.Yokoyama, T.Shirakawa
    • Organizer
      The 48th Annual Meeting of the Biophysical Society of Japan
    • Place of Presentation
      東北大学川内キャンパス(宮城県)
    • Year and Date
      2010-09-22
    • Related Report
      2010 Annual Research Report
  • [Presentation] Numerical model of morphological order in Physarum network2010

    • Author(s)
      I.Tani, M.Yamachiyo, T.Shirakawa, Y.-P.Gunji
    • Organizer
      The 48th Annual Meeting of the Biophysical Society of Japan
    • Place of Presentation
      東北大学川内キャンパス(宮城県)
    • Year and Date
      2010-09-22
    • Related Report
      2010 Annual Research Report
  • [Presentation] 両義図形における図と地:ラフセット誘導束を用いた解析2010

    • Author(s)
      園田耕平, 北村有人, 谷伊織, 白川智弘, 郡司幸夫
    • Organizer
      日本認知科学会第27回大会
    • Place of Presentation
      神戸大学(兵庫県)
    • Year and Date
      2010-09-17
    • Related Report
      2010 Annual Research Report

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Published: 2010-08-27   Modified: 2016-04-21  

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