| Project/Area Number |
22K17971
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 61040:Soft computing-related
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| Research Institution | Meiji University |
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Principal Investigator |
白石 允梓 明治大学, 研究・知財戦略機構(中野), 特任准教授 (20632144)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2025: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2024: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2023: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
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| Keywords | 自己組織化 / 社会性昆虫 / ネットワーク / 二次元トラッキング / 分業 / 数理モデル / 行動解析 |
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| Outline of Research at the Start |
アリのコロニーには指示を出すリーダーはいないにも関わらず、個々の自律的な判断に基づき様々な環境変動に対応しながら、コロニー内で役割を分業させ協働した採餌や清掃、巣の構築、防衛行動をとることで繁栄を遂げてきた。分業しながら協働行動を成立させるために必要になるのは個体間のコミュニケーションである。本研究では、分業が行われる基礎的なメカニズムの解析を目的に、動画像解析による個体間相互作用のネットワーク構造を定量化して、ネットワーク構造を組み込んだ分業メカニズムの数理モデルを構築する。実験と理論モデルの両面から、効率的な自己組織化メカニズムの一端を明らかにする。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度の研究では、QRコードによる二次元計測システム開発の前進に加えて、RFID（近赤外線個体識別タグ・リーダー）計測システムで得られているデータ解析と、前年度までに一部遅れていた実験データの取得方法の改良を進めることができた。相互作用ネットワーク情報を取得に必要な基礎的なアリの行動特性の把握と、計測システムの構築を着実に進めることができた。また、共同研究者と大規模なデータ解析を進めるために、構築している計測システムをさらに改良し継続的に安定した計測を可能にするシステムの構築に取り組んでいる。
数理モデルによる理論研究では、アリを含む社会性昆虫の労働分業を説明する数理モデルである反応閾値モデルは、概念として大きな成功を収める一方で実際にどんな物理量が定量化できてワーカーの行動に関係しているのか明らかになっていない。アリの社会性行動のメカニズムを、これまでにも行ってきたRFIDシステムによる計測データの解析を共同研究者と進めた。アリのコロニー内で空間的に限られたゲート通過情報の時系列データに対する統計解析を行い、統計的性質からコロニー全体の統計的性質が独立した確率過程の個体行動だけでは説明されず個体同士の高次の相互作用が有意に影響を与えていることを示した。直接的な個体間相互作用の計測ではないが、間接的にも個体間相互作用がアリのコロニーにおける自己組織的集団行動の制御していることが明らかになった。また、初年度に報告した相互作用ネットワークを導入した反応閾値モデルでは限られたネットワーク構造だったものをより広範なタイプのネットワークを組み込んだモデルの解析を進めている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
クロオオアリによる行動計測では相互作用ネットワーク情報を取得に必要な基礎的なアリの行動特性の把握と、計測システムの構築を着実に進めることができた。飼育環境下でのクロオオアリの行動特性は、餌場が狭いと行動が抑制されやすいため、前年度と比較してより長期間に渡って巣の入口付近での行動を計測することでより高頻度の相互作用情報を計測する方針を得たことで、個体間相互作用の情報を解析する指針が得られたため。
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| Strategy for Future Research Activity |
得られつつある実験計測データを元にした数理モデルとの比較研究を進めていく。データの質はまだ完全に保障されていないため、先行研究によるミツバチの情報伝達ネットワークの解析データを元にした、社会性昆虫が持つ普遍的な個体間相互作用の解析を同時に進めていく。また、基本的なネットワーク構造の解析のみであった数理モデルをさらに拡張して、理論研究を進めていく。
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