アニマル・インザ・ループによる昆虫の適応的嗅覚ナビゲーション機能の解明と再構成
Publicly Offered Research
| Project Area | Systems Science of Bio-navigation |
|---|
| Project/Area Number |
19H04930
|
|---|
| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
|
| Allocation Type | Single-year Grants |
|---|
| Review Section |
Complex systems
|
|---|
| Research Institution | Osaka University |
|---|
Principal Investigator |
志垣 俊介 大阪大学, 基礎工学研究科, 助教 (50825289)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2021-03-31
|
| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2020)
|
| Budget Amount *help |
¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2019: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
|
|---|
| Keywords | アニマル・インザ・ループ / 昆虫用バーチャルリアリティシステム / 異種感覚統合 / 匂い源定位問題 / 生物模倣型ロボット / 匂い源定位行動 |
|---|
| Outline of Research at the Start |
本研究では，アニマル・インザ・ループという新しいコンセプトを基盤に昆虫が持つ適応的な嗅覚ナビゲーションシステムを解明し，ロボットに再構成することを目的とする．本システムは，ロボットと昆虫を一つのシステムとして構成し，コントローラである昆虫は自身の身体ではない機械身体を制御することでタスクを行う．本研究では，昆虫の匂い源への定位行動に着目し，昆虫の環境適応能，身体適応能，身体と脳神経系の間にみられる内在的な適応能を解析する．具体的には，ロボット身体や昆虫に与える環境情報に矛盾を加えることで，状況に応じた適応能をどのように発揮するか計測し，モデル化する．モデルの検証は完全自律型移動体を用いて行う．
|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では， アニマル・インザ・ループという新しいコンセプトを基盤に昆虫が持つ適応的な嗅覚ナビゲーションシステムを解明し，ロボットシステムに再構成することを目的とする．アニマル・インザ・ループシステムとは，ロボットと昆虫を一つの制御系として構成し，制御器である昆虫は自身の体ではない機械身体を遠隔で制御することでタスクを行うという系である．この系には昆虫に異種刺激を提示し，行動を計測するためのバーチャルリアリティシステム（VR）と昆虫のアバターとして実空間を移動する自律移動体から構成される．
2020年度は，構築した昆虫用VRシステムを用いて嗅覚，視覚，風刺激を提示した際の昆虫の行動を計測した．10通りの感覚刺激の提示方法で行動実験を行った結果，風向と匂い到達方向の一致度合いによって，移動速度が異なることがわかった．これは昆虫が環境の複雑さ（例えば，気流の乱れ度合い）に応じて行動を変化させていることが示唆された．具体的には，障害物が存在しない様な環境では，速い移動速度で積極的に探索を行うが，乱流度が高い環境においては，常に低速の移動速度で移動することで，匂い分布内に留まろうとする現象が生じた．この現象を数理モデル化し，シミュレーションによって検証した結果，実環境下で行動する昆虫の探索軌跡と酷似した行動が再現された．このことは従来の生物模倣型探索アルゴリズムで表現できていなかったことから，本研究成果によって，生物の適応的な行動の一部を記述することができたと考える．
これら一連の成果は，査読付学術論文誌2編，査読付国際会議講演2件，招待講演2件，他において発表された．
|
| Research Progress Status |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
|
| Strategy for Future Research Activity |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
|
Report
(2 results)
Research Products
(24 results)
