2019 Fiscal Year Annual Research Report
System Identification of Bio-Navigation and Development of Innovative Logging Device
| Project Area | Systems Science of Bio-navigation |
|---|
| Project/Area Number |
16H06536
|
|---|
| Research Institution | Tohoku University |
|---|
Principal Investigator |
橋本 浩一 東北大学, 情報科学研究科, 教授 (80228410)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中井 淳一 東北大学, 歯学研究科, 教授 (80237198)
丹羽 伸介 東北大学, 学際科学フロンティア研究所, 准教授 (30714985)
鏡 慎吾 東北大学, 情報科学研究科, 准教授 (90361542)
荒井 翔悟 東北大学, 工学研究科, 准教授 (80587874)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2016-06-30 – 2021-03-31
|
| Keywords | ログボット / システム同定 / 機械学習 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、ナビゲーションをシステム科学的手法により体系的に研究することを目的とする。ヒトや動物のさまざまなナビゲーションを数理モデルとして理解・解明し、将来的な予測や制御を目指す。ナビゲーションをナビ計測、ナビ分析、ナビ理解、ナビ検証のステップに分類し、ナビ計測のためのログボットの開
発とナビ理解のためのシステム同定手法の開発を行う。
ログボットはGPS、カメラ、気圧計、加速度計などを搭載するオンボードコンピュータ搭載のロガーデバイスである。2019年度はログボットハードウェアの改良を行い、イベント駆動機能の強化を実施した。加速度計データにもとづいて採餌行動を検出し、ビデオカメラを起動する試験において、高い確率で採餌が確認された。さらに、マイク搭載型、カメラ一体型、カメラ分離型などの開発を行った。介入刺激として地場、振動、電気刺激などを実装した。
野外動物への装着を継続的に実施した。B01生態班、A02データ科学班と共同して、ログボットをオオミズナギドリやウミネコに装着し、データ解析を行った。本領域で開発したロボット顕微鏡を用いて、線虫の神経活動と行動の同時計測を実施した。
3次元点群に基づく行動予測モデルの開発、位置姿勢推定手法の開発、対象追跡とプロジェクションマッピング手法の開発、群集行動解析モデルの開発などを実施した。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
2019年度は、ログボットハードウェアの開発とログボット試作機の装着実験を着実に実施している。イベント駆動機能を搭載し、加速度データの機械学習によるビデオ機能起動実験は良好な成績を残している。
また、行動モデルの開発とモデルに基づく移動軌跡の異常検知を実施し、複数の動物種において検知可能であることを確認した。このモデルの性能確認の一環として、野外試験により、行動に基づくセンサ制御（イベント駆動）を実施した。
3次元点群に基づく行動予測モデル、位置姿勢推定手法、対象追跡とプロジェクションマッピング手法、群集行動解析モデル、水環境モニタリングセンサはログボットデバイス開発の基礎として重要な成果である。
|
| Strategy for Future Research Activity |
・ログボットの改良と生態行動計測応用に関し、イベント駆動実験を推進し、より広い種の動物で実施する。主に採餌行動の抽出を行い、採餌行動のビデオ解析を目指す。
・B01生態班との共同により、多種類の動物にログボットを装着し、行動計測を行う。
・A02データ科学班との共同により行動分類アルゴリズムを開発し、ナビゲーションシステムのモデリング手法を開拓する。
・B02神経班との共同により、行動中の脳活動計測に取り組み、介入実験を実施する。
・脳科学の観点からイメージング、遺伝子と行動・疾患表現に関する研究を推進し、領域研究推進のために計測、分析、理解、検証のサイクルを着実に実施する。
|
