海洋牧場における魚群の行動制御を指向した魚群行動モデル

1995 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 06650442
• Research Institution: Kyoto Institute of Technology
• Principal Investigator: 三宮 信夫 京都工芸繊維大学, 工芸学部, 教授 (60026044)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 中峯 浩 京都教育大学, 教育学部, 講師 (70217826)
• Keywords: モデリング / シミュレーション / 自律分散システム / 魚群行動 / 集約モデル / 非線形システム / 漁業 / 海洋牧場

Research Abstract

1.水槽実験データの取得
小型淡水魚を用いて水槽実験を行い、そのビデオ画像を処理して魚群の各個体の位置に関する時系列データを取得した。
2.魚群行動を表す数学モデルの作成および理論解析
魚群の行動を記述する数学モデルとして、N_f尾の個体からなる魚群に対して4N_f変数の非線形微分方程式モデルを作成した。また、N_f=2およびN_f=3の場合について理論解析を行い、微分方程式の安定平衡解と魚群の定常的遊泳状態の関係を明らかにした。
3.シミュレーションによる魚群行動の刺激に対する感度解析
海洋牧場への応用を指向して、魚群が環境から刺激を受けたときの行動変化をシミュレーションにより考察した。まず、魚群中の各個体が獲得する情報量と魚群内における秩序形成の過程との関係を調べた。次に、環境の例として障害物、固定漁具および異種の個体を取り上げ、それらの刺激に対する魚群の行動パターンの変化を明らかにした。
4.多くの個体からなる魚群の行動を表す集約モデルの提案
海洋牧場での魚群は多くの個体からなるので、そのような場合のモデルとして、群れ形状と全体としての遊泳速度および軌道を表現する集約モデルを提案した。また、このモデルパラメータを決定するのに、群れの外周を遊泳する4尾の個体の時系列データのみを用いる方法を提案した。
5.運用漁具に対する魚群行動のシミュレーション
応用事例として、運用漁具に対する魚群行動を推定するために、魚の視覚運動反応を取り入れたモデルを提案し、シミュレーションによりモデルの決定が水槽実験と類似していることを明らかにした。

Research Products

• [Publications] Ya Jie Tian: "An aggregated model for the behavior of fish school with many individuals" 計測自動制御学会論文集. 31. 299-301 (1995)
• [Publications] Ya Jie Tian: "A simulation of schooling behavior of fish with disturbances" 計測自動制御学会論文集. 31. 947-949 (1995)
• [Publications] 三宮信夫: "2尾の魚の行動を表わす数学モデル" 計測自動制御学会論文集. 31. 1227-1235 (1995)
• [Publications] 中峯 浩: "魚群行動に及ぼす自律分散機構の影響" システム制御情報学会論文誌. 8. 350-356 (1995)
• [Publications] 佐藤博亮: "移動する漁具に対する魚群行動のモデリング" 日本水産学会誌. 62. (1996)
• [Publications] Nobuo Sannomiya: "An aggregated model that describes random behavior of fish school with many individuals" Proc.of 13th IFAC World Congress. (1996)