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2015 Fiscal Year Research-status Report

真性粘菌変形体における認知的情報処理機構の解明

Research Project

Project/Area Number 15K21685
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, 電気情報学群, 助教 (60582905)

Project Period (FY) 2015-04-01 – 2017-03-31
Keywords真性粘菌変形体 / 探索行動 / 意思決定
Outline of Annual Research Achievements

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.2000年以降,数多くの研究により,変形体は空間的最適化などの計算能力を持つことが明らかにされてきた.加えて近年の研究では変形体はある種の記憶,学習能力を有することが示され,さらには高等生物の認知過程と相同な現象が観察されている.これらの例が示す通り,単細胞生物である変形体はその単純さに比して豊かな情報処理能力を有する.しかしながら,多くの研究は定常的な環境下における変形体の最適化行動に着目したものであり,変形体がどのように変動する(未知の)環境を認知し,生物らしい柔軟な行動を実現しているかに関する研究は数少ない.そこで本研究では変形体の認知的情報処理過程に着目し,実験とモデルの両面からアプローチすることにより,変形体がどのようにして不定な環境に適応しているのかを明らかにすることを試みた.
今年度について,具体的には研究計画のうち以下の内容に取り組んだ.誘引物質は細胞を誘引し,忌避物質は細胞の忌避応答を誘導する.では,刺激強度が近しい誘引物質と忌避物質の混合物は細胞のいかなる応答を誘導するか.変形体を用いた過去の研究では,変形体の行動は完全に誘引されるか完全に忌避するかの二者択一的なものになることが観察されていた.今年度の実験で我々はより広範な実験条件において同実験を実施した.その結果,混合刺激に対する変形体の行動選択は,完全な二者択一ではないものの,先行研究と同様に,強く誘引されるか強く忌避するかのどちらかに分岐するということが観察された.さらに,遺伝子制御ネットワークモデルを構築することにより,シミュレーション上でこの実験結果を再現することに成功した.

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

今年度の実験は概ね計画通りに進行し,その成果については既にいくつかの学会で発表されている.また,研究計画に示した通り,平成28年度には本研究課題に関連するシンポジウムを主催する予定である.シンポジウムは既に採択されており,前項に示した研究成果を同シンポジウムにおいて発表する予定である.以上の通り,本研究課題はおおむね順調に進展している。

Strategy for Future Research Activity

前述の通り,本研究計画はおおむね順調に進展しており,今後も実験及びシミュレーションを重ねることによって研究計画を推進する。現在既に本研究課題に関連するシンポジウムが1つ採択されているが,可能であれば国内でもう1件のセッションを企画し,本研究課題の成果を広く公表する予定である.

Causes of Carryover

参加を予定していた国内学会に関して,都合により不参加となったため.

Expenditure Plan for Carryover Budget

国内学会参加1回分の旅費として使用する.

  • Research Products

    (20 results)

All 2016 2015 Other

All Journal Article (12 results) (of which Peer Reviewed: 12 results) Presentation (5 results) (of which Invited: 1 results) Book (2 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] A power law in the exploratory behavior of the Physarum plasmodium2016

    • Author(s)
      Shirakawa T., Sato H. and Nishida M.
    • Journal Title

      Artif. Life Robotics

      Volume: in press Pages: 7 pages

    • DOI

      10.1007/s10015-016-0269-6

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] An analysis of play style of advanced mahjong players toward the implementation of strong AI player2016

    • Author(s)
      Sato H., Shirakawa T., Hagihara A. and Maeda K.
    • Journal Title

      Int. J. Parallel Emergent Distrib. Syst.

      Volume: in press Pages: 11 pages

    • DOI

      10.1080/17445760.2015.1049267

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Gait analysis and machine learning classification on healthy subjects in normal walking2016

    • Author(s)
      Shirakawa T., Sugiyama N., Sato H., Sakurai K. and Sato E.
    • Journal Title

      Int. J. Parallel Emergent Distrib. Syst.

      Volume: in press Pages: 11 pages

    • DOI

      10.1080/17445760.2015.1044007

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Implementation of Human Cognitive Bias on Naive Bayes2015

    • Author(s)
      Taniguchi H., Shirakawa T. and Takahashi T.
    • Journal Title

      Proceeding of 9th EAI International Conference on Bio-inspired Information and Communications Technologies

      Volume: 9 Pages: 7 pages

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Analysis on the exploratory behavior of the Physarum plasmodium in an open space2015

    • Author(s)
      Shirakawa T., Sato H. and Ohno R.
    • Journal Title

      Proceeding of 9th EAI International Conference on Bio-inspired Information and Communications Technologies

      Volume: 9 Pages: 2 pages

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Development of high resolution video processing hardware for autonomous control of unmanned aerial vehicle2015

    • Author(s)
      Nakazawa T., Shirakawa T. and Sato H.
    • Journal Title

      Proceeding of the First International Symposium on Swarm Behavior and Bio-Inspired Robotics

      Volume: 1 Pages: 118-119

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Analysis on the interaction between healthy walkers: A preliminary study on human swarm behavior during military march2015

    • Author(s)
      Shirakawa T., Sugiyama N., Sato H. and Sato E.
    • Journal Title

      Proceeding of the First International Symposium on Swarm Behavior and Bio-Inspired Robotics

      Volume: 1 Pages: 116-117

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Formation control of multiple drones by the combination of implicit leadership and manipulability index2015

    • Author(s)
      Sato H., Shirakawa T. and Tabata W.
    • Journal Title

      Proceeding of the First International Symposium on Swarm Behavior and Bio-Inspired Robotics

      Volume: 1 Pages: 112-115

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] An analysis of course evaluation questionnaire by machine learning2015

    • Author(s)
      Sato H., Shirakawa T. and Kubo M.
    • Journal Title

      Proceeding of the 12th International Conference of Numerical Analysis and Applied Mathematics

      Volume: 12 Pages: 580018:1-4

    • DOI

      10.1063/1.4912826

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Play style classification of the strong mahjong players2015

    • Author(s)
      Sato H., Shirakawa T. and Kubo M.
    • Journal Title

      Proceeding of the 12th International Conference of Numerical Analysis and Applied Mathematics

      Volume: 12 Pages: 580017:1-4

    • DOI

      10.1063/1.4912825

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] The evolution of ordering strategies under damaged beer game2015

    • Author(s)
      Sato H., Shirakawa T., Kubo M. and Namatame A.
    • Journal Title

      Proceeding of the 12th International Conference of Numerical Analysis and Applied Mathematics

      Volume: 12 Pages: 580016:1-4

    • DOI

      10.1063/1.4912824

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Gait analysis and machine learning classification on healthy subjects in normal walking2015

    • Author(s)
      Shirakawa T., Sugiyama N., Sato H., Sakurai K. and Sato E.
    • Journal Title

      Proceeding of the 12th International Conference of Numerical Analysis and Applied Mathematics

      Volume: 12 Pages: 580009:1-4

    • DOI

      10.1063/1.4912817

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 回答者分類による授業アンケートの活用2015

    • Author(s)
      佐藤浩, 白川智弘
    • Organizer
      SSI2015: 計測自動制御学会 システム・情報部門 学術講演会 2015
    • Place of Presentation
      函館アリーナ(函館市)
    • Year and Date
      2015-11-18 – 2015-11-18
  • [Presentation] 認知特性の付与によるナイーブベイズ分類器の性能向上2015

    • Author(s)
      谷口英貴,白川智弘,高橋達二
    • Organizer
      SSI2015: 計測自動制御学会 システム・情報部門 学術講演会 2015
    • Place of Presentation
      函館アリーナ(函館市)
    • Year and Date
      2015-11-18 – 2015-11-18
  • [Presentation] フラクタル解析に基づく生物の輸送ネットワークの機能評価2015

    • Author(s)
      白川智弘, 佐藤浩
    • Organizer
      SSI2015: 計測自動制御学会 システム・情報部門 学術講演会 2015
    • Place of Presentation
      函館アリーナ(函館市)
    • Year and Date
      2015-11-18 – 2015-11-18
  • [Presentation] 小型無人航空機の自動制御に向けた高解像度映像処理システムの設計と実装2015

    • Author(s)
      中澤長, 白川智弘, 佐藤浩
    • Organizer
      SSI2015: 計測自動制御学会 システム・情報部門 学術講演会 2015
    • Place of Presentation
      函館アリーナ(函館市)
    • Year and Date
      2015-11-18 – 2015-11-18
  • [Presentation] 単細胞生物の知性2015

    • Author(s)
      白川智弘
    • Organizer
      2015年度 第5回知能工学部会研究会「賢さの先端研究会」,第53回システム工学部会研究会
    • Place of Presentation
      近畿大学東京センター(東京都中央区)
    • Year and Date
      2015-07-08 – 2015-07-08
    • Invited
  • [Book] Advances in Physarum Machines: Sensing and Computing with Slime Mould2015

    • Author(s)
      Tomohiro Shirakawa
    • Total Pages
      839
    • Publisher
      Springer
  • [Book] Atlas of Physarum computing2015

    • Author(s)
      Tomohiro Shirakawa
    • Total Pages
      118
    • Publisher
      World Scientific
  • [Remarks] Tomohiro Shirakawa: official website

    • URL

      http://www.nda.ac.jp/~sirakawa/

URL: 

Published: 2017-01-06  

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