2019 Fiscal Year Annual Research Report
Understanding and realization of swarm intelligence based on ethology and theory life sciences
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17H01249
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
松野 文俊 京都大学, 工学研究科, 教授 (00190489)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
郡司 幸夫 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (40192570)
池上 高志 東京大学, 大学院総合文化研究科, 教授 (10211715)
辻 瑞樹 琉球大学, 農学部, 教授 (20222135)
滑川 徹 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 教授 (30262554)
大倉 和博 広島大学, 工学研究科, 教授 (40252788)
土畑 重人 京都大学, 農学研究科, 助教 (50714995)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 群知能 / 行動生物学 / 理論生命科学 / ロボティクス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
（1）群れ形成機能：巨大なスケールのBoidsシミュレーションを行い、Agentsが取りうる速度の範囲をパラメータとすることで、Vicsek秩序パラメータに関し相転移を示すことを発見した。また、複数のUAVの協調フォーメーション飛行問題に対して，RISEによる外乱補償と計算・通信負荷軽減を考慮したイベントトリガー制御に関する理論を構築し、有効性をシミュレーションと実験で検証した。さらに、２次元平面を移動するスワームシステムの群れ行動生成に深層強化学習や深層ニューロエボリューションを用いる方法論を設計し、役割分担が適応的に生成される超個体化機能を設計することに成功した。
（2）環境適応機能と群れ社会機能の向上性：アリの社会内コミュケーションが空間的に離れた巣の間でいかに成立するか研究した。多巣性のツヤオオズアリでは実験室内でアリが異なる巣間で相補的栄養を供与し合うこと、すなわち空間的に離れていても社会は生理的に統合されていることを明らかになった。また、シロアリ類の配偶時タンデム歩行の軌跡解析から、配偶相手を見失った場合の探索行動が相手との再遭遇確率を上昇させる適応的行動であることを、実データから得られたパラメータを用いたシミュレーションで明らかにした。
（3）個体の局所情報による群れの大域的情報の推定機能：赤収穫アリの栄養交換行動を微分方程式でモデル化し、個体間の局所的な栄養交換により大域的な餌の量を推定する機能を解析した。また、シミュレーションの結果、推定した大域的情報を個体の分業行動にフィードバックすることで擾乱に対するロバスト性（群れの生存率）が向上することを示した。
（4）群の身体性と群れ可同定性：限定的な情報の外部をどのように扱い、意志決定するかについて、群れや社会を構成するエージェントのモデルをベイズ、逆ベイズ推定やラフ集合、束論を用いて構築した。
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| Research Progress Status |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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