• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to project page

2019 Fiscal Year Annual Research Report

「鳴く」生物の省エネルギー戦略に潜む数理法則の解明と応用

Research Project

Project/Area Number 18K18005
Research InstitutionUniversity of Tsukuba

Principal Investigator

合原 一究  筑波大学, システム情報系, 准教授 (70588516)

Project Period (FY) 2018-04-01 – 2021-03-31
Keywords非線形動力学 / 動物行動学 / バイオミメティクス / ネットワーク
Outline of Annual Research Achievements

本研究課題では、「カエルや昆虫といった動物が長時間スケールで発声状態と休止状態を切り替える行動を記述する数理モデルを構築し、その数理モデルを拡張して無線センサネットワークの自律分散型制御に応用すること」を目的とした。この目的を達成するために以下の課題に取り組んだ:
[課題1] 内部自由度に応じて力学系を切り替えるハイブリッド力学モデルの提案と解析
[課題2] 実際の生物から取得した実験データに基づく長時間スケールの行動特性分析
[課題3] 無線センサネットワークへの応用を志向した提案モデルの改良と解析
[課題1]については、疲労度、エネルギーなどの内部自由度に応じて、鳴く状態と鳴かない状態を切り替える数理モデルの構築を進めた。その結果、昨年度までの手法よりも、より長時間での消費エネルギーの低減を可能にする数理モデルが構築できた。また、カエルの行動データから位相振動子モデルを推定する手法を構築し、その有効性を明らかにした。[課題2]については複数種の動物の鳴き声の計測データを分析し、種に応じた発声行動特性の違いを明らかにした。また、野外での鳴き声計測用の音響計測システムの提案し、その有効性の検証を進めた。[課題3]については、対象とする無線センサネットワークの空間構造について様々なケースを想定した数値シミュレーションを進めた。その結果、小規模ないしは中規模なネットワークであれば、提案手法は比較的安定して動作することを示唆した。本研究課題で得られた成果は、査読付き学術論文3編、査読付き国際会議2編などとして公表した。

  • Research Products

    (11 results)

All 2020 2019

All Journal Article (3 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 1 results) Presentation (8 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Invited: 1 results)

  • [Journal Article] Interaction mechanisms quantified from dynamical features of frog choruses2020

    • Author(s)
      Ota, Aihara, Aoyagi
    • Journal Title

      Royal Society Open Science

      Volume: 7 Pages: 1-12

    • DOI

      10.1098/rsos.191693

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Signal Synchrony and Alternation Among Neighbor Males in a Japanese Stream Breeding Treefrog, Buergeria japonica2020

    • Author(s)
      Legett, Aihara, Bernal
    • Journal Title

      The Herpetological Society of Japan

      Volume: 39 Pages: 80-85

    • DOI

      10.5358/hsj.39.80

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Traffic noise differentially impacts call types in a Japanese treefrog (Buergeria japonica)2020

    • Author(s)
      Legett, Madden, Aihara, Bernal
    • Journal Title

      Ethology

      Volume: 126 Pages: 576-583

    • DOI

      10.1111/eth.13009

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Presentation] A Computational Study and its Application of Strategic Mating Behavior in Frogs2020

    • Author(s)
      Kaneko, Aihara, Kawabe
    • Organizer
      The Twenty-Fifth International Symposium on Artificial Life and Robotics 2020
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] カエルの合唱における相互作用の非自明な特徴2020

    • Author(s)
      那須悠太,合原一究,武田龍,青柳富誌生
    • Organizer
      日本物理学会 第75回年次大会
  • [Presentation] ニホンアマガエルのサテライト行動に着想を得たLPWA ネットワークのカバレッジ設計手法,2020

    • Author(s)
      細川侑嗣, 小南大智, 合原一究, 村田正幸
    • Organizer
      電子情報通信学会ネットワークシステム研究会(NS2019-86)
  • [Presentation] Implementation of a real-time sound source localization method for outdoor animal detection using wireless sensor networks2019

    • Author(s)
      Hosokawa, Hirano, Kominami, Aihara, Murata
    • Organizer
      International Conference on Signal Processing and Communication Systems (ICSPCS)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Development and application of a sound discrimination device for field recordings on choruses of male Japanese tree frogs2019

    • Author(s)
      Shirasaka, Aihara, Awano, Kawabe
    • Organizer
      生物音響学会
  • [Presentation] Interaction mechanism of male cicadas (Meimuna opalifera) examined by audio recording and signal processing2019

    • Author(s)
      Ishimaru, Aihara, Takeda, Kawabe
    • Organizer
      生物音響学会
  • [Presentation] Modeling and Application of Frog Choruses as an Autonomous Distributed Communication System over Multiple Time Scales2019

    • Author(s)
      Aihara, Kominami, Hosokawa, Murata
    • Organizer
      SWARM 2019
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Modeling of Biological Rhythms2019

    • Author(s)
      Aihara
    • Organizer
      Workshop at Lorentz Center: Synchrony and Rhythmic Interaction: From Neurons to Ecology
    • Invited

URL: 

Published: 2021-01-27  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi