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2021 Fiscal Year Annual Research Report

次世代イメージング装置を用いた生命化石探査法の革新―偶然の発見を必然にする―

Research Project

Project/Area Number 19H02010
Research InstitutionHokkaido University

Principal Investigator

伊庭 靖弘  北海道大学, 理学研究院, 准教授 (80610451)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 足立 奈津子  大阪市立大学, 大学院理学研究科, 准教授 (40608759)
江崎 洋一  大阪市立大学, 大学院理学研究科, 教授 (60221115)
西田 治文  中央大学, 理工学部, 教授 (70156082)
Project Period (FY) 2019-04-01 – 2022-03-31
Keywords進化古生物学 / イメージング / 高性能計算機 / 進化 / トモグラフィー
Outline of Annual Research Achievements

本研究は,超高解像トモグラフィ装置と画像解析技術によって「岩石中の全ての化石をありのまま無差別に抽出する」革新的探査法の確立を目指している.今年度は,計画した全ての探査技術開発を終えた.

2D探査システム開発では, 画像データセットを高画質アニメーションに変換するpythonスクリプトと直交する向きから再切断するpythonプログラムを開発した.また,動画共有サイト上のアノテーション機能を用いることで,動画の閲覧と記載・探索を同時に遠隔地の共同研究者と実行することが可能となった. 3D可視化技術においては,画像演算を行いながら,岩石基質部分のピクセルの透明化する処理をソフトウェア上で行い,ボリュームレンダリングでこれらの画像を積層させることで,岩石に含まれる化石を無差別に3Dモデルとして抽出することに成功した.また,8K解像度のディスプレイに描画結果を出力し,モデルを自在に回転・拡大縮小・断面切断して観察するシステムを構築した.3D形態解析手法の開発においては,カラー画像のピクセル値を用いた正確なセグメンテーションを行い,マーチングキューブ法に基づいたサーフェスモデルを作成した.このサーフェスモデルでは,任意の部位の長さや角度などを3D上で計測や体積や表面積の算出ができ,化石個体や個体群の定量的・統計的な解析が可能となった.

これらの技術をもとに,予定していた全ての実践研究: 1)初期生命探査,2)カンブリア紀~白亜紀の礁性生物の進化,3)極限環境の生命探査,4)現生型海洋生物群集の多様化とその時期の解明,5) 植物化石を用いた3D解剖学的研究を行った.いずれの研究においても,従来手法に比べて化石の発見確率が飛躍的に向上したことや,未知・未記載の多様な生命化石の可視化と分類,硬組織の内部構造観察・解析などが可能となるなど国際的にインパクトの高い結果が得られた.

Research Progress Status

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (11 results)

All 2022 2021

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (9 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results)

  • [Journal Article] Reconstructing the ecology of a Cretaceous cockroach: destructive and high-resolution imaging of its micro sense organs2021

    • Author(s)
      Ryo Taniguchi, Hiroshi Nishino, Hidehiro Watanabe, Shuhei Yamamoto, and Yasuhiro Iba
    • Journal Title

      The Science of Nature

      Volume: 108 Pages: 45-49

    • DOI

      10.1007/s00114-021-01755-9

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Sparse Volume Rendering using Hardware Ray Tracing and Block Walking2021

    • Author(s)
      Mehmet Oguz Derin, Takahiro Harada, Yusuke Takeda, Yasuhiro Iba
    • Journal Title

      Technical Communication, SIGGRAPH ASIA

      Volume: 19 Pages: 1-4

    • DOI

      10.1145/3478512.3488608

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Compression and Interactive Visualization of Terabyte Scale Volumetric RGBA Data with Voxel-scale Details2022

    • Author(s)
      Mehmet Oguz Derin, Takahiro Harada, Yusuke Takeda, Yasuhiro Iba
    • Organizer
      SIGGRAPH 2022
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] A possible new gymnosperm order based on a megasporophyll bearing numerous ventral ovules from the Albian of Hokkaido, Japan2022

    • Author(s)
      Harufumi Nishida, Aya Kubota, Yusuke Takeda, Yasuhiro Iba
    • Organizer
      11th European Palaeobotany and Palynology Conference
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] A new hippuritid rudist bivalve from the Caramoan Peninsula, the Philippines, sheds new light on the evolutionary history of the Hippuritidae2022

    • Author(s)
      A. Ito, S. Sano, Y. Iba, P. W. Skelton, Y. M. Aguilar, R. De Ocampo, T. Kase
    • Organizer
      World Congress of Malacology 2022, Munich Germany
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Hippuritid rudist bivalves possibly originated in the Pacific: an enigmatic new taxon from the Philippines with primitive and “derived” morphological characters2022

    • Author(s)
      A. Ito, S. Sano, Y. Iba, P. W. Skelton, Y. M. Aguilar, R. De Ocampo, T. Kase
    • Organizer
      Cretaceous Symposium, Warsaw, Poland
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] カンブリア紀サンゴCambroctoconusの原地性生活様式の三次元復元 隠棲生息場に即応した無性増殖と群体成長2022

    • Author(s)
      江﨑洋一, 岸田明生, 竹田裕介,足立奈津子, Liu Jianbo, 伊庭靖弘
    • Organizer
      日本古生物学会 2022年年会
  • [Presentation] JSS3大規模チャレンジによる大規模画像データの3次元可視化2021

    • Author(s)
      竹田 裕介,田井中一貴,星野健,深井稜汰,臼井寛裕,笹木慎太郎,池上森,伊庭靖弘
    • Organizer
      第53回流体力学講演会/第39回航空数値シミュレーション技術シンポジウム
  • [Presentation] 微小感覚器官が明らかにする白亜紀ゴキブリの知覚システムと生態2021

    • Author(s)
      谷口諒,伊庭靖弘,西野浩史,渡邉英博,立石康介
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合
  • [Presentation] 赤道太平洋域からの新たなヒップリテス科厚歯二枚貝とその起源2021

    • Author(s)
      伊藤綾花, 佐野晋一, 伊庭靖弘, P. W. Skelton, Y. M. Aguilar, R. De Ocampo, 加瀬友喜
    • Organizer
      日本古生物学会2021年年会
  • [Presentation] 赤道太平洋域産ヒップリテス科厚歯二枚貝のオクラのような「折りたたみ構造」の形成過程2021

    • Author(s)
      伊藤綾花, 佐野晋一, 伊庭靖弘
    • Organizer
      日本古生物学会第171回例会

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Published: 2022-12-28  

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