2022 Fiscal Year Annual Research Report
コウモリの生物ソナーからひも解く大自由度な3次元音響ナビゲーションの解明
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19K15012
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| Research Institution | Hiroshima University |
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Principal Investigator |
山田 恭史 広島大学, 統合生命科学研究科(理), 助教 (80802561)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | エコーロケーション / コウモリ / バイオミメティクス / 生物ソナー / シンプルデザインセンシング / ドローン / 構成論的研究手法 / 空間学習ナビゲーション |
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| Outline of Annual Research Achievements |
全研究期間を通して，以下の研究成果を上げることができた．
①コウモリのエコーロケーションを題材とした検証から，3次元定位に有効なエコー聴取時の耳介動態条件の理論化ができた．具体的には，網羅的な耳介動態パターンとそれに応じた聴取エコーパターンの数値シミュレーションを行い，4つの条件を満たす耳介動態パターンであれば，その効能を発揮することが分かった．本成果について責任著者として論文掲載させることができた（Hiraga et. al.,2022）．
②飛行環境の音響的な見通しの良し悪しが，コウモリの空間学習・飛行適応ナビゲーション行動に影響を与えることが定量的に評価できた．具体的には，アクリル板を障害物として用いた場合とチェーンを障害物として用いた場合の2通りの障害物コース下で，コウモリに12回の繰り返し飛行を行わせた．この結果，学習に伴った無駄な蛇行幅の減少やセンシング数の減少が見られた，一方で，音響的見通しの悪い（アクリル板障害物）環境では飛行速度の上昇を抑え，リスクマネジメントを行っていることがわかった．これらの結果から，空間学習によってナビゲーションを適用させ，音響的視界の悪さが適応後の行動に変化を与えることを明らかにした．これらの結果は，空間記憶とセンシングの依存バランスを柔軟に調節する機構をコウモリが有していることを示唆する重要な成果である．本成果について責任著者として論文掲載させることができた（Yamada et. al.,2020）．
③コウモリ同様の非線形周波数下降パルスを用いたセンシングが，ドローンの飛行ノイズに対して耐性を持つことを確認できた．特に現在では，1送信・2受信器の超音波センサを搭載したドローンによる自律障害物回避ナビゲーションの飛行テストを実施中である．
本検証によって，コウモリ模倣の空中超音波ナビゲーションシステムの未来が切り開かれる．
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