2020 Fiscal Year Research-status Report
Elucidation of the mechanism of autonomous behavioral choice by Physarum plasmodium and its application to AI
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20K11948
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| 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) |
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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学群), 電気情報学群, 講師 (60582905)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
春名 太一 東京女子大学, 現代教養学部, 准教授 (20518659)
太田 宏之 防衛医科大学校(医学教育部医学科進学課程及び専門課程、動物実験施設、共同利用研究施設、病院並びに防衛, 薬理学, 講師 (20535190)
佐藤 浩 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), 電気情報学群, 准教授 (30295737)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 真性粘菌変形体 / 生物物理学 / 生物計算 / 意思決定 / 人工知能 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題では，1. 真性粘菌変形体の自律的な行動選択のメカニズムを実験によって解明し，2. 現象をモデル化することにより工学的に応用可能な形式として表現し，3. それを AIに応用し，変形体の自律性を AI に実装するという３段階の計画を，３年間の研究期間の各年度に実施する予定である．今年度は予定した通り 1. の実験を実施し，概ね計画通りの成果を得た．
今年度の成果として，まず，本課題開始前年度の研究由来ではあるが，1. の実験の土台となる論文を 2 編出版した (いずれも International Journal of Unconventional Computing Vol. 15, No. 4 (2020) において出版)．続いて，1. の実験を計画通り実施した．具体的には，変形体をプラスティックフィルム（忌避物質）内の閉空間に閉じ込め，脱出に至るまでの過程を観察する実験を実施した．さらに，閉所全体を被覆する変形体を格子で区切り，非線形振動子の集合体と見なして厚み振動の解析を行った．ここで，変形体の厚み振動は，細胞運動の駆動力の供給源であると共に，細胞の内部状態を反映する．この実験では，プラスティックフィルムを忌避するがため閉所から脱出できない状態（脱出前）と，忌避をやめ脱出を開始した後の状態（脱出中）を比較することにより，変形体の厚み振動（内部状態）におけるどのような変化が忌避応答のルールの自律的な変更と連動しているのかを分析した．結果，脱出前の状態に比して，脱出中の変形体の各格子間の相互情報量は有意に増加していることが明らかとなった．即ち，脱出（応答ルールの変更）に先行して変形体の各部位間の同調性は強くなり，かつ，そのような同調は細胞全体に渡って発生していることが明らかとなった．以上の成果は計測自動制御学会第 63 回システム工学部会研究会において発表された．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
研究実績の概要で示した通り，初年度においては３年間，３段階の研究計画のうち１段階目を実施し，概ね予定通りの結果を得た．
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| Strategy for Future Research Activity |
研究実績の概要で示した計画の通り，次年度においては実験により観察された現象をモデル化することにより工学的に応用可能な形式として表現することを目標とする．そのために，まずは今年度の成果を論文としてまとめ公表した後，モデルの作成に着手する．
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| Causes of Carryover |
コロナウイルス流行の影響により，今年度参加した全ての学会がオンラインでの開催となり，旅費を使用する必要がなくなったため．
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