時空間変動を考慮した魚類の生息環境評価システムに関する基礎研究

2011 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 21780225
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 福田 信二 九州大学, 熱帯農学研究センター, 助教 (70437771)
• Keywords: 生息場選好性 / モデル / 人工知能技術 / 遺伝的ファジィシステム / 生息環境評価・予測 / 汎化能力 / あいまいさ / 農業農村環境

Research Abstract

本研究の目的は、時空間的要素(季節性や場所特異性など)に影響を受ける魚類の生息場選好性を表現可能な数理モデルを開発することである。具体的には、遺伝的ファジィシステムなどに代表されるハイブリッド型人工知能技術を援用することにより、対象魚であるメダカの生態学的な特徴をモデルに反映する。
本年度は、まず、メダカの生息場選好性モデルの最適化手法について、あいまいな情報を積極的に考慮する新手法を検討した。ここでは、pairwise-comparisonという順位尺度に基づく評価関数を遺伝的アルゴリズム(GA)に採用し、限られた情報の有効利用を試みた。結果として、再現性に大きな改善はみられず、選好曲線のばらつきも大きくなった。その要因の一つにバイナリー型GAを利用している点が考えられるため、実数値GAを適用することにより、本手法による再現性の向上が期待できる。また、生息場選好性モデルの他地域への汎化能力について評価するために、より広域かつ異なる生物地理区における生息分布データが存在するモツゴを対象に解析を行った。その結果、ファジィ生息場選好性モデルが良好な汎化能力を有することが明らかになった。生息場モデルの再現性は、データの質的要素の影響を受けるため、生息場選好性を評価する際には、対象魚の生態とともに、解析に使用するデータの質的要素についても考慮する必要があると考えられる。さらに、昨年度に実施した室内開水路におけるメダカの生息場選好性実験の結果から、メダカの生息場選好性の日周性を定量評価した。ここでは、選好強度パターンをGAで最適化する手法を採用したが、今後は先述の新手法や機械学習等の先進的な計算技術により、モデルの高度化と信頼性の高い生息場選好性評価手法の確立を目指す。

Research Products

• [Journal Article] HSIモデルを用いたメダカの生息場選好性評価におけるデータ形式およびカテゴリー化手法の影響 (2011)
  • Author(s): 福田信二・増田慎也・平松和昭・原田昌佳
  • Journal Title: 農業農村工学会論文集 Volume: 272, 79(2) Pages: 11-19
• [Journal Article] Effect of model formulation on the optimization of a genetic Takagi-Sugeno fuzzy system for fish habitat suitability evaluation (2011)
  • Author(s): Fukuda, S., De Baets, B., Mouton, A. M., Waegeman, W., Naka j ima, J., Mukai, T., Hiramatsu, K., Onikura, N.
  • Journal Title: Ecological Modelling Volume: 222 Pages: 1401-1413
• [Journal Article] Comparing predictive accuracy of a genetic Takagi-Sugeno fuzzy model and random forests for fish habitat modelling (2011)
  • Author(s): Fukuda, S., De Baets, B., Nojima, Y
  • Journal Title: Proceedings of the IWACIII2011
  • DOI: paper ID:GS2-3
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Abundance versus presence/absence data for modelling fish habitat preference with a genetic Takagi-Sugeno fuzzy system (2011)
  • Author(s): Fukuda, S., Mouton, A.M., De Baets, B
  • Journal Title: Environmental Monitoring and Assessment Volume: (in press)
  • DOI: DOI:10.1007/s10661-011-2410-2
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Modelling fish habitat preference with a genetic algorithm-optimized Takagi-Sugeno model based on pairwise comparisons (2011)
  • Author(s): Fukuda, S., Waegeman, W., Mouton, A.M., De Baets B.
  • Journal Title: Advances in Intelligent and Soft Computing Volume: 107 Pages: 375-387
  • DOI: DOI:10.1007/978-3-642-24001-0_34
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Assessing the applicability of fuzzy neural networks for habitat preference evaluation of Japanese medaka (Oryzias latipes) (2011)
  • Author(s): Fukuda, S.
  • Journal Title: Ecological Informatics Volume: 6 Pages: 286-295
  • DOI: DOI:10.1016/j.ecoinf.2011.05.007
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Application of a fuzzy neural network model to evaluate habitat preference of Japanese medaka (Oryzias latipes) (2011)
  • Author(s): Fukuda, S.
  • Journal Title: Proceeding of the 2011 IFSA World Congress and the 2011 AFSS Pages: HF0011-4
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Assessing the effects of zero abundance data on habitat preference modelling using a genetic Takagi-Sugeno fuzzy model (2011)
  • Author(s): Fukuda, S.
  • Journal Title: Proceeding of FUZZ-IEEE2011 Pages: 272-277
  • DOI: DOI:10.1109/FUZZY.2011.6007723
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A discussion on the accuracy-complexity relationship in modelling fish habitat preference using a genetic Takagi-Sugeno fuzzy system (2011)
  • Author(s): Fukuda, S., De Baets, B., Waegeman, W., Mouton, A.M., Nakajima, J., Mukai, T., Onikura, N.
  • Journal Title: Proceedings of GEFS2011 Pages: 81-86
  • DOI: DOI:10.1109/GEFS.2011.5949490
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Comparing predictive accuracy of a genetic Takagi-Sugeno fuzzy model and random forests for fish habitat modelling (2011)
  • Author(s): Fukuda, S., De Baets, B., Nojima, Y.
  • Organizer: International Workshop on Advanced Computational Intelligence and Intelligent Informatics
  • Place of Presentation: 蘇州大学(中国・蘇州)
  • Year and Date: 2011-11-20
• [Presentation] メダカの選好強度パターンのパラメータ最適化における不確実性の評価 (2011)
  • Author(s): 石橋俊一郎・福田信二・平松和昭・原田昌佳
  • Organizer: 農業農村工学会九州支部第92回講演会
  • Place of Presentation: 別府国際コンベンションセンター(別府市)
  • Year and Date: 2011-10-18
• [Presentation] ファジィニューラルネットワークモデルによるメダカの生息場選好性の評価 (2011)
  • Author(s): 福田信二
  • Organizer: 農業農村工学会九州支部第92回講演会
  • Place of Presentation: 別府国際コンベンションセンター(別府市)
  • Year and Date: 2011-10-18
• [Presentation] Modelling fish habitat preference with a genetic algorithm-optimized Takagi-Sugeno model based on pairwise comparisons (2011)
  • Author(s): Fukuda, S., Waegeman, W., Mouton, A., De Baets B.
  • Organizer: EUROFUSE 2011
  • Place of Presentation: Douro Museum(ポルトガル・ドゥーロ)
  • Year and Date: 2011-09-22
• [Presentation] 九州北部におけるモツゴの生息場選好性モデルの検証と空間汎化能力の評価 (2011)
  • Author(s): 福田信二・鬼倉徳雄・中島淳・向井貴彦
  • Organizer: 応用生態工学会第15回金沢大会
  • Place of Presentation: 金沢学院大学(金沢市)
  • Year and Date: 2011-09-16
• [Presentation] メダカの生息場選好性の日周性に関する基礎的実験 (2011)
  • Author(s): 福田信二・清田真帆・増田慎也・石橋俊一郎・平松和昭・原田昌佳
  • Organizer: 平成23年度農業農村工学会大会講演会
  • Place of Presentation: 九州大学(福岡市)
  • Year and Date: 2011-09-07
• [Presentation] HSIモデルを用いたメダカの生息場選好性評価における多変量モデルおよび単変量モデルの比較 (2011)
  • Author(s): 増田慎也・福田信二・平松和昭・原田昌佳
  • Organizer: 平成23年度農業農村工学会大会講演会
  • Place of Presentation: 九州大学(福岡市)
  • Year and Date: 2011-09-07
• [Presentation] Assessing the effects of zero abundance data on habitat preference modelling using a genetic Takagi-Sugeno fuzzy model (2011)
  • Author(s): Fukuda, S.
  • Organizer: 2011 IEEE International Conference on Fuzzy Systems
  • Place of Presentation: Grand Hyatt Taipei(台湾・台北市)
  • Year and Date: 2011-06-28
• [Presentation] Application of a fuzzy neural network model to evaluate habitat preference of Japanese medaka (Oryzias latipes) (2011)
  • Author(s): Fukuda, S.
  • Organizer: 2011 IFSA World Congress and the 2011 AFSS
  • Place of Presentation: Electronic Engineering Polytechnic Institute of Surabaya(インドネシア・スラバヤ)
  • Year and Date: 2011-06-21
• [Presentation] Modelling spawning habitat for European grayling (Thymallus thymallus L.) using a support vector machine and a genetic Takagi-Sugeno fuzzy model (2011)
  • Author(s): Fukuda, S., Waegeman, W., Mouton, A.M., De Baets, B.
  • Organizer: 7th European Conference on Ecological Modelling (ECEM2011)
  • Place of Presentation: Congress Center, Rivadel Garda(イタリア・リヴァデルガルダ)
  • Year and Date: 2011-05-31
• [Presentation] A Discussion on the accuracy-complexity relationship in modelling fish habitat preference using a genetic Takagi-Sugeno fuzzy system (2011)
  • Author(s): Fukuda, S., De Baets, B., Waegeman, W., Mouton, A.M., Nakajima, J., Mukai, T., Onikura, N.
  • Organizer: IEEE SSCI 2011 GEFS
  • Place of Presentation: Halle aux Farines(フランス・パリ)
  • Year and Date: 2011-04-15
• [Remarks] 九州大学研究者情報
  • URL: http://hyoka.ofc.kyushu-u.ac.jp/search/details/K002980/index.html