| Project Area | Hierarchical Bio-Navigation Integrating Cyber-Physical Space |
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| Project/Area Number |
21H05295
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Transformative Research Areas (A)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Transformative Research Areas, Section (IV)
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| Research Institution | Doshisha University |
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Principal Investigator |
飛龍 志津子 同志社大学, 生命医科学部, 教授 (70449510)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小林 耕太 同志社大学, 生命医科学部, 教授 (40512736)
福井 大 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 講師 (60706670)
小川 宏人 北海道大学, 理学研究院, 教授 (70301463)
梶原 将大 北海道大学, 人獣共通感染症国際共同研究所, 准教授 (70711894)
藤岡 慧明 同志社大学, 研究開発推進機構, 准教授 (00722266)
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| Project Period (FY) |
2021-09-10 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥103,480,000 (Direct Cost: ¥79,600,000、Indirect Cost: ¥23,880,000)
Fiscal Year 2025: ¥19,760,000 (Direct Cost: ¥15,200,000、Indirect Cost: ¥4,560,000)
Fiscal Year 2024: ¥20,410,000 (Direct Cost: ¥15,700,000、Indirect Cost: ¥4,710,000)
Fiscal Year 2023: ¥20,410,000 (Direct Cost: ¥15,700,000、Indirect Cost: ¥4,710,000)
Fiscal Year 2022: ¥20,800,000 (Direct Cost: ¥16,000,000、Indirect Cost: ¥4,800,000)
Fiscal Year 2021: ¥22,100,000 (Direct Cost: ¥17,000,000、Indirect Cost: ¥5,100,000)
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| Keywords | 生物ソナー / ナビゲーション / バイオロギング / 音響シミュレーション |
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| Outline of Research at the Start |
本研究はナビゲーション研究におけるコウモリのモデル動物としての利点を活かし，モノや環境などとのインタラクションを含む個体レベルのナビゲーションから，より複雑な集団レベルに至る様々な階層のナビゲーションを工学から生態学に至る幅広い手法を用いて高度に計測し，動物の意思をデザインする「行動ダイアグラム」を明らかにすることを目的としている．音響数値解析的にコウモリの知覚空間を再現できることに着想した音響サイバー空間を構築し，フィジカル空間での行動実験と連動させることで，コウモリの階層ナビゲーションの包括的理解からその社会応用までを目指す．
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| Outline of Annual Research Achievements |
●昨年度，着手した障害物空間を回避飛行するコウモリの飛行軌跡の予測に関して，今年度は飛行特性の異なるキクガシラコウモリとユビナガコウモリ2種に対して実施した．模倣学習による軌跡の予測は，実測した飛行経路と良い一致が見られ，両種に対して良い予測モデルができた（藤井班との共同研究）．さらに当該モデルを自走ロボットの障害物回避モデルとして実装する試みにも着手し，これまで前提としてきたバーチャル空間での環境情報をフィジカル空間において超音波センシングで取得できる情報へ置き換える作業まで完了した．●コウモリがエコーロケーションによって得る高度情報を，エコーを介入することで調査するプレイバックシステムを確立し，コウモリが“動き”に関して従来の予想とは異なる手法で高速に知覚していることを発見し，その成果が論文として掲載された．●音声が意思伝達や行動の創発に大きく関わる．ナビゲーションに影響を与える情動や個性といった内的状態と音声との関連を，生理学的応答を指標に評価するシステムを確立し，その成果が論文として掲載された．
●野外調査では，夜間の集団出巣と帰巣に関してサーモカメラによるステレオ撮影を行い，3次元軌跡の算出にも成功した（川嶋班との共同研究）．また同所性のコウモリ異種間において，出巣密度が高い場合，周波数調整の行動が見られたことから，異種間における音響的混信回避行動に関する新たな行動学的発見を得ることができた．●バイオロギング調査では，国内最大のエコーロケーション種であるヤマコウモリ対して実施した音響GPSロガーを用いた成果が論文に掲載された．また昨年度に引き続きザンビアでのオオコウモリに対するバイオロギング調査を実施し，論文投稿に必要となる移動と季節性との関連に関するデータがほぼ整った．
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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
模倣学習による飛行経路の予測に関して，飛行特性の異なる2種に対して上手く予測が成功したことから，コウモリの音響ナビゲーションによる障害物回避に関して，普遍的な性質が見られることなど興味深い成果が得られた．自走ロボットへの実装という挑戦的な課題にも取り組むことが可能となり，“コウモリ脳”の実態化に向けて順調に研究は展開できていると思われる．野外実験では，音響GPSロガーに関する初のバイオロギングの成果が論文として採択され，また学会での受賞など対外的な評価も得ることができた．
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| Strategy for Future Research Activity |
●2種に対するコウモリの飛行経路の予測に関して，論文投稿を目指す．またマイクロホンアレイシステムを構築し，パルス放射タイミング，パルス放射方向を計測し，それらの予測モデルの開発を行う．これらの予測モデルを自走ロボットへ実装し，工学的な検証，コウモリとの比較など，新たなテーマにもチャレンジする．●野外における同所性コウモリ種間の出巣・帰巣時の混信回避行動に関する音響データを追加で取得し，論文投稿に向けて解析を進める．複数の採餌場所にマイクロホンを設置し，コウモリが採餌環境の変化に対してどのような意思判断を行っているのか調査する．また餌場での個体間のインタラクションと採餌効率との関係を数理モデル化し，論文としてまとめる．●沖縄とザンビアでバイオロギング調査を引き続き行い，論文投稿を目指す．
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