| Project/Area Number |
24H00743
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Medium-sized Section 62:Applied informatics and related fields
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| Research Institution | The University of Osaka |
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Principal Investigator |
若宮 直紀 大阪大学, 大学院情報科学研究科, 教授 (50283742)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小蔵 正輝 広島大学, 先進理工系科学研究科(工), 教授 (10800732)
高木 力 北海道大学, 水産科学研究院, 教授 (80319657)
鳥澤 眞介 近畿大学, 農学部, 講師 (80399097)
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| Project Period (FY) |
2024-04-01 – 2028-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2025)
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| Budget Amount *help |
¥44,070,000 (Direct Cost: ¥33,900,000、Indirect Cost: ¥10,170,000)
Fiscal Year 2025: ¥9,880,000 (Direct Cost: ¥7,600,000、Indirect Cost: ¥2,280,000)
Fiscal Year 2024: ¥14,040,000 (Direct Cost: ¥10,800,000、Indirect Cost: ¥3,240,000)
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| Keywords | 選択的漁獲 / 群行動 / 群れ制御 / 漁具構造 / 数理モデル |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では、まず、自由遊泳時や光や音などの外部刺激を印加した際の魚群行動の観測データを収集、解析し、自己組織的な魚群行動の数理モデルを構築する。次に、数理モデルにもとづいて、魚群を漁網に適切に誘導、滞留、あるいは逃避させるための、外部刺激による魚群の誘導制御ならびに操業中に変化する漁具構造の設計・制御の手法をそれぞれ確立し、漁業現場におけるフィールド実験によってその有効性、有用性を検証する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
研究目的を達成するため、課題1：魚群行動データの収集（北大：高木、近大：鳥澤）、課題2：魚群行動の数理モデルの構築（阪大：若宮、小蔵）、課題3：漁具構造の設計・制御手法の確立（北大：高木、近大：鳥澤）、課題4：外部刺激による魚群制御手法の確立（阪大：小蔵、若宮）、課題5：フィールド実験による検証（全研究者）の五つの研究課題に取り組んだ。本年度、課題1においては、DLT法を用いた計測法により、マアジ、マダイ、ブリの魚群のいずれについても、魚群構成個体の三次元遊泳軌跡を高精度に取得できた。また、印可刺激として三原色のLEDライトを用いた実験により、波長と点灯周期の違いによる群行動特性の差を評価した。課題2においては、課題1において得られた三次元遊泳軌跡にもとづいて魚群行動の新たな数理モデルを構築し、従来の数理モデルと比較して、より簡易な表現でより高い再現性を達成した。また、群遊泳の力学的基礎を評価分析し、自由遊泳時の移動エネルギーコストが個体で遊泳するよりも魚群形成により削減されることを初めて示すことができた。課題3においては，水中でのトロール網形状を数値シミュレーションにより再現した。また、状態推定技術の適用により使用者が所望の形状に制御するための制御技術を構築しその機能性を確認した。課題4においては、複数魚種の数理モデルを用いて定置網を簡易的に模した立方体状の閉鎖空間における網羅的なシミュレーションを行い、非介入時において魚種間の差異が魚群全体の動態に及ぼす影響を解明することで、選択的漁獲を実現するための介入設計へ向けた基盤を構築することができた。課題5においては，漁業者へのヒアリングにより、定置網の特定の種の誘導と曳き網での選択的漁獲への重要性を確認し，いずれも本研究課題の取り組みにより課題解決できることの確証を得た。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
課題1においては、研究協力者の協力を得て多数で多様な魚種の群行動形成を統一された環境下で実施できた。また、3次元計測手法においてデータセット取得のルーティンが構築されたことも当初の計画以上の成果である。課題2においては、課題1で新たに得られた実験データを用いた魚群行動の数理モデル化とパラメータ推定を実施し、従来のBoidモデルよりも高い再現性が得られることをシミュレーションで確認するとともに学会発表を行うなど本年度の研究実施計画を上回る成果が得られた。さらに、群行動を生体力学的側面からも評価し、群形成によって移動コストが削減されることを初めて確認できた。この成果は魚類の水中移動の基盤知見と捉えることができ、その意義は大きい。
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| Strategy for Future Research Activity |
研究計画に則り着実に研究を遂行する。令和7年度においては具体的には、課題1：魚群行動データの収集（北大：高木、近大：鳥澤）では、引き続き室内水槽実験を実施するとともに、実海域における群行動の計測に取り組む。課題2：魚群行動の数理モデルの構築（阪大：若宮、小蔵）では、課題1の担当者らが取得する計測データを用いた魚群行動の数理モデル化とパラメータ推定、特に外部刺激（光）に対する応答の数理モデルへの組み込みに取り組む。また、課題3：漁具構造の設計・制御手法の確立（北大：高木、近大：鳥澤）では、受動的・能動的な選択的漁獲のため、群行動制御を実現する漁具構造を制御するアルゴリズムを構築する。さらに、課題4：外部刺激による魚群制御手法の確立（阪大：小蔵、若宮）では、課題2において構築する数理モデルを用いて自由空間における光刺激による魚群制御のアルゴリズムを設計する。また、課題5：フィールド実験による検証（全研究者）では、実海域実験に向けて漁業従事者へのヒアリングや打ち合わせを行うとともに大型水槽を用いた実証実験を行う。
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