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野性コウモリが繰り広げる大規模空間ナビゲーション戦略に関する実験的・数理的追究

研究課題

研究課題/領域番号 15J03861
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 計測工学
研究機関同志社大学

研究代表者

角谷 美和  同志社大学, 生命医科学研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2015-04-24 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
3,400千円 (直接経費: 3,400千円)
2017年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
2016年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
2015年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
キーワードコウモリ / 超音波センシング / 数理モデリング / ソナー入力特性 / 超音波バイノーラルエコー / ミニチュアダミーヘッド / ヒューマンエコ―ロケーション / 物体弁別 / 野外計測 / 音響的視野 / ヒューマンエコーロケーション / 飛行 / attention
研究実績の概要

昨年度より研究実施計画は大きく分けて2つの計画から構成されていた。1つ目の計画は、2匹の獲物を見失うことなく連続して捕食するためのコウモリの飛行と音響の選択的注意の運用方法を検討することと、またその過程において数理モデルの整合性についても検討すること、であった。一方2つ目の計画は、ソナーの出力特性だけではなく入力(エコー聴取)・出力(飛行・パルス放射)双方の特性を考慮した数理モデルに拡張するために、コウモリが超音波エコーから何がどのように見えているのかをヒトを用いた音響心理実験を通じてトップダウン的に理解すること、であった。昨年度は論文投稿など1つ目の研究計画をメインに進めていたため、今年度は2つ目の研究計画の方に特に力を入れて研究した。
標準サイズのダミーヘッドを超音波の波長サイズに合わせて縮小したミニチュアダミーヘッドにより計測した超音波バイノーラルエコーを用いて、晴眼かつ健聴なエコーロケーション未経験者を対象に形状、テクスチャー、材質弁別に関する基礎データを計測した。その結果、コウモリのエコーロケーションパルスを模擬した超音波信号を用いることで、視覚情報のみではその形の違いが分かりにくい物体であっても、エコー情報から弁別できることがわかった。また音響分析および統計モデル解析から、ラウドネスや音色を音響的手掛かりとすることで物体の形状やテクスチャーを弁別できることもわかった。現段階では、ピッチ変換した超音波バイノーラルエコーを被験者にパッシブに聴かせて物体を弁別させる実験系であるが、今後、被験者がアクティブセンシングにより複数の獲物を(自身も移動しながら)捕らえる実験系に拡張できれば、ヒトの感覚知覚を利用した、数理モデルにおける入出力特性の評価や、コウモリのソナー戦略の理解に対する新たなアプローチが可能になると期待できる。

現在までの達成度 (段落)

29年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

29年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 研究成果

    (23件)

すべて 2018 2017 2016 2015 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 2件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (16件) (うち国際学会 8件、 招待講演 1件) 備考 (5件)

  • [雑誌論文] Coordinated control of acoustical field of view and flight in three-dimensional space for consecutive capture by echolocating bats during natural foraging2017

    • 著者名/発表者名
      Sumiya, M., Fujioka, E., Hiryu, S.
    • 雑誌名

      PLOS ONE

      巻: - 号: 1 ページ: e0169995-e0169995

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0169995

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Echolocating bats use future target information for optimal foraging2016

    • 著者名/発表者名
      E. Fujioka, I. Aihara, M. Sumiya, K. Aihara, and S. Hiryu
    • 雑誌名

      Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America

      巻: 113 号: 17 ページ: 4848-4852

    • DOI

      10.1073/pnas.1515091113

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] コウモリ研究成果からの社会支援2018

    • 著者名/発表者名
      角谷美和、飛龍志津子
    • 学会等名
      情報処理学会 第 177回 ヒューマンコンピュータインタラクション研究会(HCI177) 多様な生活のためのインタラクション技術提案ワークショップ
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 超音波バイノーラルエコーを用いたヒューマンエコーロケーション:3次元物体形状およびテクスチャーの弁別に関する心理的・音響的検討2017

    • 著者名/発表者名
      角谷美和、晩田泰斗、鎌田綾奈、蘆原郁、吉野寿紀、後上正樹、長谷芳樹、小林耕太、渡辺好章、飛龍志津子
    • 学会等名
      けいはんなリサーチコンプレックス事業、平成29年度 第6回 人材育成フレームワークレクチャー けいはんな研究シーズ発表会「THE CUTTING EDGE!」
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Three-dimensional shape recognition by ultrasonic binaural echoes2017

    • 著者名/発表者名
      Miwa Sumiya, Taito Banda, Kaoru Ashihara, Kohta I. Kobayasi, Kazuki Yoshino, Masaki Gogami, Yoshiki Nagatani, Yoshiaki Watanabe and Shizuko Hiryu
    • 学会等名
      Fechner Day 2017, The 33rd Annual Meeting of the International Society for Psychophysics
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Echolocation and flight strategies of aerial-feeding bats during natural foraging2017

    • 著者名/発表者名
      Emyo Fujioka, Fumiya Hamai, Miwa Sumiya, Kazuya Motoi, Dai Fukui, Kohta I. Kobayasi, and Shizuko Hiryu
    • 学会等名
      174th Meeting of the Acoustic Society of America
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Analysis of bats’gaze and flight control based on the estimation of their echolocated points with time-domain acoustic simulation2017

    • 著者名/発表者名
      Taito Banda, Miwa Sumiya, Yuya Yamamoto, Yasufumi Yamada, Yoshiki Nagatani, Hiroshi Araki, Kohta I. Kobayasi, Shizuko Hiryu
    • 学会等名
      174th Meeting of the Acoustic Society of America
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] コウモリから学ぶ!超音波を用いたヒューマンエコーロケーション-超音波バイノーラルエコーを用いた物体形状・テクスチャー・材質弁別に関する音響心理学的検討-2017

    • 著者名/発表者名
      角谷美和,晩田泰斗,鎌田綾奈,吉野寿紀,後上正樹
    • 学会等名
      第20回 日本音響学会 関西支部 若手研究者交流研究発表会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] コウモリ模擬音声によるテクスチャー弁別聴取実験デモ ~君はコウモリになれるのか~2017

    • 著者名/発表者名
      後上正樹,吉野寿紀,角谷美和,晩田泰斗
    • 学会等名
      第20回 日本音響学会 関西支部 若手研究者交流研究発表会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Wild echolocating bats plan their flight paths using future-target information2016

    • 著者名/発表者名
      Emyo Fujioka, Ikkyu Aihara, Miwa Sumiya, Kazuyuki Aihara, Shizuko Hiryu
    • 学会等名
      17th International Bat Research Conference (IBRC 2016)
    • 発表場所
      Durban (South Africa)
    • 年月日
      2016-07-31
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Ultrasonic binaural echo perception of object’s texture by human echolocation2016

    • 著者名/発表者名
      Miwa Sumiya, Yuki Sarumaru, Taito Banda, Kaoru Ashihara, Kohta I. Kobayasi, Yoshiaki Watanabe, Shizuko Hiryu
    • 学会等名
      The 171st Meeting of the Acoustical Society of America
    • 発表場所
      Salt Lake City, Utah (USA)
    • 年月日
      2016-05-23
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 超音波バイノーラルエコーを用いたヒューマンエコーロケーション: ターゲットの質感に関する評価2016

    • 著者名/発表者名
      角谷美和,猿丸祐樹,晩田泰斗,蘆原郁,小林耕太,渡辺好章,飛龍志津子
    • 学会等名
      日本音響学会2016年春季研究発表会
    • 発表場所
      桐蔭横浜大学(神奈川県・横浜市)
    • 年月日
      2016-03-09
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 超音波バイノーラルエコーを用いた3次元物体形状およびテクスチャーの弁別 -コウモリの超音波でヒトはどこまでモノが“見える”のか-2016

    • 著者名/発表者名
      角谷美和,晩田泰斗,内川怜奈,吉野寿紀,後上正樹
    • 学会等名
      第19回日本音響学会関西支部若手研究者交流研究発表会
    • 発表場所
      関西大学 100周年記念会館(大阪府・吹田市)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Mathematical modeling of flight and acoustic dynamics of an echolocating bat during multiple-prey pursuit2015

    • 著者名/発表者名
      Miwa Sumiya, Emyo Fujioka, Yoshiaki Watanabe, Shizuko Hiryu, Ikkyu Aihara
    • 学会等名
      2015 International Symposium on Nonlinear Theory and its Applications (NOLTA2015)
    • 発表場所
      Hong-Kong (China)
    • 年月日
      2015-12-01
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Three-dimensional sonar beam control of FM echolocating bats during natural foraging revealed by large scale microphone array system2015

    • 著者名/発表者名
      Kazuya Motoi, Miwa Sumiya, Dai Fukui, kohta I. Kobayasi, Emyo Fujioka, Shizuko Hiryu
    • 学会等名
      170th Meeting of the Acoustical Society of America
    • 発表場所
      Jacksonville, Florida (USA)
    • 年月日
      2015-10-31
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Human echo perception by using miniature dummy head2015

    • 著者名/発表者名
      Yuki SARUMARU, Miwa SUMIYA, Taito BANDA, Kaoru ASHIHARA, Kohta I. KOBAYASI, Shizuko HIRYU
    • 学会等名
      2015 The Taiwan/Japan Joint Research Meeting on Psychological & Physiological Acoustics and Electroacoustics
    • 発表場所
      National Tsing Hua University (Taiwan)
    • 年月日
      2015-10-23
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 3次元音響動態計測に基づいた採餌飛行中の野生FMコウモリのソナービームパターンの分析2015

    • 著者名/発表者名
      本居和也,角谷美和,藤岡慧明,渡辺好章,力丸裕,太田哲男,飛龍志津子
    • 学会等名
      日本音響学会 聴覚研究会
    • 発表場所
      豊橋技術科学大学(愛知県・豊橋市)
    • 年月日
      2015-05-28
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] コウモリの音声を用いたヒューマンエコーロケーションの検討2015

    • 著者名/発表者名
      晩田泰斗,角谷美和,猿丸祐樹,蘆原郁,小林耕太,飛龍志津子
    • 学会等名
      日本音響学会関西支部第18回若手研究者交流研究発表会
    • 発表場所
      関西大学 100周年記念会館(大阪府・吹田市)
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [備考] 生命医科学研究科 脳神経行動工学研究室

    • URL

      http://www1.doshisha.ac.jp/~bioinfo/service.html

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [備考] 生命医科学研究科 脳神経行動工学研究室(角谷美和)

    • URL

      http://www1.doshisha.ac.jp/~bioinfo/miwa_sumiya.html

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [備考] 生命医科学研究科 脳神経行動工学研究室

    • URL

      http://www1.doshisha.ac.jp/~bioinfo/index.html

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書 2015 実績報告書
  • [備考] 生命医科学研究科 脳神経行動工学研究室(角谷美和)

    • URL

      http://www1.doshisha.ac.jp/~bioinfo/miwa_sumiya.html

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [備考] 生命医科学研究科 脳神経行動工学研究室 (角谷美和)

    • URL

      http://www1.doshisha.ac.jp/~bioinfo/miwa_sumiya.html

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書

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公開日: 2015-11-26   更新日: 2024-03-26  

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