野生コウモリによる長距離音響ナビゲーションアルゴリズムの解明

• 研究課題/領域番号: 15K18078
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 計測工学
• 研究機関: 同志社大学
• 研究代表者: 藤岡 慧明 同志社大学, 研究開発推進機構, 特別研究員 (00722266)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2017年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2016年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2015年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
• キーワード: 生物ソナー / コウモリ / 音響センシング / バイオロギング / 数理モデル / ナビゲーション / 採餌行動 / 探索行動 / 大規模ナビゲーション / 音響GPSイベントロガー / 超音波 / 標的探索行動 / 超音波センシング / GPS / 飛行ルート / 数理モデリング / 軌道計画

研究成果の概要

本研究は，エコーロケーション機構を有するコウモリにバイオロギング研究を応用することで，採餌のために大規模空間を移動するコウモリのナビゲーションや獲物探索の戦略について検討を行った．その結果，コウモリのバイオロギング研究の実験プロトコルを確立し，コウモリがRoute-following戦略を利用したナビゲーションや，停滞地点に行き来する飛行パターン（Foray search）によって餌場探索を効率化している可能性が示唆された．さらに，GPSデータロガーで特定したコウモリの飛行地点にてマイクロホンアレイを用いた音響計測に成功し，停滞地点にて超音波を放射して獲物探索を行っていることを見出した．

研究成果

• [雑誌論文] Three-dimensional sonar beam-width expansion by Japanese house bats (Pipistrellus abramus) during natural foraging (2017)
  • 著者名/発表者名: Motoi Kazuya、Sumiya Miwa、Fujioka Emyo、Hiryu Shizuko
  • 雑誌名: The Journal of the Acoustical Society of America 巻: 141 号: 5 ページ: 439-444
  • DOI: 10.1121/1.4981934
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] コウモリの音響ナビゲーション －動的変化の仕組みからロボット制御などへの応用探る－ (2017)
  • 著者名/発表者名: 山田恭史，藤岡慧明，飛龍志津子
  • 雑誌名: 生物の科学 遺伝 巻: 71(6) ページ: 526-532
• [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 foraging (2017)
  • 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
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 野生コウモリによる“ 先を読む” 超音波センシング戦略 (Ultrasound Sensing Strategy of Wild Echolocating Bats Using Future-target Information) (2017)
  • 著者名/発表者名: 藤岡慧明
  • 雑誌名: The Journal of the Marine Acoustics Society of Japan 巻: 44(1) ページ: 1-5
• [雑誌論文] Echolocating bats use future target information for optimal foraging (2016)
  • 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
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] “先を読む”コウモリの音響ナビゲーション (2016)
  • 著者名/発表者名: 飛龍志津子，藤岡慧明
  • 雑誌名: 日本ロボット学会誌 巻: 34(8) ページ: 529-533
  • NAID: 130005281986
  • 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Mathematical modeling of flight and acoustic dynamics of an echolocating bat during multiple-prey pursuit (2015)
  • 著者名/発表者名: Miwa Sumiya, Emyo Fujioka, Yoshiaki Watanabe, Shizuko Hiryu and Ikkyu Aihara
  • 雑誌名: Proceedings of the Nonlinear Theory and its Applications (NOLTA) 巻: none ページ: 369-372
  • 査読あり
• [学会発表] Microphone-array measurement and mathematical analysis of the acoustic navigation behavior by bats during natural foraging (2018)
  • 著者名/発表者名: Emyo Fujioka and Shizuko Hiryu
  • 学会等名: 65th Annual Meeting of the Ecological Society of Japan
  • 招待講演
• [学会発表] コウモリの大規模・小規模空間における採餌行動時のソナー戦略の分析 ～GPSイベントロガーとマイクロホンアレイを用いた動態音響計測～ (2017)
  • 著者名/発表者名: 氏野友裕，藤岡慧明，福井大，飛龍志津子
  • 学会等名: 日本生態学会第64回全国大会
  • 発表場所: 早稲田大学 早稲田キャンパス，東京都新宿区西早稲田１丁目
  • 年月日: 2017-03-14
• [学会発表] コウモリの最適採餌戦略の検討 ～マイクロホンアレイを用いた3次元音響動態計測～ (2017)
  • 著者名/発表者名: 濵井郁弥，本居和也，藤岡慧明，福井大，飛龍志津子
  • 学会等名: 日本生態学会第64回全国大会
  • 発表場所: 早稲田大学 早稲田キャンパス，東京都新宿区西早稲田１丁目
  • 年月日: 2017-03-14
• [学会発表] Echolocation and flight strategies of aerial-feeding bats during natural foraging (2017)
  • 著者名/発表者名: Emyo Fujioka, Fumiya Hamai, Miwa Sumiya, Kazuya Motoi, Dai Fukui, Kohta I. Kobayashi and Shizuko Hiryu
  • 学会等名: 174th Meeting of the Acoustical Society of America
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] A study on the adaptive foraging strategy of wild echolocating bats: microphone-array measurement of three-dimensional acoustic navigation behavior (2017)
  • 著者名/発表者名: Fumiya Hamai, Emyo Fujioka, Dai Fukui and Shizuko Hiryu
  • 学会等名: The 6th International Bio-Logging Science Symposium (IBLS6)
  • 国際学会
• [学会発表] Analysis of navigation strategy by echolocating bats across small to large spaces, Measurement of echolocation and flight behavior of bats using GPS data-loggers and microphone-array system (2017)
  • 著者名/発表者名: Tomohiro Ujino, Dai Fukui, Ken Yoda, Shizuko Hiryu and Emyo Fujioka
  • 学会等名: The 6th International Bio-Logging Science Symposium (IBLS6)
  • 国際学会
• [学会発表] 野生コウモリの大規模ナビゲーション戦略の分析 ―環境情報の利用戦略と標的探索戦略について―（Analysis of the Large-scale Navigation Strategy of Wild Echolocating Bats -Strategies to utilize surrounding information and to search target prey-） (2017)
  • 著者名/発表者名: 藤岡慧明，氏野友裕，福井大，依田憲，飛龍志津子
  • 学会等名: ロボティクス・メカトロニクス講演会2017
• [学会発表] 野生コウモリから学ぶ音響ナビゲーションアルゴリズム; Acoustic navigation algorithm learned from echolocating bats in the wild (2017)
  • 著者名/発表者名: 藤岡慧明
  • 学会等名: 豊田中央研究所講演会
  • 招待講演
• [学会発表] 野生コウモリを追跡！ＧＰＳロガーとマイクロホンアレイからみた音響採餌行動戦略 (2017)
  • 著者名/発表者名: 氏野友裕，中井元貴，藤岡慧明，福井大，依田憲，飛龍志津子
  • 学会等名: 日本動物行動関連学会2017(Koudou2017)
• [学会発表] GPSデータロガーとマイクロホンアレイを組み合わせた野生コウモリの採餌飛行戦略の分析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 氏野友裕，中井元貴，藤岡慧明，依田憲，福井大，飛龍志津子
  • 学会等名: 第13回日本バイオロギング研究会シンポジウム
• [学会発表] バイオロギング手法に基づいた野生コウモリの音響ナビゲーション戦略の検討 (2017)
  • 著者名/発表者名: 中井元貴，氏野友裕，藤岡慧明，依田憲，福井大，飛龍志津子
  • 学会等名: 第18回 計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会
• [学会発表] Mode Switching between Repulsive and Attractive Flight Dynamics of Bats (2016)
  • 著者名/発表者名: Masaru Kondo, Emyo Fujioka, Kota I. Kobayasi, Shizuko Hiryu and Ikkyu Aihara
  • 学会等名: 9th Dynamics Days Asia Pacific (DDAP9)
  • 発表場所: Hong Kong Baptist University / Hong Kong University of Science and Technology, Hong Kong/China
  • 年月日: 2016-12-14
  • 国際学会
• [学会発表] 小規模・大規模空間におけるコウモリの獲物探索ルートに関する実験的、数理的検討 (2016)
  • 著者名/発表者名: 藤岡慧明
  • 学会等名: 第12回日本バイオロギング研究会シンポジウム
  • 発表場所: 同志社大学 寒梅館，京都府京都市上京区
  • 年月日: 2016-12-02
  • 招待講演
• [学会発表] コウモリの飛行モード変換のダイナミクス (2016)
  • 著者名/発表者名: 近藤大，藤岡慧明，小林耕太，飛龍志津子，合原一究
  • 学会等名: 第12回日本バイオロギング研究会シンポジウム
  • 発表場所: 同志社大学 寒梅館，京都府京都市上京区
  • 年月日: 2016-12-02
• [学会発表] 3次元音響動態計測に基づいた野生コウモリの最適パッチ利用に関する検討 (2016)
  • 著者名/発表者名: 本居和也，濵井郁弥，藤岡慧明，福井大，飛龍志津子
  • 学会等名: 第12回日本バイオロギング研究会シンポジウム
  • 発表場所: 同志社大学 寒梅館，京都府京都市上京区
  • 年月日: 2016-12-02
• [学会発表] 3次元音響動態計測による野生コウモリの最適採餌戦略の検討 (2016)
  • 著者名/発表者名: 本居和也，濵井郁弥，藤岡慧明，福井大，飛龍志津子
  • 学会等名: 第35回日本動物行動学会
  • 発表場所: 新潟大学 五十嵐キャンパス，新潟県新潟市西区五十嵐
  • 年月日: 2016-11-11
• [学会発表] Wild echolocating bats plan their flight paths using future-target information (2016)
  • 著者名/発表者名: Emyo Fujioka, Ikkyu Aihara, Miwa Sumiya, Kazuyuki Aihara and Shizuko Hiryu
  • 学会等名: International Bat Research Conference (IBRC 2016)
  • 発表場所: Gateway Hotel - Umhlanga, Durban/South Africa
  • 年月日: 2016-07-31
  • 国際学会
• [学会発表] Tracking from small to large sacle navigation of bats (2016)
  • 著者名/発表者名: Shizuko Hiryu, Emyo Fujioka and Kazuma Hase
  • 学会等名: International Bat Research Conference (IBRC 2016)
  • 発表場所: Gateway Hotel - Umhlanga, Durban/South Africa
  • 年月日: 2016-07-31
  • 国際学会
• [学会発表] CF-FM コウモリの異なるクラッタ環境におけるパルス音響特性の比較・検討 (2016)
  • 著者名/発表者名: 氏野友裕，吉村洸基，藤岡慧明，飛龍志津子
  • 学会等名: 海洋音響学会 2016年度研究発表会
  • 発表場所: 東京大学 生産技術研究所，東京都目黒区
  • 年月日: 2016-05-19
• [学会発表] Echolocating bats use future-target information for optimal foraging (2016)
  • 著者名/発表者名: 藤岡慧明
  • 学会等名: 海洋音響学会2016年第一回談話会・シンポジウム～若手研究者による音響センシング～
  • 発表場所: 東京大学 生産技術研究所，東京都目黒区
  • 招待講演
• [学会発表] コウモリの広帯域音波の利用とその摂餌戦略 (2016)
  • 著者名/発表者名: 藤岡慧明
  • 学会等名: 海洋音響学会2016年度第2回シンポジウム～広帯域海洋音響探査技術シンポジウム～
  • 発表場所: 東京工業大学 蔵前会館ロイアルブルーホール，東京都目黒区
  • 招待講演
• [学会発表] 野生コウモリから学ぶ音響ナビゲーションアルゴリズム (2016)
  • 著者名/発表者名: 藤岡慧明，飛龍志津子
  • 学会等名: 第5回ネイチャー・インダストリー・アワード
  • 発表場所: 大阪科学技術センター，大阪府西区靱本町１丁目
• [学会発表] GPS tracking of large-scale navigation behavior by bats, Rhinolophus ferrumequinum nippon, combined with elaborate acoustic measurement using microphone array for small-scale navigation (2015)
  • 著者名/発表者名: Emyo Fujioka, Koki Yoshimura, Kazuya Motoi, Dai Fukui and Shizuko Hiryu
  • 学会等名: Annual Meeting of the Society for Bioacoustics
  • 発表場所: 九州大学大橋キャンパス
  • 年月日: 2015-12-12
  • 国際学会
• [学会発表] Mathematical modeling of flight and acoustic dynamics of an echolocating bat during multiple-prey pursuit (2015)
  • 著者名/発表者名: Miwa Sumiya, Emyo Fujioka, Yoshiaki Watanabe, Shizuko Hiryu and Ikkyu Aihara
  • 学会等名: 2015 International Symposium on Nonlinear Theory and its Applications
  • 発表場所: Kowloon, Hong Kong
  • 年月日: 2015-12-01
  • 国際学会
• [学会発表] GPSデータロガーとマイクロホンアレイを用いたコウモリの大規模ナビゲーション行動の計測 (2015)
  • 著者名/発表者名: 吉村洸基・本居和也・近藤大・藤岡慧明・福井大・飛龍志津子
  • 学会等名: 第11回日本バイオロギング研究会シンポジウム
  • 発表場所: 長岡技術科学大学
  • 年月日: 2015-10-23
• [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
  • 年月日: 2015-05-28
• [学会発表] 野性コウモリの混信回避行動時におけるパルス放射方向及び音響特性の分析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 近藤大，俵本姫里，合原一究，藤岡慧明，飛龍志津子
  • 学会等名: 海洋音響学会 2015年度研究発表会
  • 発表場所: 東京大学生産技術研究所
  • 年月日: 2015-05-14
• [備考] 同志社大学プレスリリース
  • URL: https://www.doshisha.ac.jp/news/2016/0412/news-detail-3325.html