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昆虫の飛翔における創成流場を用いた適応的運動能力のシステムバイオロジーによる解明

研究課題

研究課題/領域番号 16H04303
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 知能機械学・機械システム
研究機関京都大学

研究代表者

泉田 啓  京都大学, 工学研究科, 教授 (60206662)

研究分担者 平井 規央  大阪府立大学, 生命環境科学研究科, 准教授 (70305655)
安藤 規泰  東京大学, 先端科学技術研究センター, 特任講師 (70436591)
飯間 信  広島大学, 理学研究科, 准教授 (90312412)
横山 直人  京都大学, 工学研究科, 助教 (80512730)
研究協力者 HAN Jae-Hung  KAIST
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
12,740千円 (直接経費: 9,800千円、間接経費: 2,940千円)
2018年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
2017年度: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円)
2016年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
キーワード昆虫 / 流体 / 生物・生体工学 / 知能機械 / 航空宇宙工学
研究成果の概要

生物学的アプローチと工学的アプローチを併用するシステムバイオロジー・アプローチにより,創成環境との非線形相互作用を用いる運動知能を研究している.
A. 生体の蝶を用いて関節の構造柔軟性を計測し,その効果を数値モデルに加え,飛翔安定性などの制御に及ぼす影響を解析している.B. 自由飛翔時の羽ばたき動作を計測している.筋肉に刺激を与えて動作を計測している.これらのデータを基に生体の蝶の制御を調べている.C. 環境がもたらす効果および制御方法を調査し,運動知能の構成方法を研究している.

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究は,流体環境中にある蝶という多体系が環境を創成しつつ羽ばたき飛翔とマヌーバを実現することに対する,物理的・生物学的・システム論的観点からの系統的な研究で,他に類を見ない独創的なものである.
羽ばたき飛翔の理解と実現のために身体-神経系(制御)-流場(環境)の動的相互作用により創成環境との非線形相互作用を用いる適応的運動能力(運動知能)を解明する新たな手法と新たな研究領域を開拓している.
身体機構や制御系に埋め込まれた運動知能の解明は進化の過程を辿る作業でもあり,研究成果とアプローチは生物学や知能機械学において普遍化され,大きな波及効果が期待できる.

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (48件)

すべて 2019 2018 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (15件) (うち査読あり 14件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 4件) 学会発表 (27件) (うち国際学会 5件、 招待講演 4件) 図書 (3件) 備考 (2件)

  • [国際共同研究] KAIST(韓国)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [雑誌論文] Difference of photosensitive period and variation of voltinism in populations of a butterfly, Ypthima multistriata, inhabiting similar latitudes and altitudes. (in press)2019

    • 著者名/発表者名
      Y. Hasegawa, T. Takeuchi and N. Hirai
    • 雑誌名

      Entomologia Experimentalis et Applicata

      巻: 2019 ページ: 000-999

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Active lift inversion process of heaving wing in uniform flow by temporal change of wing kinematics2019

    • 著者名/発表者名
      Iima Makoto、Yokoyama Naoto、Senda Kei
    • 雑誌名

      Physical Review E

      巻: 99 号: 4 ページ: 000-999

    • DOI

      10.1103/physreve.99.043110

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] スズメガで知る昆虫飛行の多様性2018

    • 著者名/発表者名
      ANDO Noriyasu
    • 雑誌名

      比較生理生化学

      巻: 35 号: 2 ページ: 108-118

    • DOI

      10.3330/hikakuseiriseika.35.108

    • NAID

      130007435635

    • ISSN
      0916-3786, 1881-9346
    • 年月日
      2018-08-01
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Control of Pitch Attitude by Abdomen During Forward Flight of Two-Dimensional Butterfly2018

    • 著者名/発表者名
      Jayakumar Jeeva、Senda Kei、Yokoyama Naoto
    • 雑誌名

      Journal of Aircraft

      巻: 55 号: 6 ページ: 2327-2337

    • DOI

      10.2514/1.c034767

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] The Tiger Beetle Therates alboobliquatus W. Horn, 1909 (Coleoptera: Carabidae: Cicindelinae) Spends Its Immature Stages Inside Rotting Wood2018

    • 著者名/発表者名
      Yamamoto Nayuta、Hirai Norio、Ueda Shouhei
    • 雑誌名

      The Coleopterists Bulletin

      巻: 72 号: 3 ページ: 522-524

    • DOI

      10.1649/0010-065x-72.3.522

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 振動翼の停止が作る渦構造が導く揚力変化2018

    • 著者名/発表者名
      飯間 信
    • 雑誌名

      第38回エアロアクアバイオメカニズム学会講演会資料集

      巻: 2018 ページ: 3-4

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 強化学習における方策の性能を向上するサンプリング方策2018

    • 著者名/発表者名
      SENDA Kei、OTSUBO RitsuSamuel
    • 雑誌名

      計測自動制御学会論文集

      巻: 54 号: 3 ページ: 365-372

    • DOI

      10.9746/sicetr.54.365

    • NAID

      130006512912

    • ISSN
      0453-4654, 1883-8189
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] An Approximate Bayesian Reinforcement Learning Approach Using Robust Control Policy and Tree Search2018

    • 著者名/発表者名
      Toru Hishinuma and Kei Sendai
    • 雑誌名

      International Conference on Automated Planning and Scheduling

      巻: 1 ページ: 4417-421

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Reinforcement Learning of Robotic Manipulators2017

    • 著者名/発表者名
      Kei Senda and Yurika Tani
    • 雑誌名

      Adaptive Control for Robotic Manipulators

      巻: - ページ: 49-69

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Robust and explorative behavior in model-based Bayesian reinforcement learning2016

    • 著者名/発表者名
      Toru Hishinuma and Kei Senda
    • 雑誌名

      IEEE Symposium Series on Computational Intelligence

      巻: - ページ: 1-8

    • DOI

      10.1109/ssci.2016.7849370

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 強化学習における線形計画法を用いた効率的解法2016

    • 著者名/発表者名
      泉田 啓, 天野恒佑
    • 雑誌名

      計測自動制御学会論文集

      巻: 52-10 ページ: 566-572

    • NAID

      130005432995

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 無限プラント集合で表される変動に対するロバスト強化学習2016

    • 著者名/発表者名
      泉田 啓, 大坪 立サミュエル,谷 百合夏
    • 雑誌名

      計測自動制御学会論文集

      巻: 52-9 ページ: 474-480

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 強化学習における効率的な計算法2016

    • 著者名/発表者名
      泉田 啓
    • 雑誌名

      システム/制御/情報

      巻: 60-6 ページ: 238-243

    • NAID

      130005332391

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Differences in pupal cold hardiness and larval food consumption between overwintering and non-overwintering generations of the common yellow swallowtail, Papilio machaon (Lepidoptera: Papilionidae), from the Osaka population2016

    • 著者名/発表者名
      N. Hirai, Y. Hirai, M. Ishii
    • 雑誌名

      Entomological Science

      巻: 19 号: 3 ページ: 180-187

    • DOI

      10.1111/ens.12182

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 流体制御に向けた不安定不動点の近傍を通る軌道における摂動の長時間挙動の解析2016

    • 著者名/発表者名
      山口崇幸, 飯間信
    • 雑誌名

      日本流体力学会 年会2016講演論文集

      巻: 2016 ページ: 1-2

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 振動翼の運動変化に導かれる渦構造の遷移2019

    • 著者名/発表者名
      飯間 信
    • 学会等名
      日本物理学会第74回年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] A Study on Implicit and Explicit Controls of Flapping Butterflies2018

    • 著者名/発表者名
      Kei Senda, Norio Hirai, Noriyasu Ando, Makoto Iima, and Naoto Yokoyama
    • 学会等名
      International Symposium on Aero Aqua Bio-mechanisms
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] An Approximate Bayesian Reinforcement Learning Approach Using Robust Control Policy and Tree Search2018

    • 著者名/発表者名
      Toru Hishinuma and Kei Senda
    • 学会等名
      International Conference on Automated Planning and Scheduling
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 蝶の羽ばたき飛翔の力学と制御について2018

    • 著者名/発表者名
      泉田 啓
    • 学会等名
      システム制御情報学会研究発表講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 翼運動の変化によるwake deflectionの反転メカニズム2018

    • 著者名/発表者名
      飯間 信
    • 学会等名
      第22回日本流体力学会中四国・九州支部講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 渦剥離ダイナミクスの位相縮約とはばたき翼の摂動応答2018

    • 著者名/発表者名
      飯間 信
    • 学会等名
      生物流体力学の展望(RIMS共同研究研究集会)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 粘性流体における2 次元蝶モデルのシミュレーション2018

    • 著者名/発表者名
      山口, 泉田
    • 学会等名
      生物流体力学の展望(RIMS共同研究研究集会)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 蝶の羽ばたき飛翔におけるUVLMの計算条件に対する収束性2018

    • 著者名/発表者名
      谷畑, 泉田
    • 学会等名
      生物流体力学の展望(RIMS共同研究研究集会)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 渦構造に着目した振動物体の揚力制御2018

    • 著者名/発表者名
      飯間 信
    • 学会等名
      第7回岐阜数理科学研究会(招待講演)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 振動翼の停止が作る渦構造が導く揚力変化2018

    • 著者名/発表者名
      飯間 信
    • 学会等名
      エアロ・アクアバイオメカニズム学会第38回定例講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 飛行昆虫の運動解析における小型慣性センサの利用2017

    • 著者名/発表者名
      村山裕哉, 安藤規泰, 平井規央, 神崎亮平
    • 学会等名
      第36回エアロ・アクアバイオメカニズム学会
    • 発表場所
      千葉大学(千葉県・千葉市)
    • 年月日
      2017-03-21
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 日長を感受する期間の違いがもたらす不思議な生活史:緯度クラインを示さないウラナミジャノメの化性変異2017

    • 著者名/発表者名
      長谷川湧人,竹内剛,平井規央,上田昇平
    • 学会等名
      第64回日本生態学会大会
    • 発表場所
      早稲田大学(東京都・新宿区)
    • 年月日
      2017-03-15
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Hierarchic control of flapping flight of a butterfly2017

    • 著者名/発表者名
      Kei Senda, Naoto Yokoyama, Yuto Inoue, Norio Hirai, Makoto Iima, and Noriyasu Ando
    • 学会等名
      Congress of the International Society of Biomechanics
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Implicit and explicit controls of butterfly flapping flight2017

    • 著者名/発表者名
      Kei Senda
    • 学会等名
      International Symposium on Adaptive Motion of Animals and Machines
    • 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] 天敵から逃げる?アサギマダラの移動2017

    • 著者名/発表者名
      平井規央
    • 学会等名
      第74 回レピドプテリストゼミナール
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] スジグロカバマダラとリュウキュウアサギマダラの生活史の違い2017

    • 著者名/発表者名
      白石麻佑子・上田昇平・平井規央
    • 学会等名
      関西昆虫学研究会2017年度大会・日本鱗翅学会近畿支部第156回例会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 絶滅危惧種ウラナミジャノメの遺伝的多様性:近縁普通種ヒメウラナミジャノメとの比較2016

    • 著者名/発表者名
      長谷川湧人,竹内剛,平井規央,上田昇平
    • 学会等名
      昆虫学公開研究発表会(日本昆虫学会近畿支部2016年度大会・日本鱗翅学会近畿支部第154回例会)
    • 発表場所
      大阪市立自然誌博物館(大阪府・大阪市)
    • 年月日
      2016-12-17
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 八重山諸島産スジグロカバマダラの温度・日長反応,昆虫学公開研究発表2016

    • 著者名/発表者名
      白石麻佑子,上田昇平,平井規央
    • 学会等名
      昆虫学公開研究発表会(日本昆虫学会近畿支部2016年度大会・日本鱗翅学会近畿支部第154回例会)
    • 発表場所
      大阪市立自然誌博物館(大阪府・大阪市)
    • 年月日
      2016-12-17
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Robust and explorative behavior in model-based Bayesian reinforcement learning2016

    • 著者名/発表者名
      Toru Hishinuma and Kei Senda
    • 学会等名
      IEEE Symposium Series on Computational Intelligence
    • 発表場所
      Athens (Greece)
    • 年月日
      2016-12-06
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 大阪および京都市周辺でのツマグロヒョウモンの越冬2016

    • 著者名/発表者名
      吉田 周,平井規央,上田昇平,石井 実
    • 学会等名
      第28回日本環境動物昆虫学会年次大会
    • 発表場所
      信州大学(長野県・上田市)
    • 年月日
      2016-11-12
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] ツシマウラボシシジミの人工飼料による飼育と日長反応2016

    • 著者名/発表者名
      平井規央,中村康弘,佐藤大輔,石井実
    • 学会等名
      日本鱗翅学会第63回大会
    • 発表場所
      日本大学(神奈川県・藤沢市)
    • 年月日
      2016-10-23
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 三草山ゼフィルスの森における24年間のチョウ類群集の変化2016

    • 著者名/発表者名
      石井実,浅井悠太,西中康明,平井規央
    • 学会等名
      日本鱗翅学会第63回大会
    • 発表場所
      日本大学(神奈川県・藤沢市)
    • 年月日
      2016-10-23
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 流体制御に向けた不安定不動点の近傍を通る軌道における摂動の長時間挙動の解析2016

    • 著者名/発表者名
      山口崇幸, 飯間信
    • 学会等名
      流体力学会年会2016
    • 発表場所
      名古屋工業大学(愛知県・名古屋市)
    • 年月日
      2016-09-26
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 単一渦近似における剥離渦の切り離し基準2016

    • 著者名/発表者名
      飯間信
    • 学会等名
      日本物理学会2016年秋季大会
    • 発表場所
      金沢大学(石川県・金沢市)
    • 年月日
      2016-09-13
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Flexible body: how do neurogenic signals control wing kinematics?2016

    • 著者名/発表者名
      安藤規泰
    • 学会等名
      日本比較生理生化学会第38回大会
    • 発表場所
      玉川大学(東京都・町田市)
    • 年月日
      2016-09-03
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 蝶の羽ばたき飛翔の力学2016

    • 著者名/発表者名
      横山直人
    • 学会等名
      2016年度第1回日本流体力学会中四国・九州支部講演会
    • 発表場所
      高知工科大学(高知県・高知市)
    • 年月日
      2016-06-25
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 分散情報構造を用いたマルチエージェントによる協調タスクのモデル化2016

    • 著者名/発表者名
      春尾七星,泉田 啓
    • 学会等名
      システム制御情報学会研究発表講演会
    • 発表場所
      京都テルサ(京都府・京都市)
    • 年月日
      2016-05-25
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [図書] Adaptive Control for Robotic Manipulators (Eds. Dan Zhang and Bin Wei )2017

    • 著者名/発表者名
      Kei Senda and Yurika Tani
    • 総ページ数
      440
    • 出版者
      CRC Press
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [図書] 鱗翅類学入門2016

    • 著者名/発表者名
      平井規央
    • 総ページ数
      295
    • 出版者
      東海大学出版部
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [図書] Mathematical Fluid Dynamics, Present and Future (eds. Y. Shibata and Y. Suzuki)2016

    • 著者名/発表者名
      M. Iima, T. Yamaguchi, T. Watanabe, A. Kawaharada, Y. Tasaka, and E. Shoji
    • 総ページ数
      613
    • 出版者
      Springer
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [備考] 航空宇宙力学講座

    • URL

      http://space.kuaero.kyoto-u.ac.jp/

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実績報告書
  • [備考] 京都大学 航空宇宙力学講座

    • URL

      http://space.kuaero.kyoto-u.ac.jp/

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書

URL: 

公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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