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コウモリの集団飛行に学ぶ,3次元群知能センシングの解明とその工学的応用

研究課題

研究課題/領域番号 18H03786
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 中区分21:電気電子工学およびその関連分野
研究機関同志社大学

研究代表者

飛龍 志津子  同志社大学, 生命医科学部, 教授 (70449510)

研究分担者 藤岡 慧明  同志社大学, 研究開発推進機構, 准教授 (00722266)
伊藤 賢太郎  法政大学, 生命科学部, 講師 (20528351)
小林 耕太  同志社大学, 生命医科学部, 教授 (40512736)
長谷 一磨  名古屋大学, 環境学研究科, 学振特別研究員(PD) (60867696)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
44,200千円 (直接経費: 34,000千円、間接経費: 10,200千円)
2021年度: 9,230千円 (直接経費: 7,100千円、間接経費: 2,130千円)
2020年度: 9,620千円 (直接経費: 7,400千円、間接経費: 2,220千円)
2019年度: 10,400千円 (直接経費: 8,000千円、間接経費: 2,400千円)
2018年度: 14,950千円 (直接経費: 11,500千円、間接経費: 3,450千円)
キーワード生物ソナー / 超音波センシング / 混信回避
研究成果の概要

本研究は,超音波センシングを行うコウモリの集団飛行中の混信回避メカニズムに着目し,その仕組みの解明及び工学的応用に向けた展開の指向を目的としている.コウモリは発する超音波の違いからFM型とCF-FM型に大別され,それぞれの種に対して混信回避行動を計測した.その結果,FMコウモリでは周波数を互いに変えて超音波の混信を回避していることを発見した.さらにその行動機序を自律走行車に実装し,混信下での障害物回避走行により評価したところ,工学的にもコウモリの戦術が有用であることを確認した.一方,CF-FMコウモリではドップラーシフト補償行動によって,他個体からの信号の混信が低減されていることもわかった.

研究成果の学術的意義や社会的意義

コウモリは超音波を用いた高度なソナー能力を持つ.本研究はコウモリが周囲の仲間との混信を回避するために行う工夫を明らかにするため,実験室や野生下での集団行動の様子を観察し,種独自に行う混信回避行動を音響的側面から明らかにした.またコウモリに学んだセンシングの知見を基に混信回避アルゴリズムを簡易の自律走行車に実装したところ,その有用性を実証することができ,生物システムの工学的価値の一端を明らかにした.

報告書

(5件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (48件)

すべて 2022 2021 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (13件) (うち国際共著 1件、 査読あり 12件、 オープンアクセス 8件) 学会発表 (33件) (うち国際学会 8件、 招待講演 5件) 産業財産権 (2件)

  • [雑誌論文] コウモリ―空中エコーロケーションのスペシャリスト―2022

    • 著者名/発表者名
      藤岡 慧明、長谷 一磨、飛龍 志津子
    • 雑誌名

      計測と制御

      巻: 61 号: 1 ページ: 9-14

    • DOI

      10.11499/sicejl.61.9

    • NAID

      130008143421

    • ISSN
      0453-4662, 1883-8170
    • 年月日
      2022-01-10
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Echo reception in group flight by Japanese horseshoe bats, Rhinolophus ferrumequinum nippon2022

    • 著者名/発表者名
      Kazuma Hase, Yukimi Kadoya, Yuki Takeuchi, Kohta I. Kobayasi and Shizuko Hiryu
    • 雑誌名

      Royal Society Open Journal

      巻: - 号: 2 ページ: 211597-211597

    • DOI

      10.1098/rsos.211597

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Analysis of echolocation behavior of bats in “echo space” using acoustic simulation2022

    • 著者名/発表者名
      Yu Teshima, Yasufumi Yamada, Takao Tsuchiya, Olga Heim, Shizko Hiryu
    • 雑誌名

      BMC Biology

      巻: - 号: 1 ページ: 222-227

    • DOI

      10.1186/s12915-022-01253-y

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Reconstruction of echoes reaching bats in flight from arbitrary targets by acoustic simulation2022

    • 著者名/発表者名
      Teshima Yu、Hasegawa Yuta、Tsuchiya Takao、Moriyama Ryota、Genda Shoko、Kawamura Taku、Hiryu Shizuko
    • 雑誌名

      The Journal of the Acoustical Society of America

      巻: 151 号: 3 ページ: 2127-2134

    • DOI

      10.1121/10.0009916

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Three-dimensional trajectory construction and observation of group behavior of wild bats during cave emergence2021

    • 著者名/発表者名
      Emyo Fujioka, Mika Fukushiro, Kazusa Ushio, Kyosuke Kohyama, Hitoshi Habe, and Shizuko Hiryu
    • 雑誌名

      Journal of Robotics and Mechatronics

      巻: -

    • NAID

      130008054324

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Absence of jamming avoidance and flight path similarity in paired bent-winged bats, Miniopterus fuliginosus2021

    • 著者名/発表者名
      Kazuma Hase, Saori Sugihara, Seiya Oka, and Shizuko Hiryu
    • 雑誌名

      Journal of Robotics and Mechatronics

      巻: -

    • NAID

      130008054321

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Two-dimensional shape discrimination by sighted people using simulated virtual echoes2021

    • 著者名/発表者名
      Fujitsuka Yumi、Sumiya Miwa、Ashihara Kaoru、Yoshino Kazuki、Nagatani Yoshiki、Kobayasi Kohta I.、Hiryu Shizuko
    • 雑誌名

      JASA Express Letters

      巻: 1 号: 1 ページ: 011202-011202

    • DOI

      10.1121/10.0003194

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Modulation of acoustic navigation behaviour by spatial learning in the echolocating bat Rhinolophus ferrumequinum nippon2020

    • 著者名/発表者名
      Yasufumi Yamada, Yurina Mibe, Yuya Yamamoto, Kentaro Ito, Olga Heim, Shizuko Hiryu
    • 雑誌名

      Scientific reports

      巻: 10 号: 1 ページ: 1-15

    • DOI

      10.1038/s41598-020-67470-z

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 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: 生物に学ぶセンシング技術2019

    • 著者名/発表者名
      飛龍志津子,長谷一磨
    • 雑誌名

      生体の科学

      巻: 70 ページ: 155-161

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [雑誌論文] Ultrasound navigation based on minimally designed vehicle inspired by the bio-sonar strategy of bats2019

    • 著者名/発表者名
      Yamada Yasufumi、Ito Kentaro、Tsuji Takumi、Otani Kohei、Kobayashi Ryo、Watanabe Yoshiaki、Hiryu Shizuko
    • 雑誌名

      Advanced Robotics

      巻: 33 号: 3-4 ページ: 169-182

    • DOI

      10.1080/01691864.2019.1573470

    • 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] Bats enhance their call identities to solve the cocktail party problem2018

    • 著者名/発表者名
      Hase Kazuma、Kadoya Yukimi、Maitani Yosuke、Miyamoto Takara、Kobayasi Kohta I、Hiryu Shizuko
    • 雑誌名

      Communications Biology

      巻: 1 号: 1 ページ: 1-8

    • DOI

      10.1038/s42003-018-0045-3

    • 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] Hearing sensitivity evaluated by the auditory brainstem response in Miniopterus fuliginosus2018

    • 著者名/発表者名
      Furuyama Takafumi, Hase Kazuma, Hiryu Shizuko, Kobayasi Kohta I.
    • 雑誌名

      The Journal of the Acoustical Society of America

      巻: 144 号: 5 ページ: 436-440

    • DOI

      10.1121/1.5079904

    • 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] Adaptive frequency shifts of echolocation sounds in Miniopterus fuliginosus according to the frequency-modulated pattern of jamming sounds2018

    • 著者名/発表者名
      Maitani Yosuke、Hase Kazuma、Kobayasi Kohta I.、Hiryu Shizuko
    • 雑誌名

      The Journal of Experimental Biology

      巻: - ページ: 1-7

    • DOI

      10.1242/jeb.188565

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] FMコウモリの混信回避行動のモデル化に関する検討2022

    • 著者名/発表者名
      岡誠也,長谷一磨,宮崎奨功,西森拓,白石允梓,山中治,依田憲,小林耕太,飛龍志津子
    • 学会等名
      日本音響学会2022年春季研究発表会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 自律走行車型ロボットによるコウモリの周波数調整行動の検証2022

    • 著者名/発表者名
      西山葉瑠花,長谷川勘太,Victor Broudeau,長谷一磨,山田恭史,浅田隆昭,佐々木晋一,渡部佑真,飛龍志津子
    • 学会等名
      日本音響学会2022年春季研究発表会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Acoustic relationships of bats to themselves and other individuals during echolocation2022

    • 著者名/発表者名
      Shizuko Hiryu
    • 学会等名
      ICMMA 2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 妨害音声に対する反応に基づく集団飛行時のコウモリのエコーロケーション行動のシミュレーション2021

    • 著者名/発表者名
      長谷一磨,岡誠也,杉原沙織,角谷ひなの,宮崎奨功,小林耕太,依田憲,飛龍志津子
    • 学会等名
      2021年度日本数理生物学会年会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 音響シミュレーションを用いた飛行するコウモリのエコー復元手法 -復元したエコーから紐解くコウモリの注視対象の推移2021

    • 著者名/発表者名
      森山涼太,長谷川雄大,源田祥子,河村拓,手嶋優風
    • 学会等名
      第24回 関西支部若手研究者交流研究発表会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] サーモホンを用いたコウモリ模倣FM音によるアクティブソナーの検討―ドローンの飛行ノイズに対するロバスト性について―2021

    • 著者名/発表者名
      山田恭史・渡部佑真・佐々木晋一・浅田隆昭・飛龍志津子
    • 学会等名
      日本音響学会2021年秋季研究発表会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 洞窟出巣時における野生コウモリの三次元軌跡計測と集団飛行パターンの分析2021

    • 著者名/発表者名
      牛尾和嵯・藤岡慧明・ 波部斉・飛龍志津子
    • 学会等名
      第40回日本動物行動学会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 生物集団の軌跡から相互作用の規則を学習するための拡張行動モデル2021

    • 著者名/発表者名
      藤井 慶輔; 武石 直也; 筒井 和詩; 藤岡 慧明; 西海 望; 田中 良弥; 福代 三華; 井出 薫; 河野 裕美; 依田憲; 高橋 晋; 飛龍 志津子; 河原 吉伸
    • 学会等名
      第24回情報論的学習理論ワークショップ (IBIS2021)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] サーモホンによるコウモリの周波数調整行動の基礎的研究2020

    • 著者名/発表者名
      西山葉瑠花,久保田智也,手嶋優風,長谷一磨,浅田隆昭, 佐々木晋一,Dennis Heim
    • 学会等名
      第23回 関西支部若手研究者交流研究発表会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 妨害音声の呈示頻度に依存するコウモリ音声の変化は集団飛行時の周波数調整行動を説明するか?2020

    • 著者名/発表者名
      長谷一磨、杉原沙織、岡誠也、角谷ひなの、小林耕太、飛龍志津子
    • 学会等名
      第39回 日本動物行動学会大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] サーモホン搭載型自律走行車によるコウモリの超音波周波数調整行動の工学的検証2020

    • 著者名/発表者名
      久保田智也,Dennis M. Heim,手嶋優風,長谷一磨, 山田恭史,浅田隆昭,佐々木晋一,飛龍志津子
    • 学会等名
      第39回 日本動物行動学会大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 3D Acoustic Localization Based on Echolocation Strategy of Bats2020

    • 著者名/発表者名
      Yasufumi Yamada, Yuma Watabe, Shizuko Hiryu, Ryo Kobayashi
    • 学会等名
      2020 IEEE/SICE International Symposium on System Integration
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Evaluation of Object Localization System with Thermophone2019

    • 著者名/発表者名
      Shoya Nakade, Kohei Otani, Takaaki Asada, Shinichi Sasaki, Shizuko Hiryu
    • 学会等名
      IEEE IUS 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Investigation of obstacle avoidance algorithm in paired-driving autonomous mobile robots revealed by mimicking ultrasonic sensing in bats2019

    • 著者名/発表者名
      Tomoya Kubota, Shoya Nakade, Yasufumi Yamada, Takaaki Asada, Shinichi Sasaki, Shizuko Hiryu
    • 学会等名
      The 178th Meeting of the Acoustical Society of America (ASA)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] コウモリのハイブリッド超音波センシング術を模倣した自律走行ロボットによる験 2台走行実験2019

    • 著者名/発表者名
      久保田智也、中出翔也、大谷倖平、小林耕太、飛龍志津子
    • 学会等名
      ロボメック講演会 2019 in Hiroshima
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] コウモリの生物ソナーシステム2019

    • 著者名/発表者名
      飛龍志津子
    • 学会等名
      第三回 和光-精神神経懇話会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] コウモリの超音波センシングを模倣した自律走行ロボット2台による障害物回避アルゴリズムの検討2019

    • 著者名/発表者名
      久保田智也, 中出翔也 ,吉野寿紀 , 山田恭史,藤澤隆介 ,小林耕太 ,飛龍志津子
    • 学会等名
      数理生物学会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] コウモリのペア飛行時における超音波パルスの音響特性ならびに飛行軌跡に関する検討2019

    • 著者名/発表者名
      杉原 沙織,竹内 由紀,長谷 一磨,高山 真太朗,Ardakani Ilya,橋本 浩一,飛龍 志津子
    • 学会等名
      日本動物学会第90回大阪大会 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] ステレオカメラを用いた野生コウモリの出巣時における集団飛行メカニズムの検討2019

    • 著者名/発表者名
      福代三華,浅野幸輝, 藤岡慧明,飛龍志津子
    • 学会等名
      日本動物学会第90回大阪大会 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 音響テレメトリ計測で解き明かすコウモリの集団飛行時の混信回避行動2019

    • 著者名/発表者名
      長谷一磨,角屋志美,竹内由紀,小林耕太, 飛龍志津子
    • 学会等名
      日本動物行動学会第38回大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Mathematical model for flight of bats in a bounded space2019

    • 著者名/発表者名
      Kentaro Ito, Yasufumi Yamada and Shizuko Hiryu
    • 学会等名
      SWARM2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Learning from biosonar system - laboratory and field studies on acoustic navigation of bats2019

    • 著者名/発表者名
      Shizuko Hiryu
    • 学会等名
      Reinforcement Learning & Biological Intelligence, Learning from biology, learning for biology
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] コウモリの超音波センシングシステムの工学的検証 ―サーモホンと共振型センサによるコウモリの障害物回避アルゴリズムの比較・検討―2019

    • 著者名/発表者名
      大谷倖平,中出翔也,山田恭史,飛龍志津子
    • 学会等名
      日本音響学会 2019年春季大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Adaptive changes in acoustic features of pulses emitted by echolocating bats during group flight2018

    • 著者名/発表者名
      Kazuma Hase, Yukimi Kadoya, Yosuke Maitani, Takara Miyamoto, Kohta I. Kobayasi, Shizuko Hiryu
    • 学会等名
      Biosonar Sattelite Symposium, ICN 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Bats decrease the similarity of their calls to solve the problem of signal jamming by conspecifics2018

    • 著者名/発表者名
      Kazuma Hase, Yukimi Kadoya, Yosuke Maitani, Takara Miyamoto, Kohta I. Kobayasi, Shizuko Hiryu
    • 学会等名
      ICN 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Echolocating bats modulate sonar emission rates based on interaction with other individuals2018

    • 著者名/発表者名
      Yuki Takeuchi, Yukimi Kadoya, Kazuma Hase, Kohta I. Kobayasi, Shizuko Hiryu
    • 学会等名
      ICN 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Echolocating bats adaptively change acoustic characteristics of their vocalization depending on time - frequency structures of jamming sounds2018

    • 著者名/発表者名
      Yosuke Maitani, Kazuma Hase, Kohta Kobayasi, Shizuko Hiryu
    • 学会等名
      ICN 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Learning future engineering from acoustic navigation of bats2018

    • 著者名/発表者名
      Shizuko Hiryu
    • 学会等名
      20th CiNet Monthly Seminar
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 集団飛行時のエコーロケーション音声混信に対するコウモリのエコー抽出戦略 -ワイヤレスマイクロホンを用いた各コウモリのパルス・エコー音響分析-2018

    • 著者名/発表者名
      竹内由紀,角屋志美,長谷一磨,小林耕太,飛龍志津子
    • 学会等名
      海洋音響学会2018年度研究発表会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 音声のプレイバックによるコウモリの混信回避メカニズムの検討2018

    • 著者名/発表者名
      間井谷洋祐・長谷一磨・小林耕太・飛龍志津子
    • 学会等名
      日本動物行動学会第37回大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 生物に学ぶ先端的センシング技術2018

    • 著者名/発表者名
      飛龍志津子
    • 学会等名
      マクセル(株)技術教育分科会 先端技術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] コウモリのエコーロケーションに学ぶ2018

    • 著者名/発表者名
      飛龍志津子
    • 学会等名
      第24回コウモリフェスティバル2018 in 三重
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] コウモリの超音波センシングを模擬した自律走行車型ロボット ~複数台走行を目指した音響ナビゲーション戦略の検討~2018

    • 著者名/発表者名
      久保田智也,大谷倖平,中出翔也,山田恭史
    • 学会等名
      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
      2018 実績報告書
  • [産業財産権] 物体検知装置2019

    • 発明者名
      飛龍志津子,大谷倖平,中出翔也,浅田隆昭,佐々木晋一
    • 権利者名
      飛龍志津子,大谷倖平,中出翔也,浅田隆昭,佐々木晋一
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2019
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [産業財産権] 物体検知装置2019

    • 発明者名
      飛龍志津子,大谷倖平,中出翔也,浅田隆昭,佐々木晋
    • 権利者名
      飛龍志津子,大谷倖平,中出翔也,浅田隆昭,佐々木晋
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2019
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2023-01-30  

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