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動物の群れが示す多様な振る舞いを実現する包括的アルゴリズムの解明

研究課題

研究課題/領域番号 19K20641
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分90030:認知科学関連
研究機関筑波大学

研究代表者

新里 高行  筑波大学, システム情報系, 助教 (00700163)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2020年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2019年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
キーワード自己組織化 / 統合情報理論 / 相互予期 / 臨界現象 / 魚の群れ / 集団現象 / 群れ / 内的因果関係 / 創発現象
研究開始時の研究の概要

本研究は、特に魚や鳥の群れの代表的な振る舞いである形態形成、情報伝達、探索 行動の3つの振る舞いを同時に実現できる包括的アルゴリズムを解明することである。本研究では、申請者の提案する個体間の不完全な指示による相互作用モデルを包括的アルゴリズ ムの候補とし、他の2つの代表的アルゴリズムとの比較と、鮎の群れによる実験的評価を同時に行うことで、これまでのモデルに変わる新しい基盤となる群れのモデルの構築を目指す。

研究成果の概要

本研究では、申請者は相互予期を通した曖昧な指示を通した群れモデルを構築した。本研究を通じて、互いに「おおよその位置」を把握することで、群れが一つに纏まることを助け、また、「おおよその位置」であるが故に群れが一つの状態にまとまりすぎるのを回避するという、一見相容れない状態を矛盾なく実現することに成功した。さらに、このような曖昧な指示は、実際に鮎の群れを構成する上で、個体数に応じたさまざまな構造を作り出すのに貢献していることを、データ分析を通じて示した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究で解読しようと試みた曖昧な相互作用とは、群れにいる他者の行動を未来を含めて大まかに知覚することであり、その知覚を通して一つの社会性を実現する。本研究において示したことは、そのような相互作用を持つ動物の群れは単なる足し算ではなく、常に異質なものを取り込みながら群れのあり方自体を変容させていくという開かれたプロセスであることを示唆するものである。我々の研究を通して、群れの個性に合わせた活用という道が開かれるかもしれない。

報告書

(3件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実施状況報告書
  • 研究成果

    (13件)

すべて 2021 2020 2019 その他

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 2件) 図書 (1件) 備考 (3件)

  • [雑誌論文] 統合情報理論を用いた鮎の群れの中の因果構造の分類2021

    • 著者名/発表者名
      NIIZATO Takayuki
    • 雑誌名

      生物物理

      巻: 61 号: 1 ページ: 027-029

    • DOI

      10.2142/biophys.61.027

    • NAID

      130007976660

    • ISSN
      0582-4052, 1347-4219
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Finding continuity and discontinuity in fish schools via integrated information theory.2020

    • 著者名/発表者名
      Takayuki Niizato, Kotaro Sakamoto, Yoh-ichi Mototake, Hisashi Murakami, Takenori Tomaru, Tomotaro Hoshika, Toshiki Fukushima
    • 雑誌名

      PLOS ONE

      巻: 15 号: 2 ページ: 1-29

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0229573

    • NAID

      120007159527

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書 2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Four-Types of IIT-Induced Group Integrity of Plecoglossus altivelis2020

    • 著者名/発表者名
      Niizato Takayuki、Sakamoto Kotaro、Mototake Yoh-ichi、Murakami Hisashi、Tomaru Takenori、Hoshika Tomotaro、Fukushima Toshiki
    • 雑誌名

      Entropy

      巻: 22 号: 7 ページ: 726-726

    • DOI

      10.3390/e22070726

    • NAID

      120007163358

    • 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] Revealing the existence of the ontological commitment in fish schools2020

    • 著者名/発表者名
      Niizato Takayuki、Sakamoto Kotaro、Mototake Yoh-ichi、Murakami Hisashi、Nishiyama Yuta、Fukushima Toshiki
    • 雑誌名

      Artificial Life and Robotics

      巻: 25 号: 4 ページ: 633-642

    • DOI

      10.1007/s10015-020-00658-8

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Propagating wave based on transition of interaction within animal group2019

    • 著者名/発表者名
      Sonoda K, Murakami H, Niizato T, Tomaru T, Nishiyama Y, Gunji YP
    • 雑誌名

      Bio Systems

      巻: 185 ページ: 104019-104019

    • DOI

      10.1016/j.biosystems.2019.104019

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Levy-walk pattern in the exploratory behavior of the Physarum plasmodium2019

    • 著者名/発表者名
      Shirakawa T, Niizato T, Sato H, Ohno R
    • 雑誌名

      Bio Systems

      巻: 182 ページ: 52-58

    • DOI

      10.1016/j.biosystems.2019.103985

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Information storage and transfer in ayus (Plecoglossus altivelis)2021

    • 著者名/発表者名
      福島俊紀, 新里高行
    • 学会等名
      AROB 26th
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] アユの振る舞いが互いに及ぼす影響の情報理論的解析2020

    • 著者名/発表者名
      福島俊紀, 新里高行
    • 学会等名
      日本動物行動学会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Heap Paradox in fish schools2019

    • 著者名/発表者名
      Takayuki Niizato, Kotaro Sakamoto, Yoh-ichi Mototake, Hisashi Murakami, Yuta Nishiyama, Tomotaro Hoshika, Toshiki Fukushima
    • 学会等名
      SWARM 2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [図書] Swarm Intelligence From Social Bacteria to Humans2020

    • 著者名/発表者名
      Andrew Schumann
    • 総ページ数
      190
    • 出版者
      CRC Press
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [備考] 鮎は4匹以上の群れになるとリーダーが出現する

    • URL

      https://www.tsukuba.ac.jp/journal/technology-materials/20200406140004.html

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [備考] 「群れ」はサイズに応じて異なる性質を持つ

    • URL

      https://www.tsukuba.ac.jp/journal/technology-materials/20200706140049.html

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [備考] 鮎は4匹以上の群れになるとリーダーが出現する

    • URL

      http://www.tsukuba.ac.jp/wp-content/uploads/200406niizato-1.pdf

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書

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公開日: 2019-04-18   更新日: 2022-01-27  

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