| 研究課題/領域番号 |
20H00423
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| 研究種目 |
基盤研究(A)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
中区分39:生産環境農学およびその関連分野
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| 研究機関 | 大阪公立大学 (2022-2023)
大阪府立大学 (2020-2021) |
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研究代表者 |
福田 弘和 大阪公立大学, 大学院工学研究科, 教授 (90405358)
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| 研究分担者 |
徳田 功 立命館大学, 理工学部, 教授 (00261389)
永野 惇 龍谷大学, 農学部, 教授 (00619877)
峰野 博史 静岡大学, グリーン科学技術研究所, 教授 (40359740)
高山 弘太郎 豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (40380266)
谷垣 悠介 県立広島大学, 生物資源科学部, 講師 (80757154)
森 直哉 玉川大学, 学術研究所, 助教 (40804050)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 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)
2023年度: 6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円)
2022年度: 9,230千円 (直接経費: 7,100千円、間接経費: 2,130千円)
2021年度: 12,740千円 (直接経費: 9,800千円、間接経費: 2,940千円)
2020年度: 15,990千円 (直接経費: 12,300千円、間接経費: 3,690千円)
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| キーワード | 植物工場 / オミクス / 不安定性 / 栽培環境最適化 / フェノタイピング / オミックス |
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| 研究開始時の研究の概要 |
植物生産システムの高度自動化が求められている。しかしながら、生体内にはノイズ増幅の原因となる「不安定性」が存在し、自動制御における安定性の確立が課題となっている。そこで、本研究では、理論的研究（位相動力学）により生育不安定性のメカニズムを解明し、時系列生育データの高度解析手法の構築を目的とする。ここでは、主に日産6000株の大規模植物工場におけるレタス集団を対象に、画像解析技術を用いて大規模な生育データを取得し、結合振動子モデルを用いた定式化と解明を行う。最終的には、時間軸上の最適化法として新規に「ノンパラメトリック栽培環境最適化法」の枠組みを構築する。
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| 研究実績の概要 |
植物生産システムの高度自動化における生体内のノイズ増幅・不安定性を解明し、自動制御における安定性の確立を目指した。本研究は、（A）新規技術の確立（ノンパラメトリック栽培環境最適化による不安定性の低減技術）、（B）数理・情報学的基盤の確立（多重周期性と不安定性の数理モデル）、（C）生理学的機序の解明（生育不安定性の生理学的機序解明）、の３つの項目から構成される。
2023年度の実績は次の通りである。（A）人工光植物工場（レタス日産6000株）における改良型の生産フロー数理モデルに、概日リズムの撹乱による生育不安定性理論を組込むための理論考察（cooperative field理論と、その発展形であるCUBEの開発）を行った。特に、下記の学術的「問い」の解決を目指し理論構築を行った。①植物の生育は、ノンパラメトリックな撹乱により、なぜ不安定化するのか？②時系列生育データの基準となる「多重周期性」はどのように定式化されるべきか？③実際の生産現場において、どの程度、生育不安定が生じているのか？④生育不安定性を低減できる「ノンパラメトリック栽培環境最適化」とは何か？
また、（B）実装を想定したVR操作型ロボットのコンセプト設計を行った。（C）ROSと概日時計の関係について文献調査ならびに機序モデルの考案を行った。
さらに、「概日時計の応答性に関する基本理論（Nature Commun.,2021）」から、当初は想定していなかった革新的な技術基盤の着想「VR技術を用いた複雑環境制御(CUBE)」を得ており、その基礎コンセプトをUnreal engineを用いて確立した。さらに、VR上で概日時計を数値シミュレーションすることに成功している。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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