| 研究課題/領域番号 |
20H00423
|
|---|
| 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39:生産環境農学およびその関連分野
|
|---|
| 研究機関 | 大阪公立大学 (2022-2023)
大阪府立大学 (2020-2021) |
|---|
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)
|
|---|
| 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)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2024-03-31
|
| 研究課題ステータス |
完了 (2023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)
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)
|
|---|
| 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 |
|---|
| 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。
|
| 研究成果の概要 |
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)新規技術として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つの項目に対し研究を行った。結果として、(A)量産型人工光植物工場における改良型の生産フロー数理モデルを基にした概日リズムの撹乱による生育不安定性理論、（B）VR操作型ロボットのデジタルモデル開発、(C)生育と概日時計の連成モデルの開発に成功した。
|
| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究の学術的意義は、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と不安定性のメカニズムを解明し、安定した自動制御システムの確立に寄与する点にある。不安定性の低減技術、数理モデルの構築、生理学的機序の解明により、植物生産の効率と品質が向上する可能性が示された。特に、概日リズムの撹乱による生育不安定性理論やVR操作型ロボットのデジタルモデル開発は、農業分野における新たな学術として重要である。社会的意義としては、これらの成果が実用化されることで、植物工場などの自動化システムだけに留まらず、持続可能な農業生産の推進、食料供給の安定化、そして農業従事者の労働負担の軽減が期待される。
|
