| 研究課題/領域番号 |
20H04144
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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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 |
小区分60020:数理情報学関連
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| 研究機関 | 筑波大学 |
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研究代表者 |
合原 一究 筑波大学, システム情報系, 准教授 (70588516)
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| 研究分担者 |
小南 大智 大阪大学, 大学院情報科学研究科, 助教 (00709678)
村田 正幸 大阪大学, 大学院情報科学研究科, 教授 (80200301)
青柳 富誌生 京都大学, 情報学研究科, 教授 (90252486)
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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 |
17,810千円 (直接経費: 13,700千円、間接経費: 4,110千円)
2023年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
2022年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
2021年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
2020年度: 5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円)
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| キーワード | 動物行動 / 数理モデリング / 野外計測 / 通信方式 / 無線センサネットワーク / 野外調査 / 無線ネットワーク / 無線センサーネットワーク |
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| 研究開始時の研究の概要 |
生物の集団行動を自律分散型システムと捉えて実験的・数理的に研究し、その成果に基づいて高効率な通信方式を提案する。カエルとバッタは繁殖期に大集団を形成し、高密度下であっても良好なコミュニケーションを実現している。本研究では、(1)先端的音響計測システムによってこれらの生物の集団行動を計測し、(2)動力学モデルによって実験データの特性を再現し、(3)その動力学モデルによって大規模通信システムにおける通信時の高信頼性と低電力化を実現する。これにより数理情報学の観点から生物の集団行動ダイナミクスを理解するとともに、IoTの基盤技術である無線センサネットワークの自律分散型制御に有用な通信方式を提案する。
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| 研究成果の概要 |
本研究課題では「生物の集団行動を自律分散型システムと捉えて実験的・数理的に研究し、その成果に基づいて高効率な通信方式を提案すること」を目的とした。まず、音声識別装置「カエルホタル２」の開発およびマイクロフォンアレイによる音源分離を通して、カエルや昆虫の発声行動における時空間パターンを分析した。次に、音声コミュニケーションと空間構造に基づく状態遷移を記述する数理モデルを構築し、実際の行動特性を定性的に再現した。最後に、提案モデルの拡張および数値シミュレーションによって無線センサネットワークの自律分散型制御への応用可能性を検証した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
動物の集団発声行動における時空間パターンは、特に野外では未解明の点が多い。カエルや昆虫の発声行動はオスがメスを呼ぶという繁殖のための重要な役割を担っている。このような行動を先端的計測技術を用いて高精度に測定し、そのメカニズムを数理モデルとして抽出する本プロジェクトには「生物の新たな行動原理の解明」と「生物に学ぶ新しい技術開発」が期待できる。
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