コウモリのアクティブ超音波センシングによる実時間空間探索アルゴリズムの解明

• 研究課題/領域番号: 24686050
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 一部基金
• 研究分野: 計測工学
• 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, 准教授 (70449510)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 17,290千円 (直接経費: 13,300千円、間接経費: 3,990千円); 2014年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円); 2013年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円); 2012年度: 11,440千円 (直接経費: 8,800千円、間接経費: 2,640千円)
• キーワード: 超音波 / ナビゲーション / 計測工学 / センシング / 超音波センシング / 数理モデル / 自律走行 / 障害物回避 / コウモリ / 生物ソナー / パルス放射方向

研究成果の概要

本研究は，コウモリもつ高度に発達した超音波センシングの実態解明を目的とし，室内及び野外においてコウモリの音響行動を計測した．まず室内での障害物回避や標的捕獲中のエコーロケーション行動から，①超音波のビーム幅を状況に応じてアクティブに変化，②ビーム幅の狭いコウモリは視野を補償するためより頻繁に放射方向のシフトを行う，③重要な障害物の方向にパルスを放射する，などがわかった．
野生コウモリの採餌飛行では，①コウモリが直近の獲物だけでなく，その次の獲物も視野に捉えていること，また②flight attentionも先を予測する方向に向けられていること，などを見出した．

研究成果

• [雑誌論文] Adaptive changes in echolocation sounds by Pipistrellus abramus in response to artificial jamming sounds (2014)
  • 著者名/発表者名: E. Takahashi, K. Hyomoto, H. Riquimaroux, Y. Watanabe, T. Ohta and S.Hiryu
  • 雑誌名: Journal of Experimental Biology 巻: 217 号: 16 ページ: 2885-2891
  • DOI: 10.1242/jeb.101139
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Prey pursuit strategy of Japanese horseshoe bats during an in-flight target-selection task (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Kinoshita, D. Ogata, H. Riquimaroux, Y. Watanabe, T. Ohta, S. Hiryu
  • 雑誌名: Journal of Comparative Physiology A 巻: 200 号: 9 ページ: 799-809
  • DOI: 10.1007/s00359-014-0921-3
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Rapid shifts of sonar attention by Pipistrellus abramus during natural hunting for multiple prey (2014)
  • 著者名/発表者名: Emyo Fujioka, Shotaro Watanabe, Miwa Sumiya,Ikkyu Aihara, Shizuko Hiryu, James A. Simmons, Hiroshi Riquimaroux, Yoshiaki Watanabe
  • 雑誌名: Journal of Acoustic Society of America 巻: 136 号: 6 ページ: 3389-3400
  • DOI: 10.1121/1.4898428
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Adaptive beam-width control of echolocation sounds by CF-FM bats, Rhinolophus ferrumequinum nippon, during prey-capture flight (2013)
  • 著者名/発表者名: Naohiro Matsuta,Shizuko Hiryu ,Emyo Fujioka,Yasufuji Yamada,Hiroshi Riquimaroux,Yoshiaki Watanabe
  • 雑誌名: Ｊ． Ｅｘｐ． Ｂｉｏｌ． 巻: 216 号: 7 ページ: 1210-1218
  • DOI: 10.1242/jeb.081398
  • 査読あり
• [雑誌論文] Qualitative and Quantitative Analyses of the Echolocation Strategies of Bats on the Basis of Mathematical Modeling and Laboratory Experiments (2013)
  • 著者名/発表者名: Ikkyu Aihara, Emyo Fujioka and Shizuko Hiryu
  • 雑誌名: ＰＬＯＳ ＯＮＥ 巻: 8 号: 7 ページ: e68635-e68635
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0068635
  • 査読あり
• [雑誌論文] Convergence of reference frequencies by multiple CF-FM bats (Rhinolophus ferrumequinum nippon) during paired flights evaluated with onboard microphones (2012)
  • 著者名/発表者名: Yuto Furusawa, Shizuko Hiryu, Kohta I. Kobayasi, Hiroshi Riquimaroux
  • 雑誌名: J. Comp. Physiol. A 巻: 198 号: 9 ページ: 683-693
  • DOI: 10.1007/s00359-012-0739-9
  • 査読あり
• [雑誌論文] Echolocation behavior of the Japanese horseshoe bat in pursuit of flutte ring prey (2012)
  • 著者名/発表者名: Shigeki Mantani, Shizuko Hiryu, Emyo Fujioka, Naohiro Matsuta, Hiroshi Riquimaroux, Yoshiaki Watanabe
  • 雑誌名: J. Comp. Physiol. A 巻: 198 号: 10 ページ: 741-751
  • DOI: 10.1007/s00359-012-0744-z
  • 査読あり
• [雑誌論文] Vocalization of echolocation-like pulses for interindividual interaction in horseshoe bats (Rhinolophus ferrumequinum) (2012)
  • 著者名/発表者名: Kohta I. Kobayasi, Shizuko Hiryu, Ryota Shimazawa and Hiroshi Riquimaroux
  • 雑誌名: J. Acoust. Soc. Am. 巻: 132 号: 5 ページ: 417-422
  • DOI: 10.1121/1.4757695
  • 査読あり
• [学会発表] 野性コウモリの複数ターゲットに対する採餌飛行戦略に関する研究-大規模マイクロホンアレイシステムを用いたビームパターンの計測および検討- (2014)
  • 著者名/発表者名: 本居和也，角谷美和，藤岡慧明，渡辺好章，力丸裕，太田哲男，飛龍志津子
  • 学会等名: 第17回日本音響学会 関西支部 若手研究者交流研究発表会
  • 発表場所: 関西大学
  • 年月日: 2014-12-14
• [学会発表] Real-time obstacle avoidance of autonomous vehicle embedded with multi-active detectable system using ultrasound (2014)
  • 著者名/発表者名: Takumi Tsuji, Yasufumi Yamada, Shinichi Tateiwa, Arie Oka, Tetsuo Ohta and Shizuko Hiryu
  • 学会等名: The 1st Annual Meeting of The Society for Bioacoustics & The 19th Auditory Research Forum
  • 発表場所: 同志社リトリートセンタ―
  • 年月日: 2014-12-13 – 2014-12-14
• [学会発表] マイクロホンアレイを用いたコウモリの3次元動態音響計測：採餌飛行時におけるソナー戦略の実験的・数理的分析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 藤岡慧明，角谷美和，合原一究，飛龍志津子
  • 学会等名: 第10回日本バイオロギング研究会シンポジウム
  • 発表場所: 函館市国際水産・海洋総合研究センター
  • 年月日: 2014-10-11
• [学会発表] 障害物環境下におけるコウモリの飛行軌跡とエコーロケーションパルスの分析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 岡有恵，山田恭史，渡辺好章，力丸裕，太田哲男，飛龍志津子
  • 学会等名: 日本音響学会秋季研究発表会
  • 発表場所: 北海学園大学豊平キャンパス
  • 年月日: 2014-09-03 – 2014-09-05
• [学会発表] Analysis of 3-D acoustic and flight attention of echolocating bats during attacking to multiple target preys (2014)
  • 著者名/発表者名: Miwa Sumiya, Emyo Fujioka, Ikkyu Aihara, Yoshiaki Watanabe, Hiroshi Riquimaroux, Tetsuo Ohta and Shizuko Hiryu
  • 学会等名: 11th International Congress of Neuroethology
  • 発表場所: Sapporo, Hokkaido
  • 年月日: 2014-07-28 – 2014-08-01
• [学会発表] Acoustic and flight attention of echolocating bats during attacking to multiple target preys (2014)
  • 著者名/発表者名: Miwa Sumiya, Emyo Fujioka, Ikkyu Aihara, Yoshiaki Watanabe, Hiroshi Riquimaroux, Tetsuo Ohta and Shizuko Hiryu
  • 学会等名: International Congress of Neuroethology 2014 Bat Satellite Symposium
  • 発表場所: Sapporpo, Hokkaido
  • 年月日: 2014-07-27
• [学会発表] Echolocation strategy for multiple target-preys by foraging bats investigated by field measurement and mathematical modelling (2014)
  • 著者名/発表者名: Emyo Fujioka, Ikkyu Aihara, Shotaro Watanabe, Miwa Sumiya
  • 学会等名: ASA Spring 2014 Meeting
  • 発表場所: Providence, Rhode Island
  • 年月日: 2014-05-05 – 2014-05-09
• [学会発表] Adaptive changes in acoustic characteristics of echolocation pulses emitted by Japanese house bats under artificial jamming conditions (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Hiryu, E. Takahashi, K. Hyomoto, Y, Watanabe, H. Riquimaroux and T. Ohta
  • 学会等名: ASA Spring 2014 Meeting
  • 発表場所: Providence, Rhode Island
  • 年月日: 2014-05-05 – 2014-05-09
  • 招待講演
• [学会発表] 複数標的選択飛行時におけるCF-FMコウモリのエコーロケーション行動の検討―放射パルスの音響特性及び疑似蛾を用いたエコー情報の分析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 木下由貴，緒方大樹，渡辺好章，力丸裕，太田哲男，飛龍志津子
  • 学会等名: 日本音響学会春季大会
  • 発表場所: 日本大学
• [学会発表] コウモリの生物ソナーを模擬した空間スキャニングシステムの検討－自律センシングシステムを用いた実環境下での障害物検知能の検証－ (2014)
  • 著者名/発表者名: 山田恭史，岡有恵，立岩真一，渡邊龍信，風間俊哉，伊藤賢太郎，太田哲男，飛龍志津子，力丸裕，小林亮，渡辺好章
  • 学会等名: 日本音響学会春季大会
  • 発表場所: 日本大学
• [学会発表] マイクロホンアレイを用いたコウモリのエコーロケーションパルスの指向性と放射方向の分析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 岡 有恵，山田恭史，渡辺好章，力丸 裕，太田哲男，飛龍志津子
  • 学会等名: 海洋音響学会2013年度研究発表会
  • 発表場所: 東京大学生産技術研究所
• [学会発表] 複数ターゲットに対する野性コウモリの超音波センシング戦略について－パルス放射方向および飛行軌跡に関する実験的・数理的検討－ (2013)
  • 著者名/発表者名: 角谷美和，渡邉翔太郎，藤岡慧明，合原一究，渡辺好章，力丸裕，太田哲男，飛龍志津子
  • 学会等名: 第３０回センシングフォーラム
  • 発表場所: 信州大学
• [学会発表] 野性コウモリの採餌中のエコーロケーション行動における実験的・数理的検討 (2013)
  • 著者名/発表者名: 渡邉翔太郎, 角谷美和, 藤岡慧明, 合原一究,渡辺好章, 力丸裕, 太田哲男, 飛龍志津子
  • 学会等名: 第23回日本数理生物学会大会（2013/9/11-13）
  • 発表場所: 静岡大学浜松キャンパス
• [学会発表] コウモリの超能力―超音波の賢い利用術― (2013)
  • 著者名/発表者名: 飛龍 志津子
  • 学会等名: 応用物理学会特別企画「応用物理と音響学」
  • 発表場所: 同志社大学
  • 招待講演
• [学会発表] 採餌飛行時におけるコウモリの複数ターゲットに対するソナー戦略の分析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 角谷美和，渡邉翔太郎，岡慧明，合原一究，渡辺好章，力丸裕，太田哲男，飛龍志津子
  • 学会等名: 日本動物行動学会 第32回大会
  • 発表場所: 広島大学
• [学会発表] 獲物探索飛行中における野性コウモリのソナー行動戦略-マイクロホンアレイシステムを用いた3 次元飛行軌跡とパルス放射方向の分析- (2013)
  • 著者名/発表者名: 渡邉翔太郎，角谷美和，藤岡慧明，合原一究，渡辺好章，力丸裕，太田哲男，飛龍志津子
  • 学会等名: 超音波研究会
  • 発表場所: 同志社大学
• [学会発表] コウモリの超音波による空間センシング情報に基づく飛行経路決定数理モデル (2013)
  • 著者名/発表者名: 渡邊 龍信・風間 俊哉・岡 有恵・山田 恭史・飛龍 志津子・伊藤 賢太郎・小林 亮
  • 学会等名: 日本動物行動学会 第32回大会
  • 発表場所: 広島大学
• [学会発表] 人工音による音響混信環境下におけるアブラコウモリの パルス放射タイミング及び時間周波数構造に関する検討 (2013)
  • 著者名/発表者名: 俵本姫里，高橋依里，渡辺好章，力丸裕，太田哲男，飛龍志津子
  • 学会等名: 日本音響学会聴覚研究会
  • 発表場所: 同志社大学
• [学会発表] Changes in pulse emissions of the Japanese horseshoe bat when placed in an acoustically jammed environment (2013)
  • 著者名/発表者名: Hana TSUJI, Keiichi MORIKAWA, Yuto FURUSAWA, Kohta I. KOBAYASI, Shizuko HIRYU,Hiroshi RIQUIMAROUX,
  • 学会等名: 日本音響学会聴覚研究会
  • 発表場所: 同志社大学
• [学会発表] Jamming音に対するコウモリの混信回避行動 ―タイミングと周波数の変化― (2013)
  • 著者名/発表者名: 高橋依里 ，俵本姫里，長谷一磨 ，渡辺好章，力丸裕，太田哲男，飛龍志津子
  • 学会等名: 日本動物行動学会 第32回大会
  • 発表場所: 広島大学
• [学会発表] 音響テレメトリ計測によるFMコウモリの混信回避行動の分析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 長谷一磨，高橋依里，俵本姫里，渡辺好章，力丸裕，太田哲男，飛龍志津子
  • 学会等名: 第9回日本バイオロギング研究会シンポジウム
  • 発表場所: 東京大学大気海洋研究所
• [学会発表] Investigations of pulse direction and directivity in CF-FM bats during artificial moth capture flight (2013)
  • 著者名/発表者名: Shotaro Ota , Daiki Ogata , Yoshiaki Watanabe，Hiroshi Riquimaroux, Tetsuo Ohta and Shizuko Hiryu
  • 学会等名: 第18回聴覚研究フォーラム）
  • 発表場所: 同志社リトリートセンター
• [学会発表] Echo extraction using purposely created beats by overlapping emitted pulses of multiple CF-FM bats during flight (2013)
  • 著者名/発表者名: Daiki GOTO, Hana TSUJI, Shizuko HIRYU, Kohta I. KOBAYASI and Hiroshi RIQUIMAROUX
  • 学会等名: 第18回聴覚研究フォーラム）
  • 発表場所: 同志社リトリートセンター
• [学会発表] Changes in acoustic characteristics of echolocation pulses emitted by FM bat under artificial jamming conditions (2013)
  • 著者名/発表者名: Eri Takahashi, Kiri Hyomoto, Kazuma Hase, Yoshiaki Watanabe, iroshi Riquimaroux, Tetsuo Ohta and Shizuko Hiryu
  • 学会等名: 第18回聴覚研究フォーラム）
  • 発表場所: 同志社リトリートセンター
• [学会発表] Direction and acoustic characteristics of pulses emitted by wild FM bats (Pipistrellus abramus) revealed by a super microphone array system. (2013)
  • 著者名/発表者名: Koki Yoshimura, Hiroki Yoshioka, Kiri Hyomoto, Shotaro Watanabe,
  • 学会等名: 第18回聴覚研究フォーラム）
  • 発表場所: 同志社リトリートセンター
• [学会発表] 獲物選択課題におけるCF-FMコウモリのエコーロケーション戦略-放射パルス方向と飛行経路の分析- (2013)
  • 著者名/発表者名: 緒方 大樹,木下 由貴,合原 一究,渡辺 好章,力丸 裕,太田 哲男,飛龍 志津子
  • 学会等名: 日本音響学会春季大会
  • 発表場所: 東京工科大学八王子キャンパス
• [学会発表] 広帯域超音波発生素子-Thermophone-を用いた音響定位システムの検討-コウモリの広帯域FM型パルスの応用- (2013)
  • 著者名/発表者名: 西岡 卓哉,各務 裕佳子,間野 孝,酒井 賢,浅田 隆昭,松川 真美,太田 哲男,飛龍 志津子
  • 学会等名: 日本音響学会春季大会
  • 発表場所: 東京工科大学八王子キャンパス
• [学会発表] コウモリのソナー機構解明を目指したヒトエコーロケーションに関する研究～ミニチュアダミーヘッドを用いた頭外音像定位実験～ (2012)
  • 著者名/発表者名: 木下 雅崇,内堀 駿助,蘆原 郁,太田 哲男,飛龍 志津子
  • 学会等名: 第15回日本音響学会関西支部若手研究者交流研究発表会
  • 発表場所: 産業技術総合研究所関西センター
  • 年月日: 2012-12-09
• [学会発表] 広帯域超音波発生素子-Thermophone-の実用化に向けた特性の計測-コウモリの超音波を用いた物体検知能力の測定- (2012)
  • 著者名/発表者名: 西岡 卓哉,各務 裕佳子,松川 真美,太田 哲男,飛龍 志津子
  • 学会等名: 第15回日本音響学会関西支部若手研究者交流研究発表会
  • 発表場所: 産業技術総合研究所関西センター
  • 年月日: 2012-12-09
• [学会発表] 複数標的選択飛行時におけるキクガシラコウモリのエコーロケーション戦略 (2012)
  • 著者名/発表者名: 木下由貴,松田直大,渡辺好章,力丸裕,太田哲男,飛龍志津子
  • 学会等名: 日本音響学会聴覚研究会
  • 発表場所: 同志社大学
• [学会発表] 2個体飛行時におけるアブラコウモリの混信回避行動に関する検討-判別分析によるパルス時間周波数構造のパラメータ比較と評価- (2012)
  • 著者名/発表者名: 高橋依里,各務裕佳子,渡辺好章,力丸裕,太田哲男,飛龍志津子
  • 学会等名: 日本音響学会聴覚研究会
  • 発表場所: 同志社大学
• [学会発表] コウモリの野外での獲物探索時におけるソナー行動戦略-マイクロホンアレイシステムを用いたパルス放射方向と音響特性の分析- (2012)
  • 著者名/発表者名: 渡邉翔太郎,藤岡慧明,渡辺好章,力丸裕,太田 哲男,飛龍志津子
  • 学会等名: 海洋音響学会
  • 発表場所: 東京工業大学
• [学会発表] コウモリの障害物回避飛行時におけるパルス放射方向の計測-エコーロケーションによる経路選択アルゴリズムの解明に向けて- (2012)
  • 著者名/発表者名: 山田恭史,松下寛昭,藤岡慧明,飛龍志津子,太田哲男,力丸裕,渡辺好章
  • 学会等名: SCI'12 第56回システム制御情報学会研究発表講演会
  • 発表場所: 京都テルサ
• [学会発表] コウモリの障害物空間飛行時におけるパルス放射方向の変化 (2012)
  • 著者名/発表者名: 山田恭史,岡有恵,藤岡慧明,飛龍志津子,太田哲男,力丸裕,渡辺好章
  • 学会等名: 動物行動学会 研究発表会
  • 発表場所: 奈良女子大学
• [学会発表] Relationship between acoustic gaze and flight direction during obstacle avoidance in Pipistrellus abramus, Miniopterus fuliginosus and Rhinolophus ferrumequinum (2012)
  • 著者名/発表者名: Arie Oka, Yasufumi Yamada, Yoshiaki Watanabe, Hiroshi Riquimaroux, Tetsuo Ohta and Shizuko Hiryu
  • 学会等名: 第17回聴覚研究フォーラム
  • 発表場所: 同志社リトリートセンター
• [学会発表] Experimental and mathematical investigations of sonar strategy of FM bats during approaching multiple preys in the field (2012)
  • 著者名/発表者名: Miwa Sumiya, Shotaro Watanabe, Emyo Fujioka, Ikkyu Aihara, Yoshiaki Watanabe, Hiroshi Riquimaroux, Tetsuo Ohta and Shizuko Hiryu
  • 学会等名: 第17回聴覚研究フォーラム
  • 発表場所: 同志社リトリートセンター
• [学会発表] Prey selection of CF-FM bats : Investigation of pulse direction and flight path based on acoustic analys is and mathematical modeling (2012)
  • 著者名/発表者名: Daiki Ogata, Yuki Kinoshita, Ikkyu Aihara, Yoshiaki Watanabe, Hiroshi Riquimaroux, Tetsuo Ohta and Shizuko Hiryu
  • 学会等名: 第17回聴覚研究フォーラム
  • 発表場所: 同志社リトリートセンター
• [学会発表] Measurements of acoustic characteristics of echolocation sound in Pipist rellus abramus under artificial jamming sound condition (2012)
  • 著者名/発表者名: Kiri Hyomoto, EriTakahashi, Yoshiaki Watanabe, Hiroshi Riquimaroux, Tetsuo Ohta and Shizuko Hiryu
  • 学会等名: 第17回聴覚研究フォーラム
  • 発表場所: 同志社リトリートセンター
• [学会発表] On-board telemetry of biosonar sounds from free-flying bats (2012)
  • 著者名/発表者名: Shizuko Hiryu, Naohiro Matsuta, Shigeki Mantani, Emyo Fujioka, Hiroshi Riquimaroux and Yoshiaki Watanabe
  • 学会等名: Acoustics 2012 Hong Kong
  • 発表場所: Hong Kong
• [学会発表] Findings on bat sonar through Telemike system (2012)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Riquimaroux and Shizuko Hiryu
  • 学会等名: Acoustics 2012 Hong Kong
  • 発表場所: Hong Kong
• [学会発表] Implications of the variety of bat echolocation sounds for understanding biosonar processing (2012)
  • 著者名/発表者名: James A. Simmons, Matthias Hoffmann-Kuhnt, Tzi Ming Leong, Shizuko Hiryu, Hiroshi Riquimaroux, Jeffrey M. Knowles, and Cynthia F. Moss
  • 学会等名: Acoustics 2012 Hong Kong
  • 発表場所: Hong Kong
• [学会発表] Beam-width control of echolocation pulses in Japanese CF-FM bats (Rhinolophus ferrumequinum nippon) during aerial prey hunting. (2012)
  • 著者名/発表者名: Shizuko Hiryu , Naohiro Matsuta, Hiroshi Riquimaroux, Yoshiaki Watanabe
  • 学会等名: Tenth International Congress of Neuroethology
  • 発表場所: University of Maryland, College Park, USA
• [学会発表] Investigation of echolocation pulse in Pipistrellus abramus during paired flight using discriminant analysis (2012)
  • 著者名/発表者名: Eri Takahashi, Yukako Kagami, Yoshiaki Watanabe, Hiroshi Riquimaroux, Tetsuo Ohta and Shizuko Hiryu
  • 学会等名: Tenth International Congress of Neuroethology
  • 発表場所: University of Maryland, College Park, USA
• [学会発表] Microphone-Array Tracking of Echolocating Bats Foraging in the Field (2012)
  • 著者名/発表者名: Emyo Fujioka, Ikkyu Aihara, Shotaro Watanabe, Shizuko Hiryu, James A. Simmons, Hiroshi Riquimaroux and Yoshiaki Watanabe
  • 学会等名: Tenth International Congress of Neuroethology
  • 発表場所: University of Maryland, College Park, USA