昆虫の状況依存的行動応答変化を規範とする探索アルゴリズムの構築

• 研究課題/領域番号: 25420212
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 知能機械学・機械システム
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 倉林 大輔 東京工業大学, 理工学研究科, 教授 (00334508)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円); 2015年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2014年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2013年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
• キーワード: 匂い源探索 / 状況依存性 / 情報エントロピー / 飛翔筋位相差 / サーボスフィア / ベイズ推定 / カイコガ / 光遺伝的手法

研究成果の概要

本研究では，生物（昆虫）の適応的行動選択という「賢さ」の工学的再現を目指し，雄カイコガ成虫の性フェロモン源探索行動を題材として，感覚種別の多様性ではなく，状況依存的な行動選択過程の解明と，その目的行動に対する機能性の検証を行った．３自由度サーボスフィアという新しい実験装置を構築し，行動と神経応答の同時計測を可能とした上での実験で，（１）視覚を主とするフィードバックの状況依存的利用，（２）目標に関する情報エントロピーに応じた行動ポリシー切替，という結果を得た．シミュレーション検証において，これらを取り入れることで環境条件の変化に強い行動アルゴリズムが構築された．

研究成果

• [雑誌論文] Echo State Networks with Thikonov Regularization: Optimization using Integral Gain (2015)
  • 著者名/発表者名: Jouh Yeong Chew, Daisuke Kurabayashi Yudai Nakamura
  • 雑誌名: Advanced Robotics 巻: 29 号: 12 ページ: 801-814
  • DOI: 10.1080/01691864.2015.1010576
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] カイコガ行動計測のための3自由度サーボスフィアの構築 (2014)
  • 著者名/発表者名: 志垣俊介，福島俊平，峯岸諒，倉林大輔，神崎亮平
  • 雑誌名: 日本機械学会論文集 巻: 80 号: 813 ページ: DR0131-DR0131
  • DOI: 10.1299/transjsme.2014dr0131
  • NAID: 130004728617
  • ISSN: 2187-9761
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Quantitative Analysis of the Silk Moth’s Chemical Plume Tracing Locomotion Using a Hierarchical Classification Method (2014)
  • 著者名/発表者名: Jouh Yeong Chew, Daisuke Kurabayashi
  • 雑誌名: Journal of Bionic Engineering 巻: 11(2) 号: 2 ページ: 268-281
  • DOI: 10.1016/s1672-6529(14)60036-6
  • 査読あり
• [雑誌論文] カイコガ行動計測のための3 自由度サーボスフィアの構築 (2014)
  • 著者名/発表者名: 志垣俊介，福島俊平，峯岸諒，倉林大輔，神崎亮平
  • 雑誌名: 日本機械学会論文誌Ｃ編 巻: (in press)
  • NAID: 130004728617
  • 査読あり
• [学会発表] カイコガの匂い源探索行動における推定状態算出とパフモデル環境への適用 (2016)
  • 著者名/発表者名: 岩崎孝弘，倉林大輔，福島俊平，峯岸諒
  • 学会等名: 第21回ロボティクスシンポジア
  • 発表場所: 長崎，日本
  • 年月日: 2016-03-17
• [学会発表] Analysis of the Wind-direction Sense for Chemical Plume Tracing of a Silkworm Moth (2015)
  • 著者名/発表者名: Shoma Haigo, Shunsuke Shigaki, Takeshi Sakurai, Daisuke Kurabayashi, Ryohei Kanzaki, and Hideki Sezutsu
  • 学会等名: 日本比較生理生化学会第37回大会
  • 発表場所: 広島，日本
  • 年月日: 2015-12-11
• [学会発表] Development and Evaluation of Simultaneous Measurement Device between Biosignal and Behavior of Animal (2015)
  • 著者名/発表者名: Shunsuke Shigaki, Shunpei Fukushima, Daisuke Kurabayashi, Ryohei Kanzaki
  • 学会等名: INCF Japan Node International Workshop Advances in Neuroinformatics 2015
  • 発表場所: Tokyo, Japan
  • 年月日: 2015-11-26
  • 国際学会
• [学会発表] The Analysis of Visual Feedback on Odor-source Searching Behavior of Male Silkworm Moth from the Activity of Neck Motor Neurons (2015)
  • 著者名/発表者名: Hirotoshi Kono, Ryo Minegishi, Shunsuke Shigaki, Daisuke Kurabayashi
  • 学会等名: INCF Japan Node International Workshop Advances in Neuroinformatics 2015
  • 発表場所: Tokyo, Japan
  • 年月日: 2015-11-26
  • 国際学会
• [学会発表] 昆虫の匂い源探索行動における視覚情報統合解析の試み (2015)
  • 著者名/発表者名: 河野宏俊，峯岸諒，志垣俊介，倉林大輔
  • 学会等名: 計測自動制御学会第21回創発システムシンポジウム
  • 発表場所: 長野，日本
  • 年月日: 2015-08-30
• [学会発表] 3-DOF Servosphere: A Novel Experiment System for Measuring Locomotion of Free Walking Silkworm Moth (2015)
  • 著者名/発表者名: Shunsuke Shigaki, Shunpei Fukushima, Ryo Minegishi, Daisuke Kurabayashi, and Ryohei Kanzaki
  • 学会等名: SICE Annual Conference 2015
  • 発表場所: Hangzhou, China
  • 年月日: 2015-07-28
  • 国際学会
• [学会発表] Decomposition of Locomotion Pattern of Insect by Flight Muscle Electromyograms (2015)
  • 著者名/発表者名: Shunsuke Shigaki, Fukushima Shunpei, Ryo Minegishi, Daisuke Kurabayashi, and Ryohei Kanzaki
  • 学会等名: IEEE International Conference on Robotics and Automation
  • 発表場所: Seattle, USA
  • 年月日: 2015-05-26
  • 国際学会
• [学会発表] 匂い源探索のためのマルチコプタシステムの構築 (2015)
  • 著者名/発表者名: 福島俊平，志垣俊介，倉林大輔
  • 学会等名: 日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会
  • 発表場所: 京都，日本
  • 年月日: 2015-05-17
• [学会発表] 化学感覚探索自律ロボットのための生物模倣吸気機能設計 (2015)
  • 著者名/発表者名: 吉原拓実，Chew JouhYeong，峯岸諒，福島俊平，倉林大輔，神崎良平
  • 学会等名: 日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会
  • 発表場所: 京都，日本
  • 年月日: 2015-05-17
• [学会発表] Deciphering Biological Chemical Plume Tracing Behavior (2014)
  • 著者名/発表者名: Jouh Yeong Chew and Daisuke Kurabayashi
  • 学会等名: 7th AUN/SEED-NET International Conference on EEE 2014
  • 発表場所: Kuala Lumpur, Malaysia
  • 年月日: 2014-11-12 – 2014-11-13
• [学会発表] Time-Variant Chemical Plume Tracing Inspired by the Silk Moth (2014)
  • 著者名/発表者名: Jouh Yeong Chew, Shunsuke Shigaki, and Daisuke Kurabayashi
  • 学会等名: IEEE International Symposium on Safety, Security, and Rescue Robotics (SSRR2014)
  • 発表場所: Toyako, Hokkaido, Japan
  • 年月日: 2014-10-27 – 2014-10-30
• [学会発表] Embodiment Sensing for Self-generated Zigzag Turning Algorithm using Vision-based Plume Diffusion (2014)
  • 著者名/発表者名: Jouh Yeong Chew, Takumi Yoshihara, and Daisuke Kurabayashi
  • 学会等名: 4th International Conference on Simulation Modeling and Programming for Autonomous Robots (SIMPAR2014)
  • 発表場所: Bergamo, Italy
  • 年月日: 2014-10-20 – 2014-10-23
• [学会発表] 飛翔筋活動電位に基づくカイコガ雄成虫の行動弁別 (2014)
  • 著者名/発表者名: 志垣俊介，福島俊平，峯岸諒，倉林大輔
  • 学会等名: 第32回日本ロボット学会学術講演会
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 2014-09-04 – 2014-09-06
• [学会発表] 昆虫羽ははたき時の筋肉活動電位を用いた行動弁別 (2014)
  • 著者名/発表者名: 志垣俊介，福島俊平，峯岸諒，倉林大輔，安藤規秦，神崎亮平
  • 学会等名: 計測自動制御学会第２０回創発システムシンポジウム
  • 発表場所: 茅野
  • 年月日: 2014-08-31 – 2014-09-02
• [学会発表] カイコガ模倣型ロボットによる化学感覚探索 (2014)
  • 著者名/発表者名: 吉原拓実，高橋洋介，峯岸諒，倉林大輔，神崎亮平
  • 学会等名: 計測自動制御学会第２０回創発システムシンポジウム
  • 発表場所: 茅野
  • 年月日: 2014-08-31 – 2014-09-02
• [学会発表] Sequences decomposition of an odor-source searching behavior of a silkworm moth based on flight muscle electromyograms on 3 DOF servo-sphere (2014)
  • 著者名/発表者名: Shunsuke Shigaki, Shunpei Fukushima, Ryo Minegishi, Daisuke Kurabayashi, Ryohei Kanzaki
  • 学会等名: International Neuroethology Congress
  • 発表場所: Sapporo, Hokkaido, Japan
  • 年月日: 2014-07-29 – 2014-08-01
• [学会発表] Experiment of Stereo-sensors for Chemical Plume Tracing by Optogenetic Silkworm Moth (2014)
  • 著者名/発表者名: Kotaro Kishi, Daisuke Kurabayashi, Ryo Minegishi, Takeshi Sakurai, Ryohei Kanzaki, Masashi Tabuchi and Hideki Sezutsu
  • 学会等名: The 13th International Conference on Intelligent Autonomous Systems (IAS-13)
  • 発表場所: Padova, Italy
  • 年月日: 2014-07-15 – 2014-07-19
• [学会発表] 3自由度サーボスフィア上での触角電位の同時計測による行動推移の考察 (2014)
  • 著者名/発表者名: 福島俊平，志垣俊介，峯岸諒，倉林大輔
  • 学会等名: 日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会
  • 発表場所: 富山
  • 年月日: 2014-05-26 – 2014-05-28
• [学会発表] 匂い源探索行動におけるカイコガ雄成虫の行動パラメタに対する定位性能評価 (2014)
  • 著者名/発表者名: 倉林大輔，高橋洋介，峯岸諒，Tosello, Elisa，Pagello, Enrico，神崎亮平
  • 学会等名: 第26回計測自動制御学会自律分散システム・シンポジウム
  • 発表場所: Tokyo, Japan
• [学会発表] Estimation of Stimuli Timing to Evaluate Chemical Plume Tracing Behavior of the Silk Moth (2013)
  • 著者名/発表者名: Jouh Yeong Chew, Kotaro Kishi, Yohei Kinowaki and Daisuke Kurabayashi
  • 学会等名: The 2nd International Conference on Robot Intelligence Technology and Applications
  • 発表場所: Denver, CO, USA
• [学会発表] Adaptive Control System of an Insect Brain during Odor Source Localization (2013)
  • 著者名/発表者名: Ryo Minegishi, Yosuke Takahashi, Atsushi Takashima, Daisuke Kurabayashi, and Ryohei Kanzaki
  • 学会等名: the 2013 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems
  • 発表場所: Tokyo, Japan
• [学会発表] A Tethered System to Investigate the Behavioral Changes of the Silk Moth for Chemical Plume Tracing (2013)
  • 著者名/発表者名: JouhYeong Chew, Kotaro Kishi, Yohei Kinowaki, Ryo Minegishi, and Daisuke Kurabayashi
  • 学会等名: 10th International Conference on Ubiquitous Robots and Ambient Intelligence
  • 発表場所: Jeju, Korea
• [学会発表] Property Investigation of Chemical Plume Tracing Algorithm in an Insect using Bio-machine Hybrid System (2013)
  • 著者名/発表者名: Daisuke KURABAYASHI, Yosuke TAKAHASHI, Ryo MINEGISHI, Elisa TOSELLO, Enrico PAGELLO, and Ryohei KANZAKI
  • 学会等名: The 2nd International Conference on Biomimetics and Neurotechnology
  • 発表場所: London, UK
• [学会発表] カイコガ自由行動計測のための３自由度サーボスフィア (2013)
  • 著者名/発表者名: 志垣俊介，福島俊平，峯岸諒，倉林大輔，神崎亮平
  • 学会等名: 第31回日本ロボット学会学術講演会
  • 発表場所: Tokyo, Japan
• [学会発表] 昆虫自由歩行測定のための非拘束型計測装置 (2013)
  • 著者名/発表者名: 志垣俊介，福島俊平，峯岸諒，倉林大輔，神崎亮平
  • 学会等名: 計測自動制御学会第１９回創発システムシンポジウム
  • 発表場所: Osaka, Japan
• [学会発表] Behavioral Analysis of Insects with Virtual Environments for Biomimetic Chemical Plume Tracing (2013)
  • 著者名/発表者名: Kotaro Kishi, Takahide Goto, Masashi Tabuchi, Ryo Minegishi, Hideki Sezutsu, Daisuke Kurabayashi, and Ryohei Kanzaki
  • 学会等名: the 35th Annual Meeting of the Japanese Society for Comparative Physiology and Biochemistry
  • 発表場所: Hyogo, Japan
• [学会発表] Behavior Measurement of a Male Silkworm Moth using 3-DOF Servo-Sphere (2013)
  • 著者名/発表者名: Shunsuke Shigaki, Ryo Minegishi, Shunpei Fukushima, Daisuke Kurabayashi, and Ryohei Kanzaki
  • 学会等名: the 35th Annual Meeting of the Japanese Society for Comparative Physiology and Biochemistry
  • 発表場所: Hyogo, Japan
• [学会発表] 生物規範型匂い源探索行動の実現に向けた仮想環境による昆虫の探索行動解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 岸昂太郎，後藤高英，田渕理史，峯岸諒，瀬筒秀樹，神崎亮平，倉林大輔
  • 学会等名: 日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会
  • 発表場所: Ibaraki, Japan
• [学会発表] エコーステートネットワークを用いたカイコガ匂い源探索行動中の刺激受容推定 (2013)
  • 著者名/発表者名: 木ノ脇陽平，中村雄大，Chew Jouh Yeong, 倉林大輔
  • 学会等名: 日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会
  • 発表場所: Ibaraki, Japan
• [備考] 倉林研究室
  • URL: http://www.irs.ctrl.titech.ac.jp/