| 研究課題/領域番号 |
16K14288
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| 研究機関 | 阿南工業高等専門学校 |
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研究代表者 |
杉野 隆三郎 阿南工業高等専門学校, 創造技術工学科, 教授 (10259822)
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| 研究分担者 |
三宅 修平 東京情報大学, 総合情報学部, 教授 (00200139)
福田 耕治 阿南工業高等専門学校, 創造技術工学科, 教授 (40208955)
伊丹 伸 阿南工業高等専門学校, 創造技術工学科, 講師 (60212982)
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| キーワード | 共創システム / 群集行動 / 魚群行動 / 人イベント行動 / 数理モデル / レベルセット / 自由境界 / 自他非分離 |
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| 研究実績の概要 |
生物行動パターンについては徳島県水産研究所による魚群行動実験から，人群集行動については千葉県で開催される大規模イベントの行動計測データを用いて，それらから抽出された論理データにレベルセット関数を援用した共創場理論を適用して群集行動の数理モデルを構築する．その数理モデルの有効性をコンピューターシミュレーションを通じて検証することが目標となる．この目的に沿った平成３０年度の研究計画に対する実績を以下に示す．
１．群衆行動を撮影した動画データの画像解析にから個々の動きに関する情報を取得し、解析データから群衆行動を精密化するために実フィールド画像の解析を試みた.人物画像が重なった際にすべての人物を識別することは困難であることから,群集が「個，群れ，集団」の３種類に種別化するトラッキング手法を開発し， 数百人程度の画像から抽出した群衆の追跡結果を得た.
２．生物の群集行動実験については，徳島県水産研究所からの要請により「イセエビ」の行動実験とその行動解析を試みた.魚群とはまったく異なる行動パターンが発現することがわかり,その行動パターンを精密に計測するには新しい動画像処理アルゴリズムが必要であることがわかった.
３．共創場原理に基づく群集行動モデルを検証する計算機シミュレーションプログラムについて，今回新たに「３次元モデル」によるプログラムを開発した．数値実験結果から単純なルールベースモデルではなく流体場中を遊泳する魚の物理的特性を盛込む必要があることがわかった．
以上により，研究計画の【フェーズ２】共創場・群集行動モデルの構築：フェーズ１で得られた結果を数学的・システム工学的に吟味し，群集行動パターンの数値シミュレーション手法を開発する，を部分的に達成できた．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
4: 遅れている
理由
生物及び人間の群集行動のルールベース・シミュレーションモデルの開発が達成目標のひとつであるが，それを達成するための行動実験からの正確な行動ルールの抽出が下記により遅れているため．
・魚群行動については、動画データの画像処理ソフトに欠陥が見つかり、対策を検討中である。
・人間行動については、動画データを汎用的に画像処理する技術の開発が遅れている。
以上より、レベルセット共創モデルの構築全体が遅延している。
以上の結果，実データを十分に分析・検討することで構築が可能となる「レベルセット関数を援用した共創場理論に群集行動モデル」を構築・検証するタイムスケジュールが圧迫されている．
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| 今後の研究の推進方策 |
先の遅延項目を解消し，本研究課題を高いレベルで達成するため，以下の研究計画を実行する．
１．人イベント行動実験の改善：一般の人群集実験のフィールド実験データは意味論的に認知行動仮説を検証することが困難であり，困難性を極力排除できる抽象化されたイベント実験をルールベース数値実験を試行する．
２．生物行動実験のデータ処理と複雑系分析：取得できたマアジの魚群行動実験データの整理・解析を急ぎ，そのデータと比較可能な高精度ボイドアルゴリズムを開発する．
３．汎用レベルセット計算アルゴリズムの開発：共創レベルセットモデルに適していると考えられる複数のスカラー関数が重畳する密度場を形成すること可能なユークリッド空間ベースのレベルセット計算コードを開発する．
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| 次年度使用額が生じた理由 |
次年度使用額が生じた理由）１．群集行動実験は予備実験と現在取得した実験データの解析手法の開発に終始しており，フィールド実験等の大規模な群集実験に移行することができなかったため，謝金等の予算が消化できなかった．
２．取得したデータ解析と計算モデルの検討に終始していたため，成果発表のために予定していた旅費が消化できなかった．
次年度の研究費の使用計画）本年度の研究結果を踏まえた次年度の研究費の使用計画を以下に示す．１．設備備品費は，撮像システム改良の部品代金として「100,000円」となる．消耗品は，電子部品や記録メディア，印刷トナーなどの購入があるので「20,000円」とする．２．旅費は，研究成果発表として「200,000円」とし，人件費・謝金はフィールド調査や実験データ整理として「100,000円」とする．
３．その他は，研究の高度化と進展に伴う参考文献購入費や論文研究発表の投稿料として「100,000円」とする．以上，合計は「420,000円」となり，交付後の研究費使用計画を満足する．
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