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2020 年度 実績報告書

スマートマテリアルのための有機(バイオ)マイクロロボット

研究課題

研究課題/領域番号 19F19722
研究機関お茶の水女子大学

研究代表者

オベル加藤 ナタナエル  お茶の水女子大学, 基幹研究院, 助教 (10749659)

研究分担者 CAZENILLE LEO  お茶の水女子大学, 基幹研究院, 外国人特別研究員
研究期間 (年度) 2019-04-25 – 2021-03-31
キーワードMolecular robotics / Swarm robotics / Molecular programming / Evolutionary robotics / Quality-diversity / MAP-Elites
研究実績の概要

Our aim was to design controllers for self-organizing swarms of micro-robots with specific collective dynamics emerging from local interactions. In particular, we focused on large robotic swarms with millions micrometer-sized micro-robots composed of sepharose beads controlled through the reaction-diffusion dynamics of DNA strands grafted into the robots. We extended the methodology implemented the previous year to automatically design these DNA-based controllers, by using optimization and quality-diversity algorithms and testing promising solutions in simulations. However this approach was especially computationally expensive, in particular because of the complex reaction-diffusion simulations involved. As such, we presented a new method to improve the computational efficiency of such simulations using GPUs with the CUDA framework (paper "Accelerating the Finite-Element Method for Reaction-Diffusion Simulations on GPUs with CUDA"). Another limitation of our methodology to automatically design robot controllers was that the user previously had to manually provide scores ("feature descriptors") quantifying how diverse the tested solutions were, a typical aspect of quality-diversity algorithms. We described a new methodology to find automatically these diversity scores for a target problem (paper "Ensemble Feature Extraction for Multi-Container Quality-Diversity Algorithms").

現在までの達成度 (段落)

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2021 2020

すべて 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 3件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 2件)

  • [雑誌論文] Ensemble Feature Extraction for Multi-Container Quality-Diversity Algorithms2021

    • 著者名/発表者名
      Cazenille Leo
    • 雑誌名

      Proceedings of the 2021 Genetic and Evolutionary Computation Conference

      巻: GECCO 2021 ページ: -

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Temperature-based inputs for molecular reservoir computers2020

    • 著者名/発表者名
      Lobato-Dauzier Nicolas、Cazenille Leo、Fujii Teruo、Genot Anthony、Aubert-Kato Nathanael
    • 雑誌名

      ALIFE 2020: The 2020 Conference on Artificial Life

      巻: ALIFE 2020 ページ: 420-422

    • DOI

      10.1162/isal_a_00293

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Accelerating the Finite-Element Method for Reaction-Diffusion Simulations on GPUs with CUDA2020

    • 著者名/発表者名
      Sellami Hedi、Cazenille Leo、Fujii Teruo、Hagiya Masami、Aubert-Kato Nathanael、Genot Anthony J.
    • 雑誌名

      Micromachines

      巻: 11 ページ: 881~881

    • DOI

      10.3390/mi11090881

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Molecular programming of swarms for ALife2020

    • 著者名/発表者名
      Cazenille L, Lobato-Dauzier N, Aubert-Kato N
    • 学会等名
      ALIFE 2020: The 2020 Conference on Artificial Life
    • 国際学会
  • [学会発表] Temperature-based inputs for molecular reservoir computers2020

    • 著者名/発表者名
      Lobato-Dauzier, N., Cazenille, L., Fujii, T., Genot, A., & Aubert-Kato, N.
    • 学会等名
      ALIFE 2020: The 2020 Conference on Artificial Life
    • 国際学会
  • [学会発表] Exploring Self-Assembling Behaviors in a Swarm of Bio-micro-robots using Surrogate-Assisted MAP-Elites2020

    • 著者名/発表者名
      Cazenille, L.
    • 学会等名
      CBI 2020

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公開日: 2021-12-27  

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