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2020 年度 実績報告書

動物の群れが示す多様な振る舞いを実現する包括的アルゴリズムの解明

研究課題

研究課題/領域番号 19K20641
研究機関筑波大学

研究代表者

新里 高行  筑波大学, システム情報系, 助教 (00700163)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2021-03-31
キーワード集団現象 / 臨界現象
研究実績の概要

本研究の目的は、特に魚や鳥の群れの代表的な振る舞いである形態形成、情報伝達、探索行動の3つの振る舞いを同時に実現できる包括的アルゴリズムを解明することである。本研究では、申請者の提案する個体間の不完全な指示による相互作用モデルを包括的アルゴリズムの候補とし、他の2つの代表的アルゴリズムとの比較と、鮎の群れによる実験的評価を同時に行うことで、これまでのモデルに変わる新しい基盤となる群れのモデルの構築を目指すものであった。
代表者は、包括的な群れのモデルの作成に成功し、現在その結果をまとめているところである。このモデルにより、不確定なやりとりを通して得られる群れがさまざまな特性(形態形成、探索行動)を示すことを明らかにした。さらに、群れ特有と思われる情報伝達方法とそれに付随する構造を発見している。特に、群れの中のゆらぎダイナミクスと実際に観察されるダイナミクスの間に、AND的相互作用とOR的相互作用の非対称性を発見しており、群れのダイナミクスにおいてこれまで知られてこなかった新しい事実が代表者の考案したモデルから引き出せることが期待できる。これらの結果から見ても代表者が最初に掲げた目的は十分達成されたもの考えられる。
さらに、相互作用の不定さを実証するものとして、代表者は統合情報理論を用いた相互作用分析を行なった。これにより、代表者は、動物の群れ(鮎の群れ)の相互作用は足し算のような単純なものではなく、群れのサイズに応じて異なる因果構造を織り込んだ豊富な相互作用を示唆するものであることを明らかにした。これらの研究はすでに国際論文雑誌に発表済みであり、国内外から高い注目を集めている。

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2021 2020 その他

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (2件) (うち国際学会 1件) 図書 (1件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Classification of Causal Structure in <i>Plecoglossus altivelis</i> via Integrated Information Theory2021

    • 著者名/発表者名
      NIIZATO Takayuki
    • 雑誌名

      Seibutsu Butsuri

      巻: 61 ページ: 027~029

    • DOI

      10.2142/biophys.61.027

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Finding continuity and discontinuity in fish schools via integrated information theory2020

    • 著者名/発表者名
      Niizato Takayuki、Sakamoto Kotaro、Mototake Yoh-ichi、Murakami Hisashi、Tomaru Takenori、Hoshika Tomotaro、Fukushima Toshiki
    • 雑誌名

      PLOS ONE

      巻: 15 ページ: 1~29

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0229573

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Four-Types of IIT-Induced Group Integrity of Plecoglossus altivelis2020

    • 著者名/発表者名
      Niizato Takayuki、Sakamoto Kotaro、Mototake Yoh-ichi、Murakami Hisashi、Tomaru Takenori、Hoshika Tomotaro、Fukushima Toshiki
    • 雑誌名

      Entropy

      巻: 22 ページ: 726~726

    • DOI

      10.3390/e22070726

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Revealing the existence of the ontological commitment in fish schools2020

    • 著者名/発表者名
      Niizato Takayuki、Sakamoto Kotaro、Mototake Yoh-ichi、Murakami Hisashi、Nishiyama Yuta、Fukushima Toshiki
    • 雑誌名

      Artificial Life and Robotics

      巻: 25 ページ: 633~642

    • DOI

      10.1007/s10015-020-00658-8

    • 査読あり
  • [学会発表] Information storage and transfer in ayus (Plecoglossus altivelis)2021

    • 著者名/発表者名
      福島俊紀, 新里高行
    • 学会等名
      AROB 26th
    • 国際学会
  • [学会発表] アユの振る舞いが互いに及ぼす影響の情報理論的解析2020

    • 著者名/発表者名
      福島俊紀, 新里高行
    • 学会等名
      日本動物行動学会
  • [図書] Swarm Intelligence From Social Bacteria to Humans2020

    • 著者名/発表者名
      Andrew Schumann
    • 総ページ数
      190
    • 出版者
      CRC Press
  • [備考] 鮎は4匹以上の群れになるとリーダーが出現する

    • URL

      https://www.tsukuba.ac.jp/journal/technology-materials/20200406140004.html

  • [備考] 「群れ」はサイズに応じて異なる性質を持つ

    • URL

      https://www.tsukuba.ac.jp/journal/technology-materials/20200706140049.html

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公開日: 2021-12-27  

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