社会的状況における学習戦略の統計モデリング：認知の可塑性の外縁を探る

2018 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 17K18718
• Research Institution: The Institute of Statistical Mathematics
• Principal Investigator: 川森 愛 統計数理研究所, データ科学研究系, 外来研究員 (50648467)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 採餌探索学習モデル / 状態空間モデル / 認知科学 / 動物行動学

Outline of Annual Research Achievements

本年度は1月以降に研究を開始したため，その進展は多くはない．当初研究計画にあるイエスズメを用いた実験と解析は，データの取得方法に関して海外の研究協力者と協議中である．採餌探索データが得られた後には，解析によって以下の3点を明らかにすることを目標としている．（1）探索学習モデルの開発による学習戦術の解明（2）学習戦術と社会採餌戦術の関係(3)同一個体が社会採餌戦術を切り替える時，学習戦術もまた適切な方策に切り替わるかどうか．
本研究の目標に含まれる社会採餌戦術とは，集団での採餌状況に置かれた時に各個体が採用するとされる2つの戦術であり，自ら報酬を発見する「生産者」になるか，他者が見つけた餌を奪う「略奪者」になるか，である．どちらの戦術をとるか理論的な最適解を求める研究は多々あるが，現実には，他者の行動をどのように認知するか，認知できるだけの限られた情報から自分がどのような戦術をとるか，といった問題が存在し，動物が実際どのような戦術を採用するか自明ではない．それを解明するための基礎研究として，ヒヨコを用いた採餌探索行動データの解析を併行して進める．ヒヨコデータはほぼ一次元の探索を行う実験装置を使用しているため，当初の研究計画にある二次元自由探索における探索行動の解析とは行動のモデル化の段階で違いが生じるものの，より単純な条件で採餌における他者個体の影響を明らかにすることができる．そのため，社会採餌戦術に関する有用な基礎的解析となることが期待できる．

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

本年度は1月以降に研究を開始したため，これまでの進展は多くない．当初の研究計画では，研究者本人がイスラエルに出向する形で研究を進める予定であったが，申請時点より研究者本人の家庭環境が変化したため，出来る限り日本国内に留まる形での研究を目指すこととした．この変更点を踏まえて，どのように研究を進めるか先方との協議中である．
それと併行して進めた研究として，北海道大学松島研究室より許可を得て，ヒヨコの採餌行動データの解析を開始した．

Strategy for Future Research Activity

まず，先方の協力を得てイエスズメ行動データを入手することが急がれる．データが得られた後は，次年度は次の2点を明らかにすることを計画している．（1）探索学習モデルの開発：採餌者が次に探索する場所を決定する際のモデルを作成する．採餌場のどこかの地点にいる採餌者が次に探索する場所を決定する際には，現在地から餌場までの距離と他者の有無が影響すると考えられる．採餌場に一種類の報酬のみを提示した試行から，これらの影響を各個体について調べる．次に，2種の報酬を提示した試行で，選択及び学習パラメータを調べる．本研究ではレスコラ・ワグナー学習モデル及びロス・エレブ学習モデルを採用し，それらモデル内のパラメータを推定する．また，1パラメータで調整される，両モデルの混合モデルを作成し，学習戦術の時間発展を調べられるような状態空間モデルを設計する．（2）社会採餌戦術と学習戦術の関係：社会的状況に置かれた時，各個体は2つの社会採餌戦術のうちどちらかを採用する．すなわち，自ら報酬を発見する生産者になるか，他者が見つけた餌を奪う略奪者になるかである．上記1で作成したモデルでモデル選択を行い，社会採餌戦術と学習戦術の関係を調べる．
イエスズメ研究が始められるようになるまでは，ヒヨコデータを用いて解析を行う．ヒヨコの行動データは，Charnov(1976)により提唱された最適採餌理論限界値定理から得られる予測とのずれがみられ，その原因究明が一つの課題である．また，本来の計画であるイエスズメデータ解析の基礎となる研究として位置付けるため，採餌における他個体の影響を明らかにする必要がある．ヒヨコデータは実験装置により自由度を絞った探索データが得られているため，種の違いはあれど，貴重な情報として利用できることが期待される．

Causes of Carryover

当該年度の研究は1月より開始したばかりであり，実質的研究が進んでいないため，予算使用額はほとんど生じなかった．
繰越分は論文投稿料や，細かい物品の購入費用として使用する予定である．