2021 Fiscal Year Annual Research Report
生物の集団行動ダイナミクスの解明と自律分散型通信システムへの展開
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20H04144
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
合原 一究 筑波大学, システム情報系, 准教授 (70588516)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小南 大智 大阪大学, 大学院情報科学研究科, 助教 (00709678)
村田 正幸 大阪大学, 大学院情報科学研究科, 教授 (80200301)
青柳 富誌生 京都大学, 情報学研究科, 教授 (90252486)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 動物行動 / 数理モデリング / 野外計測 / 通信方式 / 無線ネットワーク |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題では「生物の集団行動を自律分散型システムと捉えて実験的・数理的に研究し、その成果に基づいて高効率な通信方式を提案すること」を目的としている。この目的に従って、今年度は以下の課題に取り組んだ。
・課題1:先端的音響計測システムによる合唱構造解析
・課題2:空間構造を考慮した数理モデリング
・課題3:無線センサネットワークにおける高信頼性に関する応用研究
まず課題1では、筑波大学近辺および石岡市において特定の周波数成分に反応して明滅を繰り返す音声識別装置「カエルホタル 2」とマイクロフォンアレイを田んぼに並べる野外調査を実施し、ニホンアマガエルの合唱構造を繰り返し計測した。特に、両者の定位性能を比較するために、複数のマイクロフォンアレイの定位方向を統合し、２次元平面座標を推定する手法の有効性を示した。また音声分離性能についてもカエルホタルの発光パターンと比較し、発声タイミングの検出についても問題がないことを示した。次に課題2では、近接個体との距離に応じて行動を変化させる数理モデルの構築と解析を進めた。この際、全体での消費エネルギー効率とコミュニケーションを中心に評価し、それらの成果をまとめることで学術論文として投稿した。最後に課題3では、カエルの位相振動子モデルを拡張し、近接端末間で効率的にパケット衝突を避けるアルゴリズムの構築を進めた。上記の成果について生態学会、iTHEMS Biology Seminarでの講演をおこなった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
新型コロナウイルスの影響で出張が難しく、音声計測実験については代表者の合原が所属する筑波大学近辺および石岡市のフィールドを中心に展開することで対応したが当初の計画よりはやや進捗が遅れた。また参画者間の連携についてはオンラインミーティングに切り替えて月一程度の頻度での議論をおこない、なるべく遅延がないように工夫した。
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| Strategy for Future Research Activity |
引き続き、当初の研究計画にしたがうように進めていく。野外でのデータ計測についてはやや遅れているが、筑波大学近郊での調査方法を改良したので、次年度以降、計測するデータを増やしていく。生物の行動モデリング、無線センサネットワークへの応用については、これまで通り進めていく。
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