Development of Intelligence Robots Development of Intelligent Robots Controlled by Chemical Reaction of Substances

智能机器人的发展 物质化学反应控制的智能机器人的发展

• 批准号: 21H03512
• 负责人: 櫻沢 繁
• 金额: $ 11.07万
• 依托单位: Future University-Hakodate
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2026-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H03512/
• 关键词: 化学知能ロボット; BZ反応; レザバー計算; ソフトコンピューティング; BZゲル; ソフトマター

本研究では、生物の代謝を模倣したBZ反応によって自律的に膨潤・収縮する機能性高分子（BZゲル）を用いて、「知能」に必要となる「感覚・運動」機能および「判断・学習機能」を実装した化学知能ロボットを実現することを目的としている。今年度は特にBZ反応の複雑な振動現象を活用するレザバー計算（BZレザバー計算）の実現に向けて、数値計算と実験の双方の観点から研究することとした。まず、BZ反応でレザバー計算を行うことができるかどうかを数理モデリングから調査した。モデルでは、BZレザバーの中間層に与えた光の強さを変化させることで、入力や出力の逆投影を行うことにした。BZ反応は、GFモデルに拡散項を付与した反応拡散系で与えられると仮定した。中間層の素子は正方格子上に与えて、その素子上のデータを行列に格納し、素子上の時系列データの線形和が教師データになるように線形和の係数を求めた。そこで、sin波を教師データとして学習した結果、時間が経つにつれて、素子上の時系列データの線形和が教師データのsin波に近づく様子が観察できた。さらに難しい時系列データとして、カオス的な解を生み出すMackey Glass方程式の解についても入力信号に近い解を出力することができた。これらより、数理モデリングの観点からBZレザバーが周期的・非周期的な時系列データを予測できることがわかった。次に、それらが実際の化学反応系において実現可能か否か調べるために、実験系の構築に取り組んだ。中間層（レザバー）のBZ反応溶液を上部からビデオカメラで撮影し、キャプチャーボードを介してPCに取り込み、撮影画像の中から10×10の格子点の輝度変化を記録した。光刺激は415nmのPWM制御Laseによって与え、パルス照射のデューティをマイコンで制御した。これによりSin波を入力信号として与えた時、BZ反応の固有周期に近い時には光刺激に追従するような周期で反応することが分かった。

This study aims to realize the function of "sensing and movement" and "judgment and learning" in the application of functional polymers (BZs) for biological metabolism and self-regulation of swelling and contraction. This year, the BZ anti-vibration phenomenon is used to calculate the actual direction, numerical value calculation and the two points of contact. BZ reverse rotation calculation is carried out in the following ways: The intensity of the light in the middle layer of the BZ is changed, and the inverse projection of the input force is changed. BZ anti-corruption, GF anti-corruption, anti-corruption In the middle layer, the elements are arranged on the square lattice, and the elements are arranged on the matrix. The linear shape and the coefficient of the element are calculated. For example, if you are a teacher, you will not be able to learn the results of the study. If you are able to learn the results of the study, you will not be able to learn the results of the study. If you are able to learn the results of the study. If you The solution of the Mackey Glass equation is generated by the input force signal and the output force signal. The time series of periodic and non-periodic events is predicted. In the second place, the chemical reaction system can be adjusted, and the structure of the reaction system can be selected. The upper part of the BZ reflection solution of the intermediate layer () is recorded as the brightness change of the lattice point of 10×10 in the middle of the image. Light stimulation 415nm PWM control Lase control The signal of Sin wave is transmitted to the time and frequency of BZ wave.

项目成果

動的シナプスを用いた報酬修飾型レザバー計算に基づく行動計画の数理モデル

基于动态突触奖励修正水库计算的行动规划数学模型

• 发表时间: 2021
• 作者: 中村仁;香取勇一
• 通讯作者: 香取勇一

Functional connectivity analysis on hierarchical reservoir computing model

分层油藏计算模型功能连通性分析

• 发表时间: 2021
• 作者: 西岡 典子;平田 健司;國枝 翼;藤後 廉;前田 圭介;小川 貴弘;清水 幸衣;渡邊 史郎;長谷山 美紀;工藤 輿亮;Yoshihiro Yonemura and Yuichi Katori
• 通讯作者: Yoshihiro Yonemura and Yuichi Katori

Belousov-Zhabotinsky反応によるsin波を生成するレザバー計算の提案とシミュレーション

Belousov-Zhabotinsky反应产生正弦波储层计算的提出与模拟

• 发表时间: 2022
• 作者: 井上広明;大森敏明;豊田和人，田中吉太郎，香取勇一，高木清二，櫻沢繁
• 通讯作者: 豊田和人，田中吉太郎，香取勇一，高木清二，櫻沢繁

レザバー計算と予測符号化に基づく二経路視覚情報処理モデル

基于储层计算和预测编码的两路视觉信息处理模型

• 发表时间: 2021
• 作者: 和泉友人;香取勇一
• 通讯作者: 香取勇一

Belousov-Zhabotinsky反応を用いたレザバー計算の提案と数値シミュレーション

Belousov-Zhabotinsky 反应储层计算的建议和数值模拟

• 发表时间: 2022
• 作者: 平山拓;右田剛史;高橋規一;豊田 和人，田中 吉太郎，香取 勇一，櫻沢 繁，高木 清二
• 通讯作者: 豊田 和人，田中 吉太郎，香取 勇一，櫻沢 繁，高木 清二