社会性昆虫に学ぶ柔軟で頑健な組織づくりと機能発現の実験的および理論的研究

社会性昆虫灵活、稳健的组织发育和功能表达的实验和理论研究

基本信息

批准号：
20H01871
负责人：
西森拓
金额：
$ 11.32万
依托单位：
Meiji University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究の基本目的は、1.最大数千匹におよぶアリコロニーの大域的状況(巣内の汚染など)に応じて個々のアリが適切に役割を分担し，群れ全体の維持と繁栄に必要な機能を生み出す根本機構を，理論と実験の密接な連携によって探求すること、および，2.人工の要素からなる自己駆動粒子系の集団ダイナミクスが，生き物の群れの動的性質や集団機能をどこまで模倣し得るかを探索することである。ただし、研究初年度(2020年度)および2年目(2021年度)はコロナ禍のため、測定機器の整備が十分に進まないという困難な事態が起こった。このような環境下で、以下の事項を推進した。1.アリのコロニーにおける、自律分業を定性的に説明する数理モデルとして反応閾値モデルが広く支持されてきた。2021年度から2022年目にかけて、我々は、反応閾値モデルをオリジナルなモデルから、タスク活動度分布の時間発展方程式の形に書き換えた。これによって、これまで定性的な議論にとどまっていたアリのタスク分業に関する知見、例えばコロニー分割によって発生する各アリの労働量の再編について定量的な議論へのアプローチが可能となった。並行して、オリジナルな反応閾値モデルにおける「コロニー内のアリ全てがコロニーとしての大域情報を共有する」という仮定を「情報は一定のネットワークを通じて伝搬する」と変更した際、コロニー内の情報の偏在がどのように進むかを明らかにした。2.個々の自己駆動粒子の状態が、内部で長期持続する化学反応(BZ反応)に支配され振動する状況、および、比較的単純な自己駆動粒子が、遠隔の場まで移動し、そこで化学反応によって捕獲されたのち、一定時間後、捕獲がはずれて初期位置に戻ることを繰り返す状況など、従来の自己駆動系と比較して、より生き物らしい複雑な振る舞いができる人工システムの構成に成功した。3.計測機材に関して可能な範囲内で調達を進めた。

这项研究的基本目标是1。探索基本机制，在这些机制中，根据全球状况，根据全球状况，最多可与数千个蚂蚁菌落（例如巢中的污染物）（例如巢中的污染）（例如巢中的污染）探索角色，并创造出维持和繁荣的功能，并通过理论和实验之间的属性动力学构成多个属性的动力学，并在整个小组之间进行维护和繁荣，并构成人工界面的动力学，并构成人工界面的元素，并构成了多个动力学的动力学，并构成了动力学的范围。生物的群体功能。但是，在研究的第一年（2020年）和研究的第二年（2021年），由于19日大流行，艰难的情况下，测量设备的维护无法正常进行。在这种环境中，促进了以下项目：1。响应阈值模型已被广泛支持作为一种数学模型，该模型定性地解释了蚂蚁菌落中劳动力的自主分裂。从2021年到2022年，我们将响应阈值模型从原始模型重写为任务活动分布的时间演化方程的形式。这使我们能够就蚂蚁任务的分裂进行定量讨论，这些讨论仅限于定性讨论，例如对殖民地划分产生的每个蚂蚁的劳动量进行重组。同时，我们阐明了当“殖民地中的所有蚂蚁共享全球信息为殖民地”中的“原始响应阈值模型中的所有蚂蚁”以“通过某个网络传播”中的“殖民地”以殖民地共享全球信息的假设时，殖民地中信息的不均衡分布如何进行。 2。我们已经成功地构建了一个人造系统，该系统可以以更复杂的方式行事，更像是一种活物，与传统的自我驱动系统相比，例如，内部的自我驱动颗粒的状态（例如，在内部的持久化学反应（Bz）反应（BZ）的持久化学反应（BZ），以及在某些远程捕获的位置，并捕获了一个远程反应，并在远程捕获的情况下，并恢复了化学反应，并在远程捕获的情况下，并恢复了远距离的反应，然后是远程捕获的，并在其中捕获了远程反应，并捕获了一个化学反应，并且是偏远的捕获，并且是远程捕获的，并且是远程捕获的，并且是偏远的捕获，并捕获了化学反应，并且是捕获的。时间。 3。在可能的范围内进行测量设备的采购。

项目成果

期刊论文数量（17）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

群体数理技術検討会--新しい産学連携の試み

集团数学技术研究组--产学合作的新尝试

DOI：
发表时间：
2020
期刊：
応用数理
影响因子：
0
作者：
山上智輝;瀬川悦生;田中健一郎;巳鼻孝朋;レームアンドレ;堀﨑遼一;川本敦史,吉澤真太郎,白石允梓,西森拓
通讯作者：
川本敦史,吉澤真太郎,白石允梓,西森拓

Collective Compensation of Task Flow by Response Threshold Dynamics

通过响应阈值动态对任务流进行集体补偿

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
宮武勇登;曽我部知広;Hiraku Nishimori
通讯作者：
Hiraku Nishimori

Collective motion of self-propelled camphor particles

自驱动樟脑颗粒的集体运动

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
牛山寛生;佐藤峻;松尾宇泰;Hiraku Nishimori
通讯作者：
Hiraku Nishimori

Catch and Release Chemotaxis

DOI：
10.1002/syst.202100031
发表时间：
2021-11
期刊：
ChemSystemsChem
影响因子：
0
作者：
Yusuke Yasugahira;Yuki Tatsumi;Osamu Yamanaka;H. Nishimori;M. Nagayama;S. Nakata
通讯作者：
Yusuke Yasugahira;Yuki Tatsumi;Osamu Yamanaka;H. Nishimori;M. Nagayama;S. Nakata

Influence of Labor Conditions and Interaction Among Individuals on Circadian Activity Rhythms in the Ant <i>Camponotus Japonicus</i>

劳动条件和个体交互对弓背蚁昼夜活动节律的影响

DOI：
10.20965/jrm.2021.p0582
发表时间：
2021
期刊：
Journal of Robotics and Mechatronics
影响因子：
1.1
作者：
Shiraishi Masashi、Odan Takumi、Yamanaka Osamu、Nishimori Hiraku、Meiji Institute for Advanced Study of Mathematical Sciences;Meiji University 4-21-1 Nakano;Nakano;Tokyo 164-8525;Japan、Department of Mathematical and Life Sciences;Hiroshima University 1-3
通讯作者：
Hiroshima University 1-3