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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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T-PIRC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た。さらに、マイクロフォンによる音源定位・分離について、複数の手法を試すことで、その有効性を網羅的に検証した。課題2では、近接個体との距離や発声特性に応じて複数の行動状態を時間離散的に切り替える数理モデルの解析を進めた。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という、通信方式としての有用性にもつながる性質の評価をおこなった。これらに加えて、課題3では具体的な無線センサネットワークを考慮したシミュレーションをおこない、近接端末間でのパケット衝突とネットワーク全体での低電力性能の分析を進めた。上記の成果について生態学会、人工知能学会、鳥学会、生物音響学会などで発表したほか、数理モデル部分についてはJournal of Theoretical Biology誌にて査読付き学術論文として研究成果を公表した。