群体性藻類型自己組織化による自律素子群体の合目的的挙動生成

通过群体藻类自组织产生自主元素群体的有目的的行为

• 批准号: 22H01440
• 负责人: 倉林 大輔
• 金额: $ 11.15万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H01440/
• 关键词: 自己組織化; 群体性藻類; 自律分散システム

本研究では，新陳代謝可能な人工システムの実現を志向し，群体を形成する生物が持つ自律分散的な構造体自己形成およびその合目的的制御手法の解明を行う．具体的には，ボルボシン藻類と総称される，単細胞から約１万の多細胞の間で多様な細胞数構成を取る藻類を対象とし，その制御システムとしての群体形成・維持と鞭毛を用いた群体行動の自己組織的制御手法を明らかにする．本研究では，ボルボシン藻類のうちゴニウムを主な題材にとり，（１）ボルボシン藻類の挙動観測システムの構築，（２）個体および群体における遊泳動作の状況依存的応答のモデル化，（３）個体応答と群体の合目的的行動生成の調和システム解析，（４）エッジ情報処理としてのロボット実装，の４項目を相補的に実施し目的の達成を図る．令和４年度は（１）の整備をはかりつつ（２）を実施し，（３）についての予備的検討を行った．具体的には以下の通りである．（１）では，デジタル３自由度光学顕微鏡システムを導入し，AI画像処理技術との併用により光刺激入力に対する遊泳動態を観測可能とする計測システムを構築した．（２）では，刺激入力・行動出力の関係をゴニウムの鞭毛挙動に基づくダイナミクスへ適用し，条件・状況依存的な行動出力変動のモデル化を行った．（３）では，生物学分野におけるボルボシン藻類に関する知見を参照しながら，推定された制御システムが実現可能となるために合理的と思われる群体内相互作用について，状態の位相縮約に基づいて構成的に検討を行い，数理的なモデルを獲得した．

This study shows that metabolism is possible through artificial intelligence and ambition, and groups are formed by living organisms that maintain self-discipline and disperse. The structure itself forms a control method that meets the purpose of the goal. Specifically, the algae are called される, and the number of cells in a single cell is about 10,000.とし, そのcontrol システムとしてのGroup formation and maintenance と Flagel を Use いたGroup action のThe control technique of one's own organization を明らかにする. The main subject of this study is the main subject of the research on the algae, (1) the algae The structure of the class's movement, (2) the situation of the individual's swimming action and the group's swimming action are dependent on the situation. Adaptation of answers, (3) Harmony and analysis of individual response and group purposeful action generation, (4)エッジInformation processing としてのロボット実equipment, の４projects をComplementary に実implementationしpurpose is achieved を図る. In the 4th year of Reiwa, (1) the preparation of the preparations (2) the maintenance of the preparations, (3) the maintenance of the preparations for the preparations. The specific details are as follows: (1) Introducing では, デジタル 3-degree-of-freedom optical micromirror, and AI image processing technology And use the light to stimulate the swimming dynamics of the swimming force and the possibility of measuring and constructing the swimming dynamics. (2) では, the relationship between stimulation input and action output, をゴニウムのflagellar whipping にbase づくダイThe application of ナミクスへ is applicable, and the なモデル化を行った depends on the conditions and situations. (３) では, Biology Division におけるボルボシンAlgae に关する知见をRefer to しながら, it is presumed that されたcontrols システムが実possible となるたIt is reasonable to think about the interaction within the group, it is the basis of the phase reduction of the state, and it is the result of mathematical analysis.