三次元仮想物理環境に基づく形質進化と個体群動態の相互作用の構成的研究

基于三维虚拟物理环境的性状演化与种群动态相互作用综合研究

• 批准号: 14J10516
• 负责人: 伊藤 孝
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: Nagoya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2014
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2014-04-25 至 2016-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14J10516/
• 关键词: 人工生命; 個体群動態と形質進化の相互作用; 捕食被食共進化; 形態行動共進化; 三次元仮想物理環境

近年の研究において，生態（個体群動態）と形質進化が相互に影響を与えうることが報告されている．これらの相互作用はEco-evolutionary feedbackと呼ばれ，生態系理解において非常に重要であると考えられている．報告者はこの相互作用を三次元仮想物理空間上における仮想生物の捕食-被食，形態-行動共進化に基づいた人工生命的な手法によって解明することを目的とし，昨年に引き続き研究を遂行した．本研究では，遺伝的アルゴリズムによる仮想生物の形態と行動の共進化が可能な三次元仮想物理プラットフォームである「Morphid Academy」を実験環境とし，捕食－被食共進化モデルを構築した．昨年までに，戦略の機能とコストにはトレードオフの関係があり，個体数の増減によって，機能とコストの間で進化の際の選択圧が切り替わり，進化した戦略に影響されて個体数が増減するという，基本的な相互作用が明らかにした．本年度は生態系に大きな影響を与える絶滅について，進化が与える影響のダイナミクスの分析と予測を行った．その結果，捕食／防衛の戦略が共進化する過程において，軍拡競走的な戦略の高性能化が生じていることが示唆された．そして,軍拡競走で増大したコストによって系が不安定になり，捕食者の絶滅リスクを高めることが示された．また，このような共進化をあらわす適切な指標を用いることで形質進化の推移から絶滅までの期間が推定できることを示した．また，本研究が，新たな生態進化発生学（eco-evo-devo）へのアプローチに位置付けられること，位置付けの意義，また本研究によって得られた知見が進化計算や人工生命の分野のみならず，数理生物学，動物生態学などの広い分野に適用できる可能性があり，これらの分野に新たな視座を与えることが期待されることを示した．

の research in recent years に お い て, ecology (the individual group of dynamic と character evolution が を and influence each other に え う る こ と が report さ れ て い る. こ れ ら の interaction は Eco - evolutionary feedback と shout ば れ, understanding of ecosystem に お い て very important で に あ る と exam え ら れ て い る. Reporter は こ の interaction を three-d 仮 want to physical space に お け る 仮 think biological の prey - was feed, form - action were evolved に base づ い た な technique of artificial life に よ っ て interpret す る こ と を purpose と し, yesterday in に lead き 続 を き research carries out し た. This study で は, but 伝 ア ル ゴ リ ズ ム に よ る 仮 to biological の form と の action has evolved が may な three yuan 仮 want to physical プ ラ ッ ト フ ォ ー ム で あ る "Morphid Academy" を be 験 environment と し, prey - by food evolution モ デ ル を build し た. Yesterday in ま で に, 戦 slightly の function と コ ス ト に は ト レ ー ド オ フ の masato is が あ り, individual number の rights reduce に よ っ て, functional と コ ス ト の で evolution between the event の の sentaku 圧 が り cutting for わ り, evolutionary し た 戦 slightly に influence さ れ て individual number が rights reduce す る と い う, basic な interaction が Ming ら か に し た. This year は ecosystems に big き な influence を and え る extinction に つ い て, evolutionary が and え る influence の ダ イ ナ ミ ク ス を と の analysis to test line っ た. そ の results, predatory/defense の 戦 slightly が total evolutionary す る process に お い て, the company, the walking な 戦 slightly の high-performance が raw じ て い る こ と が in stopping さ れ た. そ し て, army company, walking で raised large し た コ ス ト に よ っ て department が unrest に な り, predators の extinction リ ス ク を high め る こ と が shown さ れ た. ま た, こ の よ う な total evolutionary を あ ら わ す appropriate を な index with い る こ と で character evolution course の か ら extinction ま で の during が presumption で き る こ と を shown し た. ま た, this study が, new た な ecological evolution 発 raw (eco - evo - devo) へ の ア プ ロ ー チ に position pay け ら れ る こ と, position pay け の significance, ま た this study に よ っ て have ら れ た knowledge が evolutionary computation や artificial life の eset の み な ら ず, mathematical biology, Animal ecology な ど の hiroo い eset に applicable で き る possibility が あ り, こ れ ら の eset に new た な take を and え る こ と が expect さ れ る こ と を shown し た.

项目成果

The effects of genetic operators on eco-evolutionary feedback based on a 3D virtual predator-prey system

基于3D虚拟捕食者-猎物系统的遗传算子对生态进化反馈的影响

• 发表时间: 2015
• 作者: Takashi Ito;Marcin L. Pilat;Reiji Suzuki and Takaya Arita
• 通讯作者: Reiji Suzuki and Takaya Arita

Population and Evolutionary Dynamics based on Predator-Prey Relationship in 3D Physical Simulation

3D物理模拟中基于捕食者-被捕食者关系的种群和进化动力学

• 发表时间: 2015
• 期刊: Artificial Life
• 影响因子: 2.6
• 作者: Takashi Ito;Marcin L. Pilat;Reiji Suzuki and Takaya Arita
• 通讯作者: Reiji Suzuki and Takaya Arita

ALife approach to eco-evo-devo using evolution of virtual creatures

• DOI: 10.1007/s10015-016-0278-5
• 发表时间: 2016-06-01
• 期刊: ARTIFICIAL LIFE AND ROBOTICS
• 影响因子: 0.9
• 作者: Arita, Takaya;Joachimczak, Michal;Suzuki, Reiji
• 通讯作者: Suzuki, Reiji

Evolutionary change precedes extinction in eco-evolutionary dynamics based on a 3D virtual predator-prey system

基于 3D 虚拟捕食者-猎物系统的生态进化动力学中的进化变化先于灭绝

• 发表时间: 2015
• 作者: Takashi Ito;Marcin L. Pilat;Reiji Suzuki and Takaya Arita
• 通讯作者: Reiji Suzuki and Takaya Arita