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研究テーマ

公開日:2008年10月 1日 社会性昆虫の行動に関する研究
トゲオオハリアリの女王が示すパトロール行動解析とモデル化


アリの群れを模倣したロボット

環境が刻々と変化する中で、社会性昆虫であるアリのコロニーは恒常性を保っています。つまり、コロニー自体がひとつの個体であるかのように振る舞っています。ではこの超個体はどのように維持されているのでしょうか? 
 コロニー全体のアリの数を取ってみても、アリの総数を決定している要因は明らかになっていません。女王アリと働きアリはどのようなコミュニケーションをとって、コロニー全体のアリの数を調節しているのだろうか?
 本研究では、実験的に得られた結果をもとにモデルを構築し、ロボティックスの技術を用いて、アリの群れロボットを開発します。

■連携機関 東北大学教養学部情報科学科菅原研究室

Modeling and Application of Ants'Behavior to Robotics

"How do ants maintain an organized system?" is an interesting question. In colony of ants, Diacamma, workers can develop ovaries and deliver eggs, which pose threat to hierarchy formed by queen ant. Thus, queen shows patrol behavior; at a certain interval of time, it goes on patrol in whole nest. queen and workers interact through tactual sensation, which inhibits the development of ovaries of workers. Experimental work shows that as the size of colony increases, frequency and time of patrol increase. Here arises question; "How queen ant knows the size of colony?" "Based on what information queen knows the size of colony?" In this study, based on experimental results, we develop an universal model of their behaviors.

This kind of approach is very attractive not only for biologist and scientist but also for engineers([7]). In robotics, especially, many researchers have investigated multi-robot systems, and some of them were inspired by such biological systems and analyzed their performance using real robot systems([6]). We first construct the abstract model of ants' behaviors and develop useful multi-robot system.

  • [1] B. H¨olldobler, E.O. Wilson: The Ants. Harvard University Press (1990).
  • [2] B. H¨olldobler, E.O. Wilson: Journey to the Ants: A Story of Scientific Exploration, Harvard University Press (1995).
  • [3] D. Gordon: Ants at Work, W W Norton Co Inc 2000).
  • [4] E. Bonabeau, G. Theraulaz, M. Dorigo: Swarm Intelligence: From Natural to Artificial Systems, Oxford Univ Press (1999).
  • [5] M.J.B. Krieger, J.B. Billeter and L. Keller: "Ant-like task allocation and recruitment in cooperative robots", Nature 406, (2000) pp. 992-995.
  • [6] B.J. Cole, "Short-term activity cycles in ants", Behav. Ecol. Sociobiol. 31 (1992) pp.181-187.
  • [7] B.J. Cole, D. Cheshire, "Mobile Cellular Automata Models of Ant Behavior", Am. Naturalist 148 (1996) pp.1-15.
  • [8] T. Uchikawa, K. Sugawara, T. Kikuchi, K. Tsuji and Y. Hayakawa: "Time-series analysis of ant behavior and its modeling", IEICE tech. report. Nonlinear problems, Vol.106, No.573, 20070226 (2007) pp.27-30.(in Japanese)

報告リスト

Modeling of patrol behavior of diacamma gamergate 2009.02.21

文責:八重樫 和之   カテゴリ:AROB 14th '09 (2009.02)トゲオオハリアリの女王が示すパトロール行動解析とモデル化

AROB 14th '09 (Feb.5-Feb.7, 2009. B-Con Plaza, Beppu, Oita, JAPAN) symposiums OS11 Bio-inspired Theory and Application O... [詳細]


トゲオオハリアリの女王が示すパトロール行動解析とモデル化 2009.01.07

文責:八重樫 和之   カテゴリ:トゲオオハリアリの女王が示すパトロール行動解析とモデル化計測自動制御学会東北支部(2008.12)

計測自動制御学会 東北支部 第247回研究集会(2008.12.19) 247-9 トゲオオハリアリの女王が示すパトロール行動解析とモデル化    ○八重樫和之(東北大学 / NPO法人natural science)、林... [詳細]


アリの生態に基づいたアリロボットアルゴリズムの構築 2008.09.29

文責:八重樫 和之   カテゴリ:n.s.シンポジウム(2008.07.13)トゲオオハリアリの女王が示すパトロール行動解析とモデル化

研究背景  まず、これから発表する研究内容が既存の科学の体系の中でどこに位置づけられるのかを説明します。生物をとりまく環境に注目し研究していく分野としてバイオサイエンスがあります。その一方で電磁気学、力学を応用してハードウェアを構築し、プ... [詳細]


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