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群知能についての研究

メカトロニクス研究室では,群知能に関する研究も行っています.アリなどの生物は,各個体は能力はあまり高くありませんが,群れることで環境の変化に即座に対応することができます.これをロボットに応用できれば,各ロボットが低スペックでも, 群れることで仕事を遂行できます.更に,群れることにより,いくつかのロボットが壊れても,群全体としては仕事を遂行することができるというメリットがあります.

  • フェロモンを使用したロボット間のコミュニケーションに関する研究
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  • アリの生態に関する研究
  •     アカシュウカクアリの分業行動     グンタイアリの穴埋め行動

    フェロモンを使用したロボット間のコミュニケーションに関する研究

    アリはフェロモンを地面に敷くことでコミュニケーションを行っています. このコミュニケーションは環境に情報源を置くローカルなコミュニケーションであるため,直接アリ同士が出会わなくてもコミュニケーションを行うことができます. これをロボットに応用できれば,例えば電波状況が悪くとも情報交換ができ,非常に有効であると考えられます. ARGOSは,このコミュニケーションを適用したロボットです. ARGOSはアルコールをフェロモンとして使います. ARGOSは餌オブジェクトを探しますが,たとえ見つけたとしても,一体では押して運ぶことができません. そこで,フェロモンを撒いて餌の位置を仲間に教え,集まってもらいます. そうして複数体で押すことで,巣の位置まで餌を運ぶことができます.

    アリの生態に関する研究

    本研究室では,アリそのものの生態に関する研究も行っています. アリのコロニーの持つ生態学的な特徴を,工学的な視点や発想で調査することを目的としています.

    アカシュウカクアリの分業行動

    アカシュウカクアリはアメリカ南部の乾燥地帯に生息するアリで,様々な仕事を分業しながら行っていることが知られています. 私たちはこのアリに着目した研究を行っています. 具体的には,アリの行動モデルを作成してシミュレーターを作成し, 分業行動を起こすことで様々な仕事を効率的にこなすことができる事を示しました. また,アリの死亡や誕生も再現したシミュレータを用いることで,アリが局所情報から大域的情報を推測している可能性があることを示しました。

    グンタイアリの穴埋め行動

    グンタイアリの一種Eciton burchelliiは行軍の際に地面に穴があると,他の個体が通りやすいようにその穴を自らの体で埋めます. この行動がコロニー全体の餌の収集量にどのような影響を及ぼすのか,シミュレーションを用いて調べました. その結果,グンタイアリの作るようなコロニーの規模になると,穴埋めを行ったほうが全体として多くの餌を獲得できる可能性があることがわかりました.

    また,Eciton burchelliiは行軍の際に1本の行列を作り,近縁種のEciton hamatumは複数の行列を形成します. この2種の違いは穴埋め行動の有無の差から生じているのではないかと考え,シミュレーションを行いました. その結果,穴埋めをしないと多数の行列が生成されますが,穴埋めをすると1本の行列になる可能性があることがわかりました.