Analysis of Emerging Super-Organisms by Large-scale Tracking Experiments and Developing a New Theory of Collective Intelligence

通过大规模跟踪实验分析新兴超级生物并发展集体智慧新理论

• 批准号: 21H04885
• 负责人: 池上 高志
• 金额: $ 27.04万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-05 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H04885/
• 关键词: 全トラッキング; 機械学習; 集団知; テトラヒメナ; アリの集団; 生物集団; アミメアリ; ミツバチ; 創発; 進化; RNAseq; 社会性動物; ウェブデータ

３つの生物集団に関する実験を、計画どおりに続行することができた。その結果をSWARM-AROB国際会議(1/25-27/2023) にてorganized session (0S21: Individuals and collectives in (artificial) living systems )を提案し、発表することが出来た。また2022年の11月22日にOIST（沖縄科学技術大学）において、ゲストスピーカー（水本/OIST, 島田/東大、小串/統計数理研、柏木/弘前大）を招いて研究集会“Collective Intelligence in Living/Non-Livings Populations”を組織し、活発に議論を行った。1.生物実験１（セイヨウミツバチ）：ミツバチの各個体の運動エネルギーが揃って立ち上がる大域的なバースト現象を発見し、その生物学的な意味を考察して、論文として投稿中。2.生物実験２（テトラヒメナ）：個体の運動エネルギーの分布形状が分裂とともに、世代間で伝達することを見出した。このことの簡単な理論モデルをつくり、化学的油滴の運動などと比較して議論している。一部結果を統計力学の国際会議にaccept。またテトラヒメナに関し、その１細胞ごとのRNA発現パターンを解析し、細胞周期以外に特徴的な発現パターンのが生まれていることが見いだされた。こちらも論文投稿準備中。3.生物実験３　（アミメアリ）：アリの個体集団を餌のないウェルで飼育し、その集団運動の様子を全個体トラッキングから解析した。アリの個体の運動の時系列をε(イプシロン)マシーンによる手法で解析し、一人で動いている個体はより「決定論的なルールに従い、集まっている個体群はより「非決定論的」なルールに従って運動していること様子が観察された。ALIFE2023に論文としてaccept。

对三个生物种群的实验能够按计划继续进行。我们能够在 SWARM-AROB 国际会议（1/25-27/2023）的一次有组织的会议上提出并展示结果（0S21：（人工）生命系统中的个人和集体）。此外，2022年11月22日，组织了“生物/非生物群体的集体智慧”研究会议，并进行了热烈的讨论。 1.生物学实验1（美丽的蜜蜂）：我们发现了一种全局爆发现象，每只蜜蜂的动能联合起来上升，目前正在考虑其生物学意义并以论文形式提交。 2、生物实验2（四膜虫）：我们发现个体的动能分布形状在分裂过程中会在代际之间传递。我们为此创建了一个简单的理论模型，并通过将其与化学油滴的运动进行比较来进行讨论。部分结果被国际统计力学会议接受。此外，我们分析了四膜虫每个细胞的RNA表达模式，发现产生了细胞周期以外的特征性表达模式。这篇论文也正在准备提交。 3.生物实验3（蚂蚁）：在没有食物的井中饲养一群蚂蚁，通过跟踪所有个体来分析它们的集体运动。我们使用ε（epsilon）机器方法分析了个体蚂蚁运动的时间序列，发现单独移动的个体遵循更多的确定性规则，而聚集的个体群体则遵循更多的非确定性规则。按照以下方法进行锻炼。论文被ALIFE2023接收。

项目成果

Emergence and collapse of frozen clusters in experimental ant (Pristomyrmex punctatus) groups

实验蚂蚁（Pristomyrmex punctatus）群体中冷冻簇的出现和崩溃

• 发表时间: 2022
• 作者: 西尾真;和佐州洋;末續鴻輝;Michael Hanks;Ashley Stephens;横井優;根本香絵;Shigeto Dobata
• 通讯作者: Shigeto Dobata

Collective Intelligence in Living/Non-Livings Populations

生物/非生物群体的集体智慧

• 发表时间: 2022

Emergence of Multiple Types of Swarms in a Large Scale Boids Model.

大型群体模型中多种类型群体的出现。

• 发表时间: 2022
• 作者: Nakamura Tsukasa;Kondo Masanari;Kamei Yasutaka;Ubayashi Naoyasu;Kohei Kikuchi;William John Munro;Norihiro Maruyama
• 通讯作者: Norihiro Maruyama

アリのワーカーが持つ繁殖ポテンシャルがタスク選択に与える影響

蚂蚁工蚁生殖潜力对任务选择的影响

• 发表时间: 2021
• 作者: Yoneshige Azusa;Hagiyama Man;Takashima Yasutoshi;Ueno Satoru;Inoue Takao;Kimura Ryuichiro;Koriyama Yoshiki;Ito Akihiko;W. J. Munro and Kae Nemoto;田中康就，土畑重人，辻和希，下地博之
• 通讯作者: 田中康就，土畑重人，辻和希，下地博之

The build-up of dominance hierarchies in eusocial insects

真社会性昆虫中优势等级的建立

• DOI: 10.1098/rstb.2020.0437
• 发表时间: 2022
• 期刊: Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences
• 作者: Shimoji Hiroyuki;Dobata Shigeto
• 通讯作者: Dobata Shigeto