Modeling the effects of Interaction Network in Ant Colony inferred by Video Tracking System in Dynamics of Task Allocation

任务分配动力学中视频跟踪系统推断的蚁群交互网络效应建模

基本信息

批准号：
22K17971
负责人：
白石允梓
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Meiji University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2026-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

本年度は、数理モデルによる反応閾値モデルにおけるワーカー同士の相互作用の効果についての数値解析による研究、在来種の大型ありであるクロオオアリを用いた行動計測実験と、新たな計測システム構築のためのシステム開発を行った。数理モデルによる理論研究では、アリを含む社会性昆虫の労働分業を説明する数理モデルである反応閾値モデルは実際にどんな物理量が定量化できてワーカーの行動に関係するかは明らかになっていない。本研究では実際の現象との対応に着目し、ワーカー同士が情報を得るために個体間の相互作用を導入した。まず、既存の反応閾値モデルを大域結合系として捉えて、相互作用を導入したモデルと比較し、拡張モデルで相互作用を決定するネットワーク構造の影響をGini係数を用いて定量化した。Gini係数は経済学で富の不平等を定量化する指標で、ここではコロニー内での労働量の分配の偏りを定量化する指標として導入した。Gini係数によりネットワーク構造として2次元格子型では分業が起こりにくくなり、Scale-freeネットワークでは一部のより分業化が促され、Small-worldネットワークではさらに分業化が促されうることが示唆された。この点をより詳しく見るために餌を与えた後の行動変化を観測し、餌についての情報がどのように伝えられているかを明らかにするための行動計測を行い実際の黒大アリのコロニーにおいての個体間相互作用ネットワークの計測を試みている。また、現在のところ共同研究者での実験装置を利用しているが、さらに大規模なデータ解析を進めるために新しい計測システムの開発にも取り組んでいる。研究成果についての公表は、行動計測実験とシステム開発については行えていないが、数理モデルについての研究は、国内学会、国際学会での口頭発表を行い、国際研究集会において発表した内容を発展させ関連論文誌において発表を行った。

今年，我们将通过基于数学模型的反应阈值模型、使用大型本地木蚁的行为测量实验以及开发用于构建新测量系统的系统，对工蚁之间的相互作用的影响进行数值分析。。在使用数学模型的理论研究中，尚不清楚反应阈值模型实际上可以量化哪些物理量，反应阈值模型是解释包括蚂蚁在内的社会性昆虫的分工的数学模型，并且与工人的行为有关。在本研究中，我们注重与实际现象的对应，并引入个体之间的互动，以便工作人员能够相互获取信息。首先，我们将现有的反应阈值模型视为全局耦合系统，并将其与引入相互作用的模型进行比较，并使用基尼系数量化了扩展模型中决定相互作用的网络结构的影响。基尼系数是经济学中用来量化财富不平等的指数，这里引入它是为了量化殖民地内部劳动力分配偏差的指数。基尼系数表明，二维晶格网络结构中不太可能发生劳动分工，无标度网络鼓励一定程度的劳动分工，而小世界网络可能鼓励进一步的劳动分工。为了更详细地研究这一点，我们观察了喂食后的行为变化，并进行了行为测量，以阐明在实际的黑蚁群中如何传递有关食物的信息。我们正在尝试测量个体之间的相互作用网络。此外，虽然我们目前正在使用合作者提供的实验设备，但我们也在致力于开发新的测量系统，以便进行更大规模的数据分析。关于研究成果，我们还没有能够发表行为测量实验和系统开发，但是数学模型的研究是通过在国内和国际学术会议上进行口头报告，并通过扩展在国际研究会议上发表的内容来发表的。一本日记。

项目成果

期刊论文数量（5）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Effect of interaction network structure in a response threshold model

响应阈值模型中交互网络结构的影响

DOI：
10.1007/s10015-022-00791-6
发表时间：
2022
期刊：
Artificial Life and Robotics
影响因子：
0.9
作者：
Shiraishi Masashi;Yamanaka Osamu;Nishimori Hiraku
通讯作者：
Nishimori Hiraku

Effect of Interaction Network Structure in Response Threshold Model

响应阈值模型中交互网络结构的影响

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Masashi Shiraishi;Osamu Yamanaka;Hiraku Nishimori
通讯作者：
Hiraku Nishimori

アリの個体間相互作用による労働量分配メカニズム

蚂蚁个体间相互作用的劳动力分配机制

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Masashi Shiraishi;Osamu Yamanaka;Hiraku Nishimori;白石允梓
通讯作者：
白石允梓

反応閾値モデルにおける働きアリ同士の相互作用ネットワークによる分配効果

响应阈值模型中工作人员交互网络的分布效应

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Yamanaka Osamu;Oki Yusuke;Imamura Yuta;Tamura Yukari;Shiraishi Masashi;Izumi Shunsuke;Awazu Akinori;Nishimori Hiraku;白石允梓
通讯作者：
白石允梓

Ants Alter Collective Behavior After Feeding and Generate Shortcut Paths on a Two-Dimensional Foraging Area