生き物の群れを自在に操る！　群れの制御理論に挑む

生き物の群れを自在に操りたい

アフリカや中東に生息しているサバクトビバッタは、何千万匹もの大群を作って農作物を食べつくすことで知られています。もしもこのバッタの群を操り、大群にならないようにできれば、食料問題の改善につなげられるはずです。あるいは、遠洋でのマグロ漁には高い燃料費や人件費がかかりますが、マグロの群れをうまく近くへ誘導することができれば、もっと安いマグロが食卓に並ぶでしょう。
人は自動車や機械を巧みに操る技術を発展させてきましたが、その一方でそれぞれが自由に動き回る生き物の群れのコントロールは未だ困難です。生物の群れの行動を理解し、制御工学の観点から制御理論を組み立てる新しい研究が始まっています。

まずは基本的な数理モデルから

生き物の群を制御する難しさのひとつは、個体差があるということです。まずは「ボイドモデル」と呼ばれる標準的な群のモデルを使って、従順な個体やはみ出し者の個体の混ざった群をうまくまとめられるような数理モデルを作り、それが正しく働くかどうかをシミュレーションで検証します。標準的な群に対する制御理論が確立したのちに、魚やバッタなどそれぞれの生き物の性質や習性を取り入れて、実際の課題解決への応用をめざすのです。

スワームロボットやサイボーグインセクトも

群の制御理論が役に立つのは生き物だけではありません。スワーム（群）ロボットは、ひとつひとつの動きが単純なロボットを安価かつ大量に作ったうえで、群としての制御を行います。また、マダガスカルゴキブリにICチップなどのデバイスを搭載した「サイボーグインセクト」は、被災地での活躍が期待されています。マダガスカルゴキブリはサイボーグインセクトのエースで、デバイスから電気刺激を与えて操作し、通常のロボットでは入れないがれきの下などに潜って被災者を捜索します。ゴキブリはもともと群れませんが、群を作って被災地に赴き、その場をまんべんなく捜索するような群制御技術の開発が進められています。

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先生情報 / 大学情報

大阪大学大学院情報科学研究科バイオ情報工学専攻招へい教授小蔵正輝先生

興味が湧いてきたら、この学問がオススメ！

バイオ情報工学、制御工学

先生が目指すSDGs

メッセージ

もともと私は数学が好きで、以前はとくにやりたい研究もなかったのですが、このバイオ情報工学科に来て「群の制御」というテーマに出会い、人生を通して取り組みたいと思うようになりました。やりたいことが早く見つかった人はそれに向かって突き進めばよいですし、すぐに見つからなくても、私のように好きなことを続けていけばきっと出会えると思います。このバイオ情報工学科では、幅広い分野の研究に柔軟に取り組むことができるのでおすすめです。私も群の制御のほかに天気の制御も研究しています。

先生への質問

先輩たちはどんな仕事に携わっているの？

大阪大学に関心を持ったあなたは

自由な学風と進取の精神が伝統である大阪大学は、学術研究でも生命科学をはじめ各分野で多くの研究者が世界を舞台に活躍、阪大の名を高めています。その理由は、モットーである「地域に生き世界に伸びる」を忠実に実践してきたからです。阪大の特色は、この理念に全てが集約されています。また、大阪大学は、常に発展し続ける大学です。新たな試みに果敢に挑戦し、異質なものを迎え入れ、脱皮を繰り返すみずみずしい息吹がキャンパスに満ち溢れています。