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09.AIいわしプロジェクト


09.01 AIいわしプロジェクトとは

今まではVidualC++2017を使いこなすための小手調べ予行演習で、この章から本題に入ります。
目標は下の動画のように画面の中をイワシが群れを成して泳ぎ回るバーチャル水族館を作成することです。



話変わって、ずいぶん前に前回登場したマトリックスの監督が制作時の元ともなったといわれているアニメを見て話しの内容の難しさにびっくりしたことがあります。そこに頻繁に登場する用語の中に「Stand Alone Complex」というのがあります。アニメの中では未来の情報化社会では人間の脳がすべて電脳化されていてネットでつながっている中、個は個として単独で成立しているが、個が集まったときに組織化されるという非常に難しい未来予想なのであります。最近「AI(人工artificial intelligence 知能)」という言葉が一般化してきましたが、さらにその上を行く考え方が一部でにわかに注目されてきています。それは「SI(Swarm Intelligence)」日本語では一般化しておりませんが「群知能」といいます。そうなんですねぇ、アニメの世界から飛び出てきたような理論が登場してきました。まだ現段階では複数のロボットが集団で存在している際の協調動作のようなことが研究されて現在進行です。

実はこれに非常に興味があって、「SI」→「イワシ」に行き着いて実際シミュレーションからやってみようと思った次第です。
ネットで調べてみると下記の論文がネットで公開されており、これから作成するものは、これら論文を参考に作成していくことになります。


数値シミュレーションを用いた魚群のダイナミクス と統計的性質の考察及び観察との比較
鎌田 諭紀 著
http://ganesha.phys.h.kyoto-u.ac.jp/~sakagami/dir/ToMorinari/MasterThesis-Kamada.pdf

メダカの群れの動きのシミュレーションと メダカの群れの生成と分裂のリズム
内山 秀樹 著
http://www.chem.scphys.kyoto-u.ac.jp/nonnonWWW/b8/03f/uchiyama/uchiyama.pdf

捕食者-被食者生態系における魚の群れのシミュレーション
日大生産工(学部) ○佐藤大輔 日大生産工 吉田典正 著
http://www.cit.nihon-u.ac.jp/kouendata/No.37/6_MA/6-012.pdf


その中には、例えば魚の群れや鳥の飛行フォーメーションは「Standalone Complex」通り、意思伝達経路が存在していて、そのネットワークをもとにフォーメンションしているのではないかという理論も存在しています。しかし最初から難しい論理をプログラム化すると、途中断念する危険性がある為上記にある理論に共通して語っている世界的に有名な「群れシミュレーションアルゴリズム」である「BOIDS(ボイド)」を作成しようと思っています。



09.02 いわし

イワシはウィキペディアによると
「【特徴】
海⽔⿂で、沿岸性の回遊⿂である。遊泳能⼒が⾼く、群れで⾏動する。
全⻑は成⿂で10cm–30cmほどである
プランクトン⾷で、微⼩な⻭がある。
体は細⻑く、断⾯は円筒形ないしやや側扁(縦⻑)。背が⻘く、腹が⽩い。⾚⾝の⻘⿂である。鱗が剥がれやすい。

【名称】
イワシ(鰯・鰛・鰮)は、狭義には⿂類ニシン目ニシン亜目の複数種の⼩⿂の総称である
「イワシ」の語源については各説ある。陸に揚げるとすぐに弱って腐りやすい⿂であることから「よわし」から変化したとの説(漢字の「鰯」がこれに由来したとす る)のほか、「賎し」や貴族の⾷べ物ではない卑しい⿂という意味で「いやし」に由来するとの説など諸説ある[2]。
藤原京、平城京出⼟の⽊簡には「伊委之」、「伊和志」の⽂字があり、鰯(⽇本で作られた漢字、国字)の最も古い使⽤例は、⻑屋王(684年?〜729年)邸宅跡から出 ⼟した⽊簡である。
イワシを意味する漢字の「鰯」は国字であるが、中国で使⽤されることもある。中国語でイワシはおもに「鰮魚」もしくは英語の sardine を⾳訳した「沙丁魚」「撒丁 魚」などと表記される。その他、ロシア語のイヴァシー (иваси) も⽇本語からの借⽤である。」

以前朝早くに名古屋港水族館イワシ水槽前で飼育員の方にあまり詳しくないようで、ネットで調べてみると、NHKのサイトで下記のようなものがあり、ここでのキーワードは「側線」でありました。

ミクロワールド「魚のうろこ 体を守る秘密」
https://www.nhk.or.jp/rika/micro/shiryou/2009_026_01_shiryou.html

さらに詳しく調査すると下記サイトに面白い記事が載っています。

The Zoological Society of Japan.
http://www.zoology.or.jp/news/index.asp?patten


【質問内容】
「⿂類の集団⾏動を可能にしている遺伝⼦と感覚器官は何か」

【回答】
「 回答1 東京⼤学⼤学院理学系研究科⽣物科学専攻 ⽵内秀明
(1) 彼らが同種を⾒極める刺激と感覚器官は何か Pollachius virens(タラ科の海⽔⿂)は目隠しをしても群れ⾏動ができるが、側線 を壊すとできなくなります。」

                       ◇          ◇

学者の方々の意見をまとめると、どうやら側線というものが水流や圧力を感じ相互の微妙な距離をたもっているようです。

【鰯のトルネード集合体構成】


論文には記載されているようですが、下の動画にあるようにサメが近寄ってくると、サメと自分を結ぶ直線の反対方向に緊急回避行動をとるということ、しかし側線は水圧と水流しか感じられないため遠方のサメは「視覚」でのみ判断されると考えられます。それを裏付ける証拠として、水槽で見ている人が急に手を出すと水槽の外の出来事にも関わらずサメと同じ回避行動をとります。つまり、イワシは目で見て回避行動をとっているということになります。

【緊急時の回避行動】




これからを踏まえてまずは、イワシに匹敵するものを画面上を泳がせてみましょう。



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