テクノロジー?材料
鮎は４匹以上の群れになるとリーダーが出现する ～统合情报理论を用いて生きた生物の群れの性质を分类する试み～
筑波大学 システム情報系 新里高行助教らの研究グループは、2匹から5匹までの鮎の群れに、脳科学で注目されている統合情報理論を適用することで、群れのサイズが4匹以上になって初めて、群れの中にリーダーシップをとる個体が現れることを明らかにしました。
これまでの群れの研究の多くは、群れを客観的に観察したときの振る舞いを手がかりに、移动エントロピーなどを用いて、群れの中の个体间の情报がどのようにやりとりされているかに注目してきましたが、この手法では群れがシステムとしてどのように异なっているのかを理解することは困难です。
本研究では、规模の小さい动物の群れ内部の因果构造に注目し、统合情报理论を用いて分析することで、鮎の群れは3匹と4匹との间にシステムとしての分断があることを発见しました。この分断点を详しく调べたところ、群れを客観的に観察したときに出现するリーダーシップに対応していることがわかりました。さらに兴味深いことに、この结果は、叠翱滨顿などの人工的なシミュレーションモデルでは再现できず、実际の群れに特徴的な性质であることが明らかになりました。これは、これまでの研究では指摘されたことがない、新しい知见です。
図 （左図）统合情报量を计算するためのパラメーター设定法、（右図）统合情报量Φの时系列。
Φ値が高いとき、群れは一つの統一体を成している。一方、Φが急激に減少しているときは、群の中でリーダーシップが出現している。さらに、このリーダーに当たる個体とMIP cut注３）の場所には高い相関が見られた。これはリーダーと残り複数のフォロワーの間に非対象な情報の流れが存在していることを意味する。
これまでの群れの研究の多くは、群れを客観的に観察したときの振る舞いを手がかりに、移动エントロピーなどを用いて、群れの中の个体间の情报がどのようにやりとりされているかに注目してきましたが、この手法では群れがシステムとしてどのように异なっているのかを理解することは困难です。
本研究では、规模の小さい动物の群れ内部の因果构造に注目し、统合情报理论を用いて分析することで、鮎の群れは3匹と4匹との间にシステムとしての分断があることを発见しました。この分断点を详しく调べたところ、群れを客観的に観察したときに出现するリーダーシップに対応していることがわかりました。さらに兴味深いことに、この结果は、叠翱滨顿などの人工的なシミュレーションモデルでは再现できず、実际の群れに特徴的な性质であることが明らかになりました。これは、これまでの研究では指摘されたことがない、新しい知见です。
図 （左図）统合情报量を计算するためのパラメーター设定法、（右図）统合情报量Φの时系列。
Φ値が高いとき、群れは一つの統一体を成している。一方、Φが急激に減少しているときは、群の中でリーダーシップが出現している。さらに、このリーダーに当たる個体とMIP cut注３）の場所には高い相関が見られた。これはリーダーと残り複数のフォロワーの間に非対象な情報の流れが存在していることを意味する。