火曜日, 8月 30, 2016

BOIDS【生物学】群れを動かす3つのルール






:バットマンリターンズ(1992)

                    (生物学 、リンク::::::::::
NAMs出版プロジェクト: BOIDS【生物学】群れを動かす3つのルール
http://nam-students.blogspot.jp/2016/08/boids.html

ボイド(Boids)は、アメリカのアニメーション・プログラマ、クレイグ・レイノルズが考案・作製した人工生命シミュレーションプログラムである。名称は「鳥もどき(bird-oid)」から取られている。

概要:

コンピュータ上の鳥オブジェクトに以下の三つの動作規則を与え、多数を同時に動かして群れの振る舞いをシミュレーションする。

分離(Separation)
鳥オブジェクトが他の鳥オブジェクトとぶつからないように距離をとる。
整列(Alignment)
鳥オブジェクトが他の鳥オブジェクトと概ね同じ方向に飛ぶように速度と方向を合わせる。
結合(Cohesion)
鳥オブジェクトが他の鳥オブジェクトが集まっている群れの中心方向へ向かうように方向を変える。

結果としてこのプログラムは驚くほど自然な動きを見せ、単純な規則を用いて群体としての複雑な振る舞いを再現できることを示した。以後、改良されたアルゴリズムが映画のCGアニメーションなどに応用されている。

_____

以下、『プレミアムカフェ ハイビジョン特集 北の海にホッケが舞う〜群れ、その神秘の物語[再]』NHKBSプレミアム 2016年8月30日(火)より

CGアニメの専門家
クレイグ・レイノルズ(1998年アカデミー科学技術賞受賞)

コンピュータの中に
「本物そっくりに飛び回る群れ」を
作ることは出来ないか?

①仲間と同じ方向に向かう
②互いにぶつからない
③群れの中心を目指す

3つのルール

BOIDSと命名
群れの原理3つ

バットマンリターンズのペンギンの群れで再現された。

ホッケの渦
BOIDS
+エサに向かう
+下へさがる


bitwiseben (@bitwiseben)
Experimenting with #molecular - #blender boids particles are hugging a cube. #b3d pic.twitter.com/waHuQSSzB7

kumezo (@mutsumi_tomato)
すごい ホッケが渦を作る!?『プレミアムカフェ ハイビジョン特集 北の海にホッケが舞う〜群れ、その神秘の物語[再]』NHKBSプレミアム 8月30日(火) 24:45〜26:28 詳細: ggm.bangumi.org/web/v6/detail.…

8 Comments:

Blogger yoji said...


http://headlines.yahoo.co.jp/hl?a=20161109-00000032-jij_afp-env
絶滅危機のツル、「なりきり」スーツで個体数回復 英国
AFP=時事 11/9(水) 15:32配信

絶滅危機のツル、「なりきり」スーツで個体数回復 英国
英イングランド南西部サマセットで、灰色の全身スーツとツルの頭を模した道具を使って餌やりをする保護活動家(2016年11月8日提供)。【翻訳編集】 AFPBB News

【AFP=時事】英イングランド南西部サマセット(Somerset)で、中世に食用として狩猟の対象となり絶滅寸前にまで追い込まれたツルを国内の湿地帯に呼び戻そうと、自然保護団体がツルに似た格好で飼育を行い、個体数の回復で成果を上げた。

 この活動では、ツルの繁殖計画「グレート・クレイン・プロジェクト(Great Crane Project)」の一環として、英国鳥類保護協会(RSPB)が幼鳥を卵から飼育した。これまでに、ツル93羽を育て、英国の野生ヅルの総個体数を160羽にまで回復させるプロセスにおいて重要な役割を果たした。

 メンバーの一人、デーモン・ブリッジ(Damon Bridge)氏は「これは信じられないほど有益な手法で、人が親鳥の代わりになることができる」と話す。

 2014年に終了したこの活動では、灰色の全身スーツを着たブリッジ氏と野鳥愛好家らが、ツルの頭に見立てた道具を用いて幼鳥と交流し、餌を与えた。

 ブリッジ氏によると、この活動の目的は幼鳥を育てて野生に放つまでの間に、人に対する「刷り込み」が起きないようにすることだったという。餌を採集する際に人に依存しないようにするためだ。この手法で育てた幼鳥は、野生で生き延び、自力で繁殖を始めるまでになった。

「ツルの個体数は、個体群の維持に最低限必要な数に達するほどにまで増加したと考えられる」と、ブリッジ氏は述べた。

 グレート・クレイン・プロジェクトは、RSPBと英国水禽湿地協会(WWT)、自然保護団体「ペンスソープ・コンサベーション・トラスト(Pensthorpe Conservation Trust)」が共同で実施している。

 WWTで野生生物の保全と繁殖に取り組んでいるレベッカ・リー(Rebecca Lee)氏は、「夢がかなった。ツルたちは英国の自然保護活動における真の成功事例になりつつある」と述べた。【翻訳編集】 AFPBB News

5:33 午前  
Blogger yoji said...

「カラス侵入禁止」警告文、なぜか効果 東大の研究施設
朝日新聞デジタル 5/12(金) 5:50配信

「カラス侵入禁止」警告文、なぜか効果 東大の研究施設
カラスが食い破ったとみられる断熱材の周りに警告文をつるす佐藤克文教授=岩手県大槌町赤浜2丁目
 「カラス侵入禁止」。そう書いた紙をつるしたら、本当に来なくなった――。岩手県大槌町にある東大の研究施設は春になると、カラスに「警告文」を出す。研究者が放つ奇策だ。今年で3年目、東大が連勝している。

【写真】上空を飛ぶカラス・警告文をぶら下げる様子……攻防の一部始終!

 4月中旬の午後、大槌湾に面した「東京大学大気海洋研究所国際沿岸海洋研究センター」の1階で、佐藤克文教授(動物行動学)がパイプや窓枠に紙をつるしていた。パイプ周りの断熱材はむしられてボロボロだ。「カラスが巣作りで持っていきました」。佐藤教授は苦笑いする。

 センターは世界的な海洋研究の拠点として1973年に前身がオープンした。だが、震災の津波は3階建ての最上階まで到達した。その後、3階だけ仮修復したが、1、2階はがれきの撤去後、物置になった。

 佐藤教授によると、カラスの被害が目立ち始めたのは15年春。むき出しになった1階天井のパイプの断熱材がむしり取られ、羽根やフンが落ちるようになった。

 津波で周囲の住宅が壊滅して人影が消え、センターも扉や窓がなくなった。このためカラスが繁殖期に建物に入り込み、巣作りの材料として断熱材を「拝借」するようになったらしい。

 センター職員から相談を受けた佐藤教授も決定打がなく、知人で「カラスの専門家」の宇都宮大「雑草と里山の科学教育研究センター」の竹田努研究員(環境医学)に相談したところ、「警告文を出してみては」とアドバイスがあった。

 佐藤教授は「冗談だろう」と思ったが、試しに警告文をつるしてみると、カラスはすぐ来なくなった。一時的かと思われた効果も長続きした。

 竹田研究員によると、警告文を目にした職員や学生がカラスに視線を向けたり指さしたりすることで警戒して寄りつかなくなる、ということらしい。「不思議に思って、みんな空を見るでしょ」

 佐藤教授は今年も数十枚の警告文を建物にぶら下げた。津波の痕跡が生々しいセンターの頭上を数羽のカラスが飛び交うが、スタッフや学生は出入りの際、ちらちらと空に目をやる。「見る人が増えれば増えるほど効果が上がる。お気軽にお越しください」(星乃勇介)

5:43 午後  
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【動物】クジラは歌をアレンジする オーストラリア研究[11/26]

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1しじみ ★2018/11/26(月) 16:38:43.94ID:CAP_USER
オーストラリア・クイーンズランド大学の研究者らは、ザトウクジラが時おり歌を複雑にし、時おり簡易化する上、他の群れのメロディーを用いることを明らかにした。研究結果は学術誌『Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences』に掲載された。英紙デイリー・メールが報じた。

ザトウクジラは「歌」で意思疎通する。研究者らは30年に渡り、東オーストラリアに生息する95頭を観察し、彼らの「トラック」412曲を分析した。

研究者らが指摘するところ、当初のメロディーは単純だったが、クジラがそれぞれの音を歌に加えていくことで、徐々に複雑化していった。

研究では、数年に1度、クジラの間で一種の「文化革命」が起こると結論に至った。

https://cdn1.img.jp.sputniknews.com/images/562/72/5627201.jpg
サムネイル読み込み中···

https://sptnkne.ws/keBy

3:11 午前  
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【古生物】古代の超巨大ザメ「メガロドン」が絶滅した原因が最新研究で示される[12/31]

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1しじみ ★2018/12/31(月) 14:51:42.76ID:CAP_USER>>9>>22>>41
太古の海に生息し、クジラをも捕食していたといわれている絶滅した巨大ザメ「メガロドン」は、今も生きているのでは?と言われることがあるほか、ジェイソン・ステイサムと戦う形で映画化されるなど、現代でも話題にあがることが多い生き物。その生態やなぜ絶滅したのかという理由は謎が多いのですが、新たな研究によって、なぜメガロドンが絶滅したのかという新たな可能性が示されています。

PP13F-1405: The Extinction of Iconic Megatoothed Shark Otodus megalodon: Preliminary Evidence from ‘Clumped’ Isotope Thermometry
https://agu.confex.com/agu/fm18/meetingapp.cgi/Paper/419391

Megalodon may have been warm-blooded -- and this may have ultimately doomed the huge predator
https://www.zmescience.com/science/megalodon-warm-blooded-0492/

ホホジロザメは映画などの影響から「人食いザメ」というイメージが定着していますが、メガロドンに比べればホホジロザメはグッピーのようなものだと科学系メディアのZME Scienceは述べています。ホホジロザメの最大個体の推定は6メートルほどですが、メガロドンは、全長13.7メートルを超えるジンベイザメよりもさらに大きい20メートルもの個体も存在するとのこと。その重さは2トンにも及び、鋭い歯は18センチ、人間の手の平ほどもあったといわれています。

初期の化石から、メガロドンは2300万年前から存在したことが示唆されており、2014年にはスイスの研究者らが、メガロドンの生存を示すサインは260年前で途切れていると発表しました。なぜメガロドンが絶滅したのかはわかっていませな、アメリカ地球物理学連合の年次会議で発表された新しい研究によると、体温調節が大きく関わっていたそうです。

ウィリアム・パターソン大学とカリフォルニア大学ロサンゼルス校、デポール大学の研究者たちは安定同位体測定(CIT)という方法を用いて、メガロドンの歯のエナメルに含まれる酸素18や炭素13といった安定同位体を解析することで、その体温を調べました。同位体の存在比は温度によって変化し、同位体が少ないほど体温の高い体でエナメルが作られたことを意味します。

研究チームはこの方法の正確性をチェックするため、まず最初に野生または水族館のサメにたいして解析を行ったところ、その正確性が実証されたとのこと。その後、メガロドンや他の古代ザメの歯を解析した結果、メガロドンは当時存在した他の古代ザメや、現代に生きているサメよりもわずかに体温が高かったことが示されたといいます。メガロドンと同時期に生きたホホジロザメやアオザメの祖先の体温は20~30度でしたが、メガロドンの体温は30~40度で、クジラなど恒温性の動物と同じ程度だったとのこと。

メガロドンは今日のサメと同様に、海水の温度に合わせて体温を調整していたとみられており、体温を常に海温より高くするために多くの食事で代謝を活発にしていたと考えられます。氷河期に突入すると、海水の温度が下がり、多くの生き物が温かい海水を求めて低緯度の地域に移りましたが、一方でメガロドンがエサとした生き物は高緯度の環境に適応していきました。そのため、高緯度にとどまったメガロドンは大きな体で高い体温を維持する十分なエサがなく、数を減らしていったのかもしれないと研究者はみています。

なお、研究者は今後、メガロドンの歯に含まれるカルシウム44、カルシウム40、酸素16、酸素18といった同位体比を解析することを計画しています。カルシウム44やカルシウム40はメガロドンが当時何を食べていたのかを明らかにし、酸素16や酸素18からは当時の海水の状態や温度が判明する可能性があるとのことです。

https://i.gzn.jp/img/2018/12/31/megalodon-warm-blooded/02_m.png
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https://gigazine.net/news/20181231-megalodon-warm-blooded/

3:02 午前  
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【生物/魚類】漁業が魚類に「急速な進化」を引き起こしていたことが判明[08/07]

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1一般国民 ★2019/08/07(水) 14:43:27.59ID:CAP_USER>>7>>22>>74
漁業が魚類に「急速な進化」を引き起こしていたことが判明
https://nazology.net/archives/42982
2019/8/6
https://nazology.net/

【科学(学問)ニュース+、記事全文】

(写真)Credit:pixabay
https://i1.wp.com/nazology.net/wp-content/uploads/outdoor-3344529_640.jpg



・Point
■商業的に漁獲されていた魚に、急速な進化を引き起こす遺伝子変化が発見された
■漁獲されている魚の多くが、ここ数十年の間に、成長と成熟が遅くなっている
■これは成長の遅い小さい魚ほど、網から脱出しやすく、遺伝子を次世代へ残しやすいことが関係していると考えられる

生物の進化は数千年、数万年という時間的スケールで緩やかに進むものというイメージがあります。

しかし、実際の進化は、非常に短期間で起こる可能性があるのです。

その一例が漁獲対象とされている魚たち。商業価値のある魚類は、ここ数10年の間に成長が遅くなり、漁獲量の低下に繋がっている可能性があると指摘されています。
そして、そんな急速な変化を起こしている理由が、強い収穫圧力にあるというのです。

この研究は、ノルウェー国立ベルゲン大学の研究者により発表され、8月2日付けで科学誌Scienceに掲載されています。

>Fishing for answers
>https://science.sciencemag.org/content/365/6452/443

・漁師の網から逃げるための進化
成長が遅くなっていると言われる理由は、未成熟の状態を保つことで漁師の網から逃れ、子孫を残しやすくできるためだと言います。

確かに、進化論としては理に適った説明に思えますが、実際そんなことは本当に起こっているのでしょうか?

研究者たちは、2002年からこの問題について調査を開始しており、体長が15cmほどの大西洋に住むシルバーサイドという魚を使って実験を行っています。

(写真)Atlantic silversides.日本で言うとシシャモやワカサギに近い魚。/©2019 Barnegat Bay Partnership
https://i2.wp.com/nazology.net/wp-content/uploads/Menidia-beryllina-Richard-King-Wildlife-Photography.jpg



この実験では、シルバーサイドをいくつかのグループに分け、あるグループからは最大の個体を定期的に取り除いていきます。
別のグループでは、最小の個体を、そして最後のグループではサイズは無視してランダムに個体を取り除くという作業を繰り返していきました。

すると4世代後には、成魚のサイズにほぼ2倍近い差が生じたのです。

この僅かな期間に生じた群れの顕著な変化が、いかなる要因から起こっていることなのか、研究者チームはこれらの魚たちから900近いゲノム調査を行ったのです。

その結果、数100の遺伝子が、グループごとに一貫して変化していることが明らかになりました。
また、一斉に大きな変化を起こす連鎖遺伝子も観察され、数100の遺伝子の発現を同時に大きくシフトさせていたのです。

こうした研究は、人間が周囲の種に対する影響の調査や、進化の適応速度を知る上で非常に有用なものだと、今回の実験研究者は述べています。

実験でわずか4世代で変化が起きるというのは、生物の進化が想像以上に速いペースで発生する証明と言えます。
魚の漁獲で、魚の成長速度に変化が現れ、個体の大きさに影響が出るとなると、「部屋の台所で新種の生命を見つけた!」的な世迷い言もあながち馬鹿にはできないのかもしれません。

reference:zmescience/ written by KAIN

ナゾロジー
https://nazology.net/

9:29 午後  
Blogger yoji said...

Boids - Wikipedia
https://en.wikipedia.org/wiki/Boids
Boids is an artificial life program, developed by Craig Reynolds in 1986, which simulates the flocking behaviour of birds.
The rules applied in the simplest Boids world are as follows:

separation: steer to avoid crowding local flockmates
alignment: steer towards the average heading of local flockmates
cohesion: steer to move towards the average position (center of mass) of local flockmates
More complex rules can be added, such as obstacle avoidance and goal seeking.

12:25 午前  
Blogger yoji said...

2021ノーベル物理学賞



The Nobel Prize
⁦‪@NobelPrize‬⁩


How do patterns arise in a murmuration of thousands of starlings?

2021 physics laureate Giorgio Parisi's research has explained this complex phenomena.

See the starlings in action and learn more ⁦‪@TheAtlantic‬⁩: bit.ly/3Dcp1yX

#NobelPrize pic.twitter.com/uW8zbVlO94

2021/10/06 3:57


https://twitter.com/nobelprize/status/1445463057212182532?s=21

4:16 午前  
Blogger yoji said...

http://scienceplus.blog20.fc2.com/blog-entry-1920.html
【鳥類】 鳥の群れが「一体となる」仕組み
2010/06/24(木)

http://gimpo.2ch.net/test/read.cgi/scienceplus/1277295155/

【鳥類】 鳥の群れが「一体となる」仕組み
1 :あんたレスφ ★:2010/06/23(水) 21:12:35 ID:???
鳥の群れが「一体となる」仕組み(動画)

ムクドリたちが群れを崩さず飛んでいる様子を見ていると、こんな考えが浮かんでくる―
―あの群れは、実際には全体で1つの存在であり、通常の生物学の常識を超えた何らかの
法則によって支配されているのではないだろうか、と。

このほど発表された研究によると、この考えは正しいようだ。

鳥の群れの動力学を数学的に解析したところ、ムクドリの各個体の動きは、他のすべての個体と
相互に影響を与え合っていることが明らかになった。
群れの大きさや、2羽の個体が対照的な位置にあるかどうかは関係なく、すべての個体がまるで
1つの同じネットワークに接続されているような状態にあるという。

ローマ大学の理論物理学者Giorgio Parisi氏が率いる研究チームは、ローマ郊外でムクドリの群れを
観察した。
100羽余りの群れもあれば、4000羽を超える群れもあった。各個体の飛ぶ方向と速度は互いに
相関関係にあり、このことは、群れの大きさにかかわらず同じだった。
1羽が飛ぶ方向と速度を変えると、他のすべての鳥がそれに従った。

「スケールフリーな行動的相関」とも呼ばれるこの現象は、生物学の範疇には収まらないものだ。
ムクドリの群れのパターンを記述した数式に最も近いものは、結晶の形成や雪崩の発生などを扱う
「臨界」の研究分野に見られる。
臨界とは、系が転移を起こす瀬戸際にあり、転移がほぼ瞬時に起こり得る状態をいう。

ムクドリの場合、「臨界的な状態にあることは、捕食者の攻撃などの外部摂動に対して、系が常に
最適な反応を示すための手段だ」と、研究チームは論文の中で述べている。
論文は、6月14日付で『米国科学アカデミー紀要』(PNAS)オンライン版に発表された。

素粒子物理学の分野では、方向の同期は、信号が劣化せずに伝わる「ノイズの少ない」系において見ることができる。
しかし、ノイズが少ないだけでは速度の同期までは生じず、こちらは臨界系において見ることができる。
研究チームは、例として強磁性を挙げている。強磁性とは、一定の「臨界」温度以下において、磁石の粒子が完全な
相互接続性を示す磁性のことだ。

[強磁性体は、ある温度以上になるとスピンがそれぞれ無秩序な方向を向き(整列しなくなり)、常磁性を示すようになる。
この転移温度をキュリー温度と呼ぶ]

ムクドリの群れは臨界系の一種であることを
「決定的に証明するにはさらなる分析が必要だが、われわれの研究成果はその可能性を示唆している」と、
研究論文を執筆した1人で、同じくローマ大学の物理学者であるIrene Giardina氏は話す。
研究チームによると、ムクドリの群れの「最も驚くべき奇妙な特性」は、ほぼ瞬時の速さで信号を処理している点だという。
「ムクドリがいかにしてこのような強い相関関係を実現しているのかは、依然として謎だ」と研究チームは記している。

[以下の動画は英国で撮影されたもので、ムクドリの巨大な群れが高速で移動する様子がわかる。
ムクドリはヒナが巣立つと親子ともに集まって群れを形成し、夜は一か所に集まってねぐらを形成する。
ねぐらには 10km 以上の範囲から集まり、冬は数万羽の大群となることもある]

▽ ソース Wired vision
http://wiredvision.jp/news/201006/2010062223.html
▽ 画像 1 Image: Flickr/Eduardo
http://img1.wiredvision.jp/news/201006/2010062223-1.jpg
▽ 画像 2 Image: PNAS 上の図は、個々の個体の方向と速度をベクトルで表わしている。
下は、同じ瞬間における個々の速度の変動を表している。相関が強い部分がわかる 
http://img2.wiredvision.jp/news/201006/2010062223-2.jpg
▽ 動画 ※ムクドリの群れは50秒を過ぎた辺りからです。
http://www.youtube.com/watch?v=XH-groCeKbE&feature=player_embedded

4:21 午前  

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