平成 26 年度卒業論文概要スワームロボティクスにおける動物行動学に基づく行動連鎖の時系列解析 B104750 海道秀彰【背景と目的】スワームロボティクスシステム（Swarm Robotics Systems：SRS）とは，多数の比較的単純なロボットが局所的な相互作用を通じて群れ行動を創発することでタスク達成を図るシステムである．このシステムは複数のロボットが相互作用し合う複雑な環境であるため，システムの設計者が所望の行動を獲得できたかを客観的に評価するための解析法がないのが現状である．本研究では SRS がタスク達成のために獲得した戦略の解析を目的とし，協調採餌タスクにおけるロボットの群れ行動の特徴抽出法を提案し，その有効性を検証する．【解析手法】社会性生物は環境に適応してタスク割当を行う．本研究では SRS も同様のタスク割当が行われていると考え，解析手法には 2 つの分野からアプローチを行っている．まず最初に，複雑ネットワーク理論に基づいたコミュニティ抽出を行い，ロボット群をいくつかのサブグループに分割する．そして，得られたサブグループに対して，動物行動学に基づいた行動連鎖の解析方法を適用する．行動連鎖の解析において観察する基本行動を，[餌運び]，[餌運び補助]，[餌に接触]，[障害物に接触]，[探索] の 5 種類に分類し，各行動タイプ毎に行動推移および持続時間の解析を行う．この行動 Fig. 1: 協調採餌タスク推移および持続時間に対して χ2 検定や，時系列の観察を行うことで，ロボット群がタスク達成のために獲得した戦略の特徴抽出を行う．解析対象には，Fig. 1 に示す 100 台の自律移動ロボットを用いた協調採餌タスクを取り扱う．餌は複数台のロボットで押さなければ動かない重さであり，ロボット同士が同時に餌を押して運ぶ必要がある．制限時間は 5000 タイムステップとし，制限時間以内に出来るだけ多くの餌を運ぶことを目的としている．時系列の解析では環境の変化に応じてロボット群が戦略を変化する様子を観察するため，500 タイムステップ毎に観察を行う．実験では，餌を運べなかった挙動と餌を 4 つ運べた挙動をそれぞれ解析する．【解析結果】持続時間解析により得られた [探索] 行動における，比較的長い時間持続した回数の，500 タイムステップ毎の時系列を Fig.2 に示す．餌を運べた挙動では，4000 タイムステップまでは比較的高い回数を示しながら減少と増加が周期的に起こっている．これは [探索] と [餌運び] が周期的に繰り返されている様子である．餌を運べなかった挙動では減少と増加が繰り返されているが，時間の経過と共に回数が減少している．これは [探索] から他の行動へ推移した後，他の行動において停滞している様子を示している． Fig. 2: 50 タイムステップ以上持続した回数の時系列