都市空間センシングとモビリティ解析 Ew-601 生体相互作用を用いた 効率的な動物間通信 † 小林博樹 牧山紘 瀬崎薫 [email protected] †東京大学 空間情報科学研究センター 動物たちが「情報を共有」する • 安全かつ効率的な環境・生態調査の実現のため，野生動物に負担の少ない ウェアラブルデバイスを用いた動物間のデータ交換・共有の手法について研究 • 動物の習性に着目し，省電力の動物間通信機構を開発 • ヒトの行動認識手法の導入によりシステムの精度が向上 • 様々な分野に応用可能な，萌芽性に富んだ研究 動物間データ共有システム ヒトの行動認識手法の導入 通信圏外地域での実地調査 ⇒ 危険・非効率的・自然破壊の可能性 Murao et al., 2014のヒトの行動認識手法の一部を導入した時の データ共有精度を予測・解析 （変動を検知し、「静止」と「運動」の2パターンの高精度な判別 ⇒ 個体差をより考慮したシステム） 動物間マルチホップ転送システム ♦野生動物にウェアラブルセンサを装着 ヒトの行動検知 適用結果 ① 野生動物が手分けして調査員の 代わりに情報を拾う ② 動物同士が出会った時に情報を 通信交換（情報共有） ③ ある1個体が集めた情報をインター ネット上にアップロード ⇒ 調査員は遠隔で大規模な環境情報 を取得可能 Dog B 大きさの違うイヌ2個体で データ共有の再現実験 13:09 13:10 60% 60% Dog A Dog B 40% 20% 0% 0% Recall Precision F-Measure F-Measure 100% 100% 動物間マルチホッ プ転送システム 80% 80% 60% 60% Dog A Dog B 40% 40% 20% 20% 0% 0% Precision Recall F-Measure Fig.3 ヒトの変動検知手法を導入した時の精度解析結果 Precision Recall F-Measure ヒトの行動認識手 法導入後の動物間 マルチホップ転送 システム Fig.4 動物間マルチホップ転送システム（灰色）とヒトの 行動検出の導入を想定した通信システム（黒色 ）の精度比較 ヒトの行動認識手法の一部を導入することで，動物間データ 共有で用いる習性の検知の高精度化が実現（個体差も考慮） Time of the Time of the experiment Behavior Receive Transmit experiment Behavior Receive Transmit (m:s) (m:s) 12:51 Pausing 12:51 Pausing 12:52 12:52 Failed Failed 12:53 12:53 Walking Walking 12:54 Sent 12:54 Succeeded 13:03 12:55 12:55 Pausing 12:56 12:56 Failed 12:57 12:57 Succeeded 12:58 12:58 Walking 12:59 12:59 Succeeded 13:00 13:00 13:01 13:01 Failed 13:02 Pausing 13:02 Pausing Sent 13:03 13:03 13:04 13:04 13:05 13:05 Walking 13:07 13:06 13:06 13:07 13:07 Pausing 13:08 13:08 Succeeded 13:09 13:09 Failed 13:10 13:10 13:11 Walking 13:11 Failed 13:12 13:12 13:13 13:13 Walking 13:14 Sent 13:14 Succeeded Pausing 13:15 13:15 Sent 13:16 13:16 Walking 13:17 13:17 Pausing 13:18 Pausing 13:18 社会への還元例 災害地域 ♦放射線量モニタリング 福島第一原発周辺の森林地域 ⇒ 未だに立入困難 ⇒ 野生動物による調査は 社会問題を解決 ⇒ 自然や野生動物に危害もない ⇒ 生態系の保全にも有効 Fig.2 動物間マルチホップ転送システムにおけるデータ共有の再現実験の観察の様子 （ハンドラーにGoProカメラを装着し撮影，協力：麻布大学伴侶動物学研究室） データ共有システムの 再現実験結果 ⇒ 優れた省電力性 ⇒ 約50%の精度で習性 の検知が可能 ⇒ 高精度化の余地あり ♦災害救助犬の行動を記録・収集 し，行動をデータベース化 ⇒ 人命救助時における動物行動 の理解を補助 農業分野 Fig.3 動物間データ共有システムの再現実験結果 データ共有システムは改善の余地がある Recall ヒトの行動認識手 法導入後の動物間 マルチホップ転送 システム ウェルシュコーギーペンブローク （Dog B，体高32cm） ヒトの行動検知 適用結果 （1sec 以内の乖離を無視） Dog B 40% 20% Precision Fig.1 動物間マルチホップ転送システムと そのデータ共有機構の概要図 動物間マルチホッ プ転送システム 80% 80% 習性：立ち止まり，目の前 のモノが何かを思考する ための停止時間がある ⇒ 通信のトリガーに Dog A 100% 100% ♦長期運用のため省電力化が必要 ⇒ 動物の習性に着目，遭遇・触れ合い 時のみ通信交換する機構を開発 Dog A スタンダードプードル （Dog A，体高58cm） ♦家畜モニタリングの効率化と 高精度化 ⇒ 疫病感染経路等の把握 ⇒ 精密農業・食の安全に貢献 戦闘地域 ♦動物の習性による地雷の探知 ⇒ 地雷の地点を記録・共有 ⇒ 広範囲での地雷撤去が実現 Fig.6 ネズミを用いた地雷探知実験の様子 （http://www.cnn.co.jp/photo/l/591610.htmlより） ペットケア分野 ♦ペット同士のインタラクション ⇒ 飼い主から離れてもペットの 行動・趣向が詳細に把握可能 ♦新しいペットファッション ⇒ リュック型デバイスで「モテる」 様々な分野へ応用が利く，萌芽性に富んだ研究 SCOPE（若手ICT研究者等育成型研究開発） フェーズ1 フェーズ2 「生態相互作用を利用した省電力な野生動物装着型鳴き声センサ・ネットワーク機構」プロジェクト 東京大学 瀬崎研究室 東京大学生産技術研究所
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