コウモリは飛行ルートを“先読み”する、超音波で：ドローンなどの自律ロボットに応用へ（1/2 ページ）

　日本にも多く生息するアブラコウモリは、高度に発達した超音波ソナー（音によって物体を探知また測距する技術）の能力を持ち、体長数ミリメートルの蚊など微小な飛翔昆虫を正確に探知し、飛びながら次々と捕食を行う（獲物の捕食における時間間隔は、短いときには1秒未満という）。しかし、この高度な採餌行動を可能にするソナー情報と飛行ルートの関係は、これまで明らかにされていなかった――。

　同志社大学研究開発推進機構の藤岡慧明氏らの研究グループは2016年4月12日、コウモリが目前の獲物のみならず、次の獲物の位置も超音波で先読みすることで、より多くの獲物を確実に捕らえる飛行ルートを選択していることを発見した。

飛行ルートに関する数理モデルを構築

　同研究グループは、コウモリが2匹の獲物の位置情報に基づいて飛行方向を調整していると仮定し、飛行ルートに関する数理モデルを構築した（図1）。この数理モデルを用いることで、コウモリが次の獲物を意識して軌道を変化させているかどうか、2匹の獲物に対する“飛行制御に関する選択的注意”をパラメータとして分析できる。

　数値シミュレーションの結果、飛行の選択的注意が双方の獲物に対して分散する場合に、最も高確率で双方の獲物を捕食できる飛行ルートになることが分かったとする。

図1：コウモリの数理モデルを構築するための枠組み 出典：JST

　また、同研究グループは、野外において大規模なマイクロフォンアレイシステムを用いて、野生コウモリの3次元飛行軌跡と超音波の放射方向を計測（図2）。この結果によると、実際にコウモリが連続して捕食を行うときは、ソナーの選択的注意が目前の獲物だけでなく、その次の獲物にも向けていることが分かったとしている（図2C）。

図2：マイクロフォンアレイシステムを用いた野生コウモリの3次元動態音響計測 出典：JST

　具体的には、採餌飛行するコウモリの音声を32個のマイクロフォンで構成されたアレイシステムで録音する（図2A）。4基のY字型アレイユニット（図2A桃色部）で、コウモリの放射超音波の到達時間差を利用し、3次元飛行軌跡を構築する（図2B）。

　マイクロフォンで録音したソナー音声の音圧差を利用することで、ソナーの選択的注意方向（図2Cの青色矢印）を計測。ソナーの選択的注意方向の推移を見ると、獲物1にアタックする前から獲物2の方向にソナーの選択的注意を向けていることが分かる。