由筑波大学的助理教授 Kazutoshi Aihara 和大阪大学的 Masayuki Murata 教授领导的一个研究小组对日本树蛙的合唱规则进行了实验和数学研究,并将结果应用于无线传感器网络的自主分散控制。
对于夜行性青蛙来说,吠叫对于繁殖和交流很重要。是男性大声尖叫,不是脱节,而是有一些规律性。研究组通过分析雄性日本树蛙的记录数据,除了之前研究的结果“雄性的时机歌声交错”。我找到了。接下来,我们假设个体青蛙每次尖叫时都会失去能量并变得更加疲倦。之后,我们提出了一个数学模型,该模型根据能量、疲劳程度以及周围是否有男性响起,在发声状态和休眠状态之间随机切换,并定性地再现了结果。
此外,该青蛙合唱模型应用于无线传感器网络的自主分散控制(通过每个终端的个体判断进行控制)。 考虑安装100个带传感器的无线终端的情况,按照合唱模型控制每个终端的通信时序。从这个数值模拟中发现,“附近的终端可以同时在通信状态和休眠状态之间切换,同时避免数据包冲突(由于同时传输数据而导致传输失败)”。由于这个特性,除了避免附近终端之间的数据包冲突的性能外,还可以提高整个网络的连通性和节能性能。
预计这将导致对生物体集体行为的基础研究,并发展为从生物体中学习的新技术(仿生学)。