生物規範型制御方式から首长竜の游泳様式を復元 古生物の新たな運動復元手法として期待

生物規範型制御方式から首长竜の游泳様式を復元古生物の新たな運動復元手法として期待

2024年10月29日 10:00 | プレスリリース?研究成果

【本学研究者情报】

〇电気通信研究所　助教　福原洸

【発表のポイント】

中生代に生息していた首长竜はほぼ同じ大きさのヒレに変化した四肢を持っていましたが、それらをどのように动かして泳いでいたのかは今も论争が続く古生物学上の大きな问题の一つです。
首长竜の游泳様式を復元^（注１）するために、现生の四足动物を参考にして四肢のヒレを协调させる生物规范型自律分散制御则^（注２）を构筑し、首长竜型ロボットに実装して生成される运动様式を调べました。
ヒレの羽ばたき周期や前后ヒレの间隔に応じて、前ヒレの羽ばたきが生み出した涡列^（注３）を活用するタイミングで后ろヒレの羽ばたき方を柔软に変化させてことで効果的な推进力を生み出す様子が観察されました。

【概要】

絶灭した古生物の动きの復元では、类似した形态を持つ现生种を手がかりに类推するという手法が広く用いられています。现生种に见られない特异な形态を持つ古生物の场合、この手法を用いることはできないため、それらの动きの復元は非常に困难でした。このため、フタダバスズキリュウなどの首长竜が四肢にある翼のような大きなヒレをどのように动かして泳いでいたのかは、今も论争が続く古生物学上の大きな问题の一つとなっています。

东北大学电気通信研究所の佐藤光暁、小川久介大学院生（当時）、福原洸助教、石黒章夫教授と神奈川大学の佐藤たまき教授、マンチェスター大学のWilliam Sellers教授らの研究グループは、イヌやネコをはじめとする様々な現生四足動物種の足並みを再現可能な生物規範型の自律分散制御⁽^注２⁾を基盘に设定することで、首长竜型ロボットに羽ばたき周期や形态の変化に呼応した前后ヒレ间の合理的な协调パターンを生成させることに成功しました。絶灭动物が状况依存的に运动様式を柔软に调整していた様子を復元しうる新たな手法として期待されます。

本研究成果は、科学誌Scientific Reportsに2024年10月28日付けで掲載されました。

図1. 特異な形態を持つ首長竜。ヒレで遊泳する現生動物は、前ヒレを活用して推進するが、首長竜は前ヒレも後ろヒレも非常に大きく、どちらも推進に活用し得ると考えられている。首長竜の四肢の協調問題は「四翼問題（four-wing problem）」として議論されており、古生物学における長年の運動復元課題の一つである。

【用语解説】

注1.復元：古生物の形态や动きを何かしらの指标やアルゴリズムから构成する手法である。构成されたものは実际の古生物の形态や动きと比较することは原理的にできないため、再现とは异なる。

注2.涡列：同じ循环を持つ涡糸が、直线上で等间隔に并んだものを涡列という。ヒレの羽ばたき运动では、打ち下ろし运动と打ち上げ运动のそれぞれで循环方向が逆転した涡列が生み出される

【论文情报】

タイトル：Rethinking the four-wing problem in plesiosaur swimming using bio-inspired decentralized control
著者：Akira Fukuhara*, Mitsutoshi Sato, Hisayuki Ogawa, Tamaki Sato, William Sellers, Akio Ishiguro
*責任著者：东北大学电気通信研究所　助教　福原洸
掲載誌：Scientific Reports
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