日本筑波大學的研發小組通過實驗和數學的方法研究了青蛙合唱的規律，並將研究成果應用到了無線感測網路的自律分散型控制中。
春天到，青蛙叫。大聲鳴叫的都是雄性青蛙，雌性青蛙聽到叫聲後會向雄性青蛙靠近。本次研究分析了雄性青蛙的錄音數據，發現「在短時間内，青蛙會錯開鳴叫時間，而在長時間内，則會同時切換鳴叫狀態和休息狀態，形成合唱，也就是說，青蛙會在合唱的間隙集體休息」。研發小組利用隨機切換青蛙鳴叫狀態和休息狀態的數學模式（以下簡稱「青蛙合唱模型」），定性再現了青蛙的這種活動特性。
研發小組還將青蛙的合唱模型應用到了無線感測網路的自律分散型控制中（圖1）。無線感測網路是將帶大量感測器的無線終端分佈到空間中的通訊系統。附近的終端之間通過像水桶接力（Bucket Relay）一樣發送數據，可以進行大範圍的資訊收集。
圖1：青蛙合唱和無線感測網路的示意圖。本次研究著眼於二者在短時間内會錯開時間，而在長時間内會同時切換狀態的共同點。
本次研究根據青蛙的合唱模型實施了數值模擬，驗證了其作為無線感測網路控制方法的有用性。結果發現，「可以在避免相互靠近的終端數據包發生衝突的同時，同時切換整體的通信狀態和休眠狀態」。利用這種性質，有望提高避免附近終端之間的數據包衝突的性能，同時還有望提高網路整體的連接性和節能性能。
相關研究成果已於2019年1月9日在英國皇家學會出版的科學雜誌《皇家學會開放科學》（Royal Society Open Science）上公開。
文 JST客觀日本編輯部
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