インタラクティブGAによる 仮説的な蛾の目玉模様の研究

東京大学工学部システム創成学科シミュレーションコース平成１６年度卒業論文
インタラクティブＧＡによる
仮説的な蛾の目玉模様の研究
Interactive GA Based Generation of Hypothetical Moth Eyespots
３０７７７ 梅城 崇師
２００５年２月１０日研究室内プレゼン用資料
目的
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蛾の目玉模様の生成
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目玉模様を仮説的に定義
遺伝的アルゴリズムを適用
クロスジキシタメダマヤママユ
有り得たかもしれない模様
これまで･･･CGで自分の作りたいものを作るには、
手動で変数を少しずつ調整する必要
本研究･･･手続き的な目玉模様生成という選択
肢を提案し、簡単に鮮やかな模様を手に入れる
蛾の目玉模様
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目玉模様は大きく２つ（今回対象は前者）
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単一の大きな目玉
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蛾の一種
（綺麗な蛾もいる）
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ヤママユ科の蛾に多い
天敵（鳥）を驚かせるため
複数の小さな目玉
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アゲハ蝶などに多い
ダミー攻撃対象（頭を守る）
翅脈
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前翅
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後翅
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蛾と蝶は「昆虫網−鱗翅目」に属し明確な区別なし
鱗粉に覆われた翅が特徴の、大規模な昆虫群
鱗粉（色素を持った粉サイズの瓦状物質）により模様
翅は前翅と後翅に分かれ、翅脈で種類も区別
対象∼仮説的な目玉模様
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本来の翅模様
発生・生物学的（蛾の遺伝子から発現）
本研究
図形集合とみなして条件に従い生成
変数数を減らし、GA適用を簡単にする
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後翅のみを、２次元で表現
左右対称で、翅脈などは無視
目玉模様はおおよそ一箇所
モデリング：翅形状
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指定点を通るスプライン補間で表現
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少ない変数で表現可能
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翅形状、ハート型：８点 円：４点
指定点は輪郭上の点
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輪郭上なので簡単に指定
モデリング：（目玉＋背景）模様
楕円４つの組合せ
テクスチャ
扇形
透明度を加え
楕円２つに減
円環
ぼかした長方形の組合せ
モデリング完成
GA：交叉・選択
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遺伝アルゴリズム（GA）
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本研究での評価：インタラクティブGA
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Hollandが生物進化から着想を得て提唱
(1975)した、確率的最適値探索アルゴリズム
交叉・突然変異・評価によって成り立つ
感性に基づくような、評価関数を定義できない
問題に対し、人間が直接評価を行う
本研究での交叉・突然変異
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変数ひとつひとつに対して独立に行う
グレイコードへの変換は行うが染色体はない
結果：変異率２５％の第一世代
結果：７５％の第一世代（翅固定）
結果：怒り顔１
結果：怒り顔１：拡大
結果：怒り顔２
結果：無から顔の生成
結果：無から綺麗模様生成
結果：面白い個体例
人の顔
泣き顔
研究総括
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結論
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目玉模様を含む蛾の後翅をモデリングできた
翅形状をスプライン曲線を用いて表せた
翅模様を円形と、長方形を基調として表せた
容易に多様な模様を生成できた
インタラクティブGAの有効性が示された
既存蛾を初期値とすることでGA高速化を図れた
評価環境の違いにより同目標でも違う結果ができた
課題
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種々の前提条件解除：前翅・翅脈や３次元化
生物ごとに見られる揺らぎなど自然要素の導入
仮説的から現実的へ：生物学的発生
疲れないインタラクティブGAの開発
意味を見いだしすぎたサル
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『仮面性の進化論』という擬態研究本で用いられた言葉。
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「『目玉模様』を作る」と躍起になると何でも目玉模様に見る
何も知らない人が見ると、そんなに目玉模様には見えない
結果の中で私と意見が違うなら→私が意味を見いだしす
ぎた
インタラクティブGAよろしく主観的な世界で動いている研
究
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意味を見いだしすぎることを回避することは難しい
無意味なものから意味を見出すことから科学は始まる
→ 無意味なものではない
„ 私は蛾ではないので、そもそも翅の模様が天敵である鳥
の目玉を擬態しているかどうかもわかない
„ しかし、GAにより綺麗な模様ができることだけは確実