高木　力 (タカギ　ツトム)

水産科学研究院　海洋生物資源科学部門　水産工学分野教授
高等教育推進機構教授
Last Updated :2025/12/04

■研究者基本情報

学位

  • 博士(水産学), 北海道大学

Researchmap個人ページ

J-Global ID

研究キーワード

  • バイオメカニクス
  • 水産流体力学
  • 水産工学
  • 水産物理学
  • Fisheries Fluid Dynamics
  • Fisheries Engineering

研究分野

  • ライフサイエンス, 水圏生産科学
  • ライフサイエンス, 生態学、環境学
  • フロンティア（航空・船舶）, 船舶海洋工学

担当教育組織

■経歴

経歴

  • 2014年09月 - 現在
    北海道大学, 大学院水産科学研究院, 教授
  • 1999年04月 - 2014年08月
    近畿大学, 農学部水産学科, 教授
  • 1997年 - 1999年
    海洋科学技術センター 海洋生態・環境研究部 研究員
  • 1996年 - 1997年
    科学技術進行事業団 特別研究員
  • 1995年 - 1996年
    日本学術振興会 特別研究員
  • 1991年 - 1993年
    神奈川県水産試験場 技師

学歴

  • 1996年, 北海道大学, 水産学研究科, 漁業学, 日本国
  • 1996年, 北海道大学, Graduate School, Division of Fisheries
  • 1991年, 北海道大学, 水産学部, 漁業, 日本国
  • 1991年, 北海道大学, Faculty of Fisheries

委員歴

  • 2022年04月 - 現在
    エアロアクアバイオメカニズム学会, 会長, 学協会
  • 2014年04月 - 現在
    日本水産学会, シンポジウム企画委員会委員長, 学協会
  • 2007年04月 - 現在
    エアロ・アクアバイオメカニズム学会, 委員, 学協会
  • 2013年04月 - 2019年03月
    日本水産学会, 編集委員, 学協会
  • 2012年04月 - 2014年03月
    日本水産学会, 近畿支部幹事, 学協会
  • 2012年04月 - 2013年10月
    日本水産学会, 水産教育推進委員, 学協会
  • 2012年04月 - 2013年03月
    日本水産学会, 漁業懇話会委員長, 学協会

■研究活動情報

受賞

  • 2015年03月, 日本水産学会, 水産学技術賞　　　　　　　　　　　　　　　
    髙木 力
  • 2006年, the Third International Symposium on Aero Aqua Bio-Mechanisms, ベストプレゼンテーションアワード　　　　　　　　　　　　　　　
    Functional morphology of swimming bluefin tuna based on CFD analysis:I. Effects of morphology on hydrodynamic characteristics
    田村優美子;髙木 力;山根 猛
  • 2004年, PICESベストポスタープレゼンテーション賞（共著）　　　　　　　　　　　　　　　
  • 2000年, 水産工学奨励賞(日本水産工学会)　　　　　　　　　　　　　　　
    日本国

論文

  • Estimating the Purse Seine Net Geometry during a Hauling Operation Using a Data Assimilation Method
    Shintaro Gomi, Tsutomu Takagi, Katsuya Suzuki, Tatsuki Oshima, Shoko Wada, Rika Shiraki, Yoshihiro Nishiyama, andIchiya Ogino
    Fishes, 9, 10, 392, 2024年09月, ［査読有り］
    英語, 研究論文（学術雑誌）
  • Adjustment of Parameters for Numerical Simulation of Fishing Net Dynamics Using a Data Assimilation Method
    Shintaro Gomi, Tsutomu Takagi, Katsuya Suzuki, Tatsuki Oshima, Shoko Wada, Rika Shiraki, Ichiya Ogino, Shigeru Asaumi
    International Journal of Offshore and Polar Engineering, 34, 3, 299, 305, International Society of Offshore and Polar Engineers, 2024年09月01日, ［査読有り］
    研究論文（学術雑誌）
  • Drafting behaviors in fish induced by a local pressure drop around a hydrofoil model
    Go Eguchi, Tsutomu Takagi, Shinsuke Torisawa, Kohsei Takehara
    Journal of Theoretical Biology, 588, 111821, 111821, Elsevier BV, 2024年07月, ［査読有り］
    英語, 研究論文（学術雑誌）
  • Quantitative Assessment and Analysis of Fish Behavior in Closed Systems Using Information Entropy
    Minoru Kadota, Shinsuke Torisawa, Tsutomu Takagi
    Fishes, 9, 6, 224, 224, MDPI AG, 2024年06月12日, ［査読有り］, ［責任著者］
    研究論文（学術雑誌）, This study introduces a method for quantitatively assessing the complexity and predictability of fish behavior in closed systems through the application of information entropy, offering a novel lens through which to understand how fish adapt to environmental changes. Utilizing simulations rooted in a random walk model for fish movement, we delve into entropy fluctuations under varying environmental conditions, including responses to feeding and external stimuli. Our findings underscore the utility of information entropy in capturing the intricacies of fish behavior, particularly highlighting the synchrony in collective actions and adaptations to environmental shifts. This research not only broadens our comprehension of fish behavior but also paves the way for its application in fields like aquaculture and resource management. Through our analysis, we discovered that smaller grid sizes in simulations capture detailed local fluctuations, while larger grids elucidate general trends, pinpointing a 2.5 grid as optimal for our study. Moreover, changes in swimming speeds and behavioral adaptations during feeding were quantitatively analyzed, with results illustrating significant behavior modifications. Additionally, employing a Gaussian mixture model helped to clarify the nuanced changes in fish behavior in response to altered light conditions, demonstrating the layered complexity of fish responses to environmental stimuli. This investigation confirms the efficacy of information entropy as a robust metric for evaluating fish shoal behavior, offering a fresh methodology for ecological and environmental studies, with promising implications for sustainable management practices.
  • Fish balances flow resistance and high pressure in stagnation area (in press)　　　　　　　　　　　　　　　
    Go Eguchi, Shinsuke Torisawa, Kohsei Takehara, Tsutomu Takagi
    Journal of Aero Aqua Bio-mechanisms, 2023年06月, ［査読有り］, ［最終著者］
    英語, 研究論文（学術雑誌）
  • Hydrodynamics of the sea cucumber <i>Apostichopus japonicus</i> in flow and acceleration fields
    Yuto Tanaka, Yuichi Sakai, Go Eguchi, Tsutomu Takagi
    Journal of Aero Aqua Bio-mechanisms, 10, 1, 24, 32, Study Group of Aero Aqua Bio-mechanics, 2023年, ［査読有り］
    研究論文（学術雑誌）
  • New technologies to improve bycatch mitigation in industrial tuna fisheries
    Francois Poisson, Pierre Budan, Sylvain Coudray, Eric Gilman, Takahito Kojima, Michael Musyl, Tsutomu Takagi
    FISH AND FISHERIES, 2021年12月, ［査読有り］, ［最終著者］, ［国際共著］, ［国際誌］
    英語, 研究論文（学術雑誌）
  • Development of fish spatio-temporal identifying technology using SegNet in aquaculture net cages
    S. Abe, T. Takagi, S. Torisawa, K. Abe, H. Habe, N. Iguchi, K. Takehara, S. Masuma, H. Yagi, T. Yamaguchi, S. Asaumi
    Aquacultural Engineering, 93, 102146, 102146, Elsevier BV, 2021年05月, ［査読有り］, ［責任著者］, ［国際誌］
    研究論文（学術雑誌）, 33916490
  • Hydrodynamical effect of parallelly swimming fish using computational fluid dynamics method
    Keisuke Doi, Tsutomu Takagi, Yasushi Mitsunaga, Shinsuke Torisawa
    PLOS ONE, 16, 5, 2021年05月, ［査読有り］, ［国際誌］
    英語, 研究論文（学術雑誌）, 33916489
  • Controlling a Fishing Net Geometry Underwater Using a Data Assimilation Method
    Shintaro Gomi, Tsutomu Takagi, Katsuya Suzuki, Rika Shiraki, Ichiya Ogino, Shigeru Asaumi
    APPLIED OCEAN RESEARCH, 106, 2021年01月, ［査読有り］, ［責任著者］, ［国際誌］
    英語, 研究論文（学術雑誌）
  • Analysis of sinking death using video images of the swimming performance of Pacific Bluefin tuna (Thunnus orientalis) larvae
    Y. Ina, T. Takagi, S. Miyashita, M. Kurata, T. Honryo, Y. Sawada, H. Fukuda, S. Torisawa
    Aquacultural Engineering, 90, 102099, 102099, Elsevier BV, 2020年08月, ［査読有り］, ［国際誌］
    研究論文（学術雑誌）
  • Mechanical efficiency of fish thrust induced by tail beating: comparison between kinetic energy and metabolic energy
    Eguchi Go, Aoki Yuki, Torisawa Shinsuke, Takehara Kohsei, Takagi Tsutomu
    Journal of Aero Aqua Bio-mechanisms, 8, 1, 54, 62, Society of Aero Aqua Bio-mechanisms, 2019年
    英語, There are few studies that compare thrust power PT induced by tail beating with net metabolic power Pnet obtained from oxygen consumption and mechanical efficiency η (= PT Pnet -1) of fish thrust. In this study, PT and Pnet were obtained using two species of chub mackerel and Japanese dace, and η was calculated by comparing kinetic energy and metabolic energy. PT was calculated by multiplying swimming speed Vswim and thrust force T obtained using two calculation methods, the Milne-Thomson principle and Kutta-Joukowski theorem. Comparing each value, η showed a certain ratio irrespective of fish species and swimming speed. Linear approximation resulted in PT = 0.21 Pnet for Milne-Thomson and PT = 0.44 Pnet for Kutta-Joukowski.
  • Performance of a multi-stereovision technique to enhance the accuracy of fish body measurement for aquaculture management
    Tatsuya Tanaka, Kazuyoshi Komeyama, Shinsuke Torisawa, Takeharu Yamaguchi, Shigeru Asaumi, Tsutomu Takagi
    NIPPON SUISAN GAKKAISHI, 85, 3, 314, 320, 2019年, ［査読有り］, ［国内誌］
    日本語, 研究論文（学術雑誌）
  • ステレオビジョンによるマサバの3次元遊泳行動計測：パーティクルフィルタを用いた自動計測　　　　　　　　　　　　　　　
    坂本 誠, 米山和良, 田丸 修, 鳥澤眞介, 高木 力
    日本水産学会誌, 84, 5, 787, 795, 2018年07月, ［査読有り］, ［国内誌］
  • 画像解析を用いた非接触型養殖魚計測システムの開発
    髙木 力, 米山 和良, 阿部 悟, 鳥澤 眞介, 竹原 幸生, 山口 武治, 浅海 茂
    水産工学 = Fisheries engineering, 54, 3, 209, 213, 日本水産工学会, 2018年02月, ［招待有り］, ［筆頭著者］, ［国内誌］
    日本語
  • Particle filter for automated measurement of chub mackerel trajectory using stereo vision
    Makoto Sakamoto, Kazuyoshi Komeyama, Osamu Tamaru, Shinsuke Torisawa, Tsutomu Takagi
    NIPPON SUISAN GAKKAISHI, 84, 5, 787, 795, 2018年, ［査読有り］, ［国内誌］
    日本語, 研究論文（学術雑誌）
  • Body Measurement of Reared Red Sea Bream Using Stereo Vision.
    Kazuyoshi Komeyama, Tatsuya Tanaka, Takeharu Yamaguchi, Shigeru Asaumi, Shinsuke Torisawa, Tsutomu Takagi
    Journal of Robotics and Mechatronics, 30, 2, 231, 237, 2018年, ［査読有り］, ［国内誌］
    英語, 研究論文（学術雑誌）
  • Development and evaluation of real-time simulation system of purse seine gear dynamics　　　　　　　　　　　　　　　
    N. Tanada, S. Gomi, T. Takagi, K. Komeyama, S. Torisawa, K. Suzuki, R. Shiraki, Y. Nishiyama, S. Asaumi
    Contributions on the Theory of Fishing Gears and Related Marine Systems, 10, 43, 52, 2017年10月, ［査読有り］
    英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）
  • New technique to shape a fishing ne into arbitary geometry underwater　　　　　　　　　　　　　　　
    S. Gomi, T. Takagi, N. Tanada, K. Komeyama, K. Suzuki, R. Shiraki, Y. Nishiyama, S. Asaumi
    Contributions on the Theory of Fishing Gears and Related Marine Systems, 10, 1, 12, 2017年10月, ［査読有り］
    英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）
  • Current situation and future issues of implementation of ICT in fisheries industry
    Tsutomu Takagi, Shigeru Asaumi, Shinsuke Torisawa, Masahiko Ariji
    NIPPON SUISAN GAKKAISHI, 83, 1, 91, 91, 2017年, ［国内誌］
    日本語, 研究論文（学術雑誌）
  • Development of support systems for fishing technology: introduction of ICT in purse seine fishing
    Tsutomu Takagi
    NIPPON SUISAN GAKKAISHI, 83, 1, 92, 92, 2017年, ［査読有り］, ［国内誌］
    日本語, 研究論文（学術雑誌）
  • How Many Fish in a Tank? Constructing an Automated Fish Counting System by Using PTV Analysis
    S. Abe, T. Takagi, K. Takehara, N. Kimura, T. Hiraishi, K. Komeyama, S. Torisawa, S. Asaumi
    SELECTED PAPERS FROM THE 31ST INTERNATIONAL CONGRESS ON HIGH-SPEED IMAGING AND PHOTONICS, 10328, 2017年, ［査読有り］, ［責任著者］, ［国際誌］
    英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）
  • State-space model for estimating three-dimensional fish trajectories based on acoustic telemetry in large tank
    Kazuyoshi Komeyama, Minoru Kadota, Hiroyuki Sueshige, Kazuhiko Anraku, Tsutomu Takagi
    Fisheries Engineering, 53, 1, 1, 13, 日本水産工学会, 2016年07月, ［査読有り］, ［国内誌］
    英語, 研究論文（学術雑誌）, 状態空間モデルであるカルマンフィルタの適用で，大型水槽（600 m3）における超音波テレメトリーで計測した魚の3 次元位置を推定した。超音波発信機を装着した3 個体のマダイ（63，75，84 kHz）を4 つのハイドロホンによって同時追跡した。4 つのハイドロホンに到達する送信信号の時間差に基づき計算される双曲面の交点によって標識魚の位置を推定した。この3 次元超音波テレメトリーシステムの性能テストでは，最も結果の良かった63 kHz の超音波発信機で，確度が0.69 m，精度が0.02‒0.04 m で推定できた。確度，精度の結果はともに水平成分よりも鉛直成分が低く，精度に関しては超音波発信機の発振周波数の増加とともに低くなった。これらの結果は，発振周波数に対する十分なサンプリングレートに改善することで精度の向上が見込まれる可能性を示した。双曲面交点より推定された値には誤差が含まれるため，実験個体の推定位置が水槽域外に出ることもあった。そこでカルマンフィルタによる状態空間モデルで推定位置を補正した。その結果，3 個体の遊泳軌跡の水平成分は水槽域内に入った。本研究では，誤差の補正が必要なことの多い超音波テレメトリーによる位置推定に状態空間モデルを適用することで，実際の遊泳軌跡に近似させることが可能であることを示した。
  • Towards an Approach to 6 DOF Inertial Kinematics
    Holger Korte, Jan-Hendrik Wesuls, Sven Stuppe, Tsutomu Takagi
    IFAC PAPERSONLINE, 49, 23, 440, 445, 2016年, ［査読有り］, ［国際共著］, ［国際誌］
    英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）
  • Energy-Saving in Schooling Japanese Mackerel Scomber joponicus and the effect of induced velocity of wake vortices.
    Tsutomu Takagi, Shizuka Ito, Shinsuke Torisawa, Yoshinobu Inada
    Journal of Aero Aqua Bio-mechanisms, 4, 1, 78, 82, Society of Aero Aqua Bio-mechanisms, 2015年06月, ［査読有り］, ［筆頭著者］, ［国内誌］
    英語, A constrained swimming test showed that at fastest flow speeds, the tail-beat frequencies (TBF) of followers in a school of Japanese chub mackerels were significantly lower than those of the leading fish. The gross cost of transport (GCOT) of schooling fish was 4.8-6.6 J·kg-1·m-1, whereas that of solitary swimming fish was significantly larger (9.2-11.5 J·kg-1·m-1). To examine the association between the configuration of individuals in the school and energy-saving, the three-dimensional positions of individuals in a school were measured in a large tank. Although the school was not arranged in the diamond pattern known to be most effective for energy conservation, the TBF of the followers remarkably decreased when within the range of 1.4 BL (Body Length) from the leading fish in the school. The energy gain of schooling fish was greater than that derived from the potential-theory basis, implying a potential hydrodynamic synergy effect.
  • A method for measuring the swimming behaviour of pacific bluefin tuna　　　　　　　　　　　　　　　
    Kazuyoshi Komeyama, Tsutomu Takagi
    Biology and Ecology of Bluefin Tuna, 400, 417, CRC Press, 2015年01月01日
    英語, 論文集(書籍)内論文
  • Schooling behavior of Pacific bluefin tuna　　　　　　　　　　　　　　　
    Hiromu Fukuda, Shinsuke Torisawa, Tsutomu Takagi
    Biology and Ecology of Bluefin Tuna, 292, 308, CRC Press, 2015年01月01日
    英語, 論文集(書籍)内論文
  • Visual physiology　　　　　　　　　　　　　　　
    Shinsuke Torisawa, Hiromu Fukuda, Tsutomu Takagi
    Biology and Ecology of Bluefin Tuna, 309, 324, CRC Press, 2015年01月01日
    英語, 論文集(書籍)内論文
  • Ontogeny of swim bladder inflation and caudal fin aspect ratio with reference to vertical distribution in Pacific bluefin tuna Thunnus orientalis larvae
    Yoshiaki Ina, Wataru Sakamoto, Shigeru Miyashita, Hiromu Fukuda, Shinsuke Torisawa, Tsutomu Takagi
    FISHERIES SCIENCE, 80, 6, 1293, 1299, 2014年11月, ［査読有り］, ［責任著者］, ［国際誌］
    英語, 研究論文（学術雑誌）
  • 旋網漁具の沈降特性への目合変化の効果：数値シミュレーションによるパラメトリックスタディー
    高木 力, 宮田 俊輔, 伏島 一平, 大島 達樹, 上原 崇敬, 鈴木 勝也, 野村 芳徳, 金築 正道, 鳥澤 眞介
    水産工学, 51, 1, 11, 19, 日本水産工学会, 2014年07月, ［査読有り］, ［筆頭著者］, ［国内誌］
    英語, 研究論文（学術雑誌）, 大型まき網の操業時の水中形状を数値計算によってシミュレーションし,漁具形状の動的特性を評価した。身網の区画を上層,中層,下層の三区画に分割し,各区画の目合をオリジナルとその2倍および半分に変化させ,網地の沈下特性を比較した。網糸直径を一定にして目合を変化させた場合は,下層の網地の目合の違いが最も沈降速度と深度に影響を与えた。網糸の太さを変えずに,下層の網地の目合を大きくすることによって沈降速度が増加することになり,操業の効率化が期待できる。
  • Ontogenetic changes in schooling behavior and visual sensitivity during larval and juvenile stages in Pacific bluefin tuna, Thunnus orientalis
    Hiromu Fukuda, Shinsuke Torisawa, Tsutomu Takagi
    BULLETIN OF FISHERIES RESEARCH AGENCY, 38, 135, 139, 2014年03月, ［査読有り］, ［最終著者］, ［国内誌］
    英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）
  • 網漁具の形状・荷重シミュレータNaLA-Systemについて　　　　　　　　　　　　　　　
    鈴木 勝也, 髙木 力
    ていち, 125, 10, 19, 2014年02月, ［国内誌］
    日本語, 研究論文（その他学術会議資料等）
  • Hydrodynamics and energy-saving swimming techniques of Pacific bluefin tuna
    Tsutomu Takagi, Yumiko Tamura, Daniel Weihs
    Journal of Theoretical Biology, 336, 158, 172, 2013年11月07日, ［査読有り］, ［筆頭著者, 責任著者］, ［国際共著］, ［国際誌］
    英語, 研究論文（学術雑誌）
  • Potential of computer simulation for buoy-line type of purse seine fishing　　　　　　　　　　　　　　　
    T TAKAGI, S MIYATA, I FUSEJIMA, T OSHIMA, T UEHARA, K SUZUKI, Y NOMURA, M Kanechiku, S TORISAWA
    Contributions on the Theory of Fishing Gears and Related Marine Systems, 8, 55, 62, 2013年10月, ［査読有り］, ［筆頭著者, 責任著者］
    英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）
  • Dynamic modeling for fishing gear and its numerical simulation
    Tsutomu Takagi
    NIPPON SUISAN GAKKAISHI, 79, 5, 778, 781, 2013年09月, ［筆頭著者, 責任著者］, ［国内誌］
    日本語, 研究論文（学術雑誌）
  • Three-dimensional trajectories of cultivated Pacific bluefin tuna Thunnus orientalis in an aquaculture net cage.
    Kazuyoshi Komeyama, Minoru Kadota, Shinsuke Torisawa, Tsutomu Takagi
    Aquaculture Environment Interactions, 4, 1, 81, 90, 2013年06月, ［査読有り］, ［国際誌］
    英語, 研究論文（学術雑誌）
  • Energy Saving Effect of Fish Schooling in the Japanese Mackerel, Scomber joponicus.　　　　　　　　　　　　　　　
    Tsutomu Takagi, Shizuka Ito, Shinsuke Torisawa, Yoshinobu Inada
    Mathmatical and Physical Fisheries Science, 10, 2, 13, 2013年05月, ［査読有り］, ［筆頭著者, 責任著者］, ［国内誌］
    英語
  • アーカイバルタグを用いた幼魚期における養殖クロマグロの異常行動検出の試み
    米山 和良, 近藤 了太郎, 藤岡 紘, 門田 実, 安樂 和彦, 鳥澤 眞介, 高木 力
    日本水産工学会 学術講演会 学術講演論文集, 2013, 59, 62, 日本水産工学会, 2013年
    日本語
  • II-1. Computational modeling of fishing net
    Tsutomu Takagi
    Nippon Suisan Gakkaishi (Japanese Edition), 78, 5, 1018, 2012年, ［筆頭著者, 責任著者］, ［国内誌］
    英語, 研究論文（学術雑誌）
  • Constructing a mathematical model of fishery system, and estimating ideal aquaculture and catch-fishery products.
    Minoru Kadota, Shinsuke Torisawa, Takeshi Yamane, Tsutomu Takagi
    Fisheries Engineering, 48, 3, 197, 203, 日本水産工学会, 2012年, ［査読有り］, ［国内誌］
    英語, 海面魚類養殖業に使用される餌量は大部分が,海面漁業により生産されたもので構成されている。そのため,当該養殖生産量は海面漁業生産量とそこから養殖生産用餌量に転換される割合に強く支配されることが予想できる。本論文は,海面漁業生産量が海面養殖生産量に与える影響をシンプルな数理モデルを導入することによって評価する方法を提案するものである。海面食料生産量の増減をできるだけ簡易に評価する方法を提示し,得られた結果から,現況の海面養殖生産量の限界が評価できる可能性を示した。
  • A method of three-dimensional monitoring of free-swimming Pacific bluefin tuna, Thunnus orientalis, cultured in a net cage using a digital stereo-video camera system.
    Shinsuke Torisawa, Minoru Kadota, Kazuyoshi Komeyama, Tsutomu Takagi
    Fisheries Engineering, 49, 1, 13, 20, 日本水産工学会, 2012年, ［査読有り］, ［最終著者］, ［国内誌］
    英語, デジタルステレオカメラを用いて,生簀内を自由遊泳する養成クロマグロの3次元計測を実施した。生簀内の養成個体の尾叉長と体長組成の推定は,DLT法を用いることで行った。養成魚管理を行ううえで必要とされるこれらの情報をステレオ撮影画像から取得することができた。本研究では,これまでは特殊な方法となっていたステレオ画像解析を,DLT法を用いた簡便な養殖時の養成魚モニタリング手法として構築することを試みた。さらに,同一個体の繰り返し計測から,推定値の妥当性を評価した結果,ステレオカメラシステムからの距離が9.2m以内で撮影された対象魚は,誤差率が養殖業者に望まれる値となる5%以内で,尾叉長を推定できることが確認できた。これらの結果から,今回提案する簡便なステレオ解析手法は,養成魚に負荷を与えることなく,養成魚管理に非常に役立つ情報を提供できることが明らかとなった。
  • Employing relative entropy techniques for assessing modifications in animal behavior
    Minoru Kadota, Eric J. White, Shinsuke Torisawa, Kazuyoshi Komeyama, Tsutomu Takagi
    PLoS ONE, 6, 12, e28241, 2011年12月02日, ［査読有り］, ［国際共著］, ［国際誌］
    英語, 研究論文（学術雑誌）
  • Analysis of juvenile tuna movements as correlated random walk
    Minoru Kadota, Shinsuke Torisawa, Tsutomu Takagi, Kazuyoshi Komeyama
    Fisheries Science, 77, 6, 993, 998, 2011年11月, ［査読有り］, ［国際誌］
    英語, 研究論文（学術雑誌）
  • Schooling behaviour of juvenile Pacific bluefin tuna Thunnus orientalis depends on their vision development
    S. Torisawa, H. Fukuda, K. Suzuki, T. Takagi
    Journal of Fish Biology, 79, 5, 1291, 1303, 2011年11月, ［査読有り］, ［国際誌］
    英語, 研究論文（学術雑誌）
  • Seasonal distribution of adult crucian carp nigorobuna Carassius auratus grandoculis and gengoroubuna Carassius cuvieri in Lake Biwa, Japan
    Yoshio Kunimune, Yasushi Mitsunaga, Kazuyoshi Komeyama, Masanari Matsuda, Toru Kobayashi, Tsutomu Takagi, Takeshi Yamane
    Fisheries Science, 77, 4, 521, 532, 2011年07月, ［査読有り］, ［国際誌］
    英語, 研究論文（学術雑誌）
  • Ontogenetic changes in behaviour transmission among individuals in the schooling of Pacific bluefin tuna Thunnus orientalis
    Hiromu Fukuda, Yoshifumi Sawada, Tsutomu Takagi
    AQUATIC LIVING RESOURCES, 24, 2, 113, 119, 2011年04月, ［査読有り］, ［最終著者］, ［国際誌］
    英語, 研究論文（学術雑誌）
  • A digital stereo-video camera system for three-dimensional monitoring of free-swimming Pacific bluefin tuna, Thunnus orientalis, cultured in a net cage
    Shinsuke Torisawa, Minoru Kadota, Kazuyoshi Komeyama, Katsuya Suzuki, Tsutomu Takagi
    Aquatic Living Resources, 24, 2, 107, 112, 2011年04月, ［査読有り］, ［最終著者］, ［国際誌］
    英語, 研究論文（学術雑誌）
  • Measuring the swimming behaviour of a reared Pacific bluefin tuna in a submerged aquaculture net cage
    Kazuyoshi Komeyama, Minoru Kadota, Shinsuke Torisawa, Katsuya Suzuki, Yuichi Tsuda, Tsutomu Takagi
    Aquatic Living Resources, 24, 2, 99, 105, 2011年04月, ［査読有り］, ［最終著者］, ［国際誌］
    英語, 研究論文（学術雑誌）
  • Concernment of rheotactic reaction and schooling behaviour traits of the dwarf sweetfish, Plecoglossus altivelis on a capture process of the set-net “eri”.
    Hiromu Fukuda, Shinsuke Torisawa, Takeshi Yamane, Tsutomu Takagi
    Fisheries Engineering, 48, 2, 117, 124, 日本水産工学会, 2011年, ［査読有り］, ［最終著者］, ［国内誌］
    英語, 湖産アユの群行動と走流性の特徴を精査した。400lxの照度環境下で,アユは個体間距離が短く極性の低い群れを形成したが,低照度環境下(0.01lx)では,群れを形成しなかった。また,3.3cm s^<-1>以上の流速に対して,アユは正の走流性を示し,特に5.2cm s^<-1>以上の流速では水槽底面に対して魚体を定位させる頻度が高まった。しかし3.3cm s^<-1>未満の流速に対しては,アユは顕著な反応行動を示さなかった。この結果は,比較的弱い流れが本種の走流性の誘因にならないことを示している。これらの結果から,流動環境が本種の遊泳方向や移動距離に影響を与える因子であることが示された。また,比較的に極性が低い魚群を形成する湖産アユのような種では,流動環境が行動や移動に与える影響は特に強くなることが示唆された。
  • Developmental changes in behavioral and retinomotor responses of Pacific bluefin tuna on exposure to sudden changes in illumination
    Hiromu Fukuda, Shinsuke Torisawa, Yoshifumi Sawada, Tsutomu Takagi
    AQUACULTURE, 305, 1-4, 73, 78, 2010年07月, ［査読有り］, ［最終著者, 責任著者］, ［国際誌］
    英語, 研究論文（学術雑誌）
  • Ontogenetic changes in schooling behaviour during larval and early juvenile stages of Pacific bluefin tuna Thunnus orientalis
    H. Fukuda, S. Torisawa, Y. Sawada, T. Takagi
    JOURNAL OF FISH BIOLOGY, 76, 7, 1841, 1847, 2010年05月, ［査読有り］, ［最終著者, 責任著者］, ［国際誌］
    英語, 研究論文（学術雑誌）
  • Functional morphology of the flounder allows stable and efficient gliding: an integrated analysis of swimming behaviour
    Tsutomu Takagi, Ryo Kawabe, Hiroyuki Yoshino, Yasuhiko Naito
    AQUATIC BIOLOGY, 9, 2, 149, 153, 2010年, ［査読有り］, ［筆頭著者, 責任著者］, ［国際誌］
    英語, 研究論文（学術雑誌）
  • Morphological features and functions of bluefin tuna change with growth
    髙木 力, 田村優美子
    Fisheries Science, 75, 3, 567, 575, 2009年05月, ［査読有り］, ［最終著者, 責任著者］, ［国際誌］
    英語, 研究論文（学術雑誌）
  • 幼魚期の成長に伴うクロマグロ魚群の個体間相互作用の変化　　　　　　　　　　　　　　　
    髙木 力, 石橋 泰典, 福田漠生, 倉田道雄, 澤田
    日本水産学会講演要旨集, 166, 2009年03月
  • 遊泳するクロマグロ幼魚の推進力と抗力の推定　　　　　　　　　　　　　　　
    髙木 力, 田村優美子
    日本水産学会講演要旨集, 166, 2009年03月
  • クロマグロ沖合養殖施設の研究開発-Ⅲ NaLAを用いた波浪・流動環境における生簀網形状の数値解析　　　　　　　　　　　　　　　
    髙木 力, 鈴木勝也, 鳥澤眞介
    日本水産学会講演要旨集, 13, 日本水産学会大会春季大会, 2009年03月
  • クロマグロ沖合養殖施設の研究開発-Ⅱ 実海域における大型養殖施設の動態計測　　　　　　　　　　　　　　　
    髙木 力, 鳥澤眞介, 鈴木勝也, 鉛 進, 沼口隆之, 小林次彦
    日本水産学会講演要旨集, 13, 2009年03月
  • クロマグロ沖合養殖施設の研究開発-Ⅰ 最適な設計技術の構築を目指して　　　　　　　　　　　　　　　
    髙木 力, 鈴木勝也, 鳥澤眞介, 鉛 進, 沼田隆之, 小林次彦
    日本水産学会講演要旨集, 13, 日本水産学会大会春季大会, 2009年03月
  • High-frequency depth recording reveals the vertical movement of flounder in the Tsugaru Strait of northern Japan
    Ryo Kawabe, Nagayasu Yoshiura, Katsuaki Nashimoto, Yuichi Tsuda, Takahito Kojima, Tsutomu Takagi, Tohya Yasuda, Akiko Kato, Katsufumi Sato, Yasuhiko Naito
    MARINE AND FRESHWATER BEHAVIOUR AND PHYSIOLOGY, 42, 4, 275, 295, 2009年, ［査読有り］, ［国際誌］
    英語, 研究論文（学術雑誌）
  • Numerical analysis of net cage dynamic behavior due to concurrent waves and current
    Katsuya Suzuki, Shinsuke Torisawa, Tsutomu Takagi
    Proceedings of the International Conference on Offshore Mechanics and Arctic Engineering - OMAE, 4, 1513, 1520, 2009年, ［査読有り］
    英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）
  • Analysis of fish movement using a genetic algorithm: factors influencing the occurrence of fish near a set-net
    K. Komeyama, K. Suzuki, T. Takagi, Y. Mitsunaga, T. Yamane, T. Hiraishi
    FISHERIES MANAGEMENT AND ECOLOGY, 15, 5-6, 347, 355, 2008年10月, ［査読有り］, ［責任著者］, ［国際誌］
    英語, 研究論文（学術雑誌）
  • クロマグロ幼魚の推進エネルギーと移動コスト視覚特性が群行動に与える影響　　　　　　　　　　　　　　　
    髙木 力, 石橋 泰典, 山根 猛, 福田漠生, 鈴木勝也, 山根猛, 澤田好史, 岡
    日本水産学会講演要旨集, 173, 日本水産学会大会春季大会, 2008年03月
  • Numerical analysis of dynamic behavior of Danish seining and sea trial verification,
    髙木 力, Suzuki Katsuya
    Mathematical and Physical Fisheries Science, 6, 6, 11, 22, 2008年
  • Dynamics of boat seine fishing using a net geometry simulator
    Katsuya Suzuki, Tsutomu Takagi
    Proceedings of the International Conference on Offshore Mechanics and Arctic Engineering - OMAE, 3, 865, 870, 2008年, ［査読有り］
    英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）
  • Evaluating the impact of gillnet ghost fishing using a computational analysis of the geometry of fishing gear
    Tsutomu Takagi, Takashi Shimizu, Holger Korte
    ICES JOURNAL OF MARINE SCIENCE, 64, 8, 1517, 1524, 2007年11月, ［査読有り］, ［筆頭著者, 責任著者］, ［国際誌］
    英語, 研究論文（学術雑誌）
  • Evaluating developmental changes in schooling behavior in cultivated Pacific bluefin tuna Thunnus orientalis using a mathematical model　　　　　　　　　　　　　　　
    H FUKUDA, S TORISAWA, K SUZUKI, Y ISHIBASHI, M KURATA, Y SAWADA, T TAKAGI, T YAMANE
    Contributions on the Theory of Fishing Gears and Related Marine Systems, 5, 297, 305, 2007年11月, ［査読有り］
    英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）
  • Changes in the retinal cone density distribution and the retinal resolution during growth of juvenile Pacific bluefin tuna Thunnus orientalis
    Shinsuke Torisawa, Tsutomu Takagi, Yasunori Ishibashi, Yoshifumi Sawada, Takeshi Yamane
    FISHERIES SCIENCE, 73, 5, 1202, 1204, 2007年10月, ［査読有り］
    英語, 研究論文（学術雑誌）
  • Schooling behaviour and retinomotor response of juvenile Pacific bluefin tuna Thunnus otientalis under different light intensities
    S. Torisawa, T. Takagi, H. Fukuda, Y. Ishibashi, Y. Sawada, T. Okada, S. Miyashit, K. Suzuki, T. Yamane
    JOURNAL OF FISH BIOLOGY, 71, 2, 411, 420, 2007年08月, ［査読有り］
    英語, 研究論文（学術雑誌）
  • Application of NaLA, a fishing net configuration and loading analysis system, to bottom gill nets
    Takashi Shimizu, Tsutomu Takagi, Holger Korte, Tomonori Hiraishi, Katsutaro Yamamoto
    FISHERIES SCIENCE, 73, 3, 489, 499, 2007年06月, ［査読有り］, ［責任著者］
    英語, 研究論文（学術雑誌）
  • Using a netting geometry simulator to develop smart fishing and smart gear
    Tsutomu Takagi, Takashi Shimizu, Holger Korte, Katsuya Suzuki
    Proceedings of the International Conference on Offshore Mechanics and Arctic Engineering - OMAE, 5, 45, 52, 2007年, ［査読有り］, ［筆頭著者, 責任著者］
    英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）
  • Mathematical and experimental analysis of schooling behavior during growth in juvenile chub mackerel: Considerations of population density and space limitation
    Katsuya Suzuki, Shinsuke Torisawa, Tsutomu Takagi
    Proceedings of the International Conference on Offshore Mechanics and Arctic Engineering - OMAE, 5, 69, 75, 2007年, ［査読有り］
    英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）
  • Quantitative analysis of schooling behaviour and retinomotor response in juvenile Pacific bluefin tuna under different light intensities　　　　　　　　　　　　　　　
    髙木 力, Torisawa Shinsuke, Fukuda Hiromu, Ishibashi Yasunori, Suzuki Katsuya, Yamane Takeshi, Sawada Yoshifumi, Okada Tokihiko, Miyashita Shigeru
    Mathematical and Physical Fisheries Science, 4, 2, 6, 2006年
  • 数値シミュレーションを用いた障害物に対する魚群の回避行動の定量的評価
    鈴木 勝也, 髙木 力, 宮下 和士
    数理水産科学, 4, 23, 28, 数理水産科学研究会, 2006年
    日本語
  • Video analysis of the schooling behavior of juvenile chum salmon under light and dark conditions using a mathematical model　　　　　　　　　　　　　　　
    Katsuya SUZUKI, Tsutomu TAKAGI, Kazushi MIYASHITA
    NPAFC Technical Report, 7, 131, 132, 2006年
  • Application of NaLA, a fishing net configuration and loading analysis system, to drift gill nets，
    髙木 力, Shimizu Takashi, Holger Korte, Hiraishi Tomonori, Yamamoto Katsutaro
    Fisheries Research, 76, 1, 67, 80, 2005年10月, ［査読有り］, ［筆頭著者, 責任著者］, ［国際誌］
    英語, 研究論文（学術雑誌）
  • Application of Net shape simulator “NaLA” to gill net　　　　　　　　　　　　　　　
    T SHIMIZU, T TAKAGI, K SUZUKI, T HIRAISHI, K YAMAMOTO
    Contributions on the Theory of Fishing Gears and Related Marine Systems, 4, 29, 36, 2005年10月, ［査読有り］
    英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）
  • Possibilities of integrative analysis using net shape simulator “NaLA” and CFD for estimation of flow characteristics near fishing net,　　　　　　　　　　　　　　　
    T TAKAGI, H YOSHINO, T SHIMIZU, K SUZUKI
    Contributions on the Theory of Fishing Gears and Related Marine Systems, 3, 245, 250, 2005年10月, ［査読有り］
    英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）
  • ﾊﾞｲｵﾛｷﾞﾝｸﾞとバイオメカニクスの総合研究によるヒラメのtailbeat-and-glide行動の解析　　　　　　　　　　　　　　　
    髙木 力, 河邊玲
    第36回北洋シンポジュウム, 2, 2005年02月
    海洋生態系における高次捕食者の行動研究のための新技術
  • 魚群行動における視覚と側線感覚機能の数理モデルによる評価
    鈴木 勝也, 髙木 力, 鳥澤 眞介, 福田 漠生, 村田 修, 山本 眞司, 宮下 和士
    数理水産科学, 3, 15, 20, 数理水産科学研究会, 2005年
    日本語
  • 明暗によるチカ Hypomesus japonicus 魚群の遊泳行動の変化
    鈴木 勝也, 高木 力, 宮下 和士
    日本水産工学会学術講演会講演論文集, 16, 195, 196, 2004年
    日本語
  • 異なる光環境下における魚群の行動特性について　　　　　　　　　　　　　　　
    鈴木 勝也, 高木 力, 鳥澤 眞介, 宮下 和士
    数理水産科学, 2, 37, 42, 2004年
  • Validity and visualization of a numerical model used to determine dynamic configurations of fishing nets
    K Suzuki, T Takagi, T Shimizu, T Hiraishi, K Yamamoto, K Nashimoto
    FISHERIES SCIENCE, 69, 4, 695, 705, 2003年08月, ［査読有り］, ［責任著者］
    英語, 研究論文（学術雑誌）
  • 漁具性能の科学的性能（漁具工学の数値シミュレーション技術とその可能性について　　　　　　　　　　　　　　　
    髙木 力
    日本水産工学会講演論文集, 247, 248, 2003年05月
  • 網地形状シミュレータ"NaLA"の性能について
    髙木 力, Shimizu Takashi, Suzuki Katsuya, Hiraishi Tomonori, Matsushita Yoshiki, Watanabe Toshihiro
    水産工学, 40, 2, 125, 134, 日本水産工学会, 2003年, ［査読有り］, ［筆頭著者, 責任著者］, ［国内誌］
    英語, 著者らは水中での網地形状と荷重をコンピュータによって推定できる汎用性の高いシステム"NaLA"（Net shape configuration and Loading Analysis system）の実用化を目指してその開発に取り組んでいる。網地形状と荷重は数値計算により算定されパーソナルコンピュータ上に3次元的に視覚化される。本論文ではNaLAによって得られた推定結果を水槽実験とトロール網形状推定ソフトウェアDynamiTと比較し、その性能を評価した。計算モデル内の抗力係数をレイノルズ数の関数とすることで網地の形状とそれに作用する荷重は水槽実験の結果とよく一致することが確認された。NaLAとDynamiTとの性能を比較したところ、NaLAでは早い段階で平衡状態の網形状を得ることができたが、DynamiTでは網地の脚や曳航索が折れ曲がり、網形状が不安定な状態になることが確認され不合理な結果が得られた。これらの結果からNaLAの計算モデルで得られる推定結果は精度、汎用性や実用性の面でより適切なものであることが確
  • 閉鎖空間内における魚群行動の確率モデル　　　　　　　　　　　　　　　
    鈴木 勝也, 高木 力, 守冨 裕, 鳥澤 眞介, 宮下 和士
    数理水産科学, 1, 15, 20, 2003年
  • 網地の形状と運動に関する数値シミュレーション手法の開発
    T Takagi, K Suzuki, T Hiraishi
    日本水産学会誌, 68, 3, 320, 326, 2002年05月, ［査読有り］, ［筆頭著者, 責任著者］, ［国内誌］
    日本語, 研究論文（学術雑誌）
  • Modeling of net for calculation method of dynamic fishing net shape
    Tsutomu Takagi, Katsuya Suzuki, Tomonori Hiraishi
    Fisheries Science, 68, sup2, 1857, 1860, 2002年, ［査読有り］, ［筆頭著者, 責任著者］, ［国際誌］
    英語, 研究論文（学術雑誌）
  • Calculation and visualization method of dynamic fishing net shape　　　　　　　　　　　　　　　
    Tsutomu TAKAGI, Katsuya SUZUKI, Tomonori HIRAISHI
    Contributions on the Theory of Fishing Gears and Related Marine Systems, 2, 159, 172, 2001年11月, ［査読有り］
    英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）
  • 成長ステージと個体数の違いによるマサバ魚群の遊泳行動の変化
    鈴木 勝也, 守冨 裕, 高木 力, 山根 猛, 村田 修
    日本水産工学会学術講演会講演論文集, 13, 177, 178, 2001年
    日本語
  • 漁具の計算機設計モデル(漁具の流体力学的側面 : II 応用的研究)
    高木 力, Tsutomu Takagi, Faculty of Agriculture Kinki University
    日本水産学会誌 = Bulletin of the Japanese Society of Scientific Fisheries, 66, 5, 901, 902, The Japanese Society of Fisheries Science, 2000年09月15日
    日本語
  • 円柱構造物に対する魚群の遊泳行動　　　　　　　　　　　　　　　
    鈴木 勝也, 高木 力, 山根 猛
    日本水産工学会学術講演会講演論文集, 221, 222, 2000年
  • 波動場における漁具の流体特性(漁具の流体力学的側面 : I 基礎的研究の現状と課題)
    高木 力, Tsutomu Takagi, Faculty of Agriculture Kinki University
    日本水産学会誌 = Bulletin of the Japanese Society of Scientific Fisheries, 65, 5, 925, 926, The Japanese Society of Fisheries Science, 1999年09月15日
    日本語
  • SELECTIVITY OF TRAPS FOR WHELKS NEPTUNEA-ARTHRITICA
    K NASHIMOTO, K SUZUKI, T TAKAGI, K MOTOMATSU, T HIRAISHI
    NIPPON SUISAN GAKKAISHI, 61, 4, 525, 530, 1995年07月, ［査読有り］
    日本語, 研究論文（学術雑誌）
  • FISH SCHOOLING BEHAVIOR IN WATER TANKS OF DIFFERENT SHAPES AND SIZES
    T TAKAGI, K NASHIMOTO, K YAMAMOTO, T HIRAISHI
    NIPPON SUISAN GAKKAISHI, 59, 8, 1279, 1287, 1993年08月, ［査読有り］, ［筆頭著者, 責任著者］, ［国内誌］
    日本語, 研究論文（学術雑誌）

その他活動・業績

書籍等出版物

  • Contributions on the theory of fishing gears and related, Marine systems　　　　　　　　　　　　　　　
    2002年
  • 漁具物理学　　　　　　　　　　　　　　　
    成山堂書店, 2001年
  • Fishing Gear Phisics　　　　　　　　　　　　　　　
    2001年
  • Contributions on the Theory of Fishing Gears and Related Marine Systems　　　　　　　　　　　　　　　
    NEUER HOCHSCHULSCHRIF TENVIRLAG, 2000年

所属学協会

  • アクアバイオメカニズム研究会　　　　　　　　　　　　　　　
  • 日本水産学会　　　　　　　　　　　　　　　
  • 日本水産工学会　　　　　　　　　　　　　　　

共同研究・競争的資金等の研究課題

  • 回遊性魚類の長距離移動を可能にする物理的メカニズムの解明
    科学研究費助成事業
    2025年04月01日 - 2029年03月31日
    高木 力, 五味 伸太郎, 菊地 謙次, 竹原 幸生
    日本学術振興会, 基盤研究(B), 北海道大学, 25K01181
  • 選択的漁獲のための魚群行動の理解と制御
    科学研究費助成事業
    2024年04月01日 - 2028年03月31日
    若宮 直紀, 小蔵 正輝, 高木 力, 鳥澤 眞介
    日本学術振興会, 基盤研究(A), 大阪大学, 24H00743
  • 鰭の柔らかさと動きのしなやかさがもたらす移動能力と機動性向上の解明
    科学研究費助成事業 基盤研究(C)
    2022年04月01日 - 2025年03月31日
    高木 力, 鳥澤 眞介, 竹原 幸生
    日本学術振興会, 基盤研究(C), 北海道大学, 22K03977
  • 魚群行動の流体力学的機能性の解明
    科学研究費助成事業 基盤研究(C)
    2020年04月01日 - 2023年03月31日
    鳥澤 眞介, 竹原 幸生, 高木 力
    賢く獲る漁業技術の開発が近年求められているが，生産手段の最適化は対象生物(魚類)の行動特性を理解せずには実現できない。したがって，魚類の群行動についての基本的理解とそのための研究は不可欠である。
    本研究では，魚類が群れを形成する意味を物理的側面からアプローチすることにより，その本質的意義の解明を目指す。背景となる力学的論理基盤から群を形成したことによる移動エネルギーコストの利得が単一個体よりどの程度のアドバンテージとなり，魚群の規模によりどのような差がでるのかを明らかにする。これをベースにして，種の違いによる魚群の移動距離・速度とエネルギーコストの適値と限界，また群を形成する種がなぜその魚群規模となるのか，その極限や最適規模，さらに魚群の立体構造の必然性や最適性について，一つの体系的理論からこれらの説明や解釈を可能とする革新的アプローチ手法の確立を試みている。
    PTV（流体可視化計測）実験では，マアジを対象種として3尾で形成される魚群を回流水槽で巡航遊泳させ，群泳時の魚体後流域の流況可視化実験を2種類のレーザー光源と高速カメラを用いて2日間にわたり2回実施した。現在は当該実験で撮影した画像から流況を明かにするために，魚体後流域の流速ベクトルや渦度分布の解析を実施中である。
    CFD（数値流体力学）解析実験では，ビワマスを対象種としてデジタルビデオカメラで撮影した遊泳運動から魚体の遊泳運動関数を算定した後，並列遊泳する2尾の魚体モデルに遊泳運動を与えて群泳を再現し，数値流体力学解析により魚体モデルに作用する圧力とその分布を算出することで流体力学的効果を求めた。並列で遊泳する個体は個体間の距離を全長の0.4倍から2.0倍まで変化させた場合，0.4全長倍距離のとき推進効率が最も良く，尾鰭の振動が互いに逆位相のとき，単体で遊泳するよりも推進効率が約10%向上することを明かにした。
    日本学術振興会, 基盤研究(C), 近畿大学, 20K04355
  • 情報科学と画像解析を応用した新技術展開による養殖魚成育生産管理システムの開発
    科学研究費助成事業 基盤研究(B)
    2018年04月01日 - 2022年03月31日
    高木 力, 竹原 幸生, 鳥澤 眞介, 阿部 孝司, 米山 和良, 井口 信和
    魚類養殖産業では生産物が水面下にあるため日常的に求められる生産管理や成育状態の把握が困難となっている。こうした背景からICT導入による効率化が検討されている。
    本研究では，魚類養殖の成育・生産を効率化するシステムの構築を目指して，非接触で養殖魚の収容数や生育状態を計測する基盤技術開発に取り組む。
    【個体数計数システムの開発】本システムは取得された画像情報から個体画像を抽出する過程とその個体画像を連続画像上で追跡し，各個体の移動ベクトルを推定する二つの解析パートで構成されている。H30年度は，生簀内を遊泳する養殖魚を撮影した画像情報から個体画像を抽出するアルゴリズムの基盤部分の構築を行った。深層学習による個体画像識別の有効性を確認した。検出対象を塗り分けた画像と元画像をペアとした教師データを用いて検出対象を画像的に識別するSegNetとよばれる深層学習法を適用することにより，養殖魚の個体画像を関心領域として抽出することを行った。その結果，実験水槽レベルでは学習画像データ100枚を用いて，2層構造SegNetを適用することで個体画像抽出が可能となった。この成果を実海域に応用することによりクロマグロ養殖場での養殖魚個体の画像抽出を行い，最適なSegNetの学習パラメータを探索する。
    【非接触型個体サイズ推定システムの開発】DLT法を用いて複数のカメラから三次元位置座標を推定し，養殖魚の尾叉長等の成長状態を把握するシステムの開発を行った。直方体状キャリブレーションフレームを用いてカメラシステムを較正し計測誤差を抑制した。これにより養殖魚の体サイズは直接生簀から捕獲せずに，非接触で体サイズを定量化することができる。直接計測したものと本方法から算定された結果を比較したところ，直接計測との有意差は認められず本方法の有効性を確認することができた。
    日本学術振興会, 基盤研究(B), 北海道大学, 18H02260
  • 遊泳個体数計数アルゴリズムの研究開発：PTV解析技術を応用した新たな試み
    科学研究費助成事業 挑戦的萌芽研究
    2015年04月01日 - 2017年03月31日
    木村 暢夫, 米山 和良, 鳥澤 眞介, 平石 智徳, 高木 力, 竹原 幸生
    養殖生簀内の飼育個体数を簡便に計数可能な基盤技術を開発する目的で，流体工学分野で適用されている流場の可視化技術であるPTV（Particle Tracking Velocimetry)解析技術を適用し，画像内の魚群の構成尾数を計数する基盤アルゴリズムを構築した。動画像内の一定の輝度と面積以上の領域を魚の個体として領域抽出したのち，当該領域の移動ベクトルをカルマンフィルタのアルゴリズムを適用することにより算定した。ベクトルの本数から空間内の個体数を推定したところ，水槽内に200尾を投入したとき，個体数推定結果の実数に対する平均誤差は5.9%となり，その有効性が確認できた。
    日本学術振興会, 挑戦的萌芽研究, 北海道大学, 15K14785
  • ICT技術を用いたマグロ類のまき網漁業における漁獲過程とそのメカニズムの解明
    科学研究費助成事業 基盤研究(C)
    2014年04月01日 - 2017年03月31日
    高木 力, 鳥澤 眞介, 光永 靖, 河邊 玲, 門田 実, 米山 和良
    旋網漁具の動態を数値シミュレーション技術を用いて解析するとともに，対象魚類の三次元行動軌跡を構築することにより，カツオ・マグロ類を対象とした旋網漁業の漁獲メカニズムを評価した。メバチ3個体の操業中の行動軌跡を取得した。投網後，個体が旋網に取り巻かれてからは個体の移動ベクトルの方向は鉛直・水平方向に短時間で大きく変動した。漁具の動態解析結果から網裾の最大到達深度は200mに達する一方で個体は100m以浅を遊泳し，網を締め巻き始めてからは遊泳速度は30%減少した。投網後1500秒経過すると，網地目合が縦方向に伸長されるため，メバチの若齢魚は身網の半分以上で通過不可能となることが示唆された。
    日本学術振興会, 基盤研究(C), 北海道大学, 26450269
  • 飛翔体と地上ロボットの群制御を用いた多次元情報収集システムの開発
    科学研究費助成事業 基盤研究(B)
    2011年04月01日 - 2014年03月31日
    稲田 喜信, 高信 英明, 高木 力
    小型の飛翔体や地上移動型ロボットを用いた情報収集をより高機能にすることを目的として多数の機体を連携させる群制御の研究を行った。自然界における鳥や魚の群運動を参考にして、接近、反発、平行移動の３つの制御を組み合わせた群制御モデルを作成し、これを用いて地上移動型ロボットや各種飛翔体を用いた群制御を試みた。その結果、これらのハードウェア上で３つの制御の全て、あるいは一部が正しく機能することを確認し、飛行船と地上移動ロボットという異種の機体間での連携制御にも成功した。また、魚群行動を分析して個体の成長段階に応じた群形成パラメータの変化を確認し、群移動時のエネルギ消費を低減できる個体配置を明らかにした。
    日本学術振興会, 基盤研究(B), 東海大学, 23360382
  • 生物行動特性を考慮したクロマグロ沖合型養殖施設の最適デザイン
    科学研究費助成事業 基盤研究(C)
    2010年 - 2012年
    高木 力, 米山 和良, 鳥澤 眞介, 鈴木 勝也, 河邊 玲, 門田 実
    本研究はクロマグロ用沖合型養殖施設を力学的なだけでなく,養成魚の行動特性も考慮して最適設計するための知見を得ようとするものである。施設の力学的解析を行うために施設形状と作用荷重を推定する数値シミュレーション手法を開発した。これにより,1ktの潮流により生簀内容積がおよそ50%減少することがわかった。また,強い潮流により生簀網が吹け上がり養成魚と接触する危険性が高まることが行動観測により示唆されたほか,これに伴う冷水塊の進入が養成魚の行動に強い制限を加えることがわかった。
    日本学術振興会, 基盤研究(C), 近畿大学, 22580214
  • 養殖クロマグロの養成環境の変化に対する反応行動の分析
    科学研究費助成事業 研究活動スタート支援
    2009年 - 2010年
    米山 和良, 高木 力, 鳥澤 眞介, 鈴木 勝也, 門田 実
    本研究では、浮沈式沖合養殖施設内においてクロマグロの養成に必要な情報となる行動記録の計測を実施し、養成環境の変化に対するクロマグロの反応行動を分析した。本研究では、冷水塊の差し込みによる養魚の顕著な遊泳深度の変化をとらえた。また、養魚の3次元遊泳経路の計測に成功し、浮沈操作による養成空間の強制的な変化、潮流による生簀容積の減少がクロマグロの遊泳行動にどのような影響をもたらすのかを本研究で具体的に評価できるようになった。
    日本学術振興会, 研究活動スタート支援, 鹿児島大学, 21880047
  • クロマグロの遊泳能力の解明-バイオメカニクスとバイオテレメトリの統合研究-
    科学研究費助成事業 基盤研究(C)
    2006年 - 2007年
    高木 力, 河邊 玲, 光永 靖, 上野 公彦
    本研究ではバイオメカニクス(生体力学)研究を通して,クロマグロの遊泳能力と遊泳メカニズムそして本種の遊泳に対する形態機能を解明することを目的としている。3次元形態計測から本種のデジタル形態モデルを作製し,これを用いたCFD(数値流体力学)解析から本種の遊泳時流体力学的特性を明らかにした。成長に伴って魚体の抵抗係数は減少する傾向を示した。本種の遊泳時抵抗はおもに尾鰭の振動振幅の大きさに依存し,振動周波数はほとんど影響しないことがわかった。水平遊泳時の重心回りのモーメント推定から本種は低速遊泳時ではわずかに頭上げの姿勢で遊泳する必要があること,また,エネルギー効率を優先した遊泳では深い角度でグライドし,浅い角度で上昇する遊泳式が有利であることを理論で導いた。この推定結果は遊泳姿勢と尾鰭振動を記録する小型記録計で実海域計測されたフィールドデータによって裏付けられた。負の浮力である本種は自重を支持するために,胸鰭は揚力発生の重要な機能を果たしていると考えられていたが,CFD解析結果からも大きな揚力を発生できる器官であることが確認された。実際の個体で確認するため,磁力を用いて胸鰭の開度を記録する小型記録計を開発し,実海域実験を実施した。低速で遊泳するときには頻繁に胸鰭を大きく拡げ,揚力を獲得していることが明らかとなった。本種幼魚の遊泳時に計測される代謝エネルギーから遊泳時のエネルギー変換効率を見積もるため回流水槽を用いた生体実験を実施した。その結果,本種単位重量当たりの移動エネルギーコストに換算すると平均15000J/kg/kmであった。これに対し,CFDに基づいて,算出された遊泳に必要な仕事(エネルギー)は移動エネルギーコストの2-4%程度でしかなく,幼魚期では代謝エネルギーのほとんどが体温維持に使用されていることが示唆された。
    日本学術振興会, 基盤研究(C), 近畿大学, 18580195
  • クロマグロの遊泳能力と群行動メカニズムに関する研究　　　　　　　　　　　　　　　
    2003年 - 2007年
    競争的資金
  • 旋網漁具の網形状数値シミュレーションと最適操業システムの構築　　　　　　　　　　　　　　　
    委託研究
    2004年 - 2006年
    競争的資金
  • クロマグロ等魚類養殖施設の最適構造の検討　　　　　　　　　　　　　　　
    2003年 - 2004年
    競争的資金
  • 網漁具の形状と運動に関する数値シミュレーション手法の開発
    科学研究費助成事業 奨励研究(A)
    2001年 - 2002年
    高木 力
    昨年度,網地の形状と運動を推定する数値計算用モデルを開発し試計算を行った。その結果,網形状は実測値と計算値で非常によく一致した。本年度は以下にあげる成果を得ることができた。
    ■計算モデルに内在する問題点を把握するため,水槽実験により複数箇所の網糸に作用する荷重を測定し,計算値と比較した。その結果計算値はいずれの条件でも実測値よりも過小に推定された。この原因は網地に作用する抗力係数を一定として取り扱っていたことに起因していた。水槽実験時の網糸に対するレイノルズ数範囲ではCd値は流速の違いによって大きく変化する遷移域であった。そこでCd値をレイノルズ数の関数として与え,試計算したところ実測値と計算値は非常によく一致し,計算モデルの精度向上をはかることができた。
    ■計算モデルは網地の結節部と脚部を質点としてこれらの運動方程式を連立して解いている。そのため大規模な網地では計算時間の増加は避けられない。そこで効率的な計算を行うため複数の目合をグループ化して計算質点数を減少させることを試みた。その結果10000質点の網地について4目をグループ化した場合,計算精度にほとんど影響を与えることはなく,計算時間は約1/8に減少させることができた。
    ■算定結果の視覚化についてはグラフィックライブラリOpenGLを利用してより詳細かつ効率的に3次元表示が可能となった。これによって市販のグラフィクスアプリケーションソフトに依存することはなくなり,解析システムの開発がより柔軟に行えるようになった。
    本研究で,網漁具形状をコンピュータによって推定する計算モデルを開発することができた。このモデルは定式化も容易なため応用性が高い。一連の研究成果から汎用性のある網地の形状・荷重を推定するシステムが実用化できる可能性は極めて高くなったといえる。今後は実際の網漁具に応用できるように最終的なシステムの完成を目指す。
    日本学術振興会, 奨励研究(A), 近畿大学, 12760135
  • 魚類遊泳時のアクアバイオメカニズムに関する研究　　　　　　　　　　　　　　　
    2002年
    競争的資金
  • ヒラメ・カレイ類の遊泳滑空行動に関する流体力学的メカニズムの解明
    科学研究費助成事業 基盤研究(C)
    2000年 - 2001年
    梨本 勝昭, 高木 力, 平石 智徳, 内藤 靖彦
    本研究では津軽海峡沿岸域に生息するヒラメ成魚を対象に、活動の日周性と離底行動の機能および遊泳滑空の仕組みを明らかにした。
    2000年10〜11月に10個体について加速度センサー搭載型データロガーをヒラメ成魚に装着して北海道知内町沖合に放流した。2個体の回収に成功して33.9時間、142.2時間にわたり遊泳速度、水深、水温、2軸の加速度の貴重な連続行動データを得ることができた。記録された加速度波形の明瞭な違いからヒラメの移動様式には次の2つのパターンがあることが明らかになった。
    (1)Only-beat方式:離底開始から終了まで、遊泳に伴う加速度波形が連続的に記録される移動パターン。このパターンでは離底の高さは1mを超えることはまれであり、離底時間は3分間を超えることはない。
    (2)Beat-glide方式:離底開始から終了までの時間、体の振動を継続させるパターン。このパターンでは上昇と下降を連続的に繰り返し、上昇時にのみ体を振動させて、下降時には滑空をする。離底の高さは1m以下になることはまれで、離底持続時間は最長で約24分間に及んだ。
    二つの移動様式の間で解析した各パラメータについて比較したところ、遊泳持続時間には二つのパターン間に有意差が認められなかった。また水平移動距離はBeat-glide方式の方が有意に距離は長く、ヒラメは移動距離の長短に応じて移動方式を変えていることが示唆された。さらに、水平移動距離と魚体の振動数との間には、両パターンともに有意な正の相関が認められ、同じ距離を移動する場合にはBeat-glide方式ではOnly-beat方式に比べると振動回数を約22.3%節約でき、さらに酸素消費率で両者を比較すると62%の移動コスト軽減になることが試算され、ヒラメは移動離に応じて移動方式を選択していることが明らかとなった
    日本学術振興会, 基盤研究(C), 北海道大学, 12660157
  • 定置網内の魚群行動モデル　　　　　　　　　　　　　　　
    2001年
    競争的資金
  • Numerical model of fish schooling behavior in a set net　　　　　　　　　　　　　　　
    競争的資金
  • Study on hydrodynamic characteristics of local water around oceanic life from the viewpoint of marine production　　　　　　　　　　　　　　　
    競争的資金
  • Study on net-avoidance of microplankton with quantitative sampling gear　　　　　　　　　　　　　　　
    競争的資金
  • Study on calculation of dynamic response of reticulate structure and evaluating its dynamics characteristics　　　　　　　　　　　　　　　
    競争的資金

産業財産権

  • 網地形状シミュレーションプログラム,漁網シミュレーションプログラム, 漁撈シミュレーションプログラム並びに漁撈コントロールシステム 特許第3870359号　　　　　　　　　　　　　　　
    特許権, 髙木 力
    特許3870359