複雑相互作用を考慮した多ホスト-多パラサイト系の共進化動態による生物多様性・ 遺伝的多様性維持機構の解明

伊東 啓
(長崎大学 熱帯医学研究所 講師)

2017年7月6日木曜日

信長の野望とシミュレーション

前回の「ネトゲで流行った感染症」が結構読まれていました。みんなゲームの話が好きなんですね。私も好きです。


先日とうとう「信長の野望 創造 withパワーアップキット(通称:創造PK)」と、「信長の野望 創造 戦国立志伝」を買ってしまいました。(以下、野望と呼称します)
いや、ほんと、歴代野望の中でも最高傑作ですね(創造は微妙です。PKか戦国立志伝をおすすめします)。

信長の野望 創造:http://www.gamecity.ne.jp/souzou/
信長の野望 創造 戦国立志伝:http://www.gamecity.ne.jp/souzou/sr/index.html

このゲーム、信長の野望シリーズの最高傑作だと思われます(特に立志伝)。
信長の野望は戦国武将になって、天下統一を目指すゲームなのですが、やはり魅力はその豊富な武将データでしょう。
なんと2106人もの武将が登録されており、その一人ひとりに顔と能力値が設定されています。

例えば私の地元「静岡市」といえば街道一の弓取り、今川義元でしょう(静岡の武将で徳川家康とか言っている人はすぐ戻るボタンで去ってください)。
今川義元は桶狭間で織田信長に討ち取られるため、野望のキャラとしては不遇の時代を送っていました。しかし、時代が進むにつれて再評価が進みました。これも静岡大学名誉教授の大和田先生の功績でしょう。

そしてそれはゲームの顔グラ(顔グラフィックの略)に現れています。
右下(天翔記)が最も古く、左上(天道)に向かって新しい作品です。
麻呂眉の冴えないデブから一気にイケメンに。ちなみに、私は大河ドラマ「風林火山」で谷原章介が義元を演じたときから美化が始まっている気がします。

「今川義元 信長の野望」の画像検索結果
https://www.nobuwiki.org/nobu_cg/nobucg_01

さらに最新作(創造)ではこの通り、

「今川義元 信長の野望」の画像検索結果

もはや当初の面影はありませんが、なんか強そうです(実際超強い)。

さて、能力値の話に戻りますが、下は昨年の大河ドラマ「真田丸」でまた話題になった「真田昌幸」です。役者さんで言うと草刈さんです。

「信長の野望 創造 能力」の画像検索結果

このように、統率や武勇といった能力値は1~100(育成によってはそれ以上)で与えられており、合戦や内政で効果を発揮します。これらは実際の歴史上のエピソードや功績にちなんで与えられている数値です。真田家はエピソードには事欠かないので、全作通じて強いです。最近ますます強くなってるような…

こんな数値をいちいち振り分けた武将が有名も無名も含めて2000人もいる訳です。KOEIすごい。

こういった武将達がせめぎ合いながら天下を目指すゲーム、信長の野望。これはまさにエージェントモデルと言えるでしょう。個体「エージェント」にはそれぞれ特性(ゲームでいうところの能力値)が与えられ、個体差を持った個体同士が複雑に相互作用することでシステム全体でどのような挙動をするのか観察できるのがエージェントモデルです。むずい?

エージェントモデルは、細かく言うと、
・agent model
・agent-based model
・individual-based model
とか呼び方が色々ありますが、全部たぶん一緒です。生態学ではIndividual-based model (IBM)の名称が良く使われます。
IBMの良さは、従来の数理的モデルと違い、「個体差」が導入できる点です。「個体差」は数学モデルでは扱うのが難しいので、複雑なシミュレーションを構築する必要があります。

個体差があると、何が良いのかというと、例えば
「偶然個体Aに突然変異が起きて、たまたまその遺伝子が環境に適応してたので、たまたまAはBと交尾に成功し、たまたまAの変異遺伝子がメンデル遺伝で子Cに引き継がれて、最終的にその遺伝子が集団内に浸透する」
といった感じで「偶然」とか「たまたま」が再現できます。そうすれば進化の様子が再現できるわけですね。
分からん人は私の素数ゼミの論文でも読んでください。
コレ:https://www.nature.com/articles/srep14094

信長の野望でも同じです。たまたま信長が若いうちに討ち死にしたら、天下統一するのは秀吉じゃないんじゃないでしょうか?
信長の野望は、普通にやると「大友家」「島津家」「武田家」「上杉(長尾)家」あたりがフツーに強いんですが、じゃあ毎回コイツ等が勝つかと言うとそうでもないところが面白いわけです。なぜなら、たまたま優秀な武将が討ち死にしたり、病で死んだり、内通で引き抜かれたりすることで様相が変わるからです。

実際に個体差は世界を構築している大きな要因です。個体差が有るから、環境の変化に適応できる訳です。これまでは複雑な計算はパソコンに負荷がかかるのであまりされてきませんでしたが、もうすでにどんどんそういったことが可能になっています。

私の経験上、大学教員を含め、優秀なモデラーは皆KOEIのゲームをやり込んだことがある人々です(維新の嵐とか)。先日、「子供がゲームばかりして困る」というお母さんと話しましたが、「しっかりゲームしない奴は良いモデラーになれませんよ」と言っておきました。

恐らく、ゲームをしている子は1ステップ、1ターンという「時間単位」の感覚や、命中率とかで「乱数」の感覚が養われているからだと思っています。


まだまだ野望について語りたいことがありますが、最後に私の野望の楽しみ方をお教えしましょう。

1.まず今川義元で天下を目指します。軍師、太原雪斎 が寿命で死んでしまう前に織田家の優秀な武将を取り込み、信長を屠らねばなりません(当時小学生の俺に父が教えてくれました)。難易度は比較的低いです。

2.義元が桶狭間で討ち死にしたあと、息子の氏真で天下を目指します。四面楚歌で普通にムズいです。しかし、親の敵である信長と裏切り者の家康は首を刎ねなくてはなりません。

3.剣豪将軍、足利義輝で天下を目指す。最初から既に将軍なんですが、幕府の権威は地に落ちています。足利将軍家の栄光を取り戻すために天下を目指します。これは弟がやっていた将軍家再興プレイで、当時「なんてかっこいいことするんだ」と感銘を受け、私もやるようになりました。


みなさんも、シミュレーションモデルを作る前にしっかりと信長の野望で下地を作ってください。

2017年5月2日火曜日

ネトゲで流行った感染症

昨年度、熱研(長崎大学熱帯医学研究所)に居た頃、仲良くしてもらっていた同僚の先生から、

「伊東君、中学生の頃オンラインゲームにハマってたんでしょ?」
と聞かれたので、

「そうっすね。朝3時に起きてゲームしてたりしましたね。親にLANケーブル隠されるくらいにはやりましたよ。」
と答えたところ、

「オンラインゲームで感染症が流行ったこと知ってる?」
と紹介してもらった話が今日の話題です。別に私が研究した内容ではありません。


スマートフォンや携帯ゲーム機が発達した昨今では、オンラインゲームは珍しくもありませんが、2000年代の初頭では多人数参加型のRPG(MMORPGとか呼ばれますが)は非常に画期的かつ中毒性の高いコンテンツでした。


特に剣と魔法を使って冒険するタイプのファンタジー系ゲームでは、その自由度に驚かされます。一応魔王を倒す的なストーリーもあるのですが、ロールプレイに全く縛りがないので、

・魔王もモンスターも無視してずっと海辺で魚釣りをして、魚を売ってる人とか
・ずっと炭鉱に篭って金属を掘り、合金を作って売ってる人とか
・移動の魔法を使って人を移動させるタクシーやってる人とか
・効果なアイテムを落とすモンスターが出現するのを、何日も張り込みして待ち構えてる人とか

まるで勇者感がありません。が、
この世界は需要と供給によって物の値段が変動するので、商人・職人・狩人・漁師・炭鉱夫・タクシードライバーのように、色々な人が色々なプレイを楽しむことができる訳です。


こういった世界では、基本的に境界条件として、
「安全な町」と、「モンスターの居る危険な町の外(平原・洞窟・ダンジョン・森・砂漠もろもろ)」
という2つの領域があります。

通常モンスターは町の中に入ってこれないため、死ぬこともなく、安全です。
しかし、とある条件が重なり、町の中にモンスターが使う「病気」を持ち込むことが成功してしまった事件があります。


「Corrupted Blood事件」
2005年にMMORPG「World of Warcraft」というゲーム内で起こったパンデミック事件です。

とあるダンジョンのボスが使用する攻撃魔法「Corrupted Blood」は、対象プレイヤーに3秒間ダメージを与えるもので、周囲に居るキャラクターに感染する特徴がありました。

通常、この病気がダンジョン外へ持ち出されることはありませんが、(ゲームアップデート時のバグもあり)あるプレイヤーによって町にもたらされました。

この病気は、体力のある高レベルプレイヤーには大した影響はないのですが、体力の低い低レベルプレイヤーは死に至る場合があります。
町中は安全だと思っているため、町は屍で溢れました。

「Corrupted Blood lancet」の画像検索結果

(う~ん、死屍累々。ちなみにこれ、れっきとした医学系Lancet infectious diseasesのFigure 1です。死亡すると白骨化します。引用:E. T. Lofgren & N. H. Fefferman


ここで興味深いのは、当時のプレイヤーが現実的な行動をとっている点です。

・治療できる魔法を使える人は、治療を申し出る
・感染して死んだ者が、「ここから離れろ!」と指示をする。(オンラインゲームではよく死んだ後もチャット機能が使えたりする)
・未感染者は感染者と距離をとり、みな避難する
・感染者の隔離を試みる
・言うこと聞かずに、わざと感染を広げる奴が居る(重要)

結局この病気により、町はパニックになり、主要な町と都市はうち捨てられ、生き残ったプレイヤーはどんどん田舎に逃げていったということです。

「Corrupted Blood lancet」の画像検索結果

(こいつが病の元凶The primary source of infectionです。ちなみにこれがFig.2です笑 引用:E. T. Lofgren & N. H. Fefferman


このパンデミック現象は、バーチャルリアリティではあるものの、パンデミックが発生したときに人がどのような行動をとるのかという点で非常に注目を集め、学術誌「Lancet Infectious Diseases」に論文まで載りました。


特に「パニック」、「スーパースプレッダー(感染をめちゃくちゃ広げる人)」、「言うこと聞かず感染を広げる人」などの存在は、実際のパンデミック現象に立ち会わなければ再現されない点です。


このあたりは英語のWikiとかにも書いてあるのですが、感染症数理をやっている人間が一番注目すべきは、その基本再生産数でしょう。

基本再生産数R0(アールゼロとか、アールナウト、アールノートと呼ばれる)は、その感1人の染者が平均何人に病気をうつすか?という病気の感染力を示す指標です。したがって、R0=3の場合は、感染者は平均して3人に病気をうつし、新規感染者を作っていることになります。R0が1よりも小さい場合、1人の感染者は1人以上の感染者を生まないため、時間と共に感染は終息していきます。逆にR0>1の場合は感染が拡大します。そのため公衆衛生ではR0<1とするような変数をとれば、感染の拡大を抑えることができるため重宝されています。


さて、「きわめて感染力の高い」麻疹はR0=12~18と言われています。
今回のCorrupted Bloodは、R0が推定で100(10^2)を越えていたということですから、どれだけ恐ろしい病気かわかると思います。この病気が3秒しか持続しないことを考えれば、空間的接触だけでそれだけのR0をたたき出すことができることを示しています。


このあたりは論文の本編に書いてありますが、一般の人はあまり着目していないため、記事になっていません。

そして、病気が病気たりえる条件は、「死なない程度の症状」という性質に起因することもこの例は教えてくれています。
(あまりに強い毒性は、保菌者を殺してしまうため、感染症として成り立たない)


結局運営側がサーバーを落とし、病気をダンジョン外へ持ち出せないように変更することで終息したと言います。


長崎から東京に引っ越して一ヶ月。大学の近くにアパートを借りましたが、ときどき乗る満員電車でいつもこの事件を思い出すんですよね(ゾクゾク)。


今回紹介した論文

2017年4月18日火曜日

森竹(今年度助成)と俺(昨年度助成)

今年の研究助成のメンバーを見たら、良く知った名前がありました。

「森竹勇斗」

理研の研究員です。


森竹(昔と同じようにモリタケと呼び捨てにしますが)と私は中学高校の同級生です。

静岡学園という学校の、中高一貫に通っていたのですが、当時の我々の世代の中高一貫(通称「一貫」)クラスは35人程度しか居ない少数クラスでした。

中学高校の6年間一緒にいるので、みな兄弟みたいなものです。
クラスメイトには本当にイカレた奴らが多かったと思います。小学校が退屈だった私には、刺激的でとても良い思い出です。


森竹は学校で一番勉強ができる奴でした。それを鼻に掛けない、心優しい良い奴です。
最近のネット用語で言うと、「ぐう聖(ぐうの音の出ないほどの聖人)」です。

私はというと、中学時代はネトゲにハマったり、大学生との部活や遊びに夢中になったりして、「お前、一貫じゃなかったら行ける高校どこにもないぞ?」と担任に言われるほど落ちこぼれでした。
高校で多少持ち直すのですが、大人を嘗めた態度をよくとっていたらしいので、教員陣からあまりよく思われておらず、何かと「白い森竹、黒い伊東」みたいな感じで比較されることも多かった気がします。森竹もそう言っていたので多分そうです。


そんな感じでタイプが正反対でしたが、不思議と馬が合い(森竹は誰からも好かれる)、クラスメイトの中でも特に一緒に居ることが多かったです。大学受験も一緒に行った記憶があります(私は落ちましたが笑)。


そんなこんなで大学に入ってからはほぼほぼ連絡を取っていなかったんですが、お互い博士課程に進み、二人ともJapan Prize研究助成に採用されたわけです。


わずか35人程度のクラスから2年のうちに2人もJapan Prize研究助成に採用されるというのはかなりレアなんじゃないでしょうか。


最後に直接会ったのは去年の3月で、お互いに本当にしょうもない思い出話をしていたのですが、その中で、
「あのクラスで研究者の道に進むとすれば、自分以外ではお前しか居ないと思っていた」
と互いに話あったのが印象的です。




1年前の写真

森竹と私は多分いまもスタイルは真反対かもしれません。
ですが、お互いにまだ科学の世界で生き残っているということは、喜ぶべきことだと思います。


2017年3月22日水曜日

奨励賞(鈴木賞)授賞式と受賞講演@日本生態学会

3月17日に日本生態学会の各賞授賞式が行われました。


場所は早稲田大学大隈講堂です。


自分は第5回日本生態学会奨励賞(鈴木賞)の受賞者として参加しました。




当たり前ですが、結構カッチリした式でした笑
受賞理由は簡単に言うと、「いっぱい論文出したね!偉いぞ!」という感じです。多分。


さて、午前中が授賞式で、午後が受賞講演です。
この時間の学会イベントは受賞講演だけなので、結構多くの人に聞いて貰えるのが良い所です。絶好の営業機会です。

大隈講堂の二階席まで多くの方に聞いていただきました。






シミュレーションの話をしています。


演題は、
「環境変動とシミュレーション ~周期ゼミから薬剤耐性菌まで~」
ということで、内容はざっくり言うと、

周期ゼミの進化を再現するために用いたシミュレーションモデルが、今後、薬剤耐性菌の拡散を防ぐ方法を導いてくれるかもよ。

という感じです。


最後の締めの挨拶で、

「次は宮地賞(奨励賞の一つ上のカテゴリー)の受賞講演でこの舞台に上がります。」

と相変わらずビッグマウスが自然と口から出てしまったので、本当に狙って獲れるよう業績を積み上げるのみです。


ちゃんとJapan Prize研究助成のことは謝辞に入れておきましたので!

2017年3月13日月曜日

創部10周年

先日、大学時代の部活の後輩が結婚すると聞きました。
めでたい話です。
晩婚化が叫ばれる中、部内初の既婚者の誕生です。
彼らと部活に打ち込んでいた日々を思い出します。















私は大学入学と共に、静岡大学体育会公認テコンドー部を浜松校舎に創設しました。
10年前のことです。当初は3人で部活を始めました。

そもそもなぜテコンドーをやっていたかというと、中学時代にオンラインゲーム(Final Fantasy XI)に熱中しすぎて、「コイツは道を踏み外してしまうんじゃないか」と憂慮した父に、静岡大学テコンドー部(静岡校舎)に連れて行かれたのきっかけです。顧問が父の友人で、当時静大の准教授をしていた縁です。
(FF11の話をしてもいいんですが、長くなるんで)

当時のテコンドー部は創部一年目だったので、大学生のお兄さんお姉さんがとても可愛がってくれて、楽しかったのを覚えています。静大が結構好きだったんですよね。

大学に入学して部活を作ったときは、
「まぁべつに、俺の遊び場だから、4年後潰れてもいいや」
くらいの気持ちでやっていたのですが、10年も存続してしまいました。

これまでに部活は、静岡大学学長表彰2回、学生大会団体戦優勝2回、全日本大会入賞、(マイナー競技ゆえ入賞しやすいというのがあります笑)という輝かしい戦績を残せたのも、周囲の皆さんの暖かいサポートと、何よりその世代・世代の現役生の頑張りの賜物でしょう。

近頃、長大のアイスホッケー部を見ていても思いますが、勝利だけを目指して競技ができるのは大学生までです。うらやましいです。社会人になると、「仕事が、家族が」と勝利至上主義ではどうしても居られなくなります。学生が自身で運営する部活では、練習内容も含め自由になんでもやってほしいと思います。


ここに白状しますが、競技から離れたのは、競技が怖くなったからです。キャプテンだったときは、部費のために入賞する必要がありました。新参の部活には実績が必要です。練習場所や部費を確保するために一心不乱に参戦していました。

このITFテコンドーは、オリンピック競技のテコンドーとは異なります。
より空手やキックボクシングに近く、顔面パンチもあります。
有段者からはヘッドギア無しなので、失神やKOも起こります。

2010年全日本の組手の緒戦、アジア3位の選手にその日の午後の記憶を飛ばされてしまいました。パンチで顎を抜かれたか、倒れて後頭部を打ったか、そのどちらかで記憶を飛ばしました。
結局記憶の無いまま時間一杯戦ってしまったのですが、内容はボロボロ。




同級生に聞くと、しばらく記憶の混乱があって、
「今日は何日だ?俺はなんで全日本に出てるんだ?」
という質問を30分ほど何度も繰り返していたと言います。
その日の夜には良くなってたんですが…、同級生は青ざめた顔をしていました。

選手としてはいつの間にか消えた感じにして、周囲の皆さんには不義理なことをしたと思っています。

後輩の結婚報告で、そんな事が思い返されました。
次の5月で部活は満10年、11年目のシーズンに突入します。


自動代替テキストはありません。







(OB会作成の10周年記念G-SHOCKの裏側)

4月からの多くの新入生に大学生活を楽しんでほしいと思います。
その中で静大テコンドー部や長大アイスホッケー部を選ぶも良し、その他の部活ももちろん推奨です。10年経っても、そのときの話題で盛り上がれる友に出会えると思います。

現役生の武運長久を願います。

静岡大学テコンドー部HP
http://shizuokataekwondo.wixsite.com/shizudai-tkd






2017年2月25日土曜日

論文。ついでに今年のまとめ

論文が出ました。

ゲーム理論と協力行動の論文です。
http://www.nature.com/articles/srep43377

要約すると、
「協力行動・協調行動がなぜ進化してきたかを説明するために、これまでに様々な研究がなされてきました。その中でも特にゲーム理論を用いた研究は多く、協力行動が様々な特定の条件下(空間構造・人口構造・ネットワーク構造等)で促進されることが示されました。この論文では意思決定する個体の貧富という条件を反映することができる動的効用関数を用いたゲーム理論を構築しました。そして、チキンゲームに分類される「ハト-タカゲーム」と「snow-driftゲーム」において、貧しい個体で協力行動が促進されることを示しました。この結果は、従来予想されていた特別な条件(空間構造等)を導入しなくても、協力行動が容易に促進され、進化する可能性を示しました。」

みたいな?
やっぱり研究の話は「(゚Д゚;)?」って感じで自分でもあまり盛り上がりませんね…


今年のまとめをせよということなので、カレンダー等を見直して時系列でまとめますと、

4月:熱研に配属。
5月:ひろむ、28歳になる。
6月:長崎大学アイスホッケー部のGKコーチ(のようなもの)になる。
7月:長崎大学アイスホッケー部の合宿に参加。彼らと高島の海で遊ぶ。
8月:ゲーム理論と効用基準・量的基準に関する筆頭著者論文がPLOS ONEから出る。やさしい科学技術セミナーを静大で実施。調査のトレーニングで富士山に登る。ネットワーク生態学シンポジウムで昨年受賞したポスター賞の賞状を受け取る。進化学会で発表する。
9月:軍艦島を見に行く。
10月:素数ゼミ;周期ゼミに関する共著論文がMolecular Ecologyから出る。長崎くんちを見に行く。
11月:ネパールの調査に行く。アイスホッケーJアイスセントラルに静岡県代表で出る。
12月:アイスホッケー国体予選(東海北信越)に静岡県代表で出る。
1月:思いつかん…
2月:動的ゲーム理論と協力行動の進化に関する筆頭著者論文がScientific Reportsから出る。
3月(予定):日本生態学会奨励賞(鈴木賞)を受賞する。受賞講演をする。長崎を去る。

無理やり1つの月に1つ入れようとした結果、なんかいつものようにふざけた感じになりました。が、一応成果は出してますんで。
長崎はとても良いところで、熱研には自由に研究をさせていただき、大変感謝しています。長崎にはもっと居たいくらいなのですが、来年度からは東京です。

今年度の主な論文:
1.Ito et al. "What is true halving in the payoff matrix of game theory?" PLoS ONE 11: e0159670, 2016.

2.Koyama et al. "Genomic divergence and lack of introgressive hybridization between two 13-year periodical cicadas supports life-cycle switching in the face of climate change?" Molecular Ecology 25: 5543-5556, 2016.

3.Ito et al. "The promotion of cooperation by the poor in dynamic chicken games" Scientific Reports 7: 43377, 2017.

今年は動的効用関数とかゲーム理論系の論文が多めに出ました。熱研とのコラボで様々な研究のアイディアが生まれたので、来年度もひたすら論文を作成していく感じです。

2017年1月27日金曜日

受賞記念講演@日本生態学会

日本生態学会第5回奨励賞(鈴木賞)をいただきました。

多分この話を私の知り合いにした場合の反応は、

「は?ひろむに生物なんて関係無いじゃん。てか高校でも生物の授業ほとんど受けてねぇじゃん」

という感じでしょう。私もそう思います。

工学部だったので受験は物理と化学を選択していました。
現に私の生物学的知識はそこらの高校生よりも遥かに劣ります。

しかしこの世界は結果が全てですから、それを評価していただいたのは大変光栄です。
去年の今頃は次に行く場所もなく、危うく無職になるところでしたから、一年でずいぶん好転した感があります。

ちなみに受賞講演は、日本生態学会第64回全国大会@早稲田大学(3月14-18日)の中の17日に実施されます。

ちなみに演題は、
環境変動とシミュレーション ~周期ゼミから薬剤耐性菌まで~
としました。

本当は2017年一発目のブログは正月に弟とやっていたコーエーから出ているゲーム「信長の野望・創造」の街道システムとネットワークモデリングについての話をしようかと思ったんですが、このような話になりました。

私のくだらない方のブログを期待していた人はすみません。