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種々のゆらぎのもとでの非一様要素系の安定動作機構の解明

Research Project

Project/Area Number 19654056
Research Category

Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field Mathematical physics/Fundamental condensed matter physics
Research InstitutionHiroshima University

Principal Investigator

西森 拓  Hiroshima University, 大学院・理学研究科, 教授 (50237749)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 秋野 順治  京都工芸繊維大学, 大学院・工芸科学研究科, 准教授 (40414875)
Project Period (FY) 2007 – 2009
Project Status Completed (Fiscal Year 2009)
Budget Amount *help
¥3,300,000 (Direct Cost: ¥3,300,000)
Fiscal Year 2009: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2008: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Fiscal Year 2007: ¥1,400,000 (Direct Cost: ¥1,400,000)
Keywordsアリの採餌行動 / 確率共鳴 / ノイズ / FitzHugh-Nagumo方程式 / 非一様性 / ダイナミクス
Research Abstract

本課題のこれまでの研究で,複数の要素からなるシステムの内部に,ゆらぎが大きく単独では外部刺激への適切な応答などの種々の機能を果たすことが困難な個を導入することで,全体として却って機能が向上するシステムが,多くのシステム,具体的には蟻集団や結合神経系などで存在し得ることを数理模型によって示し,これらの間の共通の論理を探索してきた.今年度は
○これまでの研究に引き続き集団の機能の評価関数として蟻集団の採餌効率を設定し、フェロモンへの走化性に関する「鈍感蟻」の混入量の最適比率、「鈍感蟻」の最適鈍感度などを数値計算によってシステムティックに探求する。
○理論模型と相補的な形での蟻の採餌トレイル(隊列)形成の実験的研究がどこまで可能であるか検討し、具体的な実験をおこなう。
○確率共鳴の原理を応用して,人工内耳にノイズを加えることで聴覚補助性能を向上させることを目標にあげ,おもに次の結果を得た.
1. 従来の正常蟻と鈍感蟻2種混合コロニーでの採餌効率の計算を拡張して,正常蟻,鈍感蟻,弱鈍感蟻3種混合コロニーでの採餌効率を数理模型を通じて調べた.その結果,採餌効率に関しては,正常蟻と鈍感蟻を適当な比率で混合し,弱鈍感蟻はを加えないコロニーが最大の採餌率を達成することがわかった.すなわち,システムのゆらぎの大きい個を一定割合加えることが重要であるが.これをゆらぎの小さい個の混合で代用することできないという結果を得た.
2. 蟻の運動やそのゆらぎ.および,複数蟻間の相互作用の関係を実測するためのシステム実験システムを構築し,画像解析により,単体の蟻を容器の中で孤立させた場合と複数の蟻を容器の中に配置した場合の行動様式の違いを定量化し,一定の違いがあることを示した.
3. 複数神経素子からなる確率共鳴のシステムを数理模型として構築し,システムが素子毎に異なる非一様ノイズによって外部からの刺激への応答度が高まることを示した.
これらは学会などで発表した.また.著書に本課題に関する昨年までの研究成果を記した.

Report

(3 results)
  • 2009 Annual Research Report
  • 2008 Annual Research Report
  • 2007 Annual Research Report
  • Research Products

    (14 results)

All 2010 2009 2008 2007

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 4 results) Presentation (7 results) Book (3 results)

  • [Journal Article] Counter Chemotactic Flow in Quasi-One-Dimensional Path2009

    • Author(s)
      藤井雅史, 粟津暁紀, 西森拓
    • Journal Title

      Journal of Physical Society of Japan 78

    • NAID

      10025962058

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    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 走化性を考慮した準一次元交通流におけるクラスターの成長と流量の関係2009

    • Author(s)
      藤井雅史, 粟津暁紀, 西森拓
    • Journal Title

      第15回交通流のシミュレーションシンポシウム論文集 (無)

      Pages: 57-60

    • Related Report
      2009 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Coupled ODEs model for the Collision Process of Barchan Dunes2009

    • Author(s)
      H. Nishimori
    • Journal Title

      Theoretical and Applied Mechanics Japan 57

      Pages: 174-184

    • NAID

      110008459506

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      2008 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 走化性を考慮した複数車線交通流2008

    • Author(s)
      藤井雅史
    • Journal Title

      第14回 交通流のシミュレーションシンポジウム論文集 14

      Pages: 93-96

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      2008 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 群れの振る舞いと機能-蟻の集団運動を中心として-2009

    • Author(s)
      西森拓
    • Organizer
      自然科学研究機構連携プロジェクト「自然科学における階層と全体」平成21年度シンポジウム
    • Place of Presentation
      熱海市
    • Year and Date
      2009-12-24
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  • [Presentation] Coupled ODEs Model for the Dynamics of Dunes2009

    • Author(s)
      西森拓
    • Organizer
      IUTAM-ISIMM Symposium
    • Place of Presentation
      Reggio Calabria, Italy
    • Year and Date
      2009-09-14
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    • Author(s)
      秋野順治, 西森拓
    • Organizer
      第53回日本応用動物昆虫学会大会
    • Place of Presentation
      北海道大学
    • Year and Date
      2009-03-29
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      河合良介, 西森拓, 粟津暁紀
    • Organizer
      日本物理学会第64回年次大会
    • Place of Presentation
      立教大学
    • Year and Date
      2009-03-29
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      秋野順治・西森拓
    • Organizer
      第52回日本応用動物昆虫学会大会
    • Place of Presentation
      宇都宮大学(宇都宮市)
    • Year and Date
      2008-03-27
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      鳥越章吾・河合良介・西森拓・粟津暁紀
    • Organizer
      日本物理学会第63回年次大会
    • Place of Presentation
      近畿大学(東大阪市)
    • Year and Date
      2008-03-23
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      Hiraku Nishimori
    • Organizer
      2nd International Workshop on Natural Computing'
    • Place of Presentation
      名古屋大学(名古屋市)
    • Year and Date
      2007-12-11
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      西森拓(分担執筆)
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      940
    • Publisher
      NTS
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  • [Book] 量子渦のダイナミクス/風紋と砂丘の動力学,非線形科学シリーズ12008

    • Author(s)
      西森拓, 坪田誠
    • Total Pages
      223
    • Publisher
      培風館
    • Related Report
      2008 Annual Research Report

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Published: 2007-04-01   Modified: 2016-04-21  

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