Localized structures on reaction-diffusion networks
Project/Area Number |
19K20357
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Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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Allocation Type | Multi-year Fund |
Review Section |
Basic Section 61040:Soft computing-related
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Research Institution | Kagoshima University |
Principal Investigator |
Shigefumi Hata 鹿児島大学, 理工学域理学系, 准教授 (70735927)
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Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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Project Status |
Completed (Fiscal Year 2022)
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Budget Amount *help |
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2022: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
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Keywords | パターン形成 / 複雑ネットワーク / 局在構造 |
Outline of Research at the Start |
本研究は,ネットワーク上において局在構造が形成されるメカニズムの解明を目的とする.ネットワーク上における反応因子の拡散的輸送は,系の不安定化を導き,さまざまな時空間構造を形成し得ることが知られている.さて,実世界において広く見られる構造の一つに,物質が系の一部分に局在する局在構造が見られる.しかしながら,これまでにネットワーク上において局在構造を形成する数理モデルは提案されていない.そこで本研究では,ネットワーク上に局在構造を形成する反応拡散モデルを構築し,モデルの解析,および数値実験を通して,ネットワーク上において物質の局在化が起こる原理を明らかにする.
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Outline of Final Research Achievements |
We analyzed the mechanism of the species localization in reaction-diffusion networks. We proved analytically that uniform distribution of species becomes unstable when a model parameter exceeds a certain threshold. Numerical results suggest that stationary particle-like structures (spots) develop spontaneously after the instability. We also found numerically that the stationary spot becomes unstable after another instability, which leads the onset of translational motion of the spot. After this instability, the spot moves over the entire network.
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Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
局在構造を形成する反応拡散モデルはこれまで主に連続媒質上で解析が行われ,局在構造の形成メカニズムの理解が進められてきた.一方,複雑ネットワーク上に局在構造を形成するモデルはこれまでに提案されておらず,ネットワーク上で物質の局在化が起こるメカニズムは明らかになっていない.本研究では従来とは異なる機構によりネットワーク上で局在化が起こり得ることを示した.これは基礎的な結果であるが,我々の身の回りで起こる物質の局在化現象を理解する上で重要な知見である.
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Report
(5 results)
Research Products
(15 results)