Development of model generation algorithms for understanding the locomotion mechanism
Publicly Offered Research
| Project Area | Advanced mechanics of cell behavior shapes formal algorithm of protozoan smartness awoken in giorama conditions. |
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| Project/Area Number |
22H05675
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Transformative Research Areas (A)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Transformative Research Areas, Section (IV)
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| Research Institution | University of Toyama |
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Principal Investigator |
上田 肇一 富山大学, 学術研究部理学系, 教授 (00378960)
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| Project Period (FY) |
2022-06-16 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,940,000 (Direct Cost: ¥3,800,000、Indirect Cost: ¥1,140,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
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| Keywords | 数理モデル / 自律分散システム / 真正粘菌変形体 / 自己組織化 / 細胞運動 |
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| Outline of Research at the Start |
生物内で起きる複雑な化学反応ネットワークの中から，移動運動の環境適応を実現する上で主要な役割を果たす反応経路を特定する数理手法を開発することにより，移動運動を再現する低次元モデルを導出する。そのために，これまで開発してきた分散型パラメーター自動調整モデルを数理統計的手法を融合させることにより発展させる。
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| Outline of Annual Research Achievements |
生物内で起きる複雑な化学反応ネットワークの中から，移動運動の環境適応を実現する上で主要な役割を果たす反応経路を特定する数理手法を開発することにより，移動運動を再現する低次元モデルを導出する。そのために，これまで開発してきた分散型パラメーター自動調整モデルを数理統計的手法を融合させることにより発展させる。
真正粘菌の管形成過程における流量強化則の発見により，管を流れる原形質の流量と管半径の関係という局所的な制御によってシステム全体が機能的に制御されていることが明らかになった。このことは，真正粘菌の細胞内で起きる化学反応は「自律分散制御を実現するように設計されている」と解釈可能であることを示唆する。本研究では，自律分散制御を実現するための数理的拘束条件から必然的に現れる生物的機能の性質を探求することにより，生物機能の多様性と普遍性の起源の理解を目指す。その仕組みの理解は数理モデル構築アルゴリズムやロボティクスへの応用につながると期待される。
今年度は多様な移動運動パターンの創発を実現する数理モデルの作成を行なった。代表者はこれまで，環境に応じて自発的にパラメーターを調整することにより安定した移動運動を実現するロコモーションモデルを作成してきた。従来モデルで使用した進化アルゴリズムを連続モデルによって記述することにより，パラメーター調整ダイナミクスを数理モデルのアトラクターとして表現することに成功した。また，数値実験により，初期値に応じて多様な運動パターンが選択されることを数値的に示した。
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| Research Progress Status |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(2 results)
Research Products
(8 results)
