2016 Fiscal Year Research-status Report
開放進化系の頑健性決定機構についての統計物理学的研究
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15K05202
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
島田 尚 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 講師 (90431791)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 頑健性 / 安定性 / 多様性 / 開放系 / 生態系 / 社会系 / 非平衡相転移 / 自己組織的臨界性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
生体内反応系／遺伝子ネットワーク、生態系、経済・社会等の現実の多くの複雑な系に注目すると、多様な要素が相互作用しあいながら新規要素の包摂と要素の消滅が繰り返されているという共通の特徴が見られる。したがってこのような現実の系の頑健性について理解するためには、要素の増減に対する安定性・頑健性を主眼としなくてはならない。本研究ではこのような「開放進化系」について研究代表者がある簡単な模型（EOSモデル）に基づいて最近発見した新しい頑健性決定機構について、その普遍性と現実問題への適用の妥当性を吟味することを目標としている。
初年度の進展を受け、本年度は(1)「系のサイズを固定したモデル」と(2)「相互作用の結合に双方向性を持たせたモデル」について主に取り組んだ。(1)の研究は「EOSモデルは臨界的振る舞いと無縁である一方でモデルの形そのものは自己組織臨界性の代表的モデル（Bak-Sneppenモデル）と類似した点も多い、その関連性は？」という自然な問いに対する取り組みである。新種導入ルールを自己組織臨界モデルのような系のサイズが変化しないタイプに変更することでEOSモデルもある側面では自己組織的臨界振る舞いを示すようになること、また、要素の寿命分布など臨界的振る舞いを示さない面も残ることを明らかにすることができた。(2)の研究は「現実の系では双方向性のある相互作用が多い（協力・競争や被捕食相互作用など）」という点に向き合った課題である。EOSモデルにおいて相互作用に双方向性を導入すると系の頑健性が高まること、またこの頑健化は双方向相互作用の割合が中間的なある値の時に最大となることなどを明らかにした。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
研究実績で述べた通り、初年度の進展を受けて計画していた(1)「系のサイズを固定したモデル」と(2)「相互作用の結合に双方向性を持たせたモデル」について順調に解析を進めることができた。(1)の課題については論文の取りまとめ中であり、(2)の課題については論文投稿中である。
またこれと並行して、人間関係のネットワークや土壌細菌系などの専門家や理論の専門家との議論・共同研究を通じ、現実との対照と理論的な側面の両面について研究の発展の方向性を具体的に模索することができている。
以上の状況から、本研究はおおむね順調に進んでいると考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでの研究の進展を受け本年度は、相互作用により複雑な構造を入れ込んだモデルについての理論解析と、社会系や微生物生態系などの現実系の解析とに取り組む予定である。これら方向性や現在論文として投稿中・取りまとめ中の研究の推進にあたっては Kimmo Kaski 教授グループでの滞在研究が非常に有益であった。本年度も、Kaski 教授グループに社会系の物理学の核として人類学分野等を含んだ幅広い分野の研究者が集う時期を選んで滞在研究をすることにより本研究の推進に生かす予定である。
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| Causes of Carryover |
資料整理用のPCの新規購入計画に対し既存の故障PCを修理して活用することにしたことなどにより確保した予算を、現在投稿中の論文の投稿料（オープンアクセス代）へ充てることを見込んで執行したため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
現在投稿中の論文の投稿料や学会参加費など、最終年度の成果報告の推進に充てる予定である。
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Research Products
(8 results)
