2017 Fiscal Year Annual Research Report
Kinetic modeling and multiscale mechanism in collective behaviors of microorganisms
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15KT0110
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| Research Institution | University of Hyogo |
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Principal Investigator |
安田 修悟 兵庫県立大学, シミュレーション学研究科, 准教授 (70456797)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
青木 一生 京都大学, 工学研究科, 名誉教授 (10115777) [Withdrawn]
西畑 伸也 東京工業大学, 情報理工学院, 教授 (80279299)
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| Project Period (FY) |
2015-07-10 – 2018-03-31
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| Keywords | 運動論 / 計算生物学 / 走化性バクテリア / 自己組織化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、走化性運動論モデルを用いて、理論とシミュレーションの比較を通して、走化性バクテリアの集団挙動における物理的、数理的な階層構造を明らかにすることを目的としてる。
これまでの研究で、走化性バクテリアの集団挙動に対するモンテカルロシミュレーション法の開発、走化性バクテリアの密度進行波とパターン形成の具体の問題の解析を行ってきた。具体の問題の解析では、走化性運動論モデルの理論解析によって、それぞれの集団挙動における数学的記述の階層性を明らかにした。また、独自に開発したモンテカルロ法の数値解析によって、理論を具体の問題を通して実証するとともに、集団挙動のマルチスケールメカニズムを具体的に明らかにした。さらに、シミュレーションと理論の比較を通して、開発したモンテカルロ法の数学的な基礎付けも行っている。
平成29年度は、研究開始当初の研究実施計画にそって、おもにこれまでの研究成果をまとめた論文の執筆と学会等での成果発表に重点的に取り組んだ。論文については、4編を執筆し、そのうち3編はすでに採択が決定している。学会やセミナーでの発表も活発に行い、10件の国際発表（うち8件が招待講演）、4件の国内発表（すべて招待講演）を行った。また、応用数学の国際研究拠点の一つであるパリ第6大学・ジャック＝ルイ・リオンス研究所に長期研究滞在をし、フランスの応用数学者らとの2編の共著論文を執筆した。
本研究で開発したモンテカルロ法は、走化性バクテリアの様々な集団挙動に対して有効で汎用性がある。また、より複雑な系への拡張性と大規模計算に適した特徴も兼ね備えており、今後、様々な問題で活用することができる。さらに、本研究では、数学者との連携によって、開発するシミュレーション法の理論的基礎付けを行うことができた。このような取り組みは、シミュレーション法の開発の基礎研究として重要な意義を持つ。
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