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2007 Fiscal Year Annual Research Report

生物の形づくりを模する微分方程式の解の定性的性質

Research Project

Project/Area Number 18204010
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

高木 泉  Tohoku University, 大学院・理学研究科, 教授 (40154744)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 柳田 英二  東北大学, 大学院・理学研究科, 教授 (80174548)
池田 榮雄  富山大学, 大学院・理工学研究部, 教授 (60115128)
長澤 壯之  埼玉大学, 大学院・理工学研究部, 教授 (70202223)
飯田 雅人  岩手大学, 人文社会化学部, 准教授 (00242264)
小川 卓克  東北大学, 大学院・理学研究科, 教授 (20224107)
Keywords反応拡散系 / パターン形成 / 幾何学的変分問題 / 進行波解 / 界面 / 非一様な媒体 / 曲面の運動
Research Abstract

本研究課題第二年目は三つの研究集会を開催した.チューリングが理論的に予想した反応拡散系による定常パターンの存在は,CIMA反応系において確かめられた.「杜の学校」では,その数理モデルであるレンジェル・エプシタイン方程式系の定常解の構成法を詳述した.引き続き行われた「盛岡応用数学小研究集会」ではパターン形成モデルの解集合の複雑さを多面的に解明した。また,「非線形数理レクチャーシリーズ」では金平糖の形の自己組織から拡散結合系のウェーブ分岐と字空間パターンまで幅広い話題から形づくりのメカニズムを探った.
高木は,非一様な環境下におけるパターン形成の観点から,数理モデルとヒドラ再生実験との比較を始めた.また,望月および研究支援者鈴木香奈子とともに曲面上の反応拡散系によって制御される曲面の変形の実例としてネマトステラの蠕動運動のモデル化を試みた.
一様な双安定反応拡散系においては,安定な進行波解があることは良く知られている.池田は,この状況で,拡散係数に非一様な摂動が与えられたとき,その影響が解のダイナミクスにどのように現れるかを中心多様体上の常微分方程式に縮約することによって解析した.
石毛は,ポテンシャル項付き熱方程式の解の最大点の振舞いは,ポテンシャル項の無限遠点での挙動に強く影響を受けることを明らかにした.
上山は,形づくりの基本的なメカニズムを理解するために,化学反応沈殿系におけるパターン形成の問題を主に数値シミュレーションによって研究を行った.生物の形づくりは,多くのゆらぎの下で行われるが,化学反応沈殿系においても,核生成というイベントのゆらぎがレギュラーなパターンの生成に関して重要であることがわかった.
小川は,双極性移流拡散方程式をスケール次元が3以上で,反発的電場ポテンシャルの場合にp乗可積分函数の空間におて藤田・加藤の方法で局所解の存在を証明した.

  • Research Products

    (29 results)

All 2008 2007

All Journal Article (21 results) (of which Peer Reviewed: 20 results) Presentation (7 results) Book (1 results)

  • [Journal Article] Well-posedness for the drift-diffusion system in $L^p$ arising from the semiconductor device simulation2008

    • Author(s)
      M. Kurokiba and T. Ogawa
    • Journal Title

      J. Math. Anal. Appl. 342

      Pages: 1052-1067

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Dynamics of front solutions in a specific reaction-diffusion system in one dimension2008

    • Author(s)
      S.-I, Ei, H. Ikeda and T. Kawana
    • Journal Title

      Japan J. Indust. Appl. Math. 25

      Pages: 117-147

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Slow convergence to zero for a parabolic equation with a supercritical nonlinearity2008

    • Author(s)
      M. Fila, M. Winkler and E. Yanagida
    • Journal Title

      Math. Ann. 340

      Pages: 477-496

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Determination of the limit sets of trajectories of the Gierer-Meinhardt system without diffusion2007

    • Author(s)
      W. -M. Ni, K. Suzuki and I. Takagi
    • Journal Title

      Advanced Studies in Pure Mathematics 47-2

      Pages: 689-708

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] On the role of the source terms in an activator-inhibitor system proposed by Gierer-Meinhardt2007

    • Author(s)
      Kanako Suzuki and Izumi Takagi
    • Journal Title

      Advanced Studies in Pure Mathematics 47-2

      Pages: 749-766

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Global solutions to a one-dimensional nonlinear parabolic system modeling colonial formation by chemotactic bacteria2007

    • Author(s)
      Khin Phyu Phyu Htoo, M. Mimura and I. Takagi
    • Journal Title

      Advanced Studies in Pure Mathematics 47-2

      Pages: 613-622

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] On variational formulations of singular minimal subvarieties2007

    • Author(s)
      Sumio Yamada
    • Journal Title

      数理解析研究所講究録 1577

      Pages: 55-63

  • [Journal Article] Morse index of layered solutions to the heterogeneous Allen-Cahn equation2007

    • Author(s)
      Y. Du and K. Nakashima
    • Journal Title

      Journal of Differential Equations 238

      Pages: 87-117

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Generation of interface to a Lotka-Volterra competition diffusion system with large interaction rate2007

    • Author(s)
      K. Nakashima and T. Wakasa
    • Journal Title

      Journal of Differential Equations 235

      Pages: 586-608

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Dynamics of weakly interacting front and back waves2007

    • Author(s)
      H. Ikeda
    • Journal Title

      Toyama Math. J. 30

      Pages: 1-34

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] On the decay rates of the derivatives of the solutions of the heat equations in the exterior domain of a ball2007

    • Author(s)
      Kazuhiro Ishige and Yoshitsugu Kabeya
    • Journal Title

      J. Math. Soc. Japan 59

      Pages: 861-898

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Movement of hot spots on the exterior domain of a ball under the Dirichlet boundary condition2007

    • Author(s)
      Kazuhiro Ishige
    • Journal Title

      Adv. Differential Equation 12

      Pages: 1135-1166

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Turing patterns in three dimensions2007

    • Author(s)
      H. Shoji, K. Yamada, D. Ueyama and T. Ohta
    • Journal Title

      Phys. Rev E 75

      Pages: 046212

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Quantitative study of adaptive mesh FEM with localization index of pattern2007

    • Author(s)
      M.Kimura, H. Komura, M. Milnura, H. Miyoshi, T. Takaishi, and D. Ueyama
    • Journal Title

      Proceedings of the Czech-Japanese Seminar in Applied Mathematics 2006, COE Lecture Notes 6

      Pages: 114-136

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Transient and steady state of mass‐conserved reaction-diffusion systems2007

    • Author(s)
      Ishihara, S., Otsuji, M. and Mochizuki, A.
    • Journal Title

      Phys. Rev. E 75

      Pages: 015203

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] A Mass Conserved Reaction‐Diffusion System Captures Properties of Cell Polarity2007

    • Author(s)
      Otsuji, M., Ishihara, S., Co, C., Kaibuchi, K., Mochizuki, A., and Kuroda, K.
    • Journal Title

      PLoS Comput Biol. 3

      Pages: 1040-1054.

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Self-organizing mechanism for development of space‐filling neuronal dendrites2007

    • Author(s)
      Sugimura K., Shimono K., Uemura T. and Mochizuki A
    • Journal Title

      PLoS Comput Biol. 3

      Pages: 2143-2154

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Grow-up rate of solutions of a semilinear parabolic equation with a critical exponent2007

    • Author(s)
      M. Fila, J. King, M. Winkler and E. Yanagida
    • Journal Title

      Adv. Differential Equations 12

      Pages: 1-26

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Irregular behavior of solutions for Fisher's equation2007

    • Author(s)
      E. Yanagida
    • Journal Title

      J. Dynam. Differential Equations 19

      Pages: 895-914

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] On the gradient flow for a shape optimization problem of plane curves as a singular limit2007

    • Author(s)
      Tomohiko Kurihara and Takeyuki Nagasawa
    • Journal Title

      Saitama Mathematical Journal 24

      Pages: 43-75

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] On certain one-dimensional elliptic systems under different growth conditions at respective infinities2007

    • Author(s)
      M. Iida, K. Nakashima and E. Yanagida
    • Journal Title

      Advanced Studies in Pure Mathematics 47-2

      Pages: 565-572

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Numerical study of pattern transition in Liesegang type precipitation system2008

    • Author(s)
      上山大信
    • Organizer
      Workshop on Pattern Formation in Reaction-Diffusion Systems
    • Place of Presentation
      Eotvos University, Hungary
    • Year and Date
      2008-03-12
  • [Presentation] Charactehzation of asymptotic solutions for a reaction‐diffusion system around a corner layer2008

    • Author(s)
      飯田雅人
    • Organizer
      第25回九州における偏微分方程式研究集会
    • Place of Presentation
      九州大学 箱崎キャンパス 国際ホール
    • Year and Date
      2008-01-30
  • [Presentation] Drift-diffusion system in two dimensional critical Hardy space2008

    • Author(s)
      小川卓克
    • Organizer
      Navier-Stokes equations and related topics, KOSEF-JSPS Joint Research and Seminar Project
    • Place of Presentation
      Sungkyonkwan Univ., Suwon, Korea
    • Year and Date
      2008-01-14
  • [Presentation] On the gradient flow for a shape optimization problem of plane curves as a singular limit2007

    • Author(s)
      長澤壯之
    • Organizer
      Recent Advances on Nonlinear Parabolic and Elliptic Differential Equations
    • Place of Presentation
      龍谷大学瀬田キャンパス
    • Year and Date
      2007-12-05
  • [Presentation] 双安定非一様拡散場におけるフロント解のダイナミクス2007

    • Author(s)
      池田榮雄
    • Organizer
      生物数学の理論とその応用
    • Place of Presentation
      京都大学数理解析研究所
    • Year and Date
      2007-10-31
  • [Presentation] Structure of regulatory network and diversity of cell types2007

    • Author(s)
      Atsushi Mochizuki
    • Organizer
      Deciphering the regulatory genome: development, evolution and disease
    • Place of Presentation
      Sede Antonio Machado, Baeza, Spain
    • Year and Date
      2007-10-09
  • [Presentation] On existence and regularity of singular minimal surfaces2007

    • Author(s)
      山田澄生
    • Organizer
      2007 International Conference on Geometric Analysis
    • Place of Presentation
      National Taiwan University, Taiwan
    • Year and Date
      2007-06-22
  • [Book] 「これからの非線形偏微分方程式」2007

    • Author(s)
      小薗英雄、三沢正史、小川卓克
    • Total Pages
      300
    • Publisher
      日本評論社

URL: 

Published: 2010-02-04   Modified: 2016-04-21  

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