2018 Fiscal Year Research-status Report
Theoretical Study on the Complexity-Robustness Relation of Evolving Open Systems
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18K03449
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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), 准教授 (90431791)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 頑健性 / 多様性 / 安定性 / 開放系 / 生態系 / 土壌微生物 / 社会・経済系 / 非平衡相転移 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、研究代表者が近年発見し連携研究者と共に進めて来た開放進化系の複雑性-頑健性関係（T. Shimada, Scientific Reports Vol. 4, (2014) 4082. 等）についての理論研究を発展させ、この理論的枠組みの現実問題への適用に挑戦する。具体的には、(1)理論の基としてきた簡単な模型について、その枠組みをもとにより複雑な数理モデル群との接続を試み、また(2)土壌微生物生態系を代表とした現実系の解析によって理論的枠組み適用の妥当性を検証する。これにより土壌微生物生態系のみならず生体系、生物生態系、社会・経済系等の現実の開放進化系の普遍な性質についての理解を深める事を目的とする。
初年度である本年度はまず(1)から取り組んだ。これまで理論の基としてきた簡単な模型では、適応度が負である要素の除去は小さい順に不可逆的に行われていた。しかしながら、現実の生態系などではそのような生存に不利な状況に陥った種はすぐに死にたえるのではなく、芽胞に代表されるような休眠・耐久状態にうつる例がしばしば見られる。また、新要素の導入ペースが速い状況を対象とする場合にも、不可逆的な除去ルールは適切でない領域があると考えられる。このような状況のモデル化として、適応度が負の要素を即座に除去する代わりに一定時間の「休眠」状態とすることにしたモデルについて、複雑性-頑健性関係を解析した。この結果、各要素が「休眠」状態をとることができる場合に系の頑健性が上がることとその仕組みなどを明らかにし、この結果をまとめてオープンアクセスの国際学術雑誌に投稿・掲載した。
この他にも、国内外の研究会での講演や解説記事の寄稿などを通して成果の発信と更なる研究のための情報交換に努めた。
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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
本研究のために計画していた計算機環境の増強は予算の都合により縮小せざるをえなかった。しかしながら、本理論研究の核である、共同研究者と集っての集中的共同研究期間については計画通り実現することができ、これにより理論研究は順調かそれ以上に進んだ。このため少々計画を前倒ししての論文投稿と掲載をすることができ、全体として研究は順調に進んでいると言える。
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| Strategy for Future Research Activity |
（１）の理論研究が順調にすすんでいるので、今後はこの継続とともに、当初計画の通り（２）の課題にも取り組みを本格化する。土壌微生物生態系の専門家である大塚の協力のもと、次世代シーケンサを用いたDNA解析データにより土壌微生物生態系の解析を行う。既存のデータの解析から着手し、同一サンプル内での種構成のゆらぎや、各種擾乱による種構成の変化などの、系の応答の普遍性に着目した研究を進めてゆく。
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| Causes of Carryover |
研究が順調に進んだため論文掲載費などを計画より前倒しで必要となった一方、物品費については配分額に鑑み記憶装置の増強に特化することとし計画より支出が少なくなった。これらの総計として生じた少額の差分については、主に次年度予算に合わせより有効に活用することとした。
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