2019 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 / 安定性 / 多様性 / 生態系 / 土壌微生物 / 社会・経済系 / 開放系 / 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研究を進めて来た開放進化系の複雑性-頑健性関係（T. Shimada, SREP 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を目指す。このため、(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)土壌微生物生態系や社会系などの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。
(1)の理論モデルの発展については、当初計画していた課題であった、不利な状況に陥った種をすぐに絶滅させるのでは無く、有限期間の休眠・耐久状態を経る（その間に環境が変われば再活性化する）ことにしたモデルについての解析が初年度に順調に進んだことを受け、本年度は主に現実の生態系における相互作用の再考に取り組んだ。特に、採餌効率についてのモデルを提案・解析し、査読つき紀要として報告した。
(2)の現実データ解析については、まず土壌微生物系のデータ解析の推進のため従来の解析コードを実験家とも共有しやすい R のコードとして再整備し、これにより新しい土壌条件についての解析を進めた。また、社会系における複雑な相互作用関係の特徴抽出のため Wikipedia の解析に着手し、生態系の理論でも議論されて来たネステッドネスなどの構造を分析したほか再帰的な定義に基づく記事と著者の重要性指標を提案した。
上記の研究内容については論文を準備中であり、また本年度の国内外の研究会での講演を通じてこれら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
本研究では、研究代表者が近年発見し連携研究者と共に研究を進めて来た開放進化系の複雑性-頑健性関係（T. Shimada, SREP 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)土壌微生物生態系や社会系などの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。
(1)の理論モデルの発展については、当初計画していた課題であった、不利な状況に陥った種をすぐに絶滅させるのでは無く、有限期間の休眠・耐久状態を経る（その間に環境が変われば再活性化する）ことにしたモデルについての解析が初年度に順調に進んだことを受け、本年度は主に現実の生態系における相互作用の再考に取り組んだ。特に、採餌効率についてのモデルを提案・解析し、査読つき紀要として報告した。
(2)の現実データ解析については、まず土壌微生物系のデータ解析の推進のため従来の解析コードを実験家とも共有しやすい R のコードとして再整備し、これにより新しい土壌条件についての解析を進めた。また、社会系における複雑な相互作用関係の特徴抽出のため Wikipedia の解析に着手し、生態系の理論でも議論されて来たネステッドネスなどの構造を分析したほか再帰的な定義に基づく記事と著者の重要性指標を提案した。
上記の研究内容については論文を準備中であり、また本年度の国内外の研究会での講演を通じてこれら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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| Strategy for Future Research Activity |
計画内でのより萌芽的な課題に挑戦したことと年度末以降の COVID-19 感染状況とその対応のため、研究の実際の進展と比べると学術論文の発表が遅れている。新たな土壌実験の実施などもしばらく難しい状況であるので、まずは現在進めているこれら各成果の論文化に取り組む予定である。また、理論モデルについては当初計画通り、複雑なポピュレーションダイナミクスモデルとの接続に関連する解析を進める。
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