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2022 Fiscal Year Research-status Report

可積分系理論を基盤とした革新的な数理技術の開発・深化と応用

Research Project

Project/Area Number 22K03441
Research InstitutionWaseda University

Principal Investigator

丸野 健一  早稲田大学, 理工学術院, 教授 (80380674)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 太田 泰広  神戸大学, 理学研究科, 教授 (10213745)
Project Period (FY) 2022-04-01 – 2026-03-31
Keywords応用可積分系 / 離散可積分系 / 構造保存型差分スキーム / 自己適合移動格子スキーム / ソリトン / 2次元ソリトンパターン / 巨大波 / 遅延ソリトン方程式
Outline of Annual Research Achievements

可積分系理論を基盤とした革新的な数理解析手法(数理技術)を開発及びそれらの手法をさらに深化させ、物理や工学における諸問題に応用することを目的として研究を行った。具体的には、(1) 離散可積分系理論のさらなる深化と応用、(2) 巨大波の生成・発達機構の解明のための数理解析手法(数理技術)の開発と応用に関する研究を行った。
(1)においては離散可積分系の手法とともに離散微分幾何学の手法を積極的に用いて、申請者らが提案した自己適合移動格子スキームの研究、開発を中心に行なった。解構造を保ち空間と時間を共に離散化することによって得られる全離散自己適合移動格子スキームの構築と一般的な境界条件化での自己適合移動格子スキームの実装が課題であったが、これらの課題を解決することができた。現在,これらの研究成果をまとめ論文執筆中である。また、自己適合移動格子スキームの研究を進めていく上で発案した感染症の数理モデルの解構造を保存する離散化に関する研究成果を論文にまとめ学術誌に投稿した。また、離散ソリトン方程式の可積分性を保つ遅延化についての研究を進め、研究成果を論文にまとめ国際査読論文誌に出版した。
(2)においては、Davey-Stewartson方程式のソリトンが作るパターンの分類手法の開発についての研究成果を論文にまとめ、国際査読論文誌に出版した。また、水波の数理モデルである長波-短波共鳴相互作用方程式についての研究を進め,研究成果を論文にまとめ国際査読論文誌に出版した。また、Physics-informed neural networkを用いた非線形波動方程式のシミュレーションについての研究を進め、研究成果を学会で発表した。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

新型コロナウイルスの感染状況も落ち着いてきたため、多くの研究者と議論することができ研究が順調に進んだ。特に夏にニュートン研究所に滞在したことで研究が大きく進展した。初年度であるが、論文3本を出版、1本を投稿することができた。また、初年度から始めた機械学習を用いたシミュレーション技術の開発も一定の成果を得て学会で発表することができた。当初の計画通り研究は進んでおり、次年度も研究成果を論文にまとめる予定である。

Strategy for Future Research Activity

次年度は多くの国際会議が開催されるので、それらに参加し多くの研究者と情報交換、議論を行う予定である。また共同研究者が夏に1ヶ月滞在する予定であるので、共同研究を進めて研究成果を論文にまとめる予定である。機械学習を用いたシミュレーション技術の開発も引き続き取り組んでいき、巨大波の研究への応用を探っていく予定である。

Causes of Carryover

新型コロナウイルスの感染拡大が治まり2022年度から2023年度にかけて多くの国際会議が開催されるが、海外航空券の高騰で旅費が想定していたより海外旅費が倍近くになってしまったことにより予定していた国際会議や共同研究打ち合わせのための旅費が当初の予算では不足してしまうため、初年度に購入予定であったワークステーションの購入時期を次年度以降にずらすことで旅費の高騰に対応することにしたため次年度使用額が生じた。次年度使用額は、次年度に開催される国際会議参加のための旅費、ワークステーションの購入に使用する予定である。

  • Research Products

    (15 results)

All 2023 2022 Other

All Int'l Joint Research (2 results) Journal Article (3 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 3 results) Presentation (10 results) (of which Invited: 1 results)

  • [Int'l Joint Research] State University of New York, Buffalo/University of Texas Rio Grande Valley(米国)

    • Country Name
      U.S.A.
    • Counterpart Institution
      State University of New York, Buffalo/University of Texas Rio Grande Valley
  • [Int'l Joint Research] Lishui University(中国)

    • Country Name
      CHINA
    • Counterpart Institution
      Lishui University
  • [Journal Article] The coupled modified Yajima-Oikawa system: Model derivation and soliton solutions2023

    • Author(s)
      Chen Junchao、Feng Bao-Feng、Maruno Ken-ichi
    • Journal Title

      Physica D: Nonlinear Phenomena

      Volume: 448 Pages: 133695~133695

    • DOI

      10.1016/j.physd.2023.133695

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Soliton resonance and web structure in the Davey-Stewartson system2022

    • Author(s)
      Biondini Gino、Kireyev Dmitri、Maruno Ken-ichi
    • Journal Title

      Journal of Physics A: Mathematical and Theoretical

      Volume: 55 Pages: 305701~305701

    • DOI

      10.1088/1751-8121/ac78db

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] A systematic construction of integrable delay-difference and delay-differential analogues of soliton equations2022

    • Author(s)
      Nakata Kenta、Maruno Ken-ichi
    • Journal Title

      Journal of Physics A: Mathematical and Theoretical

      Volume: 55 Pages: 335201~335201

    • DOI

      10.1088/1751-8121/ac7f07

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Exact solutions and soliton interactions of two-dimensional soliton equations2023

    • Author(s)
      丸野健一
    • Organizer
      研究集会Recent Advances in Nonlinear Water Waves
  • [Presentation] 2+1 次元表面張力波における長波短波相互作用とその多成分化2023

    • Author(s)
      沢田陽宏, 筧三郎, 丸野健一
    • Organizer
      日本応用数理学会第19回研究部会連合発表会
  • [Presentation] Physics-informed neural networkによるソリトン方程式のシミュレーション2023

    • Author(s)
      高橋健,丸野健一
    • Organizer
      日本応用数理学会第19回研究部会連合発表会
  • [Presentation] 遅延箱玉系のソリトン相互作用パターンの分類と解析2023

    • Author(s)
      松岡宏,中田 健太, 根岸幹太, 丸野 健一
    • Organizer
      日本応用数理学会第19回研究部会連合発表会
  • [Presentation] Integrable discretizations of integrable nonlinear differential equations with hodograph transformations2022

    • Author(s)
      丸野健一
    • Organizer
      Isaac Newton Institute for Mathematical Sciences セミナー
  • [Presentation] 遅延ソリトン方程式の構成と遅延箱玉系2022

    • Author(s)
      中田 健太, 根岸幹太, 丸野 健一
    • Organizer
      研究集会「非線形波動から可積分系へ2022」
  • [Presentation] 2+1 次元表面張力波における長波短波相互作用2022

    • Author(s)
      沢田陽宏, 筧三郎, 丸野健一
    • Organizer
      研究集会「非線形波動から可積分系へ2022」
  • [Presentation] N-ソリトン解を持つ遅延 KdV、遅延ブシネスク、遅延 KP 方程式の構成2022

    • Author(s)
      中田 健太, 丸野 健一
    • Organizer
      日本応用数理学会2022年度年会
  • [Presentation] 遅延離散ロトカ・ボルテラ方程式の超離散化と遅延箱玉系2022

    • Author(s)
      根岸幹太, 中田 健太, 丸野 健一
    • Organizer
      日本応用数理学会2022年度年会
  • [Presentation] ホドグラフ変換に関わる非線形微分方程式の解構造を保存する離散化: 解構造を保存する適合格子細分化法2022

    • Author(s)
      丸野健一
    • Organizer
      京都大学数理解析研究所研究集会「可積分系数理の発展とその応用」
    • Invited

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Published: 2023-12-25  

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