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非線形非平衡現象の数学からの接近-transientな時空パターンの解明-

研究課題

研究課題/領域番号 15204006
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 数学一般(含確率論・統計数学)
研究機関明治大学 (2004-2005)
広島大学 (2003)

研究代表者

三村 昌泰  明治大学, 理工学部, 教授 (50068128)

研究分担者 増田 久弥  明治大学, 理工学部, 教授 (10090523)
望月 淳史 (望月 敦史)  基礎生物学研究所, 理論生物学研究部門, 助教授 (10304726)
小林 亮  広島大学, 大学院・理学研究科, 教授 (60153657)
瀬野 裕美  広島大学, 大学院・理学研究科, 助教授 (50221338)
栄 伸一郎  九州大学, 大学院・数理学研究院, 教授 (30201362)
俣野 博  東京大学, 大学院・数理科学研究科, 教授 (40126165)
大田 隆夫  京都大学, 基礎物理学研究所, 教授 (50127990)
研究期間 (年度) 2003 – 2005
研究課題ステータス 完了 (2005年度)
配分額 *注記
23,400千円 (直接経費: 18,000千円、間接経費: 5,400千円)
2005年度: 7,020千円 (直接経費: 5,400千円、間接経費: 1,620千円)
2004年度: 6,630千円 (直接経費: 5,100千円、間接経費: 1,530千円)
2003年度: 9,750千円 (直接経費: 7,500千円、間接経費: 2,250千円)
キーワード非線形非平衡系 / 遷移ダイナミクス / 反応拡散系理論 / 細胞インテリジェンス / 生態系モデル / 葉脈形成 / バクテリアコロニー形成 / フロント・スポットの相互作用 / 大腸菌コロニー形成 / パルス相互作用 / 反応拡散系 / 特異極限法 / スポットダイナミクス / 伝染病の伝播 / 有限資源・消費者系 / 進行波 / パルスダイナミクス / 反応拡散系の数値計算 / 界面ダイナミクス / 成長パターン形成 / 中心多様体理論
研究概要

生物系、生態系に現われる様々な非線形現象の中で、特に、遷移過程に現われる非線形非平衡現象の解明に向けてモデリングおよびその解析、更にそれを支える数理的手法の開発を行った.
(1)走化性機構を持つバクテリアコロニーパターンの多様性を非線形非平衡現象として捉える理モデルを特異極限解析から考察した.
(2)葉脈形成の機構に対して、にこれまで提案されている反応拡散仮説と運河仮説に基づいて反応拡散モデルを構築し、その機構解明に一つの指針を与えた.
(3)真正粘菌の融合実験、分離実験において観察される振動の位相のダイナミクスを再現する数理モデルを提出し、実験の結果を再現することに成功した.この結果は細胞インテリジェンスの問題に対する理論研究の第一歩となった.
(4)遷移過程に現れる問題の一つとして、不均質な空間における生物個体群の空間分布の確率過程論的数理モデルを解析した.また,生物個体群間相互作用によって,空間分布拡大速度が受ける影響についての理論的な結果を見いだした.
(5)反応拡散方程式系に現れるフロント解やスポット解のダイナミクスを無限次元力学系理論から考察した.
(6)交差拡散-競争系に現われるすみ分けパターンのダイナミクスを特異極限解析から考察した.

報告書

(4件)
  • 2005 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2004 実績報告書
  • 2003 実績報告書
  • 研究成果

    (34件)

すべて 2006 2005 2004 その他

すべて 雑誌論文 (20件) 図書 (2件) 文献書誌 (12件)

  • [雑誌論文] Traveling front solutions in a chemotaxis-growth model2006

    • 著者名/発表者名
      M.Mimura
    • 雑誌名

      J. Free Boundaries and Interfaces (to appear)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] A mathematical consideration for the optimal shell change of hermit crab.2006

    • 著者名/発表者名
      H.Seno
    • 雑誌名

      J. Math. Biol. 52

      ページ: 70-92

    • NAID

      120000875297

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] A mathematical consideration for the optimal Shell change of hermit crab2006

    • 著者名/発表者名
      H.Seno
    • 雑誌名

      J.Math.Biol. 62

      ページ: 70-92

    • NAID

      120000875297

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Interacting spots in reaction-diffusion systems2006

    • 著者名/発表者名
      M.Mimura
    • 雑誌名

      Discrete and Continuous Dynamical Systems, Series A 14

      ページ: 31-62

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Traveling front solutions in a chemotaxis-growth model2006

    • 著者名/発表者名
      M.Mimura
    • 雑誌名

      J.Free Boundaries and Interfaces (to appear)

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] A mathematical consideration for the optimal shell change of hermit crab.2006

    • 著者名/発表者名
      H.Seno
    • 雑誌名

      J.Math.Biol. 52

      ページ: 70-92

    • NAID

      120000875297

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Self-organization of the vascular system in plant leaves : Inter-dependent dynamics of auxin flux and carrier proteins2005

    • 著者名/発表者名
      A.Mochizuki
    • 雑誌名

      J. theor. Biol. 236

      ページ: 366-375

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] A coupled-oscillator model with a conservation law for the rhythmic amoeboid movements of plasmodial slime molds2005

    • 著者名/発表者名
      R.Kobayashi
    • 雑誌名

      Physica D 205

      ページ: 125-135

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 実績報告書 2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] A variational approach to singular perturbation problems in reaction-diffusion systems2005

    • 著者名/発表者名
      S.Ei
    • 雑誌名

      Physica D 207

      ページ: 171-219

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 実績報告書 2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Self-organization of vascular system in Plant leaves : Inter-dependent dynamics of auxis flux and carrier proteins2005

    • 著者名/発表者名
      A.Mochizuki
    • 雑誌名

      J.theor.Biol. 236

      ページ: 366-375

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Self-organization of the vascular system in plant leaves : Inter-dependent dynamics of auxin flux and carrier proteins2005

    • 著者名/発表者名
      A.Mochizuki
    • 雑誌名

      J.theor.Biol. 236

      ページ: 366-375

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Signal propagation and failure in one-dimensional FitzHugh-Nagumo equations with periodic stimuli2005

    • 著者名/発表者名
      R.Kobayashi
    • 雑誌名

      Phys. Rev. E (in press)

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Pathogens can slow down or reverse invasion fronts of their hosts2005

    • 著者名/発表者名
      H.Seno
    • 雑誌名

      Biological Invasion (in press)

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] A new model for leaf venation pattern2005

    • 著者名/発表者名
      A.Mochizuki
    • 雑誌名

      J. Theor. Biol. (in press)

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Pattern formation in consumer-finite resource reaction-diffusion systems2004

    • 著者名/発表者名
      M.Mimura
    • 雑誌名

      Publ. RIMS, Kyoto Univ., 40

      ページ: 1413-1431

    • NAID

      110001052100

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Pattern formation in consumer-finite resource reaction-diffusion systems2004

    • 著者名/発表者名
      M.Mimura
    • 雑誌名

      Publ.RIMS, Kyoto Univ. 40

      ページ: 1413-1431

    • NAID

      110001052100

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Spatial segregation limit of a competition-diffusion system with Dirichlet boundary conditions2004

    • 著者名/発表者名
      M.Mimura
    • 雑誌名

      Nonlinear Analysis, Series A 5

      ページ: 645-655

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Pattern formation in consumer-finite resource reaction-diffusion systems2004

    • 著者名/発表者名
      M.Mimura
    • 雑誌名

      Publ. RIMS, Kyoto Univ. 40

      ページ: 1413-1431

    • NAID

      110001052100

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Emergence of adaptability to time delay in bipedal locomotion2004

    • 著者名/発表者名
      S.-I.Ei
    • 雑誌名

      Biol. Cybern. 90

      ページ: 125-132

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Traveling front solutions in a chemotaxis-growth Model

    • 著者名/発表者名
      M.Mimura
    • 雑誌名

      J.Free Boundaries and Interfaces (to appear)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [図書] パターン形成とダイナミクス-非線形。非平衡現象の数理(4)2006

    • 著者名/発表者名
      三村 昌泰
    • 総ページ数
      194
    • 出版者
      東大出版会
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [図書] パターン形成とダイナミクス-非線形・非平衡現象の数理(4)2006

    • 著者名/発表者名
      三村 昌泰
    • 総ページ数
      194
    • 出版者
      東大出版会
    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [文献書誌] M.Mimura: "Vanishing latent heat limit in a Stefan-like problem arising in Biology"Nonlinear Analysis. 52. 261-285 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] M.Mimura: "On a nonlinear diffusion system with resource-consumer interaction"Hiroshima Math.J.. 33. 253-295 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] T.Ohta: "Phase Ordering in the Time-Dependent Ginzburg-Landau Equation with a Global Coupling"Journal of the Physical Society of Japan. 72. 1315-1317 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] T.Ohta: "Formation and stability of double gyroid in microphase-separated diblock copolymers"Journal of Physics : Condensed Matter. 15. 1-8 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] H.Matano: "On non-existence of type II blow-up for a supercritical nonlinear heat equation,"Comm.Pure Appl.Math.. (In press). (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] R.Kobayashi: "Extending phase field models of solidification to polycrystalline materials"Acta Materialia. 51. 6035-6058 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] R.Kobayashi: "Periodic Precipitation during Droplet Evaporation on a Substrate"Journal of the Physical Society of Japan. 72. 2468-2471 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] S.-I.Ei: "Emergence of adaptability to time delay in bipedal locomotion"Biol.Cybern.. (In press). (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] S.Izumi: "Outer membrane protein 100, a versatile virulence factor of Actinobacillus actinomycetemcomitans."Molecular Microbiology. 50(4). 1125-1139 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] S.Izumi: "Membrane Topology of Guinea Pig Cytochrome P450 17a Revealed by a Combination of Chemical Modifications and Mass Spectrometry"Biochemistry. 42(49). 14663-14669 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] A.Mochizuki: "Random cell sorting can form cone mosaic patterns in fish retina and explain the difference between zebrafish and medaka."J.Theor.Biol.. 221. 289-300 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] A.Mochizuki: "Origine of directionality in the fish stripe pattern."Dev.Dyn.. 226. 627-633 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書

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公開日: 2003-04-01   更新日: 2016-04-21  

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