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開放進化系の頑健性決定機構についての統計物理学的研究

研究課題

研究課題/領域番号 15K05202
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 数理物理・物性基礎
研究機関東京大学

研究代表者

島田 尚  東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (90431791)

研究協力者 村瀬 洋介  
小串 典子  
研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2017年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2016年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2015年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
キーワード頑健性・安定性 / 多様性 / 開放系 / 非平衡相転移 / 共存 / ネットワーク / 頑健性 / 安定性 / 生態系 / 経済・社会系 / 集団での追跡・逃走 / 社会系 / 自己組織的臨界性 / 進化系 / 相転移 / システミックリスク
研究成果の概要

生体、生態系、経済・社会等の現実の複雑な系には、新規要素の包摂と要素の消滅が繰り返されているという共通の特徴が見られる。本研究ではこのような「開放進化系」について研究代表者が簡単な理論模型に基づいて発
見した新しい頑健性決定機構について研究を行い、その普遍性と現実問題への適用の妥当性を吟味した。この結果、生態系や社会系の多くで重要な性質である「相互作用に双方向性がある場合」など拡張モデルについて新し
い発見をし、またそれを通して頑健性決定機構についてより良い理解を得ることができた。また、これらの結果については論文として出版しただけでなく、国際学会や解説記事を通じてより広く発信した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究で理解の深まった「開放進化系の頑健性」が多くの現実の系に共通する性質を捉えているものと考えられる。このことは実際に本研究中に行った現実系のデータとの比較解析によっても確認された。
この吟味と、相互作用に相関構造を入れた場合などの拡張モデルについて本研究課題を通じて得られた新しい知見とを合わせて、本理論研究の成果は現実の大規模系についての理解をより深くた。
また、そのことを通じて現実の系の制御・設計の原理に関しても新しい視点を与えたものと言える。

報告書

(5件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 2015 実施状況報告書
  • 研究成果

    (26件)

すべて 2018 2017 2016 2015 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 2件、 査読あり 6件、 オープンアクセス 6件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (17件) (うち国際学会 10件、 招待講演 2件) 図書 (2件)

  • [国際共同研究] Aalto University(Finland)

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [雑誌論文] “生態系”諸行無常と頑健性の統計物理学2018

    • 著者名/発表者名
      島田 尚, 村瀬洋介, 小串典子
    • 雑誌名

      生物物理

      巻: 58 号: 5 ページ: 241-244

    • DOI

      10.2142/biophys.58.241

    • NAID

      130007492744

    • ISSN
      0582-4052, 1347-4219
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] The Effect of Laziness in Group Chase and Escape2017

    • 著者名/発表者名
      Makoto Masuko, Takayuki Hiraoka, Nobuyasu Ito, and Takashi Shimada,
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan

      巻: 86 号: 8 ページ: 085002-085002

    • DOI

      10.7566/jpsj.86.085002

    • NAID

      210000134488

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Enhanced robustness of evolving open systems by the bidirectionality of interactions between elements2017

    • 著者名/発表者名
      Fumiko Ogushi, Janos Kertesz, Kimmo Kaski, and Takashi Shimada
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 7 号: 1 ページ: 6978-6978

    • DOI

      10.1038/s41598-017-07283-9

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] A mean-field analysis of the simple model of evolving open systems2016

    • 著者名/発表者名
      Takashi Shimada and Fumiko Ogushi
    • 雑誌名

      Journal of Physics: Conference Series

      巻: 750 ページ: 012008-012008

    • DOI

      10.1088/1742-6596/750/1/012008

    • NAID

      40020880970

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Do Connections Make Systems Robust?: A New Scenario for the Complexity-Stability Relation2015

    • 著者名/発表者名
      Takashi Shimada, Yohsuke Murase, Nobuyasu Ito
    • 雑誌名

      Proceedings of the International Conference on Social Modeling and Simulation, plus Econophysics Colloquium 2014

      巻: 1 ページ: 99-109

    • DOI

      10.1007/978-3-319-20591-5_9

    • ISBN
      9783319205908, 9783319205915
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] A Universal Lifetime Distribution for Multi-Species Systems2015

    • 著者名/発表者名
      Yohsuke Murase, Takashi Shimada, Nobuyasu Ito, Per Arne Rikvold
    • 雑誌名

      Proceedings of the International Conference on Social Modeling and Simulation, plus Econophysics Colloquium 2014

      巻: 1 ページ: 175-186

    • DOI

      10.1007/978-3-319-20591-5_16

    • ISBN
      9783319205908, 9783319205915
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] The Strong Reinforcement Effects of Bidirectionality of Interactions on the Robustness of Evolving Open Systems2018

    • 著者名/発表者名
      T. Shimada, F. Ogushi, K. Kaski, and J. Kertesz
    • 学会等名
      CCS2018 (main conference) (2018/9/24, Thessaloniki, Greece)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Bidirectional interactions Enhance the Robustness of the Evolving Open Systems2018

    • 著者名/発表者名
      Takashi Shimada and Fumiko Ogushi
    • 学会等名
      NetSciX 2018
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 集団追跡・逃走モデルにおける“怠け”の効用2018

    • 著者名/発表者名
      島田尚、増子真、伊藤伸泰
    • 学会等名
      電子情報通信学会 Complex Communication Sciences 2017年度第4回第1種研究会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 開放進化系の頑健性について2017

    • 著者名/発表者名
      島田 尚
    • 学会等名
      第1回松江数値生物学・現象数理学ワークショップ
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 双方向性相互作用を持つ開放進化系における頑健性転移(2)2017

    • 著者名/発表者名
      小串典子、島田尚
    • 学会等名
      日本物理学会2017年次大会
    • 発表場所
      大阪大学
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Transition in robustness of evolving systems2016

    • 著者名/発表者名
      Takashi Shimada
    • 学会等名
      Recent Developments in Computer Simulational Studies in Condensed Matter Physics
    • 発表場所
      Georgia Univ. (Athens, GA, US)
    • 年月日
      2016-02-23
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Lifetime distributions of the elements in growing systems2016

    • 著者名/発表者名
      Takashi Shimada, Yohsuke Murase
    • 学会等名
      Artificial Life and Robotics 20th
    • 発表場所
      別府ビーコンプラザ (大分県別府市)
    • 年月日
      2016-01-21
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] On the robustness of open evolving systems2016

    • 著者名/発表者名
      Takashi Shimada
    • 学会等名
      NetSci 2016
    • 発表場所
      Kホテルソウル(韓国)
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Robustness of evolving open systems with mutual interactions2016

    • 著者名/発表者名
      Takashi Shimada, Fumiko Ogushi
    • 学会等名
      日本数理生物学会2016年会
    • 発表場所
      九州大学伊都キャンパス
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 自己組織臨界性を示す開放進化系モデル2016

    • 著者名/発表者名
      島田 尚
    • 学会等名
      日本物理学会2016秋分科会
    • 発表場所
      金沢大学
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] On the robustness and growth of open evolving systems2016

    • 著者名/発表者名
      Takashi Shimada
    • 学会等名
      JKCCS workshop 2016
    • 発表場所
      Pukyong 大学(韓国)
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A complexity-robustness relation in evolving open systems2016

    • 著者名/発表者名
      Takashi Shimada
    • 学会等名
      Interdisciplinary Applications of Nonlinear Science
    • 発表場所
      鹿児島大学
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Critical and non-critical behaviors in evolving sytems2016

    • 著者名/発表者名
      Takashi Shimada
    • 学会等名
      A mini-workshop on complexity theory and its applications
    • 発表場所
      上海理工大学(中国)
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 自由度の増減を許した動的な系の頑健性決定機構について2015

    • 著者名/発表者名
      島田尚、村瀬洋介、伊藤伸泰
    • 学会等名
      日本物理学会2015秋季大会
    • 発表場所
      関西大学 (大阪府吹田市)
    • 年月日
      2015-09-18
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] 開放進化系の構造と頑健性について2015

    • 著者名/発表者名
      島田尚、小串典子
    • 学会等名
      日本物理学会2015秋季大会
    • 発表場所
      関西大学 (大阪府吹田市)
    • 年月日
      2015-09-16
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] Another look at the diversity-stability relation2015

    • 著者名/発表者名
      Takashi Shimada
    • 学会等名
      2015 Joint Meeting of The 5th China-Japan-Korea Colloquium on Mathematical Biology and The Japanese Society for Mathematical Biology
    • 発表場所
      同志社大学 (京都市上京区)
    • 年月日
      2015-08-29
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A complexity-stability relation in evolving open systems2015

    • 著者名/発表者名
      Takashi Shimada
    • 学会等名
      Models of Life
    • 発表場所
      Krogeup Hoejskole, (Humlebaek, Denmark)
    • 年月日
      2015-08-05
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [図書] Mathematical Approaches to Biological Systems2015

    • 著者名/発表者名
      Takashi Shimada
    • 総ページ数
      23
    • 出版者
      Springer Japan
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [図書] シミュレーション2015

    • 著者名/発表者名
      島田尚
    • 総ページ数
      5
    • 出版者
      日本シミュレーション学会
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書

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公開日: 2015-04-16   更新日: 2020-03-30  

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