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力学系とスケール極限を用いた異常拡散の探索と拡散制御理論の構築

研究課題

研究課題/領域番号 16KT0021
研究種目

基盤研究(B)

配分区分基金
応募区分特設分野
研究分野 連携探索型数理科学
研究機関慶應義塾大学

研究代表者

高橋 博樹  慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 准教授 (00467440)

研究分担者 佐々田 槙子  東京大学, 大学院数理科学研究科, 准教授 (00609042)
秋元 琢磨  東京理科大学, 理工学部物理学科, 准教授 (30454044)
研究期間 (年度) 2016-07-19 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
14,300千円 (直接経費: 11,000千円、間接経費: 3,300千円)
2018年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2017年度: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
2016年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
キーワード力学系 / 異常拡散 / スケール極限 / 大偏差原理 / 可算マルコフシフト / 非一様双曲力学系 / 拡散制御理論
研究成果の概要

カオス拡散の研究において重要と考えられる力学系の大偏差原理について、研究開始当初は予想していなかった進展があり、その結果として一様双曲性を持たない種々の力学系の大偏差原理を証明することに成功した。拡散現象の確率モデルについては、異常拡散を特徴づける平均2乗変位のエルゴード特性の研究や拡散係数の時間変化、拡散指数の精密な解析などについて、一定の成果が挙がった。確率的摂動を受けるハミルトン系においては、新しいタイプの異常拡散現象も発見することができた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

力学系の大偏差原理や異常拡散現象の確率モデルに関し、研究期間内に多くの興味深い成果が得られた点で、学術的意義は高い。しかし、これらの個々の成果を融合、昇華させ、研究開始当初の主目標であったカオス拡散による異常拡散現象の数学的な理解につなげるには、さらなる時間と努力が必要であると思われる。これは今後の課題としたい。力学系理論、非線型物理学、確率論とそれぞれ異なる背景を持つ3人の研究者(高橋、秋元、佐々田)の間の研究交流の促進につながった点では、社会的な意義も十分にあったと考える。

報告書

(5件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (63件)

すべて 2020 2019 2018 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (6件) 雑誌論文 (25件) (うち国際共著 7件、 査読あり 25件、 オープンアクセス 2件、 謝辞記載あり 5件) 学会発表 (27件) (うち国際学会 6件、 招待講演 16件) 備考 (1件) 学会・シンポジウム開催 (4件)

  • [国際共同研究] Science and Technology Univ. of Wuhan(中国)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] University of Maryland/University of Rochester(米国)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] University of Maryland(米国)

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Univesity of Brest(France)

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [国際共同研究] University of Potsdam(Germany)

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [国際共同研究] University of Rochester(米国)

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Entropy-approachability for transitive Markov shifts over infinite alphabet2020

    • 著者名/発表者名
      Hiroki Takahasi
    • 雑誌名

      Proceedings of the American Mathematical Society

      巻: -

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Large deviation principle for arithmetic functions in continued fraction expansion2019

    • 著者名/発表者名
      Hiroki Takahasi
    • 雑誌名

      Monatshefte fur Mathematik

      巻: 190 ページ: 137-152

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Large deviation principles for countable Markov shifts2019

    • 著者名/発表者名
      Hiroki Takahasi
    • 雑誌名

      Transactions of the American Mathematical Society

      巻: 372 ページ: 7831-7855

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Large deviation principle in one-dimensional dynamics2019

    • 著者名/発表者名
      Yong Moo Chung, Hiroki Takahasi, Juan Rivera-Letelier
    • 雑誌名

      Inventiones mathematicae

      巻: 218 ページ: 853-888

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Hydrodynamic limit for a facilitated exclusion process2019

    • 著者名/発表者名
      O. Blondel, C. Erignoux, M. Sasada, M. Simon
    • 雑誌名

      Annales de l’Institut Henri Poincare; (B) Probabilites et Statistiques

      巻: 印刷中

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Lyapunov optimization for non-generic one-dimensional expanding Markov maps2019

    • 著者名/発表者名
      M. Shinoda, H. Takahasi
    • 雑誌名

      Ergodic Theory and Dynamical Systems

      巻: 印刷中 号: 9 ページ: 2571-2592

    • DOI

      10.1017/etds.2019.6

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Large deviation principles for countable Markov shifts2019

    • 著者名/発表者名
      H. Takahasi
    • 雑誌名

      Transactions of the American Mathematical Society

      巻: 印刷中

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Entropy-approachability for transitive Markov shifts over infinite alphabet2019

    • 著者名/発表者名
      H. Takahasi
    • 雑誌名

      Proceedings of the American Mathematical Society

      巻: 印刷中

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Phase behaviors of deeply supercooled bilayer water unseen in bulk water2018

    • 著者名/発表者名
      T. Kaneko, J. Bai, T. Akimoto, J. S. Francisco, K. Yasuoka, and X. C. Zeng
    • 雑誌名

      Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America

      巻: 115 号: 19 ページ: 4389-4844

    • DOI

      10.1073/pnas.1802342115

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Non-self averaging and ergodicity in quenched trap model with finite system size2018

    • 著者名/発表者名
      T. Akimoto, E. Barkai, K. Saito
    • 雑誌名

      Physical Review E

      巻: 97 号: 5 ページ: 052143-052152

    • DOI

      10.1103/physreve.97.052143

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Enhancement, slow relaxation, ergodicity and rejuvenation of diffusion in biased continuous-time random walks2018

    • 著者名/発表者名
      T. Akimoto, A. Cherstvy, R. Metzler
    • 雑誌名

      Physical Review E

      巻: 98 号: 2 ページ: 022105-022110

    • DOI

      10.1103/physreve.98.022105

    • 関連する報告書
      2018 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] Biased continuous-time random walks for ordinary and equilibrium cases: facilitation of diffusion, ergodicity breaking and ageing2018

    • 著者名/発表者名
      R. Hou, A. Cherstvy, R. Metzler, T. Akimoto
    • 雑誌名

      Physical Chemistry Chemical Physics

      巻: 20 号: 32 ページ: 20827-20848

    • DOI

      10.1039/c8cp01863d

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Thermal Conductivity for Coupled Charged Harmonic Oscillators with Noise in a Magnetic Field2018

    • 著者名/発表者名
      K. Sato, M. Sasada
    • 雑誌名

      Communications in Mathematical Physics

      巻: 361 号: 3 ページ: 951-995

    • DOI

      10.1007/s00220-018-3198-5

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] On the Green-Kubo formula and the gradient condition on currents2018

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

      Annals of Applied Probability

      巻: 28 号: 5 ページ: 2727-2739

    • DOI

      10.1214/17-aap1369

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Boundary of the horseshoe locus for the Henon family2018

    • 著者名/発表者名
      Z. Arai, Y. Ishii, H. Takahasi
    • 雑誌名

      SIAM Journal on Applied Dynamical Systems

      巻: 17 号: 3 ページ: 2234-2248

    • DOI

      10.1137/18m1174684

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Uncountably many maximizing measures for a dense subset of continuous functions2018

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

      Nonlinearity

      巻: 31 号: 5 ページ: 2192-2200

    • DOI

      10.1088/1361-6544/aaaf47

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] On the Green-Kubo formula and the gradient condition on currents2017

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

      Annals of Applied Probability

      巻: -

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Heat transport via low-dimensional systems with broken time-reversal symmetry2017

    • 著者名/発表者名
      S. Tamaki, M. Sasada, K. Saito
    • 雑誌名

      Physical Revew Letters

      巻: 119 号: 11 ページ: 110602-110605

    • DOI

      10.1103/physrevlett.119.110602

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Detection of transition times from single-particle-tracking trajectories2017

    • 著者名/発表者名
      T. Akimoto, E. Yamamoto
    • 雑誌名

      Physical Review E

      巻: 96 号: 5 ページ: 052138-142

    • DOI

      10.1103/physreve.96.052138

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Removal of phase transition in the Chebyshev quadratic and thermodynamics for Henon-like maps near the first bifurcation2016

    • 著者名/発表者名
      Hiroki Takahasi
    • 雑誌名

      Journal of Statistical Physics

      巻: 164 号: 6 ページ: 1354-1378

    • DOI

      10.1007/s10955-016-1584-y

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] A new ap- proach to the characterization of closed forms in the nongradient method2016

    • 著者名/発表者名
      Yukio Klametani, Makiko Sasada
    • 雑誌名

      RIMS Kokyuroku Bessatsu

      巻: B59 ページ: 1-13

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Distributional behaviors of time-averaged observables in Langevin equation with fluctuating diffusivity: Normal diffusion yet anomalous fluctuations2016

    • 著者名/発表者名
      T. Akimoto and E. Yamamoto
    • 雑誌名

      Phys. Rev. E

      巻: 93 号: 6 ページ: 062109-062109

    • DOI

      10.1103/physreve.93.062109

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Langevin equation with fluctuating diffusivity: a two-state model2016

    • 著者名/発表者名
      T. Miyaguchi, T. Akimoto, and E. Yamamoto
    • 雑誌名

      Phys. Rev. E

      巻: 94 号: 1 ページ: 012109-012109

    • DOI

      10.1103/physreve.94.012109

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Universal Fluctuations of Single-Particle Diffusivity in Quenched Environment2016

    • 著者名/発表者名
      Takuma Akimoto, Eli Barkai, Keiji Saito
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 117 号: 18 ページ: 180602-180602

    • DOI

      10.1103/physrevlett.117.180602

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Distributional behavior of diffusion coefficients obtained by single trajectories in annealed transit time model2016

    • 著者名/発表者名
      T. Akimoto and E. Yamamoto
    • 雑誌名

      J. Stat. Mech.

      巻: 2016 号: 12 ページ: 123201-123201

    • DOI

      10.1088/1742-5468/2016/12/123201

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 負型連分数の大偏差原理2020

    • 著者名/発表者名
      高橋 博樹
    • 学会等名
      数論とエルゴード理論
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 負型連分数の大偏差原理とレート関数の構造について2020

    • 著者名/発表者名
      高橋 博樹
    • 学会等名
      冬の力学系研究集会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Existence of large deviations rate function for any S-unimodal map2019

    • 著者名/発表者名
      高橋 博樹
    • 学会等名
      ランダム力学系理論とフラクタル幾何学の研究
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 速度更新過程における無限測度と分布極限定理2019

    • 著者名/発表者名
      秋元琢磨, Eli Barkai, Guenter Radons
    • 学会等名
      日本物理学会第74回年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 拡散係数の揺らぎがもたらす異常性2018

    • 著者名/発表者名
      秋元琢磨
    • 学会等名
      ソフトバイオ研究会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 無限測度から読み解く非平衡非定常現象2018

    • 著者名/発表者名
      秋元琢磨
    • 学会等名
      散逸構造、カオス、複雑系シンポジウム~イリヤ.プリゴジン先生の業績を偲んで~
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] バイアスのあるトラップモデルにおける初通過時間の統計法則2018

    • 著者名/発表者名
      秋元琢磨, 齊藤圭司
    • 学会等名
      日本物理学会 2018年秋季大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] On the Green-Kubo Formula and The Gradient Condition on Currents2018

    • 著者名/発表者名
      佐々田槙子
    • 学会等名
      The 12th AIMS Conference on Dynamical Systems, Differential Equations and Applications
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Dynamics of the box-ball system with random initial conditions via Pitman's transformation,2018

    • 著者名/発表者名
      佐々田槙子
    • 学会等名
      XIX International Congress on Mathematical Physics
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Dynamics of the box-ball system with random initial conditions via Pitman's transformation2018

    • 著者名/発表者名
      佐々田槙子
    • 学会等名
      NYU-Shanghai - Kyoto University Young Probabilists' Meeting
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 区間力学系の大偏差原理とレート関数の零点の構造について2017

    • 著者名/発表者名
      高橋博樹
    • 学会等名
      確率論シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 連分数展開の大偏差原理2017

    • 著者名/発表者名
      高橋博樹
    • 学会等名
      数論とエルゴード理論
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] マクロパラメータに対する時間発展方程式のミクロな系からの導出2017

    • 著者名/発表者名
      佐々田槙子
    • 学会等名
      RIMS共同研究・保存則をもつ偏微分方程式に対する解の正則性、特異性およ び漸近挙動の研究
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Thermal conductivity for a chain of harmonic oscillators in a magnetic field2017

    • 著者名/発表者名
      佐々田槙子
    • 学会等名
      Stochastic dynamics out of equilibrium
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] On superdiffusion of energy in a system of harmonic oscillator2017

    • 著者名/発表者名
      佐々田槙子
    • 学会等名
      RIMS camp-style seminar Large scale properties of partial differential equations with random coefficients
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] On superdiffusion of energy in a system of harmonic oscillator2017

    • 著者名/発表者名
      佐々田槙子
    • 学会等名
      ReaDiNet 2017: International Conference on Mathematical Biology
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Energy transport in a chain of oscillators with magnetic field2017

    • 著者名/発表者名
      佐々田槙子
    • 学会等名
      大規模相互作用系の確率解析
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 相互作用粒子系に対する勾配条件とグリーン久保公式2017

    • 著者名/発表者名
      佐々田槙子
    • 学会等名
      2017年度確率論シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Anomalous Diffusion in Heterogeneous Environments2017

    • 著者名/発表者名
      秋元琢磨
    • 学会等名
      日本生物物理学会年会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] バイアスのないランダムウォークから流れを生み出す - マルチプリカティブノイズの役割 -2017

    • 著者名/発表者名
      秋元琢磨
    • 学会等名
      Perspectives in Random and Non-autonomous Dynamical Systems
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 外場に誘発される速い拡散におけるエルゴード特性2017

    • 著者名/発表者名
      秋元琢磨, Ralf Metzler
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 不均一環境下における非平衡非定常状態の数理2017

    • 著者名/発表者名
      秋元琢磨
    • 学会等名
      NI-CCS合同研究会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Fluctuation analysis of time-averaged mean square displacements2016

    • 著者名/発表者名
      秋元 琢磨
    • 学会等名
      Workshop on Stochasticity and Fluctuations in Small Systems
    • 発表場所
      浦項市(韓国)
    • 年月日
      2016-11-30
    • 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] 局所的な拡散係数の本質的な揺らぎの検出理論,「理論と実験」2016

    • 著者名/発表者名
      秋元 琢磨
    • 学会等名
      理論と実験研究会
    • 発表場所
      広島大学(広島県・東広島市)
    • 年月日
      2016-10-07
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Large deviation principle in one-dimensional dynamics2016

    • 著者名/発表者名
      高橋 博樹
    • 学会等名
      Dynamics Seminar
    • 発表場所
      武漢(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] Flatness-induced phase transition in Lyapunov spectrum for unimodal maps2016

    • 著者名/発表者名
      高橋 博樹
    • 学会等名
      Dynamics Seminar
    • 発表場所
      武漢(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] Flatness-induced phase transition in Lyapunov spectrum for unimodal maps2016

    • 著者名/発表者名
      高橋 博樹
    • 学会等名
      エルゴード理論研究集会
    • 発表場所
      筑波大学(茨城県・つくば市)
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [備考] Hiroki TAKAHASI

    • URL

      http://www.math.keio.ac.jp/~hiroki/

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会・シンポジウム開催] Keio Dynamics Day2019

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会・シンポジウム開催] Real and Complex Dynamics of Henon's Maps2019

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会・シンポジウム開催] Kanto Dynamics Days 20172017

    • 発表場所
      東京大学
    • 年月日
      2017-03-13
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会・シンポジウム開催] 力学系-理論と応用の連携探索2017

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書

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公開日: 2016-07-20   更新日: 2023-03-08  

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