生物集団の運動の統一的模型と相転移としての群れ形成

• 研究課題/領域番号: 18540409
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 生物物理・化学物理
• 研究機関: 名城大学 (2007-2009); 琉球大学 (2006)
• 研究代表者: 中山 章宏 名城大学, 理工学部, 教授 (60212106)
• 研究期間 (年度): 2006 – 2009
• 研究課題ステータス: 完了 (2009年度)
• 配分額: 3,700千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 600千円); 2009年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2008年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2007年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2006年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
• キーワード: 最適速度模型 / 生物集団 / 集団運動 / 群れ形成 / 蛇行 / 相転移 / 非線形動力学 / 力学模型 / 同期現象 / 歩行者流 / 不安定性 / 最適速度

研究概要

車の流れでは、ある密度を境に突然状態が変わるという相転移の考え方を用いて、交通渋滞の性質を理解することができることが良く知られている。人の流れでも、密度が大きい時に狭い通路などで流れが詰まってしまう現象も、同様の考え方で理解できる。この研究は、車や人と同じ模型を用いて、生物の群れで起きる現象も統一的に説明しようとしたもので、その結果、生物の長い群れの隊列で発生する蛇行現象が同じ機構で説明できることがわかった。

研究成果

• [雑誌論文] Metastability in the formation of an experimental traffic jam (2009)
  • 著者名/発表者名: A. Nakayama, M. Fukui, M. Kikuchi, K. Hasebe, K. Nishinari, Y. Sugiyama, S. Tadaki, S. Yukawa
  • 雑誌名: New Journal of Physics 11 ページ: 83025-83025
  • 査読あり
• [雑誌論文] Detailed data of traffic jam experiment (2009)
  • 著者名/発表者名: A. Nakayama, M. Fukui, K. Hasebe, M. Kikuchi, K. Nishinari, Y. Sugiyama, S. Tadaki, S. Yukawa
  • 雑誌名: Traffic and Granular Flow '07(ed. C. Appert-Rolland, F. Chevoir, P. Gondret, S. Lassarre, J.-P. Lebacque, M. Schreckenberg) (Springer-Verlag) ページ: 389-394
• [雑誌論文] Detailed data of traffic jam experiment (2009)
  • 著者名/発表者名: A.Nakayama
  • 雑誌名: Traffic and Granular Flow '07 ページ: 389-394
• [雑誌論文] Metastability in the formation of an experimental traffic jam (2009)
  • 著者名/発表者名: A.Nakayama
  • 雑誌名: New Journal of Physics 11 ページ: 83025-83025
  • 査読あり
• [雑誌論文] Traffic jams without bottlenecks - experimental evidence for the physical mechanism of the formation of a jam (2008)
  • 著者名/発表者名: Y. Sugiyama, M. Fukui, M. Kikuchi, K. Hasebe, A. Nakayama, K. Nishinari, S. Tadaki, S. Yukawa
  • 雑誌名: New Journal of Physics 10 ページ: 33001-33001
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of attractive interaction on instability of pedestrian flow in two dimensional optimal velocity model (2008)
  • 著者名/発表者名: A. Nakayama, K. Hasebe, Y. Sugiyama
  • 雑誌名: Physical Review E 77 ページ: 16105-16105
  • 査読あり
• [雑誌論文] Instability of pedestrian flow in 2D optimal velocity model with attractive interaction (2008)
  • 著者名/発表者名: A.Nakayama, K.Hasebe, Y.Sugiyama
  • 雑誌名: Computer Physics Communications 177 ページ: 162-163
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of attractive interaction on instability of pedestrian flow in two dimensional optimal velocity model (2008)
  • 著者名/発表者名: A.Nakayama, K.Hasebe, Y.Sugiyama
  • 雑誌名: Physical Review E77
  • 査読あり
• [雑誌論文] Traffic jams without bottlenecks-experimental evidence for the physical mechanism of the formation of a jam (2008)
  • 著者名/発表者名: Y.Sugiyama, M.Fukui, M.Kikuchi, K.Hasebe, A.Nakayama, K.Nishinari, S.Tadaki, S.Yukawa
  • 雑誌名: New Journal of Physics 10
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of attractive interaction on instability of pedestrian flow in two dimensional optimal velocity model (2008)
  • 著者名/発表者名: A. Nakayama
  • 雑誌名: Physical Review E 77
  • 査読あり
• [雑誌論文] Traffic jams without bottlenecks-experimental evidence for the physical mechanism of the formation of a jam (2008)
  • 著者名/発表者名: Y. Sugiyama
  • 雑誌名: New Journal of Physics 10
  • 査読あり
• [雑誌論文] Economic Fluctuations Based on Optimal Diffusion Index Model (2007)
  • 著者名/発表者名: M. Taniguchi, M. Bando, A. Nakayama
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn. 76 ページ: 124003-124003
  • NAID: 110006532194
  • 査読あり
• [雑誌論文] Instability of pedestrian flow in 2D optimal velocity model with attractive interaction (2007)
  • 著者名/発表者名: A. Nakayama, K. Hasebe, Y. Sugiyama
  • 雑誌名: Computer Physics Communications 177 ページ: 162-163
  • 査読あり
• [雑誌論文] Phase Diagram of Group Formation in 2-d Optimal Velocity Model (2007)
  • 著者名/発表者名: Y. Sugiyama, A. Nakayama, E. Yamada
  • 雑誌名: Traffic and Granular Flow '05(ed. A. Schadschneider, T. Poeschel, R. Kuehne, M. schreckenberg, D.E. Wolf)(Springer-Verlag) ページ: 277-282
• [雑誌論文] Instability of pedestrian flow in 2D optimal velocity model with attractive interaction (2007)
  • 著者名/発表者名: A. Nakayama
  • 雑誌名: Computer Physics Communications 177 ページ: 162-163
  • 査読あり
• [雑誌論文] Instability of pedestrian flow in 2D optimal velocity model with attractive interaction (2007)
  • 著者名/発表者名: A.Nakayama, H.Hasebe, Y.Sugiyama
  • 雑誌名: Computer Physics Communications (in press)
• [雑誌論文] Instability ob pedestrian flow in two-dimensional optimal velocity model (2007)
  • 著者名/発表者名: A.Nakayama, Y.Sugiyama, H.Hasebe
  • 雑誌名: Pedestrian and Evacuation Dynamics 2005 ページ: 321-332
• [雑誌論文] Power-Law Fluctuation in Expressway Traffic Flow : Detrended Fluctuation Analysis (2006)
  • 著者名/発表者名: S. Tadaki, M. Kikuchi, A. Nakayama, K. Nishinari, A. Shibata, Y. Sugiyama, S. Yukawa
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn. 75
  • 査読あり
• [雑誌論文] 引力のある2次元最適速度模型型における歩行者流の不安定 (2006)
  • 著者名/発表者名: 中山彰宏, 長谷部勝也, 杉山雄規
  • 雑誌名: Proceedings of the 12th Symposium on Simulation of Traffic Flow ページ: 5-8
• [雑誌論文] Instability of pedestrian flow in two-dimensional optimal velocity model (2005)
  • 著者名/発表者名: A. Nakayama, Y. Sugiyama, K. Hasebe
  • 雑誌名: Pedestrian and Evacuation Dynamics 2005(ed. N. Waldau, P. Gattermann, H. Knoflacher, M. Schreckenberg)(Springer-Verlag) ページ: 321-332
• [学会発表] Dynamical pattern formations of self-driven particles and group formation (2007)
  • 著者名/発表者名: Y. Sugiyama
  • 学会等名: Conference on Computational Physics
  • 発表場所: Brussels, Belgium
  • 年月日: 2007-09-05
• [学会発表] Detailed Data of Traffic Jam Experiment (2007)
  • 著者名/発表者名: A. Nakayama
  • 学会等名: Traffic and Granular Flow
  • 発表場所: Orsay, Frahce
  • 年月日: 2007-06-20
• [学会発表] Dynamical pattern formations of self-driven particles and group formation (2007)
  • 著者名/発表者名: Y. Sugiyama, A. Nakayama
  • 学会等名: Conference on Computational Physics 2007
  • 発表場所: Brussels, Belgium
• [学会発表] Business Cycle based on Optical DI Model (2007)
  • 著者名/発表者名: M. Bando, A. Nakayama, M. Taniguchi
  • 学会等名: The 10th Asia Pacific Physics Conference
  • 発表場所: Pohang, Republic of Korea
• [学会発表] Detailed Data of Traffic Jam Experiment (2007)
  • 著者名/発表者名: A. Nakayama, M. Fukui, K. Hasebe, M. Kikuchi, K. Nishinari, Y. Sugiyama, S. Tadaki, S. Yukawa
  • 学会等名: Traffic and Granular Flow '07
  • 発表場所: Orsay, France
• [学会発表] Instability of pedestrian flow in 2D optimal velocity model with attractive interaction (2006)
  • 著者名/発表者名: A. Nakayama, K. Hasebe, Y. Sugiyama
  • 学会等名: Conference on Computational Physics 2006
  • 発表場所: Gyeongju, Republic of Korea
• [備考] 論文(3)は国内外の新聞(例えば毎日新聞2008年5月2日東京夕刊)、Web(例えばScience 2008年3月28日)などで広く取り上げられた