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異なる時間スケールをもつ過程から成る生物現象のモデリングの数理

研究課題

研究課題/領域番号 18K03407
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分12040:応用数学および統計数学関連
研究機関東北大学

研究代表者

瀬野 裕美  東北大学, 情報科学研究科, 教授 (50221338)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2020年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2019年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2018年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
キーワード数理生物学 / population dynamics / 数理モデル / 時間スケール / 感染症 / ヒト集団 / 情報伝搬 / 社会応答 / 人口集団 / ゲーム依存症 / 感染予防行動 / 基本再生産数 / 数理モデリング
研究成果の概要

本研究課題は,異なる時間スケールをもつ複数のプロセスの関係により現れる生物個体群ダイナミクスの特性を理論的に議論するための数理モデルの構造について検討し,従来の数理モデルによる理論に新しい見方を提示することを目的とするものである。現代,感染症の伝染ダイナミクスの時間スケールと感染症蔓延状況についての情報伝搬の時間スケールは後者の方が短い,すなわち,後者の過程の方が速いと考えることができる。基礎的な数理モデルのこれまでの解析により,そのような情報伝搬による社会応答が感染症蔓延における衰退と再興の繰り返し現象の機序として重要な役割を果たしている可能性が示唆される結果が得られた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究課題において実施した研究においては,ヒト集団における感染症の伝染ダイナミクスがヒト集団の集団行動に依存する特性をもつことに焦点を当て,新しい数理モデリング,数理モデルによる理論研究の課題を提示することができた。感染症の伝染ダイナミクスは,時間スケールの異なる過程が複合的に構成する典型的なダイナミクスであり,コロナ禍を経て,このような分野横断的な研究課題が重要な科学的意味をもつことも改めて認識されている。今後の感染症伝染ダイナミクスの理論的基礎研究の発展の一助となる研究成果が得られたと考えている。

報告書

(6件)
  • 2022 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (34件)

すべて 2023 2022 2021 2020 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (6件) 雑誌論文 (8件) (うち国際共著 3件、 査読あり 8件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (18件) (うち国際学会 6件、 招待講演 2件) 図書 (2件)

  • [国際共同研究] Universitas Indonesia(インドネシア)

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [国際共同研究] Department of Mathematical Sciences/School of Physical Sciences/Federal University of Technology Akure(ナイジェリア)

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Prof. Horst Malchow/School of Mathematics/Computer Science/Osnabrueck University(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Dr. Merlin C. Koehnke/School of Mathematics/Computer Science/Osnabrueck University(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Dr. Dipo Aldila/Department of Mathematics/Universitas Indonesia(インドネシア)

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Dr. Dipo Aldila/Department of Mathematics/Universitas Indonesia(インドネシア)

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Species extinction in different time scales: Comment on “Knowledge gaps and missing links in understanding mass extinctions: Can mathematical modeling help?” by Ivan Sudakow et al.2023

    • 著者名/発表者名
      Seno Hiromi
    • 雑誌名

      Physics of Life Reviews

      巻: 44 ページ: 176-178

    • DOI

      10.1016/j.plrev.2023.01.014

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A Mathematical Model for the Dynamics of Information Spread under the Effect of Social Response2022

    • 著者名/発表者名
      Dansu Emmanuel J.、Seno Hiromi
    • 雑誌名

      Interdisciplinary Information Sciences

      巻: 28 号: 1 ページ: 75-93

    • DOI

      10.4036/iis.2022.R.03

    • ISSN
      1340-9050, 1347-6157
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] A mathematical model of population dynamics about the internet gaming addiction2021

    • 著者名/発表者名
      Hiromi Seno
    • 雑誌名

      Nonlinear Analysis: Modelling and Control

      巻: 26 号: 5 ページ: 861-883

    • DOI

      10.15388/namc.2021.26.24177

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] How many preys could coexist with a shared predator in the Lotka-Volterra system?: State transition by species deletion/introduction2020

    • 著者名/発表者名
      Seno Hiromi、Schneider Victor P、Kimura Toshihiko
    • 雑誌名

      Journal of Physics A: Mathematical and Theoretical

      巻: 53 号: 41 ページ: 415601-415601

    • DOI

      10.1088/1751-8121/abadb8

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A type IV functional response with different shapes in a predator-prey model2020

    • 著者名/発表者名
      K?hnke Merlin C.、Siekmann Ivo、Seno Hiromi、Malchow Horst
    • 雑誌名

      Journal of Theoretical Biology

      巻: 505 ページ: 110419-110419

    • DOI

      10.1016/j.jtbi.2020.110419

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] An SIS model for the epidemic dynamics with two phases of the human day-to-day activity2020

    • 著者名/発表者名
      Seno Hiromi
    • 雑誌名

      Journal of Mathematical Biology

      巻: 80 号: 7 ページ: 2109-2140

    • DOI

      10.1007/s00285-020-01491-0

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A model for epidemic dynamics in a community with visitor subpopulation2019

    • 著者名/発表者名
      Emmanuel J. DANSU and Hiromi SENO
    • 雑誌名

      J. Theor. Biol.

      巻: 478 ページ: 115-127

    • DOI

      10.1016/j.jtbi.2019.06.020

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A population dynamics model of mosquito-borne disease transmission, focusing on mosquitoes' biased distribution and mosquito repellent use2019

    • 著者名/発表者名
      Dipo ALDILA and Hiromi SENO
    • 雑誌名

      Bull. Math. Biol.

      巻: 81(2) 号: 12 ページ: 4977-5008

    • DOI

      10.1007/s11538-019-00666-1

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] A Population Dynamics Model for the Information Spread in a Community with the Heterogeneity of Individuality2022

    • 著者名/発表者名
      Hiromi Seno
    • 学会等名
      MPDEE 2022: Models in Population Dynamics, Ecology and Evolution
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 集団内での情報流布に関する個体群ダイナミクスモデル: 個性分布への依存性2022

    • 著者名/発表者名
      瀬野裕美
    • 学会等名
      日本数理生物学会2022年年会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] An epidemic dynamics model for reinfectious disease: The influence of visitor acceptance2022

    • 著者名/発表者名
      Y. Xie, I. Ahmad, T.I.S. Ikpe, E.F. Sofia, H. Seno
    • 学会等名
      日本数理生物学会2022年年会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] A Mathematical Model of Population Dynamics about The Internet Gaming Addiction2021

    • 著者名/発表者名
      Hiromi Seno
    • 学会等名
      The 12th Conference on Dynamical Systems Applied to Biology and Natural Sciences, DSABNS 2021
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A Population Dynamics Model for Information Spread under The Effect of Social Response2021

    • 著者名/発表者名
      Emmanuel J. Dansu, Hiromi Seno
    • 学会等名
      The 12th Conference on Dynamical Systems Applied to Biology and Natural Sciences, DSABNS 2021
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A mathematical model for the influence of the social insensitivity on the SIS epidemic dynamics: Occurrence of oscillatory behavior2021

    • 著者名/発表者名
      Ying Xie, Hiromi Seno
    • 学会等名
      日本数理生物学会第31回大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] A mathematical consideration on the effect of regional lockdown on the final epidemic size2021

    • 著者名/発表者名
      Zhiqiong Fu, Hiromi Seno
    • 学会等名
      日本数理生物学会第31回大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] A model for the effect of limited isolation capacity on the final epidemic size2021

    • 著者名/発表者名
      Ishfaq Ahmad, Hiromi Seno
    • 学会等名
      日本数理生物学会第31回大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] A mathematical consideration on the disease spread in a community with two activity classes2021

    • 著者名/発表者名
      Elza F. Sofia, Hiromi Seno
    • 学会等名
      日本数理生物学会第31回大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 集団内での情報流布に関する個体群ダイナミクスモデル2021

    • 著者名/発表者名
      瀬野裕美
    • 学会等名
      日本数理生物学会第31回大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] A Mathematical Model for The Influence of The Social Insensitivity on The Epidemic Dynamics2020

    • 著者名/発表者名
      Ying XIE and Hiromi SENO
    • 学会等名
      日本数理生物学会第30回大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] A Mathematical Model for The Dynamics of Information Spread under The Effect of Social Response2020

    • 著者名/発表者名
      Emmanuel J. DANSU and Hiromi SENO
    • 学会等名
      日本数理生物学会第30回大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] A Mathematical Model of Population Dynamics about The Internet Gaming Addiction2020

    • 著者名/発表者名
      瀬野裕美
    • 学会等名
      日本数理生物学会第30回大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] An SIS model for the epidemic dynamics with two phases of the human day-to-day activity2019

    • 著者名/発表者名
      瀬野裕美
    • 学会等名
      日本数理生物学会第29回大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] A population dynamics model for the spread of two competing pieces of information2019

    • 著者名/発表者名
      Emmanuel J. DANSU and Hiromi SENO
    • 学会等名
      日本数理生物学会第29回大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] An SIR Modeling with The Pathogen Population Dynamics of Disease Transmission2018

    • 著者名/発表者名
      Hiromi SENO
    • 学会等名
      Symposium on Biomathematics, SYMOMATH 2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Analysis of Vector-Bias and Blood Resource Dependence in Malaria Disease Model with Mosquito Repellent2018

    • 著者名/発表者名
      Dipo ALDILA and Hiromi SENO
    • 学会等名
      The 20th European Conference on Mathematics for Industry
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] A Model for Epidemic Dynamics in A Community with Visitor Subpopulation2018

    • 著者名/発表者名
      Hiromi SENO and Emmanuel DANSU
    • 学会等名
      2018 Annual Meeting of the Society for Mathematical Biology & the Japanese Society for Mathematical Biology
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [図書] A Primer on Population Dynamics Modeling: Basic Ideas for Mathematical Formulation2022

    • 著者名/発表者名
      Hiromi Seno
    • 総ページ数
      462
    • 出版者
      Springer, Singapore
    • ISBN
      9789811960161
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [図書] ねずみ算からはじめる数理モデリング2021

    • 著者名/発表者名
      瀬野裕美
    • 総ページ数
      224
    • 出版者
      共立出版
    • ISBN
      9784320009356
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2024-01-30  

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