• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 前のページに戻る

格子ロトカボルテラ模型の生物・生態系への応用研究

研究課題

研究課題/領域番号 18K11466
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61040:ソフトコンピューティング関連
研究機関静岡大学

研究代表者

泰中 啓一  静岡大学, 創造科学技術大学院, 客員教授 (30142227)

研究分担者 吉村 仁  静岡大学, 工学部, 教授 (10291957)
守田 智  静岡大学, 工学部, 教授 (20296750)
一ノ瀬 元喜  静岡大学, 工学部, 准教授 (70550276)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2020年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2019年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2018年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
キーワード格子ロトカボルテラ模型 / じゃんけんゲーム / 複雑ネットワーク / メタ個体群 / 空間パターン形成 / 反応拡散方程式 / 進化ゲーム / 待ち伏せ捕食者 / ネットワーク / スモール・ワールド / 新型コロナ感染症 / ランダムウォーク / 非線形拡散 / 格子格子ロトカボルテラ模型 / 生物進化 / 共生系 / Migration / 反応移動方程式 / 交通流 / ハブと非ハブノード / 生物共生系 / 進化シミュレーション / 最適化 / 長寿企業経営
研究成果の概要

本研究は、代表者が1988年に導入した格子ロトカボルテラ模型を用いて、複雑系を研究した。メタ個体群ダイナミクスをじゃんけんゲームに対して適用した結果、生物の多様性保全とパッチネットワーク構造との間に深い関係があることが分かった。
また新型コロナウイルス感染症(COVID-19)の拡大に対処するための研究では、検査回数や頻度を増やすと、ロックダウンと同様の効果が得られることを示した。さらには、経営学にたいしても、格子から導いた非線形の共生系方程式を適用した。長期的資産変動のシナリオ解析を行い、次の結果を発表した:資産拡大型経営は、短期的には得でも、長期的には損をした。

研究成果の学術的意義や社会的意義

格子ロトカボルテラ模型を2パッチまたは3パッチのメタ個体群に応用した。1つの生息地だけでは、空間パターン形成と生態系機能との関係が分からない時でも、複数のパッチにすることで生態系機能を空間パターンによって説明できる場合があった。さらに、新型コロナ感染症の研究にも力を注いだ。英国雑誌の論文では、新型コロナウイルス感染症における検査を受けていない感染者の移動が、感染拡大の重要な要因となっていることを解明した。検査回数や頻度を増やすと、ロックダウンと同様の効果が得られることを明らかにした。この研究は、論文第一著者の中桐斉之氏の兵庫県立大学ホームページでもNEWSとして紹介された。

報告書

(5件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 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

    (24件)

すべて 2022 2021 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (21件) (うち国際共著 21件、 査読あり 21件、 オープンアクセス 6件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] Serious role of non-quarantined COVID-19 patients for random walk simulations2022

    • 著者名/発表者名
      Nakagiri Nariyuki、Sato Kazunori、Sakisaka Yukio、Tainaka Kei-ichi
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 12 号: 1 ページ: 738-738

    • DOI

      10.1038/s41598-021-04629-2

    • 関連する報告書
      2021 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] Microbial mutualism promoting the coexistence of competing species: Double-layer model for two competing hosts and one microbial species2022

    • 著者名/発表者名
      Yokoi Hiroki、Takeuchi Yasuhiro、Ichinose Genki、Kitade Osamu、Tainaka Kei-ichi
    • 雑誌名

      Biosystems

      巻: 211 ページ: 104589-104589

    • DOI

      10.1016/j.biosystems.2021.104589

    • 関連する報告書
      2021 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] Multi-layered model for rock-paper-scissors game: A swarm intelligence sustains biodiversity2021

    • 著者名/発表者名
      Tainaka Kei-ichi、Nakagiri Nariyuki、Yokoi Hiroki、Sato Kazunori
    • 雑誌名

      Ecological Informatics

      巻: 66 ページ: 101477-101477

    • DOI

      10.1016/j.ecoinf.2021.101477

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Effects of pest control on a food chain in patchy environment: species-dependent activity range on multilayer graphs.2021

    • 著者名/発表者名
      Takashi Nagatani and Kei-ichi Tainaka
    • 雑誌名

      BioSystems

      巻: 206 ページ: 104425-104425

    • DOI

      10.1016/j.biosystems.2021.104425

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書 2020 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Diffusively coupled SIQRS epidemic spreading in hierarchical small-world network.2021

    • 著者名/発表者名
      Takashi Nagatani and Kei-ichi Tainaka
    • 雑誌名

      J. Phys. Soc. Japan

      巻: 90 号: 1 ページ: 013001-013001

    • DOI

      10.7566/jpsj.90.013001

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書 2020 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Parity Laws in a Cyclic Ecosystem: Metapopulation Migration Model with Different Patch Capacities2020

    • 著者名/発表者名
      Yokoi Hiroki、Sato Kazunori、Tainaka Kei-ichi
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan

      巻: 89 号: 3 ページ: 033801-033801

    • DOI

      10.7566/jpsj.89.033801

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書 2019 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Self-organized habitat segregation in an ambush-predator system: Nonlinear migration of prey between two patches with finite capacities2020

    • 著者名/発表者名
      Yokoi Hiroki、Tainaka Kei-ichi、Nakagiri Nariyuki、Sato Kazunori
    • 雑誌名

      Ecological Informatics

      巻: 55 ページ: 101022-101022

    • DOI

      10.1016/j.ecoinf.2019.101022

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書 2019 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Metapopulation model for a prey-predator system: Nonlinear migration due to the finite capacities of patches2019

    • 著者名/発表者名
      Yokoi Hiroki、Tainaka Kei-ichi、Sato Kazunori
    • 雑誌名

      Journal of Theoretical Biology

      巻: 477 ページ: 24-35

    • DOI

      10.1016/j.jtbi.2019.05.021

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Cooperation promotes the sustainability of companies: Lattice-gas model for a market2019

    • 著者名/発表者名
      Morishita Ayako、Tainaka Kei-ichi
    • 雑誌名

      Physica A: Statistical Mechanics and its Applications

      巻: 525 ページ: 119-127

    • DOI

      10.1016/j.physa.2019.03.005

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書 2018 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Epidemic spreading of random walkers in metapopulation model on an alternating graph2019

    • 著者名/発表者名
      Nagatani Takashi、Ichinose Genki、Tainaka Kei-ichi
    • 雑誌名

      Physica A: Statistical Mechanics and its Applications

      巻: 520 ページ: 350-360

    • DOI

      10.1016/j.physa.2019.01.033

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書 2018 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Metapopulation dynamics in the rock-paper-scissors game with mutation: Effects of time-varying migration paths2019

    • 著者名/発表者名
      Nagatani Takashi、Ichinose Genki、Tainaka Kei-ichi
    • 雑誌名

      Journal of Theoretical Biology

      巻: 462 ページ: 425-431

    • DOI

      10.1016/j.jtbi.2018.11.030

    • 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] Density-dependent population model of effective release policy for Ayu fish2018

    • 著者名/発表者名
      Katsumata Yuki、Uehara Takashi、Ito Hiromu、Yoshimura Jin、Tainaka Kei-ichi、Ichinose Genki
    • 雑誌名

      Ecological Modelling

      巻: 388 ページ: 80-87

    • DOI

      10.1016/j.ecolmodel.2018.09.021

    • 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] Metapopulation model of rock-scissors-paper game with subpopulation-specific victory rates stabilized by heterogeneity2018

    • 著者名/発表者名
      Nagatani Takashi、Tainaka Kei-ichi、Ichinose Genki
    • 雑誌名

      Journal of Theoretical Biology

      巻: 458 ページ: 103-110

    • DOI

      10.1016/j.jtbi.2018.09.009

    • 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] Asymptotic stability of a modified Lotka-Volterra model with small immigrations2018

    • 著者名/発表者名
      Tahara Takeru、Gavina Maica Krizna Areja、Kawano Takenori、Tubay Jerrold M.、Rabajante Jomar F.、Ito Hiromu、Morita Satoru、Ichinose Genki、Okabe Takuya、Togashi Tatsuya、Tainaka Kei-ichi、Shimizu Akira、Nagatani Takashi、Yoshimura Jin
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 8 号: 1 ページ: 1-7

    • DOI

      10.1038/s41598-018-25436-2

    • 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] Heterogeneous network promotes species coexistence: metapopulation model for rock-paper-scissors game2018

    • 著者名/発表者名
      Nagatani Takashi、Ichinose Genki、Tainaka Kei-ichi
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 8 号: 1

    • DOI

      10.1038/s41598-018-25353-4

    • 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] Epidemics of random walkers in metapopulation model for complete, cycle, and star graphs2018

    • 著者名/発表者名
      Nagatani Takashi、Ichinose Genki、Tainaka Kei-ichi
    • 雑誌名

      Journal of Theoretical Biology

      巻: 450 ページ: 66-75

    • DOI

      10.1016/j.jtbi.2018.04.029

    • 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] Metapopulation model for rock-paper-scissors game: mutation affects paradoxical impacts.2018

    • 著者名/発表者名
      T. Nagatani, G. Ichinose and K. Tainaka
    • 雑誌名

      Journal of Theoretical Biology

      巻: in press ページ: 22-29

    • DOI

      10.1016/j.jtbi.2018.04.005

    • 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] Multi-species coexistence in Lotka-Volterra competitive systems with crowding effects2018

    • 著者名/発表者名
      Gavina Maica Krizna A.、Tahara Takeru、Tainaka Kei-ichi、Ito Hiromu、Morita Satoru、Ichinose Genki、Okabe Takuya、Togashi Tatsuya、Nagatani Takashi、Yoshimura Jin
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 8 号: 1 ページ: 1-8

    • DOI

      10.1038/s41598-017-19044-9

    • 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] Cellular automaton for migration in ecosystem: application of traffic model to a predator-prey system2018

    • 著者名/発表者名
      T. Nagatani and K. Tainaka
    • 雑誌名

      Physica A

      巻: 490 ページ: 803-807

    • DOI

      10.1016/j.physa.2017.08.151

    • 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] Clustering effect on the dynamics in a spatial rock-paper-scissors system2018

    • 著者名/発表者名
      T. Hashimoto, K. Sato, G. Ichinose, R. Miyazaki and K. Tainaka
    • 雑誌名

      Journal of Physical Society of Japan

      巻: 87 号: 1 ページ: 014801-014801

    • DOI

      10.7566/jpsj.87.014801

    • 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] Traffic jams induce dynamical phase transition in spatial rock-paper-scissors game2018

    • 著者名/発表者名
      T. Nagatani, G. Ichinose and K. Tainaka
    • 雑誌名

      Physica A

      巻: 492 ページ: 1081-1087

    • DOI

      10.1016/j.physa.2017.11.038

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Cooperative behavior for sustainability: Numerical inter-firm scenario analysis applying a Lattice-gas model2021

    • 著者名/発表者名
      Ayako Morishita, Kei-ichi Tainaka
    • 学会等名
      Asia-Pacific Family Business Symposium 2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 生息パッチの有限性に基づく非線形移住:一種系のメタ個体群モデル2019

    • 著者名/発表者名
      泰中啓一, 横井大樹, 中桐斉之, 佐藤一憲
    • 学会等名
      交通流と自己駆動粒子系シンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Agent-based modelの生態系・複雑系への適用:共生原生生物と生物多様性2019

    • 著者名/発表者名
      泰中 啓一, 北出 理
    • 学会等名
      日本原生生物学会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2018-04-23   更新日: 2023-01-30  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi