| 研究課題/領域番号 |
20K03775
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分13010:数理物理および物性基礎関連
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| 研究機関 | 愛知工業大学 |
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研究代表者 |
巌佐 正智 愛知工業大学, 工学部, 准教授 (20444375)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
2023年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2022年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2021年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2020年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
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| キーワード | 自己組織化 / 非対称散逸系 / 自己駆動多粒子系 / アクティブマター / 自己駆動粒子 / 群れ / 数理モデル / 構造形成 / 非対称相互作用 / 散逸系 / 走化性細胞 / 細胞間コミュニケーション / 細胞性粘菌 / 非線形系 / 非平衡系 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
細胞から動物に至るまで自然界において，ひいては人間社会においても，生物の個体同士が互いに影響を及ぼし合った（相互作用した）結果として，その集団に秩序ある振る舞いが自発的に形成される現象（自己組織化現象）は様々に見られる．このような自己組織化現象は多様であるが，そこに通底する原理や法則を探究するため，相互作用する粒子集団の数理モデルであるSwarm oscillatorモデル（SOモデル）を解析する．SOモデルは，単一のモデルながら多様な空間的なパターンが生じることが判っている．よってSOモデルの詳細な解析により，自己組織化現象に潜む一般的な原理が見いだされることを期待している．
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| 研究成果の概要 |
多様な構造を自発的に形成する粒子集団であるswarm oscillatorモデルを解析し，構造形成メカニズムの探究を行ってきた．結果，次のような成果が得られた．1) Swarm oscillatorモデルにおいては，内部自由度の存在が構造多様性をもたらしていることが数理的に裏付けられた．2) 粒子間相互作用が対称でも，適切に外的な散逸力がはたらく場合，有効相互作用は非対称になりうることが示された． 3) 現実の細胞の運動と比較により，swarm oscillatorモデルが現実の細胞の運動メカニズムを備えていることもが示された．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
内部自由度や非対称な相互作用は，生物的な（アクティブな）粒子に典型的な性質であり，これらの成果が，群れなど生物の集団において多様な集団的挙動が形成される理由を内包している可能性が示唆されたことになると考えられる． また，現実の細胞集団を理解する際，swarm oscillatorモデルはその簡便な数理モデルとして機能する可能性が高まったと考えられる．
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