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複雑現象を数理モデル化するための理論の構築

研究課題

研究課題/領域番号 26310212
研究種目

基盤研究(B)

配分区分一部基金
応募区分特設分野
研究分野 連携探索型数理科学
研究機関北海道大学

研究代表者

栄 伸一郎  北海道大学, 理学研究院, 教授 (30201362)

研究期間 (年度) 2014-07-18 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
11,830千円 (直接経費: 9,100千円、間接経費: 2,730千円)
2018年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
2017年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
2016年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
2015年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
2014年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
キーワードスポット解 / 相互作用 / 中心多様体 / 非局所効果 / 細胞極性 / 積分核 / 代謝ネットワーク / 普遍構造 / 局在解 / 曲面上の運動 / モデル化 / 自己組織化 / 反応拡散モデル / 樟脳片 / 数理モデル / 分岐構造
研究成果の概要

多変数反応拡散型モデルの持つ普遍的性質を抜き出すための手法の一つとして, 弱い相互作用と分岐理論を組み合わせることにより,スポット状局在解の運動を抜き出すことができた.その結果は水面に浮かべた楕円型樟脳片の相互作用の解析に応用され, 相互作用によって生じる回転運動を記述する方程式を具体的に書き下すとともに, 実験による検証も行った.また, 曲面上を運動するスポット解の相互作用の解析にも応用され, 曲面のガウス曲率に比例した運動を導くことができた.

研究成果の学術的意義や社会的意義

現象を数理モデルによりある程度忠実に記述する際, 多数の未知変数が必要となったり, 非線形項などをきちんと決めることができないといった状況が生じる.そのような場合でも, 分岐構造や相互作用といった, 実験により容易に検証可能な条件のみで理論的に帰結できる普遍的な解の性質を導いたことは, モデルの検証として役立つと同時に, 解の本質的構造の理解につながると期待される.

報告書

(6件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 2014 実績報告書
  • 研究成果

    (53件)

すべて 2019 2018 2017 2016 2015 2014 その他

すべて 国際共同研究 (5件) 雑誌論文 (17件) (うち国際共著 5件、 査読あり 15件、 オープンアクセス 6件、 謝辞記載あり 5件) 学会発表 (23件) (うち国際学会 13件、 招待講演 23件) 備考 (2件) 学会・シンポジウム開催 (6件)

  • [国際共同研究] Ting Hua University/Taiwan University(その他の国・地域 台湾)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] NCTS/National Tsing Hua University(台湾)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [国際共同研究] Math. Dept./Capital Normal University(China)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [国際共同研究] National Tsing Hua University(Taiwan)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [国際共同研究] Queensland University of Technology(オーストラリア)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [雑誌論文] Heterogeneity-induced effects for pulse dynamics in FitzHugh-Nagumo type systems2018

    • 著者名/発表者名
      Chen Chao-Nien、Ei Shin-Ichiro、Tzeng Shyuh-yaur
    • 雑誌名

      Physica D: Nonlinear Phenomena

      巻: 382-383 ページ: 22-32

    • DOI

      10.1016/j.physd.2018.07.001

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Dynamics of Localized Unimodal Patterns in Reaction-Diffusion Systems for Cell Polarization by Extracellular Signaling2018

    • 著者名/発表者名
      Kuwamura Masataka、Seirin-Lee Sungrim、Ei Shin-ichiro
    • 雑誌名

      SIAM Journal on Applied Mathematics

      巻: 78 号: 6 ページ: 3238-3257

    • DOI

      10.1137/18m1163749

    • 関連する報告書
      2018 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] JAK/STAT guarantees robust neural stem cell differentiation by shutting off biological noise2018

    • 著者名/発表者名
      Tanaka, Y., Yasugi, T.,Nagayama, M., Sato, M. and Shin-Ichiro Ei
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 8 ページ: 12484-12484

    • NAID

      120006536943

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Jak/stat guarantees robust differentiation of neural stem cells by shutting off biological noises in the developing fly brain2018

    • 著者名/発表者名
      M Sato, T Yasugi, Y Tanaka, M Nagayama, S. Ei
    • 雑誌名

      Cytokine

      巻: 100 ページ: 13-29

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] 微分方程式を導出する-常微分方程式2018

    • 著者名/発表者名
      栄 伸一郎
    • 雑誌名

      数理科学

      巻: 11 ページ: 7-13

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] Interaction of non-radially symmetric camphor particles,2017

    • 著者名/発表者名
      Shin-Ichiro Ei, Hiroyuki Kitahata, Yuki Koyano, Masaharu Nagayama
    • 雑誌名

      Physica D

      巻: 366 ページ: 10-26

    • DOI

      10.1016/j.physd.2017.11.004

    • NAID

      120006769933

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 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] Mathematical Modeling for Meshwork Formation of Endothelial Cells in Fibrin Gels2017

    • 著者名/発表者名
      Daiki Sasaki, Hitomi Nakajima, Yoshimi Yamaguchi, Ryuji Yokokawa, Shin-Ichiro Ei, Takashi Miura
    • 雑誌名

      Journal of Theoretical Biology

      巻: 429 ページ: 95-104

    • DOI

      10.1016/j.jtbi.2017.06.012

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 反応拡散型数理モデル -分岐構造を通した数理モデルに対する一考察-2017

    • 著者名/発表者名
      栄 伸一郎
    • 雑誌名

      実験医学増刊号, 羊土社

      巻: 35 ページ: 60-67

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [雑誌論文] 反応拡散型数理モデル -分岐構造を通した数理モデルに対する一考察2017

    • 著者名/発表者名
      栄 伸一郎
    • 雑誌名

      実験医学増刊号, 羊土社

      巻: 35 ページ: 60-67

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Instability of multi-spot patterns in shadow systems of reaction-diffusion equations2015

    • 著者名/発表者名
      Yanagida, Eiji; Ikeda, Kota; Ei, Shin-Ichiro
    • 雑誌名

      Commun. Pure Appl. Anal.

      巻: 14 ページ: 717-736

    • NAID

      120005732975

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] REDUCED MODEL FROM A REACTION-DIFFUSION SYSTEM OF COLLECTIVE MOTION OF CAMPHOR BOATS2015

    • 著者名/発表者名
      S.-I. Ei, K. Ikeda, M. Nagayama and A. Tomoeda
    • 雑誌名

      DISCRETE AND CONTINUOUS DYNAMICAL SYSTEMS SERIES S

      巻: 8 号: 5 ページ: 847-856

    • DOI

      10.3934/dcdss.2015.8.847

    • NAID

      120005853055

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Annihilation of two interfaces in a hybrid system2015

    • 著者名/発表者名
      Shin-Ichiro Ei, Kei Nishi, Yasumasa Nishiura, Takashi Teramoto
    • 雑誌名

      American Institute of Mathematical Sciences

      巻: 8 号: 5 ページ: 857-869

    • DOI

      10.3934/dcdss.2015.8.857

    • NAID

      120005649132

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 時・空間パターンの数理解析2015

    • 著者名/発表者名
      栄 伸一郎
    • 雑誌名

      電子情報通信学会誌

      巻: 98 ページ: 961-966

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 曲面上におけるパターンの運動2015

    • 著者名/発表者名
      栄 伸一郎
    • 雑誌名

      植物科学最前線 BSJ-Review

      巻: 2015

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Instability of multi-spot patterns in shadow systems of reaction-diffusion equations2015

    • 著者名/発表者名
      Yanagida, Eiji; Ikeda, Kota; Ei, Shin-Ichiro
    • 雑誌名

      Commun. Pure Appl. Anal.

      巻: 14 ページ: 717-736

    • NAID

      120005732975

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] APPLICATION OF A CENTER MANIFOLD THEORY TO A REACTION-DIFFUSION SYSTEM OF COLLECTIVE MOTION OF CAMPHOR DISKS AND BOATS2014

    • 著者名/発表者名
      S.-I. Ei, K. Ikeda, M. Nagayama and A. Tomoeda
    • 雑誌名

      MATHEMATICA BOHEMICA

      巻: 139 ページ: 363-371

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 2次元領域におけるスポット解の運動について2014

    • 著者名/発表者名
      栄 伸一郎
    • 雑誌名

      フォーラム, 応用数理

      巻: 24 ページ: 34-36

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Interaction of non-radially symmetric camphor particles2019

    • 著者名/発表者名
      栄 伸一郎
    • 学会等名
      PDE seminar in Ting Hua University
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Motion of a pulse for mass-conserved reaction-diffusion systems2019

    • 著者名/発表者名
      栄 伸一郎
    • 学会等名
      反応拡散方程式と非線形分散型方程式の解の挙動 RIMS共同研究
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 分化の波を通して見る数理モデル構築と解析のための新しい試み2019

    • 著者名/発表者名
      栄 伸一郎
    • 学会等名
      CREST・さきがけ数学関連領域合同シンポジウム 「数学パワーが世界を変える 2019」
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 反応拡散系におけるスローダイナミクスの導出2018

    • 著者名/発表者名
      栄 伸一郎
    • 学会等名
      研究会 「くりこみ群によるスケールの分離とスローダイナミクス」
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Interaction of pulses for mass-conserved reaction-diffusion systems related to cell polarity2018

    • 著者名/発表者名
      栄 伸一郎
    • 学会等名
      2018 China-Japan Workshop on Nonlinear Diffusion Problems
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Motion of pulse solution to a reaction-diffusion system with conservation of mass2017

    • 著者名/発表者名
      Ei, Shin-Ichiro
    • 学会等名
      Mathematical Analysis on Nonlinear PDEs
    • 発表場所
      Tohoku University, Sendai, Miyagi
    • 年月日
      2017-01-06
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Motion of a Pulse for Mass-conserved Reaction-diffusion Systems Related to Cell Polarity2017

    • 著者名/発表者名
      S.-I. EI
    • 学会等名
      MIMS The International Conference on “Reaction-diffusion system, theory and applications”
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] The motion of a spot in two dimensional bounded domain2017

    • 著者名/発表者名
      S.-I. Ei
    • 学会等名
      PDE seminar in Capital Normal University, Beijing
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 質量保存則を伴う反応拡散モデルにおけるパルスの運動について2017

    • 著者名/発表者名
      栄 伸一郎
    • 学会等名
      函館応用数理解析セミナー
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Multi-peak localized solutions for reaction-diffusion systems on two dimensional curved surface2016

    • 著者名/発表者名
      Ei, Shin-Ichiro
    • 学会等名
      The Second Workshop on Differential Geometry and Differential equations
    • 発表場所
      Renmin University of China, Bajing, China
    • 年月日
      2016-11-12
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Effect of boundaries on the motion of a spot solution in a two dimensional domain2016

    • 著者名/発表者名
      Ei, Shin-Ichiro
    • 学会等名
      Reaction-Diffusion Systems in Mathematics and Biomedecine
    • 発表場所
      Villa Clythia, Frejus, France
    • 年月日
      2016-09-19
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Pulse interaction in modified FitzHugh-Nagumo equations2016

    • 著者名/発表者名
      Ei, Shin-Ichiro
    • 学会等名
      Mathematics of Pattern Formation
    • 発表場所
      Mathematical Research and Conference Center in Bedlewo, Poland
    • 年月日
      2016-09-12
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Effect of boundaries on the motion of a spot solution in a two dimensional domain2016

    • 著者名/発表者名
      Ei, Shin-Ichiro
    • 学会等名
      Joint Australia-Japan workshop on dynamical systems with applications in life sciences
    • 発表場所
      Queensland University of Technology, Brisbane, Queensland, Australia
    • 年月日
      2016-07-18
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Pulse dynamics of modified FitzHugh-Nagumo equation2016

    • 著者名/発表者名
      栄 伸一郎
    • 学会等名
      仙台応用数学研究集会
    • 発表場所
      東北大学 (宮城県・仙台市)
    • 年月日
      2016-03-09
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Pulse dynamics of modified FitzHugh-Nagumo equation2015

    • 著者名/発表者名
      栄 伸一郎
    • 学会等名
      2015 NCTS Workshop on Partial Differential Equations and Applied Mathematics
    • 発表場所
      新竹市(台湾)
    • 年月日
      2015-12-29
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Shape-dependent motion of interacting camphor2015

    • 著者名/発表者名
      栄 伸一郎
    • 学会等名
      16th RIES-Hokudai International Symposium
    • 発表場所
      Chateraise Gateaux Kingdom (北海道・札幌市)
    • 年月日
      2015-11-10
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Shape-dependent motion of interacting camphors2015

    • 著者名/発表者名
      栄 伸一郎
    • 学会等名
      第5回室蘭非線形解析研究会
    • 発表場所
      室蘭工業大学 (北海道・室蘭市)
    • 年月日
      2015-11-06
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 不安定化がパターンを生む2015

    • 著者名/発表者名
      栄 伸一郎
    • 学会等名
      鉄鋼インフオマティクス研究会第6回研究会プログラム
    • 発表場所
      九州大学 (福岡県・福岡市)
    • 年月日
      2015-09-01
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Motion of interacting camphors2015

    • 著者名/発表者名
      栄 伸一郎
    • 学会等名
      第1 6 回北東数学解析研究会
    • 発表場所
      東北大学, 仙台市
    • 年月日
      2015-02-15 – 2015-02-16
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Motion of interacting camphors2014

    • 著者名/発表者名
      栄 伸一郎
    • 学会等名
      2014 NCTS Applied Math. & PDE Seminar
    • 発表場所
      国立精華大学, 新竹市, 台湾
    • 年月日
      2014-12-02
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Motion of patterns on a curved surface2014

    • 著者名/発表者名
      栄 伸一郎
    • 学会等名
      日本植物学会第78回大会
    • 発表場所
      明治大学生田キャンパス, 川崎市
    • 年月日
      2014-09-12 – 2014-09-14
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 化学反応系に現れるスパイラル波への数学的アプローチについて2014

    • 著者名/発表者名
      栄 伸一郎
    • 学会等名
      渦の特徴付け研究集会
    • 発表場所
      北海道大学, 札幌市
    • 年月日
      2014-07-28 – 2014-07-30
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Pulse dynamics in FitzHugh-Nagumosystems on heterogeneous media2014

    • 著者名/発表者名
      栄 伸一郎
    • 学会等名
      mini-workshop on Modeling, Simulation & Analysis of Pattern Formation
    • 発表場所
      東北大学, 仙台市
    • 年月日
      2014-07-26 – 2014-07-27
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [備考] CREST

    • URL

      http://www.math.sci.hokudai.ac.jp/crest_rd/

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [備考] Ei-Lab

    • URL

      http://www.math.sci.hokudai.ac.jp/~Eichiro/

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会・シンポジウム開催] Second Joint Australia-Japan workshop on dynamical systems with applications in life science2018

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会・シンポジウム開催] Patterns and dynamics with nonlocal effect2017

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会・シンポジウム開催] New mathematical approaches for understanding of biological phenomena2017

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会・シンポジウム開催] Pattern formation problems with non-local effects2017

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会・シンポジウム開催] 第41回偏微分方程式論札幌シンポジウム2016

    • 発表場所
      北海道大学, 北海道札幌市
    • 年月日
      2016-08-08
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会・シンポジウム開催] ソウル大ジョイントシンポジウム分科会 (Mathematical analysis andapplications)2015

    • 発表場所
      ソウル大学 (韓国・ソウル市)
    • 年月日
      2015-11-27
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書

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公開日: 2014-09-09   更新日: 2022-08-19  

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