| 研究領域 | ジオラマ環境で覚醒する原生知能を定式化する細胞行動力学 |
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| 研究課題/領域番号 |
22H05675
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| 研究種目 |
学術変革領域研究(A)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 審査区分 |
学術変革領域研究区分(Ⅳ)
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| 研究機関 | 富山大学 |
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研究代表者 |
上田 肇一 富山大学, 学術研究部理学系, 教授 (00378960)
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| 研究期間 (年度) |
2022-06-16 – 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 |
4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
2023年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
2022年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
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| キーワード | 数理モデル / 自律分散システム / 真正粘菌変形体 / 自己組織化 / 細胞運動 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
生物内で起きる複雑な化学反応ネットワークの中から，移動運動の環境適応を実現する上で主要な役割を果たす反応経路を特定する数理手法を開発することにより，移動運動を再現する低次元モデルを導出する。そのために，これまで開発してきた分散型パラメーター自動調整モデルを数理統計的手法を融合させることにより発展させる。
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| 研究実績の概要 |
生物内で起きる複雑な化学反応ネットワークの中から，移動運動の環境適応を実現する上で主要な役割を果たす反応経路を特定する数理手法を開発することにより，移動運動を再現する低次元モデルを導出する。そのために，これまで開発してきた分散型パラメーター自動調整モデルを数理統計的手法を融合させることにより発展させる。
真正粘菌の管形成過程における流量強化則の発見により，管を流れる原形質の流量と管半径の関係という局所的な制御によってシステム全体が機能的に制御されていることが明らかになった。このことは，真正粘菌の細胞内で起きる化学反応は「自律分散制御を実現するように設計されている」と解釈可能であることを示唆する。本研究では，自律分散制御を実現するための数理的拘束条件から必然的に現れる生物的機能の性質を探求することにより，生物機能の多様性と普遍性の起源の理解を目指す。その仕組みの理解は数理モデル構築アルゴリズムやロボティクスへの応用につながると期待される。
今年度は多様な移動運動パターンの創発を実現する数理モデルの作成を行なった。代表者はこれまで，環境に応じて自発的にパラメーターを調整することにより安定した移動運動を実現するロコモーションモデルを作成してきた。従来モデルで使用した進化アルゴリズムを連続モデルによって記述することにより，パラメーター調整ダイナミクスを数理モデルのアトラクターとして表現することに成功した。また，数値実験により，初期値に応じて多様な運動パターンが選択されることを数値的に示した。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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