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2016 年度 実施状況報告書

数理農学創生へ向けた植物繁殖同調現象のメカニズム解明と生産管理論の構築

研究課題

研究課題/領域番号 15KT0112
研究機関東京理科大学

研究代表者

池口 徹  東京理科大学, 工学部情報工学科, 教授 (30222863)

研究分担者 酒井 憲司  東京農工大学, (連合)農学研究科(研究院), 教授 (40192083)
島田 裕  東京理科大学, 工学部情報工学科, 助教 (50734414)
研究期間 (年度) 2015-07-10 – 2018-03-31
キーワード隔年結実現象 / 一斉開花現象 / 共通ノイズ同期 / カオス / 振動子
研究実績の概要

本研究課題では,近年,非線形数理科学で急速に進展している振動子の同期現象(相互結合同期と共通ノイズ同期) の理論を農学分野における植物集団の示す繁殖期同調現象に応用することで,農作物の生産管理自動化に向けた新たな理論を構築することが目的である.今年度は,以下の内容についての実績がある.果樹の隔年結実現象を説明するために,植物内部に貯えられる資源量の時間変動を記述する数理モデルの提案を行った.その際,Isagi らが提案した資源収支モデルを基盤としているが,果樹の単一個体に着目し,直接的に観測可能な光合成や栄養塩吸収による資源などの果樹への入力情報と結実量などの出力情報を非線形力学論的観点から解析することで,植物内部の資源の振る舞いを数理モデル化した.次に,植物の個体間で開花期・結実期・結実量が同調する原因として,(1) 花粉を介した他個体との相互作用,(2) 日射量・気温・湿度・風向・土壌の栄養塩量(環境ノイズ)などの圃場環境の二つが考え,これらを,各々,%の植物個体間の相互作用や環境ノイズの影響による同調現象は,非線形科学分野の同期理論における多数の振動子の相互作用による同期現象と非結合振動子への共通ノイズ入力によって生じるノイズ同期現象に対応するととらえた.従って,果樹の隔年結実現象が花粉を介した相互結合により引き起こされるとい立場と,環境ノイズによって引き起こされるという立場の二つの立場から,そのメカニズムを検証した.この結果,提案モデルとその枠組みにより,隔年結実現象と一斉開花現象の両者を同時に再現することが可能であることを数値実験により示した.

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

ほぼ計画通りに進行している.

今後の研究の推進方策

現状では,数値実験により,隔年結実現象と一斉開花現象が再現できることを示したが,今後は,理論的な解析が必となる.これは,本課題の最終目的でもある,隔年結実現象,一斉開花現象の制御にむけて重要である.

次年度使用額が生じた理由

当初予定していた海外での開催される国際会議が,当該年度は国内で開催されることになったため.

次年度使用額の使用計画

国際会議への出張に用いる予定である.

  • 研究成果

    (30件)

すべて 2017 2016

すべて 雑誌論文 (18件) (うち国際共著 2件、 査読あり 14件、 オープンアクセス 13件、 謝辞記載あり 18件) 学会発表 (12件)

  • [雑誌論文] Direct coupling: a possible strategy to control fruit production in alternate bearing2017

    • 著者名/発表者名
      Awadhesh Prasad, Kenshi Sakai and Yoshinobu Hoshino,
    • 雑誌名

      cientific Reports

      巻: 7 ページ: -

    • DOI

      Direct coupling: a possible strategy to control fruit production in alternate bearing

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 環境ノイズを加えた資源収支モデルによる隔年結実現象2017

    • 著者名/発表者名
      栗田 いずみ,島田 裕,藤原 寛太郎,池口 徹
    • 雑誌名

      電子情報通信学会,技術研究報告

      巻: 116 ページ: 21=26

    • 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 日本語と英語の言語ネットワークに対するネットワークモチーフ解析2017

    • 著者名/発表者名
      多々良 真弓美,島田 裕,藤原 寛太郎,池口 徹
    • 雑誌名

      電子情報通信学会,技術研究報告

      巻: 116 ページ: 87-92

    • 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] メトロノームの撃力と同期現象2017

    • 著者名/発表者名
      船木 怜大成,塩見 優介,島田 裕,藤原 寛太郎,池口 徹
    • 雑誌名

      電子情報通信学会,技術研究報告

      巻: 116 ページ: 93-98

    • 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Graph distance for complex networks2016

    • 著者名/発表者名
      Yutaka Shimada, Yoshito Hirata, Tohru Ikeguchi, Kazuyuki Aihara
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 6 ページ: -

    • DOI

      10.1038/srep34944

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Symmetry of Lyapunov Exponents in Bifurcation Structures of One-Dimensional Maps2016

    • 著者名/発表者名
      Yutaka Shimada, Emiko Takagi, and Tohru Ikeguchi
    • 雑誌名

      Chaos: An Interdisciplinary Journal of Nonlinear Science

      巻: 26 ページ: -

    • DOI

      10.1063/1.4972401

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Understanding the some aspects of Alternate Bearing Phenomenon: cycle of three years2016

    • 著者名/発表者名
      Awadhesh Prasad, Kenshi Sakai and Yoshinobu Hoshino
    • 雑誌名

      Proceedings of 2016 International Symposium on Nonlinear Theory and its applications

      巻: 1 ページ: 511-512

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Spatial Dynamics of Acorn Masting and Tree Crops Alternate Bearing2016

    • 著者名/発表者名
      Kenshi Sakai and Yoshinobu Hoshino
    • 雑誌名

      Proceedings of 2016 International Symposium on Nonlinear Theory and its applications

      巻: 1 ページ: 513

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Computation of Visual Neurons in LGN-V1 Transmission,2016

    • 著者名/発表者名
      Kantaro Fujiwara and Tohru Ikeguchi
    • 雑誌名

      Proceedings of 2016 International Symposium on Nonlinear Theory and Its Applications

      巻: 1 ページ: 270-273

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Modeling of human spontaneous eyeblinks2016

    • 著者名/発表者名
      Ryota Nomura, Yutaka Shimada, Kantaro Fujiwara and Tohru Ikeguchi
    • 雑誌名

      Proceedings of 2016 International Symposium on Nonlinear Theory and Its Applications

      巻: 1 ページ: 502-505

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Analysis of Synaptic Dynamics during Infra-Slow Oscillation2016

    • 著者名/発表者名
      Toshihiro Kobayashi, Yutaka Shimada, Kantaro Fujiwara and Tohru Ikeguchi
    • 雑誌名

      Proceedings of 2016 International Symposium on Nonlinear Theory and Its Applications

      巻: 1 ページ: 261-264

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Which vertices affect the spread of disease in temporal networks2016

    • 著者名/発表者名
      Koshi Abe, Yutaka Shimada, Kantaro Fujiwara and Tohru Ikeguch
    • 雑誌名

      Proceedings of 2016 International Symposium on Nonlinear Theory and Its Applications

      巻: 1 ページ: 618-621

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Numerical Analysis on Synchronization of Four Metronomes2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Shiomi, Y. Shimada, K. Fujiwara, T. Ikeguchi,
    • 雑誌名

      Proceedings of 2016 International Symposium on Nonlinear Theory and Its Applications

      巻: 1 ページ: 506-509

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] A Chaotic Search with the Effect of Wide Range Search for Solving QAP2016

    • 著者名/発表者名
      Hikaru Ohnishi, Yutaka Shimada, Kantaro Fujiwara and Tohru Ikeguchi
    • 雑誌名

      Proceedings of 2016 International Symposium on Nonlinear Theory and Its Applications

      巻: 1 ページ: 52-55

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Analysis on Differences of Japanese and English languages by the Complex Network Theory2016

    • 著者名/発表者名
      M. Tatara, Y. Shimada, K. Fujiwara, T. Ikeguchi
    • 雑誌名

      Proceedings of 2016 International Symposium on Nonlinear Theory and Its Applications

      巻: 1 ページ: 137-140

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Synchronization in a Coupled Izhikevich Neuron Model2016

    • 著者名/発表者名
      K. Naiki, Y. Shimada, K. Fujiwara and T. Ikeguchi
    • 雑誌名

      Proceedings of 2016 International Symposium on Nonlinear Theory and Its Applications

      巻: 1 ページ: 257-260

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Irregularity of Inter-Event Interval of Diastrophism2016

    • 著者名/発表者名
      K. Miyata, Y. Shimada, K. Fujiwara, T. Ikeguchi,
    • 雑誌名

      Proceedings of 2016 International Symposium on Nonlinear Theory and Its Applications

      巻: 1 ページ: 141-144

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] メトロノームにおける共通ノイズ同期について2016

    • 著者名/発表者名
      船木 怜大成,島田 裕,藤原 寛太郎,池口 徹
    • 雑誌名

      電子情報通信学会,技術研究報告

      巻: 116 ページ: 21-26

    • 謝辞記載あり
  • [学会発表] Analysis of Information Diffusion Using a Mathematical Model2017

    • 著者名/発表者名
      石黒 譲,島田 裕,藤原 寛太郎,池口 徹
    • 学会等名
      電子情報通信学会 2017年総合大会
    • 発表場所
      名城大学
    • 年月日
      2017-03-22 – 2017-03-25
  • [学会発表] Differences between Japanese and English Languages from the Viewpoint of Network Motifs2017

    • 著者名/発表者名
      多々良 真弓美,島田 裕,藤原 寛太郎,池口 徹
    • 学会等名
      電子情報通信学会 2017年総合大会
    • 発表場所
      名城大学
    • 年月日
      2017-03-22 – 2017-03-25
  • [学会発表] Chaotic Synchronization Observed in Gap-Junctionally Coupled Neuron Mode2017

    • 著者名/発表者名
      内木 楓,島田 裕,藤原 寛太郎,池口 徹
    • 学会等名
      電子情報通信学会 2017年総合大会
    • 発表場所
      名城大学
    • 年月日
      2017-03-22 – 2017-03-25
  • [学会発表] 数理モデルを用いた神経雪崩現象の解析2017

    • 著者名/発表者名
      青木 舞優,島田 裕,藤原 寛太郎,池口 徹
    • 学会等名
      電子情報通信学会 2017年総合大会
    • 発表場所
      名城大学
    • 年月日
      2017-03-22 – 2017-03-25
  • [学会発表] 環境変動を考慮した資源収支モデルによる一斉開花・隔年結実現象2017

    • 著者名/発表者名
      栗田 いずみ,島田 裕,藤原 寛太郎,池口 徹
    • 学会等名
      電子情報通信学会 2017年総合大会
    • 発表場所
      名城大学
    • 年月日
      2017-03-22 – 2017-03-25
  • [学会発表] How contact timings affect spread of disease in human interaction networks2016

    • 著者名/発表者名
      Koshi. Abe, Yutaka. Shimada, Kantaro. Fujiwara, Tohru. Ikeguchi
    • 学会等名
      2016年電子情報通信学会NOLTAソサイエティ大会
    • 発表場所
      東京理科大学
    • 年月日
      2016-06-12 – 2016-06-12
  • [学会発表] Synaptic Dynamics during Infra-Slow Oscillation2016

    • 著者名/発表者名
      T. Kobayashi, Y. Shimada, K. Fujiwara, T. Ikeguchi
    • 学会等名
      2016年電子情報通信学会NOLTAソサイエティ大会
    • 発表場所
      東京理科大学
    • 年月日
      2016-06-12 – 2016-06-12
  • [学会発表] A Chaotic Search with Small Number of Neurons for Solving Quadratic Assignment Problem2016

    • 著者名/発表者名
      H. Ohnishi, Y. Shimada, K. Fujiwara and T. Ikeguchi
    • 学会等名
      2016年電子情報通信学会NOLTAソサイエティ大会
    • 発表場所
      東京理科大学
    • 年月日
      2016-06-12 – 2016-06-12
  • [学会発表] メトロノーム同期におけるトランジェントカオスについて2016

    • 著者名/発表者名
      塩見 優介,島田 裕,藤原 寛太郎,池口 徹
    • 学会等名
      2016年電子情報通信学会NOLTAソサイエティ大会
    • 発表場所
      東京理科大学
    • 年月日
      2016-06-12 – 2016-06-12
  • [学会発表] 頂点間の最短距離と局所的なクラスタ係数の分布について2016

    • 著者名/発表者名
      多々良 真弓美,島田 裕,藤原 寛太郎,池口 徹
    • 学会等名
      2016年電子情報通信学会NOLTAソサイエティ大会
    • 発表場所
      東京理科大学
    • 年月日
      2016-06-12 – 2016-06-12
  • [学会発表] Gap junction結合Izhikevichニューロンモデルにおけるカオス2016

    • 著者名/発表者名
      内木 楓,島田 裕,藤原 寛太郎,池口 徹
    • 学会等名
      2016年電子情報通信学会NOLTAソサイエティ大会
    • 発表場所
      東京理科大学
    • 年月日
      2016-06-12 – 2016-06-12
  • [学会発表] 大規模地震の地殻変動発生間隔の不規則性2016

    • 著者名/発表者名
      宮田 佳祐,島田 裕,藤原 寛太郎,池口 徹
    • 学会等名
      2016年電子情報通信学会NOLTAソサイエティ大会
    • 発表場所
      東京理科大学
    • 年月日
      2016-06-12 – 2016-06-12

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公開日: 2018-01-16  

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