| 研究課題/領域番号 |
18K11466
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| 研究機関 | 静岡大学 |
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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)
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| 研究分担者 |
吉村 仁 静岡大学, 工学部, 教授 (10291957) [辞退]
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)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| キーワード | 格子ロトカボルテラ模型 / メタ個体群 / ネットワーク / 非線形拡散 / 反応拡散方程式 / スモール・ワールド / じゃんけんゲーム |
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| 研究実績の概要 |
本研究は、代表者が初めて導入した格子ロトカボルテラ模型を用いて、生態学や複雑系を研究する。とくに共生系のダイナミクスにより、生物進化や生態学、経営学等への応用を図ってきた。代表者らは、新しい最適化戦略に注目し、共生系における「比率選択」の理論を提出した。比率選択が生物学における新しい分野となるように努力する。
動物は餌探索などの目的で移動する。これまで格子上の餌探索はランダムウォーク（ＲＷ）が使われてきた。しかし、多くの捕食者は、ＲＷとは異なり、長距離移動や目的別探索行動をする。長距離移動の効果を調べるため、スモール・ワールド性や交通流モデルを使って研究をしてきた。「メタ個体群モデル」を考え、生物移動と生物多様性（絶滅）との関連を調べてきた。
メタ個体群モデルでは、生息地パッチをノードと見なし、パッチ間の経路をリンクと見なす。Ecological Informatics (2020)の論文では、アリジゴクやクモなどの待ち伏せ型捕食者を扱った。なぜアリジゴクが高密度で安定になるのか、その仕組みを説明した。J. Phys. Soc. Japan (2020) と BioSystems (2021)の論文では、生態系にかく乱を与えたときのパラドクス的応答を研究した。短期的応答と長期的応答が逆転した。またJ. Phys. Soc. Japan (2021)の論文では、感染症の広がりについて調べた。スモール・ワールド効果によって、病気は瞬く間に広がる。このことを理論的に解明した。具体的には、旅行とくに長距離旅行の危険性を示している。
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| 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
生物メタ個体群とネットワークの研究は、全く新しい分野であることが分かってきた。我々の論文は、これまでScientific Report, Elsevier の雑誌やJ. Phys. Soc. Japanなどインパクト・ファクターの高い雑誌に、論文が多く掲載された。パッチ数が増えると、ホモジニアスなネットワークだけでなく、ヘテロジニアスなネットワークを取り扱うことができた。ネットワークがホモジニアスかヘテロジニアスかで、メタ個体群動態が大きく変わることが分かった。たとえパッチ数が最少の２であっても、非線形拡散の効果で新しい結果が得られた。
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| 今後の研究の推進方策 |
本研究は、代表者が初めて導入した格子ロトカボルテラ模型を用いて、複雑系を研究する。R3年度は、とくに感染症と経営学研究への応用を図る。
１）感染症研究。とくに新型コロナウイルスの蔓延に関する研究を行う。従来の感染症のSIRモデルを改良し、新型コロナ感染症の蔓延の特徴を分析する。新型コロナウイルスの場合、軽症者や無症状者が高い感染率を持ち、移動することがパンデミックの要因と思われる。
２）生態学的研究。生態系は循環的バランスの下で定常状態が保たれている。いわば、じゃんけんゲームのような安定性である。じゃんけんゲームについては、「空間を導入すると安定化する」ということが古くからよく知られている。しかし、なぜ空間が安定化させるのか？というメカニズムについては未解明の謎であった。じゃんけんゲームのメタ個体群を研究すれば、未解明の謎が解けるはずである。
３）経営学的研究。日本には、長寿企業がたくさんある。共生系方程式を使い、資産変動の長期予測を行う。次のシナリオを考える：(a) なぜ日本には多くの老舗企業が存在するのか？ なぜ長寿になり得るのか？(b)下請企業の切り捨ては、短期的には得でも、長期的には損をする可能性がある。(c) 日本では、自動車メーカ数が諸外国よりはるかに多い。この理由を説明する。これらのシナリオを企業の協調行動によって分析する。経営の価値観が「拡大成長」から「持続可能」、また短期的視点から長期的視点に転換するよう提言する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
新型コロナウイルスのため補助事業を断続的に中断した。このため次年度に引き続き実施することとした。研究協力者の実験実施や研究の打ち合わせ、論文投稿などに関する経費を次年度使用する。論文投稿としては、ほとんど掲載料が無料の国際雑誌に投稿する予定である。しかし、特に重要な論文については、インパクトファクターが高いオープンアクセス雑誌に投稿する予定である。
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