交通流および自己駆動粒子系の流動機構の解明

2010 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 20360045
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 工学基礎
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 杉山 雄規 名古屋大学, 大学院・情報科学研究科, 教授 (20196778)
• 研究分担者: 只木 進一 佐賀大学, 学術情報センター, 教授 (00202169) ; 菊池 誠 大阪大学, サイバーメディアセンター, 教授 (50195210) ; 中山 章宏 名城大学, 理工学部, 教授 (60212106) ; 湯川 諭 大阪大学, 大学院・理学研究科, 准教授 (20292899) ; 柴田 章博 高エネルギー加速器研究機構, 共通基盤施設計算科学センター, 研究機関講師 (30290852)
• 研究期間 (年度): 2008 – 2010
• キーワード: 交通流 / 自己駆動粒子 / 渋滞 / 動的相転移 / 非平衡散逸系 / 非対称相互作用 / ホップ分岐 / シミュレーション科学

研究概要

交通流を典型とする自己駆動粒子系における巨視的な流動形態の形成が、多体効果による動力学的な相転移現象であり、力学系におけるホップ分岐現象として理解できることを理論的に明らかにした。また、ナゴヤドームにおける実車両を使った実証実験を行い、渋滞などの巨視的流動形態の形成過程における詳細な時系列データを測定した。さらに、群衆や生物集団の運動における数理模型による計算機シミュレーションを行い、実現象に見られる流動形態や群知能的振舞いを再現した。

研究成果

• [雑誌論文] Effects of Fast Noises on Long-Range Correlations (2010)
  • 著者名/発表者名: S.Tadaki
  • 雑誌名: Comp.Phys.Comm 182 ページ: 237-239
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cellular model for sand dunes with saltation, avalanche and strong erosion : collisional simulation of barchans (2010)
  • 著者名/発表者名: Katsuki, A., M.Kikuchi, Nishimori, H., Endo, N., Taniguchi, K.
  • 雑誌名: Earth Surface Processes and Landforms ページ: n/a.doi : 10.1002/esp.2049
  • 査読あり
• [雑誌論文] Meandering instability in two dimensional optimal velocity model for collective motion of self-propelled particles (2010)
  • 著者名/発表者名: A.Nakayama
  • 雑誌名: Phys.Rev.E 82 ページ: 031123
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dissipative System with Asymmetric. Inteaction. and Hopf Bifurcation (2009)
  • 著者名/発表者名: M.Yamamoto, Y.Nomura, Y.Sugiyama
  • 雑誌名: Phys.Rev.E 80 ページ: 026203-1-6
  • 査読あり
• [雑誌論文] Similarity between Temporal and Spatial Structures in Pattren Formation of Dissipative Non-Equilibrium System (2009)
  • 著者名/発表者名: R.Akiyama, H.Watanabe, Y.Sugiyama
  • 雑誌名: Proceedings of International Workshop on Traffic and Granular Flow'07 7 ページ: 253-258
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dynamics of Dissipative system with Asymmetric Interaction and N-body Problem for Emergence of Moving Cluster (2009)
  • 著者名/発表者名: Y.Sugiyama, K.Masuoka, T.Ishida
  • 雑誌名: Proceedings of International Workshop on Traffic and Granular Flow'07 7 ページ: 555-563
  • 査読あり
• [雑誌論文] Instability of Collective Flow in Two-Dimensional Optimal Velocity Model (2009)
  • 著者名/発表者名: R.Ishiwata, Y.Sugiyama
  • 雑誌名: Proceedings in Information and Communications Technology, Natural Computing 2 ページ: 191-198
  • 査読あり
• [雑誌論文] Asymmetric Interaction in Non-equilibrium Dissipative System towards Dynamics for Biological System (2009)
  • 著者名/発表者名: Y.Sugiyama
  • 雑誌名: Natural Computing(Y.Suzuki, M.Hagita, H.Umeo, A.Adamatzky, eds.)(Springer) ページ: 189-200
  • 査読あり
• [雑誌論文] Packet flow and its temporal properties in the Internet (2009)
  • 著者名/発表者名: S.Tadaki
  • 雑誌名: Traffic and Granular Flow'07(Springer-Verlag, Berlin) ページ: 745-
  • 査読あり
• [雑誌論文] Metastability in the formation of an experimental traffic jam (2009)
  • 著者名/発表者名: A.Nakayama, M.Fukui, M.Kikuchi, K.Nishinari, Y.Sugiyama, S.-i.Tadaki, S.Yukawa
  • 雑誌名: New Journal of Physics 11 083025 ページ: 1-17
  • 査読あり
• [雑誌論文] Detailed data of traffic jam experiment (2009)
  • 著者名/発表者名: A.Nakayama, M.Kikuchi, Y.Sugiyama, S.-i.Tadaki, S.Yukawa
  • 雑誌名: Traffic and Granular Flow'07(Springer) ページ: 389-394
  • 査読あり
• [雑誌論文] Traffic jam without bottleneck-experimental evidence for the physical mechanism of the formation of a jam (2008)
  • 著者名/発表者名: Y.Sugiyama, M.Fukui, M.Kikuchi, K.Hasebe, A.Nakayama, K.Nishinari, S.Tadaki, S.Yukawa
  • 雑誌名: New Journal of Physics 10 ページ: 03301-1-7
  • 査読あり
• [雑誌論文] Free-energy landscape of kinesin by a realistic lattice model (2008)
  • 著者名/発表者名: H.Kenzaki, M.Kikuchi
  • 雑誌名: Proteins : Structure, Function, and Bioinformatics 71 ページ: 389
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of attractive interaction on instability of pedestiran flow in a two-dimensional optimal velocity model (2008)
  • 著者名/発表者名: A.Nakayama, K.Hasebe, Y.Sugiyama
  • 雑誌名: Phys.Rev.E 77 ページ: 016105-1-9
  • 査読あり
• [学会発表] Stability of a flow of self-driven particles and formation of a moving cluster (2011)
  • 著者名/発表者名: 杉山雄規
  • 学会等名: Hakodate Winter School of Natural Computing in 2011
  • 発表場所: Future Univ.Hakodate.(招待講演)
  • 年月日: 2011-03-14
• [学会発表] 交通渋滞の数理模型 (2010)
  • 著者名/発表者名: 杉山雄規
  • 学会等名: 日本機械学会先端技術フォーラム
  • 発表場所: 名古屋市立大学(招待講演)
  • 年月日: 2010-09-06
• [学会発表] 自己駆動粒子の集団運動と非対称散逸系の動力学 (2010)
  • 著者名/発表者名: 杉山雄規
  • 学会等名: 計測自動制御学会,自律分散学会創発シンポジウム
  • 発表場所: 富山インテック大山研修センター(招待講演)
  • 年月日: 2010-08-06
• [学会発表] Optimal Velocity模型の数理 (2010)
  • 著者名/発表者名: 杉山雄規
  • 学会等名: 明治大学グローバルCOEプログラム
  • 発表場所: 明治大学(招待講演)
  • 年月日: 2010-08-03
• [学会発表] Search for the solution of a maze by Asymmetric Dissipative Particle System (2010)
  • 著者名/発表者名: R.Kinukawa, R.Ishiwata, Y.Sugiyama
  • 学会等名: Conference on Computational Physics
  • 発表場所: Norway Technical Univ.Trondheim
  • 年月日: 2010-06-25
• [学会発表] 非対称性が2次元OVの集団運動の安定性に与える影響 (2010)
  • 著者名/発表者名: 石渡龍輔, 杉山雄規
  • 学会等名: 第22回自律分散システムシンポジウム
  • 発表場所: 名古屋大学
  • 年月日: 2010-01-30
• [学会発表] Dynamics of Collective motions in Asymmetric dissipative system (2009)
  • 著者名/発表者名: 杉山雄規
  • 学会等名: 11th.International School on Complexity, Ettore Majorana Foundation and Centre for Scientific Culture
  • 発表場所: Erice, Itary
  • 年月日: 2009-07-20
• [学会発表] Asymmetric Interaction in Non-equilibrium Dissipative System towards Dynamics for Biological System (2008)
  • 著者名/発表者名: 杉山雄規
  • 学会等名: International workshop on Collective behaviors in bio- and related systems
  • 発表場所: RIES, Hokkaido University, Sapporo(招待講演)
  • 年月日: 2008-09-03
• [図書] 交通流と自己駆動粒子系(「自己組織化ハンドブック」) (2009)
  • 著者名/発表者名: 杉山雄規
  • 総ページ数: 118-119
  • 出版者: ネヌ・ティー・エス
• [備考] ホームページ:・交通流研究会
  • URL: http://traffic.phys.cs.is.nagoya-u.ac.jp/~mstf/
• [備考] ・Physics of Traffic(国際的な成果・データ公開)
  • URL: http://traffic.phys.cs.is.nagoya-u.ac.jp/
• [備考] ・名大トピックスNo181(2008/6月号)知の先端,記事掲載。「渋滞はなぜ発生するか?-渋滞形成の数理と実証実験」
  • URL: http://www.nagoya-u.ac.jp/extra/topics/pdf/no181.pdf
• [備考] ・渋滞実験動画像Web公開,科学雑誌NewScientistによりYouTubeに公開,現在アクセス数110万件以上(検索→traffic shockwave)
  • URL: http://www.youtube.com/watch?v=Suugn-P5c1m