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2009 年度 実績報告書

マルチスケールデザイン学の構築:有殻原生生物の進化解明から宇宙構造物の設計まで

研究課題

研究課題/領域番号 21200053
研究機関京都大学

研究代表者

岸本 直子  京都大学, 工学研究科, 研究員 (60450714)

研究分担者 吉野 隆  東洋大学, 理工学部, 准教授 (60269496)
木元 克典  海洋研究開発機構, 地球環境変動領域, 技術研究主任 (40359162)
栗原 敏之  新潟大学, 自然科学系, 助教 (10447617)
石田 直人  新潟大学, 理学部, 技術補佐員 (20534746)
キーワードマルチスケールデザイン / 宇宙構造物 / 有殻原生生物 / シミュレーション工学 / 進化 / 最適設計
研究概要

本研究は、理学および工学の目的と手法を融合させ、スケールや環境の違いにロバストあるいは適応的な設計原理を探索するものである。本年度は、既存の3次元骨格データを使って3次元模型を製作し、理学および工学の研究者双方が、有殻原生生物骨格の3次元形状に関する共通認識をもつとともに、実際の形状に基づいた数理モデル化、構造解析による力学特性の解明、進化や空間分布等の解釈に至る一連の研究手法の確立を目指した。
具体的には、例年開催している放散虫採集ツアーの機会などを利用して得た生態情報を参考にしながら、3次元モデルを見ながら議論し、形態の数理モデル化や構造解析を試みた。現生種の有孔虫については球殻の拡張モデルのパラメータ同定を実施し、進化や空間分布との関連性について考察した。放散虫については球面上にランダムに配置した点群を基にしたフレームモデルとしてモデル化するほか、Eulerの公式を参照しながら軸足や仮足の出る孔の配置の数理的な解釈をおこなった。
さらに、一連の研究手法を確立するモデルケースとして、中生代の大型放散虫であるMirifusus属を取り上げた。これはMirifusus属が大型で骨格形状が明瞭であること、進化過程での骨格形状の変遷が明確で異論がないこと、などの理由による。本年度は、まず2次元フレームで骨格形状をモデル化して進化過程と力学的な合理性との対応関係を導き、さらに3次元フレームでモデル化することで形状の変遷と力学的な合理性との対応関係を再検討した。
また、本年度購入の3次元造形機にて製作した有孔虫の石膏模型を、国立科学博物館主催企画展「深海探査と微化石展」と、三菱重工業・三菱みなとみらい科学技術館海洋ゾーンの常設展示用に提供した。企画展では、本研究を解説するパネルも展示し、研究内容を広く公開した。

  • 研究成果

    (14件)

すべて 2010 2009 その他

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (12件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] 放散虫Mirifusus属(海洋プランクトン)の進化と骨組み構造の力学的最適化-骨組形状遷移の構造力学的検証-2009

    • 著者名/発表者名
      吉野隆、石田直人、岸本直子、松岡篤、栗原敏之、木元克典、松浦執
    • 雑誌名

      応用力学論文集 Vol.12

      ページ: 35-42

    • 査読あり
  • [学会発表] 小さな生物のかたちに学ぶ構造物2010

    • 著者名/発表者名
      岸本直子
    • 学会等名
      第6回NCPフォーラム
    • 発表場所
      湯の宿木もれび(滋賀県)
    • 年月日
      2010-03-30
  • [学会発表] 小さな生物の形に学ぶ構造物のデザイン2010

    • 著者名/発表者名
      岸本直子
    • 学会等名
      第1回形の科学コアセンター講演会
    • 発表場所
      新潟大学(新潟県)
    • 年月日
      2010-03-08
  • [学会発表] 有殻原生生物骨格に学ぶ構造物システム2010

    • 著者名/発表者名
      岸本直子
    • 学会等名
      第22回バイオエンジニアリング講演会
    • 発表場所
      岡山理科大学(岡山県)
    • 年月日
      2010-01-10
  • [学会発表] Mathematical and Mechanical Aspects of Radiolarian Skeletons2009

    • 著者名/発表者名
      T.Yoshino.
    • 学会等名
      The 12th Meeting of the International Association of Radiolarian Paleontologists
    • 発表場所
      Nanjing Institute of Geology and Paleontology (China)
    • 年月日
      20090914-20090917
  • [学会発表] 海洋性プランクトンの形態から学ぶモジュール型宇宙構造物2009

    • 著者名/発表者名
      岸本直子
    • 学会等名
      第68回形の科学シンポジウム
    • 発表場所
      独協医科大学(栃木県)
    • 年月日
      2009-11-23
  • [学会発表] 放散虫Mirifusus属の進化における骨組形状遷移2009

    • 著者名/発表者名
      吉野隆
    • 学会等名
      第68回形の科学シンポジウム
    • 発表場所
      独協医科大学(栃木県)
    • 年月日
      2009-11-23
  • [学会発表] 浮遊性有孔虫の幾何モデリング:口孔(Aperture)の実装と分類学的考察2009

    • 著者名/発表者名
      木元克典
    • 学会等名
      第68回形の科学シンポジウム
    • 発表場所
      独協医科大学(栃木県)
    • 年月日
      2009-11-23
  • [学会発表] 放散虫はどのように対称性を獲得したか2009

    • 著者名/発表者名
      石田直人
    • 学会等名
      第1回形の科学研究センターシンポジウム
    • 発表場所
      新潟大学(新潟県)
    • 年月日
      2009-09-29
  • [学会発表] ゆりかごから墓場まで~有孔虫の正しい使い方2009

    • 著者名/発表者名
      木元克典
    • 学会等名
      第1回形の科学研究センターシンポジウム
    • 発表場所
      新潟大学(新潟県)
    • 年月日
      2009-09-29
  • [学会発表] 海洋プランクトン骨格への幾何学的アプローチ2009

    • 著者名/発表者名
      吉野隆
    • 学会等名
      第1回形の科学研究センターシンポジウム
    • 発表場所
      新潟大学(新潟県)
    • 年月日
      2009-09-29
  • [学会発表] 宇宙プランクトンの夢と現実2009

    • 著者名/発表者名
      岸本直子
    • 学会等名
      第1回形の科学研究センターシンポジウム
    • 発表場所
      新潟大学(新潟県)
    • 年月日
      2009-09-29
  • [学会発表] 放散虫Mirifusus属(海洋プランクトン)の進化と骨組構造の力学的最適化-骨組形状遷移の構造力学的検証-2009

    • 著者名/発表者名
      吉野隆
    • 学会等名
      第12回応用力学シンポジウム
    • 発表場所
      九州大学(福岡県)
    • 年月日
      2009-09-01
  • [備考]

    • URL

      http://plankton.random-walk.org/

URL: 

公開日: 2011-06-16   更新日: 2016-04-21  

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