• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 課題ページに戻る

2022 年度 実施状況報告書

汚染物質の拡散の推定と予測のための逆問題の数学手法の開拓

研究課題

研究課題/領域番号 21K18142
研究機関東京大学

研究代表者

山本 昌宏  東京大学, 大学院数理科学研究科, 教授 (50182647)

研究期間 (年度) 2021-07-09 – 2027-03-31
キーワード特異拡散 / 不均質媒質 / モデリング / 逆問題 / 非整数階偏微分方程式 / 数学解析
研究実績の概要

令和 4 年度はコロナの感染状況が好転し、計画していた出張や研究打合せが完全でないもののかなりの程度まで回復した。そのような状況を受けて以下のように本研究を遂行した。
(1)土壌中の汚染物質の拡散などの現象は、不均質媒質中の特異拡散ととらえることができる。そのためのモデル式は色々提案されているが、ここでは時間方向に履歴の効果を考慮した非整数階拡散方程式を主要なモデル式としている。方程式は非整数階微分を含むので、伝統的な微分積分学の枠組みではなく非整数階微分積分学を近代的な関数解析的な偏微分方程式論に見合う形で完成させる必要がある。そのような基礎付けは必ずしも一通りとは限らないが、近代的偏微分方程式論に適合し、そのうえで応用にも適した理論を独自に構築し、公表した。
(2)そのようなアプローチを補完するものとして、より作用素論に基づいた非整数階偏微分方程式論をナンシー・ロレーヌ大学(フランス)の Mourad Choulli 教授と今年度も遂行した。
(3)本課題の遂行のためには、モデル式の物理パラメータの定量的な推定のために、方程式の係数やソース項を解の限定された情報で決定するという逆問題が必要不可欠になる。非整数階偏微分方程式の逆問題は現象の多様性を直接反映し、多岐にわたる。そのような逆問題について連続講義をバーリ(イタリア)で行い、研究計画の今後のグランドデザインの展望を示した。
(4)非整数階偏微分方程式の非線形理論の構築を開始した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

昨年度からコロナ禍で主要な活動がリモートの形態となり、2022年度は対面の活動は回復したものの、環境などの現場での問題の探索、議論についてはまだ完全ではなかった。一方で理論面での成果についてはきわめて順調である。しかしながら、研究計画の遂行については想定外となる停滞はなく、次年度は現場との連携を活発にできることが想定できる。

今後の研究の推進方策

(1)現場には本研究計画の数理的な解析を必要としている問題と解決への要請がいろいろある。そのような問題の探索、数学解析、工学者など現場に近い研究者との連携を当初の計画通りに遂行する。現況の社会状況から、行動制限が生じる可能性は低く、適正な遂行が想定できる。
(2)理論面での研究を引き続き発展させ、現場の研究者と連携し、厳密で整合性があるだけではなく現場の課題に役立つ数学理論を構築していく。
(3)活動の様態も、研究集会の参加、成果発表、研究連絡など通常の形で実行していく。

次年度使用額が生じた理由

繰り越しをした。

  • 研究成果

    (20件)

すべて 2022 その他

すべて 国際共同研究 (6件) 雑誌論文 (11件) (うち国際共著 10件、 査読あり 11件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 1件、 招待講演 3件)

  • [国際共同研究] Fudan University/Chinese University of Hong Kong/City University of Hong Kong(中国)

    • 国名
      中国
    • 外国機関名
      Fudan University/Chinese University of Hong Kong/City University of Hong Kong
  • [国際共同研究] Sapienza University of Rome/University of Parma/University of Bari(イタリア)

    • 国名
      イタリア
    • 外国機関名
      Sapienza University of Rome/University of Parma/University of Bari
  • [国際共同研究] Aix Marseille University/University of Nancy-Lorraine(フランス)

    • 国名
      フランス
    • 外国機関名
      Aix Marseille University/University of Nancy-Lorraine
  • [国際共同研究] Beuth Tech. Hochschule(ドイツ)

    • 国名
      ドイツ
    • 外国機関名
      Beuth Tech. Hochschule
  • [国際共同研究] University of Sevilla(スペイン)

    • 国名
      スペイン
    • 外国機関名
      University of Sevilla
  • [国際共同研究]

    • 他の国数
      2
  • [雑誌論文] Fractional calculus and time-fractional differential equations: revisit and construction of a theory2022

    • 著者名/発表者名
      M. Yamamoto
    • 雑誌名

      Mathematics, FraMathematics, Special issue Fractional Integrals and Derivatives: “ True ”versus“ False ”

      巻: special issue ページ: 2227 698

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Least square formulation for ill-posed inverse problems and applications2022

    • 著者名/発表者名
      E. Chung, K. Ito, M. Yamamoto
    • 雑誌名

      Appl. Anal.

      巻: 101 ページ: 5247 5261

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Simultaneous uniqueness for multiple parameters identification in a fractional diffusion-wave equation2022

    • 著者名/発表者名
      X. Jing, M. Yamamoto
    • 雑誌名

      Inverse Problems and Imaging

      巻: 16 ページ: 1199 1217

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] A Carleman estimate and an energy method for a first-order symmetric hyperbolic system2022

    • 著者名/発表者名
      G. Floridia, H. Takase, M. Yamamoto
    • 雑誌名

      Inverse Problems and Imaging

      巻: 16 ページ: 1163 1178

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Carleman estimate for the Navier-Stokes equations and applications2022

    • 著者名/発表者名
      O.Y. Imanuvilov, L. Lorenzi, M. Yamamoto
    • 雑誌名

      Inverse Problems

      巻: 38 ページ: 085006 30

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Continuation of solutions to elliptic and parabolic equations on hyperplanes and application to inverse source problems2022

    • 著者名/発表者名
      J. Cheng, M. Yamamoto
    • 雑誌名

      Inverse Problems

      巻: 38 ページ: 085005 23

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Uniqueness and numerical reconstruction for inverse problems dealing with interval size search2022

    • 著者名/発表者名
      J. Apraiz, J. Cheng, A. Doubova, E. Fernandez-Cara, M. Yamamoto
    • 雑誌名

      Inverse Problems and Imaging

      巻: 16 ページ: 569 594

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Inverse parabolic problems of determining functions with one spatial-component independence by Carleman estimate2022

    • 著者名/発表者名
      O.Y. Imanuvilov, Y. Kian, M. Yamamoto
    • 雑誌名

      J. Inverse and Ill-posed Problems

      巻: 30 ページ: 191 203

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Identification of time-varying source term in time-fractional evolution equations2022

    • 著者名/発表者名
      Y. Kian, E. Soccorsi, X.Qi, M. Yamamoto
    • 雑誌名

      Commun. Math. Sci.

      巻: 20 ページ: 53 84

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Some inverse problems for the Burgers equation and related systems2022

    • 著者名/発表者名
      J. Apraiz, A. Doubova, E. Fernandez-Cara, M. Yamamoto
    • 雑誌名

      Commun. Nonlinear Sci. Numer. Simul.

      巻: 107 ページ: 106113 23

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] On the maximum principle for the multi-term fractional transport equation2022

    • 著者名/発表者名
      Y. Lucko, A. Suzuki, M. Yamamoto
    • 雑誌名

      J. Math. Anal. Appl.

      巻: 505 ページ: 125579 14

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Fractional calculus and time-fractional differential equations: revisit and construction of a theory2022

    • 著者名/発表者名
      M. Yamamoto
    • 学会等名
      Differential Equations and their Applications, Weekly Online Seminar V. I. Romanovskiy Institute of Mathematics, Uzbekistan Tashkent
    • 招待講演
  • [学会発表] Minicourse: Inverse problems for timefractional diffusion-wave equations2022

    • 著者名/発表者名
      M. Yamamoto
    • 学会等名
      Summer School-Workshop on Analysis, Control & Inverse Problems for Diffusive Systems withe Application to Natural and Social Sciences Bari
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Mathematics as foundation for social cooperation and case studies from steel industry to environmental issue2022

    • 著者名/発表者名
      M. Yamamoto
    • 学会等名
      Classe di Scienze Fisiche, Matematiche e Naturali Messina
    • 招待講演

URL: 

公開日: 2023-12-25  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi