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2013 年度 研究成果報告書

共通揺らぎによる非線形系のコヒーレンス生成機構の解明

研究課題

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研究課題/領域番号 22684020
研究種目

若手研究(A)

配分区分補助金
研究分野 数理物理・物性基礎
研究機関東京工業大学

研究代表者

中尾 裕也  東京工業大学, 情報理工学(系)研究科, 准教授 (40344048)

研究期間 (年度) 2010-04-01 – 2014-03-31
キーワード非線形ダイナミクス / 確率過程 / リズム現象 / 同期現象 / 揺らぎ / 縮約理論
研究概要

実世界には自律的なダイナミクスを示す様々な要素が存在する。特に、自律的なリズムを生成する非線形振動子は、物理、化学、生物、および各種の工学系に多くの例がある。周期外力を受けた振動子が外力に同期することや、相互作用する振動子間に相互同期が生じることはよく知られているが、近年、振動子に共通の確率的に揺らぐ外力を与えた場合にも、振動子間に同期やコヒーレンスが生じることが分かりつつある。本研究ではその生成メカニズムを数理的に解析した。特に、非線形振動子に対する位相縮約理論と呼ばれる手法を用いて、この現象が弱いノイズを受ける振動子において一般的に生じることや、そのための条件等について明らかにした。

  • 研究成果

    (41件)

すべて 2014 2013 2012 2011 2010 その他

すべて 雑誌論文 (21件) (うち査読あり 21件) 学会発表 (18件) 図書 (1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Phase reduction approach to synchronization of spatiotemporal rhythms in reaction-diffusion systems2014

    • 著者名/発表者名
      Hiroya Nakao, Tatsuo Yanagita, and Yoji Kawamura
    • 雑誌名

      Physical Review X

      巻: 4 ページ: 021032(23)

    • DOI

      10.1103/PhysRevX.4.021032

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Enhancement of noise correlation for noise-induced synchronization of limit-cycle oscillators by threshold filtering2014

    • 著者名/発表者名
      Masahiro Kazama, Wataru Kurebayashi, Takahiro Tsuchida, Yuta Minoshima, Mikio Hasegawa, Koji Kimura, and Hiroya Nakao
    • 雑誌名

      Nonlinear Theory and Its Applications

      巻: 5 ページ: 157-171

    • DOI

      10.1587/nolta.5.157

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Advection of passive particles over flow networks2014

    • 著者名/発表者名
      Shigefumi Hata, Hiroya Nakao, and Alexander S. Mikhailov
    • 雑誌名

      Physical Review E

      巻: 89 ページ: 020801(4)

    • DOI

      10.1103/PhysRevE.89.020801

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Noise-induced synchronization of oscillatory convection and its optimization2014

    • 著者名/発表者名
      Yoji Kawamura and Hiroya Nakao
    • 雑誌名

      Physical Review E

      巻: 89 ページ: 012912(13)

    • DOI

      10.1103/PhysRevE.89.012912

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Dispersal-induced destabilization of metapopulations and oscillatory Turing patterns in ecological networks2014

    • 著者名/発表者名
      Shigefumi Hata, Hiroya Nakao, and Alexander S. Mikhailov
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 4 ページ: 3585(9)

    • DOI

      10.1038/srep03585

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Sufficient conditions for wave instability in three-component reaction-diffusion systems2014

    • 著者名/発表者名
      Shigefumi Hata, Hiroya Nakao, and Alexander S. Mikhailov
    • 雑誌名

      Progress of Theoretical and Experimental Physics

      ページ: 013A01(17)

    • DOI

      10.1093/ptep/ptt102

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Collective phase description of oscillatory convection2013

    • 著者名/発表者名
      Yoji Kawamura and Hiroya Nakao
    • 雑誌名

      Chaos

      巻: 23 ページ: 043129(11)

    • DOI

      10.1063/1.4837775

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Phase reduction method for strongly perturbed limit cycle oscillators2013

    • 著者名/発表者名
      Wataru Kurebayashi, Sho Shirasaka, and Hiroya Nakao
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 111 ページ: 214101(5)

    • DOI

      10.1103/PhysRevLett.111.214101

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Phase ordering in coupled noisy bistable systems on scale-free networks2013

    • 著者名/発表者名
      Yu Atsumi, Shigefumi Hata, and Hiroya Nakao
    • 雑誌名

      Physical Review E

      巻: 88 ページ: 052806(15)

    • DOI

      10.1103/PhysRevE.88.052806

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Adjoint method provides phase response functions for delay-induced oscillations2012

    • 著者名/発表者名
      Kiyoshi Kotani, Ikuhiro Yamaguchi, Yutaro Ogawa, Yasuhiko Jimbo, Hiroya Nakao, and G. Bard Ermentrout
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 109 ページ: 044101(5)

    • DOI

      10.1103/PhysRevLett.109.044101

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Global feedback control of Turing patterns in network-organized activator-inhibitor systems2012

    • 著者名/発表者名
      Shigefumi Hata, Hiroya Nakao, and Alexander S. Mikhailov
    • 雑誌名

      Europhysics Letters

      巻: 98 ページ: 64004(6)

    • DOI

      10.1209/0295-5075/98/64004

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Persistent fluctuations in the synchronization rate in globally coupled oscillators with periodic external forcing2012

    • 著者名/発表者名
      Yu Atsumi and Hiroya Nakao
    • 雑誌名

      Physical Review E

      巻: 85 ページ: 056207(12)

    • DOI

      10.1103/PhysRevE.85.056207

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Reduction Theories Elucidate the Origins of Complex Biological Rhythms Generated by Interacting Delay-Induced Oscillations2011

    • 著者名/発表者名
      Ikuhiro Yamaguchi, Yutaro Ogawa, Yasuhiko Jimbo, Hiroya Nakao, and Kiyoshi Kotani
    • 雑誌名

      PLoS ONE

      巻: 6 ページ: e26497(10)

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0026497

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Collective phase description of globally coupled excitable elements2011

    • 著者名/発表者名
      Yoji Kawamura, Hiroya Nakao, and Yoshiki Kuramoto
    • 雑誌名

      Physical Review E

      巻: 84 ページ: 046211(12)

    • DOI

      10.1103/PhysRevE.84.046211

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Optimal phase response curves for stochastic synchronization of limit-cycle oscillators by common Poisson noise2011

    • 著者名/発表者名
      Shigefumi Hata, Kensuke Arai, Roberto F. Galán, and Hiroya Nakao
    • 雑誌名

      Physical Review E

      巻: 84 ページ: 016229(10)

    • DOI

      10.1103/PhysRevE.84.016229

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Phase synchronization between collective rhythms of globally coupled oscillator groups : Noiseless nonidentical case2010

    • 著者名/発表者名
      Yoji Kawamura, Hiroya Nakao, Kensuke Arai, Hiroshi Kori, and Yoshiki Kuramoto
    • 雑誌名

      Chaos

      巻: 20 ページ: 043109(10)

    • DOI

      10.1063/1.3491344

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Phase synchronization between collective rhythms of globally coupled oscillator groups : Noisy identical case2010

    • 著者名/発表者名
      Yoji Kawamura, Hiroya Nakao, Kensuke Arai, Hiroshi Kori, and Yoshiki Kuramoto
    • 雑誌名

      Chaos

      巻: 20 ページ: 043110(8)

    • DOI

      10.1063/1.3491346

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Dynamics of limit cycle oscillators subject to general noise2010

    • 著者名/発表者名
      Denis S. Goldobin. Jun-nosuke Teramae, Hiroya Nakao, and G. Bard Ermentrout
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 105 ページ: 154101(4)

    • DOI

      10.1103/PhysRevLett.105.154101

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effective long-time phase dynamics of limit-cycle oscillators driven by weak colored noise2010

    • 著者名/発表者名
      Hiroya Nakao, Jun-nosuke Teramae, Denis S. Goldobin, and Yoshiki Kuramoto
    • 雑誌名

      Chaos

      巻: 20 ページ: 033126(10)

    • DOI

      10.1063/1.3488977

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Synchronization of uncoupled oscillators by common gamma impulses : from phase locking to noise-induced synchronization2010

    • 著者名/発表者名
      Shigefumi Hata, Takeaki Shimokawa, Kensuke Arai, and Hiroya Nakao
    • 雑誌名

      Physical Review E

      巻: 82 ページ: 036206(12)

    • DOI

      10.1103/PhysRevE.82.036206

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Turing patterns in network-organized activator-inhibitor systems2010

    • 著者名/発表者名
      Hiroya Nakao and Alexander S. Mikhailov
    • 雑誌名

      Nature Physics

      巻: 6 ページ: 544-550

    • DOI

      10.1038/nphys1651

    • 査読あり
  • [学会発表] Synchronization and instability in coupled oscillator networks2013

    • 著者名/発表者名
      Hiroya Nakao
    • 学会等名
      REPOWGEE (Workshop on Resilient Power Grids and Extreme Events), Potsdam Institute for Climate Impact Research
    • 発表場所
      Potsdam, Germany
    • 年月日
      20131007-09
  • [学会発表] Pattern formation in network-organized reaction-diffusion systems2013

    • 著者名/発表者名
      Hiroya Nakao
    • 学会等名
      Workshop on nonlinear PDEs - PDE approach to network and related topics -
    • 発表場所
      Kawai Hall, Tohoku University
    • 年月日
      20130627-29
  • [学会発表] Phase description of limit-cycle oscillators subjected to strong perturbations2013

    • 著者名/発表者名
      Wataru Kurebayashi, Sho Shirasaka, and Hiroya Nakao
    • 学会等名
      Workshop on nonlinear PDEs - PDE approach to network and related topics -
    • 発表場所
      Warnemunde, Germany
    • 年月日
      20130610-13
  • [学会発表] Phase dynamics of limit-cycle oscillators subjected to strong perturbations2013

    • 著者名/発表者名
      Wataru Kurebayashi, Sho Shirasaka, and Hiroya Nakao
    • 学会等名
      XXXIII International Conference Dynamics Days Europe 2013
    • 発表場所
      Madrid, Spain
    • 年月日
      20130603-07
  • [学会発表] Analytical Approach to Noise-Induced Phase Synchronization of Chaotic Oscillators2013

    • 著者名/発表者名
      Wataru Kurebayashi, Kantaro Fujiwara, Hiroya Nakao, and Tohru Ikeguchi
    • 学会等名
      SIAM Conference on Applications of Dynamical Systems
    • 発表場所
      Snowbird, Utah, USA
    • 年月日
      20130519-23
  • [学会発表] Phase Reduction Analysis of Oscillatory Patterns in Reaction- Diffusion Systems2013

    • 著者名/発表者名
      Hiroya Nakao, Tatsuo Yanagita, Yoji Kawamura
    • 学会等名
      SIAM Conference on Applications of Dynamical Systems
    • 発表場所
      Snowbird, Utah, USA
    • 年月日
      20130519-23
  • [学会発表] A Theory on Noise-Induced Synchronization of Chaotic Oscillators2012

    • 著者名/発表者名
      Wataru Kurebayashi, Kantaro Fujiwara, Hiroya Nakao, and Tohru Ikeguchi
    • 学会等名
      2012 International Symposium on Nonlinear Theory and Its Applications (NOLTA2012)
    • 発表場所
      Gran Melia Victoria, Palma, Majorca, Spain
    • 年月日
      20121022-26
  • [学会発表] Ginzburg-Landau Equations Reduced from Coupled Delay Differential Equations2012

    • 著者名/発表者名
      Ikuhiro Yamaguchi, Yutaro Ogawa, Hiroya Nakao, Yasuhiko Jimbo, and Kiyoshi Kotani
    • 学会等名
      International Symposium on Nonlinear Theory and Its Applications (NOLTA2012)
    • 発表場所
      Gran Melia Victoria, Palma, Majorca, Spain
    • 年月日
      20121022-26
  • [学会発表] Diffusion-induced instability in activator-inhibitor systems on complex networks2012

    • 著者名/発表者名
      Hiroya Nakao
    • 学会等名
      Towards Mathematical Foundations of Complex Network Theory
    • 発表場所
      Kyoto University
    • 年月日
      20120914-16
  • [学会発表] Phase-reduction analysis of coupled spirals in reaction-diffusion systems2012

    • 著者名/発表者名
      Hiroya Nakao, Tatsuo Yanagita, and Yoji Kawamura
    • 学会等名
      XXXII Dynamics Days Europe
    • 発表場所
      Gothenburg, Sweden
    • 年月日
      20120902-07
  • [学会発表] Pattern formation and chaos on complex networks2012

    • 著者名/発表者名
      Hiroya Nakao
    • 学会等名
      ISIMM2012 Satellite Meeting
    • 発表場所
      University of Tokyo, Japan
    • 年月日
      20120500
  • [学会発表] Spatiotemporal pattern formation in reaction-diffusion systems on complex networks2012

    • 著者名/発表者名
      Hiroya Nakao
    • 学会等名
      SMART Workshop : Exploring Collaborative Mathematics
    • 発表場所
      Tohoku University, Japan
    • 年月日
      20120300
  • [学会発表] Phase Description of Periodic Solutions in Reaction-diffusion Systems2011

    • 著者名/発表者名
      Hiroya Nakao
    • 学会等名
      IUTAM Symposium on 50 Years of Chaos : Applied and Theoretical
    • 発表場所
      Kyoto University, Japan
    • 年月日
      20111200
  • [学会発表] Optimal phase response curve for synchronization of limit-cycle oscillators2011

    • 著者名/発表者名
      Shigefumi Hata and Hiroya Nakao
    • 学会等名
      SIAM Conference on Applications of Dynamical Systems
    • 発表場所
      Snowbird Ski and Summer Resort
    • 年月日
      20110522-26
  • [学会発表] Collective phase response of macroscopic rhythms in coupled oscillator ensembles2011

    • 著者名/発表者名
      Hiroya Nakao and Yoji Kawamura
    • 学会等名
      SIAM Conference on Applications of Dynamical Systems
    • 発表場所
      Snowbird Ski and Summer Resort, USA.
    • 年月日
      20110522-26
  • [学会発表] Optimal phase response curves for stochastic synchronization of limit-cycle oscillators by common Poisson noise2011

    • 著者名/発表者名
      Shigefumi Hata and Hiroya Nakao
    • 学会等名
      NOLTA2011
    • 発表場所
      Kobe Industrial Promotion Center, Japan
    • 年月日
      2011-09-05
  • [学会発表] Phase reduction approach to traveling pulses in reaction-diffusion systems2010

    • 著者名/発表者名
      Hiroya Nakao
    • 学会等名
      Japan-Slovenia Seminar on Nonlinear Science (Kansai 2010)
    • 発表場所
      Osaka Prefecture University, Japan
    • 年月日
      20101100
  • [学会発表] Localization of Laplacian eigenvectors on complex networks2010

    • 著者名/発表者名
      Hiroya Nakao
    • 学会等名
      Dynamics Days Europe 2010
    • 発表場所
      University of Bristol, UK
    • 年月日
      20100906-10
  • [図書] 応用数理ハンドブック中「リアプノフ指数」および「大自由度カオス」の項目2013

    • 著者名/発表者名
      日本応用数理学会監修, 薩摩・大石・杉原監修
    • 総ページ数
      48-49, 52-53
    • 出版者
      朝倉書店
  • [備考]

    • URL

      http://www.k.mei.titech.ac.jp/members/nakao/papers.html

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公開日: 2015-07-16  

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