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2013 年度 実績報告書

位相計算的方法による力学系の新しい時系列解析法の研究

研究課題

研究課題/領域番号 24654022
研究機関京都大学

研究代表者

國府 寛司  京都大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (50202057)

キーワード力学系 / 時系列 / 不安定性 / 大域的構造 / 位相計算 / Morse分解 / 数理モデル / ノイズ
研究概要

前年度に得られた力学系の時系列解析の数学的基礎付けに基づき,今年度は生命科学における制御ネットワークの時系列解析によるダイナミクスの研究と,気象学における大気大循環の時系列に対する遷移的振舞いの研究を行った.
生命科学における制御ネットワークの時系列解析によるダイナミクスの研究では,数理生物学者の望月敦史氏(理研),Bernold Fiedler 氏(ベルリン自由大学)らによるネットワーク・ダイナミクスの理論と,代表者の位相計算的時系列解析の方法を融合させる数学的結果を得た.また,その有用性を実際に検証するために,サーカディアンリズムの遺伝子制御ネットワークの数理モデルに対して,ダイナミクスの構造がフィードバック・バーテックス・セットと呼ばれる一部のノードから得られた時系列データだけで復元できることを確認した.
気象学における大気大循環の時系列に対する遷移的振舞いの研究では,気象学者の稲津將氏(北海道大学)らと共同で,対流圏・成層圏における冬季の等圧面の観測データから得られた時系列データに対して位相計算的解析を行い,気象学者が予想している特徴的な気圧パターンの遷移を捉えることに成功した.さらに同様の解析を,GCM と呼ばれる気象学で標準的な大気大循環の数理モデルのシミュレーションから得られた時系列データに対しても適用し,類似の遷移過程が見られることを確認した.これは,大気大循環のような大規模で乱雑な振舞いを示す観測データから,一定の決定論的ダイナミクスの情報が得られたことを意味し,今後も更なる研究を継続する価値のある重要な結果であると考えられる.
以上のように,本研究はほぼ計画どおりに実施され,十分な成果が得られたといえる.なお,上記の結果については,現在,論文を準備中である.

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2014 2013

すべて 学会発表 (5件) (うち招待講演 3件)

  • [学会発表] Analysis of Global Dynamics from Time-series Data: Case Studies2014

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Kokubu
    • 学会等名
      IMA Workshop “Topological Structures in Computational Biology”
    • 発表場所
      IMA, U Minnesota, USA
    • 年月日
      20140210-20140214
    • 招待講演
  • [学会発表] Detecting Morse Decompositions of the Global Attractor of Regulatory Networks by Time Series Data2013

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Kokubu
    • 学会等名
      IMA Workshop “Topological Structures in Computational Biology”
    • 発表場所
      IMA, U Minnesota, USA
    • 年月日
      20131209-20131213
    • 招待講演
  • [学会発表] 遺伝子ネットワークの新しい捉え方 (2) Fiedler-望月によるFVS理論2013

    • 著者名/発表者名
      國府寛司
    • 学会等名
      RIMS共同研究「力学系・トポロジーの生命科学・物質科学への応用」
    • 発表場所
      アクティプラザ琵琶,滋賀県
    • 年月日
      20131125-20131127
  • [学会発表] 遺伝子ネットワークの力学系理論2013

    • 著者名/発表者名
      國府寛司
    • 学会等名
      RIMS共同研究「力学系・トポロジーの生命科学・物質科学への応用」
    • 発表場所
      アクティプラザ琵琶,滋賀県
    • 年月日
      20131125-20131127
  • [学会発表] Dynamical time series analysis using a topological computation method2013

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Kokubu
    • 学会等名
      2013 Northeastern Asian Symposium on High Performance Computing Methods and Modeling
    • 発表場所
      Chengdu, China
    • 年月日
      20130922-24
    • 招待講演

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公開日: 2015-05-28  

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