分岐構造解析に基づく生理・化学反応モデルの制御

基于支链结构分析的生理化学反应模型控制

• 批准号: 20K03739
• 负责人: 小川 知之
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: Meiji University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K03739/
• 关键词: 振動場反応拡散系; パターン制御; 分岐構造解析; 進行波振動; メトリックグラフ; 分岐構造; 反応拡散系

反応拡散方程式系のパターン形成は散逸を伴う様々な非線形現象に関連して盛んに研究されてきた。しかし定常でなく振動的なパターンの場合は，大域的な振る舞いは極めて複雑で普遍的な理解に至っていない。一方，例えばある種の細胞などでは，あたかも膜上に現れる特定のタンパク質濃度の振動パターンを自在に制御しながら活動しているようにも見える。また振動化学反応でも，一見不規則に生起する振動パターンに光によるフィードバック制御を行うと，統率された定在波振動が観測されたりすることも知られている。つまり拡散振動場は多様・豊富なアウトプットを内在しており，生物などはそれを利用して低コストで制御していると考えられる。振動場反応拡散系を自律的にフィードバック制御することによりどの程度その挙動を律することができるか，所望するような振動パターンが得られるかという問題は，拡散現象の研究の裾野を拡げることに繋がると期待される。このような背景の元，本研究課題に先立つ研究課題では，２つの拡散結合振動子系に大域的なフィードバック制御を加えることで同相振動や交互振動を安定に出現させられること，さらに拡散係数を変えることで交互振動の分岐ブランチ（枝）の組み替えが生じることを明らかにした。かくして分岐構造のトポロジーの変化を利用し低コストで大変形の制御を可能にする，すなわち，分岐構造的特性を利用して系の挙動をコントロールする「アクティブなパターン制御」という新たな視点を導入した。大域結合された大規模振動子集団における特徴的な振る舞いの解析を行なった。これらは，神経生理学などに現れるキメラ振動とも関連することから既存の研究をサーベイしながら分岐構造を追跡し，周期的進行波振動の安定性と照合した。またメトリックグラフ上の反応拡散系に現れる周期パターンの分岐解析も行なった。

The inverse dispersion equation is formed by the inverse dispersion equation and the nonlinear phenomenon is studied. In the case of constant vibration, in the case of large vibration, in the case of extreme vibration, in the case of universal understanding For example, a cell with a specific mass concentration is free from vibration. Vibrational chemical reactions occur when irregularities are detected. The vibration field is very rich, but it is very difficult for organisms to control it. Vibrational field anti-dispersion system is self-contained, and the desired vibration is self-contained. This research topic is a preliminary research topic. 2. The dispersion coefficient of a large domain of coupled vibration subsystems is changed from in-phase vibration to interactive vibration. The characteristics of the structure of the fork are used to control the movement of the fork. The analysis of large-scale vibration subsets in large-scale combinations In the field of neurophysiology, there are two types of vibration patterns: one is the divergence structure, the other is the stability of the periodic progressive vibration pattern. The periodic analysis of the dispersion system on the top of the column is carried out.

项目成果

Bifurcation of co-existing traveling wave solutions in a three-component competition--diffusion system

三分量竞争中共存行波解的分岔——扩散系统

• DOI: 10.1016/j.physd.2023.133703
• 发表时间: 2023
• 期刊: Physica D
• 影响因子: 4
• 作者: Shin-Ichiro Ei;Hideo Ikeda;Toshiyuki Ogawa
• 通讯作者: Toshiyuki Ogawa

Bifurcation of a non-trivial traveling wave solution in a 3-component competition-diffusion system

三分量竞争扩散系统中非平凡行波解的分岔

• 发表时间: 2021
• 作者: 永木 愛一郎;小川知之，栄伸一郎，池田榮雄，三村昌泰
• 通讯作者: 小川知之，栄伸一郎，池田榮雄，三村昌泰

Stability of traveling wave in nonlocally coupled oscillator system

非局域耦合振荡系统中行波的稳定性

• 发表时间: 2023
• 作者: 大野航太，小川知之

数理モデルとシミュレーション

数学模型和模拟

• 发表时间: 2020
• 作者: 小川 知之;宮路 智行
• 通讯作者: 宮路 智行

Alien invasion into the buffer zone between two competing species

外星人入侵两个竞争物种之间的缓冲区

• 发表时间: 2023
• 作者: Shuya Chiba;Yoshimi Egawa;Shinya Fujita;6)奈良知惠，松原和樹;Toshiyuki Ogawa
• 通讯作者: Toshiyuki Ogawa