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Statistical mechanics of nonlinear evolutionary dynamics with a large degree of freedom

大自由度非线性演化动力学统计力学

基本信息

批准号：
19K03650
负责人：
時田恵一郎
金额：
$ 2.41万
依托单位：
Nagoya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19K03650/
关键词：
腸内細菌叢 Lotka-Volterra方程式レプリケーター・ミューテーター方程式種間相互作用ランダム行列統計力学進化ダイナミクス生態系種個体数分布生物多様性多様性進化相互作用ダイナミクス

项目摘要

本研究の目的は、物理学、生物学、情報科学、社会科学、経済学などの様々な分野で研究されている巨大システムに注目し、多種多数の主体が複雑な相互作用を介して影響し合いながらその個体数などを変動させ時間発展する大自由度非線形進化力学系の巨視的性質を、統計力学的手法や計算物理学的手法を用いて解明することである。具体的には、生態系、免疫系、経済システムなどの様々な現実の進化力学系に共通に見出されてきた多様性のパターン、種個体数分布、種数面積関係などの巨視的なパターンが生み出されるメカニズム、特に環境や種などの性質を表すパラメータに対する依存性を明らかにしつつある。2022年度においては、進化・適応を繰り返す膨大な種類の腸内細菌叢モデルを解析した。特に、マウス腸内細菌叢のOTU存在量データを用いて、対応する多種Lotka-Volterra方程式のパラメーター推定を行った先行研究のパラメータ値を解析した。その結果、マウス腸内細菌叢は相利的な相互作用が全くない競争群集であること、推定した種間相互作用行列がランダム行列になっていることを発見した。さらに、そのパラメータ値を用いてレプリケーター・ミューテ－ター方程式のシミュレーションを行い、変異率（死亡個体が資源として他のOTUに再分配される割合）が高いときには平衡点に収束する安定なダイナミクスが観測され、また、変異率が低い場合には検出限界以下への存在量減少や復活を含むカオティックな動態を示すことを見出した。さらに種の豊富さのパターンが１９３０年に元村勲が世界に先駆けて発見した幾何級数型になっていること、すなわち腸内細菌叢が厳しい腸内環境で競争していることを示唆する結果を得た。その成果を国際会議AROB2023で口頭発表し、プロシーディングス論文が発行された。

The purpose of this study is to conduct research in the fields of physics, biology, emotional science, social science and medical science. There is a great deal of interest in the interaction of many kinds of subjects, including the number of bodies, the number of bodies, the time exhibition, the large degree of freedom of the Department of Chemical Mechanics, the Department of Chemistry, the Department of Chemistry. The method of statistical mechanics "the method of computational physics" is used to solve the problem. The specific schools, health departments, immunology departments and departments of chemical mechanics have jointly produced the multi-drug market, the distribution of the number of units, and the distribution of the number of trades. the students of the major TV stations in the environment have been shown to show that they are not in the market, and their dependence has been verified. In the year 2022, the laboratory tests were carried out and the results were analyzed in the case of enlarged bacteria. In this paper, the existence of OTU of bacteria in the laboratory has been studied in advance by using multiple Lotka-Volterra equations to determine the presumption. The results of the test, the mutual benefit of bacteria and bacteria in each other, the whole cluster of bacteria, the ranks of presumed inter-bacterial interactions, the ranks of presumptive inter-bacterial interactions, the ranks of bacterial interactions, the mutual benefit of bacteria, the interaction of bacteria and bacteria. Please use the equation to determine the accuracy of the equation. The rate (death rate) is higher than that of the other OTU. The balance point is stable. The rate is low and the limit is below the limit. There is a small quantity below the limit. There is a small amount of activity. In 1930, there was a world survey in Yuancun. You can see how many types of bacteria and bacteria in the environment. The results show that the results are satisfactory. The results of the AROB2023 International Conference on the outcome of the International Conference, the international conference on the outcome of the international conference

项目成果

期刊论文数量（20）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

大自由度非線形進化力学系への統計力学的手法の応用

统计力学方法在大自由度非线性演化动力系统中的应用

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
Takuma Ito;Naoyuki Shinohara;Shigenori Uchiyama;中川尚子;池田浩輔,渡会航平,皆本晃弥;吉見一慶;田口優真，時田恵一郎
通讯作者：
田口優真，時田恵一郎

Creative Complex Systems

创意复杂系统

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
Takuma Kunieda;Kazuo Nishimura;Masatoshi Murase;Kazuyoshi Yoshimura;Kohei Shiota;Atsushi Yamauchi;Kei Tokita;Toshiyuki Namba;Tae-Soo Chon;Terufumi Ohno;Takashi Kumagai;Ichiroh Daitoh;Goro C. Kato;Paul G. Mezey;Ken Umeno;Tomonori Okuno;Shun
通讯作者：
Shun

進化の大規模モデルに対する統計力学的解析II

大规模进化模型的统计力学分析II