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生体リズム現象の機序解明を目指した力学系の縮約理論の確立

建立动力系统还原理论，阐明生物节律现象的机制

基本信息

批准号：
14J10090
负责人：
紅林亘
金额：
$ 1.39万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2014
资助国家：
日本
起止时间：
2014 至 2015
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14J10090/
关键词：
非線形力学系

项目摘要

申請者が提案した理論に基づいて生体リズム現象を解析するための手法を提案し, さらに, 数値シミュレーションでの検証によってその有効性を示した. 具体的には, 下記二点[1及び2]を達成している. 1. まず, 共通のノイズ入力によってリズム素子集団の同期パターンを制御する手法を開発した. この手法では, ある所与の同期パターンを達成するために, 個々のリズム素子が受けるノイズ入力にフィルタ処理を施す. このフィルタを最適設計することにより, 所与の同期パターンが実現されることを本研究では示した. さらに, 通信ネットワークの同期制御などへの応用の可能性を示した. 2. また, 申請者が提案した一般化位相縮約法をさまざまな実システムに応用するため, 外力の最適なフィルタ処理法を確立した. 一般化位相縮約法を用いる際には外力を低周波成分と高周波成分とに分離するが, この外力の分離は一般化位相縮約法の近似精度を大きく左右する. 提案手法では, リズム素子の振幅成分の緩和時間を特徴付ける第ニフロケ指数と呼ばれる指標を用いることにより, 外力の最適な分離が可能であることを示した. すなわち, 第ニフロケ指数に対応するカットオフ周波数を持つローパスフィルタを用いることによって, 一般化位相縮約法の近似精度が最も高くなるように外力を分離することができる. 今後, 一般化位相縮約法をさまざまな実システムの理論解析や, 最適制御などの工学応用に利用する際に, 提案手法は重要な役割を演じると期待される.

The applicant proposes a theoretical basis for the analysis of biological phenomena, and the method for the evaluation of biological phenomena. The concrete answer is, write down two points [1 and 2] below. 1. A common method of controlling the synchronization of a subset of elements is developed. This method is used to achieve the same results as the method used in the previous study. This study shows that the optimal design of the system is based on the optimal design of the system. Today, the possibility of simultaneous control of communication network is shown. 2. The applicant proposes a generalized phase reduction method to establish the optimal external force handling method. The approximate accuracy of generalized phase contraction law is about 50%. The proposed method is to determine the characteristics of the relaxation time of the amplitude component of the element, and to determine the optimal separation of the external force. The approximation accuracy of generalized phase contraction constitution is the highest. In the future, the generalized phase contraction constitution, theoretical analysis, optimal control and engineering application, proposal method important service cut, development and expectation.