2026/10/10 更新

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ニシモリ　ヒラク
西森　拓
NISHIMORI HIRAKU
所属
機構・農場 研究・知財戦略機構 特任教授
職名
特任教授
外部リンク

学位

  • 理学博士 （ 1989年3月   東京工業大学 ）

  • 理学修士 （ 1986年3月   東北大学 ）

  • 理学士 （ 東京理科大学 ）

研究分野

  • 自然科学一般 / 生物物理、化学物理、ソフトマターの物理

学歴

  • 東北大学   理学研究科   物理学専攻

    1984年4月 - 1986年3月

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    国・地域： 日本国

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  • 東京理科大学   理学部   物理学科

    1980年4月 - 1984年3月

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    国・地域： 日本国

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経歴

  • 明治大学   研究・知財戦略機構   教授   特任教授

    2020年4月 - 現在

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  • 広島大学   大学院統合生命科学研究科   教授

    2019年4月 - 2020年3月

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  • 広島大学   大学院理学研究科   教授

    2005年4月 - 2019年3月

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  • 大阪府立大学   大学院工学研究科   助教授   助教授・准教授

    2000年4月 - 2005年3月

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  • 大阪府立大学   工学部   助教授   助教授・准教授

    1998年4月 - 2000年3月

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  • コペンハーゲン大学   ニールス・ボーア研究所   客員研究員   客員研究員

    1995年10月 - 1996年9月

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    国・地域：デンマーク王国

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  • 茨城大学   理学部   助教授   助教授・准教授

    1995年4月 - 1998年3月

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  • 茨城大学   理学部   助手

    1991年4月 - 1995年3月

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  • 京都大学   基礎物理学研究所   研究員・ポスドク   湯川奨学研究員

    1989年4月 - 1991年3月

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所属学協会

論文

  • Sand Influx Effect on Barchan Steady-state Profile 査読

    Sofia Navarro Yabe, Kojiro Otoguro, Hirokazu Ninomiya, Masashi Shiraishi, Hiraku Nishimori

    Journal of the Physical Society of Japan   95 ( 9 )   2026年9月

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    担当区分：最終著者   記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

    DOI： 10.7566/jpsj.95.094002

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  • Dynamics of Social Balance with Ternary Interpersonal Relationships 査読

    Hirotaka Goto, Masashi Shiraishi, Hiraku Nishimori, Joshua B. Plotkin

    Journal of Social Physics   1 ( 1 )   1 - 16   2025年12月

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

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  • Self-organized acoustic behavior in bats arises from simple rules 査読 国際誌

    Kazuma Hase, Tasuku Miyazaki, Seiya Oka, Noriyoshi Senoo, Hiraku Nishimori, Masashi Shiraishi, Ken Yoda, Kohta I Kobayasi, Shizuko Hiryu

    bioRxiv   2024年11月

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

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  • Statistical Study of Worker Activity Relying on Location in Ant Colonies 査読 国際誌

    Masashi Shiraishi and Hiraku Nishimori

    Swarm Intelligence: 14th International Conference, ANTS 2024   LNCS14987   251 - 252   2024年10月

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    担当区分：最終著者   記述言語：英語   掲載種別：研究論文（国際会議プロシーディングス）   出版者・発行元：Springer  

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  • Onset of intragroup conflict in a generalized model of social balance 査読 国際誌

    Hirotaka Goto, Masashi Shiraishi, and Hiraku Nishimori

    Physical Review Letters   133   127402   2024年9月

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    担当区分：最終著者   記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

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  • Switching particle systems for foraging ants showing phase transitions in path selections 査読 国際誌

    Ayana Ezoe, Saori Morimoto, Yuya Tanaka, Makoto Katori, and Hiraku Nishimori

    Physica A   643   129798   2024年6月

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    担当区分：最終著者   記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

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  • Can self-propelled objects escape from compression stimulation? 査読 国際誌

    Masaki Yoshikai, Muneyuki Matsuo, Nobuhiko J. Suematsu, Hiraku Nishimori, and Satoshi Nakata

    Soft Matter   d4sm00288ax   3458 - 3463   2024年3月

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

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  • Co-creation with local governments and ski resorts to generate scientific information that contributes to ski resort avalanche safety management 査読 国際誌

    Satoru Yamaguchi, Yoichi Ito, Takahiro Tanabe, Kouichi Nishimura, Satoru Adachi, Sojiro Sunako, Yoshihiko Saito, Tsubasa Okaze, Hirofumi Niiya, Kae Tsunematsu, Hiraku Nishimori

    Bulletin of Glaciological Research   42   9 - 17   2024年2月

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    担当区分：最終著者   記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

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  • Characteristics of daily foraging activity of Camponotus japonicus via time series analysis 査読 国際誌

    Hiromichi Goko, Osamu Yamanaka, Masashi Shiraishi, and Hiraku Nishimori

    Plos One   18   293455   2023年11月

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    担当区分：最終著者   記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

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  • Daily activity time series of ants, Camponotus japonicus 査読 国際誌

    Hiromichi Goko, Osamu Yamanaka, Masashi Shiraishi, and Hiraku Nishimori

    Dryad   2023年10月

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    担当区分：最終著者   記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

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  • Self‐Propulsion Mode Switching of a Briggs–Rauscher Droplet 査読 国際誌

    Masakazu Kuze, Yujin Kubodera, Hiromi Hashishita, Muneyuki Matsuo, Hiraku Nishimori, and Satoshi Nakata

    ChemSystemsChem   5   e202200030(1) - e202200030(5)   2023年5月

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

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  • Ants Alter Collective Behavior After Feeding and Generate Shortcut Paths on a Two-Dimensional Foraging Area 査読 国際誌

    Osamu Yamanaka, Yusuke Oki, Yukari Tamura, Masashi Shiraishi, Shunsuke Izumi-Akinori Awazu, and Hiraku Nishimori

    Frontiers in Physics   10   2022年5月

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    担当区分：最終著者   記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

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  • Catch and Release Chemotaxi 査読 国際誌

    Y. Yasugahira, Y. Tatsumi, O. Yamanaka, H. Nishimori, M. Nagayama, and S. Nakata

    ChemSystemsChem   4   e2100031   2022年3月

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

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  • Influence of Labor Conditions and Interaction Among Individuals on Circadian Activity Rhythms in the Ant Camponotus Japonicus 査読 国際誌

    Masashi Shiraishi, Takumi Odan, Osamu Yamanaka, and Hiraku Nishimori

    Journal of Robotics and Mechatronics   33 ( 3 )   582 - 589   2021年6月

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    担当区分：最終著者   記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

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  • Effect of interaction network structure in a response threshold model 査読 国際誌

    Masashi Shiraishi, Osamu Yamanaka, and Hiraku Nishimori

    Artificial Life and Robotics   27   743 - 750   2020年9月

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    担当区分：最終著者   記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

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  • 群体数理技術検討会－新しい産学連携の試み

    川本敦史,吉澤真太郎,白石允梓,西森拓

    応用数理   30 ( 2 )   37 - 42   2020年6月

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    担当区分：最終著者   記述言語：日本語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

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  • Inversion probability of three-bladed self-propelled rotors after forced stops of different durations 査読 国際誌

    Satoshi Nakata, Takero Matsufuji, Jerzy Gorecki, Hiroyuki Kitahata, and Hiraku Nishimori

    Phys. Chem. Chem. Phys   23   13123 - 13128   2020年6月

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    担当区分：最終著者   記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

    DOI： 10.1039/D0CP00746C

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  • Dead-Water Region around Two-Dimensional Sand-Dune Models 査読

    Yusuke Fujita, Hiraku Nishimori, and Makoto Iima

    J.Phys. Soc. Jpn.   89 ( 6 )   063901 - 063901   2020年5月

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

    DOI： 10.7566/JPSJ.89.063901

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  • 水面滑走する自己駆動粒子のリズム運動 査読

    末松 J. 信彦, 池田幸太,西森拓

    日本物理学会誌   75 ( 4 )   215 - 220   2020年4月

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    記述言語：日本語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

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  • Simple Particle Model for Low-Density Granular Flow Interacting with Ambient Fluid 査読 国際誌

    Hirofumi Niiya, Akinori Awazu, and Hiraku Nishimori

    Geosciences   10 ( 2 )   69 - 69   2020年2月

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    担当区分：最終著者   記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

    DOI： 10.3390/geosciences10020069

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  • Stabilization of a straight longitudinal dune under bimodal wind with large directional variation. 査読 国際誌

    Nakao-Kusune Sachi, Sakaue Takahiro, Nishimori Hiraku, Nakanishi Hiizu

    Physical review. E   101 ( 1-1 )   012903   2020年1月

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

    DOI： 10.1103/PhysRevE.101.012903

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  • Inversion probability of three-bladed self-propelled rotors after forced stops of different durations 査読 国際共著 国際誌

    Satoshi Nakata, Takero Matsufuji, Jerzy Gorecki, Hiroyuki Kitahata, Hiraku Nishimori

    Phys. Chem. Chem. Phys.   22   13123 - 13128   2020年

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    担当区分：最終著者   記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

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  • Dynamical Quorum Sensing in Non-Living Active Matter

    Yui Matsuda, Kota Ikeda, Yumihiko Ikura, Hiraku Nishimori, Nobuhiko J. Suematsu

    Journal of the Physical Society of Japan   88 ( 9 )   093002 - 093002   2019年9月

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

    DOI： 10.7566/jpsj.88.093002

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  • Verification of mathematical models of response threshold through statistical characterisation of the foraging activity in ant societies. 国際誌

    Yamanaka Osamu, Shiraishi Masashi, Awazu Akinori, Nishimori Hiraku

    Scientific reports   9 ( 1 )   8845   2019年6月

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    担当区分：最終著者   記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

    DOI： 10.1038/s41598-019-45367-w

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    PubMed

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  • Diverse stochasticity leads a colony of ants to optimal foraging. 査読 国際誌

    Shiraishi Masashi, Takeuchi Rito, Nakagawa Hiroyuki, Nishimura Shin I, Awazu Akinori, Nishimori Hiraku

    Journal of theoretical biology   465   7 - 16   2019年3月

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    担当区分：最終著者   記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

    DOI： 10.1016/j.jtbi.2019.01.002

    Scopus

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  • Torsional Turning Motion of Chromosomes as an Accelerating Force to Align Homologous Chromosomes during Meiosis 査読

    Kazutaka Takao, Kazunori Takamiya, Da-Qiao Ding, Tokuko Haraguchi, Yasushi Hiraoka, Hiraku Nishimori, Akinori Awazu

    Journal of the Physical Society of Japan   88 ( 2 )   023801 - 023801   2019年2月

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

    DOI： 10.7566/jpsj.88.023801

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  • Impact-induced collapse of an inclined wet granular layer 国際誌

    Shinta Takizawa, Hirofumi Niiya, Takahiro Tanabe, Hiraku Nishimori, Hiroaki Katsuragi

    386-387   8 - 13   2019年1月

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

    DOI： 10.1016/j.physd.2018.08.002

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  • Synchronization of self-propelled soft pendulums. 査読 国際誌

    Nakata Satoshi, Kayahara Katsuhiko, Kuze Masakazu, Ginder Elliott, Nagayama Masaharu, Nishimori Hiraku

    Soft matter   14 ( 19 )   3791-3798   2018年5月

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    担当区分：最終著者   記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

    This study presents a mathematical model of garden ants (Lasius japonicus) to examine how stochasticity in following pheromone trails influences group foraging efficiency. Simulations show that the optimal mix of deterministic and stochastic ants varies with environmental conditions: stable environments favor mildly stochastic ants, while variable ones benefit from highly stochastic individuals. The interplay between individual randomness and pheromone cues is key to optimizing foraging. When variability in pheromone sensitivity is included, stochasticity further enhances collective efficiency, suggesting it plays an important adaptive role in group behavior.

    DOI： 10.1039/c8sm00517f

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  • Reciprocating Motion of a Self-Propelled Rotor Induced by Forced Halt and Release Operations

    Satoshi Nakata, Katsuhiko Kayahara, Hiroya Yamamoto, Paulina Skrobanska, Jerzy Gorecki, Akinori Awazu, Hiraku Nishimori, Hiroyuki Kitahata

    The Journal of Physical Chemistry C   122 ( 6 )   3482 - 3487   2018年2月

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

    DOI： 10.1021/acs.jpcc.7b12089

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  • Splash detail due to a single grain incident on a granular bed. 国際誌

    Tanabe Takahiro, Shimada Takashi, Ito Nobuyasu, Nishimori Hiraku

    Physical review. E   95 ( 2-1 )   022906   2017年2月

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    担当区分：最終著者   記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

    Using the discrete element method, this study investigates splash processes caused by a grain impacting a randomly packed bed. The simulation results align well with previous experimental data on grain movement. The ejection angle and speed of individual grains vary depending on when they are ejected after impact. Notably, grains ejected early differ significantly from those ejected later: the vertical ejection-speed distribution changes over time from a power-law to a lognormal form. This shift may influence the subsequent trajectories of the ejected grains.

    DOI： 10.1103/PhysRevE.95.022906

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  • アリの採餌行動における定位情報の優先的切替行動の理解への展望 査読

    山中治, 粟津暁紀, 西森拓

    Journal of the Robotics Society of Japan   35 ( 6 )   444 - 447   2017年

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    担当区分：最終著者   記述言語：日本語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

    DOI： 10.7210/jrsj.35.444

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  • The 1-Particle-per-k-Nucleotides (1PkN) Elastic Network Model of DNA Dynamics with Sequence-Dependent Geometry. 査読 国際誌

    Kameda Takeru, Isami Shuhei, Togashi Yuichi, Nishimori Hiraku, Sakamoto Naoaki, Awazu Akinori

    Frontiers in physiology   8   103   2017年

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）   出版者・発行元：FRONTIERS MEDIA SA  

    This study proposes coarse-grained elastic network models of DNA, called 1-particle-per-k-nucleotides (1PkN), to analyze the global dynamics of long DNA sequences while accounting for sequence-dependent geometry. These models were calibrated using anisotropic fluctuation data from a previous 1-particle-per-1-nucleotide (1P1N) model, which closely matched all-atom simulations. Among the variants, the 1P3N and 1P4N models effectively capture local dynamics, such as twisting motions. Designed for large-scale structures like 10-nm chromatin fibers or mitochondrial and phage DNA, the models enable efficient analysis with low computational cost. As a demonstration, the study analyzed the physical properties of entire human and Plasmodium falciparum mitochondrial genomes.

    DOI： 10.3389/fphys.2017.00103

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  • Excluded volume effect enhances the homology pairing of model chromosomes 査読

    Kazunori Takamiya, Keisuke Yamamoto, Shuhei Isami, Hiraku Nishimori, Akinori Awazu

    Nonlinear Theory and Its Applications, IEICE   7 ( 2 )   66 - 75   2016年

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

    DOI： 10.1587/nolta.7.66

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  • Cellular Automata Automatically Constructed from a Bioconvection Pattern 査読

    Kawaharada Akane, Shoji Erika, Nishimori Hiraku, Awazu Akinori, Izumi Shunsuke, Iima Makoto

    RECENT ADVANCES IN NATURAL COMPUTING   14   15 - 25   2016年

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  • The Flux of Euglena gracilis Cells Depends on the Gradient of Light Intensity. 査読 国際誌

    Ogawa Takuma, Shoji Erika, Suematsu Nobuhiko J, Nishimori Hiraku, Izumi Shunsuke, Awazu Akinori, Iima Makoto

    PloS one   11 ( 12 )   e0168114   2016年

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）   出版者・発行元：PUBLIC LIBRARY SCIENCE  

    This study quantifies the photomovement behavior of Euglena gracilis in response to light intensity gradients, aiming to better understand their role in bioconvection patterns. Two experiments were conducted. In the first, a capillary with cell suspension was exposed to different light intensities in two regions. The steady-state cell distribution showed a linear relationship with the light difference: more cells gathered in the brighter region at low mean intensity (1.25 μmol m⁻² s⁻¹), while the opposite occurred at high mean intensity (13.75 μmol m⁻² s⁻¹). In the second experiment, a shallow container was illuminated with stepwise light levels. Cells accumulated around a light intensity of approximately 3.8 μmol m⁻² s⁻¹, suggesting this value as the preferred intensity (Ic). These findings demonstrate that E. gracilis exhibits a clear response to light gradients, with behavior dependent on both the direction and strength of the light.

    DOI： 10.1371/journal.pone.0168114

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  • Bifurcation phenomena of two self-propelled camphor disks on an annular field depending on system length. 査読 国際誌

    Nishi Kei, Wakai Ken, Ueda Tomoaki, Yoshii Miyu, Ikura Yumihiko S, Nishimori Hiraku, Nakata Satoshi, Nagayama Masaharu

    Physical review. E, Statistical, nonlinear, and soft matter physics   92 ( 2 )   022910   2015年8月

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

    This study investigates synchronized motion and mode bifurcation of two symmetric self-propelled objects—camphor disks—on an annular water channel, both numerically and experimentally. The model combines Newton’s equation of motion, driven by surface tension differences, with a reaction-diffusion equation for camphor concentration. Simulations revealed various dynamical behaviors, including four synchronized modes: reversal oscillation, stop-and-move rotation, equally spaced rotation, and clustered rotation. These modes were also observed experimentally by varying the channel diameter. The bifurcation and coexistence of these modes were analyzed in terms of disk number density. The results demonstrate that the model effectively captures key features of synchronization, collective motion, and mode transitions.

    DOI： 10.1103/PhysRevE.92.022910

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  • Synchronized Intermittent Motion Induced by the Interaction between Camphor Disks 査読

    Nobuhiko J. Suematsu, Kurina Tateno, Satoshi Nakata, Hiraku Nishimori

    Journal of the Physical Society of Japan   84 ( 3 )   034802 - 034802   2015年3月

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    担当区分：最終著者   記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

    DOI： 10.7566/jpsj.84.034802

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  • Variation of Error Strategy of ants 査読

    Hiraku Nishimori, Rito Takeuchi, Shin I Nishimura, Hiroyuki Nakagawa

    Proc.of AROB 20th   879 - 882   2015年

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    担当区分：筆頭著者   記述言語：英語   掲載種別：研究論文（国際会議プロシーディングス）  

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  • Dynamics of Sand Ripples and Dunes

    Hiraku Nishimori

    Forma   2015年

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    担当区分：筆頭著者,　最終著者,　責任著者   記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

    DOI： 10.5047/forma.2015.s016

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  • Simple Elastic Network Models for Exhaustive Analysis of Long Double-Stranded DNA Dynamics with Sequence Geometry Dependence. 査読 国際誌

    Isami Shuhei, Sakamoto Naoaki, Nishimori Hiraku, Awazu Akinori

    PloS one   10 ( 12 )   e0143760   2015年

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）   出版者・発行元：PUBLIC LIBRARY SCIENCE  

    This study develops simple elastic network models to explore the relationship between DNA structure and dynamics across various nucleotide sequences. First, an all-atom elastic network model is introduced that accurately reproduces temperature factor profiles observed in several DNA crystal structures. Next, a coarse-grained model is proposed, representing each nucleotide with a single node. This simplified model effectively captures detailed sequence-dependent dynamics similar to the all-atom model. Using normal-mode analysis on the coarse-grained model, the dynamics of many long DNA sequences (~150 base pairs) were extensively studied. The analysis revealed a positive correlation between the DNA’s nucleosome-forming ability and the strength of inter-strand fluctuations, providing insight into how dynamic properties influence DNA’s biological function.

    DOI： 10.1371/journal.pone.0143760

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  • Localized Bioconvection Patterns and Their Initial State Dependency in Euglena gracilis Suspensions in an Annular Container 査読

    Shoji, Erika, Nishimori, Hiraku, Awazu, Akinori, Izumi, Shunsuke, Iima, Makoto

    JOURNAL OF THE PHYSICAL SOCIETY OF JAPAN   83 ( 4 )   2014年4月

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    掲載種別：研究論文（学術雑誌）   出版者・発行元：PHYSICAL SOC JAPAN  

    Localized patterns of bioconvection in Euglena gracilis suspensions were experimentally analyzed in an annular container. Near the critical mean density of convection, we succeeded in isolating two basic types of localized convection patterns. One was an almost stationary pattern consisting of two convection cells centered by an isolated high-density region of the microorganism where a downflow was generated, which we call a bioconvection unit". The other was a traveling wave pattern consisting of an array of moving high-density waves bounded in a certain area. The effect of the mean density of E. gracilis on the emergence of the localized convection pattern was also examined. Near the critical mean density, we found that the emergence probability of the localized convection pattern depends on the initial state, i.e., whether E. gracilis has a uniform or localized distribution, which suggests that the system is bistable. Such bistability is often accompanied by localized structures in spatially extended dissipative systems."

    DOI： 10.7566/JPSJ.83.043001

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  • アリの集団採餌とエラー戦略 査読

    西森拓, 西村信一郎

    応用数理   24 ( 2 )   59 - 65   2014年

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    担当区分：筆頭著者   記述言語：日本語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

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  • Collective motion of symmetric camphor papers in an annular water channel. 査読 国際誌

    Ikura Yumihiko S, Heisler Eric, Awazu Akinori, Nishimori Hiraku, Nakata Satoshi

    Physical review. E, Statistical, nonlinear, and soft matter physics   88 ( 1 )   012911   2013年7月

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）   出版者・発行元：AMER PHYSICAL SOC  

    This study explores the collective motion of symmetric self-propelled objects driven by surface tension differences, moving spontaneously around an annular water channel. The objects interact through a camphor layer on the water surface. Two distinct collective motion modes—discrete and continuous density waves—emerge depending on the number of objects. These modes are analyzed through their local and global dynamics, revealing differences in how camphor concentration distributes within the channel. The study concludes that the key distinction between the two modes lies in the driving mechanism: the force that pushes a camphor paper away from clusters, which generates and sustains the density waves.

    DOI： 10.1103/PhysRevE.88.012911

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  • Stability of transverse dunes against perturbations: A theoretical study using dune skeleton model

    Hirofumi Niiya, Akinori Awazu, Hiraku Nishimori

    Aeolian Research   9   63 - 68   2013年6月

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

    DOI： 10.1016/j.aeolia.2012.08.008

    Scopus

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  • Sand dunes as migrating strings

    L. Guignier, H. Niiya, H. Nishimori, D. Lague, A. Valance

    Physical Review E   87 ( 5 )   2013年5月

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

    DOI： 10.1103/physreve.87.052206

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    その他リンク： http://harvest.aps.org/v2/journals/articles/10.1103/PhysRevE.87.052206/fulltext

  • アリの集団採餌における方位情報の選択と切り替え

    荻原悠佑, 秋野順治, 西森拓

    計測と制御   52 ( 3 )   201 - 206   2013年3月

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    担当区分：最終著者   記述言語：日本語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

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  • Collective motion of symmetric camphor papers in an annular water channel.

    Ikura Yumihiko S, Heisler Eric, Awazu Akinori, Nishimori Hiraku, Nakata Satoshi

    Collective motion of symmetric camphor papers in an annular water channel.   88 ( 1 )   2013年

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    掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

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  • Influences of excluded volume of molecules on signaling processes on the biomembrane. 査読 国際誌

    Fujii Masashi, Nishimori Hiraku, Awazu Akinori

    PloS one   8 ( 5 )   e62218   2013年

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）   出版者・発行元：PUBLIC LIBRARY SCIENCE  

    This study explores how molecular crowding on cell membranes affects biochemical signal transduction. Using a 2D model of receptors, signaling proteins, and target proteins, it shows that as target protein binding increases, signal flow (activation frequency) can follow three patterns: steadily increasing, bell-shaped, or S-shaped. Crowding causes signaling proteins to cluster around receptors, with target proteins surrounding these clusters during high signal flow. Stochastic analysis explains how excluded volume influences these behaviors, highlighting the key role of molecular crowding in membrane reactions.

    DOI： 10.1371/journal.pone.0062218

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  • Collective Motion and Phase Transitions of Symmetric Camphor Boats

    Eric Heisler, Nobuhiko J. Suematsu, Akinori Awazu, Hiraku Nishimori

    Journal of the Physical Society of Japan   81 ( 7 )   074605 - 074605   2012年7月

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    担当区分：最終著者   記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

    DOI： 10.1143/jpsj.81.074605

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  • Swarming of self-propelled camphor boats. 査読 国際誌

    Heisler Eric, Suematsu Nobuhiko J, Awazu Akinori, Nishimori Hiraku

    Physical review. E, Statistical, nonlinear, and soft matter physics   85 ( 5 Pt 2 )   055201   2012年5月

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    担当区分：最終著者   記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

    This study investigates the collective behavior of self-propelled camphor boats moving in a one-dimensional channel, focusing on their tendency to form clusters or swarms. This clustering behavior, one of three experimentally observed types, is also reproduced through simulations using a simple theoretical model. The research analyzes the model to identify the mechanism behind clustering and the conditions that lead to its occurrence. Additionally, a method for quantifying clustering behavior is proposed, which could aid future experimental studies.

    DOI： 10.1103/PhysRevE.85.055201

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    その他リンク： http://harvest.aps.org/v2/journals/articles/10.1103/PhysRevE.85.055201/fulltext

  • Segregation-pattern reorientation of a granular mixture on a horizontally oscillating tray. 査読 国際誌

    Fujii Masashi, Awazu Akinori, Nishimori Hiraku

    Physical review. E, Statistical, nonlinear, and soft matter physics   85 ( 4 Pt 1 )   041304   2012年4月

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）   出版者・発行元：AMER PHYSICAL SOC  

    Reorientation of the segregation pattern of a binary granular mixture on a two-dimensional horizontally oscillating tray is numerically realized. The mixture consists of large and heavy particles and small and light particles, and the segregation pattern shows a transition between a striped pattern perpendicular to the oscillation and one parallel to the oscillating direction according to the change of area fractions of the two types of particle. The transition mechanism is discussed on the basis of a simplified one-dimensional dynamics.

    DOI： 10.1103/PhysRevE.85.041304

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  • Bifurcation analysis of the transition of dune shapes under a unidirectional wind. 査読 国際誌

    Niiya Hirofumi, Awazu Akinori, Nishimori Hiraku

    Physical review letters   108 ( 15 )   158001   2012年4月

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    担当区分：最終著者   記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

    DOI： 10.1103/PhysRevLett.108.158001

    Web of Science

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  • Pattern formation of granular avalanches simulated by particle method with hydrodynamics interaction 査読

    H. Niiya, A. Awazu, H. Nishimori

    Proceedings of the 23rd International Congress of Theoretical and Applied Mechanics   FS08-13   2012年

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    担当区分：最終著者   記述言語：英語   掲載種別：研究論文（国際会議プロシーディングス）  

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  • Effective stochastic resonance of coupled excitable elements under noise of unequal amplitude. 査読 国際誌

    Kawai Ryosuke, Awazu Akinori, Nishimori Hiraku

    Physical review. E, Statistical, nonlinear, and soft matter physics   84 ( 2 Pt 1 )   021135   2011年8月

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

    This study numerically investigates effective stochastic resonance (SR) using a model of two coupled FitzHugh-Nagumo excitable elements exposed to noise with unequal amplitudes. Compared to previous models with single elements or equal noise amplitudes, this setup shows a stronger resonance response to external signals. The key concept introduced is "triggered excitation," where one noise-free element is excited synchronously with the external signal due to the triggering influence of another element fluctuating asynchronously. This mechanism is supported by deterministic simulations, helping to explain the enhanced SR observed in the system.

    DOI： 10.1103/PhysRevE.84.021135

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  • Localized Bioconvection of Euglena Caused by Phototaxis in the Lateral Direction 査読

    Suematsu, Nobuhiko J, Awazu, Akinori, Izumi, Shunsuke, Noda, Shuhei, Nakata, Satoshi, Nishimori, Hiraku

    JOURNAL OF THE PHYSICAL SOCIETY OF JAPAN   80 ( 6 )   2011年6月

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    掲載種別：研究論文（学術雑誌）   出版者・発行元：PHYSICAL SOC JAPAN  

    Localized pattern of bioconvection was newly observed in a suspension of Euglena gracilis, which was a photosensitive micro-organism. The suspension was exposed bright illumination from the bottom, in which the cells swam away from the light source. Then high-density spots, i.e., settling the cells, were formed at a part of a sealed chamber. This localized pattern was contrast with a general bioconvection where pattern was generated whole of a chamber. The experimental observations were reproduced by a mathematical model that was based on the phototaxis of individual cells in both vertical and lateral directions. Our results indicate that convection is maintained by upward swimming, as with general bioconvection, and the localization originates from lateral phototaxis.

    DOI： 10.1143/JPSJ.80.064003

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  • Cellular model for sand dunes with saltation, avalanche and strong erosion: collisional simulation of barchans 査読

    Atsunari Katsuki, Macoto Kikuchi, Hiraku Nishimori, Noritaka Endo, Keisuke Taniguchi

    Earth Surface Processes and Landforms   36 ( 3 )   372 - 382   2011年2月

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

    DOI： 10.1002/esp.2049

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  • 数値実験と水槽実験で解くバルハン集団のダイナミクス 査読

    勝木厚成, 西森拓, 遠藤徳孝, 谷口圭輔

    地質学雑誌   117 ( 3 )   155 - 162   2011年

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    記述言語：日本語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

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  • Effective stochastic resonance under noise of heterogeneous amplitude. 査読 国際誌

    Kawai Ryosuke, Torigoe Shogo, Yoshida Kazuhiro, Awazu Akinori, Nishimori Hiraku

    Physical review. E, Statistical, nonlinear, and soft matter physics   82 ( 5 Pt 1 )   051122   2010年11月

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    担当区分：最終著者   記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

    This study explores stochastic resonance using a model of two coupled particles exposed to noise with different amplitudes. It finds that under certain coupling strengths and noise conditions, one particle with very low or no noise can exhibit strong resonance to an external field, aided by the other particle experiencing high noise. This intense resonance arises from the unique interplay between the stochastically fluctuating particle and the other particle that responds classically to the external signal. The results highlight how heterogeneous noise levels and coupling can enhance resonance effects.

    DOI： 10.1103/PhysRevE.82.051122

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  • Saddle-node bifurcation to jammed state for quasi-one-dimensional counter-chemotactic flow. 査読 国際誌

    Fujii Masashi, Awazu Akinori, Nishimori Hiraku

    Physical review. E, Statistical, nonlinear, and soft matter physics   82 ( 1 Pt 2 )   015102   2010年7月

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    担当区分：最終著者   記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）   出版者・発行元：AMER PHYSICAL SOC  

    This study investigates the transition from free flow to a jammed state in a counter-chemotactic particle flow along a quasi-one-dimensional path. A key feature is the spontaneous formation of a path-blocking cluster (PBC) that blocks the path and causes jamming when particle density exceeds a threshold. Near this threshold, the PBC can intermittently collapse, restoring free flow. The size dynamics of the PBC control the overall particle flux. Using numerical simulations from a stochastic cellular automata model, the authors propose a Langevin equation to describe the PBC size evolution, capturing key behaviors observed. The findings suggest that the jammed state emerges through a saddle-node bifurcation in the system.

    DOI： 10.1103/PhysRevE.82.015102

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  • Three-dimensional dune skeleton model as a coupled dynamical system of two-dimensional cross sections 査読

    Niiya Hirofumi, Awazu Akinori, Nishimori Hiraku

    Journal of the Physical Society of Japan   79 ( 6 )   63002 - 1〜4   2010年6月

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    担当区分：最終著者   記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）   出版者・発行元：Physical Society of Japan  

    DOI： 10.1143/JPSJ.79.063002

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  • Collective behavior of inanimate boats. 国際誌

    Suematsu Nobuhiko J, Nakata Satoshi, Awazu Akinori, Nishimori Hiraku

    Physical review. E, Statistical, nonlinear, and soft matter physics   81 ( 5 Pt 2 )   056210   2010年5月

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    担当区分：最終著者   記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）   出版者・発行元：AMER PHYSICAL SOC  

    We propose an inanimate system composed of camphor boats in an annular water channel in order to understand the collective motions. The boats move on the water surface spontaneously and interact with one another through the concentration of the camphor molecules on the water. We observed several modes of collective motion, e.g., behaviors analogous to traffic flow or an ant trail. Our system provides a convenient experimental setup for the investigation of a variety of collective motions.

    DOI： 10.1103/PhysRevE.81.056210

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  • Collective behavior of inanimate boats.

    Suematsu Nobuhiko J, Nakata Satoshi, Awazu Akinori, Nishimori Hiraku

    Collective behavior of inanimate boats.   81 ( 5 Pt 2 )   2010年

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    掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

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  • Saddle-node bifurcation to jammed state for quasi-one-dimensional counter-chemotactic flow 査読 国際誌

    Fujii Masashi, Awazu Akinori, Nishimori Hiraku

    Physical Review E   82 ( 2 )   15102 - 1-01510   2010年

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    担当区分：最終著者   記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）   出版者・発行元：The American Physical Society  

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  • 砂丘のダイナミクス （解説）

    勝木 厚成, 西森 拓

    日本物理学会誌   65 ( 12 )   953 - 960   2010年

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    記述言語：日本語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）   出版者・発行元：一般社団法人 日本物理学会  

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  • Coupled ODEs Model for the Collision Process of Barchan Dunes 査読

    NISHIMORI Hiraku, KATSUKI Atsunari, SAKAMOTO Hiromi

    Theoretical and Applied Mechanics Japan   ( 57 )   179 - 184   2009年

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    担当区分：筆頭著者   記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）   出版者・発行元：日本学術会議 「機械工学委員会・土木工学・建築学委員会合同IUTAM分科会」  

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  • Counter Chemotactic Flow in Quasi-One-Dimensional Path 査読

    Fujii Masashi, Awazu Akinori, Nishimori Hiraku

    Journal of the Physical Society of Japan   78 ( 7 )   73801 - 73801   2009年

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    担当区分：最終著者   記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）   出版者・発行元：一般社団法人 日本物理学会  

    Quasi-one-dimensional bidirectional particle flow including the effect of chemotaxis is investigated through a modification of the John-Schadschneider-Chowdhury-Nishinari model. Specifically, we permit multiple lanes to be shared by both directionally traveling particles. The relation between particle density and flux is studied for several evaporation rates of pheromone, and the following results are obtained: i) in the low-particle-density range, the flux is enlarged by pheromone if the pheromone evaporation rate is sufficiently low, ii) in the high particle-density range, the flux is largest at a reasonably high evaporation rate and, iii) if the evaporation rate is at the level intermediate between the above two cases, the flux is kept small in the entire range of particle densities. The mechanism of these behaviors is investigated by observing the spatiotemporal evolution of particles and the average cluster size in the system.

    DOI： 10.1143/JPSJ.78.073801

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  • 衝突時における三日月型砂丘の動力学 査読

    勝木厚成, 西森拓, 遠藤徳孝, 谷口圭輔

    ながれ   5 - 14   2008年

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    記述言語：日本語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

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  • 走化性を考慮した複数車線交通流 査読

    藤井雅史, 西森拓, 粟津暁紀

    第14回交通流のシミュレーション シンポジウム論文集   93 - 96   2008年

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    記述言語：日本語   掲載種別：研究論文（研究会，シンポジウム資料等）  

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  • Collision Dynamics of Two Barchan Dunes Simulated Using a Simple Model

    Katsuki Atsunari, Nishimori Hiraku, Endo Noritaka, TANIGUCHI Keisuke

    Journal of the Physical Society of Japan   74 ( 2 )   538 - 541   2005年2月

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）   出版者・発行元：一般社団法人日本物理学会  

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  • Flexible Foraging of Ants under Unsteadily Varying Environment 査読

    Tao Tomomi, Nakagawa Hiroyuki, Yamasaki Masato, Nishimori Hiraku

    Journal of the Physical Society of Japan   73 ( 8 )   2333 - 2341   2004年8月

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    担当区分：最終著者   記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）   出版者・発行元：Physical Society of Japan  

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  • Adaptive trail formation under dynamics feeding 査読

    Tao, T., Nakagawa, H., Yamasakia M., Nishimori, H.

    Proc.of AROB   8   673 - 676   2003年

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    担当区分：最終著者   記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

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  • On the shape and migration speed of a proto‐dune 査読

    Hiroshi Momiji, Hiraku Nishimori, Steven R. Bishop

    Earth Surface Processes and Landforms   27 ( 12 )   1335 - 1338   2002年9月

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

    DOI： 10.1002/esp.410

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  • A simple model for the formation of vegetated dunes 査読

    Hiraku Nishimori, Hirohisa Tanaka

    Earth Surface Processes and Landforms   26 ( 10 )   1143 - 1150   2001年9月

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    担当区分：筆頭著者   記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

    DOI： 10.1002/esp.258

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  • Axial Migration of Two Species in a Horizontal Cylinder 査読

    M.Nakagawa, A.Awazu, H.Nishimori

    Proc.of IUTAM Symposium on Segregation in Granular Flow   163 - 169   2000年

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（国際会議プロシーディングス）  

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  • Contact Percolation Process: Contact Process on a Destructed Lattice

    Tao Tomomi, Tainaka Kei-ichi, Nishimori Hiraku

    Journal of the Physical Society of Japan   68 ( 2 )   326 - 329   1999年2月

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    担当区分：最終著者   記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）   出版者・発行元：Physical Society of Japan  

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  • A Simple Model for the Various Pattern Dynamics of Dunes 査読

    Hiraku Nishimori, Masato Yamasaki, Ken Haste Andersen

    International Journal of Modern Physics B   12 ( 03 )   257 - 272   1998年1月

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    担当区分：筆頭著者   記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

    DOI： 10.1142/s021797929800020x

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  • A minimam model approah for the various pattern dynamics of dunes 査読

    Nishimori, H., Yamasaki, M.

    Proc.NATO ASI 'Physics of Dry Granular Media', NATA ASI series E   350   1998年

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    担当区分：筆頭著者   記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

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  • Modeling of wind-blown sand using cellular automata

    Noriyuki Bob Ouchi, Hiraku Nishimori

    Physical Review E   52 ( 6 )   5877 - 5880   1995年12月

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    担当区分：最終著者   記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

    DOI： 10.1103/physreve.52.5877

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    その他リンク： http://harvest.aps.org/v2/journals/articles/10.1103/PhysRevE.52.5877/fulltext

  • Dynamic of Granular Matter

    HAYAKAWA Hisao, NISHIMORI Hiraku, SASA Sin'ichi, TAGUCHI Y-h

    Japanese journal of applied physics. Pt. 1, Regular papers & short notes   34 ( 2 )   397 - 408   1995年2月

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）   出版者・発行元：社団法人応用物理学会  

    DOI： 10.1143/JJAP.34.397

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    その他リンク： http://orcid.org/0000-0003-0867-8986

  • パターンによる現象の解析―砂丘のダイナミクス

    西森 拓

    鉱物学雜誌   24 ( 2 )   77 - 81   1995年

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    記述言語：日本語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）   出版者・発行元：日本鉱物科学会  

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  • 砂の表面のパターン動力学 査読

    西森 拓

    表面科学   16 ( 4 )   267 - 272   1995年

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    記述言語：日本語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）   出版者・発行元：公益社団法人 日本表面科学会  

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  • Is a black hole accretion disk in a self-organized critical state? 査読

    S. Mineshige, M. Takeuchi, H. Nishimori

    The Astrophysical Journal   435   L125 - L125   1994年11月

    　詳細を見る

    担当区分：最終著者   記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

    DOI： 10.1086/187610

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  • On the Generation of 1/f Fluctuations in X-Rays from Black-Hole Objects 査読

    Mineshige Shin, Ouchi N.Bob, Nishimori Hiraku

    Publications of the Astronomical Society of Japan   46 ( 1 )   p97 - 105   1994年2月

    　詳細を見る

    担当区分：最終著者   記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）   出版者・発行元：Astronomical Society of Japan  

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  • Formation of ripple patterns and dunes by wind-blown sand

    Hiraku Nishimori, Noriyuki Ouchi

    Physical Review Letters   71 ( 1 )   197 - 200   1993年7月

    　詳細を見る

    担当区分：筆頭著者   記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

    DOI： 10.1103/physrevlett.71.197

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    その他リンク： http://harvest.aps.org/v2/journals/articles/10.1103/PhysRevLett.71.197/fulltext

  • Spatial pattern formation on interstellar medium

    Tainaka, K., Fukazawa, S., Nishimori, H., Yokosawa, M., Mineshige S.

    Astrophysics and Space Science   210   117 - 120   1993年

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

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  • Evolution of soft domains in two-phase alloys: shape changes, surface instability, and network formation 査読

    Hiraku Nishimori, Akira Onuki

    Physics Letters A   162 ( 4 )   323 - 326   1992年2月

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    担当区分：筆頭著者   記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

    DOI： 10.1016/0375-9601(92)90024-g

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  • Moderate Pattern and Pinning effect in Phase-Separating alloys 査読

    Nishimori,H., Onuki, A.

    AIP.Conf.Proc.25   6   525 - 528   1992年

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    担当区分：筆頭著者   記述言語：英語   掲載種別：研究論文（国際会議プロシーディングス）  

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  • 相分離過程における弾性効果の数値解析 査読

    西森拓, 小貫明

    統計数理,   38   213 - 226   1992年

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    担当区分：筆頭著者   記述言語：日本語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

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  • Anomalously slow domain growth due to a modulus inhomogeneity in phase-separating alloys

    Akira Onuki, Hiraku Nishimori

    Physical Review B   43 ( 16 )   13649 - 13652   1991年6月

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    担当区分：最終著者   記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

    DOI： 10.1103/physrevb.43.13649

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    その他リンク： http://harvest.aps.org/v2/journals/articles/10.1103/PhysRevB.43.13649/fulltext

  • Freezing of Domain Growth in Cubic Solids with Elastic Misfit 査読

    Nishimori Hiraku, Onuki Akira

    Journal of the Physical Society of Japan   60 ( 4 )   p1208 - 1211   1991年4月

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    担当区分：筆頭著者   記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）   出版者・発行元：一般社団法人日本物理学会  

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  • On Eshelby′s Elastic Interaction in Two-Phase Solids 査読

    Onuki Akira, Nishimori Hiraku

    Journal of the Physical Society of Japan   60 ( 1 )   p1 - 4   1991年1月

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    担当区分：最終著者   記述言語：日本語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）   出版者・発行元：一般社団法人日本物理学会  

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  • Pattern formation in phase-separating alloys with cubic symmetry

    Hiraku Nishimori, Akira Onuki

    Physical Review B   42 ( 1 )   980 - 983   1990年7月

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    担当区分：筆頭著者   記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

    DOI： 10.1103/physrevb.42.980

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    その他リンク： http://harvest.aps.org/v2/journals/articles/10.1103/PhysRevB.42.980/fulltext

  • 17. MODULATED PATTERNS AND PINNING EFFECT IN PHASE-SEPARATING ALLOYS :

    Onuki Akira, Nishimori Hiraku

    物性研究   54 ( 4 )   1990年

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    担当区分：最終著者   記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）   出版者・発行元：物性研究刊行会  

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  • A computational Study of Defects Dynamics of a 3-Dimensional Quenched Complex Field 査読

    Nishimori Hiraku, Nukii Tomohiro

    Journal of the Physical Society of Japan   58 ( 2 )   563 - 570   1989年

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    担当区分：筆頭著者   記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）   出版者・発行元：一般社団法人 日本物理学会  

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  • A Numerical Study of Defect Dynamics in a Three-Dimensional Complex Field 査読

    Hiraku Nishimori, T. Nukii

    J.Phys.Soc.Jpn   58   563 - 570   1989年

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    担当区分：筆頭著者   記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

    DOI： 10.1007/978-3-642-74554-6_4

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書籍等出版物

  • 地形現象のモデリング : 海底から地球外天体まで

    遠藤 徳孝, 小西 哲郎, 西森 拓, 水口 毅, 柳田 達雄（ 担当： 共著）

    名古屋大学出版会  2017年10月 

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    記述言語：日本語   著書種別：学術書

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  • Mathematical approaches to biological systems : networks, oscillations, and collective motions 査読

    大平, 徹, 宇澤, 達編（ 担当： 分担執筆 範囲: Switching of Primarily Relied Information by Ants: A Combinatorial Study of Experiment and Modeling）

    2015年  （ ISBN:9784431554431 ）

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    総ページ数：ix, 166p   担当ページ：119-137   記述言語：英語  

    DOI： 10.1007/978-4-431-55444-8_6

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  • キリンの斑論争と寺田寅彦

    松下 貢, 平田 森三, 丘 英通, 寺田 寅彦, 佐々 真一, 佐野 雅己, 西森 拓, 近藤 滋（ 担当： 共著 範囲: 第2部第３節 風紋と砂丘）

    岩波書店  2014年  （ ISBN:9784000296205 ）

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    総ページ数：134   記述言語：日本語   著書種別：学術書

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  • 行動生物学辞典

    上田, 恵介, 岡ノ谷, 一夫, 菊水, 健史, 坂上, 貴之, 辻, 和希, 友永, 雅己, 中島, 定彦, 長谷川, 寿一, 松島, 俊也（ 担当： 分担執筆）

    東京化学同人  2013年11月  （ ISBN:9784807908370 ）

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    総ページ数：637p   記述言語：日本語  

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  • 応用数理ハンドブック

    薩摩, 順吉, 大石, 進一, 杉原, 正顕, 日本応用数理学会（ 担当： 分担執筆）

    朝倉書店  2013年10月  （ ISBN:9784254111415 ）

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    総ページ数：xiii, 685p   記述言語：日本語  

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  • 現象数理学入門

    三村, 昌泰（ 担当： 分担執筆 範囲: 第2章）

    東京大学出版会  2013年9月  （ ISBN:9784130629164 ）

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    総ページ数：viii, 203p   記述言語：日本語  

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  • 形の科学百科事典

    形の科学会（ 担当： 分担執筆）

    朝倉書店  2013年4月  （ ISBN:9784254102642 ）

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    総ページ数：xvi, 903p, 図版 [4] p   記述言語：日本語  

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  • 「行動・進化」の数理生物学

    日本数理生物学会, 瀬野, 裕美（ 担当： 分担執筆 範囲: 第5章 アリの採餌ダイナミクスと数理モデル）

    共立出版  2010年2月  （ ISBN:9784320057029 ）

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    総ページ数：viii, 208p   記述言語：日本語  

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  • 自己組織化ハンドブック

    下村, 政嗣, 山口, 智彦, 国武, 豐喜（ 担当： 分担執筆）

    エヌ・ティー・エス  2009年11月  （ ISBN:9784860432645 ）

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    総ページ数：xxi, 937p, 図版 [4] p   記述言語：日本語  

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  • 量子渦のダイナミクス : 砂丘と風紋の動力学

    坪田, 誠, 西森, 拓（ 担当： 共著）

    培風館  2008年7月  （ ISBN:9784563023416 ）

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    総ページ数：v, 223p   記述言語：日本語   著書種別：学術書

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  • Concepts and modelling in geomorphology : international perspectives

    Evans, Ian S.（ 担当： 分担執筆 範囲: Part2 第1節担当）

    2003年  （ ISBN:4887041322 ）

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    総ページ数：xvi, 254 p.   記述言語：英語  

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  • 複雑系の事典 : 適応複雑系のキーワード150

    「複雑系の事典」編集委員会（ 担当： 分担執筆）

    朝倉書店  2001年2月  （ ISBN:4254101694 ）

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    総ページ数：xi, 433p   記述言語：日本語  

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  • 粉粒体の物理学

    西森 拓, 早川 尚男, 田口 善弘（ 担当： 共著）

    日本物理学会  1999年9月 

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    記述言語：日本語  

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MISC

  • Interacting Particle Systems Modeling Self-Propelled Motions 国際誌

    Saori Morimoto, Makoto Katori, Hiraku Nishimori

    arXiv   2502.08543   2025年2月

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    担当区分：最終著者   記述言語：英語  

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  • Extinction and Metastability of Pheromone-Roads in Stochastic Models for Foraging Walks of Ants 国際誌

    Saori Morimoto, Makoto Katori, Hiraku Nishimori

    arXiv   2502.09475   2025年2月

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    担当区分：最終著者   記述言語：英語  

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  • Three-Dimensional Dune Skeleton Model as a Coupled Dynamical System of Two-Dimensional Cross Sections (vol 79, 063002, 2010)

    Hirofumi Niiya, Akinori Awazu, Hiraku Nishimori

    JOURNAL OF THE PHYSICAL SOCIETY OF JAPAN   80 ( 7 )   2011年7月

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  • 蟻の採餌ダイナミクスと数理モデリング (生物現象に対するモデリングの数理) 査読

    西森 拓

    数理解析研究所講究録   ( 1653 )   2 - 2   2009年6月

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：京都大学数理解析研究所  

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  • 計算機による地形動力学の研究

    西森 拓

    2007年

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    出版者・発行元：広島大学大学院理学研究科  

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  • バルハン砂丘群のネットワーク形成とサイズ分布 (複雑流体の構造形成と崩壊の数理 研究集会報告集) 査読

    寺田 昌弘, 西森 拓

    数理解析研究所講究録   ( 1413 )   15 - 25   2005年2月

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    担当区分：最終著者   記述言語：日本語   出版者・発行元：京都大学数理解析研究所  

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  • 環境変化下での蟻集団のトレイル戦略評価 査読

    田尾知巳,中川寛之,西森拓

    数理解析研究所講究録「複雑流体の構造形成と崩壊の数理」   143   2005年

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：京都大学数理解析研究所  

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  • 多様な環境下での砂丘の動力学に関する研究

    西森 拓

    科研費基盤C実績報告書   2002年

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    記述言語：日本語  

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  • 川の蛇行 網状転移 (複雑流体の数理2)

    柳田 達雄, 西森 拓, 小西 哲郎

    数理解析研究所講究録   ( 1184 )   30 - 40   2001年1月

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：京都大学数理解析研究所  

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  • 植物の成長を考慮した砂丘の模型 (複雑流体の数理2)

    西森 拓, 田仲 浩久

    数理解析研究所講究録   ( 1184 )   41 - 49   2001年1月

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    担当区分：筆頭著者   記述言語：日本語   出版者・発行元：京都大学数理解析研究所  

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  • 粉粒体の物理学

    西森拓, 早川尚男, 田口善弘

    新装版物理学論文選集シリーズ   1999年9月

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  • 粉体の物理とパターン形成

    早川 尚男, 西森 拓, 佐々 真一, 田口 善弘

    日本物理学会誌   49 ( 1 )   18 - 25   1994年

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    担当区分：筆頭著者   記述言語：日本語   出版者・発行元：一般社団法人 日本物理学会  

    DOI： 10.11316/butsuri1946.49.18

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講演・口頭発表等

  • Diversity of Workload and Function of Errors in Ant Colonies

    Hiraku Nishimori

    Oxford-Japan Symposium on Cell Behaviors in Simple to Complex Environments  2025年9月 

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    開催年月日： 2025年9月

    記述言語：英語   会議種別：口頭発表（一般）  

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  • Reproduction of spatial patterns of snow dimples using a simple computational model

    Hiraku Nishimori, Masashi Shiraishi, Takahiro Tanabe, Satoru Yamaguchi

    BACO2025(Busan IAMAS-IACS-IAPSO Joint Assembly)  2025年7月 

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    開催年月日： 2025年7月

    記述言語：英語  

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  • 個のダイナミクスから集団のロジックへ —アリ集団の行動測定と理論解析– 招待

    西森拓

    システム行動学研究会  2025年5月 

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    開催年月日： 2025年5月

    記述言語：日本語   会議種別：口頭発表（基調）  

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  • リーダー無しの協調行動 ~アリ社会の知恵を簡単な行動実験と数理モデルで紐解く 招待

    西森拓

    日本地球惑星科学連合2025年大会  2025年5月 

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    開催年月日： 2025年5月

    記述言語：日本語   会議種別：口頭発表（招待・特別）  

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  • Non-Uniformity of Workload and Errors in Ant Colonies 招待

    Hiraku Nishimori

    Symposium: Adaptive behavior and its ecological foundations  2025年2月 

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    記述言語：英語   会議種別：口頭発表（基調）  

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  • Autonomous Workload Regulation in Ant Colonies --- A Combinational Study of Experiment and Modeling

    Hiraku Nishimori

    Mini Symposium on ‘Determinantal Point Processes, Quantum Mechanics and Signal Analysis  2024年7月 

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    記述言語：英語   会議種別：口頭発表（一般）  

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  • 社会性昆虫に学ぶエラーと補償性のダイナミクス 招待

    西森拓

    トヨタコンポン研究所探査プロジェクトWorkshops「未踏探索における個性と集団の役割」  2024年2月 

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    記述言語：日本語   会議種別：シンポジウム・ワークショップ パネル（指名）  

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  • Autonomous Workload Regulation Mechanism in Foraging Ants

    Hiraku Nishimori

    6th Yamada Symposium on“Diversity of Biological Patterns and Forms in Nature: toward a Comprehensive Understanding  2023年8月 

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    記述言語：英語   会議種別：口頭発表（一般）  

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  • 賢くない個たちによる賢い組織づくり－アリの社会行動を行動計測と数理モデルから解明する－ 招待

    西森拓

    計測自動制御学会, 第39回センシングフォーラム  2023年1月 

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    記述言語：日本語   会議種別：シンポジウム・ワークショップ パネル（指名）  

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  • アリコロニーの全個体識別長時間計測と組織ダイナミクスの系統的解析 招待

    西森拓

    計測自動制御学会, 第39回センシングフォーラム  2022年9月 

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    記述言語：日本語   会議種別：シンポジウム・ワークショップ パネル（指名）  

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  • Intelligent Group Behavior by a Mass of Un-intelligent Individuals 招待

    Hiraku Nishimori

    Gordon Research Conference: Oscillations and Dynamic Instabilities in Chemical Systems, Stonehill College, MA, USA  2022年7月 

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    記述言語：英語   会議種別：シンポジウム・ワークショップ パネル（指名）  

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  • Modelling Autonomous Workload Distribution in Ant Colonies 招待

    Hiraku Nishimori

    Crossroad of Statistical Physics and Probability Theory  2022年6月 

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    記述言語：英語   会議種別：公開講演，セミナー，チュートリアル，講習，講義等  

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  • Collective Motion of Self-Propelled Camphor Particles 招待

    Hiraku Nishimori

    RHINO2021：APCTP Asia Pacific Center for Theoretical Physics  2021年8月 

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    記述言語：英語   会議種別：シンポジウム・ワークショップ パネル（指名）  

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  • 賢くない個による賢い組織づくり---アリの社会行動をデータと数理モデルで解明する--- 招待

    西森拓

    第16回日本バイオロギング研究会シンポジウム『リアルとサイバーのハーモニー』  2020年11月 

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    記述言語：日本語   会議種別：シンポジウム・ワークショップ パネル（指名）  

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  • リーダー無しで賢い集団をつくるには---アリの社会行動をデータと数理モデルで解明する--- 招待

    西森拓

    数学・数理科学５研究拠点 合同市民講演会『みえるものとみえないもの』  2020年11月 

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    記述言語：日本語   会議種別：公開講演，セミナー，チュートリアル，講習，講義等  

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  • Intelligent Group Behavior by Un-intelligent Individuals, Autonomous Task Allocation Dynamics of Foraging Ants

    Hiraku Nishimori

    Workshop『はじまるよ！細胞群知能』，MBSJ2020（第43回日本分子生物学会年会）  2020年11月 

    　詳細を見る

    記述言語：日本語   会議種別：シンポジウム・ワークショップ パネル（指名）  

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  • アリ社会の計測と数理モデリング

    西森拓

    MIMS研究集会『現象と数理モデル～数理モデリング学の形成に向けて～』  2020年8月 

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    記述言語：日本語   会議種別：公開講演，セミナー，チュートリアル，講習，講義等  

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  • On Autonomous Workload Compensation in Ant Colonies II 招待

    Hiraku Nishimori

    APCTP Workshop ‘Roles of heterogeneity in non-equilibrium collective dynamics (RHINO 2020)  2020年7月 

    　詳細を見る

    記述言語：英語   会議種別：シンポジウム・ワークショップ パネル（指名）  

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  • 群れの組織動力学 ---アリの採餌実験とモデルによる考察--- 招待

    西森拓

    非平衡オンライン若手の会  2020年7月 

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    記述言語：日本語   会議種別：公開講演，セミナー，チュートリアル，講習，講義等  

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Works（作品等）

  • Extinction and Metastability of Pheromone-Roads in Stochastic Models for Foraging Walks of Ants

    Saori Morimoto, Makoto Katori, Hiraku Nishimori

    2025年2月

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    発表場所：arXiv  

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  • Interacting Particle Systems Modeling Self-Propelled Motions

    Saori Morimoto, Makoto Katori, Hiraku Nishimori

    2025年2月

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    発表場所：arXiv  

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共同研究・競争的資金等の研究課題

  • 生き物の社会に学ぶモノと知の流れの実験および理論的研究

    研究課題/領域番号：26K00677  2026年4月 - 2030年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(B)

    西森 拓, 乙黒 康次郎, 白石 允梓, 中田 聡, 古藤 日子

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    配分額：18330000円 （ 直接経費：14100000円 、 間接経費：4230000円 ）

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  • 匂いを嗅ぐ行為をまねた匂い識別システムの開発

    研究課題/領域番号：24K22324  2024年6月 - 2026年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  挑戦的研究(萌芽)

    中田 聡, Ginder Elliott, 西森 拓, 松尾 宗征, 久世 雅和

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    配分額：6500000円 （ 直接経費：5000000円 、 間接経費：1500000円 ）

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  • サイバー・フィジカル空間を融合した階層的生物ナビゲーション

    研究課題/領域番号：21H05293  2021年9月 - 2026年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  学術変革領域研究(A)

    橋本 浩一, 依田 憲, 飛龍 志津子, 高橋 晋, 西森 拓, 前川 卓也, 藤井 慶輔, 牧野 泰才, 川嶋 宏彰

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    配分額：95810000円 （ 直接経費：73700000円 、 間接経費：22110000円 ）

    (1) 領域運営協議：領域会議（6月24-25日、約90名参加）を名古屋大学で開催し、計画班・公募班が参加・発表した。また計画研究代表者による領域運営会議を開催し（計7回）、領域全体としての計画や実施方法などを議論した。
    (2) 技術的支援：A01依田G、飛龍G、A02橋本G、前川Gの共同研究を支援し、装着型ログボットの開発を行った。公募班A01小池GおよびI期公募班A01坂本Gへログボットを計4台提供し、ツキノワグマ、ウミガメを対象に実験を行った。また、A02前川Gが中心となり、説明可能深層学習を用いた行動分析手法を、公募班A01田中G、三好G、A02外谷G、計画班A01髙橋G、西森Gに提供している。A02藤井Gを中心にして、移動データから相互作用を推定する方法や軌道予測行動モデル化法を計画班A01飛龍G、依田Gや公募班A01津田G、志垣Gに提供している。A02牧野Gの超音波介入デバイスを、藤井Gや西森Gに提供した。
    (3)融合的若手研究者育成支援：領域勉強会を計4回実施し（のべ約140名参加）した。また、研究交流のための対面イベントを実施した（９件の口頭発表、50名が参加）。
    (4) 各分野の学会への組織的な展開：多エージェント軌道予測のコンペティション（Soccer Trajectory Prediction Challenge 2025、11チーム提出）を開催した。またSwarm2024にてOSを開催し、5件の口頭発表があり、約30名が参加した。
    (5) 広報活動：分野融合的な取り組みの成果アウトリーチのため、領域ウェブサイトの構築・公開、論文出版のプレスリリース、ニュースレター発行などを行った。またオーガナイズドセッションの実施などの広報活動を展開した。
    (6) 国際活動支援：国際活動を支援するため、領域内の若手研究者や大学院生の海外派遣を計6件、支援した。

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  • アリコロニーの全個体識別長時間計測と組織ダイナミクスの系統的解析

    研究課題/領域番号：21H05297  2021年9月 - 2026年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  学術変革領域研究(A)

    西森 拓, 白石 允梓, 古藤 日子, 山中 治

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    配分額：102570000円 （ 直接経費：78900000円 、 間接経費：23670000円 ）

    申請者グループで構築してきた独自の行動計測システムを整備し、これらのシステムで得られる時系列データを基にアリの組織的行動の一般論構築を開始した (項目A)。また、アリを社会的に孤立させることによる個体への影響を、行動解析と生理学的解析の組み合わせによって調査した(項目B)。具体的な成果は以下の通りである。
    <BR>
    項目Aでは、RFIDタグによる個体識別長時間行動計測システムを利用し、多数のアリ(Camponotus Japonicus)からなるコロニー内の労働統計を調査した。人工巣を３個の部屋に分割し、構成する部屋を直列状に配置し、各部屋を結ぶ２つの隘路内、および、採餌アリーナを人工巣を結ぶ1つの隘路内、合計３ヶ所にゲートを設置し、各個体の往来の統計を計測しその特徴の抽出を図った。これまでに、各個体の各ゲートへの再帰時間の分布関数について、ゲート位置に顕著に依存しない共通の冪乗則が広い時間域に亘って成立することを発見し、各個体の動きに関する確率過程モデルを適用し、このような分布が実現するための基本機構の説明に着手した。
    <BR>
    項目Bでは、アリ(Camponotus fellah)のコロニーを用いて、社会的孤立が、酸化還元に重要な役割を果たす遺伝子の発現変化とそれに伴う活性酸素種の蓄積を介して、多動を誘発し、空間利用形態を変化させ、寿命を縮めることを示した。さらに、薬理学的操作を用いて、酸化還元経路が社会的孤立が行動と寿命に及ぼす有害な影響の原因となっていることを示した。

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  • 積雪構造の時空間的変動を考慮した雪崩の動的ハザードマップの構築

    研究課題/領域番号：21H04601  2021年4月 - 2026年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(A)

    山口 悟, 西村 浩一, 的場 澄人, 大風 翼, 西森 拓, 伊藤 陽一, 新屋 啓文, 常松 佳恵

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    配分額：41860000円 （ 直接経費：32200000円 、 間接経費：9660000円 ）

    風砕や風速変動による積雪構造の時空間的な非一様性のモデル化に関しては，前年度と同様に北海道のニセコモイワスキー場の尾根上で，吹雪時における密度，硬度，雪質，雪温などの積雪断面観測を集中的に実施した．その際に吹きだまりの積雪サンプルを表面から連続的に採取し，X線μCT解析装置を用いることで積雪の微細な3次元構造を非破壊で計測した．さらに吹雪フラックスや雪粒子の粒径分布の時間変動を１秒ごとに計測し，積雪構造の変化との関連について風速のデータとともに詳細な比較検討を実施した．また北海道東部で低気圧が急速に発達し吹雪が発生したイベントを対象にメソ気象解析を行い、60km四方の範囲を300ｍの解像度で視程の面的予測を行った．
    積雪構造の時空間的な非一様性をフィールドで簡易に測定できる装置（小型マルチデジタルスノーゾンデ）の開発に関しては，先端に圧力センサを搭載し，積雪に鉛直に差し込むことで積雪硬度の鉛直プロファイルを測定可能なスノーゾンデを製作し，このスノーゾンデを用いて吹雪時に一定時間毎に複数箇所の積雪硬度を測定することで，吹きだまりの微細構造の時空間的変動を求めた．
    予測誤差を考慮した情報発信技術の開発では，2025年1月30日にニセコアンヌプリの水野の沢において，スキーパトロールの協力のもと人工爆破による雪崩実験を実施し、地震動とインフラサウンド，雪崩時の粒子の挙動，雪崩発生中の雪面形状の変化を測定した．それらの取得データは雪崩運動モデルの高度化に今後利用する予定である．
    システムの実用化にむけたスキー場の協力を得た社会実装実験に関しては，昨年度に引き続き，実測データやモデルの計算結果（面的な風速分布，吹き溜まり量の分布）を閲覧可能なwebを一冬季通して運用し，それらの情報をスキー場関係者に提供するとともに，計算結果の妥当性等に関するフィードバックをもらった．

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  • 社会性昆虫に学ぶ柔軟で頑健な組織づくりと機能発現の実験的および理論的研究

    研究課題/領域番号：20H01871  2020年4月 - 2024年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(B)

    西森 拓, 粟津 暁紀, 白石 允梓, 秋野 順治, 中田 聡, 末松 信彦

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    配分額：17680000円 （ 直接経費：13600000円 、 間接経費：4080000円 ）

    本研究では、独自開発の個体識別行動計測系を用いてアリコロニーの採餌行動大規模データを取得し、コロニーにおける高次の組織的行動の動態(タスク分業の動態など)を明らかにした。並行して、分業発生機構に関する作業仮説を定性的に記述する先行モデル(反応閾値モデル)を改訂し、上記の採餌行動データとの組み合わせによって、採餌に関する反応閾値分布(コロニーにおける採餌タスクへの感応度分布)を推定することに成功した。また、物理化学的手法で構成した非生物自己駆動系を用いて、生き物の複雑な行動(振動、ターゲットへの往復、緊急集団避難など)の模倣や動態解析を行い、非生物側からの組織行動の機構解析への道を切り拓いた。

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  • 社会性昆虫の集団的機能発現機構に関する実験・理論・データ解析からの融合研究

    研究課題/領域番号：16H04035  2016年4月 - 2020年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(B)

    西森 拓, 粟津 暁紀, 秋野 順治, 中田 聡, 末松 信彦, 泉 俊輔

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    配分額：17550000円 （ 直接経費：13500000円 、 間接経費：4050000円 ）

    本研究の目標は、アリのコロニーにおける高度で複雑な組織的行動について、実験と理論手法を組み合わせて、その発生機構を明らかにすることであった。初段階として、微細RFIDタグをコロニー内のアリ全てに装着し、個々の採餌行動を数ヶ月にわたってPCに自動記録し続ける新計測システムの構築に成功した。その後、当システムを用い、大規模な採餌行動データを取得し、次のことを明らかにした。i)コロニー内では一部の「勤勉グループ」に労働負荷が集中する階層構造が築かれていること。 ii) 階層構造は一ヶ月ほど持続し、その後労働順位が大きく入れ替わること。iii)入れ替えは、多数の個体の協調行動と見られること。

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  • 自己駆動粒子の集団に現れるリズム現象

    研究課題/領域番号：16K05486  2016年4月 - 2019年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(C)

    末松 信彦, 西森 拓, 池田 幸太, 参納 弓彦, 中田 聡, 松田 唯

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    配分額：4680000円 （ 直接経費：3600000円 、 間接経費：1080000円 ）

    しょうのう粒は代表的な自己駆動粒子であり、水面を自発的に運動することができる。このような系はこれまで多くの研究が進められ、環境の化学物質の濃度勾配に応答したり、環境に応じて運動モードを変えたりすることが知られている。今回、複雑な化学反応を導入することなく、水面の面積だけに応じて運動速度が振動するモード分岐現象に着目し、しょうのう粒１つの場合については、その詳細なメカニズムを明らかにすることに成功した。水相表面の平均しょうのう濃度と粒の運動がカップリングすることで連続運動から振動運動への分岐が起こることを明らかにした。また、実験的には粒の数を分岐パラメータとした場合の相図も明らかにした。

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  • フルスケール雪崩実験と多項式カオス求積法を用いた次世代型雪崩ハザードマップの作成

    研究課題/領域番号：15H02992  2015年4月 - 2019年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(B)

    西村 浩一, 前野 深, 河島 克久, 西森 拓, 山口 悟, 小田 憲一, 藤田 耕史, 竹内 由香里, 常松 佳恵, 上石 勲

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    配分額：17810000円 （ 直接経費：13700000円 、 間接経費：4110000円 ）

    雪崩の包括的データの取得を目的に組織的なフルスケール雪崩実験を北海道のニセコアンヌプリで実施した。厳冬期には雪上車を用いて、また融雪期には人工爆破によるフルスケール雪崩実験を試みた。後者ではビデオによる雪崩の動態の観察、ドローンを用いた発生量、走路上での削剥量と堆積量の把握、小型加速度計を用いた運動状態の観測、赤外放射温度計による温度の非接触測定、さらにはドップラーレーダを用いた計測も行われた。データの解析結果に基づき雪崩運動モデルの検討を行うとともに、多項式カオス求積法（PCQ法）を用いて雪崩発生箇所、規模、底面や内部摩擦等々の不確定性を考慮した次世代型雪崩ハザードマップを作成した。

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  • アリにおける集団運動モードと集団機能の自律的発生機構の解明

    研究課題/領域番号：26610117  2014年4月 - 2017年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  挑戦的萌芽研究

    西森 拓, 秋野 順治

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    配分額：3770000円 （ 直接経費：2900000円 、 間接経費：870000円 ）

    個々が単純な情報処理しか出来ず、全体を統括するリーダーもいないアリ集団が、なぜ、状況に応じて複雑な協調運動や可変的役割分担を行い、高度な機能を持ちうるのかを、採餌に関する定量的実験と数理モデリングによって検証した。その結果、次のことが判明した：
    1.同一コロニー内のアリに採餌頻度に関する階層が存在する。2.コロニーから採餌頻度の高いアリの集団を取り除いた場合、コロニー内に残ったアリが採餌活動を補填する。3.採餌頻度の順位付けは、短期間では大きく変化しないが、長期間では大きく変動する。このことは、従来広く信じられてきた反応閾値モデルの見直しを要請する。

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  • 場を介して相互作用する自己駆動粒子の集団運動

    研究課題/領域番号：23740299  2011年 - 2012年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  若手研究(B)

    末松 信彦, 中田 聡, 西森 拓, 粟津 暁紀

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    配分額：4550000円 （ 直接経費：3500000円 、 間接経費：1050000円 ）

    本研究は、水面を自発的に滑走する樟脳船の集団に現れる秩序構造の発見と解析を目的として行った。樟脳船を円形の擬一次元水路に多数浮かべると時空間的な周期構造を示す。この機構を数理的に詳しく解析するために、樟脳船からの分子供給速度や昇華速度などの基礎データを測定した。この成果と数理モデルを元に、水面における樟脳船が相互作用可能な距離を見積もることに成功した。新たな秩序構造発見のために、2次元水面に樟脳粒を多数浮かべ、その集団運動を観察した。その結果、数密度がある一定以上に増えると停止と運動を非周期的に繰り返す間欠運動が現れることを発見した。一定数以上になると樟脳粒は動かなくなることは既に知られていたが、間欠運動の発現は新たな集団運動の発見である。

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  • ゆらぎと多様性を含む集団のダイナミクスと機能

    研究課題/領域番号：22540391  2010年 - 2012年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(C)

    西森 拓, 中田 聡, 粟津 暁紀, 末松 信彦, 秋野 順治

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    配分額：4290000円 （ 直接経費：3300000円 、 間接経費：990000円 ）

    ゆらぎや多様性を含む様々な集団のダイナミクスの本質を、実験・理論の両面から探索した。特に、ミドリムシやアリ、樟脳船などの生物・無生物の集団運動の特徴や、集団としての機能発現を実験・データ解析・数理モデリングの組み合わせにより特徴づけ、その背後にある共通の機構を、外界のゆらぎや構成要素の多様性に注目しつつ明確化した。

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  • 種々のゆらぎのもとでの非一様要素系の安定動作機構の解明

    研究課題/領域番号：19654056  2007年 - 2009年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  挑戦的萌芽研究

    西森 拓, 秋野 順治

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    配分額：3300000円 （ 直接経費：3300000円 ）

    本課題のこれまでの研究で,複数の要素からなるシステムの内部に,ゆらぎが大きく単独では外部刺激への適切な応答などの種々の機能を果たすことが困難な個を導入することで,全体として却って機能が向上するシステムが,多くのシステム,具体的には蟻集団や結合神経系などで存在し得ることを数理模型によって示し,これらの間の共通の論理を探索してきた.今年度は
    ○これまでの研究に引き続き集団の機能の評価関数として蟻集団の採餌効率を設定し、フェロモンへの走化性に関する「鈍感蟻」の混入量の最適比率、「鈍感蟻」の最適鈍感度などを数値計算によってシステムティックに探求する。
    ○理論模型と相補的な形での蟻の採餌トレイル(隊列)形成の実験的研究がどこまで可能であるか検討し、具体的な実験をおこなう。
    ○確率共鳴の原理を応用して,人工内耳にノイズを加えることで聴覚補助性能を向上させることを目標にあげ,おもに次の結果を得た.
    1. 従来の正常蟻と鈍感蟻2種混合コロニーでの採餌効率の計算を拡張して,正常蟻,鈍感蟻,弱鈍感蟻3種混合コロニーでの採餌効率を数理模型を通じて調べた.その結果,採餌効率に関しては,正常蟻と鈍感蟻を適当な比率で混合し,弱鈍感蟻はを加えないコロニーが最大の採餌率を達成することがわかった.すなわち,システムのゆらぎの大きい個を一定割合加えることが重要であるが.これをゆらぎの小さい個の混合で代用することできないという結果を得た.
    2. 蟻の運動やそのゆらぎ.および,複数蟻間の相互作用の関係を実測するためのシステム実験システムを構築し,画像解析により,単体の蟻を容器の中で孤立させた場合と複数の蟻を容器の中に配置した場合の行動様式の違いを定量化し,一定の違いがあることを示した.
    3. 複数神経素子からなる確率共鳴のシステムを数理模型として構築し,システムが素子毎に異なる非一様ノイズによって外部からの刺激への応答度が高まることを示した.
    これらは学会などで発表した.また.著書に本課題に関する昨年までの研究成果を記した.

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  • 計算機による地形動力学の研究

    研究課題/領域番号：16605008  2004年 - 2006年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(C)

    西森 拓, 小西 哲郎, 水口 毅, 柳田 達雄

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    配分額：3800000円 （ 直接経費：3800000円 ）

    今回の研究では、地形の動力学の中でもおもに2つの事項について重要な結果を得た。
    1.砂丘の水槽実験に関わる研究者(阪大 勝木、遠藤)と共同し,バルハン砂丘の衝突過程につて水槽での縮小実験と理論模型による数値実験を比較検討し、定性的に非常に良い一致を見た。
    とくに、衝突によって2つのバルハンが合体するか分裂するかの決定条件について、初期のバルハンのi)サイズの比、およびii)風(流水)に垂直な方向に関する位置のずれが決定的な因子であることを明らかにした。さらに風の方向だけにダイナミクスを限定し、かつ、運動の自由度を3変数に縮約した力学系を構成し、上のi)の事項を解析的に説明した。本研究の報告はJPSJに掲載され、編集部に評価を受け、letter of editor's choiceに選ばれjournalホームページの巻頭で紹介され読売新聞でも大きく紹介された。これらの結果の一部は、関連した砂丘研究の発展の紹介とともに研究代表者によってまとめられ2008年中に培風館より非線形科学シリーズのうちの一巻として出版される予定である。
    2.火成岩からなる海岸線で見られる柱状節理の構造形成に関して、実験と理論解析を組み合わせた研究を行った。従来は、主に,フィールドワークによる観測とモデルによる理論的な解析が個別に行われており、とくに、露頭部分の詳細な観測によって角度分布,角形分布や節理側面のすじ状の周期構造など,いくつもの興味深い性質が明らかにされているが,実験の困難さが,亀裂の三次元的な構造の把握を妨げており,理論との比較も十分とは言えなかった。本研究では、粉体と液体の混合物の乾燥過程という,柱状節理の形成とは異なる状況において柱状節理と類似した亀裂の三次元パターンが生成される現象に着目し、亀裂進展の実験を行い、NMRによるバルク内部に出現した柱状構造の観察と対応させながら、柱状構造形成の理論模型を提案した。本研究は柱状摂理を実験と模型・数値計算によって制御可能な形で理解するための新しい可能性の提案となっており第1報はPhysical Review誌に掲載され、第2報も投稿中である。

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  • 地形進化の非線形動力学的視点からの研究

    研究課題/領域番号：14654067  2002年 - 2003年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  萌芽研究

    西森 拓, 柳田 達雄, 小西 哲郎, 水口 毅

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    配分額：3500000円 （ 直接経費：3500000円 ）

    今年度は、1.砂丘の水槽実験に関わる研究者と共同し,バルハン砂丘の衝突過程について新たな知見を得た。2.また,2年間の研究の総括として地形の動力学全般に関しての理論模型のあり方と今後の展開の方向性について検討した。
    1の砂丘の動力学については、水槽実験と理論計算の比較を行った。とくに世界で最初の水底バルハン砂丘衝突を実現した実験家(大阪大・遠藤氏)らと共同し,バルハン砂丘衝突過程を再現する2D数値模型を構成するとともに、一次元衝突を模型化した3変数力学系を構成し論文を投稿した(Collision dynamics of two barchan dunes simulated by a simple mode, A.Katsuki, H.N., N.Endo, K.Taniguch, cond-mat/0403312)。また一次元衝突の3変数力学系に関して他の研究者(テキサス州立大・V.Poutkaradze氏ら)と理論解析を開始した。
    上記2に関しては、研究会(「動力学視点からの地形進化の動力学」京都大学)を主催し、本研究組織以外の関連研究者も集めて地形全般についての情報の交換と地形動力学のあり方について考えた。具体的な話題は、砂丘の動力学、火山噴火のダイナミクス、火星表面地形のダイナミクス、黄土高原地形のダイナミクスなど極めて広範におよんでいるが、共通の問題点として
    ○(従来、主に地形研究者が行ってきたような)個別な地形形成の事例に対するモデリングが個別の事例のを超えて普遍的な地形現象の理解に役立つか。その場合どのようにモデルを構成するべきか。
    ○(地球内部や火星表面など)観測不能/困難な部分をもつ地形現象を模型化して行く際、見えない部分を「逆問題」としてどのように解釈し、模型に組み入れていくか。
    があげられ討論を行った。これらの問題は最終決着はしていないが、萌芽研究の趣旨に沿って、今後より広範囲の研究者による地形動力学研究の共同作業へ移行するための基本問題を提示することになった。研究会での発表・討論の内容は「物性研究」に掲載される予定である。
    さらに、砂丘の動力学一般に関しては関連研究を広く調査収集し、来年出版予定の単行本(量子渦のダイナミクス/粉体と砂丘の力学(共著)朝倉書店)で学生(学部後期・大学院生対象)や研究者一般に地形進化の研究を広く紹介する準備を進めた。

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  • 多様な環境下での砂丘の動力学に関する研究

    研究課題/領域番号：11837017  1999年 - 2001年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(C)

    西森 拓

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    配分額：3600000円 （ 直接経費：3600000円 ）

    従来の砂丘研究が、主に、卓越風が定常的に吹く比較的単純な環境のもとでの砂丘の形成過程を扱ってきたのに対して、今回の研究では、卓越風が非定常な場合や植物が砂丘表面を覆う場合など、多様な環境の中でどのように砂丘が成長し、時間発展をしていくかについて、i)数理模型を構成し、ii)模型に基づいた数値計算を実行し、さらに、iii)数値計算結果を参考に理論的な解析を行った。その結果、1.卓越風の風向が非定常な場合に形成される砂丘について、その尾根の延伸方向を決定するメカニズムを模型計算と理論解析によって明らかにした。
    2.植物が繁茂した領域と乾燥砂のみからなる領域の境界に発達する放物線型砂丘(parabolic dune)を計算機実験によって作り出すことに初めて成功した。さらに、植生を含む地域での砂丘形状と環境の関係を表すHackのダイアグラムを再現することにも成功した。
    3.砂丘の動力学を互いに相互依存しながら群れとして扱う手法を提案した。具体的には、1次元砂丘群模型を構成し、1次元砂丘群のサイズ分布の時間発展則が初期のサイズ分布に大きく依存していることを確認した。より現実系を反映する2次元模型も提出した。
    さらに、4.河川の流路形成の動力学に関して、砂丘模型と同様な模型によって、少なくとも定性的な性質は再現できることを示した。具体的には、河床勾配に依存して、網状-蛇行-直線と流路が変化していく様子を数値計算によって再現した。

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  • 砂の静力学と動力学

    研究課題/領域番号：09740303  1997年 - 1998年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  奨励研究(A)

    西森 拓

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    配分額：2400000円 （ 直接経費：2400000円 ）

    本研究において、砂の動力学でも特に砂丘と風紋の運動に関して、簡単な動力学模型を提案した。この模型に基づいて計算機実験を実行し、バルハン砂丘星型砂丘、セイフ砂丘、横列砂丘など観測から広く知られている砂丘の典型的形状を、Wassonらの観測報告(1983,Nature,Vol.304,p337)と同様の環境変数のもとで再現することに成功した。さらに、時間に依存して2つの方向から風が吹くときの相対角および相対強度と、そのもとで形成される砂丘の尾根の方向の関係について観測事実、および風紋の尾根に関するRubinらの実験報告(1983,Science Vol.237,p276)、計算機実験によって再現した。また、上の実験事実から提案された仮説、すなわち、尾根への垂直な成分の砂輸送が最大になるように尾根の方向が選ばれるという、いわゆる、「miximum gross bed from-normal transport」仮説の理論的裏付けに成功した。
    これらの研究内容は、次の欄に記された発表論文の中で報告された他、2度の国際研究集会(リヨン市、および、コペンハーゲン市)における招待講演として発表された。さらに、研究資料収集、および研究推進の中で得られた知見を生かして,日本物理学会から刊行予定の粉体の物理に関する論文選集の編集および解説の執筆を行っている。また、植生を考慮した砂丘の動力学模型を構築中であり、砂表面の一部に植物が生えたとき出現する砂丘の形状を再現する予備的な数値計算に成功した。

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  • 砂表面のパターン動力学

    研究課題/領域番号：06740313  1994年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  奨励研究(A)

    西森 拓

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    配分額：1200000円 （ 直接経費：1200000円 ）

    本年度表記課題のもと、主に風紋形成の非線形動力学、および、砂丘形成の動力学の研究を進めてきた。手法としては連結写像格子と呼ばれる数値的方法を用い、様々な条件のもとで、風紋や砂丘ができあがる過程を再現した。
    先の風紋形成のシミュレーションと線形解析では、風がある敷居値以上の強さになると風紋の周期構造生成されることを示したが、今回は、風がさらに強い場合、系の非線形性が強まり、線形解析では得られない現象が見られようになることを示した。具体的にはコントロールパラメータ(風の強さ)に依存して空間的な倍周期分岐や3倍周期への移行、さらに、非常に乱れた相への移行が起こることを発見し、それらの相の間の転移点がコントロールパラメータの履歴に依存することが分かってきた。一方砂丘の形成のシミュレーションでは、少数の仮定による非常に単純な模型を使って、様々な形状の大規模な孤立砂丘の形成過程を大まかに再現することに成功した。これにより、砂丘の大規模で多様なパターン形成に関して、2次的な風、すなわち、砂丘の風下側での渦や乱流などの存在は、必要条件でないことが明らかになった。また、バルハンと呼ばれる砂丘について、2次的な孤立波として振る舞うことを定性的に示し、同時に一次元模型でより定量的な性質を調べた。具体的には、孤立波のスピードと高さが互いに逆比例することを明らかにした。
    以上の結果は、論文として雑誌に発表されるとともに日本物理学会、および、日本地質学会、三鉱学会など複数の学会で講演発表されており、その学際的な研究内容と結果は非線形物理学と地球環境を直接つなぐ新たな学際領域構築の布石になることが期待される。

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  • ブラックホール天体における1/fノイズの発生機構

    研究課題/領域番号：05836017  1993年 - 1994年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  一般研究(C)

    嶺重 慎, 西森 拓

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    配分額：2200000円 （ 直接経費：2200000円 ）

    はくちょう座X-1星や活動銀河核など、ブラックホール天体からのX線強度の短時間変動にみられる1/fゆらぎの、自己組織化臨界現象の考え方を用いた新しいモデルを提唱し、その性質を調べた。ブラックホールをとりまくガス円盤を二次元計算メッシュでおおい、ガスをランダムにガス円盤へと注入していく。ガスの量がある臨界量を越えたところで何らかの形の不安定(物理は特定しない)がおこると仮定し、不安定領域にあるガスは、なだれとなって一気にブラックホールへと落ちていくとする。その際ガスはポテンシャルエネルギーを解放し、そのエネルギーが全てX線放射として系より出ていくと仮定することにより、X線の時間変動を計算することができる。しかしながら、こうして計算されたパワースペクトルのべき(周波数fの-1.8乗)は必ずしも観測と一致しなかった(発表論文:Mineshige,Ouchi&Nishimori 1994)。そこで円盤粘性によるガス拡散の効果をも採り入れ、モデルをたて直した。こうして完成された新しいモデルは、パワースペクトルのべき(周波数fの-1.5乗)のみならず、X線ショットのピーク強度分布や、ショットの間隔分布についても、観測結果をみごとに再現した(発表論文:Mineshige,Takeuchi & Nishimori 1994;Negoro et al.1995)。ところで自己組織化をおこす不安定の種として磁気フレアを考えると、ブラックホールをとりまく円盤の構造は、光球+コロナという、従来考えられていたようなモデルでは説明できない。そこでわれわれは、円盤全体がコロナとなったような、新しいモデルを提唱した(発表論文:Mineshige, Kusunose & Matsumoto 1995)。

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  • 位置固定反応法による複雑系パターン形成の研究

    研究課題/領域番号：05836003  1993年 - 1994年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  一般研究(C)

    泰中 啓一, 菅野 正吉, 西森 拓

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    配分額：2300000円 （ 直接経費：2300000円 ）

    近年の空間パターン研究は、すさまじい。日常的に目に触れるものが研究の対象となってきている。空間パターンを研究する方法として、我々は「格子上の化学反応モデル」としての位置固定反応(PFR)を行っている。このPFRの最大の成果は生物絶滅の不確定性仮説である。
    複雑に相互作用する大規模系ではカタストロフィーと呼ばれる大異変がしばしば起きる。たとえば、生態系において動植物が絶滅したり、ある生物の固体数が異常に増加したりすること。このようなカタストロフィーが起きると、たくさんの解折者や研究者がその原因を追求してきた。しかし、彼らの努力にもかかわらず、はっきりした原因を確定できないことが多い。これはカタストロフィーには固有の不確定性が内在しているからであると思われる。この不確定性のために原因を追求できないと考えた方がよいかも知れない。最近、僕はこのようなカタストロフィーにおける不確定性(原因追求不可能性、または予測不可能性)が起きるメカニズムを議論した。
    興味の対象を定常状態に向け、この立場からカタストロフィーにおける不確定性の由来を説明した。不確定性のメカニズムとして、相移転と間接効果の2つの要因を上げた。相転位は、非線形性に由来する現象で、些細な原因によって大きな結果が引き起こされるという性質を持っている。一方、間接効果は非平衡性に由来しており、原因と結果の間に直接的な関係がないことを意味する。両者の要因が同時に組み合わさったとき、カタストロフィーという結果が起きたとしても、その結果と関係がなく、しかも極めて些細な原因を追求することが必要になる。そんなことは不可能に近い。

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  • 位置固定反応法による生態系パターン形成の研究

    研究課題/領域番号：05215210  1993年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  重点領域研究

    泰中 啓一, 菅野 正吉, 西森 拓

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    配分額：800000円 （ 直接経費：800000円 ）

    位置固定反応法(PFR)というシミュレーション手法を主として生態系のモデルに適用した。具体的には次のような結論を得た。
    1.ある不要な生物を除去しつづけてもその生物は減るとは限らない。
    2.生態系におけるカタストロフィーの原因を究明することは不可能である。
    たとえばバッタの個体数が突然増えたとき、生態学者は通常その生物種にとって有利な環境要因を探す。しかしそれはあまりにも短絡的すぎる。なぜならバッタとはまったく関係のない生物による環境影響が巡り巡ってバッタの増加を間接的に引き起すからである。それどころか逆にバッタにとって不利な環境要因からでもバッタの異常増加が起こる可能性があることを示した。この結果はダーウィンの単純な進化論を否定することになる。

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  • 非一様な固体の集合体の非線形動力学

    研究課題/領域番号：05740248  1993年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  奨励研究(A)

    西森 拓

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    配分額：800000円 （ 直接経費：800000円 ）

    適当な外力が印加されたとき、固体の集合体(砂、地盤)は複雑な振る舞いを示す。ある条件下では、全体として、コヒーレントな運動を行う(砂丘の高速移動など)一方、別の条件下では各要素が、バラバラに振る舞うように見える(流砂現象、地盤液状化)。これらの複雑な振る舞いは、おもに系の離散性、非一様性に由来し従来の理論解析法では把握が困難であり、その規模の大きさ、および適当なスケール変換規則が未知であるゆえ、実験的な制御も難しい。
    今回の研究では、最近の非線形動力学の進展の中で得られつつある、新しい知見と手法(など)を運用して、このような複雑な系の動的過程、とくに砂地形のダイナミクスを明らかにしてきた。具体的には申請者らが現在まで、改良を進めてきた連結写像格子法と呼ばれる非常に効率の良い数値模型を使って、砂のダイナミクスを再現することで、風紋や砂丘の形成機構、移動形態、を詳細に調べてきた。また線形解析、を実行し、系の複雑な時間発展が、その非一様性や、非線形性といかに連動しているのかを明らかにし、次ページに記載した論文として発表した。

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  • 非拡散衝突モデルによる複雑系パターン形成の研究

    研究課題/領域番号：04231206  1992年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  重点領域研究

    泰中 啓一, 菅野 正吉, 西森 拓

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    配分額：800000円 （ 直接経費：800000円 ）

    最近、私たちは非拡散衝突モデルという新しいコンピューター・シミュレーション手法を開発した。この手法の最大の利点は、反応拡散方程式にかわって複雑系の空間パターンを容易に研究できるという点にある。昨年までは、この手法を主として生態系の空間パターン形成の問題に適用してきた。
    本研究の目的は、生態系だけでなく、化学反応系、さらには社会学や宇宙物理学のさまざまな“複雑系"に対しても、非拡散衝突モデルを適用し、計算機物理の中でその地位を確立させることを目的としていた。この目的は基本的に達成された。すなわち、生態系のみならず、社会学とりわけ選挙の問題さらには宇宙物理学の分野において、これまで得られて来なかった新しい知見を得ることができた。
    1.生態系では、具体的には拾食者と餌と空地の3つの状態から成る系を研究した。簡単な反応モデルによって空間パターンを自己組織的に作り出した。その結果次のような新しい知見を得た。ある生物を我々が除去し、又は殺しつづけても、その生物は減少するとは限らない。
    2.選挙とマスコミの問題では次のような成果を得た。(1)ある候補者がスキャンダルの公表によってマスコミからダメージを受けても、その候補者の支持層は減少するとは限らない。(2)マスコミから無視された候補者にも大きな影響が及ぶ。(3)選挙の直前のマスコミ報道は直接的な影響を有権者に及ぼす、これらの成果については産経新聞(3月6日付)にも大きく報道された。
    3.宇宙物理学の分野では、銀河内星間ガスの空間構造について考えた。銀河内星間ガスとしては、cold cloudやhot gasが非常に多く存在することができるの対して、warm gasが多く存在することができない理由を説明した。

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