学位
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博士（数理科学） （ 2014年3月 明治大学 ）
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修士（理学） （ 2011年3月 広島大学 ）
イワモト マユコ
岩本 真裕子
IWAMOTO MAYUKO
所属
大学院 先端数理科学研究科 特任准教授
職名
特任准教授
外部リンク
研究キーワード
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数値解析
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比率調整
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這行運動
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数理生物
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頭足類
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腹足類
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数理モデル
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自己駆動粒子
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コミュニケーション
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集団的知性
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自己組織化
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非平衡系
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モデリング
研究分野
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その他 / その他 / 数理生物学、現象数理学
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情報通信 / ソフトコンピューティング
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自然科学一般 / 応用数学、統計数学
学歴
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明治大学 大学院先端数理科学研究科 現象数理学専攻
2011年4月 - 2014年3月
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広島大学 大学院理学研究科 数理分子生命理学専攻
2009年4月 - 2011年3月
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広島大学 理学部 数学科
2002年4月 - 2006年3月
経歴
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明治大学 大学院先端数理科学研究科 特任准教授
2026年4月 - 現在
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公立はこだて未来大学 客員准教授
2025年8月 - 現在
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同志社大学 文化情報学部
2023年4月 - 2023年9月
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同志社大学 文化情報学部 准教授
2020年4月 - 2023年3月
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島根大学 総合理工学部 数理科学科 講師
2016年4月 - 2020年3月
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明治大学 先端数理科学インスティテュート 客員研究員
2014年4月 - 2026年4月
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明治大学 総合数理学部 特任講師
2014年4月 - 2016年3月
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明治大学 先端数理科学インスティチュート グローバルCOE博士課程研究員
2011年4月 - 2014年3月
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滋賀県立水口東中学高等学校 数学教諭
2006年3月 - 2009年4月
所属学協会
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日本比較生理生化学会
2014年 - 2018年
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日本応用数理学会
2012年 - 現在
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日本数理生物学会
2010年 - 現在
論文
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Basis of self-organized proportion regulation resulting from local contacts. 査読 国際誌
Mayuko Iwamoto, Daishin Ueyama
Journal of theoretical biology 440 112 - 120 2018年3月
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Spontaneous formation of unidirectional path 査読
Mayuko Iwamoto, Nobuhiko J. Suematsu, Daishin Ueyama
CHEMICAL PHYSICS LETTERS 616 248 - 253 2014年11月
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The advantage of mucus for adhesive locomotion in gastropods. 査読 国際誌
Mayuko Iwamoto, Daishin Ueyama, Ryo Kobayashi
Journal of theoretical biology 353 133 - 41 2014年7月
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Mechanism of spiral formation in heterogeneous discretized excitable media. 査読 国際誌
Shu-ichi Kinoshita, Mayuko Iwamoto, Keita Tateishi, Nobuhiko J Suematsu, Daishin Ueyama
Physical review. E, Statistical, nonlinear, and soft matter physics 87 ( 6 ) 062815 - 062815 2013年6月
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Decentralised control of multiple mobile agents for quick, smooth, and safe movement 査読
Takeshi Kano, Mayuko Iwamoto, Daishin Ueyama
Physica A: Statistical Mechanics and its Applications 572 125898 - 125898 2021年6月
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歩行者の流れのように --二次元平面上を自由に移動可能な未来の自動運転車の自律分散制御--
加納剛史, 岩本真裕子, 上山大信
第30回自律分散システムシンポジウム資料 28 - 31 2018年
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Effects of an Obstacle Position for Pedestrian Evacuation: SF Model Approach 査読
Takashi Matsuoka, Akiyasu Tomoeda, Mayuko Iwamoto, Kohta Suzuno, Daishin Ueyama
TRAFFIC AND GRANULAR FLOW '13 163 - 170 2015年
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Dynamic Structure in Pedestrian Evacuation: Image Processing Approach 査読
Kohta Suzuno, Akiyasu Tomoeda, Mayuko Iwamoto, Daishin Ueyama
TRAFFIC AND GRANULAR FLOW '13 195 - 201 2015年
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Arch-shaped equilibrium solutions in social force model 査読
Tsubasa Masui, Akiyasu Tomoeda, Mayuko Iwamoto, Daishin Ueyama
Traffic and Granular Flow 2011 179 - 185 2013年
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上山 大信, 増井翼, 友枝明保, 岩本真裕子, 上山大信
第17回交通流のシミュレーションシンポジウム論文集 121 - 124 2011年
MISC
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「手抜き」の制御で自律移動体群を「速く,安全に,滑らかに!」
菅野健, 三上大志, 山田恭史, 岩本真裕子, 上山大信, 加納剛史, 石黒章夫
自律分散システム・シンポジウム(CD-ROM) 34th 2022年
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アクティブセンシングを活用した複数移動体の衝突回避制御則
菅野健, 三上大志, 山田恭史, 岩本真裕子, 上山大信, 加納剛史, 石黒章夫
日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会講演論文集(CD-ROM) 2021 2021年
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「素早く,安全に,そして滑らかに」:人間と調和可能な移動体群の自律分散制御
加納剛史, 岩本真裕子, 上山大信, 山田恭史, 石黒章夫
立石科学技術振興財団助成研究成果集(Web) ( 30 ) 2021年
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数理モデルができるまで 生物の比率の自動調整機構／さまざまな興味が結びつくとき 招待
上山大信, 岩本真裕子
数学セミナー２０２０年８月号 2020年8月
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テイラーの定理 招待
岩本 真裕子
数学セミナー２０２０年５月号 2020年5月
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Decentralized Control for Self-driving Cars That can Freely Move on Two-dimensional Plane 査読
Proceedings of Pedestrian and Evacuation Dynamics 2018 (PED2018) 474 - 476 2020年3月
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一次元這行運動における伸縮制御と摩擦制御の連関手法
関東 大樹, 岩本 真裕子, 加納 剛史, 石黒 章夫
ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集 2018 ( 0 ) 1P1 - E16 2018年
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岩本 真裕子
応用数理 26 ( 2 ) 14 - 21 2016年
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腹足類の這行運動メカニズム (特集 微分方程式で現象を見る)
岩本 真裕子
数学セミナー 54 ( 2 ) 32 - 38 2015年2月
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粘液を利用した腹足類這行運動メカニズム (第9回生物数学の理論とその応用 : RIMS研究集会報告集)
岩本 真裕子, 上山 大信, 小林 亮
数理解析研究所講究録 1853 ( 1853 ) 217 - 224 2013年10月
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セルオートマトンモデルを用いた非一様興奮場におけるスパイラル波発生メカニズムの概説 (第9回生物数学の理論とその応用 : RIMS研究集会報告集)
木下 修一, 立石 恵大, 岩本 真裕子, 末松 J.信彦, 上山 大信
数理解析研究所講究録 1853 ( 1853 ) 210 - 216 2013年10月
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27aXC-6 非一様興奮場におけるスパイラル波の発生メカニズム(27aXC 化学物理2,領域12(ソフトマター物理,化学物理,生物物理))
木下 修一, 立石 憲大, 岩本 真裕子, 末松 J. 信彦, 上山 大信
日本物理学会講演概要集 68 ( 0 ) 427 - 427 2013年
講演・口頭発表等
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Mechanism of Crawling Locomotion in Gastropods 招待
Active Matter Workshop 2020 2020年1月
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コウイカ類の動的パターン形成モデル 招待
鳥取非線形研究会 2019年11月
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コウイカ類の体表パターンに関する２つのアプローチ 招待
RIMS共同研究（グループ型A）モデル駆動とデータ駆動の協同によるデータ数理科学に向けた基盤研究の新展開 2019年8月
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頭足類の動的パターン形成メカニズムとその機能の理解に向けて 招待
第１回複雑系知能セミナー 2019年6月
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軟体動物に見られる動的パターンとその機能 招待
細胞動態の原理とその数理 2019年3月
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腹足類の這行運動メカニズムについて数理からのアプローチ 招待
バイオメカニクス研究会（日本生体医工学会専門別研究会） 2018年11月
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Model for Dynamic Pattern Formation in Cuttlefish 招待
ReaDiNet 2018 Recent Progress in Mathematical Theories for Biological Phenomena 2018年11月
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軟体動物に見られる筋収縮を介したパターン形成 招待
パターン形成の数理とその周辺 2018年5月
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腹足類や頭足類に見られるパターンと数理モデル 招待
武蔵野大学数理工学シンポジウム2017 2017年11月
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生物に見られる比率調整制御 招待
北大MMCセミナー 2017年7月
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A Model for Adhesive Locomotion with Monotaxic Wave in Gastropods 招待
PNU Math Forum 2016 2016年12月
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A simple model for self-organized proportion regulation 招待
GDRI ReaDiNet Stochastic PDE’s, Large Scale Interacting Systems and Applications to Biology 2016年3月
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腹足類の這行運動モデル 招待
日本学術会議第５回計算力学シンポジウム 2015年12月
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局所的相互作用による秩序形成とその機能 招待
総合研究大学院大学先導科学研究科数理生物学研究室 公開セミナー 2015年9月
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腹足類の這行運動と粘液の効果 招待
日本生態学会第62回大会 自由集会「貝類を通して生命現象に迫る 3：貝類の行動」 2015年3月
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Mathematical model for adhesive locomotion in gastropods 招待
Mathematical Approaches to Pattern Formation 2014年10月
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数理モデルで理解する腹足類の這行運動 招待
統計数理研究所共同利用研究集会 動物行動モデリング:個体・集団・バイオメカニクス 2013年12月
共同研究・競争的資金等の研究課題
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イカの擬態行動におけるパターン変化に学ぶ動的パターン形成理論
研究課題/領域番号：21K12065 2021年4月 - 2025年3月
日本学術振興会 科学研究費助成事業 基盤研究(C) 基盤研究(C)
岩本 真裕子
配分額：3900000円 （ 直接経費：3000000円 、 間接経費：900000円 ）
イカやタコのなどの頭足類は筋収縮により体表パターンを瞬時に変化させ擬態やコミュニケーションを行なっていると言われている。しかし、その動的パターン形成のメカニズムは全く明らかにされていない。本研究は、自律分散型制御と中央集権型制御の共存に着目し、頭足類の筋収縮による動的パターン形成におけるパラレルなメカニズムのバランス制御に関して理解することを目的とする。研究遂行にあたっては、数理モデルの構築を研究の中心に据え、微分方程式により記述した数理モデルの数値シミュレーションと強化学習などの機械学習の研究手法を駆使し、環境や状況に応じて最適な制御バランスを獲得する過程を考察する。
本年は、数理モデル構築の第１段階として、色素細胞と筋繊維の構造に着目した。イカ類の表皮には、3色の色素細胞が層を成し、その下には、虹色細胞と白色細胞の層がある。また、それぞれの色素胞には筋繊維と神経が円状に伸びていることが知られている。まずは、先行研究で構築した色素細胞１層のプロトタイプの２次元モデルについて、追加の数値シミュレーションを行い、考察を深めた。次に、それぞれの筋繊維の末端は全体の10%程度しか繋がっていないこという近年の実験結果(Hannah E. Rosen, et al., 2017)を踏まえ、神経の結合に不均一性を導入し、結合の割合の違いによるパターンの維持と崩壊について数値シミュレーションを行った。この結果からイカ類が見せる特有の不均一な「まだら」模様は、神経ネットワークの不均一性から実現されている可能性が示唆されたが、一方で、実際にまだら模様を見せる個体も、美しい縞模様に体表模様を変化させることもできることから、神経のネットワーク構造だけでなく、情報伝達の電気信号の強度が模様に関わると考えられる。
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軟体動物の動的パターン形成における制御理論の構築
研究課題/領域番号：17H04826 2017年4月 - 2021年3月
日本学術振興会 科学研究費助成事業 若手研究(A) 若手研究(A)
岩本 真裕子
配分額：10660000円 （ 直接経費：8200000円 、 間接経費：2460000円 ）
カタツムリなどの腹足類では這って移動する際に腹足に動的な２次元パターンが出現し、またイカ類などの頭足類では、擬態行動や個体間のコミュニケーションの際に表皮に動的な２次元パターンが出現し、そのパターンが瞬時に変化する。本研究では、これら腹足類や頭足類などの軟体動物においてはパターン形成が筋収縮によって実現されていることに着目し、筋収縮パターンの制御方法を探ることで、腹足類の這行運動における運動制御メカニズムを系統的に理解し、工学応用の基盤を確立することを目的としている。
目的の達成に向けて、平成３０年度は、（課題I） 1次元信号から2次元パターン形成のための数理モデルの構築を行い数値シミュレーションによりモデルの検証を行った。まず、１次元のバネ質点系に対して、中枢から信号を想定して、FitzHugh-Nagumoモデルにより周期的なパルスによる入力の有無によって、筋収縮により色素胞が拡大・縮小し、表皮パターンを変化させた。次に２次元のバネ質点系に対して、一定の外部刺激（イカ類の場合は視覚情報）がFitzHugh-Nagumoモデルに入力され、それを元に筋収縮を行った結果、パラメータによって、ストライプやスポットなどの２次元非一様パターンをバネ質点系モデルの数値シミュレーションで実現した。しかしながら、この非一様パターンは反応拡散系によるものであり、軟体動物の神経システムを模倣できているとは言い難い。今度の課題として、軟体動物の神経システムにおいては、中枢からの神経が末端では放射状に繋がっていることを考慮して、信号入力に中距離相互作用を導入する予定である。 -
イカ類が表出する体表パターンの言語的意味に関する数理的探求
研究課題/領域番号：16KT0137 2016年7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) 基盤研究(C)
岩本 真裕子, 池田 譲
配分額：4680000円 （ 直接経費：3600000円 、 間接経費：1080000円 ）
記憶・学習に優れ、発達した視覚系を持つイカ類の体表パターンの変化は、カモフラージュや同種個体間コミュニケーションに利用されていると考えられてきた。しかし、イカ類の飼育・実験の困難さから、その詳細は明らかではない。そこで、本研究は行動学と数学の協同により、イカ類がコミュニケーション時に体表に表出させる動的で多彩な体表パターンの言語的意味について数理的な解読・理解をし論理を確立することが目的である。
これまでの行動実験では、主に次の２つの方法を行なった。
(i)トラフコウイカ成体にいくつかの動画を見せ、体表パターン変化を記録
(ii)２個体のトラフコウイカ亜成体の初対面での体表パターンおよび動作要素変化を記録
捕食者の動画を見た際や対面実験において、状況の時間変化とともに、急激な体表パターン変化と特定パターンの出現が見られた。また、数学的アプローチとして、複雑なトラフコウイカの体表パターンが幾つかの典型的な体表パターンの線形和として実現され得るかイカ類の体表構造や神経系をもとに検討した。
最終年度は、トラフコウイカの入手が困難であったため、代替案としてコブシメを使用し主に上記(i)(ii)の行動実験を行なった。体色が変化するコウイカのアニメーションを見たコブシメの体色は変化せず、体の向きを変えるコウイカのアニメーションを見たコブシメは体表の色彩や質感を変化させた。初対面の他個体を見たコブシメは、時間経過とともに個体間の距離や動作要素を変えるとともに、主に６種類の体表パターンを出現させた。それらの動作や体表パターンの出現頻度や順番にある程度の秩序が見られた。今後は、イカ類が視力に頼ってコミュニケーションを行なっていることを踏まえ、人間の判断では分類できないすべての体表パターンを機械学習によって分類し、そのパターンの出現秩序についてさらに解析を進め体表パターンの言語的意味について解読する。 -
腹足類の這行運動機構における摩擦制御論と運動様式の分岐現象に関する数理的解析
研究課題/領域番号：26887038 2014年8月 - 2016年3月
日本学術振興会 科学研究費助成事業 研究活動スタート支援 研究活動スタート支援
岩本 真裕子, 上山 大信
配分額：2340000円 （ 直接経費：1800000円 、 間接経費：540000円 ）
本研究は腹足類などの軟体動物の這行運動に見られる筋収縮による進行波パターンとその制御のメカニズムについて数理的な視点からの考察・提案を行うことが目的である。筋収縮と粘液の動的粘弾性を記述したバネ質点系数理モデルの数値解析により腹足類の這行運動に見られるDirect waveとRetrograde waveは、筋肉の収縮率をパタメータにして分岐現象が見られることが明らかとなった。また、這行運動の実現における摩擦制御が粘液か足上げかについて議論するために、制御理論に関する基礎的な数理モデルを構築しその解析を行った。