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本グループでは、生物系ソフトマター系地学系の諸現象から非線形動力学系、統計力学の基礎的性質に関わる話題に対し、数理モデルの構築実験データーの統計的解析等、様々な手法を用いて研究をしています。現在は特に以下の項目について、本専攻内や学外の実験系(特に化学系・生物系)研究室の方々よりご協力を頂きながら、研究を進行しています。勿論対象は以下のものだけにとらわれる必要はなく、数理的知識をバックグラウンドに広く自然を眺め、特に「物事が沢山集まる事で生じる事がら」に関して、新しい面白い話題を常に幅広く模索してます。

  • 地形の形成に関する研究 : 最近では特に砂丘や河川の様々な形状形成について、モデル構築をしています。(砂丘の形状形成に関する研究が日経新聞 (2010, 6/28) で紹介されました.)

  • 交通渋滞に関する研究 : 車のみならず人や生物、細胞の中のタンパク質など、様々なところで発生する渋滞について、そのメカニズムと解消可能性に関して調べています。

  • 砂、粉などの「粉体」の動力学:砂や粉は、平坦な場所で放っておけば山等を作って「固まって」いますが、力がかかると雪崩等を起こして「流れ」だします。この「固体」とも「流体」とも言えないものの数理的な扱いを研究しています。(ちなみに砂丘は巨大な粉体です。また粉体も渋滞します。空気中で斜面を流れると「雪崩」になります。どれも「粒」の単純さからは想像できないほど複雑な様相を見せてくれます。)

  • 生物集団の自己組織的な秩序形成と機能性 : 特に社会性昆虫の典型例であるアリの、個体レベル及び集団レベルでの機能性(認知、記憶、学習)と社会性、走化性と走光性による集団の行動の秩序化、行動戦略の変化について、また微生物(特にミドリムシ)の走性による動的秩序形成(対流形成)について、モデルや実験、データ解析を用いて調べています。

  • 生体内化学反応ネットワークの解析 : 細胞内部の遺伝子制御、代謝・シグナル伝達系のネットワークといった生体内反応ネットワーク系の構造と、それによって生じるダイナミックスが実現する機能性(生物が化学反応を利用して実装している情報処理過程(計算過程))について、実験テーターの統計的解析と力学系的手法を用いて研究しています。

  • 化学反応によって形成される秩序や運動 : 生物の細胞内でダイナミックに起きている化学反応過程について、特に細胞の秩序形成、細胞内のミクロ性(分子の少数性)が起因して現れる非定常揺らぎや混み合い、及びその結果現れる細胞の挙動、運動性について研究しています。

  • タンパク質・DNAの運動と機能 : 生物の活動を支える最も重要な「分子機械」であるタンパク質、「記憶装置」であり最近では機械的な様相も見え始めているDNAについて、その内部の構造(形)と動き(揺らぎ)と機能性の関係や、タンパク質同士、タンパク質と脂質膜、タンパク質とDNA(これらが形成する染色体)、等との(不均一な)やり取りによって生じる運動や機能性について、調べています。