出原 浩史 (イズハラ ヒロフミ)

IZUHARA Hirofumi

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工学教育研究部 工学基礎教育センター担当

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准教授

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学位 【 表示 / 非表示

  • 博士(理学) ( 2008年3月   広島大学 )

  • 修士(理学) ( 2005年3月   広島大学 )

研究分野 【 表示 / 非表示

  • 自然科学一般 / 数学基礎  / 応用数学

  • 自然科学一般 / 数学基礎

  • 自然科学一般 / 応用数学、統計数学

 

論文 【 表示 / 非表示

  • An aggregation model of cockroaches with fast-or-slow motion dichotomy 査読あり 国際共著

    Eliaš J., Izuhara H., Mimura M., Tang B.Q.

    Journal of Mathematical Biology   85 ( 3 )   2022年9月

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    担当区分:責任著者   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:Journal of Mathematical Biology  

    We propose a mathematical model, namely a reaction–diffusion system, to describe social behaviour of cockroaches. An essential new aspect in our model is that the dispersion behaviour due to overcrowding effect is taken into account as a counterpart to commonly studied aggregation. This consideration leads to an intriguing new phenomenon which has not been observed in the literature. Namely, due to the competition between aggregation towards areas of higher concentration of pheromone and dispersion avoiding overcrowded areas, the cockroaches aggregate more at the transition area of pheromone. Moreover, we also consider the fast reaction limit where the switching rate between active and inactive subpopulations tends to infinity. By utilising improved duality and energy methods, together with the regularisation of heat operator, we prove that the weak solution of the reaction–diffusion system converges to that of a reaction-cross-diffusion system.

    DOI: 10.1007/s00285-022-01797-1

    Scopus

  • Oscillations and bifurcation structure of reaction–diffusion model for cell polarity formation 査読あり

    Kuwamura M., Izuhara H., Ei S.i.

    Journal of Mathematical Biology   84 ( 4 )   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)   出版者・発行元:Journal of Mathematical Biology  

    We investigate the oscillatory dynamics and bifurcation structure of a reaction–diffusion system with bistable nonlinearity and mass conservation, which was proposed by (Otsuji et al., PLoS Comp Biol 3:e108, 2007). The system is a useful model for understanding cell polarity formation. We show that this model exhibits four different spatiotemporal patterns including two types of oscillatory patterns, which can be regarded as cell polarity oscillations with the reversal and non-reversal of polarity, respectively. The trigger causing these patterns is a diffusion-driven (Turing-like) instability. Moreover, we investigate the effects of extracellular signals on the cell polarity oscillations.

    DOI: 10.1007/s00285-022-01723-5

    Scopus

  • Asymptotic stability of two types of traveling waves for some predator-prey models 査読あり

    Zhang H., Izuhara H., Wu Y.

    Discrete and Continuous Dynamical Systems - Series B   26 ( 4 )   2323 - 2342   2021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:Discrete and Continuous Dynamical Systems - Series B  

    This paper is concerned with the asymptotic stability of wave fronts and oscillatory waves for some predator-prey models. By spectral anal- ysis and applying Evans function method with some numerical simulations, we show that the two types of waves with noncritical speeds are spectrally stable and nonlinearly exponentially stable in some exponentially weighted spaces.

    DOI: 10.3934/dcdsb.2021046

    Scopus

  • The formation of spreading front: the singular limit of three-component reaction–diffusion models 査読あり

    Izuhara H., Monobe H., Wu C.H.

    Journal of Mathematical Biology   82 ( 5 )   2021年4月

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    担当区分:筆頭著者   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Journal of Mathematical Biology  

    Understanding the invasion processes of biological species is a fundamental issue in ecology. Several mathematical models have been proposed to estimate the spreading speed of species. In recent decades, it was reported that some mathematical models of population dynamics have an explicit form of the evolution equations for the spreading front, which are represented by free boundary problems such as the Stefan-like problem (e.g., Mimura et al., Jpn J Appl Math 2:151–186, 1985; Du and Lin, SIAM J Math Anal 42:377–405, 2010). To understand the formation of the spreading front, in this paper, we will consider the singular limit of three-component reaction–diffusion models and give some interpretations for spreading front from the viewpoint of modeling. As an application, we revisit the issue of the spread of the grey squirrel in the UK and estimate the spreading speed of the grey squirrel based on our result. Also, we discuss the relation between some free boundary problems related to population dynamics and mathematical models describing Controlling Invasive Alien Species. Lastly, we numerically consider the traveling wave solutions, which give information on the spreading behavior of invasive species.

    DOI: 10.1007/s00285-021-01591-5

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  • Spatio-temporal coexistence in the cross-diffusion competition system 査読あり

    Izuhara H., Kobayashi S.

    Discrete and Continuous Dynamical Systems - Series S   14 ( 3 )   909 - 933   2021年3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:Discrete and Continuous Dynamical Systems - Series S  

    We study a two component cross-diffusion competition system which describes the population dynamics between two biological species. Since the cross-diffusion competition system possesses the so-called population pressure effects, a variety of solution behaviors can be exhibited compared with the classical diffusion competition system. In particular, we discuss on the existence of spatially non-constant time periodic solutions. Applying the center manifold theory and the standard normal form theory, the cross-diffusion competition system is reduced to a two dimensional dynamical system around a doubly degenerate point. As a result, we show the existence of stable time periodic solutions in the system. This means spatio-temporal coexistence between two biological species.

    DOI: 10.3934/dcdss.2020228

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書籍等出版物 【 表示 / 非表示

  • 微分積分の押さえどころ

    辻川 亨, 大塚 浩史, 出原 浩史, 伊藤 翼, 矢崎 成俊

    学術図書出版社  2019年 

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    記述言語:日本語

    CiNii Books

  • 線形代数入門

    辻川 亨, 出原 浩史( 担当: 共著)

    学術図書出版社  2017年11月 

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    記述言語:日本語 著書種別:学術書

    CiNii Books

  • パターン形成の数理とバイオメディカルへの応用

    Murray J. D. (James Dickson), 勝瀬 一登, 三村 昌泰, 瀬野 裕美, 吉田 雄紀, 青木 修一郎, 宮嶋 望, 半田 剛久, 清田 正紘, 河内 一樹, 中口 悦史, 梯 正之, 川崎 廣吉, 池田 幸太, 森下 喜弘, 出原 浩史, 関村 利朗, 昌子 浩登, 柴田 達夫, 上田 肇一, 本多 久夫, 稲葉 寿( 担当: 共訳)

    丸善出版  2016年 

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    記述言語:日本語 著書種別:学術書

    CiNii Books

MISC 【 表示 / 非表示

  • 第31回日本数理生物学会大会報告

    飯田雅人, 今隆助, 出原浩史

    日本数理生物学会ニュースレター   ( 96 )   2 - 5   2022年2月

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    記述言語:日本語   掲載種別:会議報告等  

  • 半乾燥地域における植生パターンと数理モデル 招待あり

    出原浩史

    数理科学 数理モデリングと生命科学   59 ( 9 )   51 - 57   2021年9月

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    記述言語:日本語   掲載種別:記事・総説・解説・論説等(商業誌、新聞、ウェブメディア)  

講演・口頭発表等 【 表示 / 非表示

  • 狭い空間での燃焼の数理モデル解析

    出原浩史

    九州大学IMI短期共同研究「燃焼・消炎機構の数理に基づく火災・爆発の安全対策」 

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    開催年月日: 2022年3月8日

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

  • 数学からみた数理モデルあれこれ

    出原浩史

    明治大学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~」 

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    開催年月日: 2022年1月24日 - 2022年1月25日

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

  • Mathematical modeling for derivation of functional responses in prey-predator systems 国際会議

    Hirofumi Izuhara

    Online seminar in Warsaw 

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    開催年月日: 2022年1月17日

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

  • 狭い空間における燃焼の数理モデル-間欠的な燃焼の解明に向けて-

    出原浩史

    九州大学IMI短期共同研究「燃焼・消炎機構の数理に基づく火災・爆発の安全対策」キックオフミーティング 

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    開催年月日: 2021年9月6日

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

  • 交差拡散-競争方程式における時間周期的共存について

    出原浩史

    南大阪応用数学セミナー 

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    開催年月日: 2021年7月31日

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

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科研費(文科省・学振・厚労省)獲得実績 【 表示 / 非表示

  • 狭い空間における燃焼の数理モデルと理論解析

    研究課題/領域番号:21K03353  2021年04月 - 2024年03月

    科学研究費補助金  基盤研究(C)

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    担当区分:研究代表者 

  • 燃焼限界近傍における火炎の燃え拡がり方向を決めるメカニズムの解明

    研究課題/領域番号:20K05001  2020年04月 - 2023年03月

    科学研究費補助金  基盤研究(C)

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    担当区分:研究分担者 

  • 燃焼モデルに現れるパターンの計算機支援解析

    研究課題/領域番号:17K14237  2017年04月 - 2022年03月

    科学研究費補助金  若手研究(B)

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    担当区分:研究代表者 

  • 生命現象における階層を超えるミクロとマクロとをつなぐ理論の構築

    2016年04月 - 2019年03月

    科学研究費補助金  基盤研究(C)

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    担当区分:研究代表者 

  • 生物の集合形成メカニズムに対する数理モデルからの探求

    2014年04月 - 2017年03月

    科学研究費補助金  若手研究(B)

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    担当区分:研究代表者 

    バクテリアなどの微生物は集合することにより規則正しいコロニーパターンを形成することがよく知られている. 本研究では, 数理モデルからのアプローチによって生物の自己組織的集合形成のメカニズムを明らかにする.

その他競争的資金獲得実績 【 表示 / 非表示

  • すす燃焼に現れる燃焼パターンのモデル解析からの考察

    2016年04月 - 2017年03月

    明治大学  MIMS重点研究推進プログラム 

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    資金種別:競争的資金

  • すす燃焼に現れる燃焼パターンのモデル解析からの考察

    2015年04月 - 2016年03月

    明治大学先端数理科学インスティテュート  MIMS数理科学共同研究プロジェクト 

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    資金種別:競争的資金

    微小重力環境下での燃焼は通常の重力環境での燃焼と全く異なる振る舞いをすることが知られており、燃焼が指状に広がる。本研究では微小重力環境における燃焼を数理モデル化し、その解析を通して燃焼跡パターンの形成メカニズムを理解することを目標とする。