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論文 【 表示 ／ 非表示 】
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An instability framework of Hopf–Turing–Turing singularity in 2-component reaction–diffusion systems 査読あり
Izuhara H., Kobayashi S.
Japan Journal of Industrial and Applied Mathematics 42 ( 1 ) 63 - 112 2025年1月
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：Japan Journal of Industrial and Applied Mathematics
This paper investigates pattern formation in 2-component reaction–diffusion systems with linear diffusion and local reaction terms. We propose a novel instability framework characterized by 0-mode Hopf instability, m and m + 1 mode Turing instabilities in 2-component reaction–diffusion systems. A normal form for the codimension 3 bifurcation is derived via the center manifold reduction, representing one of the main results in this paper. Additionally, we present numerical results on the bifurcation of certain reaction–diffusion systems and on the chaotic behavior of the normal form.
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Iida M., Izuhara H., Kon R.
Discrete and Continuous Dynamical Systems - Series B 28 ( 12 ) 6159 - 6178 2023年12月
担当区分：責任著者 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 B
Cross-diffusion may be an important driving force of pattern formation in population models. Recently, a relation between cross-diffusion and reaction-diffusion systems has been revealed from the mathematical modeling point of view. In this paper, we derive a predator–prey model with cross-diffusion from a simple reaction-diffusion system with two behavioral states in the predator population and examine whether cross-diffusion can induce spatial patterns in predator–prey models. We assume that the predators have identical behavioral characteristics except for their mobility and searching activity for preys: we consider two states, namely less mobile predators searching for preys more actively than mobile predators. Our analysis shows that cross-diffusion derived in this situation can induce spatial patterns if the prey-density-dependent conversion rate from less mobile state to mobile one increases more rapidly than that from mobile to less mobile at high prey density.
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SPATIAL SEGREGATION OF MULTIPLE SPECIES: A SINGULAR LIMIT APPROACH 査読あり 国際共著
Izuhara H., Monobe H., Wu C.H.
Discrete and Continuous Dynamical Systems - Series B 28 ( 12 ) 6208 - 6232 2023年12月
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 B
The spatial segregation of the populations occurs commonly in ecology. One typical way to understand this phenomenon is to consider strong competition in some species. In this paper, we shall consider multiple-species competition-diffusion models. Under the condition that some interspecies competition rates are large, we show that the segregation phenomenon occurs. Furthermore, we derive some two-phase Stefan-like problems appearing as the singular limit, which may provide some modeling interpretation for free boundary problems studied in the literature.
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PARTIALLY OVERLAPPING TRAVELLING WAVES IN A PARABOLIC-HYPERBOLIC SYSTEM 査読あり 国際共著
Bertsch M., Izuhara H., Mimura M., Wakasa T.
Discrete and Continuous Dynamical Systems - Series B 28 ( 12 ) 5934 - 5966 2023年12月
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
We study the existence of travelling wave solutions of a one-dimensional parabolic-hyperbolic system for u(x, t) and v(x, t), which arises as a model for contact inhibition of cell growth. Compared to the scalar Fisher-KPP equation, the structure of the travelling wave solutions is surprisingly rich and strongly parameter-dependent. In the present paper we consider a parameter regime where the minimal wave speed is positive. We show that there exists a branch of travelling wave solutions for wave speeds which are larger than the minimal one. But the main result is more surprising: for certain values of the parameters the travelling wave with minimal wave speed is not segregated (a solution is called segregated if the product uv vanishes almost everywhere) and in that case there exists a second branch of “partially overlapping” travelling wave solutions for speeds between the minimal one and that of the (unique) segregated travelling wave.
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A new instability framework in 2-component reaction-diffusion systems
Hirofumi Izuhara, Shunsuke Kobayashi
arXiv 2023年11月
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）
書籍等出版物 【 表示 ／ 非表示 】
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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
記述言語：日本語 著書種別：学術書
MISC 【 表示 ／ 非表示 】
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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
記述言語：日本語 掲載種別：会議報告等
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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
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 】
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反応拡散系に現れる複雑ダイナミクス：分岐構造から探る起源 招待あり
出原浩史
北陸応用数り研究会
開催年月日： 2025年2月20日 - 2025年2月22日
会議種別：口頭発表（招待・特別）
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2成分反応拡散系における複雑ダイナミクスの起源 招待あり
出原浩史
数学と現象 in 清里
開催年月日： 2025年2月2日 - 2025年2月4日
会議種別：口頭発表（招待・特別）
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遅延を含むFisher-KPP方程式のsemi-waveについて 招待あり
出原浩史
RIMS共同研究「時間遅れ系と数理科学：理論と応用の新たな展開に向けて」
開催年月日： 2024年11月13日 - 2024年11月15日
会議種別：口頭発表（招待・特別）
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遅延を含むFisher-KPP方程式のsemi-waveについて−数値計算の視点から− 招待あり
出原浩史
日本応用数理学会2024年度年会 正会員OS「時間遅れと数理」
開催年月日： 2024年9月14日 - 2024年9月16日
会議種別：口頭発表（招待・特別）
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2成分反応拡散系の解の構造 招待あり
出原浩史
数学と現象 in 伊香保
開催年月日： 2024年8月30日 - 2024年9月1日
会議種別：口頭発表（招待・特別）
受賞 【 表示 ／ 非表示 】
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熱コレ2022 最優秀動画賞
2022年10月 日本機械学会 熱工学コンファレンス2022 様々な紙の燃え方
中村 愛美, 小林 温斗, 鈴木 啓介, 松岡 常吉, 出原 浩史, 桑名 一徳, 中村 祐二
受賞区分：国内学会・会議・シンポジウム等の賞
科研費（文科省・学振・厚労省）獲得実績 【 表示 ／ 非表示 】
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不安定な燃え拡がり挙動の評価指標の検討
研究課題/領域番号：24K07960 2024年04月 - 2027年03月
独立行政法人日本学術振興会 科学研究費基金 基盤研究(C)
担当区分：研究分担者
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個体群の広がりを抑制する障害物問題とその解析
研究課題/領域番号：23K03216 2023年04月 - 2026年03月
独立行政法人日本学術振興会 科学研究費基金 基盤研究(C)
担当区分：研究分担者
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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 - 2025年03月
独立行政法人日本学術振興会 科学研究費基金 基盤研究(C)
担当区分：研究代表者
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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
独立行政法人日本学術振興会 科学研究費補助金 基盤研究(C)
担当区分：研究分担者
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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)
担当区分：研究代表者
その他競争的資金獲得実績 【 表示 ／ 非表示 】
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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
資金種別：競争的資金
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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
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。
研究・技術シーズ 【 表示 ／ 非表示 】
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複雑現象の数理モデリングと計算機シミュレーション
自然・社会に現れるパターン形成の数理
機械学習と数理モデリング技術相談に応じられる関連分野：・複雑現象の数理モデリング
・数値シミュレーションメッセージ：・共同研究の希望テーマ：複雑現象を記述する数理モデルの構築とその応用
・数理モデルを用いた開発というニーズがあれば、ぜひ教えてください。