石本 健太

超階層流体数理による細胞運動の予測と制御

グラント番号：JPMJCR25Q1

研究代表者：石本 健太

主たる共同研究者

石川 拓司	東北大学 大学院医工学研究科　教授
紫加田 知幸	水産研究・教育機構 水産技術研究所　グループ長

研究概要

本研究課題では，細胞スケールと環境スケールが複雑に絡み合う細胞運動の予測・制御手法の開発に取り組みます．流体方程式の数理構造に立脚した超階層流体数理を構築し，ミクロからスーパーマクロまでの異なる階層間を接続する数理モデリング基盤の確立を目指します．また，これらの数理基盤の実証として，有害赤潮藻の鉛直集積現象の予測に取り組みます．

小林 徹也

複雑生体現象の予測と制御に向けた離散・連続の統合幾何解析の構築と応用

グラント番号：JPMJCR25Q2

研究代表者：小林 徹也

主たる共同研究者

太田 慎一	大阪大学 大学院理学研究科　教授
本田 直樹	名古屋大学 大学院医学系研究科　教授

研究概要

本研究は、離散性・非線形性・非対称性を扱いうる離散・連続統合的な幾何解析を発展させることで、連続と離散の統合データ活用を飛躍的に促進し、生体要素間の多対多な因果構造が生み出す複雑動態の変容や破綻を予測・制御しうる数理的基礎を構築する。その理論をもとに多臓器連関や免疫記憶の変容などを予測する情報技術を構築してその有効性を実証することで「離散と連続」を横断した幾何解析の新たな学理と分野を開拓する。

下川 航也

分子がつくる構造の予測と制御のためのトポロジー理論構築

グラント番号：JPMJCR25Q3

研究代表者：下川 航也

主たる共同研究者

佐藤 敏文	北海道大学 大学院工学研究院　教授
澤田 知久	東京科学大学 総合研究院　准教授
陣内 浩司	東北大学 多元物質科学研究所　教授

研究概要

結び目理論と3次元多様体論を基盤に、環状高分子や自己組織化構造の絡み合いを幾何的に解析し、過渡的・永続的な絡み合いに起因する分子の構造の予測と制御を目指す。数学・計算科学・分子創製・計測評価の各分野の専門家が連携し、高分子物質材料を通じた社会還元を目指して、分子がつくる構造の予測と制御のためのトポロジー理論を構築する。

奈良 高明

逆問題の直接解法による人体の非侵襲計測

グラント番号：JPMJCR25Q4

研究代表者：奈良 高明

主たる共同研究者

代田 悠一郎	東京大学 医学部附属病院　講師
Ｔｈａ ＫｈｉｎＫｈｉｎ	北海道大学 大学院医学研究院　准教授

研究概要

本研究は，逆問題の直接解法に基づく人体の非侵襲計測法を開発し，侵襲計測に匹敵する情報を再構成して医療診断に応用することを目的とします．そのために，(1)人体の電気特性の直接再構成法確立と神経・運動器変性疾患定量評価への応用，(2)脳磁場・脳波計測による脳表面電磁場復元法構築とてんかん焦点同定，非侵襲脳刺激への応用，(3)時系列信号の正則関数変換法開発とてんかん発作予測法への応用，に取り組みます．

安田 浩保

秩序の設計ー数理が拓く河川の制御

グラント番号：JPMJCR25Q5

研究代表者：安田 浩保

主たる共同研究者

小野 峻佑	東京科学大学 情報理工学院　教授
田中 一成	早稲田大学 理工学術院　准教授
中澤 嵩	金沢大学 学術メディア創成センター　准教授

研究概要

本研究は、洪水流や地形変化など自然河川に現れる非線形現象に内在する秩序構造を数理的に抽出・定式化し、それを設計や制御へと接続する枠組みを構築する。擬似層流と呼ばれる整流構造に着目し、分岐理論や力学系理論に基づく解析を進めるとともに、マルチバンドレーダ観測、深層学習と動的モード分解による構造抽出、強化学習と形状最適化を多段階に実行することで、自然現象の予測と設計を往還する数理的基盤を確立する。