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砂漠の藪の分布は超一様か?�Is the distribution of bushes in a desert hyperuniform?

中央大学理工学研究科修士課程物理学専攻

江添綾七

​

共同研究者:香取眞理

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2024/9/11 (水)

2024年度日本数理生物学会年会@北海道大学, 学術交流会館

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目次

  • 導入
  • 藪の解析とその結果
  • モデル
  • 今後の課題

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導入

砂漠の藪のデータ

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画像処理

アルゼンチン、イスチグアラスト州立公園の砂漠の衛星写真

By Google Maps

藪の大きさ(mass)、重心の座標のデータ

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導入

解析したい点過程(点の静的な空間配置)

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藪点過程 (massの重みつき)

  • 排他的な点過程
  • massが大きい点の周囲は疎

定量的に表したい

(考えられる原因)

過酷な環境下での生存競争

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導入

解析したい点過程(点の静的な空間配置)

5

藪点過程

藪点過程

(massの重みつき)

ジニブル点過程

(Class Iの超一様性を持つ例)

ポアソン点過程

(超一様でない例)

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導入

超一様性とは

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強相関多粒子系において、大規模スケールにおける密度の揺らぎが異常に抑制されている状態

 

S. Torquato, Hyperuniform states of matter, Physics Reports (2018) 745, 1-95

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導入

超一様性の分類

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S. Torquato, Hyperuniform states of matter, Physics Reports (2018) 745, 1-95

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藪点過程の解析・結果

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実測領域

部分領域の列

 

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藪点過程の解析・結果

藪点過程の解析

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massの重みつき藪点過程の解析

 

 

 

 

その比

 

の値を求めた

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藪点過程の解析・結果

  •  

10

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藪点過程の解析・結果

  •  

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部分領域の数

多

少

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藪点過程の解析・結果

  •  

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ポアソン点過程

ポアソン点過程:無相関なランダム点過程    超一様ではない

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藪点過程の解析・結果

  •  

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ジニブル点過程

ジニブル点過程:ランダム行列の排他的な固有値分布    超一様である

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藪点過程の解析・結果

  •  

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藪点過程

藪点過程

(massの重みつき)

massの重みなし    超一様でない

massの重みつき    超一様である

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藪点過程の解析・結果

  •  

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Class I

Class II

Class III

 

 

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藪点過程の解析・結果

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点過程

超一様性を持つか

Class分け

藪点過程

持たない

​

藪点過程

(massの重みつき)

持つ

Class IIIの

可能性

結論

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モデル

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?

ポアソン点過程を生成

 

選ばれた点を

中心に円を描く

円の中のmassを中心点に凝集

中心点以外の点を削除 (thinning)

を繰り返すと…?

 

 

 

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モデル

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シミュレーションと実測(オーストラリアの砂漠)の比較

mass

大

中

小

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モデル

19

シミュレーションと実測(オーストラリアの砂漠)の比較

mass

大

中

小

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モデル

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凝集とthinningを繰り返すと定常分布に収束する

 

繰り返し回数

多

少

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モデル

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密度が等しい独立なポアソン分布から始めて得られた20個の定常分布のサンプル平均

※エラーバーは標準偏差を表す

Class Iの超一様性を持つ重みつきの点過程が生成できた。

 

結論

 

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今後の課題

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今後の課題

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Australia1

Kenya1

Argentina (今回の発表)

Algeria1

Algeria2

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ご清聴ありがとうございました。��A. Ezoe, M. Katori, T. Shirai : in preparation

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補足

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補足

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massの分布は指数分布に従って見える

藪のmassの分布のヒストグラムを片対数プロットした図

藪のmassが周りの藪を吸収してできたと

仮定し、各点に与えられる円の面積を指数分布に従うようにモデル化した

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補足

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藪のmassの分布のヒストグラムを片対数プロットした図