2026/04/28 更新

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ゴトウダ タケシ
後藤田 剛
gotoda takeshi
所属
情報理工学院 助教
職名
助教
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学位

  • 博士(理学) ( 2017年3月   京都大学 )

研究分野

  • 自然科学一般 / 応用数学、統計数学  / 数理流体力学

  • 自然科学一般 / 数理解析学

学歴

  • 京都大学   数学・数理解析専攻 数学系

    2014年4月 - 2017年3月

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  • 大阪大学大学院基礎工学研究科   システム創成専攻   数理科学領域

    2012年4月 - 2014年3月

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  • 大阪大学基礎工学部   情報科学科   数理科学コース

    2008年4月 - 2012年3月

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経歴

  • 東京科学大学   情報理工学院 数理・計算科学系   助教

    2024年10月 - 現在

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  • 東京工業大学   情報理工学院 数理・計算科学系   助教

    2021年4月 - 2024年9月

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  • 名古屋大学   多元数理科学研究科   JSPS特別研究員

    2019年4月 - 2021年3月

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  • 北海道大学   電子科学研究所 附属社会創造数学研究センター   特任助教

    2018年4月 - 2019年3月

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  • 北海道大学   電子科学研究所 附属社会創造数学研究センター   博士研究員

    2017年4月 - 2018年3月

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所属学協会

論文

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MISC

受賞

共同研究・競争的資金等の研究課題

  • 渦力学に基づく非粘性流体における特異散逸性の数理解析

    研究課題/領域番号:24K16960  2024年4月 - 2028年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  若手研究

    後藤田 剛

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    資金種別:競争的資金

    配分額:4810000円 ( 直接経費:3700000円 、 間接経費:1110000円 )

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  • 自己駆動体の集団運動に対する数理モデリングと数理解析

    研究課題/領域番号:21H00996  2021年4月 - 2025年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 基盤研究(B)  基盤研究(B)

    長山 雅晴, 北畑 裕之, 中村 健一, 田中 晋平, 中田 聡, 後藤田 剛

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    担当区分:研究分担者  資金種別:競争的資金

    配分額:17290000円 ( 直接経費:13300000円 、 間接経費:3990000円 )

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  • 自己駆動体の集団運動に対する数理モデリングと数理解析

    研究課題/領域番号:23K20808  2021年4月 - 2025年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(B)

    長山 雅晴, 北畑 裕之, 中村 健一, 田中 晋平, 中田 聡, 後藤田 剛

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    配分額:17290000円 ( 直接経費:13300000円 、 間接経費:3990000円 )

    水面の表面張力を変化させることで運動する自己駆動体が複数個あるときに観察される集団運動を理論的に解明することによって、集団運動の形成される要因が示され、生物が見せる集団運動原理の解明に繋がることが期待できる。この研究では、数理モデリングと実験検証の相補的研究によって、自己駆動体に現れる集団運動の発現機構およびその形成機構について数理科学的点からメカニズム解明を目指している。
    2023年度は,2022年度に構築した自己駆動体運動を記述する体積保存型Phase-Fieldモデルに対して、L2勾配流モデルとして新しく体積保存型Phase-Field方程式の導出に成功した。この数理モデルは前年度構築した数理モデルと一部異なっているが,特異極限系は前年度構築した反応拡散系モデルと同一であることを明らかにした。これによって最終的にL2勾配流を基盤とした自己駆動体運動モデルを完成させた。このL2勾配流型体積保存Phase-Fieldモデルをさらに発展させ、三角形形状、四角形形状等の任意の正多角形形状や楕円形状、ダンベル形状の自己駆動体を表現するL2勾配流型体積保存Phase-Fieldモデルの構築を行った。反応拡散系モデルでは一般に変形と回転が区別できないが、我々の定式化によって回転運動と並進運動を起こす自己駆動体運動モデルを反応拡散系モデルで表現することに成功した。さらに、楕円形状自己駆動体は短軸方向への運動が安定であることが数値的に示され、これまでの数理モデルでの結果と矛盾しないことを明らかにした。この数理モデルを用いて排除体積効果を含めることによって、複数の自己駆動体運動を表現する数理モデルの構築に成功した。今後この数理モデルを用いて、自己駆動体の集団運動実験を再現し,集団運動形成メカニズムを理論的に示していく。

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  • 粘性流体の非粘性極限における渦力学の数学解析

    研究課題/領域番号:21K13820  2021年4月 - 2024年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 若手研究  若手研究

    後藤田 剛

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    担当区分:研究代表者  資金種別:競争的資金

    配分額:4680000円 ( 直接経費:3600000円 、 間接経費:1080000円 )

    二次元Filtered-Euler方程式の解の正則化パラメータ極限におけるエネルギー変動について研究を行なった。Filtered-Euler方程式はEuler方程式の正則化モデルであり、正則化パラメータが小さいときには、粘性流体の運動を記述するNavier-Stokes方程式と渦運動が近いことが指摘されている非粘性流体モデルである。研究の具体的な概要は、二次元Filtered-Euler方程式の解のエネルギーについて、一般に速度場の二乗積分は発散するため、形式的に正則化速度場の時間変動部分を抜き出し、その時間微分としてエネルギー散逸率を新たに定義することで、正則化パラメータの極限でエネルギー保存するための条件を調べた。結果として、初期渦度が指数3/2より大きいルベーグ空間に属するとき、正則化パラメータ極限において、二次元Filtered-Euler方程式の弱解は二次元Euler方程式の弱解に収束し、上で定義したエネルギー散逸率がゼロに収束、さらに極限解が局所的なエネルギー等式を超関数の意味でみたすことを示した。また、指数が3/2に等しいときには、二次元Filtered-Euler方程式の解の速度場に正則化パラメータに一様な弱い連続性を仮定することで、同様のエネルギー散逸率の収束と極限解に対する局所エネルギー等式が得られることを示した。その連続性に関する条件は、Onsager予想と呼ばれる三次元Euler方程式の解のエネルギー散逸・保存について述べた主張の臨界指数に対応する条件となっていることもわかった。

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  • 非粘性流体方程式の散逸的弱解を通した乱流渦構造の数理解析

    研究課題/領域番号:19J00064  2019年4月 - 2022年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 特別研究員奨励費  特別研究員奨励費

    後藤田 剛

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    担当区分:研究代表者 

    配分額:4420000円 ( 直接経費:3400000円 、 間接経費:1020000円 )

    1.二次元渦層の運動を記述するBirkhoff-Rott方程式と点渦系を組み合わせた渦層-点渦モデルの相対的定常解に関する研究を行なった。具体的には渦層を一様な強さを持つ点渦で近似することで渦層-点渦モデルを点渦系の多体問題に帰着し、その相対的定常解を数値的に求めることで元の渦層-点渦モデルの相対的定常解の構成に取り組んだ。結果として、1渦層-1点渦モデルを近似する多体点渦系を数値的に解くことで、相対的定常解となる渦層と点渦の配置を明らかにし、特に渦層の形状とその曲線上での渦度分布について数値的な示唆を与えた。
    2.二次元Filtered-Euler方程式の解の正則化パラメータ極限におけるエネルギーやエンストロフィーの変動に関する研究を行った。二次元Filtered-Euler方程式の解のエネルギーとエンストロフィーについては、それぞれ解の正則化速度場と正則化渦度に対して定義し、これらの時間微分として得られるエネルギー散逸率とエンストロフィー散逸率が、正則化パラメータ極限で保存するために初期渦度がみたすべき条件を調べた。結果として、エネルギー散逸率は初期渦度が指数が3/2より大きいルベーグ空間に属するときに保存し、エンストロフィー散逸率は初期渦度が指数が3以上のルベーグ空間に属し、かつ同極限で二次元Euler方程式の弱解に強収束しているときに保存することを示した。
    3.自己駆動粒子系モデルの数学解析に取り組んだ。自己駆動粒子系は常微分方程式と偏微分方程式を組み合わせたモデルであり、また流体方程式と組み合わせたモデルもあり、解析手法も含めた流体現象のより広く理解するために研究を進めてきた。結果として、周期境界条件付き一次元自己駆動粒子モデルの非自明な特殊解が存在・非存在するための十分条件を明らかにした。

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担当経験のある科目(授業)

  • 微分積分学A, B

    2020年4月 - 2021年3月 機関名:京都大学

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  • 数理科学演習

    2018年10月 - 2019年2月 機関名:北海道大学

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  • 線形代数学II

    2018年10月 - 2019年2月 機関名:北海道大学

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  • 集合と位相第一演習

    機関名:東京工業大学, 東京科学大学

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  • 複素解析(演習)

    機関名:東京工業大学, 東京科学大学

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  • 微分積分学第一・演習

    機関名:東京工業大学

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  • ベクトル解析と関数解析(演習)

    機関名:東京工業大学

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  • ルベーグ積分論(演習)

    機関名:東京科学大学

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