数学の中でも非線形偏微分方程式論と呼ばれる解析学の分野を研究対象とし, 数学的構造の理解と新たな理論を構築することを目的としています. 中でも, 放物型偏微分方程式に分類される解の性質や問題に取り組んでいます.
これまで, 走化性と呼ばれる生物現象に基づいて記述される非線形放物型方程式の解の定量的, 定性的性質, 特に時間大域挙動の解析に着目してきました. 走化性とは, 細胞や生命体が, ある特定の化学物質に応答して特定の方向に沿って移動(遊走)する現象のことを指し, これは胚発生や癌の浸潤, 免疫などのメカニズムに重要な役割を果たしていると考えられています. 例えばバクテリアなどは, 周囲にある化学物質を感知して, 好ましい場合は集中したり, 好ましくない場合は離れたりします. また, 身体の免疫を担う細胞 (白血球など) は, 害を及ぼす微生物(とそれが分泌する化学物質)を感知し, その部位に遊走して貪食します.
走化性に基づいて定式化される数理モデルは連立系の放物型方程式で与えられます. 特に, 拡散と集中といった相反する構造が備わり, それらの解析的な効果の釣り合いから解の長時間安定や特異性の生成(有限時間爆発など)といった相反する挙動が起こることが知られています. 最近は, それら解の時間大域挙動に寄与する初期データの条件や, 安定と不安定が拮抗する臨界状況下での解の性質に着目し, 方程式系に内在する自由エネルギーを用いた解析や勾配流の観点から系の構造を調べることに注目しています.
査読論文
Nonlinear Fisher information, corresponding functional inequalities and applications
Tomasz Cieślak, Kentaro Fujie and Tatsuya Hosono
Journal of Differential Equations 470 (2026), 114350.
publisher link: https://doi.org/10.1016/j.jde.2026.114350
arXiv link: https://doi.org/10.48550/arXiv.2509.01475
Global existence and boundedness of solutions to a fully parabolic chemotaxis system with indirect signal production in $\mathbb{R}^4$
Tatsuya Hosono and Philippe Laurençot
Journal of Differential Equations 416 (2025), 2085-2133.
publisher link: https://doi.org/10.1016/j.jde.2024.10.035
arXiv link: https://doi.org/10.48550/arXiv.2404.01724
Global existence of solutions to the 4D attraction-repulsion chemotaxis system and applications of Brezis--Merle inequality
Tatsuya Hosono and Takayoshi Ogawa
Nonlinearity 36 (2023), 5860-5883.
publisher link: https://doi.org/10.1088/1361-6544/acf6ee
Finite-time blow-up for the attractive dominant case of an attraction-repulsion chemotaxis system in the whole space
Tatsuya Hosono
Differential and Integral Equations 36 (2023), 907-928.
publisher link: https://doi.org/10.57262/die036-1112-907
Local well-posedness and finite time blow-up of solutions to an attraction-repulsion chemotaxis system in higher dimensions
Tatsuya Hosono and Takayoshi Ogawa
Journal of Mathematical Analysis and Applications 510 (2022), 126009.
publisher link: https://doi.org/10.1016/j.jmaa.2022.126009
Proceedings (Peer-reviewed)
On the Cauchy problem of a chemotaxis system with indirect signal production
Tatsuya Hosono
accepted in SEMA-SIMAI SPRINGER SERIES volume entitled “Analysis, approximation and control of chemotaxis models.”
publisher link: https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-3-032-14789-9_4
(These proceedings are based on the mini-symposia held at the 9th European Congress of Mathematics, organized by the European Mathematical Society, which took place in Seville, Spain, from July 15 to 19, 2024.)
査読前論文
Global existence for the fully parabolic Keller--Segel system with critical mass on the plane
Tatsuya Hosono
arXiv link: https://arxiv.org/abs/2602.03768
Global solvability and threshold for a parabolic-elliptic chemotaxis system in $\mathbb R^n$
Tatsuya Hosono
OCAMI Preprint Series 2025 link: https://www.omu.ac.jp/orp/ocami/publications/preprint-series/2025/
共同研究者
Takayoshi Ogawa; Philippe Laurençot; Tomasz Cieślak; Kentaro Fujie
国際会議
EYAWKAKSAD (Everything You Always Wanted to Know About Keller-Segel and Aggregation-Diffusion), Université Lyon 1, France, April 24, 2026, invited:
Global existence for the two-dimensional fully parabolic Keller--Segel system at critical mass
Analysis Seminar at The University of Edinburgh, UK, January 19, 2026, Invited:
Nonlinear entropy production and its application to global existence for the 1D critical quasilinear Keller--Segel system
PDE seminar, EYAWKAJKOS, Université Claude Bernard - Lyon 1, December 10, 2025, Invited:
Nonlinear Fisher information and its application to 1D critical quasilinear fully parabolic Keller--Segel system
ReaDiNet2025 : A ReaDiNet workshop on deterministic and stochastic PDEs, Obernai, France, November 24-27, 2025, Invited:
Nonlinear Fisher information and its application to 1D critical quasilinear fully parabolic Keller--Segel system
PDE seminar at the Warsaw University of Technology, Warsaw University of Technology, Poland, November 6, 2025, Invited:
Nonlinear Fisher information and its application to 1D critical quasilinear fully parabolic Keller--Segel system
PDE seminar, Laboratoire de Mathématiques (LAMA), Université Savoie Mont Blanc, France, October 10, 2025, Invited:
Nonlinear Fisher information and its application to critical quasilinear fully parabolic Keller-Segel system
PDE seminar, L'Institut Elie Cartan de Lorraine, Nancy, France, September 11, 2025, Invited:
Global solvability and threshold for a parabolic-elliptic system of chemotaxis
9th European Congress of Mathematics, minisymposium, Sevilla, Spain, July 18, 2024, Invited:
Global existence and boundedness of solutions to the 4D chemotaxis system with indirect signal production
PDE seminar at the Warsaw University of Technology, Warsaw University of Technology, Poland, June 6, 2024, Invited:
Global existence and boundedness of solutions to the 4D chemotaxis system with indirect signal production
Online Seminar on Chemotaxis, Zoom, Apr 19, 2024, Invited:
Global existence and boundedness of solutions to the 4D chemotaxis system with indirect signal production
The 7th International Workshop on Mathematical Analysis of Chemotaxis, Kyoto, Mar 4, 2024, Invited:
Global existence and boundedness of solutions to the 4D chemotaxis system with indirect signal production
The 25th Northeastern Symposium on Mathematical Analysis, Hokkaido University, Feb 19, 2024, Poster:
Global existence and boundedness of solutions to the 4D chemotaxis system with indirect signal production
Critical phenomena in Nonlinear Partial Differential Equations, Harmonic analysis, and Functional inequalities -in honor of Professor Takayoshi Ogawa's 60th birthday-, Exhibition hall I-A,B, Exhibition Building, Sendai International Center, Nov 9, 2023, Invited:
Global existence of solutions to the 4D fully parabolic chemotaxis system with indirect signal production
The 24th Northeastern Symposium on Mathematical Analysis, Tohoku University, Feb 20, 2023, Invited:
Global existence and $(8\pi)^2$-threshold of solutions the 4D attraction-repulsion chemotaxis system
First Franco-Japanese Workshop on Chemotaxis Models, Tohoku University, Oct 20, 2022, Invited:
Global existence of solutions to the 4D attraction-repulsion chemotaxis system and applications of Brezis--Merle inequalities
The 23rd Northeastern Symposium on Mathematical Analysis, Online, Feb 21, 2022, Poster:
Finite time blow-up of solutions to an attraction-repulsion chemotaxis system in the attractive dominant case
The 22nd Northeastern Symposium on Mathematical Analysis, Online, Feb 15, 2021, Poster:
Blow up for solutions to higher dimensional attraction-repulsion chemotaxis system related to Alzheimer's disease
国内会議
九州関数方程式セミナー, 九州大学 西新プラザ, 2025年7月4日, 招待講演:
Global solvability and threshold behavior for the Cauchy problem of a parabolic-elliptic chemotaxis system
大阪大学微分方程式セミナー, 大阪大学, 2025年6月13日, 招待講演:
Global solvability and threshold for a parabolic-elliptic chemotaxis system
南大阪応用数学セミナー, 大阪公立大学, 2025年4月19日, 招待講演:
Global solvability and threshold for a parabolic-elliptic chemotaxis system
研究会「微分方程式論の拡がり」, 関西学院大学大阪梅田キャンパス K.G. ハブスクエア大阪 14F,1407教室, 2025年3月12日, 招待講演:
Global existence and critical mass for a chemotaxis system with indirect signal production
Critical Exponent and Nonlinear Partial Differential Equations 2025, 東京理科大学, 2025年3月7日, 招待講演:
Global solvability and critical mass for a chemotaxis system
第3回 信州若里偏微分方程式セミナー, 信州大学, 2024年11月9日, 招待講演:
空間 4 次元に於ける間接的シグナル生成を伴う走化性方程式の解の時間大域可解性と臨界質量について
日本数学会2024年度年会, 大阪公立大学, 2024年3月23日, 一般講演:
Global existence and boundedness of solutions to the 4D fully parabolic chemotaxis system with indirect signal production
第17回 若手のための偏微分方程式と数学解析, 九州大学 西新プラザ 大会議室 A・B, 2024年2月14日, 招待講演:
Global existence and boundedness of solutions to the 4D fully parabolic chemotaxis system with indirect signal production
第72回南大阪応用数学セミナー, 大阪公立大学, 2023年10月28日, 招待講演:
誘引反発型走化性方程式の4次元における解の時間大域存在について
東北大学応用数理解析セミナー, 東北大学, 2023年10月19日, 招待講演:
Global existence and boundedness of solutions to the 4D fully parabolic chemotaxis system with indirect signal production
第12回福島応用数学研究集会, 福島大学, 2023年3月20日, 招待講演:
Global existence and $(8\pi)^2$-threshold of solutions to the 4D attraction-repulsion chemotaxis system
日本数学会2023年度年会, 中央大学, 2023年3月16日, 一般講演:
Global existence of solutions to the 4D attraction-repulsion chemotaxis system and applications of Brezis--Merle inequality
黒木場正城教授 追悼研究集会 「非線型偏微分方程式と走化性」, 北九州国際会議場, 2022年12月1日, 招待講演:
Global existence of solutions to the 4D attraction-repulsion chemotaxis system and applications of Brezis--Merle inequality
第43回発展方程式若手セミナー, オンライン, 2022年9月6日, 一般講演:
Global existence of solutions to the 4D attraction-repulsion chemotaxis system and applications of Brezis--Merle inequalities
東北大学応用数理解析セミナー, 東北大学, 2022年7月14日, 招待講演:
Brezis--Merle inequalities and its application to the 4D attraction-repulsion chemotaxis system
日本数学会2022年度年会, オンライン, 2022年3月30日, 一般講演:
Finite time blow-up of solutions to an attraction-replusion chemotaxis system in four dimensional case
日本数学会2021年度秋季総合分科会 函数方程式論分科会, オンライン, 2021年9月15日, 一般講演:
Finite time blow-up of solutions to an attraction-repulsion chemotaxis system in higher dimensions
第42回発展方程式若手セミナー, オンライン, 2021年9月1日, 一般講演:
Finite time blow-up of solutions to an attraction-repulsion chemotaxis system in higher dimensions
非線形PDE若手ワークショップ, オンライン, 2021年3月6日, 招待講演:
Finite time blow up for solutions to the Cauchy problem of an attraction-repulsion chemotaxis system in higher dimensions
東北大学大学院理学・生命科学2研究科合同シンポジウム2021, オンライン, 2021年2月19日, ポスター発表:
アルツハイマー病を記述する誘引-反発型走化性方程式系の解の挙動
東北大学応用数理解析セミナー, 東北大学, 2021年1月14日, 招待講演:
アルツハイマー病を記述する誘引-反発型走化性方程式系の解の挙動
フランス政府奨学金 -Bourses France Excellence Japon 2025-
ポスドク研究実習給費 (フランスの国費留学生制度です)
給費期間 : 2025年9月1日 -- 2026年7月31日 (11ヶ月)
渡航先研究機関 :
Laboratoire de Mathématiques de Chambéry (LAMA) UMR5127, Université Savoie Mont Blanc, Chambéry, 2025/9/1 -- 2026/3/2 (Mentor: Prof. Philippe Laurençot)
Institut de Mathématiques de Toulouse (IMT) UMR5219, Université Toulouse III - Paul Sabatier, Toulouse, 2026/3/2 -- 2026/7/31 (Mentor: Prof. Ariane Trescases)
Link : https://jp.diplomatie.gouv.fr/ja/Bourses-France-Excellence
日本学術振興会科学研究費助成事業 若手研究
研究期間:2025年4月 -- 2029年3月
研究課題:非線形拡散を伴う走性モデルの解構造と周辺理論の開拓
配分額:4,680千円(直接経費:3,600千円, 間接経費:1,080千円)
Link : https://kaken.nii.ac.jp/ja/grant/KAKENHI-PROJECT-25K17274/
日本学術振興会科学研究費助成事業 特別研究員奨励費
研究期間:2025年4月 -- 2028年3月
研究課題:走化性方程式の解構造と臨界現象の数理解析
配分額 :3,510千円(直接経費:2,700千円, 間接経費:810千円)
Link : https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-25KJ0279
日本学術振興会科学研究費助成事業 特別研究員奨励費 (研究課題番号:23KJ0150) 終了
研究期間:2023年4月 -- 2025年3月
研究課題:走化性方程式系に於ける臨界構造と解の大域挙動の解明
配分額:2,300千円 (直接経費:2,000千円, 間接経費:300千円)
Link : https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-23KJ0150
2025年7月 南北大阪勉強会 (大阪公立大学)
2025年8月 Polish-Japanese One-Day Workshop on Mathematical Analysis at OMU (大阪公立大学)
定例セミナーの世話人
2021年4月-2024年3月 東北大学OS特別セミナー (東北大学)
2024年4月-2025年3月 東北大学応用数理解析セミナー (東北大学)
2025年4月-現在 大阪公立大学南大阪応用数学セミナー (大阪公立大学)