研究シーズ複雑系 / 複雑系情報科学

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加藤 譲 准教授

研究概要

 実世界における非線形現象を示す物理系を対象として、数理科学や数値計算を用いた解析を行っています。系をどのようにモデル化するか、系がどのような力学的振る舞いを示すか、系が出力するデータからどのような情報を引き出せるか、系に対してどのような制御器を設計できるかなどの問題に取り組んでいます。量子力学で記述されるミクロスケールの系から、古典力学で記述されるマクロスケールの系まで、幅広く扱っています。特に、原子集団、神経細胞、歩行者のステップ、化学反応など幅広い分野で見られる同期現象に興味関心があります。

  • 半古典位相縮約理論を用いた量子同期現象の解析
  • 非線形振動子と周期外力との同期現象における周期波形の大域的な最適化
  • 限定アクセス下でのスピンネットワークの構造推定および初期状態生成

数学で複雑な現象を操る

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香取 勇一 教授

研究概要

 生物の脳が持つ高度で柔軟な情報処理の仕組みを取り入れた新しい人工知能(脳型人工知能)の開発に取り組んでいます。数理科学とコンピュータを駆使して、脳・神経システムで生じる多様な現象・ダイナミクスを解析します。その知見に基づいて、これまでにない新しい情報処理機構を構築・実装します。

キーワード:
脳の数理モデル、計算論的神経科学、非線形ダイナミクス、脳型人工知能

数学で脳をつくる

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川口 聡 教授

研究概要

  • 非線形物理学: 反応拡散系方程式やその他の応用数学
  • 統計力学 : 連想記憶モデルとそれから派生したモデル
  • 物性物理学 : 量子ドット系とその他のナノスケールの物理

不規則な変化を予測する

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川越 敏司 教授

研究概要

 ゲーム理論による社会・経済現象のモデル化および実験経済学による検証を行っています。特に、計算能力や情報の限界に起因する限定合理性の問題や、利他性・互恵性といった社会的選好の問題、メカニズム・デザインの問題や実験経済学の方法論・科学哲学的問題などに興味をもって研究してきました。

社会のルールをデザインする

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斉藤 朝輝 教授

研究概要

 学習・制御・計算過程で現れる動的で複雑な振る舞いを、非線形・カオス力学系の観点から特徴づける研究を行っています。また、力学系の新しいシミュレーション法である真軌道計算や、その擬似乱数生成への応用に関する研究も行っています。

複雑な振る舞いを計算する

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櫻沢 繁 教授

研究概要

 現在私は、「生命の起源」「タンパク質の結晶成長」をテーマとし、分子のコミュニケーションを観察しています。分子のコミュニケーションが見えてくるのは、分子に何らかの環境変化を与えた時です。分子が環境変化に対応しきれない状態(非平衡状態)の時に、分子同士が協力して新たな方法や物をつくることで、状況を回避しようとする動作が見られると期待できます。

 「生命の起源」の研究では、原始地球上の環境を実験室で構築し、アミノ酸が自らタンパク質へと進化する過程を再現する事を試みています。ここでは、分子が自分自身の進化に必要とするエネルギーを、環境の温度変動をきっかけとして獲得するメカニズムの創出を目指しています。これはいわば、分子のエンジンとも言えるものです。

「タンパク質の結晶成長」の研究では、タンパク質のより良い単結晶を作る事を目指しています。これは、タンパク質分子のX線立体構造解析に必要とされます。結晶成長は、無数の分子が変化する環境の中でたった1個の秩序をつくる現象です。ここでなされる分子間のコミュニケーションを、蛍光光学顕微鏡により直接観察する事を試みています。また、ミトコンドリアの膜に存在するあるタンパク質に着目し、その結晶化と構造解析も目指しています。

化学反応で知能をつくる

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佐々木 博昭 准教授

研究概要

 現在社会では、画像、音声、言語などの多種多様なデータが大量に存在し、その大量のデータから有用な知識、情報、ルールを自動抽出することが求められています。その中で、重要な技術の1つと考えられているのが機械学習です。私の研究では、数理的なアプローチを通じて、様々な機械学習技術の提案・開発を行っています。また、機械学習技術を実環境のデータへ適用する応用研究にも興味をもっています。

機械学習の方法を作る・使う

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佐藤 直行 教授

研究概要

 人間は新しい環境でもリアルタイムに適切な行動をすることができます。このような脳の働きは、機能分散的な脳局所モジュールが状況に応じて柔軟かつ協調的に働くためと考えられます。私はこの神経基盤として「神経活動の同期現象」に注目し、数理モデルと脳計測実験を組み合わせた研究をしています。

研究キーワード:視覚、空間認知、記憶、エピソード記憶、神経同期活動、数理モデル、理論―実験融合解析、脳波、眼球運動、知覚―運動サイクル、コミュニケーション、創発性、など。

脳機能原理の解明

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鈴木 恵二 教授

研究概要

 複雑な社会における現象の理解、およびあらたな社会課題解決にむけて人工知能技術、マルチエージェントシステムを用いてアプローチする研究を行っている。また、ドローン、自律ロボットシステムの設計手法、情報システム、機械学習を含む最適化、観光情報学等にも取り組んでいる。共同研究に関して多数の取り組みあり。

陸海空で課題解決に挑戦する

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 主要論文

  1. 鈴木恵二: AI便乗方式による配車プラットフォームSAVSの社会実装と多様化 (特集 交通・インフラのための新技術)、交通工学 = Traffic engineering 56(1), 巻頭1p,41-43, 2021-01
  2. 山内翔,鈴木恵二,結晶構造を参考にした内部構造と3Dプリンタによるモデル形状を優先したロボット設計,電気学会論文誌C, 139, No.9, pp.1051-1058, 2019.
  3. 鈴木 恵二: “水産業と情報処理:6.定置網漁業における働き方改革に向けた魚種判別手法の開発”, 情報処理60, No.3, PP. 226-229(2019.2)
  4. 山内 翔, 尾形 晃基, 鈴木 恵二, 川嶋 稔夫: 恵山道立自然公園を事例とした複数台ドローンの自動飛行による精密な映像撮影手法の構築, デジタルプラクティス9, No.3, pp.768 – 782 (2018-07-15)

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髙橋 信行 教授

研究概要

 ビックデータからの知識やルールを発見・抽出することに興味を持っています。研究分野としては統計的信号処理になりますが、最近は人を介さずに実世界の莫大なビッグデータから自動に知識やルールを発見・抽出するためには、知識やルールを静的なものとする暗黙の了解は、決して有効・効率的なアプローチではないと考え、知識やルールを静的なものする前提を排除した動的知識モデルを提案しています。
 さらに、このアプローチの方法論をしっかと確立して、動的知識モデルの有効性をしたいと考えています。

動きから老化を診る

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田中 吉太郎 准教授

研究概要

 自然界で観察される様々なパターン形成に興味があり、そのメカニズムやパターンの裏に潜む数学的な構造の研究を進めています。パターンの形成機構を動機として、数理モデルを提案し、そのモデルの数値計算と解析を行っています。研究では、植物に見られる花の並び、動物の体表パターン、猩々蝿の視覚中枢の発生を対象に、反応拡散系や、積分核つきの非局所相互作用をもった発展方程式(非局所発展方程式)を扱っています。

数学で自然の形を解く

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由良 文孝 教授

研究概要

  • 可積分系を離散化、さらに超離散化することによって整数上での離散力学系が得られる。これらの系が持つ性質をコンピュータを併用しつつ、数理的な側面から解析・理解することを目指している。
  • 量子暗号などで用いられる量子状態の性質は未だよく分かっていないことが多い。その結果、暗号は完全に安全なのか?どれのくらい速く計算可能か?不明な点が多い。このような観点から、量子状態の性質を調べている。

集団運動のモデルをつくる

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リヤボフ・ヴラジミール 教授

研究概要

I am interested in applying mathematical methods developed in the field of nonlinear dynamics to other areas of science, like astrophysics, seismology, signal processing, bioinformatics, etc. This activity also includes studying simple mathematical models, such as, for example, Duffing oscillator or mathematical pendulum that are capable of producing complex behavior due to their nonlinearity (harmonics and subharmonics, hysteresis and jumps in the phase space, multistability, bifurcations, chaos, etc.) and, therefore, can be used for modeling complicated phenomena that occur in real life.

複雑な信号を分析する

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