教員一覧 List of faculty members
義永 那津人 教授
YOSHINAGA, Natsuhiko Professor
義永 那津人 教授
YOSHINAGA Natsuhiko所属：
複雑系知能学科、 複雑系情報科学領域（大学院）
研究分野
ソフトマテリアルの非線形ダイナミックス、細胞生物の数理モデル、機械学習によるモデル推定前職・前歴
東北大学 材料科学高等研究所（WPI-AIMR） 数学連携グループ 准教授、産業技術総合研究所、産総研・東北大数理先端材料オープンイノベーションラボラトリ チーフリサーチャー・副ラボ長（クロスアポイントメント）担当科目（学部）
システム数学Ⅱ、複雑系計算論、形式言語とオートマトン学位
博士（理学）、京都大学
YOSHINAGA, Natsuhiko Professor
Affiliation：
Department of Complex and Intelligent Systems
Research Fields
Nonlinear dynamics of soft materials, theoretical modelling of biological cells, governing equation discovery by machine learningAcademic Background
Associate Professor, Mathematical Science Group, WPI Advanced Institute for Materials Research (WPI-AIMR), Tohoku UniversitySubjects in Charge (Undergraduate)
Mathematics for System, Complex Computation Theory, Formal Languages and AutomataDegree
PhD in Science, Kyoto University関連リンク
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研究内容
自然現象の中で秩序構造（パターン）がどのように現れるのかを理論的に研究しています。特に、ソフトマテリアルと呼ばれる、ゼリーなどの高分子やテレビに使われている液晶などの物質あるいは生物細胞が、どのようにきれいな構造を作ったり壊したりするのかを数理的に解析しています。これらの現象は複雑ですが、機械学習を利用することで数理モデルを推定する研究を行っています。
研究の魅力
自然界には不思議な現象がたくさん存在します。その中の小さな一つのことを理解するだけでも、これまで誰も知らなかった新しい知見が得られます。自然現象は一見複雑ですが、時に非常にシンプルに理解することができます。一つのことを数理的に理解することによって、これまで別物だったことが同じように理解できることに気づくようになります。これらの経験は研究でなければ得られないことだと思います。
実績
高分子やコロイドの自己組織化現象について、目的の構造を実現するための支配方程式を推定する機械学習手法を提案した。また、細胞分裂に関わるたんぱく質濃度の非線形波、自発的に運動する液滴の数理モデル、細胞骨格に見られる周期構造の数理モデルなどを構築し解析を行ってきている。
主な著作・論文
- Natsuhiko Yoshinaga and Satoru Tokuda, “Bayesian Modelling of Pattern Formation from One Snapshot of Pattern”, Physical Review E, 106, 065301 (2022)
- Uyen Tu Lieu and Natsuhiko Yoshinaga, “Inverse design of two-dimensional structure by self-assembly of patchy particles”, Journal of Chemical Physics, 156, 054901 (2022)
- Shunshi Kohyama, Natsuhiko Yoshinaga, Miho Yanagisawa, Kei Fujiwara, Nobuhide Doi, “Cell-sized confinement controls generation and stability of a protein wave for spatiotemporal regulation in cells”, eLife, 8, e44591 (2019)
- Natsuhiko Yoshinaga, Tanniemola B. Liverpool, “Hydrodynamic interactions in dense active suspensions:from polar order to dynamical clusters”, Physical Review E Rapid Communications, 96, 020603(R) (2017)
- Natsuhiko Yoshinaga, “Spontaneous motion and deformation of a self-propelled droplet”, Physical Review E, 89, 012913 (2014)
- Natsuhiko Yoshinaga, Jean-Francois Joanny, Jacques Prost and Pilippe Marcq, “Polarity patterns of stress fibers”, Physical Review Letters, 105, 238103 (2010)
Research Contents
Our group is theoretically studying the dynamics of pattern formation. A particular focus is on soft materials, such as polymers in gels, liquid crystals used TV, and biological cells. Those systems are very complex, but with the aid of machine learning, we may estimate mathematical models to understand them.
Attractive Factors of My Research
Nature is full of interesting phenomena. Understanding a small piece of it gives us new insight which nobody has done. A natural phenomonon is very complex, but still, it is often understood by simple theoretical idea. Mathematical science would help us find common aspects of completely different phenomena. Research would lead you to these experiences.
Achievement
Our group has proposed a machine-learning approach to estimate governing equations for the pattern formation of polymers and colloidal particles. Our research incudes nonlinear waves of proteins which play an essential role on cell division, modelling of self-propelled drops, and theoretical models for periodic patterns in cytoskelton.
Major Books and Papers
- Natsuhiko Yoshinaga and Satoru Tokuda, “Bayesian Modelling of Pattern Formation from One Snapshot of Pattern”, Physical Review E, 106, 065301 (2022)
- Uyen Tu Lieu and Natsuhiko Yoshinaga, “Inverse design of two-dimensional structure by self-assembly of patchy particles”, Journal of Chemical Physics, 156, 054901 (2022)
- Shunshi Kohyama, Natsuhiko Yoshinaga, Miho Yanagisawa, Kei Fujiwara, Nobuhide Doi, “Cell-sized confinement controls generation and stability of a protein wave for spatiotemporal regulation in cells”, eLife, 8, e44591 (2019)
- Natsuhiko Yoshinaga, Tanniemola B. Liverpool, “Hydrodynamic interactions in dense active suspensions:from polar order to dynamical clusters”, Physical Review E Rapid Communications, 96, 020603(R) (2017)
- Natsuhiko Yoshinaga, “Spontaneous motion and deformation of a self-propelled droplet”, Physical Review E, 89, 012913 (2014)
- Natsuhiko Yoshinaga, Jean-Francois Joanny, Jacques Prost and Pilippe Marcq, “Polarity patterns of stress fibers”, Physical Review Letters, 105, 238103 (2010)
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