〒152-8552 東京都目黒区大岡山2-12-1 東京工業大学 大岡山キャンパス 西8号館

アクセス

第9回 (2016/6/28)

日時:
2016年6月28日(火) 17:00-18:30
場所:
東京工業大学 大岡山キャンパス 西8号館W棟 3階W311号室
http://www.k.mei.titech.ac.jp/jp/access.html
講演者:
寺田 裕 氏
京都大学 大学院情報学研究科 複雑系科学専攻 非線形物理学講座 理論神経科学・非平衡系数理グループ 博士課程3年
http://wwwfs.acs.i.kyoto-u.ac.jp/~y-terada/
タイトル:
結合振動子系においてカオスを生む結合
概要:
個別の素子が自発的にリズムを持ち,それらが相互作用し合っているような系は自然界において広く見られる.このような系は適切な条件のもと位相振動子系へと位相縮約される.
一方,少数自由度の位相振動子系が相互作用することによって,カオスが発生することが報告されている.このような現象に対する系統的な研究はなく,未だ議論が行われている.そこで,本研究では,Markov 連鎖MonteCarlo 法を用いることで,相互作用をした位相振動子系でカオスを発生させるような結合ネットワークのサンプリングを行った.その際には,最大Lyapunov 指数の関数をエネルギーと見なすような定式化を行った.これにより,最大Lyapunov 指数を大きくするような結合ネットワークのサンプリングを行うことができた.その結果,カオスを生み出す結合ネットワークの性質が明らかになった.さらに,これらのカオスの性質を詳しく調べた.

第8回 (2016/6/24)

日時:
2016年6月24日(金) 15:00-17:00
場所:
東京工業大学 大岡山キャンパス 西8号館W棟 3階W304号室
http://www.k.mei.titech.ac.jp/jp/access.html
講演者:
田中 良巳 氏
横浜国立大学 大学院環境情報研究院 准教授
http://er-web.jmk.ynu.ac.jp/html/TANAKA_Yoshimi/ja.html
タイトル:
ループを導入したリボンの引張で生じる形態転移
概要:
紙などでできたリボンにループを導入し、両端の距離を引き離すと捩れ形態に転じる場合と、 ループが凝縮してキンクになる場合がある。これは、弾性体における曲げと捩り、 さらに塑性変形が絡んだ力学的に興味ある現象である。 この現象に対する実験および理論的考察について報告する。 また,余裕があれば座屈を伴う紙の破壊実験についても紹介する。

第7回 (2015/12/21)

日時:
西8号館W棟 3階W304号室
2015年12月21日(月) 15:00-16:00
場所:
東京工業大学 大岡山キャンパス 西8号館E棟 3階小会議室
http://www.k.mei.titech.ac.jp/jp/access.html
講演者:
Anatoly Zlotnik 氏
Postdoctoral Research Associate, Center for Nonlinear Studies (CNLS), Los Alamos National Laboratory
http://cnls.lanl.gov/External/people/Anatoly_Zlotnik
タイトル:
Entrainment Design for Nonlinear Oscillators
概要:
We consider the manipulation of a single or multiple heterogeneous nonlinear oscillators, which have unobservable state and receive a single common input, to form dynamical synchronization structures. Examining the conditions for entrainment of an oscillator to a periodic input yields insight into a non-traditional control methodology. Phase coordinate transformation, ergodic averaging, and novel waveform design algorithms are used to produce inputs that establish structures in the systems' oscillation phases or satisfy one of several optimization objectives. The complexity of realizable designs is limited by the nonlinearity and heterogeneity of oscillators in the ensemble. The technique is applied successfully in experiments involving assemblies of electrochemical oscillators.

* 講演は英語で行なわれます

第6回 (2015/8/21)

日時:
2015年8月21日(金) 13:30-18:15
場所:
東京工業大学 大岡山キャンパス 西8号館W棟 3階W304号室
http://www.k.mei.titech.ac.jp/jp/access.html
概要:
--- Miniworkshop on nonlinear dynamical systems and control ---

13:30-14:20
Jr-Shin Li (Washington University in St. Louis)
Optimal Control and Synchronization of Underactuated Ensembles

14:30-15:00
Yoji Kawamura (JAMSTEC)
Common-noise-induced synchronization of oscillator networks and its optimization

15:05-15:35
Isao Nishikawa (University of Electro-Communications)
Strange scaling law of fluctuations in finite-size ensembles of globally coupled oscillators

- break -

15:50-16:20
Yoshiyuki Yamaguchi (Kyoto University)
Ordered and disordered states in the Hamiltonian mean-field model

16:25-16:55
Shigefumi Hata (JAMSTEC)
Feedback control of Turing patterns in reaction-diffusion networks

- break -

17:10-17:40
Hisa-Aki Tanaka (University of Electro-Communications)
Simple discoveries in complex communication sciences

17:45-18:15
Hiroya Nakao (Tokyo Tech)
Phase reduction analysis of spatiotemporal rhythms and network dynamics

* 講演は英語で行なわれます

第5回 (2015/7/7)

日時:
2015年7月7日(火) 13:50-14:50
場所:
東京工業大学 大岡山キャンパス 西8号館E棟 10階大会議室
http://www.k.mei.titech.ac.jp/jp/access.html
講演者:
西川 崇 氏
Research Associate Professor, Department of Physics & Astronomy, Northwestern University
http://northwestern.academia.edu/TakashiNishikawa
タイトル:
Realistic modeling and analysis of synchronization dynamics in power-grid networks
概要:
An imperative condition for the functioning of a power-grid network is that its power generators remain synchronized. Disturbances can prompt desynchronization, which is a process that has been involved in large power outages. In this talk I will first give a comparative review of three leading models of synchronization in power-grid networks. Each of these models can be derived from first principles under a common framework and represents a power grid as a complex network of coupled second-order phase oscillators with both forcing and damping terms. Since these models require dynamical parameters that are unavailable in typical power-grid datasets, I will discuss an approach to estimate these parameters. The models will be used to show that if the network structure is not homogeneous, generators with identical parameters need to be treated as non-identical oscillators in general. For one of the models, which describes the dynamics of coupled generators through a network of effective interactions, I will derive a condition under which the desired synchronous state is stable. This condition gives rise to a methodology to specify parameter assignments that can enhance synchronization of any given network, which I will demonstrate for a selection of both test systems and real power grids. These parameter assignments can be realized through very fast control loops, and this may help devise new control schemes that offer an additional layer of protection, thus contributing to the development of smart grids that can recover from failures in real time.

(本セミナーはCREST井村グループご主催の第1回HARPSセミナーとして開催されます)

第4回 (2014/6/30)

日時:
2014年6月30日(月) 15:00-17:00
場所:
東京工業大学 大岡山キャンパス 西8号館W棟1階 W101号室
http://www.k.mei.titech.ac.jp/jp/access.html

※西8号館はE棟・W棟から構成され,とても迷いやすいのでご注意下さい.
西8号館の本館側 (ウッドデッキ側) 出入口は,西8号館E棟の3階に位置しています.出入口からまっすぐ進んでW棟に入り,W棟のエレベータで1Fに降りて下さい (本館側出入口付近にあるE棟のエレベータを使う場合には,一度E棟を出てW棟に入る必要があります).
西8号館内部の概略図: http://www.k.mei.titech.ac.jp/access.html
講演者1:
小谷野 由紀 氏
千葉大学大学院理学研究科 基盤理学専攻物理学コース 修士2年
http://cu.phys.s.chiba-u.ac.jp/~koyano/
タイトル:
有限領域に閉じ込められた自己駆動粒子の運動の分岐解析
概要:
 水に樟脳粒を浮かべると自発運動が見られ、アクティブマターのモデルとして研究されている。この現象は水面に樟脳分子が展開することで表面張力を下げ、樟脳粒は表面張力の高い方へ引っ張られるために起こる。水面上の樟脳分子の濃度場は樟脳粒の位置の時間変化で決まり、また、樟脳分子の濃度場が樟脳粒が受ける駆動力を決めるので樟脳粒の位置と濃度場が互いに相互作用しながら時間発展する系になっている。1次元的な有限サイズの水面に樟脳粒を閉じ込めると、系の対称性から系の中心位置に静止する状態が考えられる。しかし、粒子が動いたときに受ける抵抗や系の大きさによっては、位置をずらしたり速度を与えるなどの摂動に対し不安定な状態となり、粒子は系の中心まわりで振動運動をする。このような静止状態から振動状態へ移る分岐点やその分岐構造を調べるために、モデル解析や実験を行った。また、1次元有限系の拡張として2次元円形領域内の運動を考えると1次元の場合と同様に中心位置で静止する状態が予想される。静止状態が不安定化したときに現れる運動として、対称性を考慮すると振動運動と回転運動の2つがまず考えられる。そこで、アクティブマターの運動を記述する一般的なモデル力学系において、どのような駆動力だと振動運動や回転運動が現れるかについて解析を行った。以上の結果について紹介する予定である。
講演者2:
北畑 裕之 氏
千葉大学大学院理学研究科 基盤理学専攻物理学コース 准教授
http://cu.phys.s.chiba-u.ac.jp/~kitahata/
タイトル:
非平衡系にみられるリズム・パターン・運動
概要:
 生物に代表される非平衡系においては、自律的に秩序を生み出す過程が存在する。すなわち、自発的に「リズム」や「パターン」が生み出されたり、系が秩序だった運動をしたりする。このような自発的な秩序形成を数理的、物理的に取り扱う試みは興味深く、さまざまなアプローチがされている。その中で、講演者は、化学反応系や流体系をうまくデザインすることで実験室内で簡単にリズムやパターン、運動が見られる系を扱ってきた。
 本講演では、高密度の流体が低密度の流体の上部にあり、その二つが小さな穴でつながれたときに上下の流れが振動的に起こる「密度差振動子」および、ろうそくの燃焼にみられる振動および同期現象をとりあげる。また時間に余裕があれば、自発運動と形状の関係についても紹介したい。

第3回 (2014/5/1)

日時:
2014年5月1日(木) 13:30-15:00
場所:
東京工業大学 大岡山キャンパス 西8号館W304号室
http://www.k.mei.titech.ac.jp/jp/access.html
講演者:
Jr-Shin Li 氏
Das Family Distinguished Career Development Associate Professor of Systems Science and Mathematics in the Department of Electrical and Systems Engineering at Washington University in St. Louis with a joint appointment in its Division of Biology & Biomedical Sciences
http://www.ese.wustl.edu/~jsli/AMLab/Home.html
タイトル:
Control and Synchronization of Dynamic Ensemble Systems
概要:
Natural and engineered systems that consist of ensembles of isolated or interacting dynamical components have reached levels of complexity that are beyond human comprehension. These complex systems often require an appropriate excitation, an optimal hierarchical organization, or a periodic dynamical structure, such as synchrony, for normal operation. Many practical engineer- ing, physical, and medical applications involve controlling a large number of structurally similar dynamical systems by using a single source of external signals. In this talk, I will introduce the notion of Ensemble Control through various compelling applications arising from the biological, quantum, and engineering domains. Recent results on controllability and optimal control of various ensemble systems will be presented. Practical control designs in protein NMR spectroscopy and neuroscience and neural engineering will be illustrated.

第2回 (2014/2/21)

日時:
2014年2月21日(金) 15:00-17:30
場所:
東京工業大学 大岡山キャンパス 西8号館W304号室
http://www.k.mei.titech.ac.jp/jp/access.html
講演者1:
合原 一究 氏
理化学研究所 基礎科学特別研究員
https://sites.google.com/site/ikkyuaihara/
タイトル:
数理モデルに基づくカエルとコウモリの行動解析
概要:
 夜行性動物は、しばしば協調的な集団行動を示す。例えば、ホタルは集団で飛びながら明滅を繰り返し、コオロギは草むらで集団で鳴き交わす。このような夜行性動物による集団行動は広く知られているものの、野外で個体毎にどのように運動・相互作用しているかは未解明の部分が多い。本講演では、野外におけるカエルとコウモリの集団行動解析を目的とした研究について、その予備的な成果を紹介する。
 ニホンアマガエル(以下、アマガエル)は、鹿児島県から北海道までの日本全域に生息し、水田などで鳴き交わす様子を観察できる。オスのアマガエルは単独では強い周期性を持って鳴く一方で、周囲の音声情報を認識する。本講演では、アマガエルの合唱を結合振動子系として捉えた数理研究と、実際のアマガエルを用いた室内実験および野外調査を紹介する。
 一方、コウモリは超音波を用いてエコーロケーションを行うユニークな動物である。例えば、洞窟に生息するキクガシラコウモリは70kHz程度の超音波を放射し、蛾などの昆虫を定位・補食する。このようなコウモリによるエコーロケーション行動は、実験的によく研究されているものの、その運動特性や超音波放射特性の数理モデル化はほとんど行われてこなかった。本講演では、餌の動きに応じてコウモリが自身の運動特性を変化させる数理モデルと、実際のコウモリを用いた室内実験を紹介する。
講演者2:
佐藤 能臣 氏
九州工業大学大学院生命体工学研究科 助教
http://www.brain.kyutech.ac.jp/~sato-y/
タイトル:
生体温度に関する神経振動子の発火周波数シフト解析
概要:
 生体温度は,ニューロンの発火活動に多大な影響を及ぼす,重要な物理量である.それにも関わらず,生体温度の変化による神経活動特性の変化に関する理論解析はあまり知られていない.本講演では,生体温度上昇・低下によって分岐特性が制御される神経振動子の発火周波数変化の非線形力学メカニズムに関する理論解析について紹介する.この理論解析では,微小外部入力を位相空間上に記述する位相縮約法を用い,神経科学の分野で広く知られている位相応答曲線と生体温度の微小変化による発火周波数変化との関係を明らかにする.この関係性から,生体温度の変化によって,神経振動子に潜む分岐特性がどのように変化し,発火周波数の変化にどのような影響を及ぼすのかについて議論する.

第1回 (2013/12/6)

日時:
2013年12月6日(金) 15:00-16:30
場所:
東京工業大学 大岡山キャンパス 西8号館W311号室
http://www.k.mei.titech.ac.jp/jp/access.html
講演者:
青野 真士 氏
東京工業大学 地球生命研究所 准教授
JST さきがけ研究者(兼任)
https://members.elsi.jp/~masashi.aono/index-j.html
タイトル:
アメーバ計算モデルで探索する知性と生命の起源
概要:
 ヒトの知性は、その起源をたどれば、原始的な生物が進化的に獲得した、数多くの可能な行動の中から自らの生存に有利な行動を適切に選択できる意思決定能力に由来するのかもしれない。この見方によれば、正しい意思決定をランダムな試行錯誤を反復するより速く実現できるダイナミクスをもつ生物は、それだけ「知的」であることになる。講演者は、単細胞生物でありながら高度な意思決定を自己組織的に実現する粘菌アメーバの非線形ダイナミクスから着想を得て、新しい計算原理「アメーバモデル」を定式化した。アメーバモデルは、広大な状態空間の中に制約条件を満たす状態(解)が存在するかどうかを問う「充足可能性問題(The Satisfiability Problem; 略称SAT)」の解探索アルゴリズムとして時間発展する。SATは問題サイズの増大とともに状態空間が指数関数的に広がってゆく極めて難しい問題であり、その解を多項式時間で導くことができるアルゴリズムの存在が知られていないNP完全問題として有名である。アメーバモデルにより、数百のベンチマーク問題例の解を探索したところ、従来最速として知られていた確率的局所探索アルゴリズム「WalkSAT」よりも桁違いに速く解に到達することがわかった。こうした高速な解探索を実現する非線形ダイナミクスが満たすべき要件を明らかにできれば、知性の起源を探る研究の新たな論点を提供できるだろう。一方、講演者の所属する地球生命研究所は、生命の起源を明らかにするために、触媒機能をもつタンパクや自己複製機能をもつRNAが原始地球の環境条件の下でいかにして出現したかを探る化学進化実験を進めている。タンパクやRNAは、数種類のアミノ酸やヌクレオチドが鎖状に連結した配列から成るが、その可能な配列の数は膨大である。アメーバモデルを応用したシミュレーションにより、生命機能を発現できる制約条件を満たす配列を高速に発見できれば、実験条件を大幅に絞り込むことができ、生命の起源を探る研究を大きく前進させられると期待できる。本講演では、非線形ダイナミクス、自己組織化、揺らぎ、ランダムネス、カオスといったキーワードを挙げながら、それらから生まれる解探索能力やアプリケーションの可能性を示し、知性や生命の起源を解明する研究の導入を論じたい。

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