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Construction of an innovative four-dimensional imaging technique using the manifold theory and single-particle experimental data

Research Project

Project/Area Number 16K20913
Research Category

Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

Allocation TypeMulti-year Fund
Research Field Biophysics
Biological physics/Chemical physics/Soft matter physics
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

Yoshidome Takashi  東北大学, 工学研究科, 助教 (90456830)

Project Period (FY) 2016-04-01 – 2018-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2017)
Budget Amount *help
¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2017: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2016: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
Keywordsマニフォールドラーニング / 単粒子解析実験 / 4次元イメージング / マニフォールド / 生物物理
Outline of Final Research Achievements

Using my software "EMMA" for classifying single-particle experimental data, I developed a four-dimensional imaging technique with single-particle experimental data. The following results were obtained: (i) Using two-dimensional projection images obtained through a simulation for a single-particle experiment, I successfully constructed three-dimensional electron density maps; (ii) Using a Gaussian low-pass filter, I succeeded in classifying the two-dimensional projection images calculated from the sample that particles were embedded in an amorphous ice; (iii) Using two-dimensional projection images of copper oxide nano-cube, I found that there two growing pathways of the cube; and (iv) I successfully constructed a Markov-state model with which accurate computation of physical quantities is possible.

Report

(3 results)
  • 2017 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2016 Research-status Report
  • Research Products

    (18 results)

All 2018 2017 2016 Other

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (16 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 2 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] An accurate computational method for an order parameter with a Markov state model constructed using a manifold-learning technique2018

    • Author(s)
      Ito Reika、Yoshidome Takashi
    • Journal Title

      Chemical Physics Letters

      Volume: 691 Pages: 22-27

    • DOI

      10.1016/j.cplett.2017.10.057

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] クライオ電子顕微鏡データ分類のシミュレーションによる研究: マニフォールドラーニングアプローチ2018

    • Author(s)
      高野 直人,吉留 崇
    • Organizer
      日本物理学会第73回年次大会
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      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] 酸化銅微粒子成長プロセスの研究:X線自由電子レーザーとマニフォールドラーニングを用いたアプローチ2018

    • Author(s)
      吉留 崇,関口 優希,山本 隆寛,苙口 友隆,中迫 雅由
    • Organizer
      日本物理学会第73回年次大会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] An Accurate Computation of a Physical Quantity of a Protein with a Markov State Model Constructed using a Manifold Learning Technique2018

    • Author(s)
      Reika Ito and Takashi Yoshitome
    • Organizer
      The Biophysical Society 62st Annual Meeting
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] マニフォールドラーニングを用いたコヒーレントX線回折イメージング実験データ分類の研究2017

    • Author(s)
      吉留 崇
    • Organizer
      第7回計算統計物理学研究会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] ローパスフィルターを加えた2次元投影像の分類:マニフォールドによるアプローチ2017

    • Author(s)
      高野 直人,吉留 崇
    • Organizer
      第7回計算統計物理学研究会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] マニフォールドによる分類を用いたマルコフ状態モデルの構築2017

    • Author(s)
      伊藤 怜香,吉留 崇
    • Organizer
      第7回計算統計物理学研究会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] ソフトウェア「閻魔」を用いたXFEL-CXDI実験データの分類2017

    • Author(s)
      吉留 崇, 関口 優希,山本 隆寛, 苙口 友隆, 中迫 雅由, 池口 満徳
    • Organizer
      第55回日本生物物理学会年会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] マニフォールドラーニングを用いた二次元投影像の分類における試料氷包埋効果のシミュレーションによる研究2017

    • Author(s)
      高野 直人,吉留 崇
    • Organizer
      第17回日本蛋白質科学会年会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] タンパク質マルコフ状態モデル構築におけるマニフォールドラーニングの必要性2017

    • Author(s)
      伊藤 怜香,吉留 崇
    • Organizer
      第17回日本蛋白質科学会年会
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      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] タンパク質構造エントロピー計算法の研究2017

    • Author(s)
      吉留崇
    • Organizer
      ソフトマターを中心とした材料科学の基礎と応用
    • Place of Presentation
      京都工芸繊維大学(京都府京都市)
    • Related Report
      2016 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] マニフォールドラーニングを用いた銅キューブコヒーレントX線イメージング実験データの分類2017

    • Author(s)
      吉留崇, 関口優希,山本隆寛, 苙口友隆, 中迫雅由, 池口満徳
    • Organizer
      日本物理学会第72回年次大会
    • Place of Presentation
      大阪大学(大阪府豊中市)
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      2016 Research-status Report
  • [Presentation] マニフォールドラーニングと分子動力学シミュレーションデータを用いたタンパク質マルコフ状態モデルの構築2017

    • Author(s)
      伊藤怜香, 吉留崇
    • Organizer
      日本物理学会第72回年次大会
    • Place of Presentation
      大阪大学(大阪府豊中市)
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      2016 Research-status Report
  • [Presentation] Reconstruction of three-dimensional structures of a protein with software ENMA and EMC algorithm: A simulation for XFEL-CXDI experiment2017

    • Author(s)
      Takashi Yoshidome, Yuki Sekiguchi, Tomotaka Oroguchi, Masayoshi Nakasako, and Mitsunori Ikeguchi
    • Organizer
      Biophysical Society 61st Annual Meeting
    • Place of Presentation
      New Orleans, USA
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      2016 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] ソフトウェア「閻魔」を用いた銅キューブのコヒーレントX線回折イメージングデータの分類2017

    • Author(s)
      吉留崇, 関口優希, 山本隆寛, 苙口友隆, 中迫雅由, 池口満徳
    • Organizer
      第30回日本放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム
    • Place of Presentation
      神戸芸術センター(兵庫県神戸市)
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      2016 Research-status Report
  • [Presentation] ソフトウェア「閻魔」とEMCアルゴリズムを用いたタンパク質3次元電子密度分布の再構成:XFEL-CXDI実験を想定したシミュレーション2016

    • Author(s)
      吉留崇, 関口優希, 苙口友隆, 中迫雅由, 池口満徳
    • Organizer
      第54回日本生物物理学会年会
    • Place of Presentation
      つくば国際会議場(茨城県つくば市)
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      2016 Research-status Report
  • [Presentation] ソフトウェア「閻魔」を用いたコヒーレントX線回折イメージングデータの分類2016

    • Author(s)
      吉留崇, 関口優希, 苙口友隆, 中迫雅由, 池口満徳
    • Organizer
      日本物理学会2016年秋季大会
    • Place of Presentation
      金沢大学(石川県金沢市)
    • Related Report
      2016 Research-status Report
  • [Remarks]

    • URL

      http://www.geocities.jp/yoshidomet42000/index.html

    • Related Report
      2017 Annual Research Report

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Published: 2016-04-21   Modified: 2019-03-29  

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