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非線形予測子係数族による結合振動子系の時系列解析と実データへの応用

Research Project

Project/Area Number 17760292
Research Category

Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field Communication/Network engineering
Research InstitutionJapan Advanced Institute of Science and Technology

Principal Investigator

徳田 功  Japan Advanced Institute of Science and Technology, 情報科学研究科, 准教授 (00261389)

Project Period (FY) 2005 – 2007
Project Status Completed (Fiscal Year 2007)
Budget Amount *help
¥2,500,000 (Direct Cost: ¥2,500,000)
Fiscal Year 2007: ¥500,000 (Direct Cost: ¥500,000)
Fiscal Year 2006: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2005: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Keywords結合振動子 / 時系列解析 / 非線形力学 / 同期 / 位相方程式 / 合唱 / カオス / 声帯振動
Research Abstract

多数のリミットサイクル振動子が一様に大域結合したシステムに対して,各振動子の状態変化が時系列信号として同時計測される場合を想定した.この条件下で,システムを記述する位相方程式を時系列データから逆推定する手法を開発した.特に,各振動子の自然周波数や振動子間の結合関数など,システムの重要な特徴量が精度よく推定できることを、レスラー方程式の結合系のシミュレーションデータを用いて確かめた.また,得られた位相方程式によって同期領域の予測が可能であることを示した.化学振動子のデータ(バージニア大学非線形グループとの共同研究)に応用することによって,実システムに対しても,本開発手法が十分に適用できることを確認した.このように非侵襲的なアプローチで結合振動子系の特徴量が時系列のみから推定できるのは活気的なことであり,サーカディアンリズムなどの生物系への幅広い応用が今後期待される.
さらに,音楽への応用の一つとして,合唱における同期解析を行った.二名の歌唱者の合唱時におけるEGGデータを計測し,基本周波数の引き込み現象を調査した.同期の強さを表す特徴量としては,引き込み時間と周波数比を用いた.音楽大学にて声楽を専攻する学生と一般学生との比較実験を行ったところ,特に男性において,音大生が一般学生よりも強い引き込み能力を持つことが分かった.女性については男性ほど明確な差異はみられず,歌唱以外の音楽経験などの要因が重要であることが示唆された.合唱を起点として,オーケストラなどの総合音楽へと発展させることで,同期解析の応用範囲を今後さらに広げてゆくことが望まれる.

Report

(3 results)
  • 2007 Annual Research Report
  • 2006 Annual Research Report
  • 2005 Annual Research Report
  • Research Products

    (10 results)

All 2008 2007 2005

All Journal Article (6 results) (of which Peer Reviewed: 3 results) Presentation (4 results)

  • [Journal Article] Ensemble Approach for Recovering Synchronization Diagram from Time Series2007

    • Author(s)
      I. Tokuda, U. Parlitz, J. Kurths
    • Journal Title

      International Journal of Bifurcation and Chaos 17

      Pages: 3557-3563

    • Related Report
      2007 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Inferring Phase Equations from Multivariate Time Series2007

    • Author(s)
      I.T. Tokuda, S. Jain, I.Z. Kiss, J.L. Hudson
    • Journal Title

      Physical Review Letters 99

      Pages: 64101-64101

    • NAID

      120001009649

    • Related Report
      2007 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Comparison of biomechanical modeling of register transitions and voice instabilities with excised larynx experiments2007

    • Author(s)
      I.T. Tokuda, J. Horacek, J.G. Svec, and H. Herzel
    • Journal Title

      Journal of the Acoustical Society of America 122

      Pages: 519-531

    • Related Report
      2007 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Chaotic Electrical Activity of Living Beta-cells in the Mouse Pancreatic Islet2007

    • Author(s)
      T.Kanno, T.Miyano, I.Tokuda, J.Galvanovskis, M.Wakui
    • Journal Title

      Physica D 226

      Pages: 107-116

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Detecting Synchronizations in an Asymmetric Vocal Fold Model from Time Series Data2005

    • Author(s)
      I.Tokuda, H.Herzel
    • Journal Title

      Chaos : An Interdisciplinary Journal of Nonlinear Science 15

      Pages: 13702-13702

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] Characterizing noise in Nonhuman Vocalizations2005

    • Author(s)
      T.Riede, B.R.Mitchell, I.Tokuda, M.J.Owren
    • Journal Title

      Journal of the Acoustical Society of America 118・1

      Pages: 514-522

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Presentation] 合唱における基本周波数の同期現象に関する基礎研究2008

    • Author(s)
      野田雄也, 徳田功, 榊原健一
    • Organizer
      日本音響学会2008年春季研究発表会
    • Place of Presentation
      千葉工業大学
    • Year and Date
      2008-03-18
    • Related Report
      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] Analysis of F0 entrainment of singing voices in chorus2008

    • Author(s)
      Y. Noda, I. Tokuda, K.-I. Sakakibara
    • Organizer
      International conference on nonlinear circuits and signal processing
    • Place of Presentation
      Gold Coast, Australia
    • Year and Date
      2008-03-07
    • Related Report
      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] 多次元時系列データからの位相方程式の推定2007

    • Author(s)
      徳田功
    • Organizer
      電子情報通信学会非線形問題研究会
    • Place of Presentation
      福井工業大学
    • Year and Date
      2007-12-19
    • Related Report
      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] Estimating Phase Equations from Multivariate Time Series2007

    • Author(s)
      I.T. Tokuda, S. Jain, I.Z. Kiss, J.L. Hudson
    • Organizer
      3rd International IEEE Conference on Physics and Control
    • Place of Presentation
      Potsdam
    • Year and Date
      2007-09-06
    • Related Report
      2007 Annual Research Report

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Published: 2005-04-01   Modified: 2016-04-21  

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