閾値系における情報処理と自己調節ー揺らぎ工学の進化をめざしてー

• Project/Area Number: 20560055
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Engineering fundamentals
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 宗像 豊哲 京都大学, 情報学研究科, 教授 (40026357)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 佐藤 彰洋 京都大学, 情報学研究科, 助教 (50335204)
• Project Period (FY): 2008 – 2009
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2010)
• Budget Amount: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000); Fiscal Year 2010: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000); Fiscal Year 2009: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000); Fiscal Year 2008: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
• Keywords: 自己調節 / 確率共鳴 / ネットワーク / 揺らぎ工学 / 閾値系 / 情報処理 / 聴覚系の感度

Research Abstract

閾値系における揺らぎと情報処理の関係を「自己調節」と「ネットワーク」をキーワードとして考察・研究した。主な成果としては以下の2点があげられる。
1)単純閾値系における確率共鳴と自己調節:確率共鳴ではノイズ強度を変えたときの体系(閾値系)の応答を考えるが、我々はここに例えば閾値の適応制御(自己調節)の効果を取り入れ、情報処理性能の評価によく用いられるSN比が増大することを示した。単純閾値系の一種と考えられるダブルウエル系についても同様の研究を行うと同時に、この系を用いて複雑ネットワークを構成し、その情報処理能力を同様な方法で研究した。ここでは、結合系の複雑な多体問題を、一体問題に帰着させるアイデアを用いて、理論解析を行い、計算機実験を見事に再現なる理論の成功した。
2)遅れをもつ確率系における相関と情報処理:近年遅れをもつ情報処理系が注目されている。これは、情報の伝達に一定の時間が掛かることによる。2値系やダブルウエル系について、計算機実験を行うと同時に、一般のN結合系に解析解を与えた。これは、これまでのN=1の場合を一般化したのみならず、さらに複雑な体系の研究に対する出発点を与えるものになっており、注目されている。
これらの成果は下に示された3つの論文に発表されている。

Research Products

• [Journal Article] Stochastic dynamics in systems with unidirectional delay coupling. (2009)
  • Author(s): M.Kimizuka, T.Munakata
  • Journal Title: Phys. Rev. E 80 Pages: 021139-021144
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Detecting generalized synchronization by a generalized angle (2009)
  • Author(s): Z.Liu, J.Zhou, T.Munakata
  • Journal Title: Euro. Phys. Lett. 87 Pages: 50002-50005
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Stochastic resonance and self-tuning : a simple threshold system (2009)
  • Author(s): T.Kondo, T.Munakata
  • Journal Title: Phys. Rev. E 79 Pages: 061121-061127
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Linear stochastic system with delay : energy balance and entropy production (2009)
  • Author(s): T. Munakata, S. Iwama, M. Kimizuka
  • Journal Title: Phys. Rev. E 79 Pages: 31104-31108
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] scale-free topology-induced double resonance in networked two-state systems (2008)
  • Author(s): Z. Liu, T. Munakata
  • Journal Title: Phys. Rev. E 78 Pages: 46111-46115
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Electron Crystallography of Organic Materials by TEM (2009)
  • Author(s): S.Isoda
  • Organizer: NSYSU-KU Bilateral Symposium on Materials Chemistry
  • Place of Presentation: Kaohsiung, Taiwan
  • Year and Date: 2009-09-23
• [Remarks]
  • URL: http://amech.amp.i.kyoto-u.ac.jp/~munakata/
• [Remarks]
  • URL: http://amech.amp.i.kyoto-u.ac.jp/index.php?FrontPage