2019 Fiscal Year Annual Research Report
Enhancement of artificial systems based on nonlinearity
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17KT0123
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| Research Institution | Hiroshima University |
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Principal Investigator |
中田 聡 広島大学, 統合生命科学研究科(理), 教授 (50217741)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
雨宮 隆 横浜国立大学, 大学院環境情報研究院, 教授 (60344149)
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| Project Period (FY) |
2017-07-18 – 2020-03-31
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| Keywords | 非線形 / 非平衡 / 時空間パターン / 振動 / 同期 / 分岐 / 人工物の強化 / 自律性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
生体系や自然界で見られるリズムやパターン形成は、生命活動を営む上でも重要であり、 私達はこのような現象と向きあって生活してきた。一方、これまでの人工物システムは、 限られた条件下、定められた交換時期や消費期限の中で使用されている。そして、その安 全性や機能性を確認するために定期検査が行われる。しかし多くのシステムは自律性がな いために、不測の環境変化に対して本来の機能を失っても自己修復することができないば かりか、自発的に自身の状態を外部に伝える術もない。つまり、不完全環境情報問題に至 る。それに対して多くの生物は、環境変化に対して柔軟に応答することが可能であり、時 には人間社会に対して、異常繁殖のように異常現象として自身の状況に関してメッセージ を送ることができる。その中で、リズムやパターンに関する学問である「非線形科学」は 国内外でも進展してきた。そして複数の要素が複雑に関わる生体系や自然界で見られるリ ズムとパターンについて、本質的要素の抽出と基本原理の解明が進んでいる。そこで本研 究では、非線形科学に立脚して、情報次元、自律性、及び応答の柔軟性を高めることで人 工物システムを強化することを目的とする。
具体的には、半導体ガスセンサーではこれまでは直流電位の一次元情報であったが、周期的温度摂動により高次元情報を抽出することに成功した。さらに高次元情報を用いて、センサの置かれる環境を自己診断し、最適な動作環境を導くことに成功した。これは半導体学センサ素子の高い非線形性を活用した研究である。その他、生物・非生物系のリズムや同期を活用した人工物の強化、パターン形成をフィードバックした系など、限られたシステムではなく、多くのシステムに汎用できることを実証した。
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