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大規模広域情報システムの管理について脳情報科学からの提案とシミュレーション

研究課題

研究課題/領域番号 10480080
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 情報システム学(含情報図書館学)
研究機関東北大学

研究代表者

山本 光璋  東北大学, 大学院・情報科学研究科, 教授 (40004618)

研究分担者 根元 義章 (根本 義章)  東北大学, 大学院・情報科学研究科, 教授 (60005527)
白鳥 則郎  東北大学, 電気通信研究所, 教授 (60111316)
伊藤 貴康  東北大学, 大学院・情報科学研究科, 教授 (80124551)
中尾 光之  東北大学, 大学院・情報科学研究科, 助教授 (20172265)
井上 昌次郎  東京医科歯科大学, 生体材料工学研究所, 教授 (70013860)
前田 敏博  滋賀医科大学, 医学部, 教授 (50028388)
研究期間 (年度) 1998 – 1999
研究課題ステータス 完了 (1999年度)
配分額 *注記
10,200千円 (直接経費: 10,200千円)
1999年度: 4,800千円 (直接経費: 4,800千円)
1998年度: 5,400千円 (直接経費: 5,400千円)
キーワード1 / fゆらぎ / 計算機ネットワーク / 神経回路網 / 脳 / 広域情報システム / 階層性 / 制御原理 / 生体システム / ニューラルネットワーク / 多自由度系
研究概要

本研究では、"生体"、や"脳"における情報システムの実験・研究を行い、その結果に基づいて人間と情報システムの共生法を探ることを目的としている。
"脳"における情報坦体(ネットワーク的にはパケット)とみなすことができる神経スパイクを出力するニューロンモデルを相互に結合したネットワークを用いてシミュレーションを行った。ニューロン活動に現れたスパイク系列のクラスター化現象は計算機ネットワーク中のパケット流と類似の現象である。また、ニューロン間の結合強度を強めることで、ニューロン活動のクラスター化が強化された。このことは、計算機ネットワークにおいてノード間結合を強めると高稼働率ノードが局在するようになることを示している。
また、精緻に制御された生体システムの一つである心臓血管系をとりあげ、心拍や血圧などの1/fゆらぎを担う制御原理についてモデル論的に考察した。それによれば、原理は、動作点からのずれを許容しないような厳格なものではなく、ある範囲内で変数の変動を自由にするような緩やかなものであることが明らかになった。同時に大域的な活性化レベルをスイッチングするような制御機構の存在が必須であることが示され、階層的な制御構造が本質的であることが明らかになった。
実際の海馬神経回路網と非線形振動子とを結合し、結合モードを変えて現れるダイナミクスを解析した。その結果、本来的に多自由度である系が、制御の仕方によっては、低自由度の振舞いを呈したり、多自由度性が顕現したりすることが明らかになった。脳は、神経回路網が有するこのような多様なダイナミクスを制御によって引き出しながら情報処理を行っているものと考えられる。
これらの脳や生体システムにおける制御機構は、ネットワーク制御やインターネット上での情報アクセス制御などの基本概念としても有効であると考えられる。

報告書

(3件)
  • 1999 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 1998 実績報告書
  • 研究成果

    (167件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (167件)

  • [文献書誌] N.Katayama: "A formal neuron model with active dendrites"Proc. Method. Concept. Design and Application of Soft Comput.. 105-108 (1998)

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  • [文献書誌] N.Katayama: "Dynamics of active neuronal dendrites and their functional significance"Proc. Intl. Conf. Knowledge-based Intell. Electron. Syst.. 240-245 (1998)

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  • [文献書誌] 斉藤洋明: "海馬スライス標本におけるニューロン回路網の非線形振動と相互引き込み"信学技報. NC98-59 (1998)

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  • [文献書誌] 嶋方克好: "海馬ニューロンにおけるシナプス入力の非線形統合特性"信学技報. NC98-60 (1998)

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  • [文献書誌] 中村和浩: "睡眠時脳単一ニューロン活動の低周波ダイナミクス"信学技報. NC98-68 (1998)

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  • [文献書誌] M.Nakao: "A Cardiovascular control model of 1/f fluctuations in heart rate variability"Proc. 20th Ann. Conf. IEEE EMBS. 279-282 (1998)

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  • [文献書誌] H.Lee: "Cell-access Control for multiple Cell-loss classes in shared ATM output buffer"IEE Proc. Commun.. 145. 8-14 (1998)

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  • [文献書誌] S.Fujita: "Agent-based design model of adaptive distributed systems"J. Applied Intelligence. 9. 57-70 (1998)

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  • [文献書誌] T.Suganuma: "Cooperation protocole for multimedia Communication network based on ADIPS framework"Proc. ICPP Workshops on Flexible Commun. Systems. 76-85 (1998)

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  • [文献書誌] J.Sekiba: "FAMES : Design and implementation of flexible asynchronous messaging networks"Proc. Soft COM'98. 125-134 (1998)

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  • [文献書誌] M.Kimura: "An animal model for pregnancy-associated sleep disorder"Psychiatr. Clin. Neurosci. 52. 209-211 (1998)

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  • [文献書誌] M.Ikeda: "Simultaneous recording of circadian rhythums of brain and intraperitoneal temperature and locomotor and drinking activities in the rat"Biol. Rhythm Res. 29. 142-150 (1998)

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  • [文献書誌] T.Takahashi: "Higher-order spectra of cluster point processes generating fluctuations"Interdisciplinary Information Sciences. 4. 51-64 (1998)

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  • [文献書誌] M.Nakao: "Bifurcation properties of the two process model"Psychiatry and Clinical Neuroscience. 52. 131-133 (1998)

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  • [文献書誌] 中尾光之: "スペクトログラムによる心拍1/fゆらぎの構造解析"医用電子と生体工学. 36. 370 (1998)

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  • [文献書誌] 中尾光之: "循環系信号のゆらぎとその解析"人工臓器. 27. 620-629 (1998)

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  • [文献書誌] T.Mori: "The dynamic symptom isolation algorithm for network fault management and its evaluation"IEICE Trans. Commun.. E81-B. 2471-2480 (1998)

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  • [文献書誌] H.Kamiya: "An Improved content search engine-usage of network configuration information-"Proc. IEEE TENCON'98. 21-24 (1998)

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      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Ikeda: "Methylcobalamin amplifies melatonin-induced circadian phase shifts by facilitation of melatonin synthesis in the rat pineal glancl"Brain Res.. 795. 98-104 (1998)

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      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 徳永義光: "睡眠・覚醒調節因子としての一酸化窒素"日本臨床. 56. 38-41 (1998)

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      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] J.Nakajima: "Monaamine oxidase-A-positive retinal ganglion cells projecting to the superior colliculus and dLGN of the rat brain"Exp. Eye Res.. 66. 591-598 (1998)

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      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] A.Funahashi: "Abnormal development of serotonin nerve fiber in the visual cortex in rats with methylazoxymethanol-induced microcephaly"Acta Neuropathol. 95. 4-5 (1998)

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  • [文献書誌] R.Okada: "A method for personalized web searching with hierarchical document clustering"Trans. IPSJ. 39. 868-877 (1998)

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      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Hara: "計算機プロセスのエージェント化のための知識記述方式"電子情報通信学会論文誌. J81-D-I. 566-573 (1998)

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  • [文献書誌] T.Suganuma: "Flexible video-conferenceing system based on ADIPS framework"Proc. 3rd Joint Conf. on Knowledge-based Software Engineering. 312-316 (1998)

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      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] J.Sekiba: "Design and implementation of agent-based flexible asynchronous messageing system"Proc. Int. Conf. on Parallel and Distributed Systems. 732-739 (1998)

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      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] P.Tanthawichian: "An upper bound on bandwidth requirement and its applications to traflic control in ATM networks"IEICE Trans. Commun.. E81-B. 2371-2379 (1998)

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      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 藤井章博: "連続同期を効率よく処理する分散型同期制御方式"電子情報通信学会論文誌. J81-D-I. 244-252 (1998)

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      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] A.Fujii: "Design of a multicast routing algorithm"Int'l Conf. Proc. IPCCC. 442-447 (1998)

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      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] G.Wei: "Performance of TCP over an infrared half duplex line in mobile computing environments"Proc. SPECTS'98. 149-154 (1998)

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      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] G.Wei: "A timer-based data link control protocol for mobile computing"Proc. ICUPC'98. 149-154 (1998)

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      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] P.Tanthawichian: "Bandwidth allocation in ATM networks : heuristic approach"Proc. 17th ICCCN'98. 20-25 (1998)

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  • [文献書誌] G.Wei: "The effects of scheduiling token algorithm on TCP performance over a half-duplex link in a mobile computing"Proc. ICII'98. 663-666 (1998)

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  • [文献書誌] 中尾光之: "睡眠―覚醒リズムのモデル化"日本臨床. 56. 499-503 (1998)

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  • [文献書誌] A.Kanamaru: "Simple aggregation technique for fault detection based on packet monitoring"Proc. 1999 Sympo. Perform. Eval. Comp. Telecomm.. 395-399 (1999)

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  • [文献書誌] K.Ohta: "Synchronizing management information using traffic pattern watching technique"Proc. 1999 Sympo. Perform. Eval. Comp. Telecomm.. 349-354 (1999)

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  • [文献書誌] H.Sakai: "A circle map model of human circadian systems"Frontiers of Medical and Biological Eng.. 9. 75-92 (1999)

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  • [文献書誌] Y.Zhao: "Investigation of the time delay between variations in heart rate and blood pressure"Med. & Biol. Eng. & Comp.. 37. 344-347 (1999)

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  • [文献書誌] M.Nakao: "Model-based interpretation of biphasic daily pattern of sleepiness"Biol. Cybernetics. 81. 403-414 (1999)

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      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Nakao: "Thermoregulatory model of sleep control : Losing heat memory"J. Biol. Rhythms. 14. 547-556 (1999)

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      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 中尾光之: "心臓血管系ダイナミクスの多変量多状態解析"電子情報通信学会論文誌. J82-D-II. 2132-2142 (1999)

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      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Nakao: "Modeling neuronal dynamics-transition during sleep"IEEE Eng. Med. & Biol. Magazine. 17. 99-107 (1999)

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      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Nakao: "An optimal control model of 1/f fluctuations in heart rate variabilities"Proc. 15th Int'l Conf. Noise and 1/f Fluct.. 187-190 (1999)

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      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Yamamoto: "1/f fluctuations of cat's inter-heart beat intervals in extremely low frequency range"Proc. 15th Int'l Conf. Noise and 1/f Fluct.. 191-194 (1999)

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      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] N.Katcuyama: "Dynamics of coupled systems of brain neural network and artificial Nonlinear oscillator"Proc. 3rd Int'l Workshop on Neuronal Cooling. 203-206 (1999)

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      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 白鳥則郎: "次世代ネットワークソフトウェアの構築にむけて"電子情報通信学会論文誌. J82-B. 694-701 (1999)

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      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] N.Shiratori: "Towards application-centric flexible network operation and management"IEICE Trans. Commun.. E82-B. 800-805 (1999)

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      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] R.Okada: "User-adaptive learning agents for personalized Web searchiing"Proc. 13th ICOIN. 6A-4. 1-6 (1999)

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      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] N.Kato: "A proposal of event correlation for distributed network fault management and its evaluation"IEICE Trans. Commun.. E82-B. 859-867 (1999)

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  • [文献書誌] N.Kato: "A real-time intrusion detection system(IDS)for large scalemetworks and its evaluations"IEICE Trans. Commun.. E82-B. 1817-1825 (1999)

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      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 井上昌次郎: "睡眠の生理学"精神治療学. 14. 247-252 (1999)

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      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 井上昌次郎: "睡眠の役割"ターミナルケア. 9. 337-340 (1999)

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      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Yamamoto: "Novel polygraphic observations in high frequency range during rapid age movement sleep"Interdisciplinary Information Sciences. 5. 99-108 (1999)

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      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.Sugiura: "An evaluation and analysis method for effects of individuai quantity of domain knowledge on an intuitive classification"Proc. 13th ICOIN. 10A-3. 1-6 (1999)

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      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.Q.Zhang: "Effect of prolactin on Sleep in cyclic rats"Psychiatry & Clinical Neurosciences. 53. 101-103 (1999)

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      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Chiba: "Effect of melutonin sleep disturbance in a case with periodic ACTH-ADH discharge syndrome"Brain & Development. 31. 376-378 (1999)

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  • [文献書誌] 藤森久: "睡眠-覚醒サイクル制御機構の神経回路モデル"信学技報. MBE99-110 (1999)

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      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 嶋方克好: "海馬CAI錐体ニューロンにおける非線形シナプス統合"信学技報. MBE99-111 (1999)

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      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Kimura: "Colony-Stimulating factors in rapideye movement sleep and non-rapid eye movement sleep regulation"Psychiatry & Clinical Neurosciences. 53. 105-107 (1999)

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      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.Inoue: "Spatio-Temporal distribution of neuronal activities and REM sleep""Rapid Eye Movement Sleep"B.Mallick and S.Inoue eds., Narosa Publishing House. 214-220 (1999)

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      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Nakao: "Hypothesis on REN sleep from the viewpoint of neuronal dynamics""Rapid Eye Movement Sleep"B.Mallick and S.Inoue eds., Narosa Publishing House. 402-419 (1999)

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      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Suganuma: "An agent architecture for strategy-centric adaptive Qos control in flexible video conference system""Approaches to Intelligent Agents", Nakashima and Zhang eds., Springer varlag. 226-240 (1999)

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      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Katayama N: "A formal neuron model with active dendrites"Proc. Methodologies for the Conception, Design and Application of Soft Computing. 105-108 (1998)

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  • [文献書誌] Katayama N: "Dynamics of active neuronal dendrites and their functional significance"Proc. Int'l Conf. Knowledge-based Intelligent Electronics Systems. 240-245 (1998)

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  • [文献書誌] Saito H: "Nonlinear oscillation and mutual entrainment of neural network in hippocampal slice (in Japanese)"IEICE Technical Report. NC98-59 (1998)

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  • [文献書誌] Shimakata K: "Nonlinear synaptic integration of hippocampal neurons."IEICE Technical Report. NC98-60 (1998)

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  • [文献書誌] Nakamura K: "Slow dynamics of single neuronal activities during sleep"IEICE Technical Report. NC98-68 (1998)

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      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Nakano M: "A cardiovascular control model of 1/f fluctuations in heart rate variability"Proc. IEEE 20th Ann Conf Eng Med Biol Soc. 279-282 (1998)

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  • [文献書誌] T.Mori: "The dynamic symptom isolation algorithm for network fault qnanagement and its evaluation." IEICE Trans.Commun.E81-B. 2471-2480 (1998)

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公開日: 1998-04-01   更新日: 2016-04-21  

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