揺動外力による非線形ダイナミカルシステムの同期と制御

• 研究課題/領域番号: 19760253
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 通信・ネットワーク工学
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 中尾 裕也 京都大学, 大学院・理学研究科, 助教 (40344048)
• 研究期間 (年度): 2007 – 2009
• 研究課題ステータス: 完了 (2009年度)
• 配分額: 3,570千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 570千円); 2009年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2008年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2007年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
• キーワード: 非線形理論 / 回路 / 非線形振動 / 同期現象 / 自己組織化 / 統計力学 / 数理工学

研究概要

自律的な非線形振動を示す非線形システムに、一定の入力ではなく時間的に変動する共通入力を与えると、系の出力の再現性が向上することや、複数の系が同期することが知られている。この現象を解明するために、リミットサイクル振動子に対する位相縮約理論をはじめとする非線形動力学や確率過程の手法を用いて詳細な理論解析を行った。また、非線形系振動を示す電気回路を用いた実験によって理論的予言を定量的に検証した。

研究成果

• [雑誌論文] Self-organizing timing allocation mechanism in distributed wireless sensor networks (2009)
  • 著者名/発表者名: Hisa-aki Tanaka, Hiroya Nakao, Kenta Shinohara
  • 雑誌名: IEICE Electronic Express (ELEX) 6 ページ: 1562-1568
  • NAID: 130000121978
• [雑誌論文] Collective dynamical response of coupled oscillators with any network structure (2009)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Kori, Yoji Kawamura, Hiroya Nakao, Kensuke Arai, Yoshiki Kuramoto
  • 雑誌名: Phys. Rev. E 80
• [雑誌論文] 解説「非線形振動子の位相縮約理論とその応用」 (2009)
  • 著者名/発表者名: 中尾裕也
  • 雑誌名: システム/制御/情報 53 ページ: 316-322
• [雑誌論文] Stochastic phase reduction for a general class of noisy limit cycle oscillators (2009)
  • 著者名/発表者名: Jun-nosuke Teramae, Hiroya Nakao, G. Bard Ermentrout
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett. 102
  • NAID: 120006581976
• [雑誌論文] Diffusion-induced instability and chaos in random oscillator networks (2009)
  • 著者名/発表者名: Hiroya Nakao, Alexander S. Mikhailov
  • 雑誌名: Phys. Rev. E 79
  • NAID: 120006581963
• [雑誌論文] Experimental synchronization of circuit oscillations induced by common telegraph noise (2009)
  • 著者名/発表者名: Ken Nagai, Hiroya Nakao
  • 雑誌名: Phys. Rev. E 79
  • NAID: 120006581962
• [雑誌論文] Collective dynamical response of coupled oscillators with any network structure (2009)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Kori, Yoji Kawamura, Hiroya Nakao, Kensuke Arai, Yoshiki Kuramoto
  • 雑誌名: Physical Review E 80
  • 査読あり
• [雑誌論文] Stochastic phase reduction for a general class of noisy limit cycle oscillators (2009)
  • 著者名/発表者名: Jun-nosuke Teramae, Hiroya Nakao, G.Bard Ermentrout
  • 雑誌名: Physical Review Letters 102
  • NAID: 120006581976
  • 査読あり
• [雑誌論文] Experimental synchronization of circuit oscillations induced by common telegraph noise (2009)
  • 著者名/発表者名: Ken Nagai, Hiroya Nakao
  • 雑誌名: Physical Review E 79
  • NAID: 120006581962
  • 査読あり
• [雑誌論文] Averaging approach to phase coherence of uncoupled limit-cycle oscillators receiving common random impulses (2008)
  • 著者名/発表者名: Kensuke Arai, Hiroya Nakao
  • 雑誌名: Phys. Rev. E 78
  • NAID: 120006581944
• [雑誌論文] Collective phase sensitivity (2008)
  • 著者名/発表者名: Yoji Kawamura, Hiroya Nakao, Kensuke Arai, Hiroshi Kori, Yoshiki Kuramoto
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett. 101
  • NAID: 120006581910
• [雑誌論文] Phase coherence in an ensemble of uncoupled limit-cycle oscillators receiving common Poisson impulses (2008)
  • 著者名/発表者名: Kensuke Arai, Hiroya Nakao
  • 雑誌名: Phys. Rev. E 77
  • NAID: 120006581885
• [雑誌論文] Collective phase sensitivity (2008)
  • 著者名/発表者名: Yoji Kawamura, Hiroya Nakao, Kensuke Arai, Hiroshi Kori, and Yoshiki Kuramoto
  • 雑誌名: Physical Review Letters 101
  • NAID: 120006581910
  • 査読あり
• [雑誌論文] Averaging approach to phase coherence of uncoupled limit-cycle oscillators receiving common random impulses (2008)
  • 著者名/発表者名: Kensuke Arai, Hiroya Nakao
  • 雑誌名: Physical Review E 78
  • NAID: 120006581944
  • 査読あり
• [雑誌論文] Phase coherence in an ensemble of uncoupled limit-cycle oscillators receiving common Poisson impulses (2008)
  • 著者名/発表者名: Kensuke Arai and Hiroya Nakao
  • 雑誌名: Physical Review E (印刷中)
  • NAID: 120006581885
  • 査読あり
• [雑誌論文] Noise-induced synchronization and clustering in ensembles of uncoupled limit-cycle oscillators (2007)
  • 著者名/発表者名: Hiroya Nakao, Kensuke Arai, Yoji Kawamura
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett. 98
  • NAID: 120006581826
• [雑誌論文] Noise-induced turbulence in nonlocally coupled oscillators (2007)
  • 著者名/発表者名: Yoji Kawamura, Hiroya Nakao, Yoshiki Kuramoto
  • 雑誌名: Phys. Rev. E 75
  • NAID: 120006581815
• [雑誌論文] Noise-induced turbulence in nonlocally coupled oscillators (2007)
  • 著者名/発表者名: Yoji Kawamura, Hiroya Nakao, and Yoshiki Kuramoto
  • 雑誌名: Physical Review E 75 ページ: 362091-17
  • NAID: 120006581815
  • 査読あり
• [雑誌論文] Noise-induced synchronization and clustering in ensembles of uncoupled limit-cycle oscillators (2007)
  • 著者名/発表者名: Hiroya Nakao, Kensuke Arai, and Yoji Kawamura
  • 雑誌名: Physical Review Letters 98 ページ: 1841011-4
  • NAID: 120006581826
  • 査読あり
• [学会発表] カオス振動子の確率的な位相縮約と共通ノイズ同期現象 (2010)
  • 著者名/発表者名: 秦重史, 新井賢亮, 中尾裕也
  • 学会等名: 日本物理学会第65回年次大会
  • 発表場所: 岡山大学
  • 年月日: 2010-03-23
• [学会発表] 大域結合振動子系における集団位相結合関数 (2010)
  • 著者名/発表者名: 河村洋史, 中尾裕也, 新井賢亮, 郡宏, 蔵本由紀
  • 学会等名: 日本物理学会第65回年次大会
  • 発表場所: 岡山大学
  • 年月日: 2010-03-20
• [学会発表] 複雑ネットワークにおけるラプラス固有ベクトルの局在性 (2010)
  • 著者名/発表者名: 中尾裕也
  • 学会等名: 日本物理学会第65回年次大会
  • 発表場所: 岡山大学
  • 年月日: 2010-03-20
• [学会発表] スケールフリーネットワーク上の結合振動子系のダイナミクス (2010)
  • 著者名/発表者名: 中尾裕也
  • 学会等名: ネットワークダイナミクス研究会(電子情報通信学会非線形問題研究会)
  • 発表場所: 上智大学
  • 年月日: 2010-03-09
• [学会発表] スケールフリーネットワーク上の結合振動子系のダイナミクス (2010)
  • 著者名/発表者名: 中尾裕也
  • 学会等名: ネットワークダイナミクス研究会(電子情報通信学会 非線形問題研究会)
  • 発表場所: 上智大学
  • 年月日: 2010-03-09
• [学会発表] Self-organization of non-uniform dynamical patterns in complex networks of diffusively coupled oscillators (2010)
  • 著者名/発表者名: Hiroya Nakao
  • 学会等名: Workshop: Fluctuation and noise in living organisms II
  • 発表場所: RIKEN (Wako), Japan
  • 年月日: 2010-02-02
• [学会発表] Self-organization of non-uniform dynamical patterns in complex networks of diffusively coupled oscillators (2010)
  • 著者名/発表者名: Hiroya Nakao
  • 学会等名: Dynamics Days 2010
  • 発表場所: Evanston (Illinois), USA
  • 年月日: 2010-01-06
• [学会発表] ランダム振動子ネットワークにおけるカオスとクラスタリング (2009)
  • 著者名/発表者名: 中尾裕也
  • 学会等名: 電子情報通信学会非線形問題研究会
  • 発表場所: 屋久島環境文化村センター
  • 年月日: 2009-11-14
• [学会発表] gammaインパルスに駆動される非線形振動子の同期現象-位相ロックからノイズ同期へ- (2009)
  • 著者名/発表者名: 秦重史, 中尾裕也
  • 学会等名: 電子情報通信学会非線形問題研究会
  • 発表場所: 屋久島環境文化村センター
  • 年月日: 2009-11-13
• [学会発表] gammaインパルスに駆動される非線形振動子の同期現象-位相ロックからノイズ同期へ- (2009)
  • 著者名/発表者名: 秦重史*, 中尾裕也
  • 学会等名: 電子情報通信学会 非線形問題研究会
  • 発表場所: 屋久島環境文化村センター
  • 年月日: 2009-11-13
• [学会発表] ガウスノイズを受ける非線形振動子の位相縮約 (2009)
  • 著者名/発表者名: 寺前順之介, 中尾裕也, G.B. Ermentrout
  • 学会等名: 日本物理学会2009年秋季大会
  • 発表場所: 熊本大学
  • 年月日: 2009-09-27
• [学会発表] ランダム振動子ネットワークにおける拡散誘起不安定性とカオス (2009)
  • 著者名/発表者名: 中尾裕也, A.S. Mikhailov
  • 学会等名: 日本物理学会2009年秋季大会
  • 発表場所: 熊本大学
  • 年月日: 2009-09-27
• [学会発表] ガウスノイズを受ける非線形振動子の位相縮約 (2009)
  • 著者名/発表者名: 寺前順之介*, 中尾裕也, G.B.Ermentrout
  • 学会等名: 日本物理学会 2009年秋季大会
  • 発表場所: 熊本大学
  • 年月日: 2009-09-27
• [学会発表] Gammaインパルスに駆動される非線形振動子の同期現象・位相ロックからノイズ同期への遷移 (2009)
  • 著者名/発表者名: 秦重史, 中尾裕也
  • 学会等名: 日本物理学会2009年秋季大会
  • 発表場所: 熊本大学
  • 年月日: 2009-09-26
• [学会発表] ランダムネットワーク上の活性・抑制因子系におけるTuringパターン (2009)
  • 著者名/発表者名: 中尾裕也, A.S. Mikhailov
  • 学会等名: 日本物理学会2009年秋季大会
  • 発表場所: 熊本大学
  • 年月日: 2009-09-25
• [学会発表] 結合振動子ネットワークのダイナミクス (2009)
  • 著者名/発表者名: 中尾裕也
  • 学会等名: 京都大学数理解析研究所研究集会「マクロ経済動学の非線形数理」
  • 発表場所: 京大会館
  • 年月日: 2009-09-11
• [学会発表] Turing patterns in network-organized activator-inhibitor systems (2009)
  • 著者名/発表者名: 中尾裕也
  • 学会等名: 第19回日本数理生物学会大会
  • 発表場所: 東京大学
  • 年月日: 2009-09-10
• [学会発表] ランダム振動子ネットワークにおける拡散誘起不安定性とカオス (2009)
  • 著者名/発表者名: 中尾裕也
  • 学会等名: 京都大学数理解析研究所研究集会「双曲型力学系から大自由度力学系へ」
  • 発表場所: 京都大学
  • 年月日: 2009-08-19
• [学会発表] 大域結合振動子系の集団位相感受性 (2009)
  • 著者名/発表者名: 河村洋史, 中尾裕也, 新井賢亮, 郡宏, 蔵本由紀
  • 学会等名: 日本物理学会第64回年次大会
  • 発表場所: 立教大学
  • 年月日: 2009-03-29
• [学会発表] Diffusion-induced instability and chaos in random oscillator networks (2008)
  • 著者名/発表者名: 中尾裕也
  • 学会等名: 機械工学における力学系理論の応用に関する研究会
  • 発表場所: ートフルスクエアー岐阜
  • 年月日: 2008-12-18
• [学会発表] Turing patterns on random networks (2008)
  • 著者名/発表者名: Hiroya Nakao, Alexander S. Mikhailov
  • 学会等名: Bio-inspired Complex Networks in Science and Technology: From Topology to Structure and Dynamics, International Workshop and Seminar
  • 発表場所: Dresden, Germany
  • 年月日: 2008-05-06
• [学会発表] Turing patterns on random networks (2008)
  • 著者名/発表者名: Hiroya Nakao
  • 学会等名: Bio-inspired Complex Networks in Science and Technology : From Topology to Structure and Dynamics
  • 発表場所: Dresden, Germany
  • 年月日: 2008-05-06
• [学会発表] Turing patterns in random networks (2008)
  • 著者名/発表者名: Hiroya Nakao, Alexander S. Mikhailov
  • 学会等名: Dynamics and evolution of biological and social networks
  • 発表場所: Palma de Mallorca, Spain
• [学会発表] The analysis of phase coherence of an ensemble of uncoupled limit-cycle oscillators via averaging of a jump-diffusion Kolmogorov equation (2007)
  • 著者名/発表者名: Kensuke Arai, Hiroya Nakao
  • 学会等名: 2007 International Symposium on Nonlinear Theory and its Applications
  • 発表場所: Vancouver, Canada
  • 年月日: 2007-09-17
• [学会発表] The analysis of phase coherence of an ensemble of uncoupled limit-cycle oscillators via averaging of a jump-diffusion Kolmogorov equation (2007)
  • 著者名/発表者名: Kensuke Arai and Hiroya Nakao
  • 学会等名: NOLTA2007 (International Symposium on Nonlinear Theory and its Applications)
  • 発表場所: Vancouver, Canada
  • 年月日: 2007-09-17
• [備考]
  • URL: http://www.ton.scphys.kyoto-u.ac.jp/~nakao
• [備考]
  • URL: http://www.ton.scphys.kyoto-u.ac.jp/~nakao/papers.html
• [備考]
  • URL: http://www.ton.scphys.kyoto-u.ac.jp/-nakao/papers.html