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2011 年度 実績報告書

変分解析を軸とした同期・引き込み最適化アルゴリズムの開拓と現実的問題への応用

研究課題

研究課題/領域番号 23360047
研究機関電気通信大学

研究代表者

田中 久陽  電気通信大学, 情報理工学(系)研究科, 准教授 (20334584)

研究分担者 徳田 功  立命館大学, 理工学部・マイクロ機械システム工学科, 准教授 (00261389)
福田 弘和  大阪府立大学, 生命環境科学研究科, 助教 (90405358)
千葉 逸人  九州大学, マス・フォア・インダストリ研究所, 助教 (70571793)
キーワード発振器(振動子) / 注入同期 / 変分解析 / CMOS発振回路 / 概日リズム制御 / genetic algorithm
研究概要

本研究の目的は,実用上重要な発振器(振動子)とその集団に対し、最適同期・引き込み制御の理論と設計アルゴリズムを系統的に開拓し構築することである。以下の内容が当該年度に実施された。
(i)単一の振動子に対し、変分解析をベースに同期・引き込み最適化アルゴリズムを系統的、網羅的に切り拓くこと。基礎理論として、環境雑音が無視出来る場合と、出来ない場合において、新規な枠組みが得られつつあり、また新規なgenetic algorithmの構築も並行して進んでいる。その結果、画期的な成果が得られ、特許出願、一流誌での出版を計画している。
(ii)さらに、すでに現時点までに得られている理論的成果ならびに予備的な実験結果を段階的に発展し(1)ベースバンド通信等で重要となる注入同期回路の引き込み能力最適化設計ならびに、(2)医療品等の生産に重要となる遺伝子組み換え(GM)植物の概日リズムの最適(高効率)引き込み制御において理論と実際の首尾一貫した体系を構築することを推進している。
以上を実施するために,当該年度には、モデリングとシミュレーションの作業を集中して行う目的で高性能の計算機を購入した。また分担研究、連携研究者との共同により、今後の研究の方向性を検討するためのワークショップの開催を行なった。また,当該分野の第一人者として著名なJuergen Kurths氏をこのワークショップに招聘し、今後の協力体制を整備した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

当初の計画に先だち、十分な下準備が行なわれており、またワークショップの開催等により共同研究作業を活性化してきたことが良好な進捗に貢献していると考えられる。

今後の研究の推進方策

今後の推進方策として、理論的側面での進捗が著しい現状を踏まえ、応用に特化するフェーズを若干後ろにずらして研究計画のタイムスケジュールの見直しを行なう。

  • 研究成果

    (16件)

すべて 2012 2011

すべて 雑誌論文 (10件) (うち査読あり 9件) 学会発表 (6件)

  • [雑誌論文] 連結型Rimless Wheelの受動歩行とその性能解析2012

    • 著者名/発表者名
      浅野文彦、井上遼祐、田中大樹徳田功
    • 雑誌名

      日本ロボット学会誌

      巻: Vol.30, No.1 ページ: 107-116

    • DOI

      10.7210/jrsj.30.107

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Synchronization analysis of choir singing2012

    • 著者名/発表者名
      Isao Tokuda, A.Kuwahara
    • 雑誌名

      Nonlinear Theory and Its Applications, IEICE

      巻: Vol.3, No.2 ページ: 215-221

    • DOI

      10.1588/nolta.3.215

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 植物工場における体内時計の制御技術2012

    • 著者名/発表者名
      福田弘和、鵜飼和也
    • 雑誌名

      化学工学

      巻: vol.75, No.12 ページ: 802-806

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Engineering of Synchronization and Clustering of a Population of Chaotic Chemical Oscillators2011

    • 著者名/発表者名
      Craig G.Rusin, Isao Tokuda, Istvan Z.Kiss, John L.Hudson
    • 雑誌名

      Angewandte Chemie

      巻: Vol.50, Issue 43 ページ: 10212-10215

    • DOI

      10.1002/anie.201008194

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Analysing and Understanding the Singing Voice2011

    • 著者名/発表者名
      Malte Kob, Nathalie Henrich, Hanspeter Herzel, David Howard, Isao Tokuda, Joe Wolfe
    • 雑誌名

      Current Bioinformatics

      巻: Vol.6, No.3 ページ: 362-374

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Mathematical Models and Numerical Schemes for the Simulation of Human Phonation2011

    • 著者名/発表者名
      Fariborz Alipour, Christoph Bruecker, Douglas D.Cook, Andreas Goemel, Manfred Kaltenbacher, Willy Mattheus, Luc Mongeau, Eric Nauman Ruediger Schwarze, Isao Tokuda, Stefan Zoerner
    • 雑誌名

      Current Bioinformatics

      巻: Vol.6, No.3 ページ: 323-343

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Subglottal pressure and fundamental frequency control in contact calls of juvenile Alligator mississippiensis2011

    • 著者名/発表者名
      Tobias Riede, Isao T.Tokuda, Colleen G.Farmer
    • 雑誌名

      Journal of Experimental Biology

      巻: Vol.214 ページ: 3082-3095

    • DOI

      10.1242/jeb.051110

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Phase wave of gene expression in the mammalian central circadian clock network2011

    • 著者名/発表者名
      Hirokazu Fukuda, Isao Tokuda, Seiichi Hashimoto, Naoto Hayasaka
    • 雑誌名

      PLoS ONE

      巻: Vol.6, No.8 ページ: e23568

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0023568

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Center manifold reduction for a large population of globally coupled phase oscillators2011

    • 著者名/発表者名
      Hayato Chiba, et al
    • 雑誌名

      Chaos

      巻: 21 ページ: 043103

    • DOI

      10.1063/1.3647317

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 同期・引き込み現象と変分解析2011

    • 著者名/発表者名
      田中久陽
    • 雑誌名

      電子情報通信学会非線形問題研究会

      巻: vol., 111,No.62 ページ: 85-87

  • [学会発表] 皮質自発発火活動モデルにおける強EPSPのループと異常発火2012

    • 著者名/発表者名
      岩本隆広, 寺前順之介, 徳田功
    • 学会等名
      日本物理学会第67回年次大会
    • 発表場所
      関西学院大学
    • 年月日
      2012-03-24
  • [学会発表] A spectral theory of linear operators on Gelfand triplets2011

    • 著者名/発表者名
      Hayato Chiba
    • 学会等名
      Emerging Topics on Differential Equations and their Applications
    • 発表場所
      天津、中国(招待講演)
    • 年月日
      2011-12-05
  • [学会発表] Oscillator network modeling of circadian rhythm in the suprachiasmatic nucleus2011

    • 著者名/発表者名
      I.Tokuda, H.Herzel
    • 学会等名
      26th Symposium on Biological and Physiological Engineering
    • 発表場所
      Ritsumeikan University, Japan
    • 年月日
      2011-09-22
  • [学会発表] Theory and applications of optimal entrainment for energy efficient injection-locking oscillators2011

    • 著者名/発表者名
      H.Tanaka
    • 学会等名
      Dynamics Days 2011
    • 発表場所
      University Oldenburg, Germany
    • 年月日
      2011-09-15
  • [学会発表] Optimal Entrainment of Limit-Cycle Oscillators and its Applications to Communication Devices2011

    • 著者名/発表者名
      H.Tanaka, N.Sagayama, T.Harada, I.Kiss
    • 学会等名
      Nonlinear Theory and its Applications (NOLTA2011)
    • 発表場所
      Kobe, Japan
    • 年月日
      2011-09-05
  • [学会発表] Oscillator network modeling of circadian rhythm in the suprachiasmatic nucleus2011

    • 著者名/発表者名
      I.Tokuda, H.Fukuda, N.Hayasaka
    • 学会等名
      3rd International Conference on Cognitive Neurodynamics
    • 発表場所
      Niseko, Japan
    • 年月日
      2011-06-12

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公開日: 2013-06-26  

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