非線形動力学分科

スタッフ 教授 佐々 真一
准教授 篠本 滋
助教 小林 未知数
MACS特定助教 太田 洋輝


私達の研究室では、非線形、非平衡、ゆらぎ、複雑性、情報、統計解析、推定等をキーワードとした幅広い内容の研究が行われています。

秩序の理解を目指して

自然現象の背後にある単純な基礎法則と目前にある現象のギャップを埋めたいというのが研究の基本的な動機です。生命や認知が自然現象として生じた様子を物理法則の立場から理解したいという究極の目標を遠くに見据え、流れや熱など身の周りの現象についてのマクロな法則と原子分子のミクロな力学法則との関係を論じたり、そこから新しい現象を提案したり、構成するのが困難な系を実際につくる可能性を探索したり、生体機能の断片を物理にもとづいて考えたりしています。

時系列データの解析と予測

研究対象:神経コーディングと脳神経系の計算 / 地震活動のダイナミクス
解析手法:状態空間モデル / 隠れマルコフモデル / ガウシアングラフィカルモデル
研究観:いま科学技術は、形式理論中心の「理論の時代」から、実データに基づいてモデリング・解析・予測制御を行う「実証の時代」へと変遷しようとしています。計測技術の発展に伴って大量の信号を同時計測することが可能となった現代に求められるのは、大規模データを自動収集し、モデルを自動選択し、現象の将来予測を行うためツールであり、我々はその基礎を与える理論の構築と応用に取り組んでいます。

トポロジカル欠陥の動力学

トポロジカル欠陥は固体(転移、転傾)、磁性体(磁壁、スカーミオン)、量子流体(量子渦)などの凝縮系や、液晶(転傾)などのソフトマター、宇宙論で議論される宇宙ひもなど、様々な物理系に現れます。このトポロジカル欠陥が、系全体の動的性質を圧倒的に支配するような現象を探索しています。右図の左側はコロイドが結晶を形成しているときのシミュレーションで、右側はそのときの転傾の位置を示した図です。トポロジカル欠陥である転傾が複雑に絡み合って、興味深い物理特性を示します。