池口研究室 - 研究室紹介2014

池口研究室での研究のキーワード

前期開講の経営科学1で，その重要性を詳しくお話しましたが，私たちは，

「非線形ダイナミクス!!」

こそが複雑現象の本質であると信じています．池口研究室では，神様のチェスの謎を解き明かすべく，「非線形ダイナミクス」に関した理論を用いて，複雑な現象を対象とした解析や実験によって研究を進めています．

池口研究室では，様々な研究テーマを選ぶことが可能ですが，その大きな理由は，非線形現象が私たちの身の回りに溢れているということにあります．私たちの普段の生活には，非線形性により生み出される複雑現象が満ちあふれています．

現在，池口研究室では，以下の三つ研究テーマ，
(1)データ解析， (2)生体情報工学， (3)カオス工学の応用を中心にして，研究活動を行っています．もちろん，これら以外の研究テーマを行うことも可能です．過去に池口研究室所属の学生の皆さんが発表した，卒業論文，修士論文，博士論文の題目をこちらのページに載せています．どのような研究が行われてきたかも参考にしてください．

[1] データ解析

私たちの身の回りには，脳，神経回路網，インターネット， WWW，人間関係，交通，噂の伝播，病気の感染などいろいろなネットワークが存在しています．そして，これらのネットワークからは，時々刻々と状態が変化する複雑な振る舞いが生み出されています．池口研究室では，これらの複雑な現象を時系列データ，ネットワークデータとして調査することで研究を進めています．また，カオスを含む振動現象の同期にも着目し，同期現象の基礎調査，工学的応用の研究も行っています．これらの複雑現象の背後に潜むルールを解き明かして，未来予測，不具合の制御，状態診断などの工学的な重要な課題を解決します．
- 複雑な振舞いを示す時系列の予測・解析・制御
- 天候 (ゲリラ豪雨・風向風力・雷発生) 予測
- 地震発生，経済指標の変動予測への応用
- 相互結合同期現象の理論的・実験的解析
- 共通ノイズ同期現象の理論的・実験的解析
- ネットワークの構造解析
- ネットワークの時間発展予測
- ネットワーク上での情報伝播
- 非線形時系列解析と複雑ネットワーク論の融合
- 音声信号・画像信号の非線形予測・合成
[2] 生体情報工学

私たちの脳の中では，数十億個の神経細胞が複雑に結びついています．これらの神経細胞は，どのように結びついて情報を処理しているのでしょうか？どのような情報処理の原理が用いられているのでしょうか？池口研究室では，脳内で実際に観測されている学習に着目して研究を進めています．具体的には，脳で用いられている情報処理原理を調査することで，従来のノイマン型計算原理とは異なる脳形計算原理を用いた新しい計算機の実現を目指しています．また，神経細胞と同様に活動電位を生成する膵臓のβ細胞の振る舞いをモデル化することで，インシュリンの分泌機構を解明し，糖尿病治療に役立てようとしています．
- 脳における記憶・学習機構の解明
- 神経細胞の同期発火現象の解析
- 神経回路網における雪崩現象の解析
- 神経細胞が示す一貫性・再現性の解析
- 膵β細胞の活動電位の調査
- ブレーン・マシン・インターフェース
- インシュリン分泌の数理モデル構築と糖尿病治療への応用
- スパイクタイミングに依存したシナプス可塑性により導かれる神経回路構造の解析
[3] カオス工学の応用

非線形ダイナミクスから生み出されるカオス現象は，一見すると予測不能で乱雑な振る舞いを示すという特徴を持っています．池口研究室では，このようなカオスの特徴を積極的に応用する研究にも取り組んでいます．その一つが巡回セールスマン問題，二次割当問題，ナップザック問題などのNP困難な組合せ最適化問題の近似解を高速にかつ効率的に求めるためのアルゴリズムの開発です．また，カオス振動の有する複雑さが，人体に対してどのような影響を与えるのかという調査も行っています．この調査を通じて，新しい低周波治療器，マッサージ機，発光装置の開発にも取り組んでいます．
- 大規模組合せ最適化問題(TSP, QAP, VRP) に
  対するカオス探索法の開発
- カオス低周波治療器，カオスマッサージ機，カオス発光装置の開発
- 動的な組合最適化問題 (PRP) に対するカオス
  探索法の開発
- カオス通信, 乱数, 暗号
- カオス画像処理，カオス画像圧縮
- カオスを用いたパターン認識・識別
- フラクタル画像処理，フラクタル画像圧縮

池口研究室での研究のキーワード

[1] データ解析

[2] 生体情報工学

[3] カオス工学の応用