TOHOKU UNIVERSITY Researchers - Yoshinori Hayakawa

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Yoshinori Hayakawa

Section

Center for Data-driven Science and Artificial Intelligence

Job title

Professor

Degree

工学博士（東北大学）

researchmap

https://researchmap.jp/yoshinori_hayakawa

J-GLOBAL ID

201801001946534883

Committee Memberships 4

電子情報通信学会　非線形問題研究専門委員会委員

2003/05 - 2012/05
電子情報通信学会　非線形問題研究専門委員会委員

2003/05 - 2012/05
日本物理学会　代議員

2007/09 - 2011/08
日本物理学会　代議員

2007/09 - 2011/08

Professional Memberships 1

日本物理学会

Research Interests 3

群れ
パターン形成
自己組織化

Research Areas 3

Informatics / Biological, health, and medical informatics /
Informatics / Computational science /
Natural sciences / Mathematical physics and basic theory /

Awards 4

寺田寅彦記念賞(第43回)

2024/02　高知県文教協会　『寺田寅彦「線香花火」「金米糖」を読む』
JPSJ Outstanding Referee 2022

2022/03　日本物理学会
令和２年度東北大学総長教育賞

2021/03　東北大学
JPSJ注目論文

2006/10　日本物理学会

Papers 74

Copes Model Based UX Design and Implementation with A Mobile App to Enhance Spontaneous Review Habits for Second Language Learning Peer-reviewed

Ryo Nakagawa, Yuichi Ohkawa, Xiumin Zhao, Akiko Takahashi, Tomoya Ohyama, Takashi Mitsuishi, Yoshinori Hayakawa

EDULEARN23 Proceedings　5983-5987　2023/07

DOI： 10.21125/edulearn.2023.1566 　
工業科目に対する生徒の受け止め方に関する質的分析 Peer-reviewed

小野寺力, 早川美徳

応用物理教育　42　(1)　7-12　2018/06
Contact enhancement of locomotion in spreading cell colonies Peer-reviewed

Joseph d'Alessandro, Alexandre P. Solon, Yoshinori Hayakawa, Christophe Anjard, Francois Detcheverry, Jean-Paul Rieu, Charlotte Riviere

NATURE PHYSICS　13　(10)　999-+　2017/10

DOI： 10.1038/NPHYS4180 　

ISSN： 1745-2473

eISSN： 1745-2481
Flock of white-fronted geese as a weakly coupled oscillator system Peer-reviewed

Yoshinori Hayakawa, Tsuyoshi Mizuguchi

Proceedings of the 2nd International Symposium on Swarm Behavior and Bio-Inspired Robotics　252-253　2017/10

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ISSN 2433-5096
Analysis of Dynamical Behaviour of Flying Pigeons Using INS/GPS Logger Peer-reviewed

Tsuyoshi Mizuguchi, Yoshinori Hayakawa, Máté Nagy, Gábor Vásárhelyi

Proceedings of the 2nd International Symposium on Swarm Behavior and Bio-Inspired Robotics　389-390　2017/10

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ISSN 2433-5096
飛行する鳥の群れの計測と解析

水口毅, 右衛門佐誠, 早川美徳, Gábor Vásárhelyi, Máté Nagy

可視化情報　37　(144)　15-19　2017/01
演示による動機づけ効果のARCSモデルを用いた分析 Peer-reviewed

小野寺力, 早川美徳

応用物理教育　40　(2)　85-91　2016
Publisher:
ISSN： 1346-4434
商用ホスティングサービスを活用してサーバ構築とウェブアプリ開発を体験する授業の改善成果報告

酒井正夫, 早川美徳, 三石大, 長谷川真吾, 静谷啓樹, 磯邉秀司, 小泉英介

大学ICT推進協議会2015年度年次大会論文集　8pages (in CD-ROM)　2015/12/02
On the stability of the line formations of geese Peer-reviewed

Yoshinori Hayakawa

Proceedings of the First International Symposium on Swarm Behavior and Bio-Inspired Robotics　254-258　2015/10
Relation between spatial location and temporal delay in flock behavior Peer-reviewed

Tsuyoshi Mizuguchi, Makoto Yomosa, Yoshinori Hayakawa

Proceedings of the First International Symposium on Swarm Behavior and Bio-Inspired Robotics　252-253　2015/10
ステレオカメラを用いた鳥の羽ばたき運動の解析

右衛門佐, 誠, 水口毅, 早川美徳

数理解析研究所講究録　1940　82-89　2015/04
Publisher:
ISSN： 1880-2818
鳥の群れの集団ダイナミクスとその計測

早川美徳

数理解析研究所講究録　1944　30-35　2015/04
Publisher:
ISSN： 1880-2818
16aCX-4 Collective dynamics and social interactions of bird flocks

Hayakawa Yoshinori

Meeting Abstracts of the Physical Society of Japan　70　2559-2559　2015
Publisher: The Physical Society of Japan (JPS)
DOI： 10.11316/jpsgaiyo.70.2.0_2559 　

ISSN： 2189-079X
動物の群れと動的相互作用としてのコミュニケーション : マガンの群れのサイズ調整

早川美徳

数理解析研究所講究録　1917　164-171　2014/09
Publisher:
ISSN： 1880-2818
Ordered structure in pigeon flocks : analysis of GPS trajectory data

右衛門佐誠, 水口毅, 早川美徳

数理解析研究所講究録　1900　56-62　2014/06
Publisher: Kyoto University
ISSN： 1880-2818
Spatio-Temporal Structure of Hooded Gull Flocks Peer-reviewed

Makoto Yomosa, Tsuyoshi Mizuguchi, Yoshinori Hayakawa

PLOS ONE　8　(12)　e81754　2013/12

DOI： 10.1371/journal.pone.0081754 　

ISSN： 1932-6203
追尾関係をもとにしたユリカモメの群れの構造解析

右衛門佐誠, 水口毅, 早川美徳

数理解析研究所講究録　1853　63-66　2013/10
Publisher: Kyoto University
ISSN： 1880-2818
太陽電池の活用に関する授業実践 Peer-reviewed

小野寺力, 早川美徳

エネルギー環境教育研究　7　(2)　9-19　2013/07
文長分布型と係り受け関係に基づいた文構造の解析 Peer-reviewed

古橋翔, 早川美徳

MATHEMATICAL LINGUISTICS　28　(7)　250-260　2012/12/26
Publisher:
ISSN： 0453-4611
太陽電池の動作原理理解のための演示実験 Peer-reviewed

小野寺力, 早川美徳

応用物理教育　36　(2)　33-38　2012/12

ISSN： 1346-4434
Group-size distribution of skeins of wild geese Peer-reviewed

Yoshinori Hayakawa, Sho Furuhashi

PHYSICAL REVIEW E　86　(3)　031924　2012/09

DOI： 10.1103/PhysRevE.86.031924 　

ISSN： 1539-3755
Oscillatory instability in slow crack propagation in rubber under large deformation Peer-reviewed

Daiki Endo, Katsuhiko Sato, Yoshinori Hayakawa

PHYSICAL REVIEW E　86　(1)　016106　2012/07

DOI： 10.1103/PhysRevE.86.016106 　

ISSN： 2470-0045

eISSN： 2470-0053
ユリカモメの群れ運動の解析

右衛門佐誠, 水口毅, 早川美徳

数理解析研究所講究録　1796　22-25　2012/07
Lognormality of the Distribution of Japanese Sentence Lengths Peer-reviewed

Sho Furuhashi, Yoshinori Hayakawa

JOURNAL OF THE PHYSICAL SOCIETY OF JAPAN　81　(3)　034004　2012/03

DOI： 10.1143/JPSJ.81.034004 　

ISSN： 0031-9015
1SC-02 Collective dynamics of flocking(1SC Frontiers in mathematical methods in biology,Symposium,The 50th Annual Meeting of the Biophysical Society of Japan)

Hayakawa Yoshinori

Seibutsu Butsuri　52　S3　2012
Publisher: The Biophysical Society of Japan General Incorporated Association
DOI： 10.2142/biophys.52.S3_5 　
A Quorum-Sensing Factor in Vegetative Dictyostelium Discoideum Cells Revealed by Quantitative Migration Analysis Peer-reviewed

Laurent Gole, Charlotte Riviere, Yoshinori Hayakawa, Jean-Paul Rieu

PLOS ONE　6　(11)　e26901　2011/11

DOI： 10.1371/journal.pone.0026901 　

ISSN： 1932-6203
マガンの群れの紐運動 Invited Peer-reviewed

早川美徳

第１６回交通流のシミュレーションシンポジウム論文集　45-48　2010/11
Spatiotemporal dynamics of skeins of wild geese Peer-reviewed

Y. Hayakawa

EPL　89　(4)　48004　2010/02

DOI： 10.1209/0295-5075/89/48004 　

ISSN： 0295-5075
2SI1100 Spatiotemporal dynamics of skeins of airborne geese(2SI Development in Biophysics of Complex Systems,The 48th Annual Meeting of the Biophysical Society of Japan)

Hayakawa Yoshinori

Seibutsu Butsuri　50　(2)　S18　2010
Publisher: The Biophysical Society of Japan General Incorporated Association
DOI： 10.2142/biophys.50.S18 　
Model for Coiling and Meandering Instability of Viscous Threads Peer-reviewed

Shin-ichiro Nagahiro, Yoshinori Hayakawa

JOURNAL OF THE PHYSICAL SOCIETY OF JAPAN　78　(12)　124402　2009/12

DOI： 10.1143/JPSJ.78.124402 　

ISSN： 0031-9015
Memory effects on scale-free dynamics in foraging Drosophila Peer-reviewed

Masayuki Koganezawa, Hiroaki Hara, Yoshinori Hayakawa, Ichiro Shimada

JOURNAL OF THEORETICAL BIOLOGY　260　(3)　353-358　2009/10

DOI： 10.1016/j.jtbi.2009.06.018 　

ISSN： 0022-5193
Analysis and modeling of ants' behavior from single to multi-body

Yoshikatsu Hayashi, Ken Sugawara, Tetsuya Uchikawa, Yoshinori Hayakawa, Tomonori Kikuchi, Kazuki Tsuji

Proceedings of the 13th International Symposium on Artificial Life and Robotics, AROB 13th'08　847-848　2008/12/01
Reinforcement learning of recurrent neural network for temporal coding Peer-reviewed

Daichi Kimura, Yoshinori Hayakawa

NEUROCOMPUTING　71　(16-18)　3379-3386　2008/10

DOI： 10.1016/j.neucom.2007.11.014 　

ISSN： 0925-2312
Bending-filament model for the buckling and coiling instability of a viscous fluid rope Peer-reviewed

Shin-ichiro Nagahiro, Yoshinori Hayakawa

PHYSICAL REVIEW E　78　(2)　025302　2008/08

DOI： 10.1103/PhysRevE.78.025302 　

ISSN： 1539-3755

eISSN： 1550-2376
Coevolutionary networks with homophily and heterophily Peer-reviewed

Daichi Kimura, Yoshinori Hayakawa

PHYSICAL REVIEW E　78　(1)　016103　2008/07

DOI： 10.1103/PhysRevE.78.016103 　

ISSN： 1539-3755
Adaptation-induced collective dynamics of a single-cell protozoan Peer-reviewed

Maiko Ogata, Tsuyoshi Hondou, Yoshinori Hayakawa, Yoshikatsu Hayashi, Ken Sugawara

PHYSICAL REVIEW E　77　(1)　011917　2008/01

DOI： 10.1103/PhysRevE.77.011917 　

ISSN： 1539-3755
蟻の行動の時系列解析とモデリング

内川哲哉, 菅原研, 菊地友則, 辻和希, 早川美徳

電子情報通信学会技術研究報告　106　(573)　27　2007/03
ゾウリムシの集団行動と化学走性

緒方真衣子, 林叔克, 早川美徳

電子情報通信学会技術報告　106　(573)　37　2007/03
Shape selection of Kompeitoh Peer-reviewed

Isamu Sakai, Yoshinori Hayakawa

JOURNAL OF THE PHYSICAL SOCIETY OF JAPAN　75　(10)　104802　2006/10

DOI： 10.1143/JPSJ.75.104802 　

ISSN： 0031-9015
Collective Motion and Formation of Simple Interacting Robots. Peer-reviewed

Ken Sugawara, Hiroumi Tanigawa, Kazuhiro Kosuge, Yoshinori Hayakawa, Tsuyoshi Mizuguchi, Masaki Sano

2006 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems, IROS 2006, October 9-15, 2006, Beijing, China　1062-1067　2006

DOI： 10.1109/IROS.2006.281811 　
Theoretical and numerical approach to "magic angle" of stone skipping Peer-reviewed

S Nagahiro, Y Hayakawa

PHYSICAL REVIEW LETTERS　94　(17)　174501　2005/05

DOI： 10.1103/PhysRevLett.94.174501 　

ISSN： 0031-9007
Collective dynamics of active elements: group motions, task allocation and pheromone trailing Peer-reviewed

K. Sugawara, T. Mizuguchi, H. Nishimori, T. Kazama, Y. Hayakawa, M. Sano

The abstracts of International Symposium on Dynamical Systems Theory and its Applications to Biology and Environmental Science　1　127　2004/03
Numerical simulation for collisions of a rigid disk on fluid surface Peer-reviewed

S Nagahiro, Y Hayakawa

SLOW DYNAMICS IN COMPLEX SYSTEMS　708　785-786　2004

ISSN： 0094-243X
Collision of one-dimensional nonlinear chains

Shin-Ichiro Nagahiro, Yoshinori Hayakawa

Physical Review E - Statistical, Nonlinear, and Soft Matter Physics　67　(3)　036609/6　2003/03

ISSN： 1063-651X
Collision of one-dimensional nonlinear chains Peer-reviewed

S Nagahiro, Y Hayakawa

PHYSICAL REVIEW E　67　(3)　036609　2003/03

DOI： 10.1103/PhysRevE.67.036609 　

ISSN： 2470-0045

eISSN： 2470-0053
The effect of memory on the temporal fractal of behavior

Koganezawa M., Hayakawa Y., Hara H., Shimada I.

Seibutsu Butsuri　43　S242　2003
Publisher: The Biophysical Society of Japan General Incorporated Association
DOI： 10.2142/biophys.43.S242_4 　
Collective motion of interacting simple robots

Ken Sugawara, Ritsu Arai, Masaki Sano, Yoshinori Hayakawa, Tsuyoshi Mizuguchi, Toshinori Watanabe

IECON Proceedings (Industrial Electronics Conference)　3　428-432　2001/12/01
Reinforcement Learning for Stochastic Neural Networks Peer-reviewed

Yoshinori Hayakawa

Proceedings of 2001 International Symposium on Nonlinear Theory and its Applications　2　493-496　2001/11
Collective Motion of Interacting Robots Peer-reviewed

Ken Sugawara, Yoshinori Hayakawa, Masaki Sano

Proceedings of 2001 International Symposium on Nonlinear Theory and its Applications　2　569-572　2001/11
Effects of noise coherence on stochastic resonance enhancement in a bithreshold system Peer-reviewed

Marisciel Litong, Yoshinori Hayakawa, Yasuji Sawada

Physical Review E - Statistical, Nonlinear, and Soft Matter Physics　64　(2)　261171-261175　2001

DOI： 10.1103/PhysRevE.64.026117 　

ISSN： 1539-3755
Learning-induced synchronization of a globally coupled excitable map system Peer-reviewed

Yoshinori Hayakawa, Yasuji Sawada

Physical Review E - Statistical Physics, Plasmas, Fluids, and Related Interdisciplinary Topics　61　(5)　5091-5097　2000

DOI： 10.1103/PhysRevE.61.5091 　

ISSN： 1063-651X
Modeling and numerical simulation of fracture Peer-reviewed

HAYAKAWA Yoshinori

BUSSEI　71　(3)　393　1998
A neural network model with excitable map and its application to temporal learning Peer-reviewed

HAYAKAWA Yoshinori

Technical report of IEICE　NC98　(61)　51　1998
Entropy spectrum for distribution of clusters in growth models Peer-reviewed

Shinichi Sato, Yoshinori Hayakawa

Physical Review E　55　(6)　7793-7796　1997/07

DOI： 10.1103/PhysRevE.55.7793 　
Statistical theory of diffusion-limited growth in two dimensions Peer-reviewed

Y Hayakawa, S Sato

PHYSICAL REVIEW LETTERS　79　(1)　95-98　1997/07

DOI： 10.1103/PhysRevLett.79.95 　

ISSN： 0031-9007
Impact fragmentation of an ideal brittle crystal Peer-reviewed

Y Hayakawa

PHYSICAL REVIEW B　53　(22)　14828-14833　1996/06

DOI： 10.1103/PhysRevB.53.14828 　

ISSN： 0163-1829
Collective motion in a system of motile elements Peer-reviewed

N Shimoyama, K Sugawara, T Mizuguchi, Y Hayakawa, M Sano

PHYSICAL REVIEW LETTERS　76　(20)　3870-3873　1996/05

DOI： 10.1103/PhysRevLett.76.3870 　

ISSN： 0031-9007
群れの数理モデル (複合系-2-要素と全体--現象論の視座)

早川美徳, 水口毅, 佐野雅己, 下山直彦, 菅原研

物性研究　65　(5)　717-724　1996/02
Publisher: 物性研究刊行会
ISSN： 0525-2997

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この論文は国立情報学研究所の電子図書館事業により電子化されました。
EFFECTS OF THE CHAOTIC NOISE ON THE PERFORMANCE OF A NEURAL-NETWORK MODEL FOR OPTIMIZATION PROBLEMS Peer-reviewed

Y HAYAKAWA, A MARUMOTO, Y SAWADA

PHYSICAL REVIEW E　51　(4)　R2693-R2696　1995/04

DOI： 10.1103/PhysRevE.51.R2693 　

ISSN： 2470-0045

eISSN： 2470-0053
Effects of the chaotic noise on the performance of a neural network model for optimization problems Peer-reviewed

Yoshinori Hayakawa, Atsushi Marumoto, Yasuji Sawada

Physical Review E　51　(4)　R2693-R2696　1995

DOI： 10.1103/PhysRevE.51.R2693 　

ISSN： 1063-651X
PATTERN SELECTION OF MULTICRACK PROPAGATION IN QUENCHED CRYSTALS Peer-reviewed

Y HAYAKAWA

PHYSICAL REVIEW E　50　(3)　R1748-R1751　1994/09

DOI： 10.1103/PhysRevE.50.R1748 　

ISSN： 2470-0045

eISSN： 2470-0053
NUMERICAL STUDY OF OSCILLATORY CRACK-PROPAGATION THROUGH A 2-DIMENSIONAL CRYSTAL Peer-reviewed

Y HAYAKAWA

PHYSICAL REVIEW E　49　(3)　R1804-R1807　1994/03

DOI： 10.1103/PhysRevE.49.R1804 　

ISSN： 2470-0045

eISSN： 2470-0053
Dynamic Properties of Chaos Neural Network Model for Information Processing

Y. Hayakawa, A. Marumoto, Y. Sawada

Proceeding of 1993 International Symposium on Nonlinear Theory and its Applications, IEICE　1,205　1993/09
Performance of Chaos Neural Networks for Information Processing Peer-reviewed

HAYAKAWA Yoshinori

Technical Report of IEICE　93　(278)　15　1993
EXACTLY SELF-SIMILAR LEFT-SIDED MULTIFRACTAL MEASURES Peer-reviewed

BB MANDELBROT, CJG EVERTSZ, Y HAYAKAWA

PHYSICAL REVIEW A　42　(8)　4528-4536　1990/10

DOI： 10.1103/PhysRevA.42.4528 　

ISSN： 1050-2947
THE GROWTH OF RAMIFIED CLUSTERS BY PARTICLE EVAPORATION AND CONDENSATION Peer-reviewed

P MEAKIN, M MATSUSHITA, Y HAYAKAWA

PHYSICA A　161　(3)　457-475　1989/12

DOI： 10.1016/0378-4371(89)90437-8 　

ISSN： 0378-4371
CLUSTER GROWTH THROUGH EVAPORATION PROCESSES Peer-reviewed

Y HAYAKAWA, M MATSUSHITA

PHYSICAL REVIEW A　40　(5)　2871-2874　1989/09

DOI： 10.1103/PhysRevA.40.2871 　

ISSN： 1050-2947
ANISOTROPIC GROWTH OF THE GENERALIZED DIFFUSION-LIMITED AGGREGATION CLUSTERS ON A SQUARE LATTICE Peer-reviewed

H OHTSUKI, M MATSUSHITA, Y HAYAKAWA

JOURNAL OF THE PHYSICAL SOCIETY OF JAPAN　57　(12)　4086-4089　1988/12

DOI： 10.1143/JPSJ.57.4086 　

ISSN： 0031-9015
SCALING STRUCTURE OF THE GROWTH-PROBABILITY DISTRIBUTION IN DIFFUSION-LIMITED AGGREGATION PROCESSES Peer-reviewed

Y HAYAKAWA, S SATO, M MATSUSHITA

PHYSICAL REVIEW A　36　(4)　1963-1966　1987/08

DOI： 10.1103/PhysRevA.36.1963 　

ISSN： 1050-2947
SCALING PROPERTIES FOR THE UNSCREENED SURFACES OF FRACTAL PATTERNS Peer-reviewed

M MATSUSHITA, Y HAYAKAWA, S SATO, K HONDA

PHYSICAL REVIEW LETTERS　59　(1)　86-89　1987/07

DOI： 10.1103/PhysRevLett.59.86 　

ISSN： 0031-9007
GENERALIZATION AND THE FRACTAL DIMENSIONALITY OF DIFFUSION-LIMITED AGGREGATION Peer-reviewed

M MATSUSHITA, K HONDA, H TOYOKI, Y HAYAKAWA, H KONDO

JOURNAL OF THE PHYSICAL SOCIETY OF JAPAN　55　(8)　2618-2626　1986/08

DOI： 10.1143/JPSJ.55.2618 　

ISSN： 0031-9015
MONTE-CARLO SIMULATIONS OF THE GENERALIZED DIFFUSION LIMITED AGGREGATION Peer-reviewed

Y HAYAKAWA, H KONDO, M MATSUSHITA

JOURNAL OF THE PHYSICAL SOCIETY OF JAPAN　55　(8)　2479-2482　1986/08

DOI： 10.1143/JPSJ.55.2479 　

ISSN： 0031-9015
FRACTAL STRUCTURE AND CLUSTER STATISTICS OF ZINC-METAL TREES DEPOSITED ON A LINE ELECTRODE Peer-reviewed

M MATSUSHITA, Y HAYAKAWA, Y SAWADA

PHYSICAL REVIEW A　32　(6)　3814-3816　1985

DOI： 10.1103/PhysRevA.32.3814 　

ISSN： 1050-2947
FRACTAL STRUCTURES OF ZINC METAL LEAVES GROWN BY ELECTRODEPOSITION Peer-reviewed

M MATSUSHITA, M SANO, Y HAYAKAWA, H HONJO, Y SAWADA

PHYSICAL REVIEW LETTERS　53　(3)　286-289　1984

DOI： 10.1103/PhysRevLett.53.286 　

ISSN： 0031-9007

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Misc. 92

東北大学のAIMDリテラシー教育 Invited

早川美徳, 中尾光之

大学教育と情報　1　25-30　2022/06
なぜ？なぜ？どうして？

早川美徳

子供の科学　84　(9)　44-44　2021/08/10
データの視覚化

古橋翔, 早川美徳

計量国語学　30　(8)　506-521　2017/03
Publisher: 計量国語学会
ISSN： 0453-4611
Measurement and Analysis of Flying Bird Flocks

37　(144)　14-19,図巻頭1p　2017/01
Publisher: 可視化情報学会
ISSN： 0916-4731
自走する粒子系としての細胞や生物集団のふるまい

早川美徳

日本物理学会誌　71　(11)　732-732　2016/11

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「物理学70の不思議」の１項目
マガンの群れの集団動力学

早川美徳

日本物理学会誌　70　(9)　718-721　2015/09
Publisher: 日本物理学会
ISSN： 0029-0181
8pPSA-57 Flapping motion and collective behavior of bird flocks

Yomosa Makoto, Mizuguchi Tsuyoshi, Hayakawa Yoshinori

Meeting abstracts of the Physical Society of Japan　69　(2)　145-145　2014/08/22
Publisher: The Physical Society of Japan (JPS)
ISSN： 1342-8349
30pAJ-8 Flock structure of birds and reader-follower relationship

Yomosa Makoto, Mizuguchi Tsuyoshi, Hayakawa Yoshinori

Meeting abstracts of the Physical Society of Japan　69　(1)　381-381　2014/03/05
Publisher: The Physical Society of Japan (JPS)
ISSN： 1342-8349
Flock structure of pigeons in turning flight

Yomosa Makoto, Mizuguchi Tsuyoshi, Hayakawa Yoshinori

Meeting abstracts of the Physical Society of Japan　68　(2)　220-220　2013/08/26
Publisher: The Physical Society of Japan (JPS)
ISSN： 1342-8349
26aXZD-6 Analysis of sentence structure based on dependency grammar and sentence length distribution

Furuhashi Sho, Hayakawa Yoshinori

Meeting abstracts of the Physical Society of Japan　68　(1)　324-324　2013/03/26
Publisher: The Physical Society of Japan (JPS)
ISSN： 1342-8349
29pXZD-1 Analysis of formation flights based on leader-follower relationship

Yomosa Makoto, Mizuguchi Tsuyoshi, Hayakawa Yoshinori

Meeting abstracts of the Physical Society of Japan　68　(1)　461-461　2013/03/26
Publisher: The Physical Society of Japan (JPS)
ISSN： 1342-8349
鳥の群れの動態解析と数理モデル

早川美徳

計測と制御　52　(3)　207-212　2013/03
Publisher: 計測自動制御学会
ステレオカメラによるユリカモメの運動の解析 (生物流体力学及び関連する問題の研究)

右衛門佐誠, 水口毅, 早川美徳

数理解析研究所講究録　1808　95-100　2012/09
Publisher: 京都大学
ISSN： 1880-2818
19pAD-4 Group-size distribution of flock of birds

Hayakawa Yoshinori

Meeting abstracts of the Physical Society of Japan　67　(2)　271-271　2012/08/24
Publisher: The Physical Society of Japan (JPS)
ISSN： 1342-8349
19aAD-3 Analysis of flapping motion of hooded gull

Yomosa Makoto, Mizuguchi Tsuyoshi, Hayakawa Yoshinori

Meeting abstracts of the Physical Society of Japan　67　(2)　243-243　2012/08/24
Publisher: The Physical Society of Japan (JPS)
ISSN： 1342-8349
25pPSA-20 Collective motion of hooded gull II

Yomosa Makoto, Mizuguchi Tsuyoshi, Hayakawa Yoshinori

Meeting abstracts of the Physical Society of Japan　67　(1)　329-329　2012/03/05
Publisher: The Physical Society of Japan (JPS)
ISSN： 1342-8349
Easy creation of chalk board lecture video content for learning and teacher reflection

SHIMADA Satoshi, HIGASHINO Suguru, KONNO Fumiko, MITSUISHI Takashi, HAYAKAWA Yoshinori, SHIZUYA Hiroki

Technical report of IEICE. Multimedia and virtual environment　111　(479)　217-222　2012/03/05
Publisher: The Institute of Electronics, Information and Communication Engineers
ISSN： 0913-5685

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This paper proposes a method to create a lecture video content easily from chalk and talk lecture video captured by a fixed HD camera for learning and teacher reflection. The proposing method is composed of the following process, (1) key areas of lecturer and characters are extracted from only each frame image, (2) vide scene is defined as the start of writing on the blackboard and the wipe of the blackboard, which is detected automatically from time change of character area and (3) learning-friendly lecture video is created. The experimental results show that the proposed method can detect video scenes with high accuracy and create a video content, which is easy to watch even in low-resolution, using a representative image of the scene.
22aGU-1 Collective motion of Larus ridibunduss

Yomosa Makoto, Mizuguchi Tsuyoshi, Hayakawa Yoshinori

Meeting abstracts of the Physical Society of Japan　66　(2)　224-224　2011/08/24
Publisher: The Physical Society of Japan (JPS)
ISSN： 1342-8349
28aPS-32 Analysis of text structure by investigating how sentences line up

Furuhashi Sho, Hayakawa Yoshinori

Meeting abstracts of the Physical Society of Japan　66　(1)　355-355　2011/03/03
Publisher: The Physical Society of Japan (JPS)
ISSN： 1342-8349
Investigation of the properties of Japanese texts by being focused on the sequence of sentences

FURUHASHI Sho, HAYAKAWA Yoshinori

IEICE technical report　110　(299)　1-6　2010/11/12
Publisher: The Institute of Electronics, Information and Communication Engineers
ISSN： 0913-5685

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Syntax is an important rule of constructing sentences. When we write a sentence, words are ordered under this rule. We have a question that whether there is a rule or not when we construct a text by writing sentences. In this study, we analyzed a text structure in terms of Complex Networks. A text structure was regarded as a network. A sentence was defined as a node and two nodes representing two consecutive sentences were connected by an arrow indicating reading order. By analyzing the structure of this network, we found that the degree distribution and the distribution of translation count on a link follows power-law.
25pTH-6 Analysis of text structure in terms of complex network

Furuhashi Sho, Hayakawa Yoshinori

Meeting abstracts of the Physical Society of Japan　65　(2)　291-291　2010/08/18
Publisher: The Physical Society of Japan (JPS)
ISSN： 1342-8349
26aTF-12 Crack propagation in dissipative thin rubber films

Endo Daiki, Sato Katsuhiko, Hayakawa Yoshinori

Meeting abstracts of the Physical Society of Japan　65　(2)　299-299　2010/08/18
Publisher: The Physical Society of Japan (JPS)
ISSN： 1342-8349
24pTF-14 Wave propagation in the skein of airborne geese

Hayakawa Yoshinori

Meeting abstracts of the Physical Society of Japan　65　(2)　244-244　2010/08/18
Publisher: The Physical Society of Japan (JPS)
ISSN： 1342-8349
金平糖を作る

早川美徳

寺田寅彦全集　2010/05
Publisher: 岩波書店
Traffic flow of two lanes with a bottleneck

FURUHASHI Sho, HAYAKAWA Yoshinori

IEICE technical report. Nonlinear problems　109　(354)　15-19　2009/12/14
Publisher: The Institute of Electronics, Information and Communication Engineers

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We study a traffic flow of a two-lane circuit, a part of which is one lane. This one lane acts like a bottleneck. Some cars on each lane go through this spot alternately. There are many previous studies about this traffic flow which use cellular automaton model. But they don't compare their model with a real traffic flow. We evaluate the reproducibility of the model. We observe real traffic flows at two spots. We pay attention to the number of passing cars per traveling direction cycle at the bottleneck and check the similarity between model and real traffic flows. As a result, the reproducibility is good.
金平糖の形成ダイナミクス

早川美徳

日本物理学会誌　64　(10)　753　2009/10
28aPS-67 Traffic flow of two lanes with a bottleneck

Furuhashi Sho, Hayakawa Yoshinori

Meeting abstracts of the Physical Society of Japan　64　(2)　236-236　2009/08/18
Publisher: The Physical Society of Japan (JPS)
ISSN： 1342-8349
28aPS-82 Crack propagation in largely deformed rubber sheet

Endo Daiki, Hayakawa Yoshinori

Meeting abstracts of the Physical Society of Japan　64　(2)　239-239　2009/08/18
Publisher: The Physical Society of Japan (JPS)
ISSN： 1342-8349
27pQL-3 Pattern formation and statistical properties of multi-crack systems

Hayakawa Yoshinori

Meeting abstracts of the Physical Society of Japan　64　(2)　290-290　2009/08/18
Publisher: The Physical Society of Japan (JPS)
ISSN： 1342-8349
21pVD-1 Coiling and meandering instability of viscous fluid rope

Nagahiro S., Hayakawa Y.

Meeting abstracts of the Physical Society of Japan　63　(2)　225-225　2008/08/25
Publisher: The Physical Society of Japan (JPS)
ISSN： 1342-8349
23aPS-40 Order formation on scale free networks

Furuhashi Sho, Hayakawa Yoshinori

Meeting abstracts of the Physical Society of Japan　63　(2)　266-266　2008/08/25
Publisher: The Physical Society of Japan (JPS)
ISSN： 1342-8349
24aPS-92 Stability and Buckling of liquid rope on solid surface

Nagahiro S., Hayakawa Y.

Meeting abstracts of the Physical Society of Japan　62　(2)　338-338　2007/08/21
Publisher: The Physical Society of Japan (JPS)
ISSN： 1342-8349
金平糖の成長過程とパターン選択

早川美徳, 酒井

固体物理　42　(5)　305-312　2007/05
Publisher: アグネ出版
ISSN： 0454-4544
18pTC-2 Aggregational Process of Paramecium by Chemotaxis.

Ogata Maiko, Hayashi Yoshikatsu, Hayakawa Yoshinori

Meeting abstracts of the Physical Society of Japan　62　(1)　329-329　2007/02/28
Publisher: The Physical Society of Japan (JPS)
ISSN： 1342-8349
19aTG-7 Adsorption and clustering of Ag atoms on a Si(111)7×7 surface

Takusari K., Hiyashimizu Y., Osiecki J., Hayakawa Y., Kasuya A., Suto S.

Meeting abstracts of the Physical Society of Japan　62　(1)　884-884　2007/02/28
Publisher: The Physical Society of Japan (JPS)
ISSN： 1342-8349
20pPSA-20 Time-series analysis of ant behavior and its modeling

Uchikawa T, Sugawara K, Kikuchi T, Tsuji K, Hayakawa Y

Meeting Abstracts of the Physical Society of Japan　62　(0)　361-361　2007
Publisher: The Physical Society of Japan
DOI： 10.11316/jpsgaiyo.62.1.2.0_361_1 　
Network structure after time sequence learning

KIMURA Daichi, HAYAKAWA Yoshinori

IEICE technical report　106　(79)　37-40　2006/05/26
Publisher: The Institute of Electronics, Information and Communication Engineers
ISSN： 0913-5685

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We analyze how the structure of neural networks changes by the nature of task. We assume the synapses whose weight is large are dominant in neural network, and we remove the synapses whose weight is small from the network after learning. As a result of analysis, we found that the number of loops of network depends on the tasks having different temporal redundancy.
29pPSB-47 Flow and Behavior Characteristic about Bidirectional Traffic Flow Model Composed of Learning Agents

Iizawa Yohei, Hayakawa Yoshinori, Kimura Daichi

Meeting abstracts of the Physical Society of Japan　61　(1)　319-319　2006/03/04
Publisher: The Physical Society of Japan (JPS)
ISSN： 1342-8349
29pPSB-61 Experimental study of pattern formation of Konpeitoh

Sakai Isamu, Hayakawa Yoshinori

Meeting abstracts of the Physical Society of Japan　61　(1)　321-321　2006/03/04
Publisher: The Physical Society of Japan (JPS)
ISSN： 1342-8349
29pXH-3 Analysis of Neural Network Structure after Time Sequence Learning

Kimura Daichi, Hayakawa Yoshinori

Meeting abstracts of the Physical Society of Japan　61　(1)　306-306　2006/03/04
Publisher: The Physical Society of Japan (JPS)
ISSN： 1342-8349
19pXJ-6 A Minimal Model Analysis of Impacts of a Disk and Water's Surface

Nagahiro Shin-ichiro, Hayakawa Yosinori

Meeting abstracts of the Physical Society of Japan　60　(2)　151-151　2005/08/19
Publisher: The Physical Society of Japan (JPS)
ISSN： 1342-8349
27aPS-60 Time Sequence Learning with FitzHugh-Nagumo Neural Network

Kimura Daichi, Hayakawa Yoshinori

Meeting abstracts of the Physical Society of Japan　60　(1)　330-330　2005/03/04
Publisher: The Physical Society of Japan (JPS)
ISSN： 1342-8349
13pTD-1 A 3-dimensional simulation of collision of a rigid disk on fluid surface

Nagahiro Shinichiro, Hayakawa Yoshinori

Meeting abstracts of the Physical Society of Japan　59　(2)　221-221　2004/08/25
Publisher: The Physical Society of Japan (JPS)
ISSN： 1342-8349
13pXF-7 Temperature dependence of the Ag cluster growth on a H/Si(111)1×1 surface using VT-STM II

Nagashima H., Czajka R., Kato H., Wawro A., Yamada T., Hayakawa Y., Kasuya A., Suto S.

Meeting abstracts of the Physical Society of Japan　59　(2)　805-805　2004/08/25
Publisher: The Physical Society of Japan (JPS)
ISSN： 1342-8349
27aWR-1 Temperature dependence of the Ag cluster growth on a H/Si(111)1×1 surface using VT-STM

Nagashima H., Czajka R., Shiwa A., Kato H., Wawro A., Yamada T., Hayakawa Y., Suto S., Kasuya A.

Meeting abstracts of the Physical Society of Japan　59　(1)　883-883　2004/03/03
Publisher: The Physical Society of Japan (JPS)
ISSN： 1342-8349
Numerical simulation for soil liquefaction using SPH method

Nagahiro Shinichiro, Hayakawa Hisao, Hayakawa Yoshinori

Meeting abstracts of the Physical Society of Japan　58　(2)　251-251　2003/08/15
Publisher: The Physical Society of Japan (JPS)
ISSN： 1342-8349
Numerical simulation for collision of a rigid disk on fluid surface

NAGAHIRO Shin-ichiro, HAYAKAWA Yoshinori

IEICE technical report. Nonlinear problems　103　(37)　1-5　2003/05/08
Publisher: The Institute of Electronics, Information and Communication Engineers
ISSN： 0913-5685

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We studied collision between fluid surface and a rigid disk using smoothed particle hydrodynamics (SPH). A difficulty of the problem is the treatment of fluid boundary its condition largely varies with time. SPH is an effective method to solve such problems which involve time-dependent boundary condition. In our model, disk-fluid collision is characterized with four dimensionless parameters, which are Reynolds number, Froude number, angle of incident and ratio of disk density to fluid density. After the disk-fluid impact, disk will go down into fluid or rebound. We made a phase diagram for the two cases. Moreover, we present dynamics of repulsion and energy dissipation.
Numerical simulation for collisions of a rigid disk on fluid surface

Nagahiro Shinichiro, Hayakawa Yoshinori

Meeting abstracts of the Physical Society of Japan　58　(1)　287-287　2003/03/06
Publisher: The Physical Society of Japan (JPS)
ISSN： 1342-8349
MEMORY EFFECTS ON THE DYNAMICS OF TEMPORAL FRACTAL IN THE FEEDING BEHAVIOR OF DROSOPHILA(Physiology,Abstracts of papers presented at the 74^<th> Annual Meeting of the Zoological Society of Japan) :

Masayuki Koganezawa, Hayakawa Yoshinori, Hara Hiroaki, Shimada Ichiro

Zoological science　20　(12)　1584-1584　2003
Publisher: Zoological Society of Japan
ISSN： 0289-0003
Fractal analysis of the feeding behavior of Drosophila learning/memory mutants

KOGANEZAWA Masayuki, HAYAKAWA Yoshinori, SHIMADA Ichiro

The Japanese journal of taste and smell research　9　(3)　311-312　2002/12/01
Publisher: The Japanese Association for the Study of Taste and Smell
ISSN： 1340-4806
Inelastic Impact of one-dimensional bead-spring model

NAGAHIRO Shin-ichiro, HAYAKAWA Yoshinori

IEICE technical report. Nonlinear problems　101　(614)　7-14　2002/01/22
Publisher: The Institute of Electronics, Information and Communication Engineers
ISSN： 0913-5685

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Using a numerical analysis, in the main, we study the collision of one dimensional bead-spring model with a rigid wall. For the harmonic chain, collision properties are not depend upon the impact velocity, and coefficient of restitution η approachs unity in the thermodynamic limit. However for the chain which are introduced nonharmonic springs, we find that coefficient of restitusion has minimum value at a velocity. At such a velocity, fragmentation occurs after impact. The statistics of fragmentation is also discussed. Otherwise, we experimentally investigate the collision of thin rod with a wall, and find that the nonlinearity of deformation near a point of contact is important for validity of Herzian quasi-static theory.
Collision Properties of one-dimensional inelastic Rods

Nagahiro Shin-ichirou, Hayakawa Yoshinori

Meeting abstracts of the Physical Society of Japan　56　(2)　219-219　2001/09/03
Publisher: The Physical Society of Japan (JPS)
ISSN： 1342-8349
Control of Nonlinear Dynamical Systems with A Recurrent Neural Network

HAYAKAWA Yoshinori

IEICE technical report. Nonlinear problems　101　(68)　35-42　2001/05/15
Publisher: The Institute of Electronics, Information and Communication Engineers
ISSN： 0913-5685

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We consider the reinforcement learning of a recurrent neural network interacting to nonstationary environment. The neural network consists of stochastic neurons which may utilize the scalar information about the action taken to the environment. We derive a Hebbian-like rule for synaptic strengthing so as to increase a likelihood function for desirable results, and also discuss robustness of the learning rule. Finally, we apply the neural network model to the control of inverted pendulum.
A Study on Learnig Algorithm of Attractive Field in a Neural Networks

ISHIDA Fumihiko, HAYAKAWA Yoshinori, SAWADA Yasuji

IEICE technical report. Neurocomputing　100　(96)　57-64　2000/05/19
Publisher: The Institute of Electronics, Information and Communication Engineers
ISSN： 0913-5685

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We propose a temporal learning algorithm in a neural networks in order that a target signal may grow to be an attractor of the network state. A feature of this algorithm is that the neural networks also learns flows arround a teacher signal to converge on the target sequence we assume. And we apply this algorithm to higher order neural networks. As a result of learnig attractive field in using a flow at one point on a phase space of the network as the target signal, the higher order neural networks has more learing capability than a conventional neural networks in regard to learning for the parallel direction of the target flow.
A neural field model with coupled map and spatio-temporal information coding

SUZUKI Daisuke, HAYAKAWA Yoshinori, SAWADA Yasuji

IEICE technical report. Nonlinear problems　99　(412)　47-52　1999/11/05
Publisher: The Institute of Electronics, Information and Communication Engineers
ISSN： 0913-5685
Memorization of a pattern-dynamics by learning a symbol-dynamics

ISHIDA Fumihiko, HAYAKAWA Yoshinori, HAYAKAWA Yoshihiro, SAWADA Yasuji

IEICE technical report. Neurocomputing　98　(365)　33-39　1998/10/24
Publisher: The Institute of Electronics, Information and Communication Engineers

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We propose a neural network architecture that memorizes a pattern (external information)-dynamics by a learning symbol (internal representation)-dynamics to realize 'prediction' of the external world, which is one of the important brain function. The architecture has two feedforward neural networks to encode patterns or to decode symbols and a recurrent neural network to memorize a symbol-dynamics. In this paper, we present a new algorithm to memorize time-series to realize the symbol-dynamics. Computer simulation shows that it is possible to memorize a rotating bar, as an example of a pattern-dynamics.
集団運動の数理(2)群れ運動の数理モデル

早川美徳, 水口毅

数理科学　36　(10)　63-70　1998/10
Publisher: サイエンス社
ISSN： 0386-2240
28p-YS-15 Fragment Size Distribution in Impact Fragmentation

Hayakawa Yoshinori

Meeting abstracts of the Physical Society of Japan　52　(1)　690-690　1997/03/17
Publisher: The Physical Society of Japan (JPS)
ISSN： 1342-8349
Collective Motions of Motive Elements

Shimoyama N., Mizuguchi T., Hayakawa Y., Sano M.

Abstracts of the meeting of the Physical Society of Japan. Sectional meeting　1995　(3)　580-580　1995/09/12
Publisher: The Physical Society of Japan (JPS)
Numerical Study of Impact Fragmentation

Hayakawa Yoshinori

Abstracts of the meeting of the Physical Society of Japan. Sectional meeting　1995　(3)　679-679　1995/09/12
Publisher: The Physical Society of Japan (JPS)
Unsupervised schooling of active elements

Shimoyama N, Mizuguchi T, Hayakawa Y, Sano M

Abstracts of the meeting of the Physical Society of Japan. Annual meeting　50　(3)　641-641　1995/03/16
Publisher: The Physical Society of Japan (JPS)
Fractal analysis of nano-structure pattern formed on silicon surfaces through anodization

Hayashi Masao, Hayakawa Yoshinori, Sawada Yasuji

IEICE technical report. Nonlinear problems　94　(418)　63-69　1994/12/16
Publisher: The Institute of Electronics, Information and Communication Engineers

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When a silicon anode was etched electrochemically in HF aqueous solution,stability of the interface denpended on experimental conditions:Porous silicon layer formed on silicon surfaces for low applied potential,while the interfarce was kept flat for high applied potential.In this report,controlling anodic potential,we found that the first derivatice of I-V curve discontinuity at the transition point between the two regime,and this property did not depend on HF concentration.We also found that self-affine pattern formed on silicon surfaces near the point,and characterized the pattern with Hurst exponent.
3a-C-10 Numerical Study of Directional Crack Propagation

Hayakawa Yoshinori

Abstracts of the meeting of the Physical Society of Japan. Sectional meeting　1994　(3)　454-454　1994/08/16
Publisher: The Physical Society of Japan (JPS)
Collective motions of animals:a mathematical modeling and characterization

Shimoyama Noahiko, Hayakawa Yoshinori, Mizuguchi Tsuyoshi, Sano Masaki

IEICE technical report. Nonlinear problems　94　(160)　53-61　1994/07/21
Publisher: The Institute of Electronics, Information and Communication Engineers

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We present a simple mathematical model of grouping animals.In the model,each animal is identical and has a few degrees of freedom including position,velocity,and direction of the body.By computer simulations,we find a variety of collective motions,such as swarm,schooling,and straying.We characterize these different behaviors,and find that some of them are chaotic.
14p-F-1 PATTERN FORMATION OF SILICON SURFACE BY ANODIZATION

Hayashi Masao, Hayakawa Yoshinori, Sato Shigeo, Sawada Yasuzi

Abstracts of the meeting of the Physical Society of Japan. Sectional meeting　1993　(3)　583-583　1993/09/20
Publisher: The Physical Society of Japan (JPS)
14p-F-2 Global Patter selection of Viscous Finger

Maida Izumi, Hayakawa Yoshinori, Sawada Yasuji

Abstracts of the meeting of the Physical Society of Japan. Sectional meeting　1993　(3)　584-584　1993/09/20
Publisher: The Physical Society of Japan (JPS)
30a-F-3 Shape Selection of Free Laplacian Dendrite

Hayakawa Yoshinori

Abstracts of the meeting of the Physical Society of Japan. Annual meeting　48　(3)　494-494　1993/03/16
Publisher: The Physical Society of Japan (JPS)
27p-PSB-3 Patern Selection of Viscous Finger

Hayakawa Yoshinori

1992　(3)　484-484　1992/09/14
Publisher: The Physical Society of Japan (JPS)
28a-ZL-5 Computer Simulation of Viscous Finger

Hayakawa Yoshinori

47　(3)　430-430　1992/03/12
Publisher: The Physical Society of Japan (JPS)
27p-BPS-5 Dense-Branching Morphology in Diffusion-Limited Growth Processes

Hayakawa Yoshinori, Matsushita Mitsugu

46　(3)　407-407　1991/09/12
Publisher: The Physical Society of Japan (JPS)
3p-P-12 Dense Branching Morphology on Duffusion-Limited Growth

Hayakawa Yahinori, Matsushita Mitsugu

1990　(3)　447-447　1990/10/02
Publisher: The Physical Society of Japan (JPS)
10.DLA的成長におけるクラスター伝導度の影響(「パターン形成、運動及びその統計」研究会,研究会報告)

早川美徳

物性研究　54　(4)　286-288　1990
Publisher: 物性研究刊行会
ISSN： 0525-2997
粒子の蒸発と凝集を介したクラスター成長(長期研究会「パターン形成、運動およびその統計」,研究会報告)

Meakin P., 松下貢, 早川美徳

物性研究　52　(4)　469-469　1989
Publisher: 物性研究刊行会
ISSN： 0525-2997
PHASE-TRANSITION OF BINARY-COMPONENT DLA (DIFFUSION-LIMITED AGGREGATION) SQL (SQUARE LATTICE) SYSTEM CONTACTED WITH THERMAL BATH IN THE PERIMETER

Y YAMAZAKI, A HOLZ, Y FUKUDA, M MATSUSHITA, H KONDHO, Y HAYAKAWA

JOURNAL OF PHYSICS A-MATHEMATICAL AND GENERAL　21　(20)　3927-3938　1988/10

DOI： 10.1088/0305-4470/21/20/012 　

ISSN： 0305-4470
5a-C5-9 蒸発を伴なうクラスター凝集

早川美徳, 松下貢, 沢田康次

秋の分科会講演予稿集　1988　(3)　412-412　1988/09/16
Publisher: 一般社団法人日本物理学会
8.蒸発を伴ったクラスター凝集(パターン形成、運動と統計,研究会報告)

早川美徳, 松下貢, 沢田康次

物性研究　50　(3)　319-320　1988
Publisher: 物性研究刊行会
ISSN： 0525-2997
27p-W-5 自己アフィン成長パターンの内部構造の実験的研究

近藤宏, 沢田康次, 早川美徳, 松下貢

秋の分科会講演予稿集　1987　(3)　333-333　1987/09/16
Publisher: 一般社団法人日本物理学会
30a-JE-4 DLAパターン界面の成長確率分布(統計力学・物性基礎論)

早川美徳, 佐藤信一, 松下貢, 佐野雅己, 沢田康次, 福田義一

年会講演予稿集　42　(3)　363-363　1987/03/27
Publisher: 一般社団法人日本物理学会
DLAとそれに関連した現象 : An Invitation to Funny Physics

松下貢, 早川美徳, 近藤宏, 本田勝也, 豊木博泰, 本庄春雄, 太田正之輔

物性研究　48　(5)　473-506　1987
Publisher: 物性研究刊行会
ISSN： 0525-2997
4. DLAの成長確率のmultifractal構造(基研研究会「パターン形成,その運動と統計」,研究会報告)

松下貢, 早川美徳, 佐藤信一, 本田勝也

物性研究　49　(1)　14-17　1987
Publisher: 物性研究刊行会
ISSN： 0525-2997
DLAおよびBJクラスターのf-αスペクトラム(拡散に支配された凝集(DLA)とそれに関連した現象,研究会報告)

早川美徳

物性研究　48　(2)　102-106　1987
Publisher: 物性研究刊行会
ISSN： 0525-2997
28p-QC-6 拡散に支配された凝集(DLA)の一般化

松下貢, 早川美徳, 近藤宏, 本田勝也, 豊木博泰

秋の分科会講演予稿集　1986　(3)　354-354　1986/09/12
Publisher: 一般社団法人日本物理学会
28p-QC-9 Botet-Jullienモデルの統計的性質

早川美徳, 佐藤信一, 佐野雅己, 松下貢

秋の分科会講演予稿集　1986　(3)　356-356　1986/09/12
Publisher: 一般社団法人日本物理学会
金属森のフラクタル構造とクラスター統計 (統計数理研究所研究活動 (研究会報告幾何学的構造・空間パターンと統計))

松下貢, 早川美徳

統計数理 = Proceedings of the Institute of Statistical Mathematics　34　(1)　100-105　1986/06
Publisher: 統計数理研究所
ISSN： 0912-6112
1.拡散に支配された凝集(DLA)とそれに関連した現象(パターン形成の運動及び統計,研究会報告)

松下貢, 早川美徳, 近藤宏, 本田勝也, 豊木博泰, 大西墫平

物性研究　46　(6)　818-818　1986
Publisher: 物性研究刊行会
ISSN： 0525-2997
2.電気分解によるアグレゲート成長と樹枝状成長の遷移(パターン形成の運動及び統計,研究会報告)

早川美徳, 沢田康次

物性研究　46　(6)　818-819　1986
Publisher: 物性研究刊行会
ISSN： 0525-2997
1a-D-12 亜鉛金属葉のクラスタサイズ分布

早川美徳, 松下貢, 沢田康次

秋の分科会講演予稿集　1985　(3)　267-267　1985/09/13
Publisher: 一般社団法人日本物理学会
金属葉のフラクタル構造 : 結晶成長における新しい刺激

早川美徳, 松下貢, 沢田康次

日本結晶成長学会誌　12　(3)　234-235　1985/07/05
Publisher: 日本結晶成長学会
ISSN： 0385-6275
13.'フラクタルのインピーダンス(パターン形成,運動と統計,研究会報告)

早川美徳, 沢田康次, 松下貢

物性研究　44　(3)　460-461　1985
Publisher: 物性研究刊行会
ISSN： 0525-2997
4p-PS-19 フラクタル構造をもつ金属葉の電気化学的性質

早川美徳, 松下貢, 沢田康次

秋の分科会講演予稿集　1984　(3)　384-384　1984/09/10
Publisher: 一般社団法人日本物理学会
1a-KH-6 金属葉のフラクタル次元

沢田康次, 松下貢, 佐野雅己, 早川美徳

年会講演予稿集　39　(3)　300-300　1984/03/12
Publisher: 一般社団法人日本物理学会
金属葉のフラクタル構造(秩序化過程における協力と乱れ-その動力学的研究-(第2回),科研費研究会報告)

松下貢, 佐野雅己, 早川美徳, 沢田康次

物性研究　43　(2)　65-68　1984
Publisher: 物性研究刊行会
ISSN： 0525-2997

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Books and Other Publications 11

寺田寅彦「線香花火」「金米糖」を読む

松下貢, 早川美徳, 井上智博, 川島禎子

2023/08

ISBN: 9784908941405
数理思考演習

磯辺秀司, 小泉英介, 静谷啓樹, 早川美徳

共立出版　2023/04

ISBN: 9784320125209
コンピュテーショナル・シンキング

磯辺秀司, 小泉英介, 静谷啓樹, 早川美徳

共立出版　2016/03/25

ISBN: 9784320123984
広辞苑を３倍楽しむ

岩波書店編集部編

岩波書店　2014/04/24

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岩波科学ライブラリー２２５
行動生物学事典

上田恵介, 他編集

東京化学同人　2013/11/22
Human-Robot Interaction

K. Sugawara, Y. Hayakawa, T. Mizuguchi, M. Sano

I-Tech Education and Publishing　2007
スペクトル解析ハンドブック

日野幹雄編, 早川美徳他

朝倉書店　2004/04
コンピュータ・グラフィックス

青山智夫, 川添良幸, 早川美徳

共立出版　1995

ISBN: 9784320023437
VMアプリケーションハンドブック

川添良幸, 小野木之隆, 早川美徳

共立出版　1992/04

ISBN: 9784320025721
Fractals

松下貢, 佐藤信一, 早川美徳

啓学出版　1991/05

ISBN: 9784766506051
数値計算法

奈良久, 阿部亨, 早川美徳

朝倉書店　1991

ISBN: 9784254227321

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Presentations 16

Spatiotemporal dynamics of skeins of airborne geese International-presentation

The Joint Annual Meeting of the Japanese Society for Mathematical Biology and the Society for Mathematical Biology　2014/07/28
鳥の群れの集団ダイナミクスとその計測

京都大学数理解析研究所研究集会「乱流研究のフロンティア」　2014/07/23
マガンの群れ集団動力学とサイズ分布

非線形・平衡系シンポジウムⅡ ―複雑系とエルゴード理論―　2014/03/13
動物の群れと動的相互作用としてのコミュニケーション

京都大学数理解析研究所研究集会「第10回生物数学の理論とその応用」　2013/11/19
鳥の群れの集団動力学

計測自動制御学会ＳＩ部門講演会　2011/12/23
Randomization process of the flying arrangement within bird flocks International-presentation

International Symposium on Complex Systems 2011　2011/12/01
鳥の群れ運動に見られる集団モード励起と群れの安定性

日本計測制御学会第17回創発システムシンポジウム　2011/09/04
文のつながりからみた文章構造の特徴

古橋翔

日本物理学会第６６回年次大会　2011/03/28
Collective diffusion of cells and animals International-presentation

Jean-Paul Rieu

Engineering Lyon-Tohoku joint laboratory Annual Workshop 2011　2011/02/15
マガンの群れの紐運動

第16回交通流のシミュレーションシンポジウム　2010/11/25
Spatiotemporal dynamics of skeins of airborne geese International-presentation

Statistical Physics and Biology of Collective Motion　2010/11/08
複雑ネットワークからみた文章構造

古橋翔

日本物理学会秋季大会　2010/09/23
マガンの群れに見られる波動伝搬

日本物理学会秋季大会　2010/09/23
散逸系での薄膜中の亀裂進展パターン

遠藤大樹, 佐藤勝彦

日本物理学会秋季大会　2010/09/23
Spatiotemporal dynamics of skeins of airborne geese

日本生物物理学会年次大会　2010/09/20
衝撃破壊の統計則と多数亀裂のパターン形成

日本物理学会　2009/09/25

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Research Projects 20

Dynamic drag coefficient and fluid dynamic interaction for active or passive oscillating system

Offer Organization: Japan Society for the Promotion of Science

System: Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Institution: Sendai National College of Technology

2019/04/01 - 2023/03/31
渡り鳥の群れの大域的な制御機構

早川美徳

Offer Organization: 日本学術振興会

System: 科学研究費助成事業基盤研究(C)

Category: 基盤研究(C)

Institution: 東北大学

2019/04/01 - 2023/03/31

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研究３年目の年度は、前年度までに開発・改良を行った装置を用いてマガン等の編隊飛行のフィールド計測を継続し、更にデータを蓄積した。動画像のコンピュータへの取り込み機構を見直すことにより記録時間を大幅に伸ばすことが可能となり、単にデータ量の増加だけでなく、群れの合体や崩壊などの興味深いイベントを記録できる機会も増した。屋外で撮影したステレオ画像から、個別の軌道を再構成する際の計算アルゴリズムについてもニューラルネットによる個体識別の信頼性の向上とカルマン平滑化等の改良を行うことで、概ね、カメラから250m程度の範囲内（時間に換算すると15秒程度）の群れの挙動の定量的な分析を可能とした。大型の渡り鳥の飛行は、V字や鉤型の編隊が特徴的であるが、実際の飛行の様子を見ると隊形は時間空間的に大きく揺らいでおり、先頭付近から後方に波動が伝搬していることが、本研究の代表者による研究によって明らかにされている。そうした不安定性の発現は、群れのシステムとしての集団同力学的な特性に帰せられるものと予想していたが、その数理モデルとパラメータの同定が課題として残されていた。そこで、先行研究を参考に群れ運動のモデルを再検討し、それぞれの個体が前方個体からの位置と相対速度を目標に制御している一次元的なシステムと見なし、制御系としての安定性の理論解析とシミュレーションで行うと共に、粒子フィルターとマルコフ連鎖モンテカルロ法を用いて、実際の軌跡データから制御パラメータの推定を行うことに成功した。その結果は、群れの後方ほど揺らぎが増大すること、システムはある波長以上の擾乱に対して不安定となり、それが群れのサイズを決めている可能性があること、等、現実の観測をよく説明するものである。
Collective dynamics of flock of birds Competitive

HAYAKAWA Yoshinori

Offer Organization: Japan Society for the Promotion of Science

System: Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Institution: Tohoku University

2013/04/01 - 2016/03/31

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To understand the collective behavior of flock of birds in physical view points based on quantitative measurement of individual motion of members, we have developed a portable stereo imaging system made of carbon material with baseline of 2 meters as well as image processing software and we conducted field measurements of the trajectories of individuals in the skeins of wild geese. Using a stereo camera system, we estimated the detailed adjustment processes between neighbors to estimate effective interactions. Based on the field measurements, we proposed a phenomenological equation of motion for collective flight of geese and discussed the conditions for stability of collective flight.
Toward estimating sources of overlooking error in letter-search tasks

YANAI Hiro-fumi, HAYAKAWA Yoshinori, AKABANE Hideo

Offer Organization: Japan Society for the Promotion of Science

System: Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Institution: Ibaraki University

2010 - 2012

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This study is about the performance of human subjects cancelling all of the hiragana-letters [no] from normal Japanese document that consists of kanji's and hiragana's. Although the task seems easy to accomplish, it is less than one out of five persons who could cancel, for example, all the thirty [no]s in one-page document. The main result of the current study is that the letter [no]s after kanji are more often overlooked than the ones after hiragana. By investigating the reason why that happens, we could go one-step further into the understanding of human's basis of perceptions.
Crack propagation in largely deformed viscoelastic films

HAYAKAWA Yoshinori

Offer Organization: Japan Society for the Promotion of Science

System: Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Institution: Tohoku University

2009 - 2011

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We designed an experimental system of the crack of thin rubber films coupled with viscous fluid layer to realize slow fracture compared to sound propagation. We found a transition in the crack dynamics exhibiting oscillatory to straight patterns. Based on numerical simulations as well as experiments, we concluded that such oscillating patterns can not be explained within the framework of the conventional linear fracture mechanics and nonlinear elasticity due to largely deformation of rubber films is the essential factor.
Dynamics of largely deformed fluid with moving boundary

HAYAKAWA Yoshinori

Offer Organization: Japan Society for the Promotion of Science

System: Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Institution: Tohoku University

2006 - 2008
Study of atomistic diffusion, nucleation and cluster formation process of atoms and molecules

SUTO Shozo, SAZAKI Gen, YAMADA Taro, HAYAKAWA Yoshinori

Offer Organization: Japan Society for the Promotion of Science

System: Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Institution: Tohoku University

2005 - 2007

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Recently, it is possible to observe atomistic motion of single atoms or single molecules on solid surfaces due to the development of surface probe microscopy, in particular scanning tunneling microscopy (STM). First goal of this study is to understand a cluster formation process from atomistic diffusion of single atoms, just after deposition up to 8 hours. We observed the atomistic motion of Ag atoms on a Si(111)7x7 surface and the formation process of (Ag)n clusters in a 7x7 surface potentials. It is found that the diffusion is cooperative where the hopping rates depend on the nearest neighbor sites. We also measured the tunneling spectroscopy and found that the n=5 and 6 clusters have a specific electronic energy level: Second goal is to investigate the weakest interaction between substrate and the adsorbate atoms or molecules. We observed two -epitaxial structures of pentacene polycrystalline thin film crystals on a hydrogen-terminated Si(111) surface and commensurabilites. Furthermore, we observed the step-induced anisotropic growth of pentacene thin film crystals on a hydrogen-terminated Si(111) surface. In the early stage of this study, we proposed the process for ultra-clean and atomically controlled hydrogen-terminated Si(111)-(1x1) Surface and it is revealed by high resolution electron energy loss spectroscopy, atomic force microscopy and scanning tunneling microscopy. We also propose the deuterium terminated Si(111) surface and observed the surface phonons. Third goal is to investigate the strong interaction between substrate and the adsorbate atoms. Formation process and surface structure of platinum silicide thin layers was studied using STM. Now, we are able to manipulate the single atom or molecule and, then, we try to estimate the cluster size and the electronic structure. Our final goal is to understand the cluster formation process, surface reaction and to form an electronic devices in the atomic scale.
Study on Patten Formation of Crack Propagation Competitive

1996/04 - 2005/03
粉体ネットワーク構造の三次元解析

早川美徳

Offer Organization: 日本学術振興会

System: 科学研究費助成事業萌芽研究

Category: 萌芽研究

Institution: 東北大学

2003 - 2005

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1.導電性のある粉体中の電気伝導から,粉体ネットワークの三次元的な内部構造と,その変化のダイナミクスを定量的に明らかにすることを目的に、スチール球に表面処理を施した試料を作成し、それらを加圧しながら電気伝導を測定する実験を行った。内部伝導の空間構造を推定するために50チャネルの電極アレイを製作し、抵抗率の多点相関を求めようとしたが、粉体同士の接触が極めて不安定で、現時点では再現性のあるデータを取得するには至っていない。しかしながら、電気伝導が距離に対して非単調に振る舞う様子も確認しており、粉体内部の非一様な応力鎖構造を反映していると思われるので、引き続いて実験系の見直しを行いたい。 2.申請時の計画にはなかったが、散逸粒子系の静力学と動力学が関係するであろう例として、「金平糖」の実験を行った。金平糖の成長過程は古くから各所で取り上げられてきたが、粉体研究の立場からは、回転ドラム中で繰り返し発生する粉体の雪崩現象とパターン形成の関係、そして、本研究の主題である、雪崩よりも下の粒子が相対的に静止している相での粒子の配位と角の本数の関係などに関心が持たれる。そこで、工業的な装置は構造の異なる小型の実験装置を作成し、再現性の良い試料の作成を可能にした。その結果、結晶の形状が粒子サイズに依らず相似的に成長する領域が存在すること、界面の不安定性は粉体(結晶)のパッキングによって影響を受け、12回対称性を反映した20本の角が最終的に選択されること等を見いだし、さらに、表面の濡れによる界面の安定性を考慮した数理モデルを提案した。この成果については現在公表準備中である。 3.2種類以上の粒子が揺らぎを持ちながら異なる方向に流動する系の数理モデルを考察し、安定性解析や相図の作成を行った。これは直接的には交通流を想定したモデルであるが、障害物のある場での粉体の流動性へも適用することが可能である。現在成果の公表を準備中である。
Modeling and analysis of collision and impact fragmentation

HAYAKAWA Yoshinori

Offer Organization: Japan Society for the Promotion of Science

System: Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Institution: Tohoku University

2000 - 2001

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To understand energy dissipation for collision of inelastic solid from a viewpoint of nonlinear dynamics, we carried out both experimental and theoretical studies on this problem as follows : (1) We built an experimental setup for pseudo-one-dimensional collision using steel rods, and measured energy dissipation, contact time during which two bodies collide each other, dynamical stress at the contact point through the strain on the rod. When the incident velocity is small compared to sound velocity, contact time and point stress could be well represented with the quasi-static theory by Hertz. On the other hand, for large incident velocity, it turned out that the classical theory could not be applied any more. We showed quantitatively the crossover between these two regime of the collision from experimental data. (2) We investigated the collision of one-dimensional spring-bead model with nonlinear coupling between atoms. In the process during which energy of translational mode is converted into lattice vibration, dissipation takes place without any internal friction. We derived the dissipation rate, i.e., coefficient of restitution, from the consideration of transient exchange of energy. Furthermore, we showed that the fragments caused by collision obeyed a power low distribution. The exponent of the distribution agreed well with our theoretical prediction.
Study of the maintenance mechanism of individuality by random cellular motion and its regulation

SAWADA Yasuji, HAYAKAWA Yoshinori, SANO Masaki, MAEDA Yasuo

Offer Organization: Japan Society for the Promotion of Science

System: Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (A)

Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)

Institution: Tohoku University

1996 - 1997

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To understand the living state it is necessary to know not only the hardwares but also the softwares by which the whole body works. In other words to understand the mechanism by which individuality is maintained, one must know the relation between the cells in the monocellular state and the cells in the multicellular state. Hydra and dictyostelium, which are the most underdeveloped multicellular species, are the good subjects for this purpose. Hydra can be regenerated from dissociated cell aggregate in a few days. Dictyostelium makes cell aggregation and slugs from individual amoebae by starvation. The random motion and the control of this random motion are considered to play an important role for the formation of the multicellular state. The main results of this research are 1) The motion of the individual cells in a cell aggregation of hydra was studied in detail and the statistical properties of the ensmble of cells are clarified. The results were useful for understanding of cell sorting mechanism. 2) The cells aggregated of Dictyostelium discoideum artificially between the two glass plate was found to show a patterning in a few minutes. This patterning is related to the oxygen concentration within the cell aggragate. This pattern may be the first prepattern of differentiation in biological system.
アクティブエレメント集合体の数理と実現

佐野雅己, 早川美徳

Offer Organization: 日本学術振興会

System: 科学研究費助成事業重点領域研究

Category: 重点領域研究

Institution: 東北大学

1996 - 1996

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この研究は、2つの部分からなる。その第一は、運動性を持った素子集団のモデルによる集団運動の数理的解析と考察。第二は、運動性素子にタスク処理を行なわせ、並列、非同期的な協調により処理が加速されるための条件をモデルとロボットによる実験で明らかにした結果である。運動性素子の集団運動に関しては、素子の内部自由度として、向きの自由度を付け加え、自己加速力を付与した。外部ノイズなしの決定論的システムにおいて、数値シミュレーションの結果、パラメーターにより規則、不規則、様々な集団パターンを形成する。それらを分類すると、(1) Marching(編隊を組んで直線運動), (2) Oscillation(群れの重心が振動運動または、旋回運動), (3) Wandering(群れの重心が不規則に迷走する)、(4) Swarming(蚊柱状態)などに分けられる。リアプノフスペクトラムの解析から(1), (2)は、規則運動、(3), (4)はカオス運動であることが分かった。理論的解析の結果、群れのorder-disorder転移は、新しく定義された無次元量でコントロールされることが明らかになり、実際の動物の群れと比較して一定程度の対応が取れることを確認した。第二のテーマとして、運動性素子に並列、非同期的な協調を導入し、タスク処理(一種の計算)を行なわせる研究を行なった。最初に群機能と呼ぶ条件を定義した。また、社会性昆虫の餌集めにヒントを得て、資源の探索収集問題をタスクとして設定し、非同期げ、探索、相互作用、運搬、回収などの一連の動作を行なう運動素子群をモデル化し、数値シミュレーションを行なうとともに、ロボットを製作して実験を行なった。その結果、協調の有効性は環境中の資源の分布状態に依存し、最適な相互作用条件では、個体数の2乗に比例して作業効率が上昇することを示した。また、一見複雑な協調行動が簡単な相互作用により実現できることを示した。
アクティブエレメント集合体の数理と実現

佐野雅己, 早川美徳

Offer Organization: 日本学術振興会

System: 科学研究費助成事業重点領域研究

Category: 重点領域研究

Institution: 東北大学

1995 - 1995

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複雑な自然現象や生命現象、社会現象などを多数の振動子、カオス素子、興奮性素子などが様々な様式で相互作用する系、すなわちアクティブエレメント集合体として捉え、数理とモデル実験系の両面からアプローチを行った。素子のタイプと結合様式の組み合わせを考えると、結合様式としては、拡散結合、全結合、中間距離結合などがある。また、素子としては、空間的に運動性を持つ素子や興奮・抑制性素子の場合にどのような振る舞いが得られるかこれまであまり知られていなかった。運動素子の集団のモデルを作り、解析とシミュレーションを行なった。相互作用する質点系に向きの内部自由度を付加したモデルにより、これまで知られていない様々な動的な振る舞いが見い出された(編隊、旋回、迷走、蚊柱など)。これらは、動物の群れ形成のモデルとも関連しており、無次元量を導入することにより集団運動の転移現象を説明した。また、実際の動物の次元解析からモデルとの比較的よい一致を見い出した。さらに、興奮・抑制(activator-inhibitor)素子の集団モデルを考え、一つの素子だけでは安定だが、平均場で結合すると(globally coupled system)、二つの状態に分かれ、二つのクラスターに属する要素数の比率は或る範囲で一定に保たれる現象を見い出した。この系は、細胞集団の分化や社会的生物集団における分業などの比率制御のモデルとも考えられる。
カオス科学の新展開-複雑性の解明と制御-

澤田康次, 早川美徳, 佐野雅己, 金子邦彦, 蔵本由紀, 相沢洋二

Offer Organization: 日本学術振興会

System: 科学研究費助成事業総合研究(B)

Category: 総合研究(B)

Institution: 東北大学

1995 - 1995

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重点領域研究申請を目的として以下の調査を行ない,申請準備を行なった. 研究代表者・分担者相互でカオス研究の現状と今後の展開についての準備調査を行ない,平成7年11月に東京で国内のカオス領域研究者による研究集会を開催した.研究集会では,力学系理論,量子カオスにおける実験と理論の現状,大偏差理論,生体情報処理とカオス,カオス理論を応用した制御,カオス的時系列の予測,各種実験系で見られるパターン形成や発振現象とカオス,反応拡散系やカオス振動子の結合系の理論と実験,等の現状と今後の課題について活発な議論が行なわれた.これにより,カオス科学を軸とした各分野での関連性について,相互理解が深められた. 研究集会の成果を踏まえ,さらに仙台で代表者および分担者による会議を持ち,実験と理論,基礎科学と工学的効用,量子カオスと物性論,化学と非線形動力学,生体情報処理とカオス動力学,複雑系とカオス理論等における協力関係を検討し,学際的な研究達成のための研究体制と組織作りのための具体的作業(申請書の作成とパンフレット作成)を行なった. これらの成果を踏まえ,本研究課題の分担者である早稲田大学・理工学部・相澤洋二教授を代表とした研究組織と研究計画を立案し,「カオス科学の新展開-自己組織化自然システムの探求-」を重点領域研究として申請するに至った.
動的破壊現象のモデリングと解析

早川美徳

Offer Organization: 日本学術振興会

System: 科学研究費助成事業一般研究(C)

Category: 一般研究(C)

Institution: 東北大学

1995 - 1995

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本研究ではまず、動的破壊のモデリングと解析を行うために、2次元、および3次元の理想的な脆性結晶の数理モデルを構成し、そこに比較的単純な破壊規則を導入することによって、少ない計算量で比較的大規模な系のシミュレーションが可能なコードの開発を行った。すなわち、弾性論的には大域的に物体を取り扱う一方で、破壊過程で生じる2次衝突や再融合などを捨象することによって、破壊現象の本質を損なわないまま計算量を減らすことに成功した。開発したコードを用いて、各種条件での高速破壊をシミュレーションによって再現した。本研究では衝突破壊過程とそれに従う破片生成の解析を主な課題とし、以下の知見が得られた。 1.衝突による歪みは平面波状に縦波の音速程度で進行し、亀裂生成の箇所もまた平面波上に局在する。 2.衝撃破壊過程における亀裂生成は、衝撃は物体内を通過する時点でほぼ完了し、それに引き続いて破片の散乱過程がべき乗的な時間スケールで進行する。 3.最終的に得られる破片のサイズ分布関数は、べき乗分布でよく特徴付けられる。3次元でのシミュレーションでは、分布関数のべき指数はほぼ5/3で、実験で知られている値とよく一致する。以上をもとにして、衝突破壊における破片の生成過程に対してスケーリング理論を適用し、サイズ分布関数を特徴つけるべき指数を理論的に導出した。すなわち、分布関数のべき指数をβとし、系の空間次元をdとすると、β=2-1/dなる関係式が得られ、これは従来知られていた種々の実験や、本研究でのコンピュータシミュレーション結果ともよく一致している。さらに、衝撃波面のん形状(平面、円筒、球面状など)によってこの指数が変化する可能性を示し、シミュレーションによって検討を行った。本研究で得られたこれらの知見は、破壊力学のみならず、地球科学、惑星科学などさまざまなスケールで生じる破壊現象にも適用することができ、サイズ分布関数などの情報から破壊過程を類推するための基礎となるものと期待される。
電気化学的溶解過程における界面の不安定性とフラクタルパターン形成の研究

早川美徳

Offer Organization: 日本学術振興会

System: 科学研究費助成事業奨励研究(A)

Category: 奨励研究(A)

Institution: 東北大学

1994 - 1994

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今年度はまず,再現性があり定量的な電気化学的溶解の実験系を構築するために,本研究用に最適化されたポテンショスタットと電解用セルを製作した.この装置によって,シリコンを沸酸水溶液中で陽極酸化する実験を行ったところ,これまで明確にされなかった多孔質シリコンが得られるパラメータ領域と電解研磨領域との転移が電流-電圧特性などから精密に測定できるようになった. 作成された試料について原子間力顕微鏡や電子顕微鏡によってその表面形態を測定・解析した.表面の形態が多孔質状から平滑な面状に転移する点近傍では,界面の形状が自己アフィンフラクタルであることを実験的に明らかにし,そのスケーリング指数を決定した.この時,表面の荒さの指数(ハ-スト指数)は0.85程度であって,従来までの理論やモデルの範囲では説明できないクラスに属することが示された.これらの知見から,シリコンのエッチング過程においては,結晶中の不純物分布などの空間的に固定された秩序が大域的パターンに影響しているものと示唆される. さらに,半導体のエッチング過程の数理モデルを立て,界面の運動を線形安定解析し,実験結果との比較検討を行った.その結果,半導体界面における空乏層領域の存在とマクロスコピックなエッチングパターンの形態が密接に関係していることが示された.半導体の不純物濃度等を変えた系統的な実験により,モデルから予想されるパターンの転移条件が実験結果とよく一致することが明らかとなった.
時空カオス

沢田康次, 那須野悟, CHATE Huges, 佐藤信一, 早川美徳, 金子邦彦, POMEAU Yves, BENSIMON Dav, PERRIN Berna, TABELING Pat, COULLET Pier, COUDER Yves, 佐野雅己, 佐々真一, 蔵本由紀, HUGHES Chate, DAVID Bensim, PATRICK Tabe, VINCENT Croq, YVES Couder, PIERRE Coull, BERNARD Perr

Offer Organization: 日本学術振興会

System: 科学研究費助成事業国際学術研究

Category: 国際学術研究

Institution: 東北大学

1992 - 1993

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平成5年度は、前年度の研究成果を踏まえて共同研究を展開し、研究者の派遣、招聘を行なった。具体的には、(1)G-L方程式のホール解の安定性、(2)位相界面の複雑な運動の解明、(3)時空カオスによって乱れたパターンの平均化によって現われる秩序構造の研究、(4)大域結合振動子系の集団カオス、(5)亀裂の特異点力学の解明、(6)乱流における新しい転移の研究、(7)生体の形態形成過程における細胞移動のダイナミクスなど多岐のテーマに亘って研究を展開し、時空カオスの問題解決に大きな進展を得るとともに、将来に向けたテーマの発展の方向を指し示す成果が得られた。 (1)のG-L方程式のホール解の安定性に関しては、前年度Chateが日本を訪問した際の蔵本、佐々、坂口等との議論を踏まえて安定性解析が行なわれ、1次元における時空カオスの発生機構との関連を明らかにした。 (2)の位相界面の複雑な運動の解明に関しては、Coulletの理論に基づいて日本側で佐野等が液晶対流の実験系を用いてパラメトリック共鳴下における位相界面の運動を調べ、那須野等が回転磁場下のネマティック液晶の実験系で位相界面の運動を調べ、ともに静止したIsing type wallと、運動するBloch type wallの2種の界面が存在することを実験的に明らかにした。また、日本側の理論グループ(水口、佐々)も界面の運動に関して新たな現象を見いだした。これらの過程において、Coulletを日本に招聘し詳細な議論を行ない、理論と実験の比較から2次元の時空カオスで位相界面の果たす役割を明らかにした。 (3)佐々がフランスにChate,Mannevilleを訪問し、時空カオスによって乱れたパターンの平均化によって現われる秩序構造の理論について共同研究を行なった。この結果は、今後モデル化を推し進めることにより、実験にフィードバックされると考えられる。 (4)大域結合振動子系の集団カオスに関しては、金子が大域結合写像、蔵本等が大域結合したG-L方程式系、Chate等が高次元のセルオートマトンを用いて集団振動や集団カオスの現象をそれぞれ独立に発見した。蔵本がフランスにChate,Mannevilleを訪問しモデルとメカニズムの共通生と相違について詳細な議論を行なった。 (5)亀裂の特異点力学の解明;佐野等が準静的なDirectional Crackの実験を立ち上げることにより、進行亀裂の振動不安定や分岐現象の問題を新たに呈示した。佐々、関本はこれに対して亀裂特異点の運動を記述する理論を提案し、田口、早川等は現象を良く再現するバネモデルを提案した。Couderを日本に招聘し、共同研究により多数亀裂が相互作用する場合の波数(間隔)選択の実験を行なった。同時にフランス側でもHeslot,Perrinが同様の実験を大規模化して開始した。これらの研究の成果は、Heslotを招聘した際に、研究会を催し、日本側の理論、実験、モデルとフランス側の実験を一堂に集めて密度の高い議論を行なった。 (6)乱流における新しい転移の研究;時空カオスの発達した極限としての乱流に新状態を見いだすことができるかという問題意識に基づいて、フランス側ではTabeling等が低温ヘリウム気体の回転流を用いて実験室規模では世界最高強度の乱流状態を作り出し、精密で詳細な測定を開始した。日本側では、佐野等が水銀を用いてこれまで殆ど実験がなされていなかった低プラントル数流体の熱乱流の実験を行ない、新状態を探索した。Tabelingを日本に招聘し、両者の実験について比較検討を行ない、今後の方向性について議論した。 (7)生体の形態形成過程における細胞移動のダイナミクス;澤田等がヒドラの乖離細胞集合体を用い、再生過程の差次粘着性に基づく細胞移動を実験的に調べ、Glazier,Graner等がモデルの数値計算を行なった。澤田がフランスを訪問した際、実験とモデルの整合性について詳細な議論を行なうとともに、レズ-シュの国際会議に於てその成果を発表した。Bensimonを日本に招聘し、細胞小胞の形態変化の力学などについて意見を交わした。以上のように、本研究の成果は流体系、破壊、粉体、生体系など多岐にわたる分野の実験と関連しておりここで得られた知見の与える影響は大きい。また、その方法論に関しても、変数縮約理論に基づく偏微分方程式系、結合写像系、セルオートマトン、特異点力学など従来の理論を進めたものから新しい方法まで様々の方法の進展がはかられた。このように実験と理論の緊密な協力により、これら現象に共通した側面であるパターン形成および時空カオスの機構と規則性に関する理解を大きく進展させ、今後の新たな展開の方向を指し示すことができた。
動的表示法による散逸大自由度系の協力現象の研究

佐野雅己, 早川美徳, 沢田康次

Offer Organization: 日本学術振興会

System: 科学研究費助成事業重点領域研究

Category: 重点領域研究

Institution: 東北大学

1992 - 1992

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散逸大自由度系において制御パラメータを上昇させていくと空間的周期構造,時間的振動状態(リミットサイクル),時空カオス,乱流状態へと次々に転移を起こすことが知られている。我々は,液晶対流系を用いて一様または周期構造を持つ散逸大自由度系を実現し,1)局在した位相波の自発的生成と崩壊,2)欠陥乱流,3)振動位相のジャンプからできるPhase Shift Lineとそのダイナミクス,4)パルス的乱流状態,5)乱流中の巨視的構造,などの動的な新状態を見いだした。これらのうち1)の局在した位相波の自発的生成と崩壊については,実験結果に基づいて理論モデルガ開発され,日仏の理論家グループとの協力によりそのメカニズムが解明された。理論の結合Ginzburg-Landau方程式およびその縮約によって得られる結合位相方程式が実験系で成り立っていることを検証した。これによりペースメーカーの生成機構が空間周期構造と時間振動の二つの位相の正のフィードバックによる新しい位相不安定性によって生じていることが明らかになった。また,振動の局在化の機構も解明された。さらに,計算機シミュレーションと動的表示により実験と同様なターゲットパターンの生成発展過程を再現することができた。 2)のPhase Shift Lineは,振動媒質を外場によってパラメトリック励振したときに現われる(位相がπだけ異なる)二つの等価な引込状態を隔てる動的なDomain Wallであり,外場の振動数や振幅を変化させることにより,通常のDomain Wallでは見られない複雑で多彩な運動を実験で観測した。これは複素Ginzburg-Landau方程式にパラメトリック励振を加えた方程式でよく現象が再現されることが京都大学の理論グループにより明らかにされ,ダイナミクス解明への足掛かりを開いた。
動的表示法による大自由度散逸系の協力現象の研究

佐野雅己, 早川美徳, 沢田康次

Offer Organization: 日本学術振興会

System: 科学研究費助成事業重点領域研究

Category: 重点領域研究

Institution: 東北大学

1991 - 1991

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大自由度散逸系を平衡から遠く離れた状態にもってゆくと,空間的周期構造,リミットサイクル,時間的および空間的に乱れた状態(時空カオス),乱流へと次々に遷移してゆく。我々は,液晶対流系をこれらの現象を研究する為のプロトタイプに選び,いくつかの新しい動的状態を見い出した。1)空間的周期構造の上にできる位相波の自発的生成と崩壊,2)欠陥乱流,3)振動位相のジャンプからできるPhase Shift lineとそのダイナミクス,4)パルス的乱流状態,5)乱流中のLarge Scale Flowと巨視的構造などである。これらの現象をある程度共通したモデル方程式から統一的に説明することを目指して研究を行ってきた。その結果,空間的周期構造のHopf分岐によって発生する振動モ-ドを特定し,それを対称性から分類した。さらに,1)の現象を説明するため,空間構造と振動モ-ドの結合のフィ-ドバック効果を取り入れることにより,この不安定化現象を記述するモデルを共同研究により得ることができた。数値計算の結果,モデルの予測は実験と定性的に一致した。さらに,定量的な予測を行うため,実験からモデルの主要な係数を決定し,不安定化の条件を満たしていることや,解の定量的一致性などが確認された。また,方程式の拡張により,2),3)の現象も説明可能となる展望が得られた。以上により,空間構造と波動の相互作用により生ずる局在した振動パタ-ンの生成と崩壊のメカニズムが明らかになった。
拡散場中で成長する界面の普遍的構造とパターン選択機構の研究

早川美徳

Offer Organization: 日本学術振興会

System: 科学研究費助成事業奨励研究(A)

Category: 奨励研究(A)

Institution: 東北大学

1991 - 1991

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Teaching Experience 2

応用数学B　東北大学
Mathematics AI Data Science - Witnessing Data-driven Research –　Tohoku University

Social Activities 7

宮城高等専門学校学内研究談話会

2014/01/15 -

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「金平糖と身近な科学」と題して、主として同校の報電子システム工学専攻の学生に対して講演を行なった。主催：電子情報通信学会仙台高等専門学校学生ブランチ、共催：電子情報通信学会東北支部地区講演会および仙台高等専門学校情報電子システム工学専攻
市民講演会：身の周りの科学から震災までー寺田寅彦とサイエンスの今ー

2011/12/03 -

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東京で一般市民向けの講演会「身の周りの科学から震災までー寺田寅彦とサイエンスの今ー」を企画・開催し、その模様をISTUによって動画配信。
大学授業体験

2010/10/05 -

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茨城県立牛久栄進高等学校の生徒に対して、マルチメディア教育研究棟において、体験授業を実施。講師を担当。
金平糖の角の謎に迫る

2006/10/27 -
Nature誌 Research Highlights

2005/05/19 -

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Phys. Rev. Lett. 94, 174501 (2005)に掲載された論文が、 Nature 435, p250 のResearch HighlightsのHydrodynamicsの項目で紹介。
コミュニケーション支援技術講習会（宮城県神経難病医療連絡協議会主催）

2004/08/07 -

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神経難病患者とのコミュニケーション支援技術に関する講習会の講師
大学の先生を囲む会

2003/06/18 -

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秋田県立本荘高校にて、大学での研究内容を高校生に紹介

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Other 1

大福帳.jsプロジェクト

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授業用オンラインコミュニケーションツール大福帳.js を開発し、学校関係者に無償で提供している。URL https://daifukujs.cds.tohoku.ac.jp