研究者詳細

顔写真

ヤチムラ　トシアキ
谷地村　敏明
Toshiaki Yachimura
所属
数理科学共創社会センター　学術創成ハブ部門
職名
講師
学位

  • 博士（情報科学）（東北大学）

  • 修士（情報科学）（東北大学）

e-Rad 研究者番号
30898797

経歴 8

  • 2025年4月 ～ 継続中
    東北大学 数理科学共創社会センター　講師

  • 2024年10月 ～ 継続中
    国立研究開発法人 科学技術振興機構 さきがけ研究者 [未来数理科学]

  • 2023年10月 ～ 継続中
    (兼任) 東北大学 大学院情報科学研究科　助教

  • 2023年4月 ～ 2025年4月
    東北大学 数理科学共創社会センター　助教

  • 2020年4月 ～ 2023年4月
    京都大学高等研究院　ヒト生物学高等研究拠点　特定研究員

  • 2019年4月 ～ 2020年3月
    独立行政法人日本学術振興会　特別研究員 DC2

  • 2017年4月 ～ 2020年3月
    東北大学　学位プログラム推進機構 学際高等研究教育院　博士教育院生

  • 2016年4月 ～ 2017年3月
    東北大学　学位プログラム推進機構 学際高等研究教育院　修士教育院生

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学歴 3

  • 東北大学　大学院情報科学研究科　システム情報科学専攻 博士課程

    2017年4月 ～ 2020年3月

  • 東北大学　大学院情報科学研究科　システム情報科学専攻 修士課程

    2015年4月 ～ 2017年3月

  • 大阪府立大学　工学部　数理工学科

    2011年4月 ～ 2015年3月

所属学協会 3

  • 日本応用数理学会

  • 日本数学会

  • 日本計算工学会

研究キーワード 7

  • 応用数学

  • 単一細胞データ解析

  • 最適輸送理論

  • 固有値問題

  • 形状最適化問題

  • 逆問題

  • 偏微分方程式論

研究分野 2

  • 自然科学一般 / 数理解析学 / 最適輸送理論

  • 自然科学一般 / 数理解析学 / 偏微分方程式論

受賞 3

  1. 豊田理研スカラー

    2024年4月　公益財団法人豊田理化学研究所

  2. 2023年度日本数学会応用数学研究奨励賞

    2024年3月　日本数学会　最適輸送理論を⽤いた細胞分化の軌跡推定について

  3. 優秀ポスター賞

    2017年2月　第18回北東数学解析研究会

論文 12

  1. Visualizing Shape Functionals via Sinkhorn Multidimensional Scaling 査読有り

    Toshiaki Yachimura, Jun Okamoto, Lorenzo Cavallina

    SIAM Journal on Imaging Sciences　2025年9月30日

    DOI： 10.1137/24M1696093 　

  2. Ocean wave spectrum reconstruction from HF radar data and its application to wave height estimation

    Kaede Watanabe, Toshiaki Yachimura, Tsubasa Terada, Hiroshi Kameda, Ryuhei Takahashi, Hiroshi Suito

    arXiv:2505.13132　2025年5月

    DOI： 10.48550/arXiv.2505.13132 　

  3. scEGOT: single-cell trajectory inference framework based on entropic Gaussian mixture optimal transport 査読有り

    Toshiaki Yachimura, Hanbo Wang, Yusuke Imoto, Momoko Yoshida, Sohei Tasaki, Yoji Kojima, Yukihiro Yabuta, Mitinori Saitou, Yasuaki Hiraoka

    BMC Bioinformatics　25　(1)　2024年12月23日

    出版者・発行元：

    DOI： 10.1186/s12859-024-05988-z 　

    eISSN：1471-2105

  4. Topological Node2vec: Enhanced Graph Embedding via Persistent Homology 査読有り

    Yasuaki Hiraoka, Yusuke Imoto, Théo Lacombe, Killian Meehan, Toshiaki Yachimura

    Journal of Machine Learning Research (JMLR)　25　1-26　2024年

  5. Convergence rate of Tsallis entropic regularized optimal transport

    Takeshi Suguro, Toshiaki Yachimura

    arXiv:2304.06616　2023年4月

  6. Quantitative stability estimates for a two-phase Serrin-type overdetermined problem 査読有り

    Lorenzo Cavallina, Giorgio Poggesi, Toshiaki Yachimura

    Nonlinear Analysis　222　112919-112919　2022年

  7. Symmetry breaking solutions for a two-phase overdetermined problem of Serrin-type 査読有り

    L.Cavallina, T.Yachimura

    Current Trends in Analysis, its Applications and Computation, Research Perspectives, Birkhäuser　433　(441)　2022年

  8. On an inverse Robin spectral problem 査読有り

    M.Santacesaria, T.Yachimura

    Inverse Problems　36　(7)　075004　2020年

  9. On a two-phase Serrin-type problem and its numerical computation 査読有り

    L.Cavallina, T.Yachimura

    ESAIM: Control, Optimisation and Calculus of Variations　26　65　2020年

  10. The Homogenization Method for Topology Optimization of Structures: Old and New 査読有り

    G.Allaire, L.Cavallina, N.Miyake, T.Oka, T.Yachimura

    Interdisciplinary Information Sciences　25　(2)　75-146　2019年

    出版者・発行元： Graduate School of Information Sciences, Tohoku University

    DOI： 10.4036/iis.2019.b.01 　

    ISSN：1340-9050

    eISSN：1347-6157

  11. Asymptotic behavior for the principal eigenvalue of a reinforcement problem 査読有り

    T.Yachimura

    Applicable Analysis　98　1946-1958　2019年

  12. Two-phase eigenvalue problem on thin domains with Neumann boundary condition 査読有り

    T.Yachimura

    Differential and Integral Equations　31　735-760　2018年

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MISC 6

  1. 形状最適化の解析: 理論とその数値計算

    谷地村 敏明

    2023　MM0105　2023年

    出版者・発行元： Japan Society of Mechanical Engineers

    DOI： 10.1299/jsmemm.2023.mm0105 　

    eISSN： 2424-2845

  2. On an inverse Robin eigenvalue problem appearing in thin coating problems

    T. Yachimura

    数理解析研究所講究録　2186　2021年

  3. Kohn-Vogelius汎関数を用いた二相Serrin型優決定問題の数値計算について

    谷地村 敏明, カヴアッリーナ ロレンツォ

    計算工学講演会論文集　24　2019年

  4. 薄膜コーティング問題における固有値の漸近挙動について

    谷地村 敏明

    第 15 回数学総合若手研究集会, 北海道大学数学講究録　2019年

  5. 薄膜コーティング問題における固有値の漸近挙動について

    谷地村 敏明

    第 40 回発展方程式若手セミナー報告集　2018年

  6. Two-phase eigenvalue problem on thin domains with Neumann boundary condition

    谷地村 敏明

    第 38 回発展方程式若手セミナー報告集　2016年

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講演・口頭発表等 59

  1. 正則化混合最適輸送理論と細胞分化ダイナミクス推定への応用 招待有り

    第5回富山応用数学セミナー　2025年7月30日

  2. 最適輸送理論の単一細胞データ解析への応用：細胞分化ダイナミクスの推定 招待有り

    谷地村 敏明

    第19回学習物理領域セミナー＋第71回DLAP　2025年7月24日

  3. Inferring Cell Differentiation Dynamics from Time-Series scRNA-seq Data Using scEGOT

    Toshiaki Yachimura

    ACMB-JSMB2025　2025年7月8日

  4. 最適輸送理論による軌跡推定とその応用 招待有り

    谷地村 敏明

    さいたま数理解析セミナー　2025年7月5日

  5. 時系列scRNA-seqデータから細胞分化ダイナミクスを推定するソフトウェアscEGOTの紹介 招待有り

    Bio"Pack"athon 2025 #5　2025年5月14日

  6. Single-cell trajectory inference via optimal transport theory 招待有り

    MathBio Workshop: Shape and Movement in Life Sciences　2025年3月26日

  7. 最適輸送理論から見た細胞分化ダイナミクスの推定 招待有り

    谷地村 敏明

    合原ムーンショット第2回プロジェクト横断型数理連携研究会　2025年1月28日

  8. 最適輸送理論と単一細胞データ解析 招待有り

    谷地村 敏明

    データサイエンスと生命医科学研究のフロンティア　2024年10月21日

  9. 最適輸送理論を用いたヒト生殖細胞分化ダイナミクスの解析 招待有り

    谷地村 敏明

    第5回「医学と数理」研究会　2024年9月29日

  10. Analysis of Shape Optimization: Theory, Numerical Computation, and Visualization 招待有り

    Toshiaki Yachimura

    Workshop for young scholars Control and inverse problems on waves, oscillations and flows - Mathematical analysis and computational methods -　2024年9月25日

  11. Sinkhorn MDSによる形状汎関数の可視化

    岡本 潤, 谷地村 敏明, Lorenzo Cavallina

    日本応用数理学会2024年度年会　2024年9月16日

  12. 混合最適輸送理論とその応用

    谷地村敏明

    日本応用数理学会2024年度年会　2024年9月16日

  13. Reconstruction of Waddington’s Landscape via Optimal Transport Theory 招待有り

    Finland-Japan Workshop in Industrial and Applied Mathematics　2024年8月26日

  14. Reconstruction of Developmental Dynamics through the Lens of Optimal Transport 招待有り

    The 3rd ASHBi SignAC Workshop: High-content epigenome analysis in the next phase　2024年5月

  15. 正則化最適輸送の理論と応用 招待有り

    富山数理ワークショップ2024　2024年2月

  16. 単一細胞データ解析と最適輸送理論 招待有り

    第8回理論免疫学ワークショップ　2024年2月

  17. Trajectory Inference of Cell Differentiation and Optimal Transport Theory 招待有り

    学術変革領域(A) データ記述科学の創出と諸分野への横断的展開 第4回領域会議　2024年1月

  18. 最適輸送理論を用いた細胞分化の軌跡推定について

    谷地村 敏明, 井元佑介, 田崎創平, 平岡裕章

    応用数学合同研究集会　2023年12月

  19. 正則化混合ガウス最適輸送と単一細胞データ解析への応用 招待有り

    岡山応用数学セミナー　2023年12月

  20. 形状最適化の解析: 理論とその数値計算 招待有り

    日本機械学会 M&M2023 材料力学カンファレンス　2023年9月

  21. 細胞分化の軌跡推定と最適輸送理論 招待有り

    学術変革領域(A) データ記述科学の創出と諸分野への横断的展開, Optimal Transport Meets Data　2023年5月

  22. Entropic Gaussian mixture optimal transport and application to single-cell data analysis 招待有り

    谷地村 敏明

    広島数理解析セミナー, 広島大学　2022年12月

  23. Entropic Gaussian mixture optimal transport and application to single-cell data analysis 招待有り

    One day workshop on persistent homology and optimal transport, Kyoto University　2022年12月

  24. A new reconstruction of Waddington's landscape via optimal transport theory 招待有り

    the 2nd ASHBi workshop for Mathematical Human Biology, Kyoto University　2022年11月

  25. Entropic Gaussian mixture optimal transport and reconstruction of Waddington's landscape 招待有り

    Workshop for young scholars Control and inverse problems on waves, oscillations and flows, Ehime University　2022年11月

  26. A novel single-cell trajectory inference framework by Gaussian mixture models and optimal transport theory

    ASHBi Retreat 2022　2022年1月

  27. Serrin's overdetermined problem with inclusions 招待有り

    楕円型・放物型微分方程式オンラインセミナー　2021年8月18日

  28. 二相媒質におけるSerrin型優決定問題について 招待有り

    南大阪応用数学セミナー　2021年7月31日

  29. 二相Serrin型優決定問題の解析 招待有り

    愛媛大学解析セミナー　2021年6月14日

  30. Trajectory inference of cell differentiation by Gaussian mixture models and optimal transport theory

    ASHBi Retreat 2021, Kyoto University, zoom　2021年2月

  31. On an inverse Robin eigenvalue problem appearing in thin coating problems 招待有り

    T.Yachimura

    偏微分方程式における逆問題とその応用のさらなる展開，RIMS，zoom　2021年1月

  32. 複合媒質における形状最適化問題の解析 招待有り

    谷地村 敏明

    応用数学フレッシュマンセミナー2020, 京都大学, zoom　2020年12月

  33. ある二相形状最適化問題の理論と数値計算について 招待有り

    谷地村 敏明

    工学と数学の接点を求めて，zoom　2020年11月

  34. 二相Serrin型優決定問題の局所可解性とその数値計算について 招待有り

    谷地村 敏明

    第77回京都大学応用数学セミナー, zoom　2020年11月

  35. Analysis on a two-phase geometric optimization problem 招待有り

    谷地村 敏明, カヴァッリーナ ロレンツォ

    日本応用数理学会2020年年会　2020年9月

  36. 電気インピーダンストモグラフィーとその応用

    第5回全領域合同研究交流会, 東北大学　2020年2月

  37. On a Robin eigenvalue problem related to thin coating problems 招待有り

    T.Yachimura

    第21回北東数学解析研究集会, 北海道大学　2020年2月

  38. On a Robin eigenvalue problem related to thin coating problems 招待有り

    谷地村 敏明

    工学と数学の接点を求めて，大阪大学　2019年11月

  39. On a Robin inverse problem related to thin coating problems 招待有り

    T.Yachimura

    one-day workshop: PDE on thin domains and related topics, Tokyo Metropolitan University　2019年9月

  40. Two-phase overdetermined problems of Serrin-type and Kohn-Vogelius functional 招待有り

    T.Yachimura

    Workshop for young scholars, Control and inverse problems on waves, oscillations and flows, Tokyo University of Science　2019年8月

  41. On a thin coating problem and its related inverse problem 招待有り

    T.Yachimura

    12th International ISAAC Congress　2019年7月

  42. Kohn-Vogelius汎関数を用いた二相Serrin型優決定問題の数値計算について 招待有り

    谷地村 敏明, カヴアッリーナ ロレンツォ

    第24回計算工学講演会　2019年5月

  43. 領域の摂動と係数の特異摂動を伴う二相固有値問題

    谷地村 敏明

    日本数学会2019年度年会, 東北工業大学　2019年3月

  44. 薄膜コーティング問題における固有値の漸近挙動について

    谷地村 敏明

    第15回総合若手研究集会, 北海道大学　2019年3月

  45. 電気インピーダンストモグラフィーとvirtual X-rayについて

    平成30年度後期第5回全領域合同研究交流会, 東北大学　2019年2月

  46. On the asymptotic behavior for the principal eigenvalue of a coating problem 招待有り

    T.Yachimura

    Joint Firenze-Tohoku research workshop on nonlinear PDEs, university of Florence　2018年10月

  47. 薄膜コーティング問題における固有値の漸近挙動について

    谷地村 敏明

    第40回発展方程式若手セミナー, 福岡県八女市 グリーンピア八女　2018年8月

  48. 電気インピーダンストモグラフィーにおける直接再構成アルゴリズムについて

    第3回FRIS/DIARE Joint Workshop, 東北大学　2018年7月

  49. Asymptotic behavior for the principal eigenvalue of a reinforcement problem

    T.Yachimura

    8-th Euro-Japanese Workshop on Blow-up, Tohoku University　2018年6月

  50. 薄膜コーティング問題における幾何学的形状の影響について

    谷地村 敏明

    数学・数理科学専攻若手研究者のための異分野・異業種研究交流会2017, 明治大学　2017年11月

  51. 補強問題における固有値の漸近挙動について 招待有り

    谷地村 敏明

    偏微分方程式セミナー，北海道大学　2017年11月

  52. Two-phase eigenvalue problem on thin domains with Neumann type boundary condition

    T.Yachimura

    5-th Italian-Japanese Workshop on Geometric Properties for Parabolic and Elliptic PDE`s, Osaka City University　2017年5月

  53. 薄膜領域における二相固有値問題について 招待有り

    谷地村 敏明

    第21回幾何と解析セミナー, 東北大学　2017年5月

  54. 領域の特異摂動と二相固有値問題

    谷地村 敏明

    日本数学会2017年度年会　2017年3月

  55. 領域の特異摂動と二相固有値問題 招待有り

    谷地村 敏明

    なかもず解析セミナー, 大阪府立大学　2017年3月

  56. Two-phase eigenvalue problem on thin domains with Neumann type boundary condition

    谷地村 敏明

    第18回北東数学解析研究集会, 東北大学　2017年2月

  57. Two-phase eigenvalue problem on thin domains with Neumann type boundary condition

    谷地村 敏明

    JSPS A3 Foresight Program GSIS international winter school Stochastic Homogenization and it’s Applications　2017年2月

  58. Two-phase eigenvalue problem on thin domains with Neumann boundary condition

    谷地村 敏明

    第38回発展方程式若手セミナー　2016年8月

  59. Entropic Gaussian mixture optimal transport and application to single-cell data analysis 招待有り

    広島数理解析セミナー, 広島大学

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共同研究・競争的資金等の研究課題 4

  1. 最適輸送理論による細胞分化ダイナミクスの推定・制御基盤の構築 競争的資金

    2024年10月 ～ 2028年3月

  2. 複合媒質における固有値問題と最適コーティング形状の解析

    谷地村 敏明

    2021年4月1日 ～ 2026年3月31日

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    本年度においては，コーティング問題に由来する形状最適化問題，特にコーティング問題の臨界形状を表す過剰決定問題について考察し，最適コーティング形状の幾何学的な性質や構造について解析した．具体的には，二相媒質におけるSerrin型優決定問題に関するある種の安定性に関して取り組んだ．特に介在物の係数がコーティング部分に十分近い場合，並びに介在物が境界から十分遠く，かつ体積が十分小さい場合について考察した．これはSerrin型優決定問題において，二相媒質が一相媒質に近い状況であると考えられるため，一相媒質における先行研究の結果からコーティング形状は球面に近づくことが定性的な考察並びに数値計算から予想されていたが，証明できていなかった．本研究では一相Serrin型優決定問題に関する新しい安定性評価を導出し，その結果を二相媒質におけるSerrin型優決定問題に適用することで，二相媒質が一相媒質に近い状況における定量的安定性評価(コーティング形状がどの程度球面に近いか)を導出した．さらにこの安定性に関する結果を応用することで，ある状況において，二相媒質におけるSerrin型優決定問題の内部問題を満たす領域の非存在を証明することができた．この結果は二相媒質におけるSerrin型優決定問題の内部問題を満たす領域の大域存在を考察する際には，介在物の伝導係数または位相に関する制限が必要であることを示唆しており，今後の研究に繋がる興味深い結果である．

  3. 正則化混合ガウス最適輸送理論による細胞分化の軌跡推定手法の構築 競争的資金

    2024年4月 ～ 2025年3月

  4. 最適コーティングと特異摂動固有値問題

    谷地村 敏明

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for JSPS Fellows

    研究種目：Grant-in-Aid for JSPS Fellows

    研究機関：Tohoku University

    2019年4月25日 ～ 2021年3月31日

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    本年度においては，コーティング問題に由来する形状最適化問題ならびに逆問題について考察し，最適コーティング形状の幾何学的な性質や構造を解析した．具体的には，以下の三つの問題について取り組んだ． まず，ポアソン方程式に関する薄膜コーティング問題について考察した．特に最適コーティングが定数であるならば領域は球に限るかについて考察し，最適コーティングと方程式の解との関係式や部分積分等から本問題をSerrinの過剰決定問題に帰着させることで示した．この結果の対偶をとることにより，球でない場合，最適コーティングは定数ではないことがわかる．さらに，領域が球から摂動した際の最適コーティング形状の解析に取り組み，形状微分を用いることにより最適コーティング形状を同定した． 次にコーティング問題に由来するSerrin型優決定問題について考察した．本研究ではまず，陰関数定理と形状微分を用いて，自明解(同心球)近傍における二相Serrin型優決定問題の解の存在と一意性を証明した．さらに，Kohn-Vogelius汎関数とH^1勾配法を用いた数値計算を行った．さらに提案したアルゴリズムによる数値計算から，ある特別な場合において分岐現象が現れることが示唆されていた．この問題に関して分岐解析を行い，介在物が球であってもコーティング形状は一様とは限らないというある種の対称性の破れが起こることを示した． さらに薄膜コーティング問題について，第一固有値と対応する第一固有関数の外部におけるノイマンデータが観測できたとき，内部のロバン係数(コーティング部分)が復元できるかというスペクトル逆問題について考察し，本逆問題に対する一意性及び局所リプシッツ安定性を示した．さらに，ノイマン追跡型汎関数に対するフレッシェ微分を求めることにより，勾配法に基づいた数値アルゴリズムを導出し数値計算を行った．

担当経験のある科目(授業) 8

  1. フーリエ解析　東北学院大学

  2. 理数基礎教育センター 相談員　東北学院大学

  3. 解析学A　東北大学

  4. g-RIPS-Sendai, IHI Project, academic mentor (東北大学)

  5. 解析学A　東北大学

  6. g-RIPS-Sendai, MITSUBISHI-B Project, academic mentor　東北大学

  7. フーリエ解析　大阪府立大学

  8. 常微分方程式　大阪府立大学

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Works（作品等） 1

  1. scEGOT

    谷地村 敏明

    2024年12月23日 ～

    作品分類: コンピュータソフト

社会貢献活動 3

  1. KISTEC教育講座 研究者・技術者のためのもう一度、数学 データの本質をつかむ数学リテラシー – かたち・うごき・つながりから理解する –

    2025年1月20日 ～ 2025年1月22日

  2. オープンイノベーションセッション

    株式会社フューチャーセッションズ if space

    2024年2月 ～

  3. オープンイノベーションセッション

    東北大学 青葉山キャンパス ラーニングコモンズ

    2023年12月 ～

メディア報道 1

  1. 時系列scRNA-seqデータから細胞分化ダイナミクスを推定 – 包括的軌跡推定フレームワークscEGOTの開発

    京都大学ヒト生物学高等研究拠点　https://ashbi.kyoto-u.ac.jp/ja/news_research/12038/

    2025年2月6日

    メディア報道種別: インターネットメディア

学術貢献活動 7

  1. MathCCSセミナー

    2024年4月1日 ～ 継続中

    学術貢献活動種別: 学会・研究会等

  2. Shape Seminar

    2023年9月 ～ 継続中

    学術貢献活動種別: 学会・研究会等

  3. 数理解析若手交流会

    2021年11月 ～ 継続中

    学術貢献活動種別: 学会・研究会等

  4. 第9回JST数学領域未解決問題ワークショップ

    2025年9月13日 ～ 2025年9月15日

    学術貢献活動種別: 学会・研究会等

  5. 日本応用数理学会2025年度年会正会員主催OS「かたちの数理とその応用」

    2025年9月2日 ～ 2025年9月4日

    学術貢献活動種別: 学会・研究会等

  6. 日本応用数理学会2024年度年会正会員主催OS「かたちの数理とその応用」

    2024年9月16日 ～ 2024年9月16日

    学術貢献活動種別: 学会・研究会等

  7. the 2nd ASHBi SignAC Workshop: Integrating Single-cell Analysis and Mathematics

    2022年12月10日 ～

    学術貢献活動種別: 学会・研究会等

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