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島田 裕（シマダ ユタカ）
| 理工学研究科 数理電子情報部門 | 准教授 |
| 工学部 情報工学科 |
業績情報
■ 論文- Analysis of the Effect of Music on Audience Behavior at a Concert
Ban Takahiro; Kimura Manami; Nomura Ryota; Shimada Yutaka
Journal of Signal Processing, 巻：28, 号：4, 開始ページ：191, 終了ページ：195, 2024年07月, ［査読有り］
In recent years, collective human behavior has been investigated by using small wireless sensors in several fields including medical and educational settings, where individuals' body movements and their proximity are observed and analyzed. These data have been mainly collected in several educational and medical settings, and few data observed in other situations are thus far available. We here investigate the collective human behavior of audience members during a live music concert by observing their body movements. We examine how different pieces of music to which audience members listen affect their body movements, using the time series data of the magnitude of body movements and the similarities in the body movements of the audience members. The results suggest that fast-tempo music can lead to an increase in the magnitude of body movements of audience members. Moreover, slow-tempo music might cause an increase in similarity between the body movements of the audience members.
Research Institute of Signal Processing, Japan, 英語
DOI：https://doi.org/10.2299/jsp.28.191
DOI ID：10.2299/jsp.28.191, ISSN：1342-6230, eISSN：1880-1013 - macOSマシン群におけるメッシュ型NFSホーム共有による分散型計算機ネットワークの構築—Unixにおけるレガシーな技術とモダンな技術の融合—
山田 泰司; 高橋 純; 島田 裕; 池口 徹
電子情報通信学会 基礎・境界ソサイエティ Fundamentals Review, 巻：18, 号：1, 開始ページ：7, 終了ページ：28, 2024年07月
NFS (Network File System) はUnixで用いられる分散ファイルシステムである．1990年代のUnixを用いた計算機ネットワークでは，どのマシンにログインしても各ユーザのホームディレクトリがNFS共有されることが通常であった．このようにローカルネットワーク内においてユーザのホームディレクトリをいつでも参照・共有できる環境は，計算機資源の有効利用，情報・技術の共有などのメリットを有している．一方，ストレージがHDDからSSDへと高速化された現在では，たとえ10 GbEのように高速な伝送速度をもつネットワーク規格を用いてもNFSファイル共有のデータ転送速度がボトルネックとなり，高速なマシンの性能を引き出すことは困難となる．そこで，SSDのアクセス速度をコンソールでは落とすことなく，ローカルネットワーク内でのユーザのホームディレクトリを共有できるネットワーク環境を構築した．具体的には，各マシンのホームディレクトリをNFSエクスポートするメッシュ型NFSホーム共有による分散型計算機ネットワークの構築を，モダンなUnixであるmacOSで実現した．本稿はその技術解説である．
一般社団法人 電子情報通信学会, 日本語
DOI：https://doi.org/10.1587/essfr.18.1_7
DOI ID：10.1587/essfr.18.1_7, eISSN：1882-0875 - A heuristic method for solving the Steiner tree problem in graphs using network centralities
Misa Fujita; Yutaka Shimada; Takayuki Kimura; Tohru Ikeguchi
PLOS ONE, 巻：19, 号：6, 開始ページ：e0303764, 終了ページ：e0303764, 2024年06月, ［査読有り］
We propose a heuristic method of using network centralities for constructing small-weight Steiner trees in this paper. The Steiner tree problem in graphs is one of the practical NP-hard combinatorial optimization problems. Given a graph and a set of vertices called terminals in the graph, the objective of the Steiner tree problem in graphs is to find a minimum weight Steiner tree that is a tree containing all the terminals. Conventional construction methods make a Steiner tree based on the shortest paths between terminals. If these shortest paths are overlapped as much as possible, we can obtain a small-weight Steiner tree. Therefore, we proposed to use network centralities to distinguish which edges should be included to make a small-weight Steiner tree. Experimental results revealed that using the vertex or the edge betweenness centralities contributes to making small-weight Steiner trees.
Public Library of Science (PLoS), 研究論文（学術雑誌）
DOI：https://doi.org/10.1371/journal.pone.0303764
DOI ID：10.1371/journal.pone.0303764, eISSN：1932-6203 - Central emotions and hubs in a colexification network.
Mitsuki Fukuya; Tomoko Matsumoto; Yutaka Shimada; Tohru Ikeguchi
Scientific reports, 巻：13, 号：1, 開始ページ：21823, 終了ページ：21823, 2023年12月, ［査読有り］, ［国際誌］
By focusing on colexification, we detected central emotions sharing semantic commonalities with many other emotions in terms of a semantic relationship of both similarity and associativity. In analysis, we created colexification networks from multiple languages by assigning a concept to a vertex and colexification to an edge. We identify concepts of emotions with a large weight in the colexification network and specify central emotions by finding hub emotions. Our resultant central emotions are four: "GOOD," "WANT," "BAD," and "LOVE."
英語, 研究論文（学術雑誌）
DOI：https://doi.org/10.1038/s41598-023-48922-8
DOI ID：10.1038/s41598-023-48922-8, PubMed ID：38071399, PubMed Central ID：PMC10710517 - A routing method with adaptively adjusting memory information based on local routing history
Takayuki Kimura; Yutaka Shimada
PLOS ONE, 巻：18, 号：4, 開始ページ：e0283472, 終了ページ：e0283472, 2023年04月, ［査読有り］
Finding the shortest paths for packets from sources to destinations in packet-switched communication networks is an inevitable problem in building a future high-speed information society. A routing method with memory information has already been proposed to alleviate the congestion of large volumes of packet flow. This routing method shows a high transmission completion rate even for large volumes of packet flows in communication networks with scale-free properties. However, the method exhibits poor performance for networks with local triangular connections and long distances between nodes. To overcome these problems, in this study, we first enhanced the routing performance of the conventional communication network models by using the betweenness centrality of nodes, which is one of the network centralities that measures the number of shortest paths that pass through each node in the networks. Subsequently, we adaptively changed the transmitting paths of packets by using only local information. Numerical simulations indicated that our routing method performs successfully for various topologies of communication networks by avoiding the congested node, and effectively using the memory information.
Public Library of Science (PLoS), 研究論文（学術雑誌）
DOI：https://doi.org/10.1371/journal.pone.0283472
DOI ID：10.1371/journal.pone.0283472, eISSN：1932-6203 - Analyzing the relationships between tissue-specific gene expression and subgraphs in gene regulatory networks
Cham Haga; Shimada Yutaka
Nonlinear Theory and Its Applications, IEICE, 巻：13, 号：2, 開始ページ：415, 終了ページ：420, 2022年04月, ［査読有り］
The Institute of Electronics, Information and Communication Engineers, 英語
DOI：https://doi.org/10.1587/nolta.13.415
DOI ID：10.1587/nolta.13.415, eISSN：2185-4106 - Similarities of inter-point distance distributions on original and reconstructed attractors
Sawada Kazuya; Shimada Yutaka; Ikeguchi Tohru
Nonlinear Theory and Its Applications, IEICE, 巻：13, 号：2, 開始ページ：385, 終了ページ：390, 2022年04月, ［査読有り］
The Institute of Electronics, Information and Communication Engineers, 英語
DOI：https://doi.org/10.1587/nolta.13.385
DOI ID：10.1587/nolta.13.385, eISSN：2185-4106 - Investigation of the structural features of word co-occurrence networks with increasing numbers of connected words
Magishi Kihei; Matsumoto Tomoko; Shimada Yutaka; Ikeguchi Tohru
Nonlinear Theory and Its Applications, IEICE, 巻：13, 号：2, 開始ページ：343, 終了ページ：348, 2022年04月, ［査読有り］
The Institute of Electronics, Information and Communication Engineers, 英語
DOI：https://doi.org/10.1587/nolta.13.343
DOI ID：10.1587/nolta.13.343, eISSN：2185-4106 - Possibility of Reconstructing Nonlinear Dynamical System from Marked Point Process
Sawada Kazuya; Shimada Yutaka; Ikeguchi Tohru
Journal of Signal Processing, 巻：25, 号：4, 開始ページ：127, 終了ページ：131, 2021年07月, ［査読有り］
We can observe marked point processes in a wide variety of natural phenomena. Thus, it is important to establish theories and methods for analyzing such observed marked point processes. In a nonlinear time series analysis, the theories are the embedding theorems and the methods are the state space reconstruction from the observed time series. Although it has been revealed that we can reconstruct a state space from a point process without marked values, it has not been clarified yet whether we can reconstruct the state space from a marked point process. Therefore, in this study, we numerically investigated whether a state space could be reconstructed from a marked point process using a delayed coordinate system. To assess the issue, we evaluated the similarity between the interpoint distance distributions on an attractor of the original dynamical system that generated the marked point process and an attractor reconstructed from the marked point process. Results of numerical experiments show that the interpoint distance distributions in the original and reconstructed state spaces are similar, implying that it is possible to reconstruct nonlinear dynamical systems from the observed marked point processes.
Research Institute of Signal Processing, Japan, 英語
DOI：https://doi.org/10.2299/jsp.25.127
DOI ID：10.2299/jsp.25.127, ISSN：1342-6230, eISSN：1880-1013, CiNii Articles ID：130008060219 - Efficient routing strategy with transmission history information and its surrogate analysis
Akinori Yoshida; Yutaka Shimada; Takayuki Kimura
Physica A: Statistical Mechanics and its Applications, 巻：566, 開始ページ：125597, 終了ページ：125597, 2021年03月, ［査読有り］
Elsevier BV, 英語, 研究論文（学術雑誌）
DOI：https://doi.org/10.1016/j.physa.2020.125597
DOI ID：10.1016/j.physa.2020.125597, ISSN：0378-4371 - Performance evaluation of chaotic random numbers generated from responses of integer logistic maps
Kanamaru Shiki; Shimada Yutaka; Fujiwara Kantaro; Ikeguchi Tohru
Nonlinear Theory and Its Applications, IEICE, 巻：12, 号：3, 開始ページ：489, 終了ページ：499, 2021年, ［査読有り］
One of the engineering applications of chaotic nonlinear dynamical systems is a pseudorandom number generator. Pseudorandom numbers generated from chaotic dynamical systems are called chaotic random numbers. A logistic map which exhibits a chaotic response can be used as such a chaotic random number. However, an important issue exists when we use such dynamical systems as a pseudorandom number generator by a digital computer: when the chaotic response of a logistic map is reproduced numerically, the number of iterations that the chaotic response is sustained depends on the precision of the numerical calculation, because the precision of the numerical calculation affects the size of the numerical error. In this paper, we extended the logistic map to an integer logistic map to reduce such numerical errors. We investigated the performance of chaotic random numbers obtained from the integer logistic map with varying numerical precisions and transforming them into binary random numbers. We then used NIST SP 800-22 to evaluate the performance of the random numbers. The results show that a numerical precision of 20 orders of magnitude or more is desirable to the generation of a well-performing chaotic random numbers from the response of the integer logistic map.
The Institute of Electronics, Information and Communication Engineers, 英語
DOI：https://doi.org/10.1587/nolta.12.489
DOI ID：10.1587/nolta.12.489, eISSN：2185-4106, CiNii Articles ID：130008060794 - Analysis on the mechanism of enhancing insulin secretion by TRPM2 channel in a pancreatic β-cell
Kasahara Kotaro; Shimada Yutaka; Fujiwara Kantaro; Ikeguchi Tohru
Nonlinear Theory and Its Applications, IEICE, 巻：12, 号：3, 開始ページ：500, 終了ページ：511, 2021年, ［査読有り］
It has been reported that the activation of the Ca2+-permeable transient receptor potential melastatin2 (TRPM2) channel enhances a pancreatic β-cell's insulin secretion. Further, it increases the resting potential, and prolongs the burst duration of the pancreatic β-cell. However, the mechanism by which the TRPM2 channel activation enhances insulin secretion is unknown. Therefore, in this paper, using a mathematical model that represents the dynamics of the membrane potential, we investigate the reproducibility of the results obtained from physiological experiments, and reveal the mechanism of enhancing insulin secretion. We demonstrate that the TRPM2 channel activation prolongs the burst duration when the TRPM2 reversal potential is close to the value observed in the physiological experiments. This could be a plausible theoretical explanation of the experimental value of the TRPM2 reversal potential. In addition, we reveal that the TRPM2 channel activates the voltage-dependent and Ca2+-sensitive channels with large conductance, thereby inducing insulin secretion.
The Institute of Electronics, Information and Communication Engineers, 英語
DOI：https://doi.org/10.1587/nolta.12.500
DOI ID：10.1587/nolta.12.500, eISSN：2185-4106, CiNii Articles ID：130008060793 - Detecting prediction limit of marked point processes using constrained random shuffle surrogate data
Yutaka Shimada; Kohei Yamamoto; Tohru Ikeguchi
Chaos: An Interdisciplinary Journal of Nonlinear Science, 巻：31, 号：1, 開始ページ：013122, 終了ページ：013122, 2021年01月, ［査読有り］
AIP Publishing, 研究論文（学術雑誌）
DOI：https://doi.org/10.1063/5.0005267
DOI ID：10.1063/5.0005267, ISSN：1054-1500, eISSN：1089-7682 - Network structure detection using convergent cross mapping on multivariate time series
Kazuya Sawada; Yutaka Shimada; Tohru Ikeguchi
Nonlinear Theory and Its Applications, IEICE, 巻：11, 号：4, 開始ページ：422, 終了ページ：432, 2020年, ［査読有り］, ［招待有り］
Institute of Electronics, Information and Communications Engineers (IEICE), 研究論文（学術雑誌）
DOI：https://doi.org/10.1587/nolta.11.422
DOI ID：10.1587/nolta.11.422, ISSN：2185-4106, eISSN：2185-4106, Web of Science ID：WOS:000576676300005 - Chaos MIMO system with efficient use of information of bits
Ryo Yamazaki; Yutaka Shimada; Tohru Ikeguchi
Nonlinear Theory and Its Applications, IEICE, 巻：11, 号：4, 開始ページ：546, 終了ページ：560, 2020年, ［査読有り］
The multiple-input multiple-output (MIMO) system is one of the wireless communication methods that use multiple transmit and receive antennas. To ensure security on the physical layer and also to enhance channel coding efficiency, a chaos MIMO (C-MIMO) system was previously proposed. In this system, a chaotic dynamical system is used for modulation. In this paper, we revealed that the original C-MIMO system does not effectively use the information of bits that are used for modulation, which results in a difficulty in distinguishing encrypted symbols. To solve this issue, we propose a new modulation method for the C-MIMO system. We evaluated the performance of the proposed C-MIMO system and showed that the proposed C-MIMO system significantly improves block error rates.
IEICE-INST ELECTRONICS INFORMATION COMMUNICATIONS ENG, 英語, 研究論文（学術雑誌）
DOI：https://doi.org/10.1587/nolta.11.546
DOI ID：10.1587/nolta.11.546, ISSN：2185-4106, Web of Science ID：WOS:000576676300014 - Formation mechanisms of local structures in language networks
Yutaka Shimada; Mayumi Tatara; Kantaro Fujiwara; Tohru Ikeguchi
EPL (Europhysics Letters), 巻：127, 号：5, 開始ページ：56003, 2019年10月, ［査読有り］, ［筆頭著者］
The small-world property has recently been observed in several language networks generated in terms of word co-occurrence. However, a syntactic interpretation of this universal property has not yet been clarified. This study aims to reveal the formation mechanism of local structures involving small-world properties of co-occurrence language networks. We analyse local structures of language networks with directed edges generated from five different languages, where the directed edges provide word-order information. The results show that the following three syntactic properties play a leading role in the formation of the local structure of a language network: i) agglutination of words, ii) changes in the positions of words, and iii) basic word orders of languages. We further show that a common formation mechanism exists in local structures, even though the syntactic rules vary between the considered languages. These syntactic properties potentially drive the small-world property of language networks. Copyright (C) EPLA, 2019.
IOP Publishing, 英語, 研究論文（学術雑誌）
DOI：https://doi.org/10.1209/0295-5075/127/56003
Scopus：https://www.scopus.com/inward/record.uri?partnerID=HzOxMe3b&scp=85075147428&origin=inward
Scopus Citedby：https://www.scopus.com/inward/citedby.uri?partnerID=HzOxMe3b&scp=85075147428&origin=inward
DOI ID：10.1209/0295-5075/127/56003, ISSN：0295-5075, eISSN：1286-4854, SCOPUS ID：85075147428, Web of Science ID：WOS:000504868700003 - Person Re-identification for Estimating Bus Passenger Flow
Yutaka Shimada; Motoki Takagi; Yukinobu Taniguchi
Proceedings of IEEE 2nd International Conference on Multimedia Information Processing and Retrieval, MIPR 2019, 開始ページ：169, 終了ページ：174, 2019年04月, ［査読有り］, ［招待有り］, ［筆頭著者］
© 2019 IEEE. A bus transportation system provides social and economic advantages and plays a key role in our daily lives. This study aims at utilizing videos recorded by cameras installed in buses to improve and optimize bus services, where the required basic and important information is bus passenger flow. We here consider the problem of estimating the bus passenger flow as person re-identification problem on a bus. Then, we propose a method for improving the identification accuracy of persons by using bus-specific properties. Results show that the proposed method is simple but effective in solving the person re-identification problem on buses.
IEEE, 英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）
DOI：https://doi.org/10.1109/MIPR.2019.00037
Scopus：https://www.scopus.com/inward/record.uri?partnerID=HzOxMe3b&scp=85065626286&origin=inward
Scopus Citedby：https://www.scopus.com/inward/citedby.uri?partnerID=HzOxMe3b&scp=85065626286&origin=inward
DOI ID：10.1109/MIPR.2019.00037, SCOPUS ID：85065626286, Web of Science ID：WOS:000493730600030 - Tracking Temporal Networks by Means of Graph Distance Based on a Laplacian Matrix
Yutaka Shimada; Tohru Ikeguchi
Proceedings of International Symposium on Nonlinear Theory and Its Applications, 開始ページ：585, 終了ページ：586, 2019年, ［査読有り］
The Institute of Electronics, Information and Communication Engineers, 英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）
DOI：https://doi.org/10.34385/proc.48.A3L-C-14
DOI ID：10.34385/proc.48.A3L-C-14 - Estimation of Predictability of Marked Point Processes Using Constrained Random Shuffle Surrogate Data
Kohei Yamamoto; Yutaka Shimada; Kantaro Fujiwara; Tohru Ikeguchi
Proceedings of International Symposium on Nonlinear Theory and Its Applications, 開始ページ：532, 終了ページ：535, 2019年, ［査読有り］
The Institute of Electronics, Information and Communication Engineers, 英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）
DOI：https://doi.org/10.34385/proc.48.A3L-C-13
DOI ID：10.34385/proc.48.A3L-C-13 - Estimation of Neural Network Structure Using Inter-Spike Intervals
澤田和弥; 島田裕; 池口徹; 池口徹
電子情報通信学会技術研究報告, 巻：119, 号：19(NLP2019 1-17), 開始ページ：591, 終了ページ：594, 2019年, ［査読有り］
The Institute of Electronics, Information and Communication Engineers, 英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）
DOI：https://doi.org/10.34385/proc.48.A3L-C-12
DOI ID：10.34385/proc.48.A3L-C-12, ISSN：0913-5685, J-Global ID：201902233829802473 - Effects of TRPM1 Channel on Insulin Secretion
Kotaro Kasahara; Yutaka Shimada; Kantaro Fujiwara; Tohru Ikeguchi
Proceedings of International Symposium on Nonlinear Theory and Its Applications, 開始ページ：54, 終了ページ：57, 2019年, ［査読有り］
The Institute of Electronics, Information and Communication Engineers, 英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）
DOI：https://doi.org/10.34385/proc.48.A3L-C-11
DOI ID：10.34385/proc.48.A3L-C-11 - Analysis of Structural Features of Musical Compositions Using Complex Network Theory
Fujia Mao; Yutaka Shimada; Tohru Ikeguchi
Proceedings of International Symposium on Nonlinear Theory and Its Applications, 開始ページ：587, 終了ページ：590, 2019年, ［査読有り］
The Institute of Electronics, Information and Communication Engineers, 英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）
DOI：https://doi.org/10.34385/proc.48.A3L-C-10
DOI ID：10.34385/proc.48.A3L-C-10 - A Method for Extracting Deterministic Properties of Nonlinear Time Series with a Variable Threshold
Shiki Kanamaru; Yutaka Shimada; Tohru Ikeguchi
Proceedings of International Symposium on Nonlinear Theory and Its Applications, 開始ページ：536, 終了ページ：539, 2019年, ［査読有り］
The Institute of Electronics, Information and Communication Engineers, 英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）
DOI：https://doi.org/10.34385/proc.48.A3L-C-9
DOI ID：10.34385/proc.48.A3L-C-9 - Estimation of Connections between Neurons only from Inter-Spike-Interval
Kazuya Sawada; Yutaka Shimada; and Tohru Ikeguchi
the 5th International Conference on Mathematical NeuroScience (ICMNS 2019), 巻：1, 号：1, 2019年, ［査読有り］
The Institute of Electronics, Information and Communication Engineers, 英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）
DOI：https://doi.org/10.34385/proc.48.A3L-C-8
DOI ID：10.34385/proc.48.A3L-C-8 - Analysis of synchronization of mechanical metronomes
Tohru Ikeguchi; Yutaka Shimada
Understanding Complex Systems, 開始ページ：141, 終了ページ：152, 2019年, ［査読有り］
© 2019, Springer Nature Switzerland AG. Synchronization phenomena are ubiquitous around us and are observed in various real systems, for example, hands clapping (rhythmic applause) at the concert hall, light emission of fireflies, callings of frogs, circadian rhythms, pendulum clocks, mechanical metronomes placed on a plate, pedestrians on a suspension bridge, water flowing out of plastic bottles connected by hoses, candle flames fluctuation. In this paper, we focused on the synchronization phenomena observed in a mechanical system: mechanical metronomes on a plate. In particular, we discussed how to construct a mathematical model, or the equations of motion, which describe dynamical behavior of synchronization of mechanical metronomes put on a plate hung by strings. We also investigated their dynamical behavior by solving the equations of motions numerically. In the numerical experiments, parameter values of the equations of motion are experimentally obtained from the experimental equipment. We found that synchronization behavior of mechanical metronomes depends on the following two factors: relation between the frequencies of the metronomes and the plate, and initial angles of the metronomes. We also found the individual difference of the metronomes strongly affects the final behavior. In addition, the results also indicate that if the number of mechanical metronomes increases, it becomes extremely harder to observe the in-phase synchronization until energy applied to the metronomes through spiral springs is exhausted.
研究論文（国際会議プロシーディングス）
DOI：https://doi.org/10.1007/978-3-030-10892-2_15
Scopus：https://www.scopus.com/inward/record.uri?partnerID=HzOxMe3b&scp=85064933478&origin=inward
Scopus Citedby：https://www.scopus.com/inward/citedby.uri?partnerID=HzOxMe3b&scp=85064933478&origin=inward
DOI ID：10.1007/978-3-030-10892-2_15, ISSN：1860-0832, eISSN：1860-0840, SCOPUS ID：85064933478 - Synaptic Dynamics in ISO by Dopaminergic Modulation and Inhibitory Synaptic Learnings
Tohru Ikeguchi; Yutaka Shimada; Kantaro Fujiwara; Sakura Rai; Toshihiro Kobayashi
Proceedings of International Symposium on Nonlinear Theory and Its Applications, 開始ページ：164, 終了ページ：167, 2018年, ［査読有り］
The Institute of Electronics, Information and Communication Engineers, 英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）
DOI：https://doi.org/10.34385/proc.48.A3L-C-7
DOI ID：10.34385/proc.48.A3L-C-7 - Nonlinear Time Series Analysis on LOTO6
Shiki Kanamaru; Yutaka Shimada; Kantaro Fujiwara; Tohru Ikeguchi
Proceedings of International Symposium on Nonlinear Theory and Its Applications, 開始ページ：430, 終了ページ：433, 2018年, ［査読有り］
The Institute of Electronics, Information and Communication Engineers, 英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）
DOI：https://doi.org/10.34385/proc.48.A3L-C-6
DOI ID：10.34385/proc.48.A3L-C-6 - Nonlinear Analysis on Temporally High Resolution Data of Stock Markets in Japan
Kohei Yamamoto; Yutaka Shimada; Kantaro Fujiwara; Tohru Ikeguchi
Proceedings of International Symposium on Nonlinear Theory and Its Applications, 開始ページ：434, 終了ページ：437, 2018年, ［査読有り］
The Institute of Electronics, Information and Communication Engineers, 英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）
DOI：https://doi.org/10.34385/proc.48.A3L-C-5
DOI ID：10.34385/proc.48.A3L-C-5 - Investigation of ISO Generated by Dopaminergic Modulation and Inhibitory Synaptic Learning
Sakura Rai; Mayu Aoki; Yutaka Shimada; Kantaro Fujiwara; Tohru Ikeguchi
the 4th International Conference on Mathematical NeuroScience (ICMNS 2018), 巻：1, 号：1, 2018年, ［査読有り］
The Institute of Electronics, Information and Communication Engineers, 英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）
DOI：https://doi.org/10.34385/proc.48.A3L-C-4
DOI ID：10.34385/proc.48.A3L-C-4 - Temporal video alignment based on integrating multiple features by adaptive weighting
Taiki Sato; Yutaka Shimada; Yukinobu Taniguchi
2018 International Workshop on Advanced Image Technology (IWAIT), 2018年01月, ［査読有り］
IEEE, 研究論文（国際会議プロシーディングス）
DOI：https://doi.org/10.1109/iwait.2018.8369748
Scopus：https://www.scopus.com/inward/record.uri?partnerID=HzOxMe3b&scp=85048826961&origin=inward
Scopus Citedby：https://www.scopus.com/inward/citedby.uri?partnerID=HzOxMe3b&scp=85048826961&origin=inward
DOI ID：10.1109/iwait.2018.8369748, SCOPUS ID：85048826961 - Reproducing Infra-Slow Oscillations with Dopaminergic Modulation
Toshihiro Kobayashi; Yutaka Shimada; Kantaro Fujiwara; Tohru Ikeguchi
Scientific Reports, 巻：7, 号：1, 開始ページ：2411, 2017年12月, ［査読有り］
In the human brain, billions of neurons construct a neural network via synaptic connections. Neuronal excitation and inhibition are transmitted to other neurons through synapses via neurotransmitters. Dopamine is one of these neurotransmitters that plays a number of important roles. There are a variety of rhythms in the brain, such as alpha rhythm, beta rhythm, and so on. Infra-slow oscillation, ISO, is one of the rhythms observed in the brain, and ranges below 0.1 Hz. One of the key roles of dopamine is the generation of ISO in neural networks. Although the mechanism underlying the generation of ISO remains unknown, ISO can be generated by activation of the D1-type dopamine receptor. The D1-type receptor regulates spike timing-dependent plasticity (STDP), which is a learning rule of the change in synaptic weights. In this paper, to reproduce ISO in neural networks, we show that dopaminergic modulation of STDP is essential. More specifically, we discovered a close relationship between two dopaminergic effects: modulation of the STDP function and generation of ISO. We therefore, numerically investigated the relationship in detail and proposed a possible mechanism by which ISO is generated.
Springer Science and Business Media LLC, 英語, 研究論文（学術雑誌）
DOI：https://doi.org/10.1038/s41598-017-02366-z
Scopus：https://www.scopus.com/inward/record.uri?partnerID=HzOxMe3b&scp=85019750659&origin=inward
Scopus Citedby：https://www.scopus.com/inward/citedby.uri?partnerID=HzOxMe3b&scp=85019750659&origin=inward
DOI ID：10.1038/s41598-017-02366-z, ISSN：2045-2322, eISSN：2045-2322, PubMed ID：28546544, SCOPUS ID：85019750659, Web of Science ID：WOS:000401962500015 - Izhikevichニューロンモデルにおけるカオス応答とカオス同期
内木 楓; 島田 裕; 藤原 寛太郎; 池口 徹
電子情報通信学会論文誌 A, 巻：J100-A, 号：5, 開始ページ：195, 終了ページ：204, 2017年05月, ［査読有り］
研究論文（学術雑誌） - Effect of Connectivity Weights of Inhibitory Neurons in Neuronal Avalanches
Mayu Aoki; Hideyuki Kato; Yutaka Shimada; Kantaro Fujiwara; Tohru Ikeguchi
Proceedings of International Symposium on the Nonlinear Theory and its Applications, 号：29, 開始ページ：152, 終了ページ：155, 2017年, ［査読有り］
The Institute of Electronics, Information and Communication Engineers, 英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）
DOI：https://doi.org/10.34385/proc.29.A2L-C-4
DOI ID：10.34385/proc.29.A2L-C-4, CiNii Articles ID：230000009391 - Chaotic Neurodynamical search with small number of neurons for solving QAP
Ohnishi Hikaru; Shimada Yutaka; Fujiwara Kantaro; Ikeguchi Tohru
Nonlinear Theory and Its Applications, IEICE, 巻：8, 号：3, 開始ページ：255, 終了ページ：265, 2017年, ［査読有り］
Quadratic Assignment Problem (QAP) is one of the combinatorial optimization problems which are classified into Nondeterministic Polynomial time solvable (NP)-hard problems. Therefore, it is important to develop algorithms for finding good approximate solutions in short time. In this paper, we proposed an algorithm for approximately solving QAP by using chaotic neurodynamics. The proposed algorithm has three characteristics. First, compared with the conventional method, the number of neurons was substantially reduced. Second, the effect of external inputs to neurons was changed. Third, a new parameter tuning method was introduced. As a result, our algorithm can find good solutions compared with the conventional method using chaotic neurodynamics.
一般社団法人 電子情報通信学会, 英語
DOI：https://doi.org/10.1587/nolta.8.255
DOI ID：10.1587/nolta.8.255, ISSN：2185-4106, CiNii Articles ID：130006903507, Web of Science ID：WOS:000425331600008 - Symmetry of lyapunov exponents in bifurcation structures of one-dimensional maps
Yutaka Shimada; Emiko Takagi; Tohru Ikeguchi
Chaos, 巻：26, 号：12, 開始ページ：123119, 2016年12月, ［査読有り］, ［筆頭著者］
© 2016 Author(s). We observe a symmetry of Lyapunov exponents in bifurcation structures of one-dimensional maps in which there exists a pair of parameter values in a dynamical system such that two dynamical systems with these paired parameter values have the same Lyapunov exponent. We show that this is a consequence of the presence of an invariant transformation from a dynamical system with one of the two paired parameter values to that with another parameter value, which does not change m natures of dynamical systems.
AMER INST PHYSICS, 英語, 研究論文（学術雑誌）
DOI：https://doi.org/10.1063/1.4972401
Scopus：https://www.scopus.com/inward/record.uri?partnerID=HzOxMe3b&scp=85007403405&origin=inward
Scopus Citedby：https://www.scopus.com/inward/citedby.uri?partnerID=HzOxMe3b&scp=85007403405&origin=inward
DOI ID：10.1063/1.4972401, ISSN：1054-1500, eISSN：1089-7682, SCOPUS ID：85007403405, Web of Science ID：WOS:000392001500019 - Graph distance for complex networks
Yutaka Shimada; Yoshito Hirata; Tohru Ikeguchi; Kazuyuki Aihara
Scientific Reports, 巻：6, 開始ページ：34944, 2016年10月, ［査読有り］, ［筆頭著者］
© 2016 The Author(s). Networks are widely used as a tool for describing diverse real complex systems and have been successfully applied to many fields. The distance between networks is one of the most fundamental concepts for properly classifying real networks, detecting temporal changes in network structures, and effectively predicting their temporal evolution. However, this distance has rarely been discussed in the theory of complex networks. Here, we propose a graph distance between networks based on a Laplacian matrix that reflects the structural and dynamical properties of networked dynamical systems. Our results indicate that the Laplacian-based graph distance effectively quantifies the structural difference between complex networks. We further show that our approach successfully elucidates the temporal properties underlying temporal networks observed in the context of face-to-face human interactions.
NATURE PUBLISHING GROUP, 英語, 研究論文（学術雑誌）
DOI：https://doi.org/10.1038/srep34944
Scopus：https://www.scopus.com/inward/record.uri?partnerID=HzOxMe3b&scp=84994045405&origin=inward
Scopus Citedby：https://www.scopus.com/inward/citedby.uri?partnerID=HzOxMe3b&scp=84994045405&origin=inward
DOI ID：10.1038/srep34944, ISSN：2045-2322, eISSN：2045-2322, SCOPUS ID：84994045405, Web of Science ID：WOS:000385061400001 - Analysis on Differences of Japanese and English Languages by the Complex Network Theory
Mayumi Tatara; Yutaka Shimada; Kantaro Fujiwara; Tohru Ikeguchi
Proceedings of International Symposium on Nonlinear Theory and Its Applications, 開始ページ：137, 終了ページ：140, 2016年, ［査読有り］
The Institute of Electronics, Information and Communication Engineers, 英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）
DOI：https://doi.org/10.34385/proc.48.A3L-C-4
DOI ID：10.34385/proc.48.A3L-C-4, CiNii Articles ID：230000009198 - Numerical Analysis on Synchronization of Four Metronomes
Yusuke Shiomi; Yutaka Shimada; Kantaro Fujiwara; Tohru Ikeguchi
Proceedings of International Symposium on the Nonlinear Theory and its Applications, 号：48, 開始ページ：506, 終了ページ：509, 2016年, ［査読有り］
The Institute of Electronics, Information and Communication Engineers, 英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）
DOI：https://doi.org/10.34385/proc.48.B3L-D-2
DOI ID：10.34385/proc.48.B3L-D-2, CiNii Articles ID：230000009211 - A Chaotic Search with the Effect of Wide Range Search for Solving QAP
Hikaru Ohnishi; Yutaka Shimada; Kantaro Fujiwara; Tohru Ikeguchi
Proceedings of International Symposium on the Nonlinear Theory and its Applications, 号：48, 開始ページ：52, 終了ページ：55, 2016年, ［査読有り］
The Institute of Electronics, Information and Communication Engineers, 英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）
DOI：https://doi.org/10.34385/proc.48.A2L-D-5
DOI ID：10.34385/proc.48.A2L-D-5, CiNii Articles ID：230000009233 - Irregularity of Inter-Event Interval of Diastrophism
Keisuke Miyata; Yutaka Shimada; Kantaro Fujiwara; Tohru Ikeguchi
Proceedings of International Symposium on the Nonlinear Theory and its Applications, 号：48, 開始ページ：141, 終了ページ：144, 2016年, ［査読有り］
The Institute of Electronics, Information and Communication Engineers, 英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）
DOI：https://doi.org/10.34385/proc.48.A3L-C-5
DOI ID：10.34385/proc.48.A3L-C-5, CiNii Articles ID：230000009253 - Analysis of Synaptic Dynamics During Infra-Slow Oscillation
Toshihiro Kobayashi; Yutaka Shimada; Kantaro Fujiwara; Tohru Ikeguchi
Proceedings of International Symposium on the Nonlinear Theory and its Applications, 号：48, 開始ページ：261, 終了ページ：264, 2016年, ［査読有り］
The Institute of Electronics, Information and Communication Engineers, 英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）
DOI：https://doi.org/10.34385/proc.48.A4L-D-2
DOI ID：10.34385/proc.48.A4L-D-2, CiNii Articles ID：230000009273 - Which Vertices Affect the Spread of Disease in Temporal Networks?
Koshi Abe; Yutaka Shimada; Kantaro Fujiwara; Tohru Ikeguchi
Proceedings of International Symposium on the Nonlinear Theory and its Applications, 号：48, 開始ページ：618, 終了ページ：621, 2016年, ［査読有り］
The Institute of Electronics, Information and Communication Engineers, 英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）
DOI：https://doi.org/10.34385/proc.48.C1L-E-6
DOI ID：10.34385/proc.48.C1L-E-6, CiNii Articles ID：230000009445 - Synchronization in a Coupled Izhikevich Neuron Model
Kaede Naiki; Yutaka Shimada; Kantaro Fujiwara; Tohru Ikeguchi
Proceedings of International Symposium on the Nonlinear Theory and its Applications, 巻：2016, 号：48, 開始ページ：257, 終了ページ：260, 2016年, ［査読有り］
The Institute of Electronics, Information and Communication Engineers, 英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）
DOI：https://doi.org/10.34385/proc.48.A4L-D-1
DOI ID：10.34385/proc.48.A4L-D-1, ISSN：2189-700X, CiNii Articles ID：230000009272, CiNii Books ID：AA12732012 - Numerical analysis on behavior of coupled maps on regular ring lattice with high degrees
Yutaka Shimada; Tohru Ikeguchi
IFAC-PapersOnLine, 巻：28, 号：18, 開始ページ：239, 終了ページ：244, 2015年11月, ［査読有り］, ［筆頭著者］
© 2015, IFAG (International Federation of Automatic Control) Hosting by Elsevier Ltd. All rights reserved. Behavior of coupled dynamical systems strongly depends on network structures, i.e. how dynamical systems connect with each other. We here numerically show what happens when the degree (K) of regular ring lattice increases. In the ring lattice, it is known that the clustering coefficient (C) is 3(K - 2)/4(K - 1). This predicts that C becomes about 3/4, when K is sufficiently large. However, we find that this is not satisfied when K is large, because of the periodic boundary condition of the ring lattice. We further investigate how the change in C of the ring lattice affects behavior of coupled dynamical systems on the ring lattice.
研究論文（国際会議プロシーディングス）
DOI：https://doi.org/10.1016/j.ifacol.2015.11.043
Scopus：https://www.scopus.com/inward/record.uri?partnerID=HzOxMe3b&scp=84992488225&origin=inward
Scopus Citedby：https://www.scopus.com/inward/citedby.uri?partnerID=HzOxMe3b&scp=84992488225&origin=inward
DOI ID：10.1016/j.ifacol.2015.11.043, eISSN：2405-8963, SCOPUS ID：84992488225 - A Chaotic Search with Small Memory Consumption for Solving QAP
Hikaru Ohnishi; Yutaka Shimada; Kantaro Fujiwara; Tohru Ikeguchi
Proceedings of International Symposium on the Nonlinear Theory and its Applications, 号：47, 開始ページ：610, 終了ページ：613, 2015年, ［査読有り］
The Institute of Electronics, Information and Communication Engineers, 英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）
DOI：https://doi.org/10.34385/proc.47.B3L-E-1
DOI ID：10.34385/proc.47.B3L-E-1, CiNii Articles ID：230000008946 - STDP Learning Can Reproduce Infra-Slow Oscillation
Toshihiro Kobayashi; Yutaka Shimada; Kantaro Fujiwara; Tohru Ikeguchi
Proceedings of International Symposium on the Nonlinear Theory and its Applications, 号：47, 開始ページ：447, 終了ページ：450, 2015年, ［査読有り］
The Institute of Electronics, Information and Communication Engineers, 英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）
DOI：https://doi.org/10.34385/proc.47.B2L-C-2
DOI ID：10.34385/proc.47.B2L-C-2, CiNii Articles ID：230000009022 - Analysis on the Spread of Disease on Temporal Networks
Koshi Abe; Yutaka Shimada; Kantaro Fujiwara; Tohru Ikeguchi
Proceedings of International Symposium on the Nonlinear Theory and its Applications, 号：47, 開始ページ：337, 終了ページ：340, 2015年, ［査読有り］
The Institute of Electronics, Information and Communication Engineers, 英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）
DOI：https://doi.org/10.34385/proc.47.A5L-A-1
DOI ID：10.34385/proc.47.A5L-A-1, CiNii Articles ID：230000009070 - A Graph Laplacian Based Approach for Facilitating Synchronization in Networked Dynamical Systems
Yutaka Shimada; Tohru Ikeguchi
Proceedings of International Symposium on the Nonlinear Theory and its Applications, 号：47, 開始ページ：856, 終了ページ：859, 2015年, ［査読有り］
The Institute of Electronics, Information and Communication Engineers, 英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）
DOI：https://doi.org/10.34385/proc.47.C2L-E-4
DOI ID：10.34385/proc.47.C2L-E-4, CiNii Articles ID：230000009101 - Common Noise-Induced Synchronization of Chaotic Oscillators and Contraction Regions
Tsubasa Kawai; Yutaka Shimada; Kantaro Fujiwara; Tohru Ikeguchi
Proceedings of International Symposium on the Nonlinear Theory and its Applications, 号：47, 開始ページ：852, 終了ページ：855, 2015年, ［査読有り］
The Institute of Electronics, Information and Communication Engineers, 英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）
DOI：https://doi.org/10.34385/proc.47.C2L-E-3
DOI ID：10.34385/proc.47.C2L-E-3, CiNii Articles ID：230000009176 - Common noise-induced synchronization of relaxation oscillators
Tsubasa Kawai; Takuya Kurihara; Yutaka Shimada; Kantaro Fujiwara; Kenya Jin'no; Tohru Ikeguchi
IFAC-PapersOnLine, 巻：48, 号：18, 開始ページ：233, 終了ページ：238, 2015年, ［査読有り］
© 2015, IFAC (International Federation of Automatic Control) Hosting by Elsevier Ltd. All rights reserved. Common noise-induced synchronization is widely observed in various nonlinear oscillators. We used the relaxation oscillators that have two internal states changed by their threshold values. We investigated how the relaxation oscillators synchronize by common 1/fα noise. As a result, we found that characteristics of the noise-induced synchronization of these relaxation systems depend on how the common 1/fα noise is applied, namely to the internal state or to the threshold value.
Elsevier BV, 研究論文（学術雑誌）
DOI：https://doi.org/10.1016/j.ifacol.2015.11.042
Scopus：https://www.scopus.com/inward/record.uri?partnerID=HzOxMe3b&scp=84992507366&origin=inward
Scopus Citedby：https://www.scopus.com/inward/citedby.uri?partnerID=HzOxMe3b&scp=84992507366&origin=inward
DOI ID：10.1016/j.ifacol.2015.11.042, eISSN：2405-8963, SCOPUS ID：84992507366 - Performance analysis of adaptive tabu search for quadratic assignment problems
Akio Watanabe; Yutaka Shimada; Kantaro Fujiwara; Takaomi Shigehara; Tohru Ikeguchi
Proceedings of International Symposium on the Nonlinear Theory and its Applications, 号：46, 開始ページ：241, 終了ページ：244, 2014年, ［査読有り］
The Institute of Electronics, Information and Communication Engineers, 英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）
DOI：https://doi.org/10.34385/proc.46.B1L-C2
DOI ID：10.34385/proc.46.B1L-C2, CiNii Articles ID：230000008737 - Analysis on temporal effects in time-varying social networks
Yutaka Shimada; Tohru Ikeguchi
Proceedings of International Symposium on the Nonlinear Theory and its Applications, 号：46, 開始ページ：541, 終了ページ：544, 2014年, ［査読有り］
The Institute of Electronics, Information and Communication Engineers, 英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）
DOI：https://doi.org/10.34385/proc.46.C2L-D5
DOI ID：10.34385/proc.46.C2L-D5, CiNii Articles ID：230000008797 - Phase synchronization in chaotic oscillators induced by common noise
Tsubasa Kawai; Yutaka Shimada; Kantaro Fujiwara; Kenya Jin'no; Tohru Ikeguchi
Proceedings of International Symposium on the Nonlinear Theory and its Applications, 号：46, 開始ページ：621, 終了ページ：624, 2014年, ［査読有り］
The Institute of Electronics, Information and Communication Engineers, 英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）
DOI：https://doi.org/10.34385/proc.46.C3L-D4
DOI ID：10.34385/proc.46.C3L-D4, CiNii Articles ID：230000008807 - Detecting stretch-and-fold mechanism in chaotic dynamics
Yutaka Shimada; Taiji Yamada; Tohru Ikeguchi
International Journal of Bifurcation and Chaos, 巻：22, 号：11, 開始ページ：1230038, 2012年11月, ［査読有り］, ［筆頭著者］
We propose a simple but effective visualization method for detecting the stretch-and-fold mechanism in chaotic dynamical systems. In the proposed method, we first place a hypersphere that is centered at a point on the trajectory of an attractor produced from the chaotic dynamical system. Second, we uniformly arrange points on the surface of the hypersphere. Third, we evolve the dynamics and observe the temporal evolution of the center point and the points on the surface. We then calculate the temporal evolution of the distances between the center point and the points on the surface. Finally, we express them using multiple colors and draw the colors representing the distances at the initial position on the hypersphere. Then, we observe the temporal changes of these colors generated by the temporal evolution of the distances. Application of the proposed method to chaotic dynamics results in the appearance of stripe patterns on the surface of the hypersphere over time. The results indicate that we can detect the stretch-and-fold mechanism, or the horse-shoe structure embedded in chaotic dynamics. We also discussed the reason for the generation of the stripe pattern under the framework of the proposed method. © 2012 World Scientific Publishing Company.
WORLD SCIENTIFIC PUBL CO PTE LTD, 英語, 研究論文（学術雑誌）
DOI：https://doi.org/10.1142/S0218127412300388
Scopus：https://www.scopus.com/inward/record.uri?partnerID=HzOxMe3b&scp=84871030677&origin=inward
Scopus Citedby：https://www.scopus.com/inward/citedby.uri?partnerID=HzOxMe3b&scp=84871030677&origin=inward
DOI ID：10.1142/S0218127412300388, ISSN：0218-1274, SCOPUS ID：84871030677, Web of Science ID：WOS:000312456300003 - From networks to time series
Yutaka Shimada; Tohru Ikeguchi; Takaomi Shigehara
Physical Review Letters, 巻：109, 号：15, 開始ページ：158701, 2012年10月, ［査読有り］, ［筆頭著者］
In this Letter, we propose a framework to transform a complex network to a time series. The transformation from complex networks to time series is realized by the classical multidimensional scaling. Applying the transformation method to a model proposed by Watts and Strogatz, we show that ring lattices are transformed to periodic time series, small-world networks to noisy periodic time series, and random networks to random time series. We also show that these relationships are analytically held by using the circulant-matrix theory and the perturbation theory of linear operators. The results are generalized to several high-dimensional lattices. © 2012 American Physical Society.
AMER PHYSICAL SOC, 英語, 研究論文（学術雑誌）
DOI：https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.109.158701
Scopus：https://www.scopus.com/inward/record.uri?partnerID=HzOxMe3b&scp=84867320265&origin=inward
Scopus Citedby：https://www.scopus.com/inward/citedby.uri?partnerID=HzOxMe3b&scp=84867320265&origin=inward
DOI ID：10.1103/PhysRevLett.109.158701, ISSN：0031-9007, eISSN：1079-7114, SCOPUS ID：84867320265, Web of Science ID：WOS:000309658300025 - スパイク列から瞬時平均発火時系列への変換を用いたニューロンへの入力情報の再構成
黒田 佳織; 島田 裕; 鈴木 麻衣; 池口 徹
電子情報通信学会論文誌. A, 基礎・境界 = The transactions of the Institute of Electronics, Information and Communication Engineers. A, 巻：94, 号：2, 開始ページ：64, 終了ページ：72, 2011年02月, ［査読有り］
本論文では, ニューロンへの入力情報再構成問題に対する新たな手法として, ニューロンから生成されたスパイク列を瞬時平均発火率の時系列に変換する手法を提案する.具体的には, カーネル関数を用いた瞬時平均発火率の推定に基づく手法である.その際, カーネル関数のバンド幅を最適設定するために二つの手法を導入した.第1の手法はShimazakiらによって提案されたカーネルバンド幅最適化法の応用である.第2の手法は, カオス時系列解析において用いられるアトラクタ再構成での時間遅れ値設定法の応用である.ニューロンに対する入力時系列と二つのバンド幅設定法により変換された再構成時系列の比較実験を行った.入力時系列には, 数理モデルにより作成した周期時系列, 準周期時系列, カオス時系列と日本語母音「あ」の発音時系列を用いている.相互相関係数を用いて提案手法の性能を評価した結果, 導入した最適バンド幅の設定法によりカーネル関数のバンド幅を定めることで, ニューロンに対する入力情報を再構成できることが示された.
一般社団法人電子情報通信学会, 日本語
ISSN：0913-5707, CiNii Articles ID：110008440901, CiNii Books ID：AN10013345 - Emergence of fit-get-rich networks from chaotic attractors
Yutaka Shimada; Tohru Ikeguchi
Physics Letters A, 巻：374, 号：31-32, 開始ページ：3170, 終了ページ：3176, 2010年07月, ［査読有り］, ［筆頭著者］
Connecting dynamical information of the nonlinear dynamical systems to the temporal evolution of complex networks, we analyze nonlinear dynamical systems with complex-network theory. We dynamically construct networks from attractors of nonlinear dynamical systems depending on their dynamical information and thereby we can evaluate the attractors through the evolution processes of constructed networks. As a result, we find that the constructed networks from periodic attractors correspond to the first-mover-advantage phase and those from chaotic attractors correspond to the fit-get-rich phase. We also show that the fit-get-rich property is originated to an essential mechanism for producing chaotic dynamics stretching and folding. (C) 2010 Elsevier B.V. All rights reserved.
Elsevier BV, 英語, 研究論文（学術雑誌）
DOI：https://doi.org/10.1016/j.physleta.2010.05.048
Scopus：https://www.scopus.com/inward/record.uri?partnerID=HzOxMe3b&scp=77955311218&origin=inward
Scopus Citedby：https://www.scopus.com/inward/citedby.uri?partnerID=HzOxMe3b&scp=77955311218&origin=inward
DOI ID：10.1016/j.physleta.2010.05.048, ISSN：0375-9601, SCOPUS ID：77955311218, Web of Science ID：WOS:000280452700012 - Transformation from complex networks to time series using classical multidimensional scaling
Yuta Haraguchi; Yutaka Shimada; Tohru Ikeguchi; Kazuyuki Aihara
Lecture Notes in Computer Science (including subseries Lecture Notes in Artificial Intelligence and Lecture Notes in Bioinformatics), 巻：5769 LNCS, 号：PART 2, 開始ページ：325, 終了ページ：334, 2009年, ［査読有り］
Various complex phenomena exist in the real world. Then, many methods have already been proposed to analyze the complex phenomena. Recently, novel methods have been proposed to analyze the deterministic nonlinear, possibly chaotic, dynamics using the complex network theory [1, 2, 3]. These methods evaluate the chaotic dynamics by transforming an attractor of nonlinear dynamical systems to a network. In this paper, we investigate the opposite direction: we transform complex networks to a time series. To realize the transformation from complex networks to time series, we use the classical multidimensional scaling. To justify the proposed method, we reconstruct networks from the time series and compare the reconstructed network with its original network. We confirm that the time series transformed from the networks by the proposed method completely preserves the adjacency information of the networks. Then, we applied the proposed method to a mathematical model of the small-world network (the WS model). The results show that the regular network in the WS model is transformed to a periodic time series, and the random network in the WS model is transformed to a random time series. The small-world network in the WS model is transformed to a noisy periodic time series. We also applied the proposed method to the real networks - the power grid network and the neural network of C. elegans - which are recognized to have small-world property. The results indicate that these two real networks could be characterized by a hidden property that the WS model cannot reproduce. © 2009 Springer Berlin Heidelberg.
研究論文（国際会議プロシーディングス）
DOI：https://doi.org/10.1007/978-3-642-04277-5_33
Scopus：https://www.scopus.com/inward/record.uri?partnerID=HzOxMe3b&scp=70450183314&origin=inward
Scopus Citedby：https://www.scopus.com/inward/citedby.uri?partnerID=HzOxMe3b&scp=70450183314&origin=inward
DOI ID：10.1007/978-3-642-04277-5_33, ISSN：0302-9743, eISSN：1611-3349, SCOPUS ID：70450183314 - Analysis of chaotic dynamics using measures of the complex network theory
Yutaka Shimada; Takayuki Kimura; Tohru Ikeguchi
Lecture Notes in Computer Science (including subseries Lecture Notes in Artificial Intelligence and Lecture Notes in Bioinformatics), 巻：5163 LNCS, 号：PART 1, 開始ページ：61, 終了ページ：70, 2008年, ［査読有り］, ［筆頭著者］
Complex phenomena are observed in various situations. These complex phenomena are produced from deterministic dynamical systems or stochastic systems. Then, it is an important issue to clarify what is a source of the complex phenomena and to analyze what kind of response will emerge. Then, in this paper, we analyze deterministic chaos from a new aspect. The analysis method is based on the idea that attractors of nonlinear dynamical systems and networks are characterized by a two-dimensional matrix: a recurrence plot and an adjacent matrix. Then, we transformed the attractors to the networks, and evaluated the clustering coefficients and the characteristic path length to the networks. As a result, the networks constructed from the chaotic systems show a small world property. © Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2008.
SPRINGER-VERLAG BERLIN, 英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）
DOI：https://doi.org/10.1007/978-3-540-87536-9_7
Scopus：https://www.scopus.com/inward/record.uri?partnerID=HzOxMe3b&scp=58949092347&origin=inward
Scopus Citedby：https://www.scopus.com/inward/citedby.uri?partnerID=HzOxMe3b&scp=58949092347&origin=inward
DOI ID：10.1007/978-3-540-87536-9_7, ISSN：0302-9743, eISSN：1611-3349, SCOPUS ID：58949092347, Web of Science ID：WOS:000259566200007
- An Analysis on the Relationship Between the Backbone Structure of Word Co-Occurrence Networks and Stylistic Features of Novels
Tazawa Shodai; Shimada Yutaka
巻：76, 開始ページ：194, 終了ページ：197, 2023年09月21日
Complex networks observed in the real world contain strongly connected vertex pairs. A set of such vertex pairs and their connections in a network is sometimes called backbone of the network. The disparity filter is one of the methods for extracting these strongly connected vertex pairs from observed networks. We have generated word co-occurrence networks from English novels, where vertices represent words, edges represent co-occurrence relationships of words, and weights of edges correspond to the co-occurrence frequencies. We have investigated backbone structure of word co-occurrence networks extracted by the disparity filter. The results show that the backbones of word co-occurrence networks might contain information about stylistic attributes of the author who wrote the novels from which the word co-occurrence networks were generated.
英語
DOI：https://doi.org/10.34385/proc.76.a5l-32
DOI ID：10.34385/proc.76.a5l-32, eISSN：2188-5079 - A Network-Based Analysis on Collective Behavior of the Audience in a Concert
Ban Takahiro; Kimura Manami; Nomura Ryota; Shimada Yutaka
巻：76, 開始ページ：190, 終了ページ：193, 2023年09月21日
The studies on networks of human interactions have attracted much attention in various fields including social and network sciences, epidemiology, and cognitive psychology. The data on human behavior such as human body motion and proximity relationships between individuals play an important role in these studies. These data are collected mainly in several educational and medical settings, while few data in other situations are so far available. In this paper, we observed body motions of audience members at a concert and investigated collective behavior through a network in which vertices represent audience members and edges reflect similarities between the motions of audience members. The results indicate that differences in performers have a significant effect on the collective behavior of audience members and the local structure of the obtained networks might reflect characteristic behavioral features of audience members.
英語
DOI：https://doi.org/10.34385/proc.76.a5l-31
DOI ID：10.34385/proc.76.a5l-31, eISSN：2188-5079 - マーク付点過程間の因果性検出
澤田和弥; 島田裕; 池口徹; 池口徹
電子情報通信学会技術研究報告(Web), 巻：122, 号：436(NLP2022 107-155), 2023年
ISSN：2432-6380, J-Global ID：202302273916491727 - スパイク列に対する因果性検出における再構成次元の影響
澤田和弥; 島田裕; 池口徹; 池口徹
電子情報通信学会大会講演論文集(CD-ROM), 巻：2023, 2023年
ISSN：1349-144X, J-Global ID：202302251745300379 - ネットワークランキングに基づく対戦型スポーツの勝敗予測に関する検討
石倉龍海; 島田裕
電子情報通信学会大会講演論文集(CD-ROM), 巻：2023, 2023年
ISSN：1349-144X, J-Global ID：202302236716731109 - 演奏会における観客の行動データ解析
伴崇弘; 木村真実; 野村亮太; 島田裕
電子情報通信学会大会講演論文集(CD-ROM), 巻：2023, 2023年
ISSN：1349-144X, J-Global ID：202302227891744507 - グラフ間距離を用いたテンポラルネットワークの辺予測手法の検討
猪狩大気; 島田裕
電子情報通信学会大会講演論文集(CD-ROM), 巻：2023, 2023年
ISSN：1349-144X, J-Global ID：202302232637471366 - 単語ネットワークの骨格構造に関する調査
田澤将大; 島田裕
電子情報通信学会技術研究報告(Web), 巻：122, 号：436(NLP2022 107-155), 2023年
ISSN：2432-6380, J-Global ID：202302241004749307 - 小説から得られる単語ネットワークの骨格構造に関する調査
田澤将大; 島田裕
電子情報通信学会大会講演論文集(CD-ROM), 巻：2023, 2023年
ISSN：1349-144X, J-Global ID：202302212824573146 - Colexificationネットワークにおける感情とハブ
福家水月; 松本朋子; 島田裕; 池口徹
電子情報通信学会大会講演論文集(CD-ROM), 巻：2022, 2022年
ISSN：1349-144X, J-Global ID：202202252651320786 - 脈波データを用いた再構成パラメータの設定について
澤田和弥; SVIRIDOVA Nina; 島田裕; 池口徹
電子情報通信学会大会講演論文集(CD-ROM), 巻：2022, 2022年
ISSN：1349-144X, J-Global ID：202202244769624771 - スパイク間隔からの力学系再構成によるスパイク列間の因果性検出
澤田和弥; 島田裕; 池口徹; 池口徹
電子情報通信学会技術研究報告(Web), 巻：122, 号：145(CCS2022 26-42), 2022年
ISSN：2432-6380, J-Global ID：202202241698224564 - 神経スパイク列に対する因果性検出に関する検討
澤田和弥; 島田裕; 池口徹
電子情報通信学会大会講演論文集(CD-ROM), 巻：2022, 2022年
ISSN：1349-144X, J-Global ID：202302217543453624 - マーク付点過程に対する力学系再構成と実データへの応用
澤田和弥; SVIRIDOVA Nina; SVIRIDOVA Nina; 島田裕; 池口徹; 池口徹
電子情報通信学会技術研究報告(Web), 巻：121, 号：335(NLP2021 69-125), 2022年
ISSN：2432-6380, J-Global ID：202202249176915860 - リカレンスプロット密度の変化による非線形時系列の特性抽出
金丸志生; SVIRIDOVA Nina; 島田裕; 池口徹; 池口徹
電子情報通信学会技術研究報告(Web), 巻：120, 号：330(NLP2020 40-54), 2021年
ISSN：2432-6380, J-Global ID：202102211471373624 - カオス時系列とノイジーな準周期解の判別
金丸志生; SVIRIDOVA Nina; 島田裕; 池口徹; 池口徹
電子情報通信学会大会講演論文集(CD-ROM), 巻：2021, 2021年
ISSN：1349-144X, J-Global ID：202102247560469039 - 単語の使用頻度と言語ネットワークの構造的特徴の関係
眞岸祈平; 松本朋子; 島田裕; 池口徹
電子情報通信学会大会講演論文集(CD-ROM), 巻：2021, 2021年
ISSN：1349-144X, J-Global ID：202102258990671164 - コンタクトの特徴がテンポラルネットワーク上での情報拡散に与える影響の解析
XU Luyan; 澤田和弥; 島田裕; 池口徹; 池口徹
電子情報通信学会大会講演論文集(CD-ROM), 巻：2021, 2021年
ISSN：1349-144X, J-Global ID：202102279905258883 - 遺伝子制御ネットワークにおけるネットワークモチーフの組織特異性に関する調査
CHAM Haga; 島田裕; 重原孝臣
電子情報通信学会大会講演論文集(CD-ROM), 巻：2021, 2021年
ISSN：1349-144X, J-Global ID：202102287359188065 - マーク付点過程からの状態空間再構成について
澤田和弥; 島田裕; 池口徹; 池口徹
電子情報通信学会大会講演論文集(CD-ROM), 巻：2021, 2021年
ISSN：1349-144X, J-Global ID：202102288757103356 - 結合推定問題における未観測頂点の検出に関する検討
榊原有貴; 島田裕; 重原孝臣
電子情報通信学会大会講演論文集(CD-ROM), 巻：2021, 2021年
ISSN：1349-144X, J-Global ID：202102290913315952 - 状態空間再構成の適切なパラメータ推定の検討
澤田和弥; 島田裕; 池口徹; 池口徹
電子情報通信学会技術研究報告(Web), 巻：121, 号：307(NLP2021 43-68), 2021年
ISSN：2432-6380, J-Global ID：202202234489011812 - スパイク列間の因果性検出におけるノイズに対する頑健性について
澤田和弥; 島田裕; 池口徹; 池口徹
電子情報通信学会大会講演論文集(CD-ROM), 巻：2020, 2020年
ISSN：1349-144X, J-Global ID：202002252854183223 - 新約聖書を対象とした言語ネットワークの解析
眞岸祈平; 松本朋子; 島田裕; 池口徹
電子情報通信学会技術研究報告(Web), 巻：120, 号：55(NLP2020 11-21), 2020年
ISSN：2432-6380, J-Global ID：202002222550837268 - 決定論的非線形力学系からのマーク付点過程の生成と力学系の特徴保存に関する検討
澤田和弥; 島田裕; 池口徹; 池口徹
電子情報通信学会技術研究報告(Web), 巻：120, 号：165(NLP2020 22-31), 2020年
ISSN：2432-6380, J-Global ID：202002255344893562 - マーク付き点過程データに対する因果性解析
澤田和弥; 島田裕; 池口徹; 池口徹
電子情報通信学会大会講演論文集(CD-ROM), 巻：2020, 2020年
ISSN：1349-144X, J-Global ID：202102222058712322 - 興奮性/抑制性ニューロン比率がシナプス伝達情報量に与える影響
宮南風; 島田裕; 藤原寛太郎; 池口徹; 池口徹
電子情報通信学会大会講演論文集(CD-ROM), 巻：2020, 2020年
ISSN：1349-144X, J-Global ID：202102222810635044 - テンポラルネットワーク上での情報拡散の解析
XU Luyan; 澤田和弥; 島田裕; 池口徹; 池口徹
電子情報通信学会大会講演論文集(CD-ROM), 巻：2020, 2020年
ISSN：1349-144X, J-Global ID：202102242472172520 - 文書内容の違いが言語ネットワークの構造に与える影響
眞岸祈平; 松本朋子; 島田裕; 池口徹
電子情報通信学会大会講演論文集(CD-ROM), 巻：2020, 2020年
ISSN：1349-144X, J-Global ID：202102255548947241 - 拡張Visibility Graphを用いた楽曲構造の特徴抽出について
MAO Fujia; 島田裕; 池口徹; 池口徹
電子情報通信学会大会講演論文集(CD-ROM), 巻：2019, 2019年
ISSN：1349-144X, J-Global ID：201902223141661018 - 非線形力学系理論に基づいたスパイク列間の因果推定
澤田和弥; 島田裕; 池口徹; 池口徹
電子情報通信学会大会講演論文集(CD-ROM), 巻：2019, 2019年
ISSN：1349-144X, J-Global ID：201902238233867376 - カオスダイナミクスによる擬似乱数にXORを施した場合の性能評価
金丸志生; 島田裕; 藤原寛太郎; 池口徹
電子情報通信学会大会講演論文集(CD-ROM), 巻：2019, 2019年
ISSN：1349-144X, J-Global ID：201902242162495086 - マーク付点過程データに対する決定論性の調査手法
山本紘平; 島田裕; 池口徹; 池口徹
電子情報通信学会大会講演論文集(CD-ROM), 巻：2019, 2019年
ISSN：1349-144X, J-Global ID：201902246522627033 - 興奮性/抑制性ニューロン比率がシナプス結合強度とネットワーク構造に与える影響
宮南風; 島田裕; 藤原寛太郎; 池口徹; 池口徹
電子情報通信学会大会講演論文集(CD-ROM), 巻：2019, 2019年
ISSN：1349-144X, J-Global ID：201902260056869336 - 興奮性/抑制性ニューロン比率が発火率と学習に与える効果
宮南風; 島田裕; 藤原寛太郎; 池口徹
電子情報通信学会大会講演論文集(CD-ROM), 巻：2019, 2019年
ISSN：1349-144X, J-Global ID：201902263324051887 - 領域閾値リカレンスプロットを用いた非線形時系列解析
金丸志生; 島田裕; 池口徹; 池口徹
電子情報通信学会大会講演論文集(CD-ROM), 巻：2019, 2019年
ISSN：1349-144X, J-Global ID：201902265048013930 - カオスMIMOシステムにおけるビットの利用法の改良とその性能評価
山崎凌; 島田裕; 池口徹; 池口徹
電子情報通信学会大会講演論文集(CD-ROM), 巻：2019, 2019年
ISSN：1349-144X, J-Global ID：201902273634387927 - Convergent Cross Mappingによる複雑ネットワーク構造上での因果推定
澤田和弥; 島田裕; 池口徹
電子情報通信学会大会講演論文集(CD-ROM), 巻：2019, 2019年
ISSN：1349-144X, J-Global ID：201902284473110894 - TRPM2チャネルがインスリン分泌に与える影響の調査
笠原宏太朗; 島田裕; 藤原寛太郎; 池口徹; 池口徹
電子情報通信学会大会講演論文集(CD-ROM), 巻：2019, 2019年
ISSN：1349-144X, J-Global ID：201902280191152341 - 整数ロジスティック写像の応答より生成した乱数列の統計的解析
金丸志生; 島田裕; 島田裕; 藤原寛太郎; 池口徹
電子情報通信学会大会講演論文集(CD-ROM), 巻：2018, 2018年
ISSN：1349-144X, J-Global ID：201802244504912137 - メトロノーム同期実験において出現するカオス応答の解析
中川祐季; 島田裕; 島田裕; 藤原寛太郎; 池口徹
電子情報通信学会大会講演論文集(CD-ROM), 巻：2018, 2018年
ISSN：1349-144X, J-Global ID：201802253730894041 - サロゲートデータ法を用いたカオスMIMOシステムの性能解析
山崎凌; 島田裕; 藤原寛太郎; 池口徹
電子情報通信学会大会講演論文集(CD-ROM), 巻：2018, 2018年
ISSN：1349-144X, J-Global ID：201802264669389014 - 重み付き有向ネットワークの指標を用いた多言語間の比較
多々良真弓美; 島田裕; 藤原寛太郎; 藤原寛太郎; 池口徹; 池口徹
電子情報通信学会大会講演論文集(CD-ROM), 巻：2018, 2018年
ISSN：1349-144X, J-Global ID：201802277604513764 - 高速株式取引データに対する非線形解析
山本紘平; 島田裕; 島田裕; 藤原寛太郎; 池口徹
電子情報通信学会大会講演論文集(CD-ROM), 巻：2018, 2018年
ISSN：1349-144X, J-Global ID：201802278680534151 - 有色ノイズによるカオス写像の共通ノイズ同期現象に関する一検討
栗田いずみ; 島田裕; 藤原寛太郎; 池口徹; 池口徹
電子情報通信学会大会講演論文集(CD-ROM), 巻：2018, 2018年
ISSN：1349-144X, J-Global ID：201802214151378265 - 数理モデルによる膵β細胞のTRPM2チャネル活性の再現
笠原宏太朗; 島田裕; 藤原寛太郎; 池口徹
電子情報通信学会大会講演論文集(CD-ROM), 巻：2018, 2018年
ISSN：1349-144X, J-Global ID：201802268371702930 - AS-1-6 Relations between the method for transforming networks to time series and communities in a network
Shimada Yutaka; Hirata Yoshito; Ikeguchi Tohru; Aihara Kazuyuki
電子情報通信学会ソサイエティ大会講演論文集, 巻：2013, 開始ページ："S, 終了ページ：10"-"S-11", 2013年09月03日
一般社団法人電子情報通信学会, 英語
CiNii Articles ID：110009737291, CiNii Books ID：AN10489017
- 次世代配送計画に対する非線形力学系理論を利用したハイパーヒューリスティック手法
日本学術振興会, 科学研究費助成事業, 基盤研究(C), 2023年04月01日 - 2026年03月31日
木村 貴幸; 島田 裕; 松浦 隆文, 日本工業大学
配分額（総額）：4810000, 配分額（直接経費）：3700000, 配分額（間接経費）：1110000
課題番号：23K04274 - 非線形力学系理論に基づく人間行動データ解析基盤の構築
日本学術振興会, 科学研究費助成事業 基盤研究(B), 基盤研究(B), 2021年04月01日 - 2026年03月31日
島田 裕; 野村 亮太, 埼玉大学
配分額（総額）：17160000, 配分額（直接経費）：13200000, 配分額（間接経費）：3960000
課題番号：21H03508 - メタ文法規則の導出による数理言語学基盤の構築
日本学術振興会, 科学研究費助成事業 基盤研究(B), 基盤研究(B), 2021年04月01日 - 2025年03月31日
池口 徹; 加藤 秀行; 島田 裕; 松本 朋子; 松浦 隆文; 保坂 亮介; 木村 貴幸, 東京理科大学
配分額（総額）：17160000, 配分額（直接経費）：13200000, 配分額（間接経費）：3960000
研究代表者の池口，分担者の松本，島田は，多言語を対象とした単語の共起ネットワークの大域的構造・部分構造と文法構造の関係，Colexification に基づく概念のネットワークの構造，単語ネットワークを用いた語義変化の検出に関する検討を進めた．また，19世紀後半から20世紀前半の日本の新聞データを収集解析し、日本語の変化をネットワーク解析で分析した．ネットワーク解析に付随して，データを観察することで外来語の流入や排斥の流れが把握できた．さらに，分担者の松本は，広島と長崎の原爆証言のテキストデータを収集することで，比較的似通っているはずの原爆体験が男女という性別の違いによりどのように異なった形で表現されているかを分析した．
一般的に，会話においては少数語彙で互いの意思疎通を図るべく話者間での最適化が図られる．例えば，文章に用いられている語句を出現順位とその頻度で集計すると，k番の単語の出現頻度が1/kに比例し，これはコミュニケーションの労力を最小限にしようするために生じるていると報告されている．しかし，ここでは文法機能が全く考慮されていない．この最適化とは，あるコスト関数が定義されたときにこれを最小化する行列を探索する最適化問題として定義される．研究分担者の木村と松浦隆文は，これらに関連する文献調査を進め，数理最適化問題としての定義やその解法に関する議論を行った．
研究分担者の保坂と加藤は，Google機械翻訳の２つの論文をベースとして，どのように日英西語等の中間言語を定義するかについて議論・検討している．また，加藤は，日英韓，日英馬間の翻訳においてグーグルニューラル機械翻訳機 (GNMT) 内部で生成される文脈ベクトルの定性的解析を行った．その結果，GNMTは，同じアジア圏の言語であっても言語により異なる特徴を抽出している可能性を示唆する結果を得た．
課題番号：21H03514 - 観客の集合行動を引き起こす共通入力の再構成
日本学術振興会, 科学研究費助成事業 基盤研究(C), 基盤研究(C), 2021年04月01日 - 2025年03月31日
野村 亮太; 島田 裕, 早稲田大学
配分額（総額）：4160000, 配分額（直接経費）：3200000, 配分額（間接経費）：960000
課題番号：21K12093 - ブレインモルフィックコンピューティングハードウェア基盤の構築
日本学術振興会, 科学研究費助成事業 基盤研究(A), 基盤研究(A), 2020年04月01日 - 2025年03月31日
堀尾 喜彦; 池口 徹; 加藤 秀行; 香取 勇一; KURENKOV ALEKSANDR; 佐藤 茂雄; 島田 裕; 鈴木 秀幸; 深見 俊輔; 藤原 寛太郎, 東北大学
配分額（総額）：44590000, 配分額（直接経費）：34300000, 配分額（間接経費）：10290000
１．脳型デバイス・回路基盤の構築：スピントロニクス人工ニューロン・シナプスの材料・素子研究を行うとともに、その数理モデルを検討した。材料・素子研究については、３端子MTJ素子の基礎検討を行い、低消費電力化の知見を得た。数理モデルについては、リーク付き積分特性やスパイクタイミング依存可塑性の実験結果を概ね再現した。また、ニューロン素子に発火機構を付加するため、自励発振機能を有する共鳴トンネルダイオード(RTD)の製作プロセスの確立に向けてプラズマCVD等の条件出しを行った。さらに、CMOS回路との融合のため、基本となるニューロンCMOS回路の設計・試作・評価を行った。
２．脳型基本アーキテクチャの構築：非線形力学的解析手法により、ニューロンモデルの非周期的な応答の解析を可能とした。また、点過程を含む時系列解析手法としてアトラクタ再構成法を検討した。さらに、昨年度構築したスパイキング神経回路網モデルを解析し、神経雪崩現象を確認した。加えて、振動子系の同期・非同期現象や神経伝達物質が脳波リズムに与える影響について調査し、脳神経系の発達と学習の数理モデルを構築した。リザバーニューラルネットワーク(RNN)については、時間遅れRNNから導かれるフィッシャー情報行列の最大固有値に対応する固有ベクトルに基づく入力マスクにより、ノイズ耐性が向上することを示した。一方、応用に関しては、RNN強化学習によるロボット制御のためのモデルを構築した。また、短期シナプス可塑性によりRNNのダイナミクスを拡張し、行動計画タスクの性能を改善した。
３．脳型基本システム試作：１．のデバイスを応用し、２．で提案するアーキテクチャを集積回路として実装するための基本的な準備として、１．で述べたスピントロニクス素子とRTD素子およびCMOS回路を融合させるための基本的な枠組みについて検討した。
課題番号：20H00596 - グラフ間距離を用いた時空間高解像データの解析と情報拡散制御への応用
日本学術振興会, 科学研究費助成事業 若手研究, 若手研究, 2018年04月01日 - 2021年03月31日
島田 裕, 埼玉大学
配分額（総額）：3770000, 配分額（直接経費）：2900000, 配分額（間接経費）：870000
SNS上での人間の活動データやE-mailなどの電子文書の送受信データなど，時間的・空間的に高解像度な時系列データが広く利用可能となっている．これらのデータは情報交換のタイミングなどの時間的性質と，人と人のつながりや発信された情報間の関係性(グラフ構造)などの空間的性質を有する．このようなデータの有する時間的性質と空間的性質を同時に扱うため，本研究ではデータのテンポラル・ネットワーク表現とグラフ間距離を組みあわせたデータ解析技法を開発することを目標としている．近年，複雑ネットワーク的性質に基づいてグラフ間の距離を測る様々な手法が提案されるなど，グラフ間の距離に関する研究がこの数年で活発化している．しかし，これらのグラフ間距離に対して，各距離の利点・欠点を明らかにする研究は行われていない状況があった．また，有向・無向グラフの双方に適用可能な複雑ネットワーク的性質に基づくグラフ間距離についての研究もほとんど行われていなかった．本年度では，我々がすでに提案している無向グラフ用のグラフ間距離計測手法を有向グラフに適用可能な形に拡張した手法を提案した．また，時間的性質と空間的性質の双方を有するネットワークの解析手法開発のための準備として，主に時間的性質を持たない"静的な"ネットワークに対して，提案手法の有効性を数値実験により示した．実験では，数理モデル・実ネットワークの双方で検証を行った．また，他のグラフ間距離との比較を通して，各グラフ間距離の特性を明らかにしつつある．
課題番号：18K18125 - ネットワーク・ダイナミカル・システム理論の構築とビッグデータ解析への応用
日本学術振興会, 科学研究費助成事業 基盤研究(C), 基盤研究(C), 2017年04月01日 - 2020年03月31日
池口 徹; 島田 裕, 東京理科大学
配分額（総額）：4550000, 配分額（直接経費）：3500000, 配分額（間接経費）：1050000
本研究課題は，現実世界に遍在する種々の複雑現象を，時間発展するネットワーク (temporal network) の立場から捉えるための新理論，すなわち，複雑ネットワーク理論と非線形力学系理論を融合した新しい理論，ネットワーク・ダイナミカル・システム理論を新規に構築することにある. 具体的には，研究代表者らが提案したネットワークのコミュニティ構造に着目したネットワーク間の新しい距離を用いることにより，これを実現する．本研究で創生しようとするネットワーク・ダイナミカル・システム理論を用いることで，従来までは解決が困難であったネットワーク時間発展に関する理論基盤が構築されるだけでなく，近年，ビッグデータとしても注目を集めている超高解像度の大規模時空間ネットワークデータを有効活用する新しい枠組みが誕生する.
今年度は，昨年度まで検討を続けた複雑ネットワーク間の距離に関する再検討をより詳細に進め，その精度向上に注力した.これにより，より強固な基盤の実現を可能とした．また，実データの一例として，言語ネットワークを対象とした．特に，従来まで注目がほとんどされていなかったアジア系の言語を導入することで，種々の知見を得ることができた. また，実データの他の例として，音楽データにも着目し，その構造的特徴をネットワークの立場から解析している．さらに，複雑ネットワーク上で，情報伝播に関する検討を実ネットワーク (Twitter network) で行った．その際従来提案されていたネットワークモモデルが不十分であることをも明らかにした．
課題番号：17K00348 - バスドライブレコーダの映像解析による人流推定と運行計画最適化への応用
日本学術振興会, 科学研究費助成事業 基盤研究(C), 基盤研究(C), 2017年04月01日 - 2020年03月31日
谷口 行信; 島田 裕, 東京理科大学
配分額（総額）：4550000, 配分額（直接経費）：3500000, 配分額（間接経費）：1050000
路線バスの効率的な運行を実現するために運行計画を定期的に見直して最適化する必要があり，その基礎データとして，バスの利用実態の定量的調査は必要不可欠である．現在は調査員がバスに乗り込み乗降客数をカウントする，人手に頼った調査手法が主流であるが，コストが高いため，調査頻度が少なくなり，高度な分析が困難という問題がある．本研究では，多くのバスに既に設置されているドライブレコーダに着目し，そのカメラ映像を解析することで「人流情報」（どのバス停で乗車した人がどのバス停で降車したか）を自動的に把握する人流推定手法を開発している．
今年度は，(1) ドライブレコーダの映像解析による人流推定手法の精度向上，(2) 動き特徴と物体特徴の統合による動画像の時系列マッチング（映像アライメント）の検討を行った．
(1) (a) 乗車口，降車口を写すカメラ映像から人物領域を切り出し，畳み込みニューラルネットワーク(CNN)を用いて抽出した画像特徴に基づいて人物照合を行う手法を拡張し，偏相関係数を用いて類似度評価する手法を開発した．(b)カメラ特性が異なるカメラ（例えば，可視光カメラと近赤外線カメラ）を用いた場合に精度が大幅に低下する問題に対応するため，深層学習を用いた色調補正手法を開発し，前処理に用いることで，人物照合の精度が向上することを確認した．(c) 人流推定の第一ステップとして，乗車してくる人を正確に検出する必要がある．バス車内は狭いため，モノ（手すりなど）と人，人同士の遮蔽が生じやすく人物検出・追跡が困難である問題があった．人物姿勢推定により人物進行方向を推定することで乗客検出精度が向上することを示した．
(2) CNNによって学習した特徴量を採用することで，アライメント精度が向上することを示した．
課題番号：17K06608 - 数理農学創生へ向けた植物繁殖同調現象のメカニズム解明と生産管理論の構築
日本学術振興会, 科学研究費助成事業 基盤研究(C), 基盤研究(C), 2015年07月10日 - 2019年03月31日
池口 徹; 酒井 憲司; 島田 裕, 東京理科大学
配分額（総額）：4680000, 配分額（直接経費）：3600000, 配分額（間接経費）：1080000
本研究では，農学における種々の未解決課題を，数理科学の知見と技術を用いて解決するためのフレームワーク「数理農学」を構築するものである．特に本課題では，非線形数理科学でその理論が急速に発展している非線形自律振動子の同期現象について，またその中でも特に注目されている共通ノイズ同期現象を課題解決のための手法として適用することで，これらの課題を数理の立場から解決しようとするものである．具体的には，植物が示す繁殖同調現象のメカニズムについて，特に，印加する共通ノイズについて相互相関は高いものの必ずしも1とはならない共通ノイズを採用することで明らかに，同期度の変化特性を明らかにした．
課題番号：15KT0112 - 非線形時系列解析論の拡張によるヒトとヒトの相互作用の解析と感染症流行予測への応用
日本学術振興会, 科学研究費助成事業 若手研究(B), 若手研究(B), 2016年04月01日 - 2018年03月31日
島田 裕, 東京理科大学
配分額（総額）：2470000, 配分額（直接経費）：1900000, 配分額（間接経費）：570000
ネットワーク構造の時間変動を定量的に捉える手法を導入することで，従来の非線形時系列解析手法を拡張し，人と人のコミュニケーションを記録したコンタクトデータの解析に応用する．本研究では特に決定論的非線形力学系の視点から観測データの解析を行う非線形時系列解析手法を用いることで，人と人のコンタクトデータに潜む時間的・空間的性質を明らかにした．また，人と人のコンタクトによって生じる感染症の伝播に着目し，その流行規模予測への提案手法の適用可能性・有効性を明らかにした．
課題番号：16K16126 - 時間発展するネットワークの解析技法の開発と時空間高解像度データ解析への応用
日本学術振興会, 科学研究費助成事業 研究活動スタート支援, 研究活動スタート支援, 2014年08月29日 - 2016年03月31日
島田 裕, 東京理科大学
配分額（総額）：2600000, 配分額（直接経費）：2000000, 配分額（間接経費）：600000
インターネットや神経回路網，E-mailの送受信や人と人の接触行動など，現実の多様なモノとモノのつながりは，複雑ネットワークと捉えて解析することができる．これらの現実のネットワークで生じる種々の振る舞いを明らかにするためには，観測データに潜む時間的・空間的に普遍な性質を捉える手法の開発が重要である．
本研究では，要素間の接続関係が時間とともに変化するネットワークに着目し，ネットワーク構造の変化量を捉えるためのネットワーク間距離を提案し，現実のネットワーク解析へと応用した．提案距離によって，従来の距離では捉えることのできないネットワーク構造の変化を検出可能であることを示した．
課題番号：26880020 - 非線形時系列解析論と複雑ネットワーク論を融合した新しい複雑現象の解析法
日本学術振興会, 科学研究費助成事業 特別研究員奨励費, 特別研究員奨励費, 2010年 - 2011年
島田 裕, 埼玉大学
配分額（総額）：1400000, 配分額（直接経費）：1400000
本研究の主な目的は,非線形時系列解析論と複雑ネットワーク論の融合による複雑現象の新しい解析技法の開発である.具体的には,複雑ネットワーク論に基づく種々の解析手法を力学系のアトラクタに,また,非線形時系列解析論に基づく種々の解析手法を複雑ネットワークにそれぞれ適用し,互いの指標を用いた解析を実現する.これにより,従来の非線形時系列解析論に新たな解析の枠組みを創出し,近年急速な進展を見せている複雑ネットワーク論に新たな可能性を提示する.前年度では,複雑ネットワークの解析法を用いたアトラクタの解析において,カオス的力学系のアトラクタを,その時間発展に従って成長するネットワークへと変換する手法を提案した.この変換法を用いることで,複雑ネットワーク論的観点から,カオス力学系の有する重要な性質の一つである引き延ばし・折り畳みの構造を定量化するための一つの方向性を示した.当該年度では,この引き延ばし折り畳みの構造の複雑ネットワーク的解釈を深めるため,引き延ばし折り畳み構造に関する解析を進めた.具体的には,カオス的力学系の引き延ばし折り畳み構造の可視化手法を提案し,その有効性を示した.一方,非線形時系列の解析法を用いた複雑ネットワークの解析では,複雑ネットワークを時系列へと変換することで,規則的なネットワークが周期的な時系列に,ランダムなネットワークがランダムな時系列に変換されることがこれまでの研究で明らかとなっていた.当該年度では,複雑ネットワークの性質と時系列の性質の因果関係の解析に取り組んだ.これには,近年,関心が集められている,現実の複雑ネットワークの時間発展の解析・予測という視点を取り入れた.提案手法を用いて,頂点の増加を伴いながら時間発展するネットワークの成長過程の解析を行った結果,ある決められた規則で時間発展するネットワークと無規則に時間発展するネットワークの二つの成長過程の違いの検出が可能となった.
課題番号：10J08148