コア代表者:甲斐 昌一(工学研究院 教授)


先端複雑系科学コアの目的
新しい学問はその時代のneedsから生まれる。20世紀までマシンやシステムに対する工学的要請は高性能、安価、耐久性、非冗長的高信頼性であった。これに対する21世紀のneedsは人や環境に優しく、省エネルギーで、冗長的、高機能性であり、それは人間環境調和型マシン・システムであることを要請する。それに必要なシステムの性質は、自発性、自律性、自己修復、自己組織化などの複雑科学的性質であり、これを生み出す機構の科学的解明とそれを応用する工学の融合から新しい科学を構築することを目指す。

先端複雑系科学とは

複雑系科学を表す分かりやすいキーワードは「フラクタル、カオス、パターン」に代表される。これは良く知られた言葉を用いた比較的狭い意味で複雑系科学を表す用語であり、それぞれの言葉の背景に包含される概念は「自己組織化、自己再生、自発性、自律性、階層性、冗長度、非決定性、不規則性、相似性」である。複雑系科学の研究はこれらの性質の起源を解明し、その機能を人工的に再現し応用あるいは制御できるようにすることである。このような新しい学問領域は21世紀に大きく発展するものと考えられる。そこで、本リサーチコアは、これらを背景に単に個別の研究の先端的進展を図るだけでなく、学問の府・キー大学である九州大学にふさわしい役割を目指した組織を構築すること、すなわち新しい学問分野の創成をも目的とした。従来、このような学際的研究はそれぞれ個別に行われるのが常であったが、普遍的な科学の発展と新しい枠組みのデシプリンを創成するためには、多くの分野の研究者の学際的な交流、理論的研究者と実験的研究者の有機的な連携が必要である。

図1.全体の組織構成図
 そこで本リサーチコアは、複雑性の起源を明らかにする理学的な基礎研究部門(複雑構造物理、複雑系数理)とそれを工学的応用に導く部門(複雑系数理、複雑工学)、そのアルゴリズムを人工的に活用する部門(複雑工学、生体複雑情報)の融合から構成されている(図1)。

各コア構成部門の概要
 複雑系数理部門
    (部門長 小田垣 孝  理学研究院 物理学部門 教授)
 複雑系構造解析部門
    (部門長 本庄 春雄 総合理工学研究院 融合創造理工学部門 教授)
 複雑工学部門
    (部門長 末岡 淳男 工学研究院 知能機械システム部門 教授)
 生体複雑情報部門
    (部門長 都甲 潔 システム情報科学研究院 電子デバイス部門 教授)

コアの研究課題
A. 複雑系数理
(1)確率論的方法に基づく複雑系におけるダイナミックスの理論を確立する。
(2)ガラス化過程の総合的理解に向けて、構造揺らぎと局在モードの関係の解明。
(3)粉粒体のダイナミックスのシミュレーションによる研究。
(4)複雑系における確率共鳴現象の解明
(5)不規則構造系に高次構造を導入する数理的方法を開発し、物性量との関係を導く。

B. 複雑構造解析
(1)拡散律速凝集体の形態のモルフォロジーと形態間相転移の実験による観測と理論的解析。
(2)大自由度カオスの数理とオン−オフ間欠性カオスの統計的性質
(3)極限DLAパターンの計算機シミュレーションとフラクタル性を解明する。
(4)マクロ化学反応におけるパターン形成、非線形引き込み現象の研究。
(5)大自由度非線形系としての流体における非線形現象とGL系方程式の理論的研究。

C. 複雑工学
(1)接触回転系の粘弾性変形、切削・研削、摩耗に伴うパターン形成の解明
(2)機械システムにおける確率共鳴現象の機構解明と応用
(3)機械システムでの大自由度複雑振動現象に対する高信頼度非線形解析法の研究
(4)機械振動現象における複雑な非線形振動現象の解明
(5)チューリングモデルおよび確率共鳴アルゴリズムを応用した画像認識の研究

D.生体複雑情報
(1)味覚センサーによるヒト味覚の数値化と複雑感性の評価法の開発
(2)味覚計測手法の改良・開発とその情報処理・解析機構の解明
(3)脳の情報処理機構の研究
(4)脳における確率共鳴現象とその医用工学的応用
(5)海馬における引き込み現象とその脳波ダイナミックス

コア構成メンバー
A. 複雑系数理 
小田垣 孝(九州大学・理学研究院・教授) 中西 秀(九州大学・理学研究院・教授)
吉森 明(九州大学・理学研究院・助教授) 原 一広(九州大学・工学研究院・助教授)
早瀬 友美乃(九州大学・理学研究院・助手) 松井 淳(九州大学・理学研究院・助手)
B. 複雑構造解析 
本庄 春雄(九州大学・総理工研究院・教授) 太田 正之輔(九州大学・総理工研究院・教授)
山田 知司(九州工業大学・工・教授) 坂口 英継(九州大学・総理工研究院・助教授)
岡部 弘高(九州大学・工学研究院・助教授) 日高 芳樹(九州大学・工学研究院・助手)
桂木 洋光(九州大学・総理工研究院・助手)  
C. 複雑工学 
末岡 淳男(九州大学・工学研究院・教授) 近藤 孝広(九州大学・工学研究院・教授)
三池 秀敏(山口大学・工・教授)  
D.生体複雑情報 
都甲 潔(九州大学・システム情報・教授) 甲斐 昌一(九州大学・工学研究院・教授)
林 初男(九州工業大学・生命体工学・教授) 林 健司(九州大学・システム情報・助教授)

リンク

  研究集会

研究費の獲得状況
科学研究費を中心にコア全体で1999年〜2001年の3年間に56件、総額147,750千円を獲得している。