中尾 裕也

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研究者氏名
中尾 裕也
 
ナカオ ヒロヤ
所属
東京工業大学
部署
工学院
職名
教授
学位
博士(理学)(京都大学)
科研費研究者番号
40344048

研究分野

 
 

経歴

 
2019年4月
 - 
現在
東京工業大学 工学院 教授
 
2016年4月
 - 
2019年3月
東京工業大学 工学院 准教授
 
2017年6月
 - 
2018年1月
米国University of California, Santa Barbara 客員研究員
 
2011年5月
 - 
2016年3月
東京工業大学 大学院情報理工学研究科 准教授
 
2007年4月
 - 
2011年4月
京都大学 大学院理学研究科 助教
 
2007年10月
 - 
2008年9月
ドイツMax-Planck協会Fritz-Haber研究所 客員研究員
 
2002年5月
 - 
2007年3月
京都大学 大学院理学研究科 助手
 
2000年4月
 - 
2002年4月
理化学研究所 脳科学総合研究センター 基礎科学特別研究員
 
1999年4月
 - 
2000年3月
東京大学 大学院数理科学研究科 日本学術振興会特別研究員
 

学歴

 
1990年4月
 - 
1994年3月
京都大学 理学部 
 
1994年4月
 - 
1996年3月
京都大学 大学院理学研究科 物理学第一専攻
 
1996年4月
 - 
1999年3月
京都大学 大学院理学研究科 物理学・宇宙物理学専攻
 

論文

 
Watanabe Nobuhiro, Kato Yuzuru, Shirasaka Sho, Nakao Hiroya
PHYSICAL REVIEW E   100(4)    2019年10月   [査読有り]
Yamaguchi Ikuhiro, Isomura Takuya, Nakao Hiroya, Ogawa Yutaro, Jimbo Yasuhiko, Kotani Kiyoshi
JOURNAL OF THE PHYSICAL SOCIETY OF JAPAN   88(5)    2019年5月   [査読有り]
Ouchi Masanori, Nakao Hiroya
Nonlinear Theory and Its Applications, IEICE   10(1) 90-99   2019年
Mechanism of two-tone suppression is studied using a coupled-oscillator model of the cochlea with feed-forward coupling. Local amplification of sound signals is modeled by using Stuart-Landau oscillators near the Hopf bifurcation, and transmission...
Kunihiko Taira, Hiroya Nakao
Journal of Fluid Mechanics   846    2018年7月
© 2018 Cambridge University Press. We apply phase-reduction analysis to examine synchronization properties of periodic fluid flows. The dynamics of unsteady flows is described in terms of the phase dynamics, reducing the high-dimensional fluid flo...
Hiroya Nakao, Hiroya Nakao, Sho Yasui, Masashi Ota, Masashi Ota, Kensuke Arai, Yoji Kawamura
Chaos   28    2018年4月
© 2018 Author(s). A general phase reduction method for a network of coupled dynamical elements exhibiting collective oscillations, which is applicable to arbitrary networks of heterogeneous dynamical elements, is developed. A set of coupled adjoin...
Shigefumi Hata, Hiroya Nakao
Scientific Reports   7    2017年12月
© 2017 The Author(s). In large random networks, each eigenvector of the Laplacian matrix tends to localize on a subset of network nodes having similar numbers of edges, namely, the components of each Laplacian eigenvector take relatively large val...
Yoji Kawamura, Sho Shirasaka, Tatsuo Yanagita, Hiroya Nakao, Hiroya Nakao
Physical Review E   96    2017年7月
© 2017 American Physical Society. Optimization of the stability of synchronized states between a pair of symmetrically coupled reaction-diffusion systems exhibiting rhythmic spatiotemporal patterns is studied in the framework of the phase reductio...
Sho Shirasaka, Nobuhiro Watanabe, Yoji Kawamura, Hiroya Nakao, Hiroya Nakao
Physical Review E   96    2017年7月
© 2017 American Physical Society. We consider optimization of the linear stability of synchronized states between a pair of weakly coupled limit-cycle oscillators with cross coupling, where different components of state variables of the oscillator...
白坂 将, 紅林 亘, 中尾 裕也
数理解析研究所講究録   (2028) 109-112   2017年5月
歩行などの運動タスクを柔軟に達成するために, 動物の神経筋骨格系がその冗長自由度をどのように協調させているか, について理解することは身体運動研究の中心的課題とされてきた. この冗長自由度の協調(シナジー)の力学的側面を定量的に扱うための指標(シナジー指標)が提案されており, さかんに実験データにもとつく解析が行われている. しかしながら, 運動タスクの背景にある身体ダイナミクスとシナジー指標を理論的に関連付けることは行われていない. 本研究では, 安定リミットサイクルで記述されるような周...
Sho Shirasaka, Wataru Kurebayashi, Hiroya Nakao
Chaos   27    2017年2月
Phase reduction framework for limit-cycling systems based on isochrons has been used as a powerful tool for analyzing the rhythmic phenomena. Recently, the notion of isostables, which complements the isochrons by characterizing amplitudes of the s...
Sho Shirasaka, Wataru Kurebayashi, Hiroya Nakao
Physical Review E   95    2017年1月
© 2017 American Physical Society. Hybrid dynamical systems characterized by discrete switching of smooth dynamics have been used to model various rhythmic phenomena. However, the phase reduction theory, a fundamental framework for analyzing the sy...
Yoji Kawamura, Yoji Kawamura, Hiroya Nakao
Physical Review E   94    2016年9月
© 2016 American Physical Society. We investigate common-noise-induced synchronization between two identical networks of coupled phase oscillators exhibiting fully locked collective oscillations. Using the collective phase description method for fu...
Hiroya Nakao
Contemporary Physics   57 188-214   2016年4月
© 2016 Taylor & Francis. Systems of dynamical elements exhibiting spontaneous rhythms are found in various fields of science and engineering, including physics, chemistry, biology, physiology, and mechanical and electrical engineering. Such dyna...
中尾 裕也
計測と制御   55(4) 335-342   2016年
Yoji Kawamura, Yoji Kawamura, Hiroya Nakao
Physica D: Nonlinear Phenomena   295-296 11-29   2015年3月
© 2014 The Authors. We formulate a theory for the phase description of oscillatory convection in a cylindrical Hele-Shaw cell that is laterally periodic. This system possesses spatial translational symmetry in the lateral direction owing to the cy...
W. Kurebayashi, T. Ishii, M. Hasegawa, H. Nakao
EPL   107    2014年7月
We propose a method for controlling synchronization patterns of limit-cycle oscillators by common noisy inputs, i.e., by utilizing noise-induced synchronization. Various synchronization patterns, including fully synchronized and clustered states, ...
Shigefumi Hata, Hiroya Nakao, Alexander S. Mikhailov
Physical Review E - Statistical, Nonlinear, and Soft Matter Physics   89    2014年2月
The problem of stochastic advection of passive particles by circulating conserved flows on networks is formulated and investigated. The particles undergo transitions between the nodes, with the transition rates determined by the flows passing thro...
中尾 裕也, 秦 重史, Hiroya NAKAO, Shigefumi HATA, 東京工業大学大学院情報理工学研究科, マックスプランク協会フリッツハーバー研究所, Graduate School of Information Science and Engineering Tokyo Institute of Technology, Fritz Haber Institute of the Max Planck Society
ながれ : 日本流体力学会誌 = Journal of Japan Society of Fluid Mechanics   33(1) 29-36   2014年2月
Yoji Kawamura, Hiroya Nakao
Physical Review E - Statistical, Nonlinear, and Soft Matter Physics   89    2014年1月
We investigate common-noise-induced phase synchronization between uncoupled identical Hele-Shaw cells exhibiting oscillatory convection. Using the phase description method for oscillatory convection, we demonstrate that the uncoupled systems of os...
Shigefumi Hata, Hiroya Nakao, Alexander S. Mikhailov
Scientific Reports   4    2014年1月
As shown by Alan Turing in 1952, differential diffusion may destabilize uniform distributions of reacting species and lead to emergence of patterns. While stationary Turing patterns are broadly known, the oscillatory instability, leading to travel...
Shigefumi Hata, Hiroya Nakao, Alexander S. Mikhailov
Progress of Theoretical and Experimental Physics   2014    2014年1月
Sufficient conditions for the wave instability in general three-component reaction-diffusion systems are derived. These conditions are expressed in terms of the Jacobian matrix of the uniform steady state of the system, and enable us to determine ...
Ikuhiro Yamaguchi, Yutaro Ogawa, Hiroya Nakao, Yasuhiko Jimbo, Kiyoshi Kotani
Electronics and Communications in Japan   97 32-44   2014年1月
The corticothalamic Compact Model with time delay proposed by Kim and Robinson is analyzed focusing on the resting EEG, which can be described by the linear version of the model with white-noise input, under the assumption of spatial homogeneity a...
Hiroya Nakao
European Physical Journal: Special Topics   223 2411-2421   2014年1月
© 2014, EDP Sciences and Springer. Dynamics of the complex Ginzburg-Landau equation describing networks of diffusively coupled limit-cycle oscillators near the Hopf bifurcation is reviewed. It is shown that the Benjamin-Feir instability destabiliz...
Hiroya Nakao, Tatsuo Yanagita, Yoji Kawamura
Physical Review X   4    2014年1月
Reaction-diffusion systems can describe a wide class of rhythmic spatiotemporal patterns observed in chemical and biological systems, such as circulating pulses on a ring, oscillating spots, target waves, and rotating spirals. These rhythmic dynam...
Wataru Kurebayashi, Sho Shirasaka, Hiroya Nakao
Physical Review Letters   111    2013年11月
The phase reduction method for limit cycle oscillators subjected to weak perturbations has significantly contributed to theoretical investigations of rhythmic phenomena. We here propose a generalized phase reduction method that is also applicable ...
Yu Atsumi, Shigefumi Hata, Hiroya Nakao
Physical Review E - Statistical, Nonlinear, and Soft Matter Physics   88    2013年11月
We study a system consisting of diffusively coupled noisy bistable elements on a scale-free random network. This system exhibits an order-disorder phase transition as the noise intensity is varied. The phase ordering process takes place consecutiv...
Shigefumi Hata, Hiroya Nakao, Alexander S. Mikhailov
Progress of Theoretical and Experimental Physics   2013    2013年11月
Sufficient conditions for the wave instability in general three-component reaction-diffusion systems are derived. These conditions are expressed in terms of the Jacobian matrix of the uniform steady state of the system, and enable us to determine ...
Yoji Kawamura, Hiroya Nakao
Chaos   23    2013年10月
We formulate a theory for the collective phase description of oscillatory convection in Hele-Shaw cells. It enables us to describe the dynamics of the oscillatory convection by a single degree of freedom which we call the collective phase. The the...
山口 郁博, 小川 雄太郎, 中尾 裕也, 神保 泰彦, 小谷 潔
電気学会論文誌. C, 電子・情報・システム部門誌 = The transactions of the Institute of Electrical Engineers of Japan. C, A publication of Electronics, Information and Systems Society   132(11) 1787-1797   2012年11月
The corticothalamic Compact Model with time delay proposed by Kim and Robinson is analyzed focusing on the resting EEG, which can be described by the linear version of the model with white-noise input, under assumption of spatial homogeneity and t...
山口 郁博, 小川 雄太郎, 中尾 裕也, 神保 泰彦, 小谷 潔
電気学会論文誌. C, 電子・情報・システム部門誌 = The transactions of the Institute of Electrical Engineers of Japan. C, A publication of Electronics, Information and Systems Society   132(10) 1563-1574   2012年10月
The corticothalamic Compact Model with time delay proposed by Kim and Robinson is successfully reduced to a real Ginzburg-Landau equation in the vicinity of pitchfork bifurcation point, using center manifold theory for functional differential equa...
Kiyoshi Kotani, Ikuhiro Yamaguchi, Yutaro Ogawa, Yasuhiko Jimbo, Hiroya Nakao, G. Bard Ermentrout
Physical Review Letters   109    2012年7月
Limit-cycle oscillations induced by time delay are widely observed in various systems, but a systematic phase-reduction theory for them has yet to be developed. Here we present a practical theoretical framework to calculate the phase response func...
S. Hata, S. Hata, H. Nakao, H. Nakao, A. S. Mikhailov
EPL   98    2012年6月
Results of the first systematic study on feedback control of nonequilibrium pattern formation in networks are reported. Effects of global feedback control on Turing patterns in network-organized activator-inhibitor system have been investigated. T...
Yu Atsumi, Hiroya Nakao
Physical Review E - Statistical, Nonlinear, and Soft Matter Physics   85    2012年5月
A system of phase oscillators with repulsive global coupling and periodic external forcing undergoing asynchronous rotation is considered. The synchronization rate of the system can exhibit persistent fluctuations depending on parameters and initi...
Ikuhiro Yamaguchi, Yutaro Ogawa, Hiroya Nakao, Yasuhiko Jimbo, Kiyoshi Kotani
IEEJ Transactions on Electronics, Information and Systems   132    2012年1月
The corticothalamic Compact Model with time delay proposed by Kim and Robinson is successfully reduced to a real Ginzburg-Landau equation in the vicinity of pitchfork bifurcation point, using center manifold theory for functional differential equa...
Ikuhiro Yamaguchi, Yutaro Ogawa, Hiroya Nakao, Yasuhiko Jimbo, Kiyoshi Kotani
IEEJ Transactions on Electronics, Information and Systems   132 1787-1797   2012年1月
The corticothalamic Compact Model with time delay proposed by Kim and Robinson is analyzed focusing on the resting EEG, which can be described by the linear version of the model with white-noise input, under assumption of spatial homogeneity and t...
Hiroya Nakao, Tatsuo Yanagita, Yoji Kawamura
Procedia IUTAM   5 227-233   2012年1月
Phase reduction theory for stable limit-cycle solutions of one-dimensional reaction-diffusion systems is developed. By locally approximating the isochrons of the limit-cycle orbit, we derive the phase sensitivity function, which is a key quantity ...
Ikuhiro Yamaguchi, Yutaro Ogawa, Yasuhiko Jimbo, Hiroya Nakao, Hiroya Nakao, Kiyoshi Kotani
PLoS ONE   6    2011年11月
Time delay is known to induce sustained oscillations in many biological systems such as electroencephalogram (EEG) activities and gene regulations. Furthermore, interactions among delay-induced oscillations can generate complex collective rhythms,...
Yoji Kawamura, Hiroya Nakao, Hiroya Nakao, Yoshiki Kuramoto, Yoshiki Kuramoto
Physical Review E - Statistical, Nonlinear, and Soft Matter Physics   84    2011年10月
We develop a theory of collective phase description for globally coupled noisy excitable elements exhibiting macroscopic oscillations. Collective phase equations describing macroscopic rhythms of the system are derived from Langevin-type equations...
Shigefumi Hata, Shigefumi Hata, Kensuke Arai, Roberto F. Galán, Hiroya Nakao, Hiroya Nakao
Physical Review E - Statistical, Nonlinear, and Soft Matter Physics   84    2011年7月
We consider optimization of phase response curves for stochastic synchronization of noninteracting limit-cycle oscillators by common Poisson impulsive signals. The optimal functional shape for sufficiently weak signals is sinusoidal, but can diffe...
中尾 裕也
物性研究   96(1) 59-62   2011年4月
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。
Yoji Kawamura, Hiroya Nakao, Hiroya Nakao, Kensuke Arai, Hiroshi Kori, Hiroshi Kori, Yoshiki Kuramoto, Yoshiki Kuramoto
Chaos   20    2010年12月
We theoretically investigate the collective phase synchronization between interacting groups of globally coupled noisy identical phase oscillators exhibiting macroscopic rhythms. Using the phase reduction method, we derive coupled collective phase...
Yoji Kawamura, Hiroya Nakao, Hiroya Nakao, Kensuke Arai, Hiroshi Kori, Hiroshi Kori, Yoshiki Kuramoto, Yoshiki Kuramoto
Chaos   20    2010年12月
We theoretically study the synchronization between collective oscillations exhibited by two weakly interacting groups of nonidentical phase oscillators with internal and external global sinusoidal couplings of the groups. Coupled amplitude equatio...
Denis S. Goldobin, Denis S. Goldobin, Jun Nosuke Teramae, Hiroya Nakao, G. Bard Ermentrout
Physical Review Letters   105    2010年10月
The phase description is a powerful tool for analyzing noisy limit-cycle oscillators. The method, however, has found only limited applications so far, because the present theory is applicable only to Gaussian noise while noise in the real world of...
Shigefumi Hata, Takeaki Shimokawa, Kensuke Arai, Hiroya Nakao, Hiroya Nakao
Physical Review E - Statistical, Nonlinear, and Soft Matter Physics   82    2010年9月
Nonlinear oscillators can mutually synchronize when they are driven by common external impulses. Two important scenarios are (i) synchronization resulting from phase locking of each oscillator to regular periodic impulses and (ii) noise-induced sy...
Hiroya Nakao, Hiroya Nakao, Jun Nosuke Teramae, Jun Nosuke Teramae, Jun Nosuke Teramae, Denis S. Goldobin, Denis S. Goldobin, Yoshiki Kuramoto, Yoshiki Kuramoto
Chaos   20    2010年7月
An effective white-noise Langevin equation is derived that describes long-time phase dynamics of a limit-cycle oscillator driven by weak stationary colored noise. Effective drift and diffusion coefficients are given in terms of the phase sensitivi...
Hiroya Nakao, Hiroya Nakao, Alexander S. Mikhailov
Nature Physics   6 544-550   2010年7月
Turing instability in activator-inhibitor systems provides a paradigm of non-equilibrium self-organization; it has been extensively investigated for biological and chemical processes. Turing instability should also be possible in networks, and gen...
Hisa Aki Tanaka, Hiroya Nakao, Kenta Shinohara
IEICE Electronics Express   6 1562-1568   2009年11月
A novel, distributed timing allocation method [2, 3, 4, 5] has been proposed for packet collision avoidance in wireless sensor networks recently. In this paper, this proposed method is theoretically examined, and a hidden self-organization mechani...
Hiroshi Kori, Hiroshi Kori, Yoji Kawamura, Hiroya Nakao, Kensuke Arai, Yoshiki Kuramoto, Yoshiki Kuramoto
Physical Review E - Statistical, Nonlinear, and Soft Matter Physics   80    2009年9月
We develop a collective-phase description for a population of nonidentical limit-cycle oscillators with any network structure undergoing fully phase-locked collective oscillations. The whole network dynamics can be described by a single collective...
Jun Nosuke Teramae, Hiroya Nakao, G. Bard Ermentrout
Physical Review Letters   102    2009年5月
We formulate a phase-reduction method for a general class of noisy limit cycle oscillators and find that the phase equation is parametrized by the ratio between time scales of the noise correlation and amplitude relaxation of the limit cycle. The ...
Ken Nagai, Hiroya Nakao, Hiroya Nakao
Physical Review E   79, 036205 [6 pages]    2009年3月
Experimental realization and quantitative investigation of common-noise-induced synchronization of limit-cycle oscillations subject to random telegraph signals are performed using an electronic oscillator circuit. Based on our previous formulation...
Hiroya Nakao, Alexander S. Mikhailov
Physical Review E   79, 036214 [5 pages]    2009年3月
We demonstrate that diffusively coupled limit-cycle oscillators on random networks can exhibit various complex dynamical patterns. Reducing the system to a network analog of the complex Ginzburg-Landau equation, we argue that uniform oscillations ...
Kensuke Arai, Hiroya Nakao, Hiroya Nakao
Physical Review E   78, 066220 [8 pages]    2008年12月
Populations of uncoupled limit-cycle oscillators receiving common random impulses show various types of phase-coherent states, which are characterized by the distribution of phase differences between pairs of oscillators. We develop a theory to pr...
Yoji Kawamura, Hiroya Nakao, Hiroya Nakao, Kensuke Arai, Hiroshi Kori, Yoshiki Kuramoto, Yoshiki Kuramoto
Physical Review Letters   101, 024101 [4 pages]    2008年7月
The collective phase response to a macroscopic external perturbation of a population of interacting nonlinear elements exhibiting collective oscillations is formulated for the case of globally coupled oscillators. The macroscopic phase sensitivity...
Kensuke Arai, Hiroya Nakao, Hiroya Nakao
Physical Review E   77, 036218 [17 pages]    2008年3月
An ensemble of uncoupled limit-cycle oscillators receiving common Poisson impulses shows a range of nontrivial behavior, from synchronization, desynchronization, to clustering. The group behavior that arises in the ensemble can be predicted from t...
Hiroya Nakao, Kensuke Arai, Yoji Kawamura
Physical Review Letters   98, 184101 [4 pages]    2007年5月
We study synchronization properties of general uncoupled limit-cycle oscillators driven by common and independent Gaussian white noises. Using phase reduction and averaging methods, we analytically derive the stationary distribution of the phase d...
Yoji Kawamura, Hiroya Nakao, Yoshiki Kuramoto
Physical Review E   75, 036209 [17 pages]    2007年3月
We demonstrate that nonlocally coupled limit-cycle oscillators subject to spatiotemporally white Gaussian noise can exhibit a noise-induced transition to turbulent states. After illustrating noise-induced turbulent states with numerical simulation...
中尾 裕也, 新井 賢亮, 河村 洋史
物性研究   87(4) 546-549   2007年1月
結合していないリミットサイクル振動子の集団に共通の白色ガウスノイズを与えると,振動子の詳細によらず,一般に同期現象やクラスタリング現象が生じることを示す.
The analysis of phase coherence of an ensemble of uncoupled limit-cycle oscillators via averaging of a jump-diffusion Kolmogorov equation(共著)
Proceedings of 2007 International Symposium on Nonlinear Theory and its Applications, Vancouver, Canada   100-103    2007年
Hiroya Nakao, Hiroya Nakao, Shuya Kitada, Shuya Kitada, Alexander S. Mikhailov
Physical Review E   74, 026213 [10 pages]    2006年9月
The finite-sample effect on the growth of moments of the perturbation observed in numerical simulations of chaotic dynamical systems is studied. To numerically estimate the moments, only a limited number of sample trajectories can be utilized, and...
Yoshiki Kuramoto, Shigeru Shinomoto, Hiroya Nakao, Takao Ohta
Progress of Theoretical Physics Supplement   161    2006年6月
Hiroya Nakao, Ken Nagai, Kensuke Arai
Progress of Theoretical Physics Supplement   161, 294-297 294-297   2006年6月
Reproducibility of a noisy limit-cycle oscillator driven by a random piecewise constant signal is analyzed. By reducing the model to random phase maps, it is shown that the reproducibility of the limit cycle generally improves when the phase maps ...
Hiroya Nakao
Journal of the Physical Society of Japan   75, 034001 [7 pages]    2006年3月
A system of globally coupled phase oscillators subject to an external input is considered as a simple model of neural circuits coding external stimulus. The information coding efficiency of the system in its asynchronous state is quantified using ...
Reproducibility of limit-cycle oscillators induced by random impulses(共著)
Proceedings of 2006 International Symposium on Nonlinear Theory and its Applications, Bologna, Italy   295-298    2006年
Hiroya Nakao, Ken Suke Arai, Ken Nagai, Yasuhiro Tsubo, Yoshiki Kuramoto
Physical Review E   72, 026220 [13 pages]    2005年8月
The mechanism of phase synchronization between uncoupled limit-cycle oscillators induced by common random impulsive forcing is analyzed. By reducing the dynamics of the oscillator to a random phase map, it is shown that phase synchronization gener...
Hirokazu Asano, Hiroya Nakao
Journal of the Physical Society of Japan   74, 1661-1665 1661-1665   2005年6月
Two types of spatiotemporal chaos exhibited by ensembles of coupled nonlinear oscillators are analyzed using independent component analysis (ICA). For diffusively coupled complex Ginzburg-Landau oscillators that exhibit smooth amplitude patterns, ...
Ken Nagai, Hiroya Nakao, Yasuhiro Tsubo
Physical Review E   71, 036217 [8 pages]    2005年3月
When a neuron receives a randomly fluctuating input current, its reliability of spike generation improves compared with the case of a constant input current [Mainen and Sejnowski, Science 268, 1503 (1995)]. This phenomenon can be interpreted as ph...
中尾 裕也, Mikhailov Alexander S.
物性研究   82(2) 239-250   2004年5月
空間分布した化学反応や生物の個体数変動において,反応率や増加率に揺らぎがある状況の簡単なモデルである「確率的な自己触媒反応拡散系」の間欠的な挙動とその有限サイズ効果について議論したい.この系は,空間の各点でランダム乗法過程に従い,周囲と拡散結合する場の確率偏微分方程式で与えられる.この方程式は,ランダムな媒質中のdirected polymerの分配関数が従うものと同型で,ラフな界面の成長を記述するKPZ方程式や,ノイズを受けたBurgers方程式に帰着できるため,古くから詳しく調べられて...
Hiroya Nakao, Alexander S. Mikhailov
Chaos   13, 953-961 953-961   2003年1月
A general model of autocatalytic stochastic growth with diffusion is analytically and numerically investigated. Exact analytical results for the intermittency exponents and the probability of rare strong bursts in an infinite system are presented....
Hiroya Nakao, Tsuyoshi Mishiro, Michio Yamada
International Journal of Bifurcation and Chaos   11, 1483-1493 1483-1493   2001年1月
We propose a simple method to visualize spatiotemporal correlation between scales using wavelets, and apply it to two typical spatiotemporally chaotic systems, namely to coupled complex Ginzburg-Landau oscillators with diffusive interaction, and t...
中尾 裕也
物性研究   77(2) 302-303   2001年
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。
Yoshiki Kuramoto, Hiroya Nakao, Dorjsuren Battogtokh
Physica A   288, 244-264 244-264   2000年12月
Large populations of oscillatory units distributed densely and uniformly in a diffusive medium exhibit turbulence with multi-scaling properties similar to fully developed fluid turbulence. Unlike the latter, however, the scaling exponents are para...
中尾 裕也
日本物理学会講演概要集   55(0) 282-289   2000年2月
Multi-scaling properties of one-dimensional truncated Levy flights are studied. Due to the broken self-similarity of the distribution of jumps, they are expected to possess multi-scaling properties in contrast to the ordinary Levy flights. We argu...
H. Nakao, Y. Kuramoto
European Physical Journal B   11 345-360   1999年9月
Multi-scaling properties in quasi-continuous arrays of chaotic maps driven by long-wave random force are studied. The spatial pattern of the amplitude X(x, t) is characterized by multi-affinity, while the field defined by its coarse-grained spatia...
Hiroya Nakao, Hiroya Nakao
Chaos   9, 902-909 902-909   1999年1月
A two-dimensional system of nonlocally coupled complex Ginzburg-Landau oscillators is investigated numerically for the first time. As previously shown for the one-dimensional case, this two-dimensional system exhibits anomalous spatio-temporal cha...
Yoshiki Kuramoto, Dorjsuren Battogtokh, Dorjsuren Battogtokh, Hiroya Nakao
Physical Review Letters   81, 3543-3546 3543-3546   1998年10月
A three-component reaction-diffusion model is proposed as the first example to exhibit chemical turbulence with multiaffine fractal structures, the underlying mechanism being the same as for similar turbulence discovered recently in some nonlocall...
Hiroya Nakao
Physical Review E   58, 1591-1600 1591-1600   1998年1月
It is well known that a random multiplicative process with weak additive noise generates a power-law probability distribution. It has recently been recognized that this process exhibits another type of power law: the moment of the stochastic varia...
Yoshiki Kuramoto, Hiroya Nakao
Physical Review Letters   78, 4039-4042 4039-4042   1997年1月
Large assemblies of nonlinear dynamical units driven by a long-wave fluctuating external field are found to generate strong turbulence with scaling properties. This type of turbulence is so robust that it persists over a finite parameter range wit...
Yoshiki Kuramoto, Hiroya Nakao
Physica D   103, 294-313 294-313   1997年1月
It is demonstrated numerically that power-law spatial correlations appear generically in self-oscillatory media with non-local coupling. This occurs in length scales smaller than the range of coupling when the turbulent fluctuations generated thro...
中尾 裕也
物性研究   69(3)    1997年
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。ポスターセッション
Yoshiki Kuramoto, Hiroya Nakao
Physical Review Letters   76, 4352-4355 4352-4355   1996年1月
It is argued that power-law spatial correlation at short distances is a generic property of spatiotemporal chaos exhibited by active dynamical elements coupled nonlocally. While this fact was suggested earlier from some numerical analysis of coupl...

書籍等出版物

 
中尾 裕也, 長谷川 幹雄, 合原 一幸 (担当:共著)
コロナ社   2017年12月   ISBN:4339028045
Steven H. Strogatz (担当:共訳)
丸善出版   2015年1月   ISBN:4621085808

講演・口頭発表等

 
河村 洋史, 中尾 裕也
電子情報通信学会技術研究報告 = IEICE technical report : 信学技報   2017年11月9日   
渡邊 暢浩, 白坂 将, 河村 洋史, 中尾 裕也
電子情報通信学会技術研究報告 = IEICE technical report : 信学技報   2017年3月14日   
山口 郁博, 磯村 拓哉, 中尾 裕也, 小川 雄太郎, 神保 泰彦, 小谷 潔
日本物理学会講演概要集   2017年   
格子ラプラシアン結合した活性・不活性振動子の混在系のマクロスコピックな振動を議論する。p次元格子複素Ginzburg-Landau方程式において一般化自由エネルギー(リアプノフ関数)を2変数に近似することによって、マクロスコピックな振動が抑制される条件を解析的に導出した。
佐藤 孝之, 白坂 将, 中尾 裕也, 紅林 亘
電子情報通信学会技術研究報告 = IEICE technical report : 信学技報   2016年10月27日   
佐藤 孝之, 白坂 将, 中尾 裕也, 紅林 亘
電子情報通信学会技術研究報告 = IEICE technical report : 信学技報   2016年10月27日   
秦 重史, 中尾 裕也
日本物理学会講演概要集   2016年   
<p>近年,ネットワーク上における拡散過程が精力的に研究されている.ネットワーク上の拡散過程を数理的に記述するにあたってラプラス行列が用いられる.このラプラス行列の持つ特性として,固有ベクトルの局在性が挙げられる.この性質は数値計算により確かめられているが,未だ理論的な証明はなされていないため,例えば,どのような種類のネットワークに特有の性質であるかなど,未だ不明な点が多い.そこで本講演では,上記の解決に向けて,ラプラス固有ベクトルの局在性の理論的説明を試みる.</p>
紅林 亘, 白坂 将, 中尾 裕也
日本物理学会講演概要集   2016年   
Koopman作用素に基づいた理論的定式化とデータ解析手法により,時系列データから非線形力学系の縮約モデリングとシステム同定を行う手法について議論する.
大内 将記, 中尾 裕也
日本物理学会講演概要集   2016年   
蝸牛のもつ音増幅作用(能動過程)はHopf分岐点近傍のダイナミクス(Hopf振動子)で表現できることが報告され,Hopf振動子を用いた聴覚特性の解析が精力的に行われている.本研究では結合Hopf振動子系による蝸牛モデルを用いて蝸牛の機械的特性に起因する知覚現象である二音抑圧の解析を行い,これをシンプルな2次の力学系として解釈した.
大田 真志, 白坂 将, 中尾 裕也
日本物理学会講演概要集   2016年   
力学系の解軌道近傍のダイナミクスの安定性を評価する強力な手法としてLyapunov解析がある。この手法は解軌道に与えられた摂動の増大・収縮する速さ(Lyapunov指数)およびその固有の方向(Lyapunovベクトル)を特定することが可能である。本研究では、力学系に対称性がある場合に、Lyapunov指数およびLyapunovベクトルに現れ得る対称性を、群の表現論の知見を用いて明らかにする。
河村 洋史, 中尾 裕也
電子情報通信学会技術研究報告 = IEICE technical report : 信学技報   2015年11月9日   
大田 真志, 白坂 将, 紅林 亘, 中尾 裕也
機械力学・計測制御講演論文集   2015年8月25日   
Gait patterns of insects and animals are generated by Central Pattern Generators (CPGs) in their nervous systems. The dynamics of the CPG are often modeled mathematically using a system of coupled neural oscillators, which can generate various ani...
渡邉 英太郎, 白坂 将, 紅林 亘, 中尾 裕也
機械力学・計測制御講演論文集   2015年8月25日   
We propose a method to estimate unknown parameters of coupled dynamical systems from observed data using a merging particle filter. The particle filter is a method to estimate the probability density function (PDF) of the system state by approxima...
紅林 亘, 白坂 将, 中尾 裕也
機械力学・計測制御講演論文集   2015年8月25日   
Dynamic mode decomposition (DMD) is a method for the mode decomposition of time series data based on the dynamical systems theory. Unlike conventional methods, the DMD can be applied to the time series whose dynamics is modeled as a nonlinear proc...
白坂 将, 紅林 亘, 中尾 裕也
機械力学・計測制御講演論文集   2015年8月25日   
Uncontrolled manifold analysis provides the synergy index, which quantifies how well a neuro-musculo-skeletal system of an animal, characterized by redundant degrees of freedom with respect to dynamic tasks, is coordinated to maintain a task perfo...
渡邉 英太郎, 白坂 将, 中尾 裕也
電子情報通信学会技術研究報告 = IEICE technical report : 信学技報   2015年6月11日   
渡邉 英太郎, 白坂 将, 中尾 裕也
電子情報通信学会技術研究報告 = IEICE technical report : 信学技報   2015年6月11日   
秦 重史, 中尾 裕也, Mikhailov A. S.
日本物理学会講演概要集   2015年   
秦 重史, 中尾 裕也, Mikhailov Alexander S.
日本物理学会講演概要集   2015年   
紅林 亘, 白坂 将, 中尾 裕也
日本物理学会講演概要集   2015年   
戸丸 洋輔, 白坂 将, 紅林 亘, 中尾 裕也
日本物理学会講演概要集   2015年   
大田 真志, 白坂 将, 紅林 亘, 中尾 裕也
日本物理学会講演概要集   2015年   
渡邉 英太郎, 白坂 将, 中尾 裕也
日本物理学会講演概要集   2015年   
戸丸 洋輔, 白坂 将, 紅林 亘, 中尾 裕也
日本物理学会講演概要集   2015年   
紅林 亘, 白坂 将, 中尾 裕也
電子情報通信学会技術研究報告 = IEICE technical report : 信学技報   2014年12月3日   
自励振動子の同期現象を解析する際に,位相モデルと呼ばれる単純なモデルがこれまで重要な役割を演じてきた.最近,我々は強い入力を受ける場合にもロバストな一般化位相モデルを提案したが,このモデルではより詳細な応答特性を計算する必要があり,高い計算コストがかかるという欠点がある.そこで,本報告では,応答特性がより容易に計算できる二次の位相モデルを計算する.このモデルは一般化位相モデルの二次近似となっている.さらに,二次の位相モデルの応答特性を得るための効率的な数値計算法を提案する.この提案手法の妥...
白坂 将, 紅林 亘, 中尾 裕也
機械力学・計測制御講演論文集   2014年8月25日   
Many dynamical systems exhibit complex behaviors dominated by low-dimensional structures, even though they possess a large degree of freedom. Dynamic Mode Decomposition (DMD) is a recent development in the post-processing algorithm for extracting ...
紅林 亘, 白坂 将, 中尾 裕也
機械力学・計測制御講演論文集   2014年8月25日   
In analyzing mutual synchronization of coupled self-excited oscillators, a systematic dimension reduction method, called the phase reduction method, has played an important role in applied mathematics. In our previous work, we proposed a generaliz...
紅林 亘, 白坂 将, 中尾 裕也
回路とシステムワークショップ論文集 Workshop on Circuits and Systems   2014年8月4日   
紅林 亘, 中尾 裕也
電子情報通信学会総合大会講演論文集   2014年3月4日   
紅林 亘, 中尾 裕也
電子情報通信学会技術研究報告. NLP, 非線形問題   2014年3月3日   
リミットサイクル振動子の同期現象を解析する際には,位相と呼ばれる変数を定義して振動子の次元を縮約することのできる位相縮約法が重要な役割を演じてきたが,カオス振動子ではこうした理論的枠組みが未だ確立されていない.本稿では,リミットサイクル振動子における位相の定義を自然に拡張することにより,カオス振動子における位相の定義を提案する.この定義により,位相に対して明確な物理的意味付けがなされ,カオス振動子の位相縮約が正当化されるものと期待される.さらに,振動子の応答特性と共変リアプノフベクトルの間...
白坂 将, 紅林 亘, 中尾 裕也
電子情報通信学会技術研究報告 = IEICE technical report : 信学技報   2014年1月21日   
システムに瞬間的な変化を伴うような,時間的階層性をもつ系をモデル化する方法として,離散力学系と連続力学系の混在するハイブリッド力学系がよく用いられる.リズミカルなふるまいを示すハイブリッド力学系の例は機械工学,電子工学,生命科学など広範な分野においてみられ,その同期リズムは多様な応用をもつ.前回の報告[白坂将他,信学技報,112,487,pp.55-58,2013]で,我々は非線形振動子の同期特性を調べる一般的な数理的枠組みとして発展してきた位相縮約法を拡張し,それがハイブリッド力学系にお...
石井 翼, 紅林 亘, 中尾 裕也
電子情報通信学会技術研究報告 = IEICE technical report : 信学技報   2014年1月21日   
近年,非線形振動子による同期現象の工学的応用が試みられている.同期現象のダイナミクスは外力に対する振動子の応答特性によって決まるので,同期現象の応用においては,好ましい応答特性を持つ振動子の設計が必要となる.本報告では,周期軌道と応答特性の線形近似である位相感受関数が与えられた場合に,振動子を設計する方法を提案する.提案手法では,振動子のダイナミクスを記述するベクトル場を,多項式近似することによって設計する.フロケ理論から,目標の周期軌道と位相感受関数を持つためにベクトル場が満たすべき条件...
蓑島 勇太, 中尾 裕也
電子情報通信学会技術研究報告 = IEICE technical report : 信学技報   2014年1月21日   
交通システムにおける渋滞は,交通搬送時間の著しい浪費などを引き起こすため,大きな社会問題として扱われている.その解決策の一つとして,個々の車両の速度を調整することにより渋滞を抑制する制御手法の研究が,広く行われている.本報告では,これまで交通流の研究に広く用いられてきた最適速度モデルに基づき,局所的な車両密度に関する情報を利用して渋滞を抑制する制御手法を提案する.最適速度モデルでは,各車両の目標速度を,各車両とその直前を走行する車両との車間距離を引数とする最適速度関数により与えるが,提案手...
紅林 亘, 白坂 将, 中尾 裕也
電子情報通信学会技術研究報告 = IEICE technical report : 信学技報   2014年1月21日   
結合を持つ非線形振動子の間の相互同期現象に関する理論的な解析において,これまで位相縮約法と呼ばれる手法が重要な役割を演じてきた.我々は先行研究において,振動子への入力が十分弱い場合にしか適用できなかった従来の位相縮約法を拡張し,強い入力に対しても有効な新しい縮約法を提案した[W. Kurebayashi et al., Phys. Rev. Lett. 111, 214101(2013)].本稿では,我々の新しい位相縮約法を応用することにより,安定な周期軌道を持つ振動子が強く結合した場合の...
白坂 将, 紅林 亘, 中尾 裕也
機械力学・計測制御講演論文集   2013年8月25日   
Hybrid dynamical systems are utilized to describle the behavior of systems that possess some kind of mixed continuous and discrete nature. Mechanical systems that exhibit self-excited vibration with impacting behavior or stick-slip motion belong t...
安井 祥, 紅林 亘, 中尾 裕也
機械力学・計測制御講演論文集   2013年8月25日   
An energy-efficient control method for stabilizing cooperative periodic motion of multi joint robots, such as manipulators, is proposed. The proposed method is based on the dynamical systems theory and designed to achieve two goals: stabilization ...
紅林 亘, 白坂 将, 中尾 裕也
機械力学・計測制御講演論文集   2013年8月25日   
In this study, we propose a new systematic approximation method for theoretically analyzing synchronization dynamics exhibited by a general class of self-excited oscillators. In applied mathematics, the phase-reduction method, which enables us to ...
紅林 亘, 藤原 寛太郎, 中尾 裕也, 池口 徹
電子情報通信学会技術研究報告 = IEICE technical report : 信学技報   2013年5月27日   
共通のノイズ外力によって複数の系が同期する現象をノイズ同期現象といい,リミットサイクル振動子のノイズ同期現象については,既に理論的な解析法が確立されている.一方で,カオスなどのより一般の系については,未だ理論的な定式化が存在しない.本稿では,まず,従来の位相縮約法の概念を拡張し,ノイズ外力を受けるカオス振動子に対して適用できる新しい位相縮約法を提案する.そして,新しい位相縮約法をカオス振動子に適用し,そのノイズ同期現象について解析する.これにより,共通のノイズ外力に駆動される2つのカオス振...
紅林 亘, 白坂 将, 中尾 裕也
電子情報通信学会技術研究報告 : 信学技報   2013年3月14日   
位相縮約法はリミットサイクル振動子の理論的な解析に利用され,とりわけ同期現象の解析に重宝されてきたが,振動子の受ける外力が十分弱いと仮定できる場合にしか適用できない.本稿では,従来の位相縮約法を一般化し,振動子が強い外力を受ける場合にも適用できる新しい位相縮約法を提案する.提案手法は,振動子の受ける外力が,変動が遅い成分と,残りの十分小さな揺らぎ成分とに分離できる場合に有効であり,外力が十分弱いという仮定が不要となる.よって,より幅広いクラスの同期現象を解析することが可能になると考えられ,...
風間 正弘, 蓑島 勇太, 紅林 亘, 中尾 裕也
電子情報通信学会技術研究報告 : 信学技報   2013年3月14日   
近年,非線形振動子の共通ノイズ同期現象を工学応用するための試みがなされているが,実世界におけるノイズは完全に共通ではなく,それぞれ独立な成分を含む.よって,ロバストな同期を実現するためには,各々の振動子に入力されるノイズの相関を高めることが必要となる.本稿では,ノイズに対するフィルタ処理の適用によってロバストな同期を実現する手法を提案し,その際に用いるフィルタについて解析的および数値的に検討を行う.とりわけ,本稿では,ノイズ時系列を閾値によって離散的な値に変換する閾値フィルタを提案し,閾値...
白坂 将, 紅林 亘, 中尾 裕也
電子情報通信学会技術研究報告 : 信学技報   2013年3月14日   
位相縮約法はリミットサイクル振動子の解析において有用だが,既存の理論は連続ダイナミクスと離散ダイナミクスの両者を含むハイブリッド系に対しては適用できない.本研究では,ハイブリッド系に対しても適用できるように位相縮約法を拡張し,系の方程式からその応答特性を直接計算する手法を提案する.また,本手法を具体的な系に適用しその妥当性を示す.
中尾 裕也
電子情報通信学会技術研究報告. NLP, 非線形問題   2011年1月17日   
位相縮約法は,リミットサイクル振動子のダイナミクスをその位相のみを用いて近似的に記述する方法で,リミットサイクル振動子系の解析に有用である.本報告では,低次元力学系で記述されるリミットサイクル振動子に対する従来の位相縮約法を,無限次元の力学系である反応拡散系のリミットサイクル解に拡張することを試みる.その応用として,1次元リング上の反応拡散系の進行パルス解の共通ランダムインパルスによる位相同期現象を解析する.
中尾 裕也
電子情報通信学会技術研究報告. NC, ニューロコンピューティング   2011年1月17日   
位相縮約法は,リミットサイクル振動子のダイナミクスをその位相のみを用いて近似的に記述する方法で,リミットサイクル振動子系の解析に有用である.本報告では,低次元力学系で記述されるリミットサイクル振動子に対する従来の位相縮約法を,無限次元の力学系である反応拡散系のリミットサイクル解に拡張することを試みる.その応用として,1次元リング上の反応拡散系の進行パルス解の共通ランダムインパルスによる位相同期現象を解析する.
秦 重史, 新井 賢亮, 中尾 裕也
情報処理学会研究報告   2010年8月   
秦 重史, 新井 賢亮, 中尾 裕也
電子情報通信学会技術研究報告. NC, ニューロコンピューティング   2010年6月11日   
実世界のリズム素子は、しばしば揺らぎを伴う周期的なダイナミクスを示す。このため、従来の決定論的なリミットサイクルに対する位相縮約法では、元のリズム素子のダイナミクスを完全に記述することができない。そこで我々は位相応答に確率揺らぎを取り入れた、新しい位相縮約法を提案する。素子の揺らぎを確率揺らぎで置きかえることで、従来と同様に簡潔に扱える位相モデルを導く。位相応答が一意的に定まらない系としてカオス振動子を取り上げ、Zhou,Kurthsらが扱ったカオス振動子のノイズ同期現象[1]に我々の手法...
秦 重史, 新井 賢亮, 中尾 裕也
電子情報通信学会技術研究報告. NLP, 非線形問題   2010年6月11日   
実世界のリズム素子は、しばしば揺らぎを伴う周期的なダイナミクスを示す。このため、従来の決定論的なリミットサイクルに対する位相縮約法では、元のリズム素子のダイナミクスを完全に記述することができない。そこで我々は位相応答に確率揺らぎを取り入れた、新しい位相縮約法を提案する。素子の揺らぎを確率揺らぎで置きかえることで、従来と同様に簡潔に扱える位相モデルを導く。位相応答が一意的に定まらない系としてカオス振動子を取り上げ、Zhou,Kurthsらが扱ったカオス振動子のノイズ同期現象[1]に我々の手法...
中尾 裕也
電子情報通信学会技術研究報告. NLP, 非線形問題   2009年11月4日   
スケールフリーネットワークを介して相互作用するリミットサイクル振動子系のダイナミクスついて報告する.従来の研究で,振幅自由度のない位相振動子系はよく解析されてきているが,素子間の結合強度がある程度強くなった場合には,振動子の振幅効果が重要となる.この効果により,これまで報告されていた完全同期状態や定常な位相勾配を持つ位相ロック状態などに加えて,ネットワーク上でのカオスやクラスタリングなどの新たな状態が生じる.これをネットワークの平均場近似と振動子の分岐ダイアグラムを用いて説明する.
秦 重史, 中尾 裕也
電子情報通信学会技術研究報告. NLP, 非線形問題   2009年11月4日   
独立な非線形振動子の集団に特徴的な現象として、共通インパルス外力による位相同期があげられる。このような同期現象は二つに大別される。振動子群に共通な周期インパルスを与えると、振動子群は外力に引き込まれ、結果として同期することが知られている(位相ロック)。また、振動子群に共通ポアソンインパルスを与えた場合も振動子群は同期することが知られている(ノイズ同期)。どちらも「共通インパルス外力による同期」であるが、これらにはどのような違いがあるのだろうか。本研究では、ポアソンインパルスから周期インパル...
河村 洋史, 中尾 裕也, 新井 賢亮, 郡 宏, 蔵本 由紀
日本物理学会講演概要集   2009年   
河村 洋史, 中尾 裕也, 蔵本 由紀
理論応用力学講演会 講演論文集   2008年   
ノイズを受けた非局所結合リミットサイクル振動子系の階層構造を縮約理論に基づいて解析する。位相縮約法を二段階で適用することにより、非局所結合振動子系は気体分子やプラズマと類似の階層構造を持つことを示す。また、縮約の各段階において詳細な数値計算を行い、理論を検証する。
中尾 裕也, 高阪 勇輔, 岸根 順一郎, 秋田 素子, 井上 克也, 秋光 純
日本物理学会講演概要集   2008年   
中尾 裕也, 新井 賢亮
電子情報通信学会総合大会講演論文集   2007年3月7日   
河村 洋史, 中尾 裕也, 蔵本 由紀
理論応用力学講演会 講演論文集   2006年   
ノイズを受けたリミットサイクル振動子が非局所結合した系を考え、適切な条件下においてこの系はノイズによって時空カオスが誘起され得ることを示す。 結合強度とノイズ強度が十分小さい時、この...
中尾 裕也, 新井 賢亮
理論応用力学講演会 講演論文集   2006年   
外部よりランダムなインパルスを受けた互いに結合していない非線形振動子間に生じる位相同期現象を解析する。振動子のダイナミクスをランダム位相写像に縮約することにより、インパルスの強度が弱く、かつインパルスの間隔が十分長い場合には、位相同期が一般に起きることを示す。
浅野 浩一, 中尾 裕也
日本物理学会講演概要集   2004年   
中尾 裕也
日本物理学会講演概要集   2003年   
中尾 裕也
日本物理学会講演概要集   2001年   
中尾 裕也
日本物理学会講演概要集   2000年   
中尾 裕也
日本物理学会講演概要集   1998年   
中尾 裕也, 蔵本 由紀
日本物理学会講演概要集   1997年   
中尾 裕也
日本物理学会講演概要集   1997年   
中尾 裕也, 蔵本 由紀
日本物理学会講演概要集   1996年   

競争的資金等の研究課題

 
揺動外力による非線形ダイナミカルシステムの同期と制御
科学研究費補助金
研究期間: 2007年 - 2009年

特許

 
長谷川 幹雄, 安田 裕之, 本田 悠貴, 中尾 裕也, 堀尾 喜彦, 合原 一幸