研究者詳細 - 田中　剛平

Wave-Based Device Scaling Concept for Brain-Like Energy Efficiency and Integration

Y. Katayama, T. Yamane, D. Nakano, R. Nakane, G. Tanaka

PROCEEDINGS OF THE 2015 IEEE/ACM INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON NANOSCALE ARCHITECTURES (NANOARCH 15) 23 - 24 2015年

記述言語：英語出版者・発行元：IEEE

Aiming at achieving brain-like capabilities and efficiencies with nano-scale integration, this paper proposes a new scaling concept for wave-based neuromorphic devices. Our scaling approach shows that v(g) the group velocity of a signaling wave is one of the essential parameters that can account for the orders-of-magnitude gaps in the efficiency of the human brain and VLSIs for cognitive tasks.

DOI： 10.1109/NANOARCH.2015.7180580

Web of Science

疎結合を持つモジュラー型自己連想ニューラルネットワークの特性解析 (情報論的学習理論と機械学習情報論的学習理論ワークショップ)—Performance analysis of auto-associative neural networks on diluted modular networks

山根敏志, 田中剛平, 中野大樹

電子情報通信学会技術研究報告 = IEICE technical report : 信学技報 114 ( 306 ) 351 - 356 2014年11月

記述言語：日本語出版者・発行元：一般社団法人電子情報通信学会

モジュラー・ネットワーク構造を持つ自己連想ニューラルネットワークの特性解析について報告する.特に,ハードウェア実装を念頭に置き,配線の複雑さを低減するために各モジュールは疎な結合を有する場合を考察する.学習アルゴリズムは任意のネットワーク・トポロジに適用可能な局所反復型のHebb則を用い,モジュラー構造と自己連想の特性の関係について議論する.

Hopfield-type associative memory with sparse modular networks

Gouhei Tanaka, Toshiyuki Yamane, Daiju Nakano, Ryosho Nakane, Yasunao Katayama

Lecture Notes in Computer Science (including subseries Lecture Notes in Artificial Intelligence and Lecture Notes in Bioinformatics) 8834 255 - 262 2014年01月

© Springer International Publishing Switzerland 2014. Modular structures are ubiquitously found in the brain and neural networks. Inspired by the biological networks, we explore Hopfieldtype recurrent neural networks with sparse modular connectivity for associative memory. We first show that an iterative learning algorithm, which determines the connection weights depending on the network topology, yields better performance than the one-shot learning rule. We then examine the topological factors which govern the memory capacity of the sparse modular neural network. Numerical results suggest that the uniformity of the number of connections per neuron is an essential condition for good performance. We discuss a method to design an energy-efficient neural network.

On the analysis of the bifurcation sets of equilibrium points in parameter space

G. Chesi, G. Tanaka, Y. Hirata, K. Aihara

2013 European Control Conference, ECC 2013 670 - 675 2013年12月

This paper addresses the problems of characterizing and estimating the bifurcation sets of equilibrium points in multi-parameter space of a class of nonlinear dynamical systems. Specifically, we investigate the sets of parameters that lead to saddle-node bifurcations and Hopf bifurcations at an equilibrium point of interest. First, a characterization of these sets is provided in terms of the zeros of some functions. Second, this characterization is exploited to estimate such sets through convex programming for the case of polynomial dynamical systems. In particular, two conditions are proposed for establishing whether a sublevel set of a given polynomial does not contain parameters that lead to bifurcations. By using these conditions, the largest of such sublevel sets can be estimated by solving an eigenvalue problem. Some numerical examples illustrate the proposed results. © 2013 EUCA.

28aPS-55 活性・不活性位相振動子を選択的に配置した複雑ネットワークにおける振動現象(領域11ポスターセッション,領域11(統計力学,物性基礎論,応用数学,力学,流体物理))

森野佳生, 田中剛平, 合原一幸

日本物理学会講演概要集 68 ( 0 ) 284 2013年

記述言語：日本語出版者・発行元：一般社団法人日本物理学会

DOI： 10.11316/jpsgaiyo.68.2.2.0_284_4

27pXM-6 大域結合振動子系における揺らぎの非標準的なスケーリング則(27pXM 反応拡散系・振動子系・力学系とその周辺,領域11(統計力学,物性基礎論,応用数学,力学,流体物理))

西川功, 田中剛平, 合原一幸

日本物理学会講演概要集 68.1.2 ( 0 ) 359 2013年

記述言語：日本語出版者・発行元：一般社団法人日本物理学会

DOI： 10.11316/jpsgaiyo.68.1.2.0_359_4

28aPS-36 ワクチン接種の不均一性を考慮した風しん流行の数理モデル(領域11ポスターセッション,領域11(統計力学,物性基礎論,応用数学,力学,流体物理))

占部千由, 田中剛平, 光藤哲也, 三崎貴子, 丸山絢, 大嶋孝弘, 岡部信彦, 合原一幸

日本物理学会講演概要集 68 ( 0 ) 281 2013年

記述言語：日本語出版者・発行元：一般社団法人日本物理学会

DOI： 10.11316/jpsgaiyo.68.2.2.0_281_2

位相モデルを用いた東日本送電網における周波数同期の解析

永田基樹, 藤原直哉, 西川功, 田中剛平, 鈴木秀幸, 合原一幸

生産研究 65 ( 3 ) 295 - 299 2013年

記述言語：日本語出版者・発行元：東京大学生産技術研究所

東日本大震災以降，電力の安定供給は重要な課題として注目を集めている．<br>安定性の理解のためには数理モデルの解析が必要であるが，詳細なモデルは数理的な解析が容易ではないため，現象の本質を抽出した簡潔なモデルが必要である．本研究では，東日本の送電網の接続関係を用いて，周波数同期のダイナミクスを位相モデルによって記述した．本モデルにおいて，安定供給のためには同期した定常状態の実現が必要であるが，そのための結合強度の閾値を求めた．また，周波数同期に寄与している送電線を特定し，同期への寄与の大きさについて考察した．

DOI： 10.11188/seisankenkyu.65.295

インフルエンザ流行モデルにおける動的ワクチン配分の最適制御問題 (特集工学とバイオ)

山本浩貴, 田中剛平, 合原一幸

生産研究 64 ( 3 ) 313 - 318 2012年05月

記述言語：日本語出版者・発行元：東京大学生産技術研究所

Dynamical modeling of chronic myeloid leukemia progression and the development of mutations

Ben-gong Zhang, Gouhei Tanaka, Luonan Chen, Kazuyuki Aihara

2012 IEEE INTERNATIONAL CONFERENCE ON BIOINFORMATICS AND BIOMEDICINE WORKSHOPS (BIBMW) 130 - 135 2012年

記述言語：英語出版者・発行元：IEEE

Mathematical models have already been developed to describe the dynamics of the chronic myeloid leukemia (CML). However, most of them mainly focus on the short term dynamics and response to the treatment with drugs such as imatinib or the relapse upon cessation of treatment. In this paper, we aim to study the dynamics of CML which represents the first human cancer for the molecularly targeted therapy again. First, we propose a new mathematical model of CML which based on the known biology know ledges. And then we analyze its qualitative and dynamical properties. Combining the clinical data and theoretical analysis, we demonstrate that our model is biologically plausible and also computationally viable. Second, we demonstrate that this model can characterize the dynamics of the CML infection and the development of mutation, and is also validated by clinical data.

DOI： 10.1109/BIBMW.2012.6470294

Web of Science

1SC-04 生命ネットワークにおける動的ロバスト性の数理的解析(1SC 生物学における数学的手法の最前線,シンポジウム,日本生物物理学会第50回年会(2012年度))

田中剛平, Morino Kai, Aihara Kazuyuki

生物物理 52 ( 0 ) S3 - S4 2012年

記述言語：英語出版者・発行元：一般社団法人日本生物物理学会

DOI： 10.2142/biophys.52.s3_7

21aAE-10 活性・不活性位相振動子の複雑ネットワークにおける振動現象の次数依存性(21aAE 反応拡散系・振動子系,領域11(統計力学,物性基礎論,応用数学,力学,流体物理))

森野佳生, 田中剛平, 合原一幸

日本物理学会講演概要集 67 ( 0 ) 309 2012年

記述言語：日本語出版者・発行元：一般社団法人日本物理学会

DOI： 10.11316/jpsgaiyo.67.2.2.0_309_4

インフルエンザ流行モデルにおける動的ワクチン配分の最適制御問題

山本浩貴, 田中剛平, 合原一幸

生産研究 64 ( 3 ) 313 - 318 2012年

記述言語：日本語出版者・発行元：東京大学生産技術研究所

新型インフルエンザが流行の兆しを見せはじめたときには，感染拡大を抑えるために迅速にワクチンの製造・配分計画をたてて実施することが重要である．インフルエンザワクチンの製造はウィルスの抗原型が特定されてから行われるため，流行初期に十分な量のワクチンを配布することは困難な場合が多く，その時々で使用可能なワクチン数を考慮しながら感染率の異なる宿主集団に対して動的にワクチン配分を行う必要がある．本研究では，年齢構造化インフルエンザ流行モデルを用いて，総死亡者数や総感染者数を最小化するワクチン資源の動的配分問題を考え，最適制御問題として定式化した．最適制御アルゴリズムを用いてこの問題を解くことにより，感染被害を最小化するためには時期に応じてどの年齢層に優先的にワクチンを配分すればよいかが明らかとなる．また，この動的ワクチン配分の最適制御は，新型および季節性インフルエンザの同時流行モデルに対しても応用できることを示す．［本要旨はPDFには含まれない］

DOI： 10.11188/seisankenkyu.64.313

複雑系数理モデル学とシミュレーション

田中剛平, 奥牧人, 合原一幸

シミュレーション 30 ( 4 ) 236 - 241 2011年12月

記述言語：日本語出版者・発行元：小宮山印刷工業