強非線形結合振動子系における位相パターン情報力学に関する研究

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動物の神経系において頻繁に観測される複雑な時空間振動現象は,そこで行われている種々の情報処理の一側面を端的にあらわしていると考えられる.ここでは,振動現象を用いることが情報処理にとって有利な点を定量的に明らかにし,パターン認識などの情報工学的応用を目指した.更に,系の非線型性を十分強くした状態で観測されうる複雑な振動を情報処理機能として捉え,新しい機能を有する情報処理システムを構築することを目標とした.本研究においては,簡単なモデル系(脂質膜系)を用いて,モデル多体系における振動現象を実験的に調べることを行った.ある種の脂質分子集団は適切な環境下に置かれると興奮性(振動的振る舞い)を示す.このシステムは一種の神経細胞膜モデルとみなすことができる.ここでは,脂質膜系を相互作用しあう振動子集団であるとみなし,外力として幾つかの種類の化学物質を用いて外力がシステム内の振動状態にどのような影響を与えるかを調べた.結果として,幾つかの分子振動モードが外力の種類に応じて変化することが捉えられた.また,逆に,振動モードの変化の仕方を観測することによって,システムにどのような外力が加わっているのかを特定することができることが明らかとなった.