International Joint Research for the Construction of the Foundation of Critical Computational Systems as Non-Autonomous Dynamical Systems

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2022年度は以下の研究を行なった。（１）有限サイズランダム神経回路網におけるカオスへの分岐の多様性：素子数が有限のランダム神経回路網では、素子数無限大の熱力学極限と異なり、カオスは連続した分岐によって生じることが指摘されている。そこで、多数のリターンプロットや分岐ダイヤグラムを詳細に観察することで、結合行列と初期条件の選択に依存して多くのカオスへのルートが存在することを確認した。さらに、その分岐の多様性が明確な統計的スケーリング則に従うことも明らかにした。また、トーラスのフラクタル化に伴うカオスへの遷移や、トーラスに閉じ込められたままカオス化する現象などこれまでに報告されていない現象も新たに発見した。これらの結果について、現在論文を纏めている。（２）外部信号に誘導されるリザバー内のアトラクタ構造と時系列予測性能との関係：従来のリザバー・コンピューティングの研究では、いわゆるedge-of-chaosにおいて性能が最適化されると言われてきた。持続的な外部入力がある場合での条件付きLyapunov指数と時系列予測のパフォーマンスを比較した。その結果、いわゆるedge-of-chaosというよりも、外部信号のアトラクターと誘導されるアトラクタ構造に類似性がある際にパフォーマンスが最適化されることが示唆された。これらの結果については物理学会で報告した。（３）脈波を簡易的に計測する装置の開発：本研究では、Max-Planck研究所と共同して大自由度力学系を用いた時系列モデルによる循環器系ダイナミクスのリアルタイム予測を目指している。実験データや数値シミュレーションデータはMax-Planck研で実施している研究データを利用するが、大分大学においてもLEDセンサーとArduinoを用いて簡易的に脈波をリアルタイム計測できる装置を開発した。　実際に時系列データを採取することができた。