Spontaneous Patterns and Order in Active Matter

活性物质的自发模式和秩序

• 批准号: 18J21942
• 负责人: 岩澤 諄一郎
• 金额: $ 1.79万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2018
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2018-04-25 至 2021-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18J21942/
• 关键词: 自己駆動粒子; アクティブマター; 非平衡統計力学; 集団運動; コロイド粒子; 大腸菌

自然界に偏在する集団運動系において、生物・非生物に依存しない普遍的な法則を探究することが本研究の目的であった。上の目的のために私たちは自己駆動する非対称コロイド粒子であるヤヌス粒子を用いた集団運動の実験を進めた。私たちは、半面がチタンでコーティングされたシリカ粒子(ヤヌス粒子)が交流電場のもとで大域的秩序をなすことを前年度までに確認していた。特に、polar order parameter の振る舞いを測った結果、ヤヌス粒子による大域的秩序が真の長距離秩序を示していることがわかった。コロイド粒子を含む、人工の自己駆動粒子系で真の長距離秩序が観察されたのは私たちの系が世界で初めてである。また私たちはこの大域的秩序相において、粒子数揺らぎが Gauss 的なゆらぎよりも大きなゆらぎ (Giant Number Fluctuation (GNF)) や、向きゆらぎ相関のべき的な減衰、密度波を実験的に測定した。面白いことに GNF の指数は Toner, Tu による理論的な予測と近い指数を示した一方で、向きゆらぎや密度波は理論とは違い、等方的なゆらぎが観察された。Toner, Tu らのくりこみ群を用いた理論的予測とは異なる結果が得られたものの、定性的には最近の Mahault らの Vicsek model を用いた数値計算(Mahault, Phys.Rev.Lett 2019)と近い結果が得られた。これらの興味深い結果は論文にまとめ(Iwasawa, Nishiguchi and Sano, arXiv:2011.14548)、現在投稿中である。上の研究以外に、進化実験により得られた薬剤耐性大腸菌の遺伝子型/表現型データを解析することで、進化の拘束条件を求める研究を行った (Maeda, Iwasawa et al, Nat. Comm. 2020)。

这项研究的目的是探索不依赖生物体或非生物在自然界分布不均的集体运动系统中的普遍定律。出于上述目的，我们使用了一种自动驱动的不对称胶体粒子Janus颗粒进行集体运动的实验。直到上一年，我们已经确认，另一方面涂有二氧化硅颗粒（Janus颗粒），在AC电场下形成全球秩序。特别是，测量了极顺序参数的行为，发现由Janus粒子引起的全局阶表示了真正的远程顺序。我们的系统是世界上第一个观察到包含胶体颗粒的人工自驱动粒子系统中真正的远程顺序的系统。我们还通过实验测量了颗粒数波动大于高斯样波动（GNF），衰减和密度波的波动的波动，具有方向波动相关。有趣的是，尽管GNF指数显示出与墨粉和TU的理论预测相似的指数，但观察到方向波动和密度波与理论的波动不同，并且观察到了各向同性波动。尽管结果与Toner和Tu等人使用重新归一化组的理论预测不同，但结果在质量上与Mahault等人使用Vicsek模型的最近数值计算相似。 （Mahault，Phys.Rev.Lett 2019）。这些有趣的结果总结在论文中（Iwasawa，Nishiguchi和Sano，Arxiv：2011.14548），目前正在提交。除了上述研究外，我们还通过分析通过进化实验获得的基因型/表型数据来确定进化约束（Maeda，Iwasawa等，Nat。Comm。2020）。

项目成果

大腸菌進化実験の薬剤耐性時系列を用いた適応度地形の推定

使用大肠杆菌进化实验的耐药性时间序列估计适应度地形

• 发表时间: 2021
• 作者: 岩澤諄一郎;前田智也;古澤力
• 通讯作者: 古澤力

大腸菌進化実験と機械学習を用いた進化的拘束の解析

利用机器学习进行大肠杆菌进化实验和进化约束分析

• 发表时间: 2021
• 作者: M. Negishi;N. Hiraoka;D. Nishio-Hamane;H. Ohsumi;and H. Takagi;Junichiro Iwasawa;岩澤 諄一郎
• 通讯作者: 岩澤 諄一郎

Combining interpretable machine learning with high dimensional multi-omics data from laboratory evolution

将可解释的机器学习与实验室进化的高维多组学数据相结合

• 发表时间: 2019
• 作者: Junichiro Iwasawa;Tomoya Maeda;Takaaki Horinouchi;Chikara Furusawa
• 通讯作者: Chikara Furusawa

Label-Efficient Multi-Task Segmentation using Contrastive Learning

• DOI: 10.1007/978-3-030-72084-1_10
• 发表时间: 2020-09
• 期刊: ArXiv
• 作者: J. Iwasawa;Y. Hirano;Yohei Sugawara

Long-range order in Janus particles fueled by an AC electric field: Algebraic correlations and anomalous fluctuations

交流电场驱动的 Janus 粒子的长程有序：代数相关性和反常波动

• 发表时间: 2021
• 作者: Junichiro Iwasawa;Daiki Nishiguchi;Masaki Sano
• 通讯作者: Masaki Sano