京都大学大学院農学研究科の宇波耕一准教授、松徳優佳同修士課程学生、ドイツ・ヨルダン大学のDia Zeidan教授の研究グループは、急斜面の水路においてある条件のもとでは、等流と呼ばれる滑らかで一様な流れは壊れ、転波列と呼ばれる不連続を含む流れが壊れずに生き残ることを数学的に明らかにしました。転波列は、ダムの洪水吐放水路などの設計に影響する重要な現象であり、日常でも雨天時に急坂のアスファルト路面に現れる身近な流れです。本研究では、現代の流体力学で広く用いられる「弱エントロピー解1」の理論を用いることにより、農業工学や土木工学では理解が不十分であったこれらの現象に、厳密な説明を与えました。この成果...

平岡裕章 高等研究院教授、小嗣真人 東京理科大学教授、増澤賢氏（元・東京理科大学修士課程学生）、筑波大学、岡山大学らの研究グループは、次世代の説明可能AI「拡張型自由エネルギーモデル」を進化させ、新たにエントロピーの項を加えたモデルを開発しました。　この新モデルを用いることで、磁性材料のエネルギー損失における熱ゆらぎのメカニズムを定量解析することに成功しました。さらに、エントロピー増大の起源を顕微鏡画像上に直接可視化することにも成功しました。　電気自動車（EV）のモーターでは、エネルギー損失（鉄損）における熱的な散逸が重要な課題となっています。本研究で提案した次世代AIを用いた...

脳の活動には、「時間の矢」として知られる過去から未来へ向かう因果的な流れが存在し、その時間非対称性の強さは、意識の状態や認知的な負荷によって変化することが、脳画像や脳波の研究で指摘されてきました。しかし、脳の情報処理の基本単位である神経スパイク活動は、発火という離散的なイベントで構成され、刺激や行動に応じて刻々と変化するため、この時間非対称性を正確に捉えることはこれまで困難でした。　島崎秀昭 情報学研究科准教授（兼：北海道大学客員准教授）と、石原憲 北海道大学博士課程学生の研究チームは、時間変動する非定常なスパイク活動に内在する時間的な非対称性を可視化する新しい解析手法を開発しました...

物理・生命・社会といった複雑なシステムでは、構成要素が同時に関係し合う高次相互作用が、創発的な変化や多様な振る舞いを生み出すうえで本質的な役割を果たしていることが明らかになってきています。こうした高次相互作用は脳のような生物のネットワークにおける情報の表現や、人工ニューラルネットワークの性能向上にも関与していると考えられています。しかし、それらを一貫した原理に基づいて扱える理論的枠組みは、これまで十分に整備されていませんでした。　島崎秀昭 情報学研究科准教授（兼：北海道大学客員准教授）、Miguel Aguilera スペイン・バスク応用数学センター（Basque Center fo...