加工学特論

科目名
Course Title
授業コード 単位数 配当年次 開講期間
Term
科目分類 ナンバリング
コード
曜日
コマ
教室 担当教員氏名
Instructor
加工学特論
Advanced Manufacturing Engineering
P120100001 2 1 後期授業 専門科目 TMMEE6214-M1 月4 B4-東K-201 福田 弘和

オフィスアワー

随時

授業目標

超スマート社会(Society 5.0)の実現に向けた生物融合システムの課題を可視化し理解することを目標とする。このためには、動的な多要素システムの特性の理解が必須である。本講義では、生物の特徴である自己組織化現象を結合振動子系によって記述する方法論を学び、生物システムの数理的記述と制御方法を理解することを目的とする。具体的には以下の能力を身につけることが到達目標である。
1.生物における自己組織化現象の概略を説明できること。
2.自励振動と分岐現象の基本的な事項を説明できること。
3.位相縮約の基本的な事項を説明できること。
4.結合振動子系における集団挙動の数理について基本的な事項を説明できること。
5.生物システムの位相応答関数の導出を説明できること。

教科書

特になし

参考書

①生物リズムと力学系(郡宏・森田善久、共立出版)
②Society 5.0、日立東大ラボ、日本経済新聞出版社(2018)
③"The Emerging Science of Spontaneous Order" by Steven Strogats (英語) ペーパーバックISBN:0-7868-6844-9

関連科目

機械生産工学、バイオプロダクション工学

授業時間外の学習(準備学習等について)

授業時間だけで、講義の内容を理解し、その理解を定着させることはできません。授業の復習はもちろんのこと、予習も必要です。「授業の具体的項目・内容」の欄に、毎回の授業に対応するプリント資料の種類、章などを示していますので、授業前に該当するところを予習、復習して、理解できない項目や説明の箇所を明確にしておいてください。

授業の概要

超スマート社会(Society 5.0)の実現に向けた生物融合システムの課題を可視化し理解することを目標とする。本講義では生物の特徴である自己組織化現象を中心にその数理的な記述方法を学び、生物システム工学の基礎を学習する。生物リズム形成、細胞間同期、パターン形成などのダイナミクスを記述する数理を理解し、それに基づいて生物の自己組織化現象を制御する方法論を学ぶ。数理としては特に、自励振動と分岐現象、振動現象の位相縮約から結合振動子系の集団挙動、位相応答関数の導出などを取り扱う。国際的な社会ニーズについても学び、バイオ工学の先端的視点も身につける。

授業計画

第1回 ガイダンス
授業の構成を把握し、学習目標を説明できる。
生物における自己組織化現象、について説明できる。
準備学習等 シラバスを確認しておくこと。
第2回 生物リズム形成、細胞間同期、パターン形成、について講義 準備学習等 前回の講義内容について確認テストを行うので復習すること。また、事前に配布する資料に基づき予習を行うこと。概日リズム、歩行パターンなど、参考書①該当章。
第3回 力学系、について講義 準備学習等 前回の講義内容について確認テストを行うので復習すること。また、事前に配布する資料に基づき予習を行うこと。非線形微分方程式など、参考書①該当章。
第4回 リミットサイクル、について講義 準備学習等 前回の講義内容について確認テストを行うので復習すること。また、事前に配布する資料に基づき予習を行うこと。周期解,リミットサイクル振動など、参考書①該当章。
第5回 分岐現象、について講義 準備学習等 前回の講義内容について確認テストを行うので復習すること。また、事前に配布する資料に基づき予習を行うこと。ホップ分岐,常微分方程式の基礎的な定理など、参考書①該当章。
第6回 位相縮約、について講義 準備学習等 前回の講義内容について確認テストを行うので復習すること。また、事前に配布する資料に基づき予習を行うこと。リミットサイクル振動,位相縮約など、参考書①該当章。
第7回 位相方程式、について講義 準備学習等 前回の講義内容について確認テストを行うので復習すること。また、事前に配布する資料に基づき予習を行うこと。位相方程式,平均化近似,スチュアート・ランダウ振動子など、参考書①該当章。
第8回 同期現象、について講義 準備学習等 前回の講義内容について確認テストを行うので復習すること。また、事前に配布する資料に基づき予習を行うこと。位相方程式の解法,同期現象など、参考書①該当章。
第9回 周期外力を受ける振動子のm:n同期の解析、について講義 準備学習等 前回の講義内容について確認テストを行うので復習すること。また、事前に配布する資料に基づき予習を行うこと。平均化近似,同期解析,FHN振動子など、参考書①該当章。
第10回 位相方程式の拡張、について講義 準備学習等 前回の講義内容について確認テストを行うので復習すること。また、事前に配布する資料に基づき予習を行うこと。位相感受関数,結合の時間遅れなど、参考書①該当章。
第11回 結合振動子系における集団挙動(1)、について講義 準備学習等 前回の講義内容について確認テストを行うので復習すること。また、事前に配布する資料に基づき予習を行うこと。蔵本モデルなど、参考書①該当章。
第12回 結合振動子系における集団挙動(2)、について講義 準備学習等 前回の講義内容について確認テストを行うので復習すること。また、事前に配布する資料に基づき予習を行うこと。位相波など、参考書①該当章。
第13回 生物システムの位相応答関数の導出(1)、について講義 準備学習等 前回の講義内容について確認テストを行うので復習すること。また、事前に配布する資料に基づき予習を行うこと。周期パルス入力など、参考書①該当章。
第14回 生物システムの位相応答関数の導出(2)、について講義 準備学習等 前回の講義内容について確認テストを行うので復習すること。また、事前に配布する資料に基づき予習を行うこと。シンギュラリティ・レスポンスなど、参考書①該当章。
第15回 生物システムの位相応答関数の導出(3)、について講義 準備学習等 前回の講義内容について確認テストを行うので復習すること。また、事前に配布する資料に基づき予習を行うこと。位相波利用法など、参考書①該当章。
第16回 期末試験 準備学習等 これまでの学習範囲に対し、十分に
復習を行っておくこと。

成績評価

到達目標の1から4の達成度で成績評価を行う。C(合格)となるためには1~4すべての項目で基礎的な考え方をこたえられることが必要である。成績を評価する手段として定期試験と確認テストを用いる。定期試験(60%)、確認テスト(40%)により総合的に評価する。