石渡 信吾 (イシワタ シンゴ)

ISHIWATA Shingo

所属組織

大学院工学研究院 知的構造の創生部門

職名

准教授

生年

1958年

研究分野・キーワード

非線形物理、ソリトン、確率共鳴、化学振動



出身学校 【 表示 / 非表示

  •  
    -
    1984年

    静岡大学   理学部   物理学科   卒業

出身大学院 【 表示 / 非表示

  •  
    -
    1990年

    横浜国立大学  工学研究科  物質工学専攻  博士課程  修了

取得学位 【 表示 / 非表示

  • 工学博士 -  横浜国立大学

所属学会 【 表示 / 非表示

  • 2018年08月
    -
    継続中
     

    日本機械学会

  • 2015年07月
    -
    継続中
     

    日本音響学会

  • 2008年09月
    -
    継続中
     

    日本ロボット学会

  • 2007年03月
    -
    継続中
     

    応用物理学会

  • 2003年09月
    -
    継続中
     

    日本数理生物学会

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専門分野(科研費分類) 【 表示 / 非表示

  • 数理物理・物性基礎

 

研究経歴 【 表示 / 非表示

  • 確率共鳴に基づいた制御系の構築

    研究期間:  - 

著書 【 表示 / 非表示

  • 連成振り子の運動~振動エネルギーのキャッチボール~

    石渡信吾 (担当: 単著 )

    国立大学56工学系学部ホームページ/おもしろ科学実験室  2019年03月

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    連成振り子の実験を動画で紹介し、共鳴・うなり・局在振動といった振動現象の特徴を解説した。数値シミュレーションのプログラムを公開した。

学位論文 【 表示 / 非表示

  • 「非線形波動伝播に関する理論的および実験的研究」

    石渡 信吾

      1990年03月

    学位論文(博士)   単著

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    横浜国立大学 プラズマ、電気回路、流体における非線形波動の理論的解析と実験的研究を行った。プラズマでは2電子温度プラズマおよび負イオンプラズマにおいて、イオン波の変調不安定性を解析し、自己変調・自己集束の起こる条件を特定した。電気回路では正負対称回路を構成し、正負のパルスが同時に伝播可能であることを示し、それらの相互作用を実験的に明らかにした。流体では粘性流体の液膜流の伝播特性を実験的に調べた。

論文 【 表示 / 非表示

  • 指腹のスティック‐スリップ振動に基づく表面粗さ検知

    山下 恒, 石渡 信吾, 戸田 基史

    年次大会 ( 一般社団法人 日本機械学会 )  2018 ( 0 )   2018年09月

    共著

     概要を見る

    <p>We propose a new model for tactile perception of the finger pad of a human based on the stick-slip vibration. It is known that a frequency of the stick-slip vibration to occur on the contact surface of two hard substances depends on the relative speed to each other, the load applied on the contact surface and the difference between the coefficients of static and kinetic friction. We suppose that similar dependence can be applied to the finger pad with a fingerprint. The validity of our model is shown from the both of an experiment and a numerical simulation. In the experiment, a rubber board with stripe and rectangular shapes is used instead of the fingerprint to get a relationship between the surface roughness and the relative speed, the load on the contact surface and the frequency of stick-slip vibration. As a result, it is shown that the stick-slip vibrations with the same frequency occur in a particular range of the relative speed V and the load W. In the numerical simulation, one-dimensional beam model corresponding to an elastic body with rectangular shapes is investigated in the case of acting only a horizontal shear force. It is shown that the frequency change of stick-slip vibration is remarkable in the range of a small value of <i>V/W</i>.</p>

    DOI CiNii

  • クロオオアリの採餌行動における経路選択の実験

    北村和宏、石渡信吾、平山修

    形の科学会誌   29 ( 3 ) 192 - 205   2015年03月  [査読有り]

    共著

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     クロオアリの採餌行動における経路選択の問題を実験的に研究した。人工飼育の集団に対して、平面上の実験フィールドを用いて採餌行動における経路収束の有無を調べた。ビデオ撮影してその動画像から各個体の移動軌跡、移動距離、移動速度を算出した。採餌行動において行列を作らないとされているクロオアリにおいても収束経路の形成を見出した。

  • 聴覚の非線形モデル

    石渡信吾、神野晋吾

    九州大学応用力学研究所研究集会報告   24AO-S3   83 - 88   2013年03月  [査読有り]

    共著

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    聴覚における蝸牛管の役割、特にコルチ器上の有毛細胞の働きについて確率共鳴に基づいた非線形応答モデルを提案し、その高い周波数分解能を電気回路で実証した。

    DOI

  • 学生実習における走査トンネル顕微鏡用探針作製装置の開発

    石渡信吾、鈴木敦、首藤健一

    応用物理教育 ( 応用物理学会応用物理教育分科会 )  40 ( 1 ) 37 - 41   2016年06月  [査読有り]

    共著

     概要を見る

    走査プローブ顕微鏡の探針作製装置における制御回路の作製を学部学生の実習課題として取り上げ、その教育効果を議論した。

  • 酸化物表面の電荷交換による負イオンの生成と検出

    田代恭兵、眞銅雅子、石渡信吾、 首藤健一

    Journal of the Vaccum Society of Japan ( 日本真空学会 )  59 ( 4 ) 83 - 86   2016年04月  [査読有り]

    共著

     概要を見る

    負イオンを生成・検出するための実験系を新たに構築し、試料表面で散乱した負イオン・正イオン・電子を弁別可能にした。

    DOI

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総説・解説記事 【 表示 / 非表示

  • NHKスペシャルを見て

    石渡信吾

    水素エネルギーシステム   43 ( 1 ) 44 - 45   2018年03月  [依頼有り]

    総説・解説(学術雑誌)   単著

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    テレビ番組を基に脱炭素社会における原子力に代わるエネルギー源として、太陽光発電と風力発電を比較し、日本における洋上風力発電の可能性を論じる。

学術関係受賞 【 表示 / 非表示

  • 第3回関東工学教育協会賞

    2009年05月    

科研費(文科省・学振)獲得実績 【 表示 / 非表示

  • 聴覚システムにおける蝸牛管のモデル化

    挑戦的萌芽研究

    研究期間:  2012年04月  -  2014年03月  代表者:  石渡信吾

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     聴覚における蝸牛管の役割は音波の周波数分解である。内耳に達した音波は蝸牛管内にある長さ35mmの基底膜を振動させる。基底膜は長さ方向に異なる固有振動数を有し、音波の周波数に応じて特定の場所が振動する。基底膜上に並んだ有毛細胞が場所ごとに異なる周波数成分を検出する。人では3個の外有毛細胞と1個の内有毛細胞を一組として、3500組ほどが基底膜上を約10μm間隔で並ぶ。基底膜の振動は1Å以下とされ、外有毛細胞がこの振動に刺激応答して伸縮し振動を増幅させる。内有毛細胞がこれを検出して蝸牛神経へ伝えると考えられてきた。人の可聴域は20Hz-20kHzで、周波数分解能は0.2%程度である。しかし従来のモデルでは、現実の検出感度と波数分解能を説明できない。本研究では確率共鳴の観点から、各要素の生理学的構造に基づいて機能を推定し、高感度・高分解能の検出能力を実現し得るモデルを提案した。人では2kHz前後で蝸牛神経の応答が異なる。これを踏まえて、低音領域では通常の確率共鳴を、高音領域ではさらに引き込み現象を導入する。各外有毛細胞に対して順に異なる自励振動数を与え、それぞれの閾値を高音側に向けて下げて低音側より発火しやすく、ノイズだけで自励振動に近い振動状態に設定する。これに自励振動数に等しい基底膜振動が加わると、引き込みが起こり、位相の揃った極めて高いS/N比の検出が可能となる。次に3つの外有毛細胞が同時に発火したときにのみ内有毛細胞が応答するという同時応答性の仮定を設け、周波数選択性の向上を実現した。これにより基底膜振動のみの周波数分解能を大幅に向上させ、1%の分解能を得た。さらに内有毛細胞の積分応答を閾値の異なる10本の蝸牛神経でノイズ応答させることで強度分解を可能にした。これらを電気回路で構成し検証した。本研究は確率共鳴を通して、感覚器におけるノイズの積極的役割を提示すると共に、回路での実現は人口蝸牛への道を開く。

研究発表 【 表示 / 非表示

  • 指腹のスティック-スリップ振動に基づく表面粗さ検知

    山下恒,戸田基史,石渡信吾

    日本機械学会2018年度年次大会  (関西大学)  2018年09月11日   日本機械学会

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    人は指先で物体表面を擦って表面粗さを知覚している。本研究は指紋が引き起こすスティック・スリップ振動に着目した。静止摩擦係数と動摩擦係数の差を粗さの指標とし、機械工学で示されているスティック・スリップ振動数の関係式を指腹に適用して、表面粗さ検知のモデルを提案した。指紋を模擬した凹凸のあるゴム板の摺動実験より本モデルの妥当性を示した。

  • 熱的結合を用いたシナプス可塑性の電気回路モデル

    熊倉奏斗,石渡信吾

    日本物理学会2018年秋季大会  (同志社大学)  2018年09月09日   日本物理学会

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    シナプスの可塑性をサーミスタ素子による熱的結合でモデル化し、電気回路に実装した。この回路を用いて、Hebb則に基づく共同性・連合性・入力特異性の3つの基本性質を再現した。

  • 聴覚における基底膜震動のモデル

    伊原彰也,松谷夏樹,石渡信吾

    日本物理学会2017年秋季大会  (岩手大学)  2017年09月24日   日本物理学会

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    聴覚における音波の周波数分解の初段は蝸牛内の基底膜振動である。長さ方向の物理的性質によって、場所ごとに異なる固有振動数を持つ基底膜により入力された音波は周波数分解される。基底膜とそれを取り囲む蝸牛管の構造から準1次元の格子モデルを提案し、シミュレーションでその妥当性を調べた。

  • カエル聴覚における感覚毛の能動特性

    小林正和,石渡信吾

    日本物理学会2017年秋季大会  (岩手大学)  2017年09月24日   日本物理学会

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    カエルの聴覚の音波検出器官は内耳の有毛細胞である。その感覚毛の束を duffing 振動子としてモデル化した。シミュレーションにおいて、duffing 振動子に周期外力を加えると、ある特定の周期外力に対して同調が起きる。その応答は弛緩振動的であり、これは観測結果に一致する。また、線形の強制振動よりも、duffing 振動子の方が音波に素早く応答することを示した。

  • 一匹のアリの採餌行動における最適化

    伊藤幹,角畠浩,石渡信吾

    日本物理学会2016年秋季大会  (金沢大学)  2016年09月   日本物理学会

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    人工飼育したクロオオアリのコロニーを使って、個々のアリの採餌行動における帰巣経路と時間を解析した。その結果、はじめ下手だったアリは経験を積んで帰巣時間を最短化した。これは学習であり、さらに周囲の状況に応じて学習の仕方を切り替えていることを見出した。

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共同研究希望テーマ 【 表示 / 非表示

  • 確率的制御

 

担当授業科目(学内) 【 表示 / 非表示

  • 大学院理工学府  非線形波動

  • 大学院理工学府  物理工学キャリアデザイン

  • 理工学部  物理数学演習

  • 理工学部  物理工学実験情報演習Ⅰ

  • 理工学部  数物・電子情報系学科  物理工学  プログラミング実習

教育活動に関する受賞 【 表示 / 非表示

  • 第3回関東工学教育協会賞

    2009年05月   関東工学教育協会  

    受賞者: 物理工学実験情報演習グループ

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    物理工学実験情報演習の実験・演習授業で、考案・自作した装置を用いて、学生実験と情報処理を一体化させた授業手法を実現した。

その他教育活動及び特記事項 【 表示 / 非表示

  • 2018年09月
     
     
    日本機械学会   (学会等における学生の発表実績)

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    発表区分:博士前期・修士 組織:横浜国立大学 大学院工学府 物理情報工学専攻 組織名(和): 組織名(英): 主たる指導教員:有 発表学会等名(和):日本物理学会 発表学会等名(英):The Physical Society of Japan 国際/国内の別:国内 開催地:大阪 主たる経費:研究費

  • 2017年09月
     
     
    日本物理学会   (学会等における学生の発表実績)

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    発表区分:博士前期・修士 組織:横浜国立大学 大学院工学府 物理情報工学専攻 組織名(和): 組織名(英): 主たる指導教員:有 発表学会等名(和):日本物理学会 発表学会等名(英):The Physical Society of Japan 国際/国内の別:国内 開催地:岩手 主たる経費:研究費

  • 2017年09月
     
     
    日本物理学会   (学会等における学生の発表実績)

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    発表区分:博士前期・修士 組織:横浜国立大学 大学院工学府 物理情報工学専攻 組織名(和): 組織名(英): 主たる指導教員:有 発表学会等名(和):日本物理学会 発表学会等名(英):The Physical Society of Japan 国際/国内の別:国内 開催地:岩手 主たる経費:研究費

  • 2016年09月
     
     
    日本物理学会   (学会等における学生の発表実績)

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    発表区分:博士前期・修士 組織:横浜国立大学 大学院工学府 物理情報工学専攻 組織名(和): 組織名(英): 主たる指導教員:有 発表学会等名(和):日本物理学会 発表学会等名(英):The Physical Society of Japan 国際/国内の別:国内 開催地:金沢 主たる経費:研究費

  • 2016年09月
     
     
    日本物理学会   (学会等における学生の発表実績)

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    発表区分:博士前期・修士 組織:横浜国立大学 大学院工学府 物理情報工学専攻 組織名(和): 組織名(英): 主たる指導教員:有 発表学会等名(和):日本物理学会 発表学会等名(英):The Physical Society of Japan 国際/国内の別:国内 開催地:金沢 主たる経費:研究費

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学外審議会・委員会等 【 表示 / 非表示

  • 神奈川県立横須賀高等学校外部評価委員会

    2006年04月
    -
    2013年03月

    その他   外部評価委員

社会活動(公開講座等) 【 表示 / 非表示

  • かながわ発・中高生のためのサイエンスフェア

    かながわ発・中高生のためのサイエンスフェア実行委員会  (神奈川県横浜市) 

    2018年07月
     
     

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    科学や理工系の実演・体験ブースにおいて、「音を見る!」というテーマで、振動・波動にまつわる共鳴、定在波、分散などの実験を実演した。

  • 神奈川県立座間高校校研究室見学会

    横浜国立大学高大連携  (横浜国立大学) 

    2014年03月
     
     

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    ゾウリムシの走性行動と確率共鳴の関係を実験・シミュレーションで解説した。

  • 神奈川県立座間高校校研究室見学会

    横浜国立大学高大連携  (横浜国立大学) 

    2012年03月
     
     

     概要を見る

    ゾウリムシの走性行動と確率共鳴の関係を実験・シミュレーションで解説した。

  • 神奈川県立横須賀高校横高アカデミア第3回講義実施横高アカデミア第3回講義

    神奈川県立横須賀高等学校  (横須賀市) 

    2011年07月
     
     

     概要を見る

    高校1年生に非線形応答分野の確率共鳴現象の研究を紹介した。確率共鳴が単細胞生物であるゾウリムシの適温探索行動のモデルになり得ることを解説した。

  • 平成20年度全学公開講座「不思議がいっぱい科学の世界」

    横浜国立大学  (神奈川県横浜市) 

    2008年09月
     
     

     概要を見る

    平成20年度全学公開講座「不思議がいっぱい科学の世界」において小中学生向けの講座「コマを楽しむ」を実施。回転にまつわる様々な現象を体験させた。

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学内活動 【 表示 / 非表示

  • 2013年04月
    -
    継続中
      物理工学EP同窓会事務局長   (その他の主要活動)

  • 1989年07月
    -
    2007年10月
      横浜エネルギー会同窓会事務局長   (その他の主要活動)