京都大学ELCAS(エルキャス)

実施レポート

[専修コース]カオス・フラクタル・非線形科学の魅力に触れる

情報学研究科 先端数理科学専攻 非線形物理学講座

2017年7月1日/9日

  • 実施場所

    吉田キャンパス 総合研究12号館317室

  • 当日の講師

    宮崎 修次 講師

  • 実習の内容

    英文論文作成にとりかかり、添削を始めた。チューリングを主人公とする映画を紹介した。同映画はチューリングによるドイツ軍の暗号解読が主たるエピソードであったが、映画の冒頭部には、第二次世界大戦後のチューリングの研究、ひまわりの種や松ぼっくりの並び方と黄金比の関係が象徴的に取り入れられていることを指摘した。散逸構造、反応拡散系、自然界のフラクタル構造について解説した。コーヒーフレッシュにイソジンうがい薬を滴下して生じる対流を実演した。小ネオン管をガラスコップに入れ、水を1cmほど注ぎ、電子レンジに入れて作動させると、蛍のように点滅する実験やCD-ROMを電子レンジに入れ、作動させると、記録面上に放電が生じ、放電痕を観察する実験を行った。鴨川に移動し、川岸に座る人々を観察した。国土交通省が防災用に設置した三条大橋付近を撮影するライブカメラの設置場所を確認し、川岸に座る人の座り続ける時間の分布関数を実測による求める方法を議論した。

  • カオス0701-1英文論文の添削
  • カオス0701-2チューリングを主人公とする映画とその冒頭部に現れたまつぼっくり
  • カオス0701-3コーヒーフレッシュにイソジンうがい薬を滴下したときにできる対流
  • カオス0701-4小ネオン球をガラスコップに入れ,水に浸して電子レンジに入れると?
  • カオス0701-5アルミ蒸着膜の電子レンジによるフラクタル放電痕を観察
  • カオス0701-6小ネオン球の実物写真
  • カオス0701-7CD-ROM記録面上の放電痕
  • カオス0701-8三条大橋付近の鴨川の川岸に座る人々を観察
  • カオス0701-9三条大橋ライブカメラの位置

活動を通して学んだこと

  • 前回に引き続いてカオス、フラクタルについての学習を行いました。CDで平面上の放電現象を見せてもらったり、基盤コースでも見せていただいた熱を使わない対流の実験をしていただきました。身近なカオス、フラクタルとして興味深かったです。また、鴨川に行って、人が座っている様子を実際に観察したりもしました。
  • 様々なカオスな図形、フラクタルな図形ができる実験をした。電子レンジを用いたものやコロイドを用いた実験だった。CDに雷を落とす実験では、青色に光る無数の線がCD上に浮かび興味深いものだった

2017年6月17日/18日

  • 実施場所

    吉田キャンパス 総合研究12号館317室

  • 当日の講師

    宮崎 修次 講師

  • 実習の内容

    カオス・フラクタルに関するローレンツとマンデルブローのインタビュー映像を見せ、二重振り子の実演を行うとともに、ローレンツアトラクタやローレンツプロットを描くエクセルファイルを用いた計算機実習を行い、カオス・フラクタルに関する理解を深めた。一次元写像のカオスの実例として、蝉の個体数変動を記述するロジスティック写像を解説した。カオスの学術用語であるバタフライエフェクト(初期値敏感依存性)に触発されて制作された映画を紹介した。研究内容を論文にまとめてもらい、論文の体裁を説明し、添削を行った。金沢のシンポジウム発表で、エントロピーに関する質問を受けたが、エントロピーを知らず回答ができなかったため、エントロピーに関する文献を貸し出した。

  • カオス0617-2計算機実習中
  • カオス0617-6マンデルブローのインタビュー映像視聴中
  • カオス0617-5作成中の鴨川に座る人々の時空パターン
  • カオス0617-3利用した教材など
  • カオス0617-1二重振り子
  • カオス0617-4添削中の日本語論文(英文論文のたたき台)

活動を通して学んだこと

  • 様々なカオス、フラクタルの映像や教材を見て、カオス、フラクタルについて学ぶことができた。特に、セミの個体数に関することはとても興味深かった。
  • 発表が一通り終わったので、論文の一回目の提出とカオスやフラクタルについての学習を行いました。論文はこれをひな型に英訳していく必要があるので、そっちも頑張りたいです。カオス、フラクタルについては、ビデオを見せてもらったり、試料をもらったりしました。また、今後の研究の方向についても話し合ったので、自分でできる範囲でぼちぼち進めていきたいです。

2017年6月3日/4日

  • 実施場所

    吉田キャンパス 総合研究12号館317室

  • 当日の講師

    宮崎 修次 講師

  • 実習の内容

    (6月3日)
    前田君は6月11日のシンポジウム発表に向けて、投影資料の修正や追加を行い、投影資料に取り込む放電中のガス管の写真の撮影を行った。
    安福君も6月11日のシンポジウム発表に向けて、鴨川の河川敷に腰掛ける人々の行動をアルゴリズム化し、一様乱数を用いた実装を行い、間隔分布を導出する流れを確認した。
    (6月4日)
    上野君は6月11日のシンポジウム発表に向けて、投影資料の修正や追加を行い、投影資料に取り込むプラズマ閉じ込め容器、アンテナとして用いる待ち針やシャープペンの芯の実験後の変化の写真の撮影を行った。

  • カオス0603-2投影資料の修正と追加
  • カオス0603-1投影資料の修正と追加
  • カオス0603-3投影資料に用いるネオン管の発光写真
  • カオス0603-4投影資料の修正と追加
  • カオス0603-1電子レンジプラズマで利用したアンテナ
    左列:待ち針、右列:シャープペンの芯
    上段:実験後、下段:実験前
    実験後の待ち針は両端が溶け、丸まっている
    実験後のシャープペンの芯は両端が尖る

活動を通して学んだこと

  • 発表のパワーポイントの残りの、準位統計についての部分を学び、資料を作りました。わかったような分からなかったような内容でしたが、少なくとも原理は分からなかったので、発表までにできるだけ理解したいです。数少ない分かったことの一つの、様々な複雑な系がウィーグナー分布に従うというのはすべてがつながっているっていう感じがしてすごかったです。
  • 主に投影資料の修正でした。作ってきた資料のほとんどが学会に使えないということで、修正された。学会発表で使う資料の型のようなものを学べた。

2017年5月20日

  • 実施場所

    吉田キャンパス 総合研究12号館317室

  • 当日の講師

    宮崎 修次 講師

  • 実習の内容

    表計算ソフトの二次元データをグラフに表示する手続きを示した。また、gnuplotという描画ソフトの説明を行った。このような描画の準備を経て、第一回のときに実施した水素の低圧ガス管の分光結果をグラフに表し、バルマン系列が明瞭に表れていることを確認した。以降、終了時まで、金沢でのシンポジウムでの投影資料の準備を行った。
    (前田)SSH全国大会や物理学会Jr.セッションで最高賞を受賞した光の屈折や反射に基づく副焦点の研究の紹介を導入部とし、光の屈折や回折に基づく分光の研究を行うこと、水素の低圧ガス管の分光実験とバルマー系列の理論の比較、ヘリウム、ネオン、水銀の分光実験の結果の表示などについて議論した。
    (上野)オーロラの回折と分光研究を導入部として、電子レンジプラズマの分光結果をアンテナの違い(待ち針か、シャープペンの芯か)によるスペクトルの違いから得られるアンテナの材質に起因するスペクトルの同定、オーロラの分光研究との比較、電子レンジのマイクロ波の波長とアンテナの長さの関係などを議論した。
    (安福)鴨川河川敷に腰掛けるカップルの間隔に関する先行研究のレビューを導入部とし、間隔分布を再現する確率モデル・アルゴリズムの構築を目指すことにした。

  • カオス0520-1シンポジウムでの投影資料についての議論
  • カオス0520-2シンポジウムでの投影資料についての議論
  • カオス0520-3シンポジウムでの投影資料についての議論

活動を通して学んだこと

  • 発表のための投影資料の流れを作った。学会での発表の経験がなく、どのような流れで作ったらいいのかわからなかったが、先生の指導により、学会らしいものができた。学会での投影資料の作り方を学んだ。
  • 6/10,11の発表のパワーポイントを作り始めました。学校で研究している副実像の話を導入に使うなど、思いもよらない手法をとるのはすごいと思いました。パワーポイントの作り方からデータの見方まで様々なことを教えてもらえたのはありがたかったです。

2017年4月22日

  • 実施場所

    吉田キャンパス 総合研究12号館317室

  • 当日の講師

    宮崎 修次 講師

  • 実習の内容

    講演申込を行った「形の科学シンポジウム」講演概要原稿をテンプレートに沿って日本語と英語で部分的に作成した。学術論文の題目、著者名、著者所属、アブストラクト、謝辞の書き方を学んだ。
    17時から18時までは京大から荒神橋のたもとを経て鴨川の遊歩道に出て三条大橋まで歩き、河畔に座るカップルなどの間隔に法則性があることを確認した。

  • カオス0422-1シンポジウム講演概要原稿作成
  • カオス0422-2振り子の相平面,作成中の講演概要原稿
  • カオス0422-3鴨川三条大橋付近でのフィールドワーク
  • カオス0422-4鴨川のほとりに座るカップルの間隔に一定の性質があるという

活動を通して学んだこと

  • 5/2が締め切りという発表概要作りをしました。テンプレートのようなものが準備されていたり、書き方も教えていただけたのでスムーズに進みました。また、いくつか豆知識のようなものも話していただいて楽しくやれたと思います。今後どのように話が展開していくかのビジョンが見えていないので今後の活動を楽しみにしたいです。
  • 金沢での講演の予稿を作った。日本語だけでなく英語も使わなければならなかった。たった一枚のWordで、約1時間ほどかっかったので大変であった。講演会予稿の形式や、英語の使い方を学ぶことができた。

2017年4月15日

  • 実施場所

    吉田キャンパス 総合研究12号館317室

  • 当日の講師

    宮崎 修次 講師

  • 実習の内容

    受講生の暫定的な研究テーマ決定および6月10日・11日に石川県で開催される「形の科学シンポジウム」での研究発表の方針決め等を行った。3つの暫定テーマおよび上記シンポジウムの発表題目(仮題)は、「既知の気体のガス管の分光・凖位統計解析」、「電子レンジを利用して生成したプラズマの分光解析」、「鴨川等間隔の法則の検証」である。上記の分光に関する研究の基礎知識を得るために分光器のレンタルを行い、分光に関する基礎知識の説明を専門家から聴き、分光に関する理解を深めるため回折格子フィルムを用いた簡易分光器を受講者全員で作成した。最後に、レンタル分光器を用いて水素、ヘリウム、ネオン、水銀を封入したそれぞれのガス管の放電と、電子レンジを用いて作成したプラズマを解析し、データを取得した。

  • カオス・フラクタル・非線形科学の魅力に触れる実習風景実習会場の模様
  • カオス・フラクタル・非線形科学の魅力に触れる実習風景水素、ヘリウム、ネオン、水銀を封入したガス管
  • カオス・フラクタル・非線形科学の魅力に触れる実習風景分光器とその解析用パソコン、簡易分光器(魚の絵を貼った黒い箱)
  • カオス・フラクタル・非線形科学の魅力に触れる実習風景電子レンジプラズマを作成するためにアンテナとして用いた待ち針
  • カオス・フラクタル・非線形科学の魅力に触れる実習風景電子レンジプラズマを作成するためのアンテナを覆うガラスのコップ

活動を通して学んだこと

  • 金沢で開催される形の科学シンポジウムに参加することが決定した。そこで発表するテーマが、電子レンジで生成したプラズマについてとなった。小林さんのスペクトルに関する実験と講義があった。分光解析の原理や、分光解析の方法を学ぶことができた。
  • 様々な元素の低圧ガス管の発光に関する講義、分光実験を行い、6/11の金沢での発表について概要を聞きました。実際にデータを解析するなど、研究らしいことができるので楽しみです。今回の内容は基礎的な内容でしたが、準位統計など、これまで聞いたこともないような概念について発表することになったので、つたない発表にならないよう、少しづつ準備を始める必要があるということを感じました。

平成29年度 実施レポート

年度別の実施レポート