Stabilization of Pseudo-Periodic Solutions in a Mathematical Model of the Stimulus Conduction System

Institute of Electronics, Information and Communication Engineers

Normal sinus rhythm is achieved when electricalimpulses generated in the sinoatrial node are normallytransmitted to the atria and ventricles via the conductionsystem, which includes the atrioventricular node, the Hisbundle, and Purkinje fibers. However, to maintain optimalblood circulation, in addition to stable sinus rhythm, thecoordinated function of the entire conduction system mustbe sufficiently maintained. The electrocardiogram reflectsthe activity of the entire conduction system, and records notonly normal sinus rhythm, but also electrical changes thatmay interfere with the normal transport of blood, includingarrhythmias and conduction abnormalities.Ventricular fibrillation, one of the most serious arrhythmias,has been noted to have a chaotic electrocardiogramwaveform, and methods to suppress this are of great significancein maintaining the health of patients. In thisstudy, we perform numerical simulations of chaos controlusing pseudo-periodic solutions for intermittent chaos in amathematical model of the conduction system. Intermittentchaos occurs at specific parameters in the model, and theperiodic solution transforms into a chaotic waveform. Thetangential bifurcation that occurs here is accompanied bythe disappearance of the unstable periodic solution, makinga chaos control method using pseudo-periodic solutionseffective. We present the results of numerical calculationsapplying this method to a mathematical model of the conductionsystem, and demonstrate the possibility of applyingit to suppressing arrhythmias.


Laminar stabilization control in chaos intermittency

Intermittency gives the irregular switching of almost periodic (laminar) and chaotic (burst) motions, and can be confirmed in every physical system within a certain parameter range. In this paper, by utilizing a method stabilizing a periodic motion which have been vanished by a saddle node bifurcation, a laminar motion in the intermittency is stabilized by a tiny control input. Apseudo periodic orbit composed by the vanished orbit or laminar motion is applied as a reference for the linear feedback control. We demonstrate the control for a circuit model and show robust stabilization responses.


Locating and Controlling Chaotic Saddles

The 14th International Workshop on Complex-Systems for Future Technologies and Applications (IWCFTA2021)

Some planar discrete nonlinear systems may have a horseshoe structure with stable and unstable manifolds associated with a saddle fixed point. Under this situation, as is well known, there are infinitely many unstable periodic points around the saddle. By making correspondence of the cross sections of manifolds and symbolic dynamics, one can obtain a ``candidate area'' containing an unstable periodic point whose period is given by the gray code. These unstable periodic points can be stabilized by applying any chaos control technique into that candidate area, for which the external force control method exhibits a very robust control performance. In this talk, a horseshoe structure derived by Poincaré mapping for a two dimensional nonautonomous hybrid system is analyzed as an example. A a locating scheme for unstable periodic points is demonstrated, and their control results are presented.


A Method to Obtain Variational Equations Automatically by Applying Symbolic Differentiation

In the conventional implementations for solving bifurcation problems, Jacobian matrix and its partial derivatives regarding the given problem should be provided manually. This process is not so easy, thus it often induces human errors like computation failures, mistakes of copies, especially if the system is higher order. In this paper, we develop a preprocessor that gives the Jacobian matrix and partial derivatives symbolically by using SymPy packages on the Python platform. Possibilities about the inclusion of errors are minimized by symbolic derivations and reducing loop structures. It imposes a user only on putting an expression of the equation into a JSON fomat file. We demonstrate bifurcation calculations for discrete neuron dynamical systems. The system includes an exponential function, which makes the calculation of derivatives complicated, but we show that it can be implemented simply by using the symbolic differentiation.


A perspective on theoretical estimation of stochastic nonlinear rolling

Proc. of 17th International Ship Stability Workshop

Development of the probabilistic assessment method for nonlinear ship motion in irregular seas is essential. Particularly, theoretical based method is useful for practical and wider application such as stability evaluation in preliminary design stage. In this research, the method in which Monte Carlo Simulation and theoretical method were combined is newly proposed. Here, from the limited number of Monte Carlo Simulation (MCS) realizations, the unknown coefficients containing in the theoretically obtained non-Gaussian probability density function (PDF) were successfully determined. In this research, the results on roll motion in beam sea condition and parametric rolling in longitudinal waves were shown. Then, it was found that this approach is capable of determining the PDF, and the tail of the obtained PDF shows good agreement with the theoretical results.


Five-segment PWL conductance in a Josephson junction


Synchronized bifurcation in a two-coupled Izhikevich neuron model

In a coupled Izhikevich neuron model, there are some parameter regions where each neuron arises fir- ing at the same time. We observed discontinuous changes of stability of the solutions in these regions. In this study, we regard these changes as a bifurcation phenomena. We present their examples and condition of the bifurcation. Fi- nally we calculate sets of the bifurcation.


A Route Navigation System for Reducing Risk of Traffic Accidents


Border-collision bifurcations for the mathematical model of the TCP-RED

The transmission control protocol with the random early detection (TCP/RED) is an important algo- rithm for the TCP congestion control [1]. It has been mod- eled as a simple second-order discrete-time model, and it performs unique and typical nonlinear phenomena, e.g., bifurcation phenomena, or a chaotic attractor [2, 3]. In this paper, we focus on the discrete-time model of the TCP/RED, and investigate bifurcation structures of it.


Controlling Method to Avoid Bifurcations of Periodic Points Using Maximum Lyapunov Exponent

Proc. of 2013 International Symposium on Nonlinear Theory and its Applications


Numerical validation for blurred basin of symmetric equilibria in a 3D autonomous system

Proc. of 2013 RISP International Workshop on Nonlinear Circuits, Communications and Signal Processing


Experimental Control of Chaos via Switching Threshold in an Interrupted Electric Circuit


Bifurcation Phenomena of a Light Coupled Oscillator with a Clock Pulse Input

The Research Institute of Signal Processing Japan


Delayed feedback control for dynamical systems with jumping characteristics


Bifurcation Analysis of Two Coupled Izhikevich Oscillators

A simple oscillator of spiking neurons is pro- posed by Izhikevich. By some numerical experiments, all firing patterns which have been observed in the brain are confirmed at the origin of the mathematical model. Al- though, a detailed bifurcation analysis has been given by the author, no investigation on its coupling system has been done. In this paper, we consider two Izhikevich neurons coupled by a gap junction. By choosing an appropriate Poincare section, we can compute bifurcation set for limit cycles. As a result, period-doubling bifurcation and its cas- cade to chaos is observed by changing the coupling coeffi- cient. We show bifurcation diagrams and numerical simu- lation results.


Bifurcation Analysis of the Lozi Map --- as a Hybrid System

We analyze bifurcations observed in the Lozi system. Since the state space is not differentiable at x = 0, the system becomes non invertible, and the solution and corresponding variations are not expressed by elementary functions, although the system is described by a piecewise linear equation. The system is classified as one of hybrid systems because of this non-smoothness. In spite of this factor, the orbit and variations can be differentiable at any moment except for x = 0, 1st and 2nd variations are obtained numerically, thus, in this paper, we compute bifurcations of the Lozi map by using a shooting method. We also report a special degenerated stable attractors keeping the Lyapunov stability criterion.


Synchronization of Coupled BVP Oscillators


Bifurcation analysis for a simple chaotic circuit and its coupled systems

Tamasevicius et. al proposed a very simple chaotic oscillator. Some experimental results, origin of the mathematical model, and numerical simulations are reported. However, bifurcation analysis has not been investigated in details. In this paper, we compute bifurcation sets of this model by using bifurcation theory and discuss its dynamical properties. The bifurcation structures are identified in various parameter planes. Moreover we investigate chaos synchronization in its coupled system. Synchronization of periodic and chaotic states are depicted in the bifurcation diagram, and it is clarified that the period-doubling bifurcation is deeply related to desynchronization.


Bifurcation Analysis of Duffing-Rayleigh Equation

This paper deals with the bifurcation of the periodic solution and the generation of chaotic states of the solution for Duffing-Rayleigh equation. We calculate bifurcation diagram under both of increasing and decreasing time and calculate stable and unstable manifolds. From these analysis, we explain the generation of crisis.


Switch Synchronizing Delayed Feedback Control for Piecewise Linear Systems


Bifurcational classification for type-I and II activities in a forced planar H-R model


Bifurcation phenomena of capacitive coupled BVP oscillators


Bifurcations in Modified BVP Neurons Connected by Inhibitory and Electrical Coupling


Spatio-Temporal Complex Behavior in Inhibitory Modified BVP Neurons Connected by Gap-Junction


Partial External Force Control for Piecewise Smooth Dynamical Systems


An aspect of oscillatory conditions in linear systems and Hopf bifurcations in nonlinear systems


Bifurcations in Modified BVP Neurons Coupled by Gap-Junctions


Bifurcations in gap-junctionally coupled BVP neurons driven by periodic external force

International Symposium on Nonlinear Theory and its Applications


Comparison between Chaotic Noise and Iterative Simulated Annealing for Combinatorial Optimization Problems

Proceedings of International Symposium on Nonlinear Theory and its Applications (NOLTA'02)

Institute of Electronics, Information and Communication Engineers


An advanced design method of bursting in FitzHugh-Nagumo model


Strange attractor in resistively coupled BVP oscillators


Counting and classifying synchronized patterns in symmetrical network

Proc. of First Asia-Pacific Workshop on Chaos Control and Synchronization


Proceedings of IEEE International Conference on Industrial Electronics, Control and Instrumentation (IECON'00)


Analysis of Border-Collision Bifurcation in a Simple Circuit


Fingerprint Identification using Fractal Coding

Proceddings of the Nonlinear Theory and Its Applications(NOLTA'99)

In this paper, we propose a novel method of identification of fingerprint by using fractal coding. Automatic identification of person is one of important techniques for information and security systems. Such features bases on persons physiological or behavioral characteristics are called biometrics. Fingerprint is the most suitable information as a biometric; everyone has own immutable coding technique is applied to data compression of images. We pay attentions to the basic concept of this coding method - self-similar property in a fingerprint. We develop an identification system using the compressed data of fingerprint image. We can do identifying process for compensation image by using fractal coding, and it is abstract for feature value by compressed data. Practical experiments of fingerprint extracted feature finding from compressed data are performed and experimental results are presented.


A Numerical Algorithm for Computing Neimark-Sacker Bifurcation Parameters


Bifurcations of Coupled Neural Oscillators


Bifurcation phenomena in the Josephson junction circuit coupled by a resistor

Bifurcation phenomena observed in a circuit containing two Josephson junctions coupled by a resistor are investigated. This circuit model has a mechanical analogue: Two damped pendula linked by a clutch exchanging kinetic energy of each pendulum. In this paper, firstly we study equilibria of the system. Bifurcations and topological properties of the equilibria are clarified. Secondly we analyze periodic solutions in the system by using suitable Poincare mapping and obtain a bifurcation diagram. There are two types of limit cycles distinguished by whether the motion is in S^1 x R^3 or T^2 x R^2, since at most two cyclic coordinates are included in the state space. There is a typical structure of tangent bifurcation for 2-periodic solutions with a cusp point. We found chaotic orbits via the period-doubling cascade, and a long-period stepwise orbit.


On computation of attractors by visualization in Python

Python におけるベクトル化を鑑みたアトラクタ検出計算

Shikoku-Section Joint Convention Record of the Institutes of Electrical and Related Engineers

電気・電子・情報関係学会四国支部連合大会講演論文集


3 次元自律系におけるシルニコフ分岐

3 次元自律系におけるシルニコフ分岐

電気・電子・情報関係学会四国支部連合大会講演論文集


ハミルトン力学系を用いたカオス暗号

ハミルトン力学系を用いたカオス暗号

電気・電子・情報関係学会四国支部連合大会講演論文集


Study of designing a tactical learning system by mathematical modeling

数理モデルを応用した戦術学習支援システム設計の検討

教育システム情報学会2023年全国大会講演論文集

教育システム情報学会2023年全国大会講演論文集

Japanese Society for Information and Systems in Education


間欠性カオスのラミナーを微小制御量で安定化させる

間欠性カオスのラミナーを微小制御量で安定化させる

NOLTAソサイエティ大会

NOLTAソサイエティ大会

Institute of Electronics, Information and Communication Engineers


シナプス結合 FitzHugh-Nagumo モデルにおける周期解の分岐

シナプス結合 FitzHugh-Nagumo モデルにおける周期解の分岐

電気・電子・情報関係学会四国支部連合大会講演論文集


ダイオードを含む回路の逆時間ダイナミクス

ダイオードを含む回路の逆時間ダイナミクス

電気・電子・情報関係学会四国支部連合大会講演論文集


A Workshop Based Programming Educational Practice --- Welcome to CoderDojo Tokushima

ワークショップ形式によるプログラミング教育実践 --- コーダー道場徳島へようこそ

教育システム情報学会第44回全国大会講演論文集

CoderDojo Tokushima は 2017 年 12 月から継続的に開催されている.CoderDojo は小学生~高 校生がプログラミングを学習する場としてアイルランドで生まれ，110 ヶ国，国内は 169 ヶ所で開催され ている.参加者から参加費を徴収しないことを除いて，内容については主催者に委ねられているため， 我々は，参加者の自主的な学習や情報交換の促進を重視し，ワークショップ形式を用いている.毎回のア ンケートの統計情報からその効果と課題について述べる.


ゼミ議事録と研究成果物の蓄積と利用の支援システムの開発

ゼミ議事録と研究成果物の蓄積と利用の支援システムの開発

第81回全国大会講演論文集

第81回全国大会講演論文集


Local stability and bifurcation phenomena in the softening Duffing equation

NOLTAソサイエティ大会

NOLTAソサイエティ大会

Institute of Electronics, Information and Communication Engineers


BYOD環境によるワークショップ型実習の試みとその課題

BYOD環境によるワークショップ型実習の試みとその課題

大学教育カンファレンス in 徳島

大学教育カンファレンス in 徳島

2017年度前期に，徳島大学歯学部1年生を対象とした実習ベースの授業科目「医療情報処理」全16回の講義の11回分の講義と実習及び成績評価までを担当し，いくつかの知見が得られたので，その結果と課題について報告する．本講義は，受講者全員(歯学科40名，口腔衛生学科15名)が個人PCを持ち込むワークショップ形式1) の講義であったため，BYOD環境を全学展開する上での試金石となったので，これもあわせて報告する．


Raspberry Pi によるディジタルサイネージの構築と運用

Raspberry Pi によるディジタルサイネージの構築と運用

Journal of Shikoku-Section Joint Convention of the Institutes of Electrical and Related Engineers

電気関係学会四国支部連合大会講演論文集


Route navigation system reflecting traffic accident probability a nd present situation of the user

交通事故の危険度と移動者を考慮した移動経路提案システム

電気関係学会四国支部連合大会講演論文集

交通事故の原因には，本人の操作ミスや道路の 形状，周囲の環境など様々な要因がある．本研究では，環境的要因により事故発生の危険性が高いと想定される地点を「危険地点」，各地点の危険度合いを「危険度」と定義し，危険地点と危険度を把握し注意，回避させることでより安全な移動の実現を目的とする． 危険地点を把握した移動に関する先行研究として，地震災害時に利用者からの提供情報を元に，危険度の高い地点を回避する安全な移動経路を案内する研究[1]が報告されているが，適用場面が地震災害時に限られている．また，個々の危険地点が移動者自身に直接関係するかは考慮されていない．本研究では，日常生活下での移動における危険地点回避を支援の対象とし，登録された交通事故に関する情報をもとに，移動者を考慮したより安全な移動経路を案内するシステムを提案する


LEDホタルによる自然ホタルの強制同期

LEDホタルによる自然ホタルの強制同期

電気関係学会四国支部連合大会講演論文集


Proceedings of the 2014 IEICE General Conference

電子情報通信学会2014年総合大会講演論文集

非線形関数を含む常微分方程式や差分方程式によって 記述される力学系では，発生する平衡点や周期解がパラ メータの変動によって容易に分岐するであろう．物理的 対象から，数理モデル(力学系) が一旦導かれれば，数値 計算を用いて分岐集合(分岐図)が計算でき，その力学 系の定性的性質を特徴付けることができよう．本稿では 分岐パラメータ値の計算方法を紹介する．


ある4次元発振器で見られるバースト発振について

ある4次元発振器で見られるバースト発振について

平成25年度電気関係学会四国支部連合大会講演論文集

平成25年度電気関係学会四国支部連合大会講演論文集


ネットワーク監視システムのShibboleth化

ネットワーク監視システムのShibboleth化

大学ICT推進協議会2011年度年次大会論文集

大学ICT推進協議会2011年度年次大会論文集


Computation of periodic points embedded in horseshoe map

Journal of Shikoku-Section Joint Convention of the Institutes of Electrical and Related Engineers


Bifurcation Phenomena of a Piecewise Affine Map with Hysteresis Properties


Neimark-Sacker bifurcation in a 3D BVP Oscillator with a switch


Controlling Chaos Synchronization in Coupled Nonlinear Oscillators

平成21年度電気関係学会四国支部連合大会講演論文集

平成21年度電気関係学会四国支部連合大会講演論文集


Designing authentication and authorization for federated systems

徳島大学における大学内外システム連携のための認証認可検討

Proceedings of the 2009 IEICE General Conference

電子情報通信学会2009年総合大会講演論文集


Homoclinic structure about the origin of a simple discrete system

平成19年度電気関係学会四国支部連合大会講演論文集

平成19年度電気関係学会四国支部連合大会講演論文集


Bifurcation of the simple third-order automomous system

平成18年度電気関係学会四国支部連合大会講演論文集

平成18年度電気関係学会四国支部連合大会講演論文集


Support for Finding Learning Path by Relevant Lectures in e-Syllabus

シラバス科目間の関連性を用いた学習経路検索支援

教育システム情報学会研究報告

Japanese Society for Information and Systems in Education

徳島大学では教育·研究者情報データベース (EDB) を利用してシラバスを作成してきた．現在，EDBに登録されたXML形式のシラバス情報を元に科目間の関連性をグラフ表示するLearning Path Finderの開発を行っている．これにより履修時の学習経路検索が支援されシラバスの使い勝手が向上する．


区分的に滑らかな系に対するスイッチ同期型遅延制御法

区分的に滑らかな系に対するスイッチ同期型遅延制御法

平成17年度電気関係学会四国支部連合大会講演論文集

平成17年度電気関係学会四国支部連合大会講演論文集


時刻依存型断続動作特性を有する力学系にみられるカオスの制御と回路実装

時刻依存型断続動作特性を有する力学系にみられるカオスの制御と回路実装

平成17年度電気関係学会中国支部連合大会講演論文集

平成17年度電気関係学会中国支部連合大会講演論文集


ハイブリッドシステムに発生するカオスの制御

ハイブリッドシステムに発生するカオスの制御

電気関係学会四国支部連合大会講演論文集


非線形力学系における3次元分岐図の自動作成

非線形力学系における3次元分岐図の自動作成

電気関係学会四国支部連合大会講演論文集


フラクタル符号化を用いた指紋識別

フラクタル符号化を用いた指紋識別

電気学会全国大会講演論文集


力学系における分岐現象の解析 --- 分岐の計算とその視覚化

力学系における分岐現象の解析 --- 分岐の計算とその視覚化

回路とシステム(軽井沢)ワークショップ論文集

回路とシステム(軽井沢)ワークショップ論文集

Institute of Electronics, Information and Communication Engineers


結合ニューロン発振器の同期現象

結合ニューロン発振器の同期現象

電子情報通信学会総合大会講演論文集

電子情報通信学会総合大会講演論文集


On saddle-node connectiong orbit in nonlinear dynamical systems

電子情報通信学会総合大会講演論文集

電子情報通信学会総合大会講演論文集


Stabilizing periodic orbits embedded in a chaotic attractor of continuous dynamical systems

Journal of Shikoku-Section Joint Convention of the Institutes of Electrical and Related Engineers

電気関係学会四国支部連合大会講演論文集


Bifurcation of an inductively coupled Josephson junction circuit

電気関係学会四国支部連合大会講演論文集


パソコンLANによる地球観測衛星ランドサット 画像データ処理システムの開発

パソコンLANによる地球観測衛星ランドサット 画像データ処理システムの開発

電気関係学会四国支部連合大会講演論文集


電磁誘導による影響を鑑みたHindmarsh-Roseニューロンモデルの分岐解析

電子情報通信学会技術報告

電子情報通信学会技術報告

近年，電磁誘導効果はニューロンのダイナミクスに大きな影響を与える可能性があるため関心を集めている．本研究では電磁誘導による影響を鑑みた Hindmarsh-Roseニューロンモデルにおいて，その動的性質を把握するために分岐解析を行い，パラメータの変化に応じた解の振る舞いを網羅的に分析した．ポアンカレ写像を適用し，周期解の局所分岐集合をシューティング法によって求解した．得られた分岐図は，周期解の位相ならびに定性的性質を説明することができる


Visualization of a 2-dimensionally stable manifold of an equilibrium in 3 dimensional autonomous system

3 次元自律系における2 次元平衡点安定多様体の視覚化

電子情報通信学会技術研究報告

In various field such engineering and biology, to analyze systems, people have been analyzing them by buildingmodels. In this paper, I visualize 2-dimensionally stable manifold. Target is saddle of 3 dimensional autonomous system.Stable manifold is separatrix. So, it is basin boundary of attraction and gives us basin of attraction in state space. That is why Icalculate stable manifold. If a manifold is one dimension, all you need is to chase orbits that depart from eigen vector of saddlefor plus or minus time. But, if it is two dimensions, you have to approximate with a curved surface. In this paper, I explainmethod that is referenced by previous research. And I visualize 3 autonomous systems, Lorenz equation, Chens equation, andequation of S. Dadras et al.

工学や生物学など様々な分野で系を解析するために，数理モデルを構築して解析が行われてきた．本稿で 行うのは，2 次元安定多様体の可視化である．まず，対象は3 次元自律系のサドル型平衡点である．なぜその安定多 様体を求めるかというと，それはセパラトリックスなので，アトラクタの引力圏境を与えるからであり，状態空間中 のアトラクタの棲み分け図を求めることができるからである．1 次元多様体であれば，サドルの固有ベクトルから出 発する軌道を正時間または逆時間で追跡すればよいが，2 次元多様体の場合，面で近似する必要がある．本稿では先 行研究を参考にした実験手法を説明し，3 つの3 次元自律系，Lorenz 方程式，Chen の方程式，そしてS. Dadras らの 方程式の安定多様体を可視化する．


Canard Cycles in Multivibrators with Piece-wise Constant Identical Operational Amplifier

区分定数特性をもつ理想オペアンプを用いた マルチバイブレータのカナール解

電子情報通信学会技術研究報告

The multi-vibrator is an electronic circuit with multiple stable states, often built using operational amplifiers. Thereare three types of stable states: unstable, monostable, and bistable, and transitions between these modes can be achievedthrough parameter changes. Conventionally, the output response of multi-vibrators is considered a hybrid system. In thisstudy, we similarly configure the system as a hybrid system by modeling the amplification characteristics of the operationalamplifier as piecewise constant or piecewise linear characteristics. Furthermore, the system is constructed as a time-delayeddynamical system by considering the first-order delay characteristics of the operational amplifier. During the transition fromthe monostable state to the unstable state, a unique solution specific to slowfast dynamical systems, canard, is observed.

マルチバイブレータは複数の安定状態を持つ電子回路であり，しばしばオペアンプを用いて構成される． 安定状態には無安定，単安定，双安定の3 種類があり，これらのモード間はパラメタ変化によって変更が可能である． 従来，マルチバイブレータの出力応答はハイブリッドシステムとして捉えられているが，本研究では同様に，オペア ンプの増幅特性を区分定数または区分線形特性として設定することでハイブリッドシステムとして系を構成する．ま た，系はオペアンプの一次遅れ特性を考慮することにより遅速力学系として構成され，単安定状態から無安定状態へ の変遷時にカナールと呼ばれる遅速力学系特有の解が観測される．


Revisit on Computations for Bifurcation Problems --- A follow-up

分岐問題再考 --- 続報

電子情報通信学会技術研究報告

Python is gaining attention as a fundamental programming language for machine learning and data science. This report describes a detailed Python approach to nonlinear problems, especially the bifurcation problems of periodic solutions. It is a highly readable implementation of the bifurcation algorithm, independent from the computer and the operating system, and it allows an interactive trial-and-error processing. We describe advantages of Python for bifurcation problems with some illustrated codes.

機械学習やデータサイエンスを実践する基盤プログラミング言語としてPython が注目されている．本稿では非線形問題，特に系にみられる周期解の分岐問題について，Python を用いたアプローチの詳細を述べる．分岐計算アルゴリズムを可読性高く実装でき，計算機やOS に依存せず，対話処理による試行錯誤が可能となる．いくつかの特徴的なコードを示しながら，分岐問題に対するPython の優位点を述べる．


Quantitative Measurement and Analysis to Thinking as a Way of Programming for Elementary School in Japan

小学生のプログラミング的思考力の定量的測定とその分析

Programming education will be compulsory in elementary schools in Japan from 2020, but thereis still little information on how to measure the effects of lessons conducted for students. In this study, inorder to objectively and quantitatively measure the educational effect of programming education, we developed a test of measuring an ability of thinking as a way of programming. In this paper, we evaluate themeasurability of the test using the Fishers exact test for elementary school students answers, focusing onthe grade, the programming experience, and the difference between the results before and after the workshop.

2020 年度より小学校ではプログラミング教育が必修化されるが，小学校で実施される授業が生徒に どのような教育効果を及ぼすのか，その測定手法に関する情報は未だ少ない．本研究では，プログラミン グ教育の教育効果を客観的・定量的に測定するため，プログラミング的思考力を測定する問題を開発し， 徳島県内のプログラミングワークショップで，参加者の小学生のプログラミング的思考力を測定すること を試みた．本稿では，その測定結果について，学年やプログラミングの経験，ワークショップの前後での 結果の差などに注目して考察を行い，開発した問題の有効性を評価する．


Improving Animal Recognition Accuracy using De-fencing

遮蔽物除去による動物認識の精度向上

When a computer recognizes an animal on an image, an accuracy of animal recognition decreases if a part of the animal's body is covered by fences. On the other hand, when a human recognizes a object on the image, it is known to be possible to remove and supplement the fences, and recognize the object, even if a part of the object is covered by fences. In this research, we aim to improve the accuracy of animal recognition using de-fencing on computer.

コンピュータで画像情報を用いて動物認識を行う際，対象となる動物の体の一部が檻などの遮蔽物に隠れ，動物認識の精度が低下する場合がある．一方，人間が視覚情報を用いて物体を認識する際，物体の一部が檻などの遮蔽物に隠れていても，遮蔽物を除去，補完し，物体を認識できることが知られている．そこで本研究では，コンピュータで画像から檻を除去することによる動物認識の精度向上を目指す．


船舶転覆問題にみられる分岐現象

船舶転覆問題にみられる分岐現象

電子情報通信学会技術研究報告

Institute of Electronics, Information and Communication Engineers

船舶の運動安定性の分野においては，船舶転覆問題を議論するために軟化型Duffing 方程式が用いられる． しかしながら，軟化型Duffing 方程式を扱う多くの研究は近似的解法を用いており，実際の物理系の振る舞いにそぐ わない結果を導くことも少なくない．本報では，非線形分野で古くから発展してきた数値的解法を用いて，軟化型 Duffing 方程式を解析する．適切なPoincaré 写像を定義し，系で観測される周期解の安定性や安定・不安定多様体を導 出し，局所または大域分岐について議論する．結果として，系の二次元パラメタ空間における分岐構造を明らかにし， 分岐現象が状態空間のベイスンに及ぼす影響について議論する．


研究活動の持続的成長を支援するeポートフォリオシステムの提案

研究活動の持続的成長を支援するeポートフォリオシステムの提案


Bifurcation Avoidance of Stable Periodic Oscillations in Continuous-Time Duffing Equation

Duffing方程式における安定周期振動の分岐回避

電子情報通信学会技術研究報告

We previously proposed a parametric control method to avoid bifurcations of stable fixed and periodic points in discrete-time dynamical systems. The parameter regulation to avoid bifurcations is derived from an optimization problem on the maximum local Lyapunov exponent and the method of steepest descent. This method allows us to predict occurrence of bifurcations caused by unexpected parameter change and to avoid it without directly analyzing bifurcations in advance. In this report, on the basis of the ideas and a stroboscopic mapping that discretizes the trajectory of a continuous-time solution, we propose a methodology to avoid bifurcations of stable periodic oscillations in continuous-time non-autonomous dynamical systems. We also demonstrate that the proposed method can avoid bifurcations of stable periodic solutions in Duffing equation.

著者らは，動的システムにみられる極限集合の位相的性質が解軌道のリアプノフ指数によって特徴付けられることに着目し，離散時間力学系における安定な固定点や周期点の分岐を回避するためのパラメータ制御法を提案している．この制御法は，最大局所リアプノフ指数に基づく評価関数の最適化問題と最急降下法から導出され，解の分岐集合を事前に解析することなく，システムパラメータの変化による分岐の発生を予測し回避できるという特長を有する．本報告では，離散時間力学系に対する分岐回避制御法のアイデアを基に，連続時間力学系における解軌道を離散化するためのストロボ写像を用いて，連続時間非自律系における安定周期解に対する分岐回避制御法を提案する．提案法の有効性を例証するため，Duffing方程式における安定周期振動の分岐回避実験結果についても報告する．


外力を印加した結合ニューロンモデルの応答

外力を印加した結合ニューロンモデルの応答

電子情報通信学会技術研究報告


Development and practical use of GakuNin application system at Tokushima University

徳島大学における学認利用申請システムの開発と運用

第18回学術情報処理研究集会発表論文集

第18回学術情報処理研究集会発表論文集

国立大学法人情報系センター協議会

国立大学法人情報系センター協議会


コントラストの高い白黒二値画像に対するフラクタル符号の重みについて

コントラストの高い白黒二値画像に対するフラクタル符号の重みについて

電子情報通信学会技術研究報告


ヒステリシス特性を持つ区分的アファインシステムについての分岐現象

ヒステリシス特性を持つ区分的アファインシステムについての分岐現象

電子情報通信学会技術研究報告


結合Izhikevichニューロンにおける分岐現象

結合Izhikevichニューロンにおける分岐現象

電子情報通信学会技術研究報告


2次元離散系の不安定周期点近傍における自己相似性

2次元離散系の不安定周期点近傍における自己相似性

電子情報通信学会技術研究報告


特異な応答における Basin Boundary 構造の消失と数値演算誤差について

電子情報通信学会技術研究報告


簡素な3次元カオス発生器の分岐構造とその結合系に関するカオス同期

簡素な3次元カオス発生器の分岐構造とその結合系に関するカオス同期

電子情報通信学会技術研究報告


Information Extraction by Visualization of Transient States in Chaotic Attractors

カオスアトラクタの写像履歴の視覚化を用いた情報抽出

電子情報通信学会技術研究報告


Bifurcation and Chaos in an H-Bridge Inverter

H-Bridgeインバータにみられる分岐とカオス

電子情報通信学会技術研究報告

In this paper, we discuss a bifurcation and chaos in a H-Bridge Inverter. At first, we show a H-bridge inverter with PWM controller and derive a return map. The fundamental bifurcation phenomena of the periodic points is confirmed by the bifurcation diagrams in one- and two-dimensional parameter plane.

本稿では，PWM 制御器で制御されたH-Bridge インバータ回路を示し，本回路が呈する基本的な分岐現象について検討する．まず，PWM 制御器のスイッチング動作を説明し，回路方程式より1 次元リターンマップを導出する．また，本回路に発生する分岐現象の特徴を調べ，周期解の存在領域を1 および2 次元分岐図により示す．


ニュートンホモトピー法を応用した3次元分岐局面の構成法について

ニュートンホモトピー法を応用した3次元分岐局面の構成法について

電子情報通信学会技術研究報告


脚式走行ロボットにおける非線形振動

脚式走行ロボットにおける非線形振動

電子情報通信学会技術研究報告

In this paper, we report on the analysis and orbital stabilization of periodic gaits of a planar one-legged robot. The robot is installed with linear springs at the telescopic knee joint and torsional springs at the hip joint. Two stabilizing controllers that asymptotically stabilize periodic passive gaits are derived. The main part of the second controller is based on ``energy-preserving principle¥" and generates interesting quasi-periodic running gaits, which can be seen in Hamiltonian system. With an additional adaptive scheme similar to delayed feedback in chaotic system, the controller achieves orbitaly stabilization to (unknown) passive running gaits.

本稿では伸縮型の膝関節と股関節に線形バネを有する平面1脚ロボットの受動走行の解析と制御について述べる．まず，受動走行に相当する周期軌道を数値的に探索し，その安定性について解析する．次に，ロボットを安定化するための二つの制御則を提案する．一つは数値的に得られた周期軌道の線形化Poincar¥¥'e写像に基づく線形フィードバック制御であり，もう一つはエネルギー保存原理に基づく非線形フィードバック制御である．とくに後者の制御によってハミルトン系に見られるような準周期解が得られることをシミュレーションによって示す．さらに，準周期解の回帰性に着目し，カオス制御の一つである遅延フィードバックを適用する．シミュレーションから，準周期解が未知の周期軌道に漸近安定化され，さらにエネルギー適応制御によって完全な受動走行に安定化されることを示す．


Bifurcation and Chaos of Periodic Solutions in the Custom BVP Oscillator

変形BVP発振器に生じる周期解の分岐とカオス

電子情報通信学会技術研究報告


周期外力を付加したAmari-Hopfieldニューロン対におけるバースト応答の分岐

電子情報通信学会技術研究報告

When considering the mechanism of an information processing mechanism in the brain of a living body, the problem of information coding of a neuron, etc., the mathematical model of a neuron is indispensable. According to a point of view and the purpose, various models are formulized until now, and analysis is advanced. In this paper, correspondence is investigated about a classification of bifuracation by Izhikevich et al., and a burst response in an Amari-Hopfield model. It is thought that it is important to investigate the various burst response type which realizes a burst response of the given specification, and it becomes information useful as a design problem of a burst response to solve the bifurcation diagram according to the parameter of external force.

生体の脳における情報処理機構のメカニズムや,ニューロン(神経細胞)の情報表現の問題などを考える上で,ニューロンの数理モデルの構築と解析は欠かせないものである.これまでに着眼点,目的に応じて様々なモデルが定式化されており,解析が進められている.本報告では,Amari-Hpfieldモデルにおいて,Izhikevichらによる分岐とバースト応答の分類について対応を調べる.与えられた仕様のバースト応答を実現するという問題に対し簡単な周期外力を考えて,その振幅と周波数により変化する様々なタイプのバースト応答を調べておくことは,重要であり,，また,バースト応答の定性的性質の変化のいくつかは分岐によって説明できるため,外力のパラメータに応じた分岐図をもとめることは,バースト応答の設計問題として有用な情報となると考えられる.


相似領域可変型フラクタル符号化の画像領域分割への応用

相似領域可変型フラクタル符号化の画像領域分割への応用

電子情報通信学会技術研究報告


不連続性をもつ力学系における分岐計算法

不連続性をもつ力学系における分岐計算法

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3次元パラメータ空間における分岐図の構成と視覚化

3次元パラメータ空間における分岐図の構成と視覚化

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カオス的 2 次元写像を用いた暗号系の電子メイルへの応用

カオス的 2 次元写像を用いた暗号系の電子メイルへの応用

電子情報通信学会技術研究報告


リミットサイクルに関する分岐の一計算法

リミットサイクルに関する分岐の一計算法

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Destabilization of Stable Orbits by Controlling Chaos

カオス制御を応用した軌道の不安定化によるカオス生成法

電子情報通信学会技術研究報告

We propose a method of destabilizing stable equilibria and limit cycles by using controlling chaos.A chaotic state can be easily generated from stable states by our method.A stable orbit is destabilized by a linear feedback technique with unstable pole assignment.As illustrated examples,a stable limit cycle of the van der Pol equation and stable equilibria of BVP equation are destabilized to chaos.Gradient system is also destabilized and a technique to escape from local minimum is discussed.

2次元自律系において,解軌道は一般に安定平衡点や安定なリミットサイクルに落ち着き,決してカオスアトラクタがみられることはない.われわれはカオス制御の手法を逆利用して,安定な平衡点やリミットサイクルを不安定化させ,カオスを生成させる手法を提案する.リミットサイクルに対してはPoincare写像による差分方程式の固定点を不安定化し,安定平衡点に対しては平衡点周りの安定性を極配置法で操作し,カオスを発生させる.van der Pol方程式,BVP方程式,勾配系回路について,その応用例を挙げる.とりわけ,振動的要素の無い勾配系においてもこの手法によりカオスを作り出せることは興味深い.さらに,この手法の最小化問題への応用も検討し,例題によりその有用性も確認した.


Bifurcation phenomena in a Josephson junction circuit coupled by a resistor

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