2021/08/17 更新

写真a

オオバヤシ イッペイ
大林 一平
Obayashi Ippei
所属
サイバーフィジカル情報応用研究コア 教授
職名
教授
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学位

  • 博士(理学) ( 2010年3月   京都大学 )

研究キーワード

  • 力学系

  • 応用数学

  • 位相的データ解析

  • パーシステントホモロジー

研究分野

  • 自然科学一般 / 数学基礎  / 位相的データ解析

  • 自然科学一般 / 応用数学、統計数学  / 位相的データ解析

  • 自然科学一般 / 数理解析学  / 力学系

学歴

  • 京都大学   大学院理学研究科   数学・数理解析専攻

    2006年4月 - 2010年3月

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    国名: 日本国

    備考: 博士後期課程

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  • 京都大学   大学院理学研究科   数学・数理解析専攻

    2004年4月 - 2006年3月

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    国名: 日本国

    備考: 修士課程

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  • 京都大学   理学部  

    2000年4月 - 2004年3月

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所属学協会

 

論文

  • Structure and properties of densified silica glass: characterizing the order within disorder

    Yohei Onodera, Shinji Kohara, Philip S. Salmon, Akihiko Hirata, Norimasa Nishiyama, Suguru Kitani, Anita Zeidler, Motoki Shiga, Atsunobu Masuno, Hiroyuki Inoue, Shuta Tahara, Annalisa Polidori, Henry E. Fischer, Tatsuya Mori, Seiji Kojima, Hitoshi Kawaji, Alexander I. Kolesnikov, Matthew B. Stone, Matthew G. Tucker, Marshall T. McDonnell, Alex C. Hannon, Yasuaki Hiraoka, Ippei Obayashi, Takenobu Nakamura, Jaakko Akola, Yasuhiro Fujii, Koji Ohara, Takashi Taniguchi, Osami Sakata

    NPG ASIA MATERIALS   12 ( 1 )   2020年12月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:NATURE RESEARCH  

    The broken symmetry in the atomic-scale ordering of glassy versus crystalline solids leads to a daunting challenge to provide suitable metrics for describing the order within disorder, especially on length scales beyond the nearest neighbor that are characterized by rich structural complexity. Here, we address this challenge for silica, a canonical network-forming glass, by using hot versus cold compression to (i) systematically increase the structural ordering after densification and (ii) prepare two glasses with the same high-density but contrasting structures. The structure was measured by high-energy X-ray and neutron diffraction, and atomistic models were generated that reproduce the experimental results. The vibrational and thermodynamic properties of the glasses were probed by using inelastic neutron scattering and calorimetry, respectively. Traditional measures of amorphous structures show relatively subtle changes upon compacting the glass. The method of persistent homology identifies, however, distinct features in the network topology that change as the initially open structure of the glass is collapsed. The results for the same high-density glasses show that the nature of structural disorder does impact the heat capacity and boson peak in the low-frequency dynamical spectra. Densification is discussed in terms of the loss of locally favored tetrahedral structures comprising oxygen-decorated SiSi4 tetrahedra.

    DOI: 10.1038/s41427-020-00262-z

    Web of Science

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  • Structural changes during glass formation extracted by computational homology with machine learning 査読

    Akihiko Hirata, Tomohide Wada, Ippei Obayashi, Yasuaki Hiraoka

    Communications Materials   1 ( 1 )   2020年12月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Springer Science and Business Media LLC  

    <title>Abstract</title>The structural origin of the slow dynamics in glass formation remains to be understood owing to the subtle structural differences between the liquid and glass states. Even from simulations, where the positions of all atoms are deterministic, it is difficult to extract significant structural components for glass formation. In this study, we have extracted significant local atomic structures from a large number of metallic glass models with different cooling rates by utilising a computational persistent homology method combined with linear machine learning techniques. A drastic change in the extended range atomic structure consisting of 3–9 prism-type atomic clusters, rather than a change in individual atomic clusters, was found during the glass formation. The present method would be helpful towards understanding the hierarchical features of the unique static structure of the glass states.

    DOI: 10.1038/s43246-020-00100-3

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    その他リンク: http://www.nature.com/articles/s43246-020-00100-3

  • Inferring fracture forming processes by characterizing fracture network patterns with persistent homology 査読

    A. Suzuki, M. Miyazawa, A. Okamoto, H. Shimizu, I. Obayashi, Y. Hiraoka, T. Tsuji, P. K. Kang, T. Ito

    Computers and Geosciences   143   104550 - 104550   2020年10月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Elsevier BV  

    © 2020 The Author(s) Persistent homology is a mathematical method to quantify topological features of shapes, such as connectivity. This study applied persistent homology to analyze fracture network patterns in rocks. We show that persistent homology can detect paths connecting from one boundary to the other boundary constituting fractures, which is useful for understanding relationships between fracture patterns and flow phenomena. In addition, complex fracture network patterns so-called mesh textures in serpentine were analyzed by persistent homology. In previous studies, fracture network patterns for different flow conditions were generated by a hydraulic–chemical–mechanical simulation and classified based on additional data and on expert's experience and knowledge. In this study, image analysis based on persistent homology alone was able to characterize fracture patterns. Similarities and differences of fracture network patterns between natural serpentinite and simulation were quantified and discussed. The data-driven approach combining with the persistent homology analysis helps to infer fracture forming processes in rocks. The results of persistent homology analysis provide critical topological information that cannot be obtained by geometric analysis of image data only.

    DOI: 10.1016/j.cageo.2020.104550

    Scopus

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  • Fractal mechanism of basin of attraction in passive dynamic walking 査読

    Kota Okamoto, Shinya Aoi, Ippei Obayashi, Hiroshi Kokubu, Kei Senda, Kazuo Tsuchiya

    Bioinspiration & Biomimetics   15 ( 5 )   055002 - 055002   2020年7月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:IOP Publishing  

    DOI: 10.1088/1748-3190/ab9283

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    その他リンク: https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1748-3190/ab9283/pdf

  • Protein-Folding Analysis Using Features Obtained by Persistent Homology 査読

    Takashi Ichinomiya, Ippei Obayashi, Yasuaki Hiraoka

    Biophysical Journal   118 ( 12 )   2926 - 2937   2020年6月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Elsevier BV  

    DOI: 10.1016/j.bpj.2020.04.032

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  • Very sharp diffraction peak in non-glass forming liquid with the formation of distorted tetraclusters 査読

    C. Koyama, S. Tahara, S. Kohara, Y. Onodera, D. R. Småbråten, S. M. Selbach, J. Akola, T. Ishikawa, A. Masuno, A. Mizuno, J. T. Okada, Y. Watanabe, Y. Nakata, K. Ohara, H. Tamaru, H. Oda, I. Obayashi, Y. Hiraoka, O. Sakata

    NPG Asia Materials   12   43-1 - 43-11   2020年6月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

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  • Understanding diffraction patterns of glassy, liquid and amorphous materials via persistent homology analyses 査読

    Journal of the Ceramic Society of Japan   127   853 - 863   2019年12月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.2109/jcersj2.19143

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  • Origin of the mixed alkali effect in silicate glass 査読

    NPG Asia Materials   11   75 - 11   2019年12月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1038/s41427-019-0180-4

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  • パーシステントホモロジーと材料構造解析 招待

    平岡裕章, 大林一平, 赤木 和人

    人工知能学会誌   34 ( 3 )   330 - 338   2019年5月

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    記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

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  • Visualization of Topological Defect in Labyrinth Magnetic Domain by Using Persistent Homology 査読

    T. YAMADA, Y. SUZUKI, C. MITSUMATA, K. ONO, T. UENO, I. OBAYASHI, Y. HIRAOKA, M. KOTSUGI

    Vacuum and Surface Science   62 ( 3 )   153   2019年3月

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    出版者・発行元:Surface Science Society Japan  

    DOI: 10.1380/vss.62.153

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  • パーシステントホモロジーを用いた迷路状磁区構造におけるトポロジカル欠陥の可視化 招待 査読

    山田拓洋, 鈴木雄太, 三俣千春, 小野寛太, 上野哲朗, 大林一平, 平岡裕章, 小嗣真人

    表面と真空   62   153   2019年3月

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    記述言語:日本語  

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  • Ultrahigh-pressure form of SiO2 glass with dense pyrite-type crystalline homology 査読

    M. Murakami, S. Kohara, N. Kitamura, J. Akola, H. Inoue, A. Hirata, Y. Hiraoka, Y. Onodera, I. Obayashi, J. Kalikka, N. Hirao, T. Musso, A. S. Foster, Y. Idemoto, O. Sakata, Y. Ohishi

    Physical Review B   99 ( 4 )   2019年1月

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    出版者・発行元:American Physical Society ({APS})  

    DOI: 10.1103/physrevb.99.045153

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  • Persistent Homology and Its Applications to Materials Science 査読

    Yasuaki Hiraoka, Ippei Obayashi

    Materia Japan   58 ( 1 )   17   2019年1月

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    出版者・発行元:Japan Institute of Metals  

    DOI: 10.2320/materia.58.17

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  • パーシステントホモロジーの基礎と材料工学への適用例 招待 査読

    平岡裕章, 大林一平

    日本金属学会会報「まてりあ」   58 ( 1 )   17 - 22   2019年

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    記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

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  • Hepatic tumor classification using texture and topology analysis of non-contrast-enhanced three-dimensional T1-weighted MR images with a radiomics approach 査読

    Scientific Reports   9   8764   2019年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

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  • Volume-Optimal Cycle: Tightest Representative Cycle of a Generator in Persistent Homology 査読

    Ippei Obayashi

    SIAM Journal on Applied Algebra and Geometry   2 ( 4 )   508   2018年10月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Society for Industrial {\&} Applied Mathematics ({SIAM})  

    DOI: 10.1137/17m1159439

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  • Non-Empirical Identification of Trigger Sites in Image Data using Persistent Homology: Crack Formation during Heterogeneous Reduction of Iron-Ore Sinters 査読

    M. Kimura, I. Obayashi, Y. Takeichi, R. Murao, Y. Hiraoka

    Microscopy and Microanalysis   24 ( S2 )   540   2018年8月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(国際会議プロシーディングス)   出版者・発行元:Cambridge University Press ({CUP})  

    DOI: 10.1017/s1431927618014897

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  • Persistence diagrams with linear machine learning models 査読

    Ippei Obayashi, Yasuaki Hiraoka, Masao Kimura

    Journal of Applied and Computational Topology   1 ( 3-4 )   421 - 449   2018年6月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Springer Nature  

    DOI: 10.1007/s41468-018-0013-5

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  • Non-empirical identification of trigger sites in heterogeneous processes using persistent homology 査読

    Masao Kimura, Ippei Obayashi, Yasuo Takeichi, Reiko Murao, Yasuaki Hiraoka

    Scientific Reports   8 ( 1 )   2018年2月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Springer Nature  

    DOI: 10.1038/s41598-018-21867-z

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  • Persistent homology analysis of craze formation 査読

    Takashi Ichinomiya, Ippei Obayashi, Yasuaki Hiraoka

    PHYSICAL REVIEW E   95 ( 1 )   2017年1月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:AMER PHYSICAL SOC  

    We apply a persistent homology analysis to investigate the behavior of nanovoids during the crazing process of glassy polymers. We carry out a coarse-grained molecular dynamics simulation of the uniaxial deformation of an amorphous polymer and analyze the results with persistent homology. Persistent homology reveals the void coalescence during craze formation, and the results suggest that the yielding process is regarded as the percolation of nanovoids created by deformation.

    DOI: 10.1103/PhysRevE.95.012504

    Web of Science

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  • パーシステンス図の逆問題 招待 査読

    Ippei Obayashi

    Bulletin of the Japan Society for Industrial and Applied Mathematics   26 ( 4 )   7 - 14   2017年

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    記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.11540/bjsiam.26.4_7

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  • Chemical state mapping of heterogeneous reduction of iron ore sinter 査読

    M. Kimura, Y. Takeichi, R. Murao, I. Obayashi, Y. Hiraoka, Y. Liu

    X-RAY MICROSCOPY CONFERENCE 2016 (XRM 2016)   849   012015   2017年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(国際会議プロシーディングス)   出版者・発行元:IOP PUBLISHING LTD  

    Iron ore sinter constitutes the major component of the iron-bearing burden in blast furnaces, and its reduction mechanism is one of the keys to improving the productivity of ironmaking. Iron ore sinter is composed of multiple iron oxide phases and calcium ferrites (CFs), and their heterogeneous reduction was investigated in terms of changes in iron chemical state: Fe-III, Fe-II, and Fe-0 were examined macroscopically by 2D X-ray absorption and microscopically by 3D transmission X-ray microscopy (TXM). It was shown that the reduction starts at iron oxide grains rather than at calcium ferrite (CF) grains, especially those located near micropores. The heterogeneous reduction causes crack formation and deteriorates the mechanical strength of the sinter. These results help us to understand the fundamental aspects of heterogeneous reduction schemes in iron ore sinter.

    DOI: 10.1088/1742-6596/849/1/012015

    Web of Science

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  • A Cyclone Identification Algorithm with Persistent Homology and Merge-Tree 査読

    Masaru Inatsu, Hayato Kato, Yuta Katsuyama, Yasuaki Hiraoka, Ippei Ohbayashi

    SOLA   13   214 - 218   2017年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Meteorological Society of Japan  

    DOI: 10.2151/sola.2017-039

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  • Continuation of point clouds via persistence diagrams 査読

    Marcio Gameiro, Yasuaki Hiraoka, Ippei Obayashi

    PHYSICA D-NONLINEAR PHENOMENA   334 ( 1 )   118 - 132   2016年11月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:ELSEVIER SCIENCE BV  

    In this paper, we present a mathematical and algorithmic framework for the continuation of point clouds by persistence diagrams. A key property used in the method is that the persistence map, which assigns a persistence diagram to a point cloud, is differentiable. This allows us to apply the Newton-Raphson continuation method in this setting. Given an original point cloud P, its persistence diagram D, and a target persistence diagram D', we gradually move from D to D', by successively computing intermediate point clouds until we finally find a point cloud P' having D' as its persistence diagram. Our method can be applied to a wide variety of situations in topological data analysis where it is necessary to solve an inverse problem, from persistence diagrams to point cloud data. (C) 2015 Elsevier B.V. All rights reserved.

    DOI: 10.1016/j.physd.2015.11.011

    Web of Science

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  • Formation mechanism of a basin of attraction for passive dynamic walking induced by intrinsic hyperbolicity 査読

    Ippei Obayashi, Shinya Aoi, Kazuo Tsuchiya, Hiroshi Kokubu

    PROCEEDINGS OF THE ROYAL SOCIETY A-MATHEMATICAL PHYSICAL AND ENGINEERING SCIENCES   472 ( 2190 )   20160028   2016年6月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:ROYAL SOC  

    Passive dynamic walking is a useful model for investigating the mechanical functions of the body that produce energy-efficient walking. The basin of attraction is very small and thin, and it has a fractal-like shape; this explains the difficulty in producing stable passive dynamic walking. The underlying mechanism that produces these geometric characteristics was not known. In this paper, we consider this from the viewpoint of dynamical systems theory, and we use the simplest walking model to clarify the mechanism that forms the basin of attraction for passive dynamic walking. We show that the intrinsic saddle-type hyperbolicity of the upright equilibrium point in the governing dynamics plays an important role in the geometrical characteristics of the basin of attraction; this contributes to our understanding of the stability mechanism of bipedal walking.

    DOI: 10.1098/rspa.2016.0028

    Web of Science

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  • Common formation mechanism of basin of attraction for bipedal walking models by saddle hyperbolicity and hybrid dynamics 査読

    Ippei Obayashi, Shinya Aoi, Kazuo Tsuchiya, Hiroshi Kokubu

    JAPAN JOURNAL OF INDUSTRIAL AND APPLIED MATHEMATICS   32 ( 2 )   315 - 332   2015年7月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:SPRINGER JAPAN KK  

    In this paper, we investigate the mathematical structures and mechanisms of bipedal walking from a dynamical viewpoint. Especially, we focus on the basin of attraction since it determines the stability of bipedal walking. We treat two similar but different bipedal walking models (passive and active dynamic walking models) and examine common mathematical structure between these models. We find that the saddle hyperbolicity and hybrid system play important roles for the shape of the basin of attraction in both models, which are quite common for more general bipedal models and important for understanding the stability mechanism of bipedal walking.

    DOI: 10.1007/s13160-015-0181-9

    Web of Science

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  • Capturing the Global Behavior of Dynamical Systems with Conley-Morse Graphs 査読

    Zin Arai, Hiroshi Kokubu, Ippei Obayashi

    Advances in Cognitive Neurodynamics (III)   665   2013年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(国際会議プロシーディングス)   出版者・発行元:Springer Netherlands  

    DOI: 10.1007/978-94-007-4792-0_89

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  • Combinatorial-topological framework for the analysis of global dynamics 査読

    Justin Bush, Marcio Gameiro, Shaun Harker, Hiroshi Kokubu, Konstantin Mischaikow, Ippei Obayashi, Pawel Pilarczyk

    CHAOS   22 ( 4 )   047508   2012年12月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:AMER INST PHYSICS  

    We discuss an algorithmic framework based on efficient graph algorithms and algebraic-topological computational tools. The framework is aimed at automatic computation of a database of global dynamics of a given m-parameter semidynamical system with discrete time on a bounded subset of the n-dimensional phase space. We introduce the mathematical background, which is based upon Conley's topological approach to dynamics, describe the algorithms for the analysis of the dynamics using rectangular grids both in phase space and parameter space, and show two sample applications. (C) 2012 American Institute of Physics. [http://dx.doi.org/10.1063/1.4767672]

    DOI: 10.1063/1.4767672

    Web of Science

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  • Computer-Assisted Verification Method for Invariant Densities and Rates of Decay of Correlations 査読

    Obayashi Ippei

    SIAM JOURNAL ON APPLIED DYNAMICAL SYSTEMS   10 ( 2 )   788 - 816   2011年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:SIAM PUBLICATIONS  

    A new computer-assisted verification method for invariant densities and decay rates of correlations is proposed. This new method is based on the Hilbert cone technique.

    DOI: 10.1137/09077864X

    Web of Science

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  • Exponential decay of correlations for surface semiflows with an expanding direction 査読

    Ippei Obayashi

    JOURNAL OF MATHEMATICS OF KYOTO UNIVERSITY   49 ( 2 )   427 - 440   2009年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:KINOKUNIYA CO LTD  

    Dolgopyat [4] showed that a class of Axiom A flows has exponential decay of correlations for smooth observables, and Baladi-Vallee [2] gave a nice interpretation of it on suspension semiflows of one-dimensional expanding countable Markov maps. Avila-Gouezel-Yoccoz [1] extends the result of Baladi-Vallee to higher dimensional systems.
    In this paper we show that a class of non-Markov semiflows also has exponential decay of correlations.
    We prove that such exponential decay can be shown on an open dense condition for the suspensions of piecewise expanding maps.

    DOI: 10.1215/kjm/1256219166

    Web of Science

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MISC

  • パーシステントホモロジーに基づくデータ解析パッケージHomCloudの紹介 招待

    大林一平

    京都大学 数理解析研究所 講究録   ( 2166 )   2020年7月

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    記述言語:日本語   掲載種別:記事・総説・解説・論説等(大学・研究所紀要)  

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  • Multi Phase Field 法とパーシステントホモロジー解析による鉄鋼材料組織の特徴抽出

    沖直人, 山田拓洋, 山中晃徳, 大林一平, 平岡裕章, 赤木和人, 小嗣真人

    第66回応用物理学会春季学術講演会講演予稿集   11a-PA8-6   2019年3月

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    記述言語:日本語   掲載種別:研究発表ペーパー・要旨(全国大会,その他学術会議)  

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  • X 線顕微鏡による化学状態マッピングと応用数学による材料学的知見無しての反応サイト特定

    木村正雄, 武市泰男, 大林一平, 村尾玲子, 平岡裕章

    まてりあ   57 ( 12 )   595 - 595   2018年12月

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    記述言語:日本語   掲載種別:速報,短報,研究ノート等(学術雑誌)  

    DOI: 10.2320/materia.57.595

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  • 数値シミュレーションと組み合わせた構造解析による蛇紋岩の形成メカニズム推定

    宮澤美幸, 鈴木杏奈, 岡本敦, 清水浩之, 大林一平, 平岡裕章, 平岡裕章, 伊藤高敏

    日本地質学会学術大会講演要旨   125th   116   2018年9月

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    記述言語:日本語   掲載種別:研究発表ペーパー・要旨(全国大会,その他学術会議)  

    J-GLOBAL

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  • Persistent homology and materials informatics 招待

    Mickaël Buchet, Yasuaki Hiraoka, Ippei Obayashi

    Nanoinformatics   75 - 95   2018年1月

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    記述言語:英語   掲載種別:記事・総説・解説・論説等(学術雑誌)   出版者・発行元:Springer Singapore  

    This paper provides an introduction to persistent homology and a survey of its applications to materials science. Mathematical prerequisites are limited to elementary linear algebra. Important concepts in topological data analysis such as persistent homology and persistence diagram are explained in a selfcontained manner with several examples. These tools are applied to glass structural analysis, crystallization of granular systems, and craze formation of polymers.

    DOI: 10.1007/978-981-10-7617-6_5

    Scopus

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  • 非線型現象のダイナミクスの大域的構造を理解するための1つの試み 招待

    Hiroshi Kokubu, Ippei Obayashi

    The Brain & Neural Networks   22 ( 2 )   68 - 77   2015年

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    記述言語:日本語   掲載種別:記事・総説・解説・論説等(学術雑誌)   出版者・発行元:Japanese Neural Network Society  

    DOI: 10.3902/jnns.22.68

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  • 歩行と力学系 招待

    数学セミナー2014年7月号   2014年7月

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    記述言語:日本語   掲載種別:記事・総説・解説・論説等(商業誌、新聞、ウェブメディア)  

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    その他リンク: http://orcid.org/0000-0002-7207-7280

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講演・口頭発表等

  • パーシステントホモロジーのデータ解析への活用 招待

    大林一平

    応用のためのトポロジカルデータ解析チュートリアル&ワークショップ  2020年6月18日 

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    開催年月日: 2020年6月18日 - 2020年6月19日

    記述言語:日本語   会議種別:公開講演,セミナー,チュートリアル,講習,講義等  

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  • Volume-optimal cycles and stable volumes for persistent homology 招待

    大林 一平

    RIMS共同研究 一般位相幾何学の動向と諸分野との連携  2021年6月2日 

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    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

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  • Stable volumes for persistent homology 招待

    Ippei Obayashi

    Thematic Einstein Semester on Geometric and Topological Structure of Materials  2021年5月26日 

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    記述言語:英語  

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  • Inverse problems on persistence diagrams 招待

    Ippei Obayashi

    RIMS Workshop on "Recent developments on inverse problems for partial differential equations and their applications"  2021年1月7日 

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    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

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  • Field choice problem in persistent homology 招待

    Ippei Obayashi

    Asia Pacific Seminar on Applied Topology and Geometry  2020年11月20日 

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    記述言語:英語   会議種別:公開講演,セミナー,チュートリアル,講習,講義等  

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  • Software and applications of persistent homology 招待

    Ippei Obayashi

    2nd AIP Open Seminar  2020年11月18日 

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    記述言語:英語   会議種別:公開講演,セミナー,チュートリアル,講習,講義等  

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  • パーシステントホモロジーによるデータ解析 - 材料科学への応用について 招待

    大林一平

    公益社団法人日本セラミックス協会 第 33 回秋季シンポジウム  2020年9月3日 

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    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

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  • Theory, software, and applications of persistent homology 招待

    大林一平

    RIMS共同研究(公開型) 第16回生物数学の理論とその応用-生命現象の定量的理解に向けて-  2020年1月31日 

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    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

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  • パーシステントホモロジーチュートリアル (パーシステントホモロジーの基礎と応用例の紹介, HomCloud体験チュートリアル) 招待

    大林一平

    TDA Tutorial  2019年11月28日 

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    記述言語:日本語   会議種別:公開講演,セミナー,チュートリアル,講習,講義等  

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  • Data Analysis by Persistent homology and Machine learning 招待

    Ippei Obayashi

    A3 foresight workshop "Modeling and Simulation of Hierarchical and Heterogeneous Flow Systems with Applications to Materials Science VI"  2019年6月28日 

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    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

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  • Machine learning with persistent homology and its applications to materials science 招待

    大林 一平

    TGDA@OSU TRIPODS Center Workshop - Structure in the Micro-world  2019年5月31日 

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    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

    開催地:Ohio State University, Columbus, Ohio, USA  

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  • パーシステントホモロジーの基礎と材料科学への応用 招待

    大林 一平

    数学と諸分野の融合に向けた若手数学者交流会  2019年3月16日 

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    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

    開催地:JST東京本部, 東京  

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  • Topological Data Analysis for Materials Science 招待

    大林 一平

    ICMMA 2018  2019年2月12日 

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    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

    開催地:Meiji Univ., Tokyo  

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  • パーシステントホモロジーの理論と応用 招待

    大林 一平

    Interaction between Pure and Applied Mathematics 2018 (IPA Math 2018)  2018年12月14日 

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    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

    開催地:明治大学駿河台キャンパス, 東京  

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  • Theory and applications of persistent homology 招待

    大林 一平

    Mathematical Progress in Expressive Image Synthesis 2018 (MEIS2018)  2018年12月12日 

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    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

    開催地:Shibaura Institute of technology, Tokyo  

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  • パーシステントホモロジーの理論と応用 招待

    大林 一平

    第24回交通流と自己駆動粒子系のシンポジウム  2018年12月6日 

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    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

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  • パーシステントホモロジー解析の(非)結晶学への展開 招待

    大林 一平

    日本結晶学会 2018年度年会  2018年11月 

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    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

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  • 位相的データ解析による材料科学データの不均一性の評価 招待

    大林 一平

    X線顕微鏡による機能の可視化と多次元情報の活用 (X線顕微鏡研究会)  2018年11月 

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    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

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  • The theory and applications of persistent homology 招待

    大林 一平

    2018 Nagoya International workshop on the Physics and mathematics of discrete geometry  2018年11月 

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    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

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  • パーシステントホモロジーの基礎から応用まで 招待

    大林一平

    応用物理学会 薄膜・表面物理分科会 基礎講座:データサイエンスを活用した固体材料・表面研究の最前線  2018年11月  応用物理学会 薄膜・表面物理分科会

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    記述言語:日本語   会議種別:公開講演,セミナー,チュートリアル,講習,講義等  

    開催地:東京理科大学  

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  • パーシステントホモロジー - 数学と計算機科学の融合による「かたち」のデータ解析 招待

    大林 一平

    2018年 日本数学会 秋季総合分科会  2018年9月 

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    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

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  • Analysis of the shape of data by persistent homology and machine learning 招待

    大林 一平

    Applied Geometry & Topology 2018  2018年7月 

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    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

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  • パーシステントホモロジーの基礎から応用まで 招待

    大林 一平

    第 23 回 高分子計算機科学 研究会講座 - 材料開発のための AI システムとその応用  2018年6月 

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    記述言語:日本語   会議種別:公開講演,セミナー,チュートリアル,講習,講義等  

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  • Volume Optimal Cycles for Persistent Homology 招待

    大林 一平

    第10回福島応用数学研究集会  2018年3月 

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    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

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  • Theory and Application of persistent homology 招待

    大林 一平

    -LANDSCAPE OF APPLIED MATHEMATICS IN ENERGY PROBLEM- i2cner international workshop 2018  2018年2月 

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    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

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  • Introduction to topological data analysis 招待

    大林 一平

    Kavli IPMU-Berkeley Symposium "Statistics, Physics and Astronomy"  2018年1月 

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    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

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  • 位相的データ解析ソフトウェア HomCloud の紹介 およびパーシステント図の逆問題について 招待

    大林 一平

    Encounter with Mathematics 第70回 パーシステントホモロジーとその周辺  2017年12月 

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    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

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  • Introduction to Topological Data Analysis 招待

    大林 一平

    INVA2017  2017年3月 

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    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

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  • Analysis of digital image data from material science with Topological Data Analysis and Machine learning 招待

    大林 一平

    The AIMR International Symposium 2017 (AMIS2017)  2017年2月 

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    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

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  • 位相的データ解析の基礎と応用 - パーシステントホモロジーの計算ソフトウェアと発展的話題について 招待

    大林 一平

    統計数理研究所 2016年度公開講座  2017年2月 

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    記述言語:日本語   会議種別:公開講演,セミナー,チュートリアル,講習,講義等  

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  • パーシステントホモロジーによる材料科学データの空間構造解析について 招待

    大林 一平

    PF研究会「測定しているけど見えていない情報を引き出すためには?〜不可逆反応、不均一反応での情報科学/計算科学×計測技術の融合〜」  2017年1月 

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    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

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  • Inverse problem from persistence diagrams to point clouds 招待

    大林 一平

    2016年 日本数学会年会  2016年3月 

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    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

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  • Software for persistent homology 招待

    大林 一平

    A3 Foresight Winter School on "Mathematics on Materials Science: Topological Data Analysis and Dynamics"  2016年2月 

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    記述言語:英語   会議種別:公開講演,セミナー,チュートリアル,講習,講義等  

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  • トポロジカルデータ解析と形のインフォマティックス - Homcloudを用いたデータ解析について 招待

    大林 一平

    新化学技術推進協会 先端化学・材料技術部会 コンピュータケミストリ分科会講演会「マルチスケール材料開発のための幾何学的手法」  2016年 

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    記述言語:日本語   会議種別:公開講演,セミナー,チュートリアル,講習,講義等  

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  • 倒立/二重振子と受動歩行のモデリング 招待

    大林 一平

    「現象数理冬の学校」ーモデルを通して現象を視る  2014年2月 

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    記述言語:日本語   会議種別:公開講演,セミナー,チュートリアル,講習,講義等  

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  • Dynamics of simple walking models 招待

    大林 一平

    Workshop: Dynamics and Applied Topology  2013年6月 

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    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

    開催地:京都大学  

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  • Time series analysis based on the idea of CM graphs 招待

    大林 一平

    IV Developers Workshop on the Conley-Morse Database Project  2012年3月 

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    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

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受賞

  • JCS-JAPAN優秀論文賞

    2020年6月   日本セラミックス協会  

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  • 第11回 桜舞賞 研究奨励賞

    2020年3月   理化学研究所   Development of topological data analysis software and its industrial applications

    大林一平

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  • 日本応用数理学会 2017 年度 ベストオーサー賞

    2017年9月   日本応用数理学会  

    大林 一平

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    受賞区分:学会誌・学術雑誌による顕彰 

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  • 第6回藤原洋数理科学賞 奨励賞

    2017年9月  

    大林 一平

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  • 日本応用数理学会 2017 年度 論文賞

    2017年9月   日本応用数理学会  

    大林 一平

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    受賞区分:学会誌・学術雑誌による顕彰 

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  • AIMR International Symposium 2017 (AMIS2017) Best Poster Award

    2017年2月   AIMR, Tohoku University  

    大林 一平

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    受賞区分:国際学会・会議・シンポジウム等の賞 

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共同研究・競争的資金等の研究

  • 数理情報科学に基づく超秩序構造の網羅的解析

    研究課題/領域番号:20H05884  2020年11月 - 2025年03月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 学術変革領域研究(A)  学術変革領域研究(A)

    志賀 元紀, 松下 智裕, 大林 一平

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    配分額:98670000円 ( 直接経費:75900000円 、 間接経費:22770000円 )

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  • 力学系と計算トポロジーの融合による新しいデータ解析技術の開発

    研究課題/領域番号:19KK0068  2019年10月 - 2025年03月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 国際共同研究加速基金(国際共同研究強化(B))  国際共同研究加速基金(国際共同研究強化(B))

    荒井 迅, 平岡 裕章, 大林 一平, 竹内 博志

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    配分額:18330000円 ( 直接経費:14100000円 、 間接経費:4230000円 )

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  • パーシステントホモロジーによる位相高次構造抽出手法開発

    2019年10月 - 2023年03月

    科学技術振興機構  さきがけ 

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    担当区分:研究代表者 

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  • X線顕微鏡と応用数学の融合による航空機用複合材料の破壊トリガーサイト特定

    研究課題/領域番号:19H00834  2019年04月 - 2024年03月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 基盤研究(A)  基盤研究(A)

    木村 正雄, 大林 一平, 武市 泰男, 丹羽 尉博

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    配分額:45890000円 ( 直接経費:35300000円 、 間接経費:10590000円 )

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  • ハイブリッド力学系としての二足歩行の吸引領域の形成メカニズムに注目した解析

    研究課題/領域番号:16K17638  2016年04月 - 2020年03月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 若手研究(B)  若手研究(B)

    大林 一平

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    配分額:3640000円 ( 直接経費:2800000円 、 間接経費:840000円 )

    去年度の「今後の研究」の所に書いた通り、この年度は位相的データ解析の研究のほうに力を入れて研究した。
    パーシステントホモロジーと機械学習の組み合わせに関する論文がこの5月に出版された。パーシステントホモロジーはデータの形を定量的に抽出することができ、機械学習はデータに隠されたパターンを発見(学習)することができる。この2つの組み合わせによってデータの特徴的な幾何的パターンを抽出することが可能となる。さらにこれに逆解析という手法を組み合わせることでその特徴的パターンの起源を具体的なかたちとして取り出すこともできる強力な手法である。材料科学データへの応用例や他の画像解析手法との比較なども含まれ、実践的な応用がしやすい結果であると言える。
    また、10月にはパーシステントホモロジーの逆問題に関する論文も出版された。この問題では上に挙げた逆解析の新しい手法を提案する論文である。パーシステント図は2次元平面上のヒストグラムとして表現されるが、ヒストグラム上の各点はデータのホモロジー的構造(穴や空洞など)と対応している。この構造を抽出できれば(上の機械学習によるデータ解析のような)データ解析で有用であるが、それは数学的に容易な問題ではない。既存の手法として「ホモロジー最適化」と呼ばれる手法が用いられており、本論文ではそれをパーシステントホモロジーに適する形で利用した新しい手法を開発した。線形計画法で効率的に計算するアルゴリズムも提案し、それを利用可能なソフトウェア実装やそれによる計算例もこの論文で紹介している。

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  • 演繹的・帰納的セル・オートマトン構成法が織りなすデータと数理モデルの相互横断研究

    研究課題/領域番号:16K13772  2016年04月 - 2019年03月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 挑戦的萌芽研究  挑戦的萌芽研究

    中野 直人, 宮路 智行, 川原田 茜, 大林 一平, 廣瀬 三平

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    配分額:3640000円 ( 直接経費:2800000円 、 間接経費:840000円 )

    本研究課題では,現象の新しいモデリング手法として統計的セル・オートマトン(CA)構成法を提案し,(A)CAの局所規則の選択性に対する数値解析的研究と,(B)データに対して定量的に適合するモデル化手法の精緻化の両面からのアプローチによって統計的CA構成法の確立を目指した.(A)ではCAとPDEの解との比較を区間演算の概念を用いて明らかにし,統計的CA構成法で導出される局所規則の選択法則に対する数学的な検証を与えた.(B)ではデータ駆動的に非線型波動現象の解挙動を模倣するモデルを構成した.さらに機械学習的手法との関連や力学全構造計算法への応用に結びつけ,現象モデリングの新しい手法を構築した.

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担当授業科目

  • 応用位相幾何学概論 (2021年度) 後期  - 木5~6

  • 応用位相幾何学特論 (2021年度) 前期  - その他

  • 応用数理特論A (2021年度) 第1学期  - 金5~6

  • 応用数理特論A (2021年度) 第1学期  - 金5~6

  • 応用数理特論B (2021年度) 第2学期  - 金5~6

  • 応用数理特論B (2021年度) 第2学期  - 金5~6

  • 数理データ活用学演習 (2021年度) 前期  - その他

  • 数理データ活用学演習 (2021年度) 後期  - その他

  • 数理データ活用学演習 (2021年度) 後期  - その他

  • 数理データ活用学演習 (2021年度) 前期  - その他

  • 特別研究 (2021年度) 通年  - その他

  • 環境統計モデル特論A (2021年度) 第3学期  - 水1~2

  • 環境統計モデル特論A (2021年度) 第3学期  - 水1~2

  • 環境統計モデル特論B (2021年度) 第4学期  - 水1~2

  • 環境統計モデル特論B (2021年度) 第4学期  - 水1~2

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