講義

このページは、東京大学・東京大学大学院の講義・プロジェクトを受講する学生・大学院生を対象とした学内向け資料です。このページからダウンロードできる資料等の、転載・再配布・販売を禁じます。

シミュレーションコロキウム(学部2年生冬学期水曜日5限)

石川担当分講義
10月19日(水) タイトル:光と原子の量子力学シミュレーション

概要:「シュレーディンガー方程式を近似なしに厳密に解きたい」かつては夢物語に過ぎなかったことが、コンピューター技術の進歩によって 簡単な原子や分子については可能になってきている。光・光量子科学技術の発展を支える最新の量子力学シミュレーション技術とそれによって明らかになる光や原子の振る舞いについて紹介する。

講義資料

統計数理・信号処理工学(学部3年生冬学期月曜日)

課題の解答をアップしました。

10/17, 24, 31, 11/7, 14, 21 石川顕一助教授担当
11/28, 12/5, 12, 19, 1/16, 23 高橋浩之教授担当

石川担当講義

10月17日(月) 組み合わせと確率 講義資料(PPT,PDF)
課題&解答(PDF)
10月24日(月) 確率変数と確率分布 講義資料(PPT,PDF)
課題&解答(PDF)
10月31日(月) 代表的な確率分布 講義資料(PPT,PDF)
課題&解答(PDF)
11月 7日(月) ランダムウォークと破産問題
講義資料(PPT,PDF)
課題&解答(PDF)
11月14日(月) ブラウン運動と拡散 講義資料(PPT,PDF)
課題&解答(PDF)
11月21日(月) 雑音 講義資料(PPT,PDF)
課題&解答(PDF)
学期末試験

2学期総合科目 E 物質・生命 「レーザー・ビームで見える世界〜 固体・液体・気体・プラズマ〜」(水曜日5限)講義のメインサイト

石川担当分講義
10月5日(水) 光と物質の相互作用入門
「電子に光はどう見える?」
(光子?それとも電磁波?)
11月9日(水) 「ナノなんてもう古い!
光で見るフェムトとアト」
1月18日(水) 「荷電粒子・放射線をつかまえる」
(気体原子、分子と放射線との
相互作用)

ナノデザイン特論1(大学院冬学期火曜日3限、石川・中沢)

[講義日程] 10/11〜11/22 石川、11/29〜1/31 中沢

[成績評価の方法] 各教員がレポート・出席等により個別に採点を行い、最終的にそれを総合して成績をつける。

[石川担当分] 近年のフェムト秒レーザー技術や高次高調波発生技術の進歩により、超短パルス高強度場と物質の相互作用が、様々な分野で注目されている。レーザーの原理の簡単な説明に続いて、フェムト秒レーザーと物質の相互作用とその応用について、実験・理論(シミュレーション)の両面から解説する。講義で使用するパワーポイントファイルは、順次ホームページにアップする予定である。

10/11 レーザーの基礎、量子力学の復習
10/18 フェムト秒化学(ロドプシンの構造変化)、多光子電離、超閾電離
10/25 シュレーディンガー方程式の数値解法、超閾電離、トンネル電離
11/1 高次高調波発生(高強度超短パルス軟エックス線源)
11/8 高次高調波と アト秒科学
11/15 キャリアエンベロープ位相制御(絶対位相制御)、光周波数コム技術
11/22 光ファイバー中のレーザーパルス伝播

夏学期総合科目 E 物質・生命一般 「シミュレーションで分かる脳と生体」(水曜日第5限 742教室)

講義内容

 脳や生命の神秘を真に理解するにはどうすればいいのでしょうか? 脳の各部位の働きや個々の細胞・生体分子の機能が詳細に分かるだけでは不十分です。それらの個々のパーツの複雑なネットワークがシステムとしてどのように振る舞うのかを解明し、リアルな生命現象の理解を進めるキーテクノロジーとなるのがコンピューターシミュレーションです。
 本講義では、脳科学や生命科学の分野において、計測技術・分析技術にも触れ、それに最新の数理モデルやシミュレーションが組み合わさることによってはじめて明らかになる脳・生体のダイナミクスについて分かりやすく紹介します。「筋肉のシミュレーション」「脳の数理モデル」「細胞内情報処理」「脳内電流」等の最先端の話題をとりあげて、基礎的な部分からていねいに解説します。

評価基準(目安)

出席・小テスト4点×12回+レポート26点×2題選択。提出はできるだけe-mailにて。subjectに「脳・生体レポート」と記載し、メール本文の1行目に講義日付、教員名、2行目に学籍番号と名前を記載して下さい。添付ファイル可(ワードまたはPDF)。ファイル名は「SIM日付-学籍番号.doc/.pdf」。 例(4/13のレポート):SIM0413-t9999.doc。同じくファイルの1行目に講義日付、教員名、2行目に学籍番号と名前を記載して下さい。

提出先:石川顕一<ishiken@q.t.u-tokyo.ac.jp>。手書きの場合は講師に手渡すか,〒113-8656東京都文京区本郷7−3−1東大・工・システム量子工学専攻事務室気付石川顕一宛に送付。締切2005年7月15日(金)必着。

レポート課題

以下の3出題のうち2題を選択して、上記の要領でレポートを提出して下さい。

[越塚誠一教授出題]

以下の2題の両方に答えよ。

1.シミュレーションに必要な、(1)プリプロセッシング、(2)ソルバー、(3)ポストプロセッシングについて、内容を説明せよ。
2.生体力学シミュレーションの例を1つ挙げ、その(1)有用性と、(2)実現可能性について述べよ。

[石川顕一助教授出題]

4/13「生物の形づくりの神秘」、4/20「ゆらぎの中の生体ナノ分子機械」、5/18「細胞膜タンパク質の自己組織化」、6/29「細胞膜タンパク質の自己組織化と構造ゆらぎ」の4回の講義のうち1つを選び、その内容をA4判1枚程度にまとめよ。また、その講義について感じたこと考えたことを、0.5枚程度で述べよ。

[渡辺正峰助教授出題]

以下の2題のうちの1つに答えよ。

1.BCI(Brain Computer Interface)について調べ考察せよ。
2.NCC(Neural Correlate of Consciousness)、Visual Awarenessについて調べ考察せよ。

日付 講師 講義内容
4/13 石川 生物の形づくりの神秘 細胞性粘菌を例に
4/20 石川 ゆらぎの中の生体ナノ分子機械
4/27 越塚 生体力学シミュレーションの最前線
5/11 越塚 生体力学シミュレーションに使われている技術
5/18 石川 細胞膜タンパク質の自己組織化
5/25 越塚 生体力学シミュレーションに使われている技術2
6/1 渡辺 脳の情報処理の基礎 シミュレーションの観点から
6/8 渡辺 脳の視覚情報処理のシミュレーション
6/15 渡辺 脳のバグ「錯視」のシミュレーション
6/22 渡辺
6/29 石川 細胞膜タンパク質の自己組織化と構造ゆらぎ
7/6 渡辺

量子ビーム基礎(学部3年生夏学期火曜日2限、中沢・石川)

石川担当分の講義については資料を順次アップするので、プリントアウトして講義に持参するのが望ましい。
日付 講師 講義内容 資料等
4/19 中沢 量子ビーム科学の基礎
4/26 中沢 原子、原子核の世界
5/10 中沢 量子ビームとは
5/17 中沢 量子ビームの反応の概要
5/24 中沢 量子ビームと物質の相互作用
5/31 石川/中沢 量子ビームと生体の相互作用、身体的影響
6/7 石川 レーザーとは、レーザーの原理 講義PPT(2.5MB)
参考資料(PDF1.1MB)
課題
6/14 中沢 東大における放射線利用規則について
6/21 石川 レーザーと物質の相互作用 講義PPT(1.4MB)
課題
6/28 石川 レーザーの生体組織への影響 講義PPT(1.1MB)
課題
7/5 休講
7/12 石川 レーザーの応用
講義PPT(3.5MB)
課題
7/19 試験(予定) 試験問題

 

お問い合わせは…
〒113-8656 東京都文京区本郷 7-3-1東京大学大学院工学系研究科システム量子工学専攻
[phone] 03-5841-6977 [fax] 03-3818-3455 [e-mail] ishiken@q.t.u-tokyo.ac.jp