研 究 会 案 内

このページでは、研究室に関係のある研究会や面白そうな研究会を随時紹介していきます。奮って御参加ください。

２００１年度 ２０００年度

確率的情報処理への統計力学的アプローチ

日時 ２００２年１２月２日（月）〜 ４日（水）
場所 大手町サンケイプラザ 311号室 + 312 号室 (東京都千代田区大手町1-7-2)  

問い合わせ先：

田中 和之（東北大学 大学院情報科学研究科 情報基礎科学専攻）
e-mail：kazu@statp.is.tohoku.ac.jp
homepage：http://www.statp.is.tohoku.ac.jp/~kazu/SMAPIP/2002/Workshop/

複雑流体の数理　III　研究集会

日時 ２００２年１０月３０日（水）〜 １１月１日（金）
場所 京都大学 数理解析研究所  

問い合わせ先：

佐野 理（農工大・工）
homepage：http://www.kurims.kyoto-u.ac.jp/~kenkyubu/kyodo/021030.html

複雑な多谷ポテンシャルエネルギー面上で生起する動力学的諸問題・第二回

日時 ２００１年１１月１９日（月）〜 ２１日（水）
場所 奈良女子大学理学部Ａ棟理学部会議室   地図

世話人 ： 戸田 幹人（奈良女子大学）
小松崎 民樹（神戸大学）

研 究 会 の 主 旨

非線型物理と化学反応論の境界領域において、新たな発想と研究方法の開拓を目 指すべく、上記の表題の下に研究会を企画している。本研究会では、（1）多自 由度カオス系のダイナミックスに対する研究の発展、（2）それに基付いた非平 衡統計力学に関する新たなアプローチの展開、（3）非平衡統計現象の典型例で ある化学反応論における理論実験の両面の進展、の三点を目標に、数学・物理・ 化学・生物など、幅広い分野の研究者の交流をはかるために行うものである。

我々はここで、広義の意味で「化学反応」という用語を用いており、一般に複数 のボトルネックを越えて、異なる安定状態へ至る過程全般を指している。この時、 反応過程論において、「局所平衡の仮定」を越える新たな方法論を、力学系カオ スの研究の今後の発展に求めることが、特に重要であると考えている。その理由 は、次の点にある。「局所平衡の仮定」は、例えば、複数のサドル（ポテンシャ ルエネルギー面上の鞍部点）を通過する運動を考えた場合、隣接したサドルを通 過する運動の間に、ダイナミックスの記憶がないことを意味する。しかしながら、 蛋白質の折れ畳みの様に、多数のサドルが関与する反応の場合、「局所平衡の仮 定」と「機能の発現」との間には、大きな矛盾が存在する可能性がある。何故な ら、多数のサドルを越えていく過程が、何らのバイアスも無いランダムなポテン シャル面上における、互いに独立な確率過程であるとすると、蛋白質が折れ畳む のに必要な時間は、天文学的な長さになるからである。

この問題、即ち、“なぜ効率良く折れ畳み、天文学的な数の安定状態の中から、 一義的に最安定構造へ辿り得るのか”という問題は、現在、折れ畳みのエネルギ ー地形が、単にランダムなポテンシャル面ではなく、“ファネル（漏斗）型”構 造を取っているためである、という解釈がなされている。しかし、折れ畳みのダ イナミックスは、漏斗型エネルギー地形上をランダムに滑り落ちていくような （単純な）描像では解釈しきれない部分が多いことが、最近指摘されている。そ の場合、複数のサドルを越えていく過程の間に、確率論的な独立事象としては捉 えきれない「動的な相関」が存在し、それが、「折れ畳みの効率の良さ・頑健さ」 と深く関連しているのではないか、という仮説が考えられる。特に、アミノ酸残 基の総数が増大すればするほど、考え得る状態空間は急激に増大するため、単純 なファネル型描像（ファネル型ポテンシャル地形上の乱歩問題）では捉えきれな い、（限定された）ダイナミカルな経路が、生体高分子としての折れ畳みの機能 （すなわち、効率性・頑健性）に重要な役割を果たしているという可能性が考え られる。このように考えると、分子レベルにおける「機能の発現」と「局所平衡 の破綻」の間には、本質的な関係があるのではないか、という予想に導かれる。

他方で、「全系から、どのようにして有効な自由度を切出すのか」という問題は、 非線型物理・非平衡統計力学の中心的な課題に他ならない。従って、蛋白質の折 り畳みに典型的に見られる問題、即ち、蛋白質の折り畳みのダイナミックスにお いて、どのような自由度が重要なのか、そのような自由度の「力学的」な特徴は 何か、蛋白質の折り畳みにおいて、その周囲にある水分子のダイナミックスは、 どのような役割を演じているのか、その役割を、単なる「熱浴」として扱って良 いのか、等の問題を、多自由度カオス系の課題として研究していく必要性がある。 従って、本研究会では、統計力学における確率概念の適用を問い直すと共に、ロー レンツ気体を念頭においた輸送過程論や、局所平衡とダイナミックスを接ぎ木し ているに過ぎない定常非平衡論を越える着想を、多自由度カオス系の研究の中に 探っていきたい。

蛋白質の折り畳みは一例に過ぎない。より一般的に、生体高分子や超分子に見ら れる「機能の発現」において、「局所平衡の破綻」が本質的な寄与をしているの ではないか、という問題意識の下、高分子や超分子における理論実験両面の研究 と、多自由度カオス系の研究との接点を探り、両者の有機的な関連をはかってい く。

以上に述べてきた世話人からの問題提起をたたき台とし、異なる研究領域との交 流の中から、既成の枠組みを越える研究の展開を促進していくことが、本研究会 の主旨である。そのため、積極的に「自分の研究分野からの視点」で、議論に加 わることのできる人達の参加を呼び掛けたい。研究会は、招待講演者による講演、 および一部の参加者によるポスター発表という構成にしたいので、参加希望者に、 あらためてこちらからポスター発表を依頼する形を取る予定である。

なお、本研究会はニ回目である。一回目は昨年11月13〜14日に奈良女子大学で行 われ、その内容は物性研究76(1),45-143(2001)にまとめられているので、参照さ れたい。

プログラム

１１月１９日（月）
13:00 〜 14:15 小松崎 民樹 氏（神戸大学）
「「揺らぐ」世界における力学的決定性 ─なぜ化学反応系は峠を越えるのか？─」
14:15 〜 15:30 水谷 泰久 氏（神戸大学）
「機能に関係したタンパク質の構造揺らぎ」
休憩（１５時３０分 〜 １６時）
16:00 〜 17:15 有賀 克彦 氏（相田ナノ空間プロジェクト）
「超分子および超分子集合体における認識と応答 −分子レベルの現象からマクロな出力応答への橋渡し−」
17:15 〜 18: 30 西浦 廉政 氏（北海道大学）
「散逸系における遷移ダイナミクス」
ポスター発表（１９時 〜 ）
松永 康佑 氏・小松崎 民樹 氏（神戸大学） 「蛋白質折れ畳みの階層的規則性」
山口 義幸 氏（京都大学） 「二次相転移のリアプノフ解析」
茶碗谷 毅 氏（大阪大学） 「不変量を持つ散逸系———反対称相互作用をもつレプリケーター系のダイナミクス」
後藤 振一郎 氏・野崎 一洋 氏・山田 裕康 氏（名古屋大学） 「ハミルトニアン振動子系における変調不安定解の相空間構造」
松本 正和 氏（名古屋大学） 「水の結晶化ダイナミックス」
清水 寧 氏（関西学院） 「小さな原子クラスターの相空間構造と統計性」
渕上 壮太郎 氏（東京大学） 「古典力学から見た分子のBorn-Oppenheimer描像」
水上 卓 氏（北陸先端大） 「レチナール蛋白質の低温分光とSVD解析-きちんと測ると揺らぎが見える-」
奥島 輝昭 氏（都立大学） 「多自由度系の量子動力学：古典動力学との比較」
安池 智一 氏（東京大学） 「強光子場中に現れる新しい電子状態 −カオス的散乱の観点から−」

１１月２０日（火）
9:00 〜 10:15 小西 哲朗 氏（名古屋大学）
「ハミルトン系における遅い運動」
10:15 〜 11:30 相澤 洋二 氏（早稲田大学）
「Ｎ体ハミルトン力学系における普遍則と未解決問題について -- 緩和、揺らぎ、クラスター形成 -- 」
昼食・休憩（１１時３０分 〜 １３時）
13:00 〜 14:15 笹井 理生 氏（名古屋大学）
「ソフトマシンとしての蛋白質ーアクトミオシン系の問題」
14:15 〜 15:30 中川 尚子 氏（茨城大学）
「ルースな分子機械の力学的モデル」
休憩（１５時３０分 〜 １６時）
16:00 〜 17:15 小室 元政 氏（帝京科学大学）
大域結合系におけるカオス的遍歴の発生機構」
17:15 〜 18:30 首藤 啓 氏(都立大学)
「内部自由度を持つハミルトン系について」
懇親会（１９時 〜 ）

１１月２１日（水）
9:00 〜 10:15 時田 恵一郎 氏（大阪大学）
「はい、複雑な生態系が安定な場合はあります　〜Mayのパラドックスへの解答〜」
10:15 〜 11:30 小野 直亮 氏（京都大学）
「分子から細胞への進化：人工化学反応系によるシミュレーション」
昼食・休憩（１１時３０分 〜 １３時）
13:00 〜 14:15 伊藤 正勝 氏（分子科学研究所）
「Tsallis統計と化学反応における非平衡性」
14:15 〜 15:30 戸田 幹人 氏（奈良女子大学）
「多谷遷移における動的相関を考える」

問い合わせ先：

戸田 幹人（奈良女子大学理学部物理科学科複雑系の物理学研究室）
Tel&Fax：0742-20-3383
e-mail：toda@ki-rin.phys.nara-wu.ac.jp

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