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KOMATSU MizukaGraduate School of System Informatics / Department of System InformaticsAssistant Professor
Researcher basic information
■ Research Areas■ Committee History
- Apr. 2025 - Present, 「Groebner 基底を主軸とする計算代数幾何学の深化と応用 」運営委員会, 組織委員
- Apr. 2025 - Present, 「記号計算の高速化と産業課題解決への応用 3 」運営委員会, 組織委員
- Apr. 2024 - Present, 日本応用数理学会, 代表会員
- Apr. 2024 - Present, 情報処理学会関西支部, 幹事
- Mar. 2025 - Mar. 2025, SCML organizing committee, SCML organizers
- May 2023 - Mar. 2025, 文部科学省科学技術・学術政策研究所科学技術予測センター, NISTEP専門調査員
- Apr. 2023 - Mar. 2025, 日本応用数理学会, 若手の会 運営委員
- Nov. 2022 - Sep. 2024, 日本応用数理学会, 総務委員会 渉外係
- Mar. 2024 - Mar. 2024, SCML 組織委員会, SCML 組織委員
Research activity information
■ Award- Mar. 2022 日本学術振興会, 第12回 育志賞
- Mar. 2021 AIPネットワークラボ, 2020年度 AIPネットワークラボ長賞
- Nov. 2020 NOLTA, NOLTA 2020 Student Paper Award
- Jul. 2020 情報処理学会, 2020年度 コンピューターサイエンス領域奨励賞
- Jul. 2020 情報処理学会, 第123回 数理モデル化と問題解決研究会 ベストプレゼンテーション賞
- Mar. 2020 日本数学会, 2019年度 応用数学研究奨励賞
- Lead, Jul. 2025, Nonlinear Theory and Its Applications, IEICE, to appearData-driven modeling of habituation with its frequency-dependent hallmark based on Fourier Neural Operator[Refereed]Scientific journal
- Corresponding, 2025, 情報処理学会論文誌数理モデル化と応用(TOM), to appear動的因果モデルに基づくマルチグラフ畳み込みネットワークによる認知タスク分類[Refereed]Scientific journal
- Lead, Dec. 2024, Proceedings of the 2024 International Symposium on Nonlinear Theory and its Applications (NOLTA2024), EnglishData-Driven Modeling of Habituation Based on Fourier Neural Operator[Refereed]International conference proceedings
- Lead, Elsevier BV, Oct. 2024, Physica D: Nonlinear Phenomena, 134382 - 134382[Refereed]Scientific journal
- IEEE, Jun. 2023, 2023 International Joint Conference on Neural Networks (IJCNN), English[Refereed]International conference proceedings
- Dec. 2022, Proceedings of the 21st IEEE International Conference on Machine Learning and Application (ICMLA2022), EnglishReal-Time Cattle Interaction Recognition via Triple-stream Network[Refereed]International conference proceedings
- Lead, Institute of Electronics, Information and Communications Engineers (IEICE), 2021, Nonlinear Theory and Its Applications, IEICE, 12(3) (3), 295 - 308, English[Refereed][Invited]Scientific journal
- Recently, soft robots that consist of soft and deformable materials have received much attention for their adaptability to uncertain environments. Although these robots are difficult to control with a conventional control theory owing to their complex body dynamics, research from different perspectives attempts to actively exploit these body dynamics as an asset rather than a drawback. This approach is called morphological computation, in which the soft materials are used for computation that includes a new kind of control strategy. In this article, we propose a novel approach to analyze the computational properties of soft materials based on an algebraic method, called the input–output equation used in systems analysis, particularly in systems biology. We mainly focus on the two scenarios relevant to soft robotics, that is, analysis of the computational capabilities of soft materials and design of the input force to soft devices to generate the target behaviors. The input–output equation directly describes the relationship between inputs and outputs of a system, and hence by using this equation, important properties, such as the echo state property that guarantees reproducible responses against the same input stream, can be investigated for soft structures. Several application scenarios of our proposed method are demonstrated using typical soft robotic settings in detail, including linear/nonlinear models and hydrogels driven by chemical reactions.Lead, SAGE Publications, Jan. 2021, The International Journal of Robotics Research, 40(1) (1), 99 - 118, English[Refereed]Scientific journal
- Lead, Nov. 2020, Proceedings of the 2020 International Symposium on Nonlinear Theory and its Applications (NOLTA2020), 204 - 207, EnglishParameter estimation for dynamical systems via structural realization[Refereed]International conference proceedings
- In this paper, we propose a method for deriving energetic-property-preserving numerical schemes for coupled systems of two given natural systems. We consider the case where the two systems are interconnected by the action–reaction law. Although the derived schemes are based on the discrete gradient method, in the case under consideration, the equation of motion is not of the usual form represented by using the skew-symmetric matrix. Hence, the energetic-property-preserving schemes cannot be obtained by straightforwardly using the discrete gradient method. We show numerical results for two coupled systems as examples; the first system is a combination of the wave equation and the elastic equation, and the second is of the mass–spring system and the elastic equation.Lead, MDPI AG, Feb. 2020, Mathematics, 8(2) (2), 249 - 249, English[Refereed]Scientific journal
- Lead, Dec. 2019, Proceedings of the 2019 International Symposium on Nonlinear Theory and its Applications (NOLTA2019), 187 - 190, EnglishDifferential algebraic method for direct evaluation of computational capabilities of physical reservoirsInternational conference proceedings
- Lead, 2018, 日本応用数理学会論文誌, 28(4) (4), 162 - 204, Japanese[Refereed]Scientific journal
- Lead, Oct. 2022, 酵素工学ニュース, 88, 19 - 22, Japanese変数消去を切り口とした代数生物学の研究例の紹介[Invited]
- Lead, Jun. 2021, 数理解析研究所講究録, 2186, EnglishAn algebraic approach to challenges on identification problems in systems biology (Recent developments on inverse problems for partial differential equations and their applications)[Invited]
■ Lectures, oral presentations, etc.
- Kolchin Seminar in Differential Algebra (Spring 2025), May 2025, EnglishApplication of differential elimination to inverse problems of Physics-Informed Neural Networks[Invited]Invited oral presentation
- 情報処理学会第152回MPS研究発表会, Mar. 2025, Japanese動的因果モデルに基づくマルチグラフ畳み込みネットワークによる認知タスク分類Oral presentation
- Nonlinear Theory and Its Applications (NOLTA) 2024, Dec. 2024, EnglishData-Driven Modeling of Habituation Based on Fourier Neural OperatorOral presentation
- 記号計算の高速化と産業課題解決への応用2, Nov. 2024, Japanese未観測変数をもつPhysics-Informed Neural Networks における微分消去に基づくパラメータ推定[Invited]Invited oral presentation
- IEEE CAI 2024 Workshop on Scientific Machine Learning and its Industrial Applications, Jun. 2024, EnglishEstimate epidemiological parameters given partial observations based on algebraically observable PINNsPoster presentation
- 第6回日本メディカルAI学会学術集会, Jun. 2024個性の定量化とModel Identifiability[Invited]Invited oral presentation
- XII. Conference on Differential Algebra and Related Topics (DART2024), Apr. 2024, EnglishApplication of differential elimination for physics-informed neural networks[Invited]Invited oral presentation
- 情報処理学会第86回全国大会, Mar. 2024, Japanese疎構造学習による放牧牛の社会性ネットワークの推定Oral presentation
- 情報処理学会第86回全国大会, Mar. 2024, Japanese動画像データに基づく放牧牛の個体識別における歩容認証の適用Oral presentation
- 情報処理学会第86回全国大会, Mar. 2024, Japaneseパーティクルフィルタを用いたDead Reckoningと電波強度に基づく放牧牛の協調位置推定Oral presentation
- 日本応用数理学会第9回学生研究発表会, Mar. 2024DeepONetを用いた馴化のモデリング
- 日本応用数理学会第9回学生研究発表会, Mar. 2024Tysonらのモデルに基づく馴化のシミュレーション及び代数的解析
- NeurIPS 2023 Workshop on ML with New Compute Paradigms (MLNCP), Dec. 2023, EnglishAlgebraic design of physical computing system for time-series generationPoster presentation
- FIT2023, Sep. 2023, Japanese放牧牛のネットワーク分析における疎構造学習の適用Oral presentation
- 2023年度数理生物学会年会, Sep. 2023, JapanesePhysics-Informed Neural Networksに対する代数的アプローチおよび疫学モデリングへの応用[Invited]Nominated symposium
- OKO International Symposium 2023, Aug. 2023, EnglishAlgebraic approaches to quantitative modeling of dynamic biological systems[Invited]Invited oral presentation
- Hypergeometric School 2023 (Workshop), Aug. 2023, EnglishDifferential algebraic analysis of state space models and its applications[Invited]Invited oral presentation
- 6th Workshop on Virus Dynamics, Jul. 2023, EnglishAlgebra-assisted PINN approach for SEIR modeling with unobserved variablesPoster presentation
- 情報処理学会 第85回全国大会, Mar. 2023, JapaneseVision & Language Modelにおけるユニモーダルの特徴間のアラインメントによるVQAの学習速度の改善Oral presentation
- 情報処理学会 第85回全国大会, Mar. 2023, JapaneseカルマンフィルタとRauch-Tung-Striebel Smootherを用いたdead reckoningによる放牧牛の位置推定Oral presentation
- 日本応用数理学会 環瀬戸内応用数理研究部会 第26回シンポジウム, Dec. 2022, Japanese未観測変数をもつPhysics-Informed Neural Networksに関する代数的考察
- 第21回情報科学技術フォーラム (FIT2022), Sep. 2022, JapaneseAttentionの導入によるYOLOv5とDeepSORTの改良に基づく放牧牛のリアルタイム追跡手法の構築Oral presentation
- 応用数学フレッシュマンセミナー2021, Dec. 2021, Japanese微分代数に基づく物理リザバーコンピューティングの理論解析[Invited]Invited oral presentation
- Kolchin Seminar in Differential Algebra, Oct. 2021, EnglishApplications of input-output equations: analysis of unidentifiable models and physical reservoir computing[Invited]Invited oral presentation
- 滋賀大学 第102回データサイエンスセミナー, Sep. 2021, Japanese同定不可能問題に対する代数的アプローチ:パラメータ多様体とそのCOVID-19感染動向解析への応用[Invited]Invited oral presentation
- 第31回日本数理生物学会大会(2021年度年会), Sep. 2021, Japanese同定不可能モデルの解析:パラメータ多様体とその展開[Invited]Invited oral presentation
- RIMS Workshop on "Mathematical methods for the studies of flow, shape, and dynamics", Aug. 2021, EnglishDifferential algebraic methods for theoretical analysis of physical reservoirs[Invited]Invited oral presentation
- 日本応用数理学会 第16回研究部会連合発表会, Mar. 2021, Japanese非線形状態空間システム解析における代数的マトロイドの応用についてOral presentation
- Workshop: シミュレーションとモデリングのための計算代数 2021, Feb. 2021, Japaneseデータ・システム解析への代数的アプローチOral presentation
- RIMS Workshop on "Recent developments on inverse problems for partial differential equations and their applications", Jan. 2021, EnglishAn algebraic approach to challenges on identification problems in systems biology[Invited]Invited oral presentation
- 2020年度応用数学合同研究集会, Dec. 2020, Japanese潜在変数をもつニューラル微分方程式に対する代数的考察Oral presentation
- Nonlinear Theory and Its Applications (NOLTA) 2020, Nov. 2020, EnglishParameter estimation for dynamical systems via structural realizationOral presentation
- Establishing International Research Network of Mathematical Oncology (Fusion of Mathematics and Biology), Oct. 2020, EnglishThe parameter variety of unidentifiable state-space models and its applications to analysis of biological systemsOral presentation
- 日本応用数理学会 2020年度年会, Sep. 2020, Japanese確率的パラメータ多様体とそのベイズ推定についてOral presentation
- 第25回計算工学講演会, Japaneseピアノの弦と駒の連成シミュレーションによるエネルギー移動の可視化Others
- 日本応用数理学会 第16回研究部会連合発表会, Japanese微分代数の応用に向けた多項式常微分方程式モデルの簡約Others
- 情報処理学会 第127回MPS研究発表会, Japanese微分代数的アプローチによる物理リザバーの計算能力評価Others
- Workshop: シミュレーションとモデリングのための計算代数 2020, Jan. 2020, Japanese微分代数に基づく数理モデリングアプローチOral presentation
- 日本応用数理学会 環瀬戸内応用数理研究部会 第23回シンポジウム, Japanese指数型分布族の定める多様体上の離散力学に基づく時系列モデルとネットワーク解析への応用 ネットワーク解析への応用Oral presentation
- 日本応用数理学会 環瀬戸内応用数理研究部会 第23回シンポジウム, Japanese波動方程式と弾性方程式の構造保存型連成数値計算Oral presentation
- 2019年度 応用数学合同研究集会, Dec. 2019, Japanese同定不可能モデルに対するパラメータ多様体による解析とその近似導出についてOral presentation
- Nonlinear Theory and Its Applications (NOLTA) 2019, Dec. 2019, EnglishDifferential Algebraic Method for Direct Evaluation of Computational Capabilities of Physical ReservoirsOral presentation
- 日本応用数理学会 2019年度年会, Sep. 2019, Japaneseホッジランクを用いた選好意識データからのネットワーク構築Oral presentation
- RIMS共同研究;グループ型A;モデル駆動とデータ駆動の協同によるデータ数理科学に向けた基盤研究の新展開, Aug. 2019, Japaneseパラメータ多様体による同定不可能モデルの解析とその応用[Invited]Invited oral presentation
- 京都大学 MACSセミナースタディグループ④「理学における代数的手法」, Jun. 2019, Japanese微分代数を用いたモデル解析のシステムバイオロジーへの応用[Invited]Invited oral presentation
- SIAM Conference on Control and Its Application (CT19), Jun. 2019, EnglishDifferential Algebraic Approach to Evaluation of Computational Capabilities of Soft Materials for Soft RoboticsOral presentation
- SIAM Conference on Control and Its Application (CT19), Jun. 2019, EnglishDirect Numerical Calucation of the Target Function from the ODEs Using the Input-Output EquationInvited oral presentation
- 情報処理学会 第123回MPS・第58回BIO合同研究発表会, Jun. 2019, Japaneseパラメータ多様体の記述手法の提案とウイルスダイナミクスの解析への応用Invited oral presentation
- 日本応用数理学会;回研究部会連合発表会, Mar. 2019, Japanese入出力関係式を用いたアトラクタの再構成Oral presentation
- 日本応用数理学会 環瀬戸内応用数理研究部会 第22回シンポジウム, Dec. 2018, Japanese微分代数方程式モデルのモデルパラメータと解に関するグレブナー基底を用いた解析Oral presentation
- 2018年度 応用数学合同研究集会, Dec. 2018, Japaneseグレブナー基底を利用した質点バネ系の計算能力評価Oral presentation
- RIMS研究集会「次世代の科学技術を支える数値解析学の基盤整備と応用展開」, Nov. 2018, Japaneseアレルギー疾患の個別化医療に向けた抗原・抗体の体内動態シミュレーション[Invited]Invited oral presentation
- 情報計算科学生物学会 2018年 大会, Oct. 2018, EnglishModeling and simulations of the kinetics of antigens and antibodies towards personalized medicine for allergiesPoster presentation
- 日本応用数理学会 2018年度 年会, Sep. 2018, Japanese統計多様体上の状態空間モデルを用いた発展型ネットワーク解析Oral presentation
- 日本応用数理学会 2018年度 年会, Sep. 2018, Japanese抗原・抗体の体内動態の定量的解析に向けたモデルパラメータの多様性に対する考察Oral presentation
- MIMS現象数理学研究拠点共同研究集会「幾何的解析と形状表現の数理」, Aug. 2018, English情報幾何学を用いた発展型ネットワークモデルに基づく相転移に着目した異常検知の試みOral presentation
- SIAM Conference on the Life Science (LS18), Aug. 2018, EnglishModeling the Kinetics of Antigens and Antibodies for Analysis of the Mechanism of AllergyOral presentation
- SIAM Conference on the Life Science (LS18), Aug. 2018, EnglishParameters of Models using Dynamical Systems with Conservation LawsOral presentation
- The 13th World Congress in Computational Mechanics, Jul. 2018, EnglishApplication of Hamiltonian Flows to Exploring Parameters of Mathematical Models in Situations with Insufficient DataOral presentation
- Data Science, Statistics & Visualisation (DSSV 2018), Jul. 2018, EnglishAutoregressive models on statistical Riemannian manifolds for analysis of evolutionary networksOral presentation
- Data Science, Statistics & Visualisation (DSSV 2018), Jul. 2018, EnglishParameter estimation for compartment models of biological systemsOral presentation
- 第47回数値解析シンポジウム, Jun. 2018, Japanese体内動態に対するコンパートメントモデルのモデルパラメータ推定手法についてPoster presentation
- 第47回数値解析シンポジウム, Jun. 2018, Japanese潜在変数ネットワークモデルを用いた放牧牛の交流ネットワーク解析Poster presentation
- 日本応用数理学会 第14回研究部会連合発表会, Mar. 2018, Japaneseアレルギー発症シミュレーションに向けた生理学的薬物動態モデルの応用, 及び, Husbyらの実験データに対するパラメータ推定とその考察Oral presentation
- 日本応用数理学会 環瀬戸内応用数理研究部会 第21回シンポジウム, Jan. 2018, Japanese統計多様体上の状態空間モデルを用いた発展型ネットワーク解析Oral presentation
- 日本応用数理学会環瀬戸内応用数理研究部会 第21回シンポジウム, Jan. 2018, Japaneseアレルギー発症シミュレーションに向けた生理学的薬物動態モデルの応用Oral presentation
■ Research Themes
- Japan Society for the Promotion of Science, Grants-in-Aid for Scientific Research, Grant-in-Aid for Early-Career Scientists, Kobe University, 01 Apr. 2024 - 31 Mar. 2027Coordinating Deep Learning and Algebraic Methods for State Space Modeling
- 科学技術振興機構, JST ACT-X, Japan Science and Technology Agency, Oct. 2022 - Mar. 2025, Principal investigatorModeling Auditory Attention: Coordinating a Dynamic Causal Model and Deep Learning
- 一般財団法人伊藤忠兵衛基金, 一般財団法人伊藤忠兵衛基金, Apr. 2023 - Mar. 2024, Principal investigator計算微分代数統計への試み
- Japan Society for the Promotion of Science, Grant-in-Aid for Early-Career Scientists, Grant-in-Aid for Early-Career Scientists, Kobe University, Aug. 2022 - Mar. 2024Basic research on interpretability and causality in modeling time-dependent phenomena
- 在日フランス大使館, EXPLORATION FRANCE 2023, Nov. 2023 - Dec. 2023, Principal investigatorDifferential elimination: bridging computational and application perspectives
- Japan Society for the Promotion of Science, Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for JSPS Fellows, Grant-in-Aid for JSPS Fellows, Kobe University, Apr. 2020 - Dec. 2021時系列データの微分代数に基づくモデリング手法の構築と実問題への応用本年度の主な研究実績の一つ目は,入出力関係式を用いた,リザバーコンピューティングの理論解析手法の構築である.入出力関係式は,状態空間モデルにおける入出力関係を網羅的に表す.そのため,これを解析することで,状態空間モデルが表す系に対する,入力や出力の関係を網羅的に調べることができる.本年度は,リザバーコンピューティングにおいて用いられる,リザバーとよばれる系に着目し,その計算能力に関する理論解析手法を構築した.既存手法の多くが関数解析に基づき,リザバーの万能近似性に着目するのに対し,提案手法は代数に基づくため,万能近似性をもたないリザバーに対しても有効である.特に,物理リザバーを対象に,入出力関係式を用いた制御やリザバーの性質の解析が可能であることを,数値実験において示した.本研究について,いくつかの招待講演にて報告を行った. 二つ目は,システム行列に未知パラメータが含まれる状態空間システムに対する同定手法の構築である.本研究では,特に,システム行列の要素がパラメータの多項式関数で表される線形状態空間システムを扱った.このような場合,一般に,パラメータに関する予測誤差法を適用することが多いが,これだと得られる結果が初期値によって大きく影響を受けてしまう.これを回避するための方法として,システム行列の要素のそれぞれを未知パラメータとみなしたブラックボックスモデルを同定し,これを,元のシステムと対応づける手法が知られている.ただし,従来手法では,システムがパラメータの多項式関数をもつ場合,対応付けが困難であった.そこで提案手法では,グレブナー基底を導入し,パラメータに関する隠れた依存関係を抽出することで,対応付けを可能とした.本研究の成果は国際会議にて報告した.
- 科学技術振興機構, AIPチャレンジプログラム, Apr. 2020 - Mar. 2021, Principal investigator代数と統計の相補的連携によるモデリング基盤の構築