みやぴら

みやぴら

大学院で非線形科学やってます。徒然。

高校生からの大学に関する質問の返答

 先日、母校である大宮高校の1年生に、大学・大学院に関する質問に答えるという機イベントがありました。そこで、幾つか生徒からの質問を頂きましたが、時間の関係上答えられなかったものがあったので、幾つかここで返答しておきます。

 

 

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  • 大学に入ろうと思ったきっかけは何か(東北大を選んだ理由)

 「大学に入ろう」というよりは、「大学には通常入るものだ」という考えだった。中学1年生の時は学業成績が良くなく、親に向かって「おれは高校には行きたくない(中卒でいい)」と言った記憶があるので、おそらく大学を意識したのは中学2年生か3年生だと思う。この頃、栄光ゼミナールに通って成績が伸びたことで、大学に行こうと思ったと考えられる(成績がいい人は大学に行くものだという価値観が私の生活していた環境にはあった)。

 東北大学を選んだ理由は、 (偏差値的な入学可能性は言わずもがな)ひとり暮らししたいという(不純?な)もの。詳細は伏せるとして、実家の環境が嫌で抜け出したいという思いはとても強かった。また、ぼくの家庭は家族旅行や帰省(墓参りなど)が無かったので、幼い頃から高校卒業に至るまで、活動区域は殆ど地元+川越市さいたま市という狭いものであった。そのため、一度は全く異なる地域での生活を経験したいという思いが強かったのだと思う(余談 : この思いは今でも強く、趣味の旅行中は当地での生活に想いを馳せている)。また、当時は仙台(というか東北地方)の知識が殆どなく、未知への憧れも選択に影響したと思われる。

 

 

  • なぜ大学院に進学したか

 学術研究というものを体験したかったから。弊学物理学科では、学部の間は勉学がメインで、研究活動はB4(学部4年生)で少しやるくらい。それでは研究のけの字も理解できないので、大学院に進学した。

 

 

  • 大学卒業後なにをしたいか, 学んだことを将来どのように活かしたいか

 将来のキャリアについては殆ど何も考えてない。

 

 

  • 専攻分野に興味を持ったきっかけは何か

 専攻分野を決める段階(B3の冬頃)で、ぼくは伝統的な物理学に興味を失っていた。物理学の研究室は大きく分けて「素粒子原子核分野」、「物性物理学分野」に分けられるのだが、前者は数式に飲み込まれて現象がわからない(これはぼくの能力不足による)、後者は新機能物質の発見や物性の予言、解析などを行っている印象で、端的に言ってつまらなそうだった。そもそもどちらの分野も浮世離れしている印象があり、身近な現象、人間スケールの現象に興味があるぼくにとってはどちらにも好奇心は向かなかった(もちろん、ぼくの経験・努力不足による偏見も大いに混ざっている。上記の分野をDisってるわけではないので...)。

  その点で、生物物理学は割とぼくの興味に合っていたので選択した。細胞分裂は(超伝導素粒子よりは)身近で人間スケールのものだと思うので (実のところ、この後に細胞分裂への興味は薄れ、転学することになるが)。

 

 

  • 大学の講義と高校の授業の違い

 弊学物理学科の基礎科目講義は、高校までのそれとさほど変わらない。というのも、物理学の歴史は長いため今までの蓄積が膨大であり、それらの座学が3年次(4年次以降も)続くからである。基礎科目は古典力学、古典電磁気学解析力学、熱力学、量子力学統計力学+各種数学(線形代数解析学複素解析フーリエ解析...)。

 発展科目(素粒子物理学、物性物理学...)は、 微かに研究の雰囲気を感じることもあるが、基本的には変わらない。

 一方実験講義は、高校のそれとまるで違う。(量もそうだが)いわゆる"考えさせられる"実験課題が多いように思う。とはいえ、真面目に履修しなかったぼくには、どれほどこの感覚が正しいか判断できない。

 

 

  • 進学してよかったこと、大学で学べたこと

 自分の気持ちに正直になれる時間を得ることができ、結果として多様な世界を知ることができたこと。大学1,2年の頃は、勉学へのモチベーションは殆どなく、サークル活動や旅行に明け暮れていたが、今は逆に勉学•研究中心の生活を送っている。テレビゲームに熱中した時期もあったし、実用書を読みまくった時期もある。また、本当に何もしなかった時期もある。感情のままに動き、色んな世界を知ることができた。大学での経験によって自分の中の霧が晴れた感覚があり、これは非常に有益なものだった。

 もちろん、"色んな世界"は勉学からも得られた。特に自分の価値観に影響を与えているように思われるのは、「統計力学」•「複雑系科学(カオスなど)」。

 

 

  • なぜ物理学を専攻しているのに, 生物現象(細胞分裂)を扱っているのか

 これまでの科学が蛸壺化してきているという懸念から、学際領域(異なる蛸壺の融合)の研究が盛んになってきている。生物物理学もその一種で、シュレディンガー著「生命とは何か」に端を発する。東京大学には"新領域"創成科学研究科があるが、これもその流れの一つだろう。

 

 

  • 高校生のうちに経験しておけば良かったと思うことはあるか

 もっと自分の時間を持てるようにすればよかったなぁと思ったりもする(そこまで後悔しているわけではない)。高校時代は、授業・課題・復習・部活の黄金サイクルで、その日暮らしだったので、あまり長期的な視野を持てず、自分の視界も狭かった。

 

 

  • 大学受験で大変だったこと

 興味ないことをしなければならないことと、毎日代わり映えのしない生活が苦痛だった。ぼくの場合、「古典」・「漢文」の勉強は死ぬほど嫌だった(てか死んだ)。嫌なことでも、目標立ててコツコツ努力できる人が、受験には向いているのかもしれない。また、ぼくは(今でもそうだが)休憩の取り方が下手くそなので、それも災いした。適度なリフレッシュ方法を見つけるといいと思う。

 

 

  • 研究する際に心がけておくこと

 まだ研究界では赤ちゃんなのでたいそうなことは言えないが、仮説に飲み込まれないことは大切だと思う。研究は「現象(実験)→仮説→実験→仮説'(修正した仮説)→実験→...」というプロセスが基本になっている。ここで、自分の立てた仮説を盲信してしまい、それに矛盾するような現実(実験データ)を無視してしまう、または歪んだ解釈をしてしまうことがある。「自分は間違っていない!間違っているのは現実の方だ!」という態度は理学研究として相応しくないので、そうならないように常に心がけておくべきだと思う。

 

 

英語格差 (English Divide)

 

格差というものは、古今東西存在していて、かつ最も憎まれているものの一つだと思います。

 

経済格差は当たり前のように存在し、ある実業家が兆単位の資産を保持する一方で、世界には10億人以上の人々が1日1ドル以下で生活しています。(UNDP-貧困と教育-個人での取り組み方)。

 

教育格差もよくTwitterで議論?の俎上にのせられるのを見ますが、当然深刻な問題です(教育格差の現状と今後の政策 (2020年10月29日 No.3473) | 週刊 経団連タイムス)。

 

 

しかしその中でも、「英語格差」についてはあまり一般的な知名度がないように思われます。

試しに「英語格差(English Divide)」で検索すると、幾つかの記事がヒットしました。

 

gendai.ismedia.jp

news.yahoo.co.jp

genius-lv.com

 

 

これらの記事に書いてあることは、要するに

  1. 英語を学習する環境に既に格差が存在し、それに起因する英語力の差によって、あらゆる社会的不平等が発生している。
  2. 英語ができないと何かと不利だから、苦手意識は克服して英語学習頑張れ!

 

ということ。これは確かにそうだなと思う反面、もっと根本的な引っ掛かりをぼくは感じました。

 

 

 

 

 

それは「なんで英語ができないだけで不利を被る必要があるんだろう?」ということです。

 

勿論、英語が国際語としての地位を獲得できたのは、それを母語とするイギリス、アメリカの影響力の大きさでしょう。その歴史的な経緯は納得できるものです。

 

それでも、やっぱり国際語を母語とする人が存在している状況は、それ自体かなり格差社会だと思います。

 

 

上述の記事にも書いてありましたが、英語ができない場合、

  • 情報格差(日本語で調べても出ないものが、英語で調べたらヒットするということはよくある。そもそも論文は大体英語だし...)
  • 国際的な職に就けない(そんなん個人の問題だろ!と思うかもしれませんが、例えば政治家はどうでしょうか。とても頭のキレる人でも、英語が話せなければ外交官、外務大臣(首相も?)は務まりそうにありません。これは国益を損ねていると思います。)

    www.ejef.co.uk

 

 

 

などの格差が発生します。そしてこれは、母語を選ぶ選択権がない以上、許容できない国家間格差であるとぼくは思います。

上述の記事のように、「英語ができないと不利を被るから、英語は頑張って勉強しなければならない!」というのはあまりにも不公平ではないでしょうか。

 

 

 

だからと言って、今更国際語を変える(例えば、母語話者のいない人工言語にする)というのが現実的でないことは、100も承知です。

 

ぼくも「じゃあどうすればいいの?」と言われたら、「どうしよっか?」としか言えません。そんなもんです。

 

 

 

 

 

こういう問題ってあるよなぁと思ったからつらつら書いただけです。

所詮世の中、不公平ですからね。

感染症の(簡単な)数理モデルで遊ぶ奴

 

今日は、簡単な感染症モデルで遊んでみたいと思います。

 

まず、最も簡単なものとして「治療法がわからず、感染力も一定」である感染症を考えてみます。

感染者数をn、感染力(一人の感染者が単位時間に感染を広める割合)をa (> 0)とすると、感染者数の時間変化は、

 

\frac{dn}{dt}=an

 

と表されます。治療法がわからないので、罹患した人は回復しません(つまり、nは減少しません)。

これは簡単に解けて、解は

n(t)=n(0)e^{at}

 

となります。n(0)は時間t=0での感染者数、つまりnの初期条件です。

この関数は、a > 0よりt→\inftyn→\inftyとなってしまいます(つまり全人口が感染する)。

これを、図で理解すると以下のようになります。

 

 

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 いま、nは感染者数を表しているので、0以上の整数とします(おい、nは整数値なのに微分方程式で表していいのかよっていう批判はごもっともですがお預け)。

 

n(0)=0では、\frac{dn}{dt}=0となるので、nの値は0から時間変化しません。つまり、初めに感染者がいなければ永遠に感染者が発生しないということです。実際にはそんなことはなく、新しい感染症は発生します。例えば、今までヒトに感染しなかったウイルスが突然変異してヒトにも感染するようになった場合など。しかし、今回の数理モデルにはウイルスの突然変異の効果は明示的に取り入れていないので、このような結果になるのです(この場合、ウイルスの突然変異の効果は nの揺らぎとして与えるなどの方法があると思います)。

 

n(0) \neq 0のとき、\frac{dn}{dt} > 0であるから、nは増加し続けます(図中の赤矢印のように)。

つまり、図中の緑丸(n=0)は不安定固定点で、少しでも右にずれたら無限大まで大きくなってしまいます。これは、1人でも感染者が存在すれば、時間経過によって全人口が感染する現象を表しています。

 

 

 

 

これは理解は簡単なモデルですが、やや非現実的なのでもう少し改良を検討してみます。

改良点としては、

①感染した人は、一定の割合で回復する。

②人々の行動改善やワクチン開発により、感染力が低下する。

の2点を考慮したいと思います。

 

まず、①の改良については、回復率b > 0を定義すればいいでしょう。

②の改良については、非常に単純化して「感染者数が増えるほど感染力が低下する」と仮定して、今まで用いていた感染力aを、a-nに置き換えることにします。

 

このように考えると、感染者数の時間変化は、

 

\frac{dn}{dt} =(a-n)n - bn
        =-n^2+(a-b)n

 

と表されます(ロジスティック方程式)。

固定点(\frac{dn}{dt}=0となる点)は、n=0 ,n=a-bです。

これは、a-bの符号によってダイナミクスが異なります。

 

 

a-b > 0 のとき

 

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図のように、n=a-bが安定固定点(固定点から左右どちらかにわずかにずれても、また固定点に帰ってくる)になっています。すなわち、a-b > 0(感染力の方が回復力より大きい場合)では、感染者数はn=a-bという値に収束することになります(発散しない!)。

 

 

a-b < 0 のとき

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図のように、n=0が安定固定点になっています。 n=a-bの点は、不安定固定点になっていますが、今回はn > 0の範囲を考えているので気にしません。すなわち、a-b < 0(感染力の方が回復力より小さい場合)では、感染者数はn=0という値に収束することになります(発散しないし、感染もほとんど広がらない)。

(このような安定性の分岐を、トランスクリティカル分岐といいます。)

 

 

 

以上見てきたように、2つ目のモデルはそれなりに現実に即したモデルにも見えますが、実際はもっと考えるべき要素があると思います(人間社会の構造、クラスター、etc...)。

この記事のことは、あくまでもお遊びとして流していただけたらと思います。 

 

 詳しい方、感染症のモデルについて教えてください。

しまたび〜田代島編〜

 

9/4~9/6にかけて研究室同期と、牡鹿半島の先にある田代島・網地島金華山(山とついているが島)に行ってきました。

 

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旅行の大まかな流れとしては、釣り・砂浜遊び・神社参り(金華山)という感じです。

 

まずは1日目。

行き先は石巻からフェリーで40分くらいの所にある田代島です。田代島は猫島として有名なくらい猫がたくさんいる島です。朝日放送の相席食堂という番組のロケでロッシーさんが来島してました(Amazonプライムビデオで観られます)。

 

仙台から石巻まで電車で1時間ほど、車内ではご当地キャラ名前当てクイズを楽しんでいました。

 

 

 

[問題]このキャラの名前はなんでしょう?(群馬県高崎市生まれ)

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正解は...

フルーツ忍者ハルナ梨之助

 

 

 

 

そんなこんなで石巻に到着し、釣具店で餌(クソ気持ち悪い見た目)などを買いました。店員さんは親切に対応してくれていたのですが、方言?のせいで9割聞き取れなかったです。

 

 

 

 

さぁ遂にフェリーに乗って田代島へ!

気分はさながら麦わらの一味といったところでしょうか。

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田代島に着いたら猫など顧みずにとにかく釣りです。

なんせみんな釣り初心者にもかかわらず晩御飯の食料を釣れた魚に求めていたのですから。「釣れなかったら...ではなく釣るんだ!」と令和の世に相応わしくないド根性精神を信じていたのです。

 

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釣った後に死後硬直でカチコチになりました!



 

 

 

結果として3人分の腹を満たすほどの魚は釣れませんでした。

しかし、釣りは釣れない時間が大切なんだと聞いたことがあります。その間に広大な海と対峙し、己の精神と語り合い、心体統一の感覚を獲得していくのだと。。。そのような禅修行の前では、魚が何匹釣れたなどといったことは瑣末なことなのかもしれません(たらふく食べられないのはしんどいよ)。

 

 

 

 

 

 

地島編に続く...

2020 9/27追記

続きませんでした。

東北大学大学院を中退する話

 

 

 

 

ぼくは東北大学大学院を中退して、2021年度から京都大学大学院に進学することになりました。

 

専門も、理学研究科(生物物理学)から情報学研究科(非線形物理学)へ変更になります。

M1の段階で再度大学院を受験し、専門を変更しようと考えたのはM1の4月に「生命とは何か」と言う本に出会い、複雑系として生命を理解するという主張に興奮したと共に可能性を感じたからです。

 

 

生命とは何か―複雑系生命科学へ

生命とは何か―複雑系生命科学へ

  • 作者:金子 邦彦
  • 発売日: 2009/02/01
  • メディア: 単行本
 

 

 

  

これはぼくも薄々感じていたことですが、昨今の分子生物学は「生体内の代謝回路を全てリストアップしよう」、「細胞内で働いているタンパク質の構造と働きを全て把握しよう」等といった枚挙主義に走っています。勿論、そのようなリストアップは生命への理解を進めましたし、医療分野への貢献も計り知れません。

 

 

しかし、ぼくの興味そして上記の本の著者である金子邦彦氏の興味は「生命とは何か」と言うことです。もし現在の分子生物学が極まり、現在の生命を構成するあらゆる物質とその機能が理解できたとして、果たしてそれは「生命」を理解したと言えるのでしょうか。

分子生物学の行き着く先は、「地球上の生命の仕組みの理解」であり、それは「生命という"システム"の理解」には辿り着かないだろうと思います。

(地球という環境下(気温が-100℃~100℃くらいで豊富なH2Oが存在し、大気の組成はほとんどN2,O2)における生命と、他の星(もしかしたら星である必要もないかもしれないが)における生命の物質的構成は同じだろうか?同じタンパク質が働いているのだろうか?遺伝情報は地球上の生命と同様にDNAが担っているのだろうか? そのように考えてみると、同じである保証はどこにもなく従って生命という"システム"の理解には、分子生物学とは異なる別のアプローチが必要になります)

 

 

そこで生物を系として考える「システム生物学」という学問が登場しました。

しかし今やこの学問も、生体内の化学反応の過程を列挙するリストアップに走っています。

(先程も言いましたがこのような研究が創薬などに応用されているのは事実であり、無駄だといっているわけではないです) 

 

 

 

このような状況の中、生命を複雑系として捉えて理解する動きが出てきました。

 

(Wikipediaより引用)

複雑系(ふくざつけい、: complex system)とは、相互に関連する複数の要因が合わさって全体としてなんらかの性質(あるいはそういった性質から導かれる振る舞い)を見せる系であって、しかしその全体としての挙動は個々の要因や部分からは明らかでないようなものをいう

これらは狭い範囲かつ短期の予測は経験的要素から不可能ではないが、その予測の裏付けをより基本的な法則に還元して理解する(還元主義)のは困難である。系の持つ複雑性には非組織的複雑性と組織的複雑性の二つの種類がある。これらの区別は本質的に、要因の多さに起因するものを「組織化されていない」(disorganized) といい、対象とする系が(場合によってはきわめて限定的な要因しか持たないかもしれないが)創発性を示すことを「組織化された」(organized) と言っているものである。

 

複雑系として生命を捉えるという考え方は、そこまで突拍子もないものではなく門外漢の人も割とすんなりと受け入れられるものだと思うのですが、このような「複雑系生命科学」が発展してこなかったのには訳があります。 

 

 

それは、コンピュータの登場です。

 

複雑系は、いわゆる非線形系であり、方程式を解析的に解くことは困難(というか不可能)であることがほとんどです。そのため数値計算でゴリ押せるコンピュータが登場する以前は、技術的に複雑系を科学することは困難だったのです。

 

安価にパーソナルコンピュータが手に入る時代になった今、複雑系科学は研究テーマとしての立場を手に入れました。

(ちなみに...複雑系科学は内容としては非線形物理であることが多いのですが、研究にコンピュータを使うためか情報学研究科に配置されていることが多々あります。ぼくがお世話になる研究室も情報学研究科に所属していますが、教授陣はほとんど物理学科出身です)

 

 

 

そんなこんなでぼくは複雑系生命科学を研究したいと思い、大学院の変更を決意しました。 とはいっても、研究テーマが決まるのはまだまだ先ですし、ぼくも複雑系そのものに興味が出てきているので、複雑系生命科学を研究するかはわかりません。まぁそこらへんは風の吹くままに。

 

 

タヌキっぽいなにか

 

最近、登下校中にタヌキ?をよく見かけるようになりました。

 

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どうやら近くに巣があるみたいです。だけど、こいつしっぽが狸にしてはみじかいなぁと思うのですが、どうなんでしょう。

 

たぬきなのか、たぬきっぽい何かなのか、神のみぞ知るですね。God Knows.

 

 

 

仙台市に聞けばわかるのでしょうか?

 

 

[追記 (2020/8/27) ]

アナグマみたいです 

 

Amazon系列サービスの解約

 

この前、kindle unlimitedとaudibleのサブスクリプションを解約しようとしたんだけど、くそだるかった!!!!!

 

まずどちらもアプリからは解約できないし、unlimitedにいたってはモバイル版サイトからも解約できない!(PCサイトでのみ解約可能)

 

 

解約しようとしてる時点で顧客の気持ちはamazonにあらずなんだから素直に解約させてくれ!ねばるな!勝ち取れ!さすれば与えられん。

 

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