教授
たかはし きんや
流体音源を持つエアリード楽器の発音機構の解析
数物系科学－物理学
量子カオス、伏見関数、複素半古典論、カオス的トンネル効果、管楽器の発音機構、履歴遷移現象、空力音（流体音）、連成解析
工学的なシステムや、自然の複雑な現象を、非線形物理学の立場から研究しています。特に、ミクロな世界のカオス現象（量子カオス）や、管楽器の複雑な発振現象の解析とその応用研究を行っています。
【カオス的トンネル効果の解析】
化学反応などのミクロな世界は、量子力学によって支配されています。研究室では、カオス的トンネル効果と呼ばれる、複雑な量子効果の研究を行い、トンネル効果の制御の可能性を追求しています。その成果をもとに、S.Keshavamurthy, P.Schlagheck編集 “Dynamical Tunneling: Theory and Experiment”（CRC Press，2011）の第５章を執筆しました。
【管楽器の発音機構の解析とリアルタイムシミュレーターの開発】
クラリネットやサックスフォンなどのリード木管楽器およびトロンボーンやホルンなどの金管楽器の発音機構を力学モデルのシミュレーションにより解析し、その成果を応用しリアルタイムシミュレーターの開発を目指しています。図はクラリネットの力学モデルの概念図とシミュレーションによって再現された楽曲の音高の変化を示しています。演奏パラメータを適当に選ぶと初心者の演奏のように音程のずれた演奏になりますが、重回帰分析を用いて演奏パラメータを調節すると正しい音程の演奏が再現できます。
クラリネットの力学モデル
楽曲の再現（星に願いを）
【流体音源を持つエアリード楽器の発音機構の解析】（九州大学情報基盤研究開発センターとの共同研究）
フルート、リコーダー、パイプオルガンなどは、流体音を音源とする管楽器です。流体音は、流体の複雑な流れから出てくる音で、飛行機や新幹線が作り出す騒音も流体音の例です。本研究室では、小型のエアリード楽器のシミュレーションを行い、楽器内部の複雑な流体現象を再現し、現実の楽器に近い音を出す事に成功しています。下図に示すように、発振状態の楽器内部の音圧は、１４０—１６０dBと極めて強くなります。Lighthillの音源と楽器内部の流れおよび渦度分布を比較すると、強く複雑な流れがある所で音が発生しているのが分かります。
楽器内部の流れ
音圧
渦度分布
Lighthillの音源
①楽器の発音機構（特に、流体音源を持つエアリード楽器の発音機構の解明）
②管楽器のリアルタイムシミュレーター
③カオス的トンネル効果を用いたトンネル現象の制御
▶１２ＣＰＵのパソコン１台、８ＣＰＵのパソコン4台を所有
▶管楽器（クラリネット、ソプラノサックスフォン、オーボエ、フルート、トロンボーン、ケーナ、パンパイプ）
▶物理メディアル教育に必要な物理教育のための実験機器を数十台所有
【共同研究】
量子カオス:立命館大学、理工学部池田研究室
エアリード楽器の数値解析：九州大学情報基盤研究開発センター、青柳、高見研究室
【研究協力】
ヤマハ株式会社 研究開発センター
【プロジェクト】
平成２２年度、２３年度JHPCN採択課題「移動境界問題の大規模流体シミュレーションと動的負荷分散の評価」（九州大学情報基盤研究開発センターとの共同研究プロジェクト）
【研究資金】
『圧縮性ＬＥＳを用いたエアリード楽器の発音機構の数値解析』」サウンド財団研究助成金（2011）
『流体音響理論を用いたエアリード楽器の解析』日本学術振興会、科学研究費補助金、基盤研究（Ｃ）、代表者（2011-2014）
『連成解析を用いた流体音源を持つエアリード楽器の研究』日本学術振興会、科学研究費補助金、萌芽研究、代表者（2008-2011）
『e - ラーニングを用いた物理リメディアル教育の実践』日本学術振興会、科学研究費補助金、基盤研究 B（1）、代表者（2007-2011）
『多次元トンネル効果のカオス理論 ： 基礎と応用』日本学術振興会、科学研究費補助金、基盤研究 B （1）、分担者（2008-2011）
『過去に採択された科研費 （特定領域 2 件、若手1件） 分担（基盤 C2 件）』
