私の研究は、聴覚システムの複雑な機構を数理モデルによって解明し、その知見を実用的な音響技術に応用することを目指しています。主に以下の3つの分野で研究を進めています：聴覚モデルの構築方法、聴覚の非線形現象の解明、音声知覚。これらの研究を通じて、聴覚科学の基礎理論の発展と工学的応用の両面に貢献することを目標としています。
高速計算手法の開発
蝸牛伝送線路モデルの計算効率を大幅に改善する手法を開発しています。最新の研究では、リアルタイム応用を可能にする高速時間領域解法を提案し、従来困難であった聴覚システムの実時間シミュレーションを実現しました。高速フーリエ変換を用いた3次元非線形蝸牛モデルの開発により、複雑な聴覚現象の詳細な解析が可能になっています。
関連論文:
Yasuki Murakami, "Fast time-domain solution of the cochlear transmission line model in real-time applications" JASA Express Letters, Vol. 4, No. 8, 084402, Aug. 2024.
Yasuki Murakami, "Fast time-domain solution of a nonlinear three-dimensional cochlear model using the fast Fourier transform" The Journal of the Acoustical Society of America, Vol. 150, No. 4, pp. 2589-2599, Oct. 2021.
数値解法の最適化
有限差分法とメッシュ解析の比較研究を通じて、蝸牛の状態空間モデルに最適な解法を追求しています。2次元蝸牛モデルにおける非一様格子設定の効率限界を明らかにし、計算精度と効率のバランスを最適化する手法を開発しました。また、離散化誤差が蝸牛モデルの不安定性に与える影響を詳細に分析し、数値計算の信頼性向上に取り組んでいます。
関連論文:
Yasuki Murakami, "Comparison of finite difference method and mesh analysis for state-space models of the cochlea" Acoustical Science and Technology Vol. 38, No. 4, pp.193-202, July 2017.
Yasuki Murakami, "Efficiency limit of nonuniform grid setting in two-dimensional cochlear model" Acoustical Science and Technology, Vol. 40, No. 5, pp. 336-343, Spt. 2019.
Yasuki Murakami, "Influence of discretized error on instability of a cochlear model" The Journal of the Acoustical Society of America, Vol. 144, No.6, pp.3593-3602, Dec. 2018.
多次元モデルの発展
一次元モデルから段階的に発展させ、2次元蝸牛モデルにおける周波数同調曲線と抑圧同調曲線の違いを明らかにしました。これにより、蝸牛の空間的特性をより正確に表現する多次元モデリング手法を確立しています。
関連論文:
Yasuki Murakami and Takumi Fuji, "Difference between frequency and suppression tuning curves in a two dimensional cochlear model" JASA Express Letters, Vol. 2, No. 9, 094402, Sep. 2022.
二音抑圧現象のメカニズム
聴覚における二音抑圧現象は、私の研究の中核テーマの一つです。蝸牛二音抑圧の周波数依存性を説明する簡単な振動子モデルを提案し、モデル内でのベクトル減算による二音抑圧の可能なメカニズムを明らかにしました。これにより、この複雑な現象の理論的理解が大きく進展しています。
関連論文:
Yasuki Murakami, "Simple oscillator model of frequency dependence of cochlear two-tone suppression" Acoustical Science and Technology, Vol. 39, No.3, pp.226-233 , May 2018.
Yasuki Murakami and Shunsuke Ishimitsu, "Possible mechanisms of cochlear two-tone suppression represented by vector subtraction within a model" Acoustical Science and Technology Vol.39, No.1, pp.11-21, January 2018.
外有毛細胞の役割
外有毛細胞の機能に注目し、蝸牛モデルにおける飽和フィードバックによって生成される歪み成分の入力レベル依存性を解明しました。外有毛細胞の細胞体運動が蝸牛の非線形特性に与える影響を定量的に解析することで、聴覚の基本的メカニズムの理解に貢献しています。
関連論文:
Yasuki Murakami and Shunsuke Ishimitsu, "Input level dependence of distortion products generated by saturating feedback in a cochlear model" Acoustical Science and Technology Vol. 37, No. 1, pp. 1-9, January 2016.
歪み成分の応用
蝸牛内で生成される歪み成分の理解を実用的な音響設計に活用する研究も行っています。自動車エンジン音の低周波サウンドデザインへの応用など、基礎研究の成果を実際の製品開発に結びつける取り組みを進めています。
関連論文:
Natsuki Yamagiwa, Yu Aburagi, Noriyuki Tanimoto, Shunsuke Ishimitsu, Satoshi Fujikawa, Mitsunori Matsumoto, Yasuki Murakami, "Low-frequency sound design of a car engine using distortion products" ICIC Express Letters, Part B: Applications, Vol. 12, No. 3, pp255-261, Mar. 2021.
骨導音声の研究
骨導音に特化した研究を展開し、骨導音声通信における頑健な音韻特徴を明らかにしています。骨導音に対する聴覚末梢系の詳細な応答特性を数値シミュレーションによって解析し、骨導音声技術の改善に貢献しています。
関連論文:
Yasuki Murakami and Hiroki Kurita, "Robust phonetic features in bone-conducted speech communication" ICIC Express Letters, Vol. 16, No. 5, pp. 513-520, May 2022.
村上泰樹, "骨伝導音に対する聴覚末梢系の応答特性の数値シミュレーション", 騒音制御, 第46巻2号,pp. 74-79, 2022年4月.
音声明瞭度と認知機能
均質な明瞭度レベル下での短音声に対する反応時間の加齢変化を調査し、音声知覚における認知的要因の解明に取り組んでいます。作業記憶容量と音声知覚能力の同時推定手法の開発など、聴覚と認知機能の関係についても研究を進めています。
関連論文:
Jeewon Choi, Yasuki Murakami, "Age-related change in response time for short speech under homogeneous intelligibility level" Acoustical Science and Technology, Vol. 4, No. 2, pp. 149-152, Mar. 2023.
実用的音声認識システム
舶用エンジン運転支援のための骨導音認識システムの開発など、音声知覚の基礎研究と実用的応用の橋渡しを行っています。これらの研究は、聴覚科学の知見を実際の工学システムに応用する重要な事例となっています。
数理モデリングと実験的検証を有機的に結合することで、蝸牛の複雑な機構を数学的に記述しながら、常に生理学的事実との対応を重視した研究を行っています。
高速フーリエ変換、有限差分法、状態空間モデルなど、確立された古典的な工学手法を聴覚研究に応用し、これらの手法を組み合わせることで従来不可能であった詳細な解析を実現しています。私は最新の計算機科学の手法よりも、実績のある古典的な工学的手法を組み合わせることで科学的な研究を行うことを好んでいます。
これらの研究を通じて、聴覚科学の基礎から応用まで幅広い領域で貢献し、人々の聴覚に関わる生活の質の向上に寄与することを目指しています。