※この電子書籍は固定レイアウト型で配信されております。固定レイアウト型は文字だけを拡大することや、文字列のハイライト、検索、辞書の参照、引用などの機能が使用できません。 本書では、確率的グラフィカルモデルの統計的機械学習理論について、画像処理とパターン認識に応用例を絞りつつ概説することから始める。特にパターン認識では、クラス分類問題という視点において、多値ロジスティック回帰モデルと制約ボルツマンマシンという2つの確率的グラフィカルモデルを通し、深層学習の基礎となる数理を紹介する。その上で、グラフ構造の疎（Sparse）性という深層学習とは真逆の性質を元に急速に展開しつつあるスパースモデリングという新しい研究領域の最近の理論的基盤の深化の様子を、連続最適化問題という視点から解説する。

※この電子書籍は固定レイアウト型で配信されております。固定レイアウト型は文字だけを拡大することや、文字列のハイライト、検索、辞書の参照、引用などの機能が使用できません。 ウィリアム・サーストン（1946-2012年）は，幾何学に大きな足跡を残した数学者である。1982年に3次元多様体の研究に対する貢献でフィールズ賞を受賞し，（ポアンカレ予想を含む）幾何化予想を提唱したことでも知られている。 サーストンは生前，幾何化予想を万華鏡にたとえた。色を8種類の幾何構造，細片を多様体のピース，鏡映模様を幾何学的ピースに分解された3次元多様体に。万華鏡を一振りするたびに新しい多様体が生まれる。 サーストンはその独特の感性で，どのような数学を描いたのか。そして，数学の理解と伝承の困難さに向き合ったとき，数学の進展についてどのような示唆を与えたか。 豪華な著訳者陣が，多様な角度からサーストンの数学観を紐解く。そこには，人の心理と切り離すことのできない数学の営みが，鮮やかに浮かび上がるだろう。

過去50年の間で、生態学の概念には革命が起こった。地球上に存在する生き物は、種のためではなく、自分自身（≒自己の遺伝子）のために生きているという考え方への変換である。その結果、動物たちの振る舞いについて「利己的遺伝子」という考え方を基礎として全てが論理的に説明できるようになった。学問のこのようなダイナミックな発展は、チョウの生態学研究の歴史においても辿られた。むしろ、チョウの生態学が、このダイナミックな発展を促す一助になったと言っても過言ではない。 本書では、一見のどかに見えるチョウの生活史の記載から、吸蜜における花との駆け引きを通じて、成虫の振る舞いの目的が自己の子孫の増加であることを示す。雌雄の最終目標である交尾の成功へ向けた雌雄の手練手管は如何に？　その解明に向かっての一歩一歩を追体験する。

淡水域は地球の表面積の1％にも満たないが、そこに地球上の全脊椎動物種の35％が生息している。しかし、今、淡水魚の3分の1が絶滅の危機に瀕している。水は人間の経済活動にはなくてはならないものであるが、偏在し、多すぎても少なすぎても災害をもたらす。そのため、淡水環境は人間の経済活動のために過度に改変されてきた。今、その開発がアジアを襲っている。アジアは淡水魚の多様性のホットスポットである。しかし、学術的には調査が不十分で情報が極めて不足している地域でもある。本書は、淡水魚の研究者である著者が、その（淡水魚種の）持続性を切に願いながら、広くアジアモンスーン各地の淡水魚の分布調査を通して探求した、淡水魚の生態とそれを取り巻く人々、そして自然環境の喫緊の記録である。

生物多様性という言葉を聞く機会が増えてきた。「生物多様性の危機」が叫ばれる今、市民や企業、科学者や研究機関、行政、さらには国際機関に至るまで、さまざまな場面で生物多様性を保全し、将来へ残そうとする試みが見受けられる。それでは、生物多様性とは何だろうか？　いったい何を守ろうとしているのだろうか？　生物多様性を保全することの意味や意義は？　本書は、これらの問いに答えることを目的としている。 生物多様性の評価方法、保全の意義などは一義的に定義できるものではない。自然からの目線、社会からの目線を踏まえつつ、多様に評価でき、多様な意味を持つ「生物多様性」について、本書では幅広く解説する。

本書は、感染症の治療薬として汎用されている「抗生物質」や主な感染症の種類と症状について理解を深めるとともに、抗生物質にはどんな種類があり、どのような機構で病原菌を死滅させるのか、抗生物質のほとんどを生み出す「放線菌」とはどのような微生物なのか、などの知識を得るために最適な啓蒙書である。 放線菌は「抗生物質」という、言わば、細菌を死滅させる「毒物」をつくりながら、自身はその毒から逃れるための機構をもっている。本書では著者の長年の研究を織り交ぜながら、抗生物質生産菌における生体防御の機構を興味深く解説し、医療にとって深刻な、ほとんどの抗生物質が効かない「多剤耐性菌」と、それに対処するための「次世代感染症治療薬」の開発に関する話題についても触れている。 大村 智北里大学特別栄誉教授は、米国の大手製薬企業との共同研究を進め、土壌から分離した放線菌の1つが寄生虫に有効な抗生物質「エバーメクチン」を産生することを発見したことが功を奏し、ノーベル賞受賞者となった。本書では、産学連携の必要性や、エバーメクチン生産菌を始め、抗生物質をつくる放線菌のゲノム解析から見えてくるトピックスを取り上げている。 本書は、肺炎によるわが国の死亡率が第3位であるという、現代日本の社会状況の中で上梓されたタイムリーな一冊であり、将来、研究者をめざす若い読者を鼓舞するであろう。また、感染症の制圧を目指して新薬開発に取り組む研究者や放線菌の研究者にとっても座右の書になるに違いない。

カメムシの産卵と孵化においては、新しい生命の誕生と同時に、“母から子への共生細菌の受け渡し”という、もう一つのイベントが繰り広げられている。これがうまくいかないと新しい生命の誕生もなかったことになってしまうという、カメムシにとってはとてつもなく重要なイベントである。なぜそれほどまでに重要なのかというと、カメムシは共生細菌の力に強く依存して生きており、共生細菌がいないと生きていけないからである。つまりカメムシは、どんなに元気な子が生まれても、母親から子への共生細菌の受け渡しがうまくいかないとその子は成長できずに死んでしまう。すなわち新しい生命の誕生はなかったことになってしまうのだ。そして共生細菌を受け渡す方法は、カメムシの種類によって大きく異なる。そんな知られざる、しかし非常に重要なイベントに強く魅了され、「研究ってめっちゃ楽しいなぁ、これはやめられまへんなぁ」とカメムシの研究にのめり込むようになった著者が、研究の楽しさと発見の喜び、そのワクワク感とドキドキ感を込めて、カメムシと細菌の共生という現象の面白さをいきいきと伝える。

「ビッグデータ（Big Data）」という用語は、2010年頃から特にビジネスの分野を中心によく見かけるようになり、2012年の米国大統領選をきっかけに爆発的なブームとなりました。しかし、多くの人は、ビッグデータとはいったい何なのかを未だによくわかっていないのが現状だと思います。本書は、データベース研究者である著者が「ビッグデータとは何か」、「ビッグデータに関わる技術や課題とは何か」について常日頃から考えている内容を整理して執筆したものです。 1章では、まずビッグデータおよびその解析技術について概観します。2章では、ビッグデータ解析の応用事例について、代表的なものを紹介します。3章では、以降の章における技術的な解説の理解を促進するために、ビッグデータ解析の典型的な流れについて、データ収集とデータ解析に焦点を当てて解説します。4～7章では、ビッグデータを支える技術として、分散処理フレームワーク、ストリーム処理エンジン、データベース、機械学習について代表的な技術をそれぞれ紹介します。次に8章では、ビッグデータ解析が今以上に広く浸透するために重要となるオープンデータについて、国内外の動向を踏まえて解説します。最後に9章では、本書のまとめとして、ビッグデータに関する将来の動向、可能性について議論します。 ビッグデータについて知りたい、学びたいと思っている読者が、押さえておくべき重要な事項を一通り学ぶことができる1冊になっています。

我々の生活はリスクに満ちあふれています。日々の暮らしは満ちあふれたリスクを比べて何が良いかを選び出す、意思決定の連続です。直感で考えてしまうことが多いリスクの大きさですが、ちょっと気をつけるだけでちゃんと比べられるようになります。本書はそんなリスク評価の考え方を書いた入門書です。リスク評価の考え方を化学物質の生態リスク評価にどうやって当てはめればいいのかを中心に書いています。現代では生態系保全に反対する人はほとんどいません。けれども、どこまで守ればいいのか、守るために現代生活の利便性をどこまで放棄すべきか、という話になると、意見が分かれます。本書にはその答えは書いていません。本書では、答えに近づくには何をすべきか、どう考えれば良いのかを書きました。考え方の考え方が記された一書です。 本書の楽しみ方は2通りあります。1つは、リスク評価の方法を知る、自分で考えることの大切さを知る、ということです。そしてもう1つは、異分野世界でのサバイバル技術です。砂の穴に放り込まれたある男が、砂の世界にとどまることになった顛末をお楽しみください。

※この電子書籍は固定レイアウト型で配信されております。固定レイアウト型は文字だけを拡大することや、文字列のハイライト、検索、辞書の参照、引用などの機能が使用できません。 第2版では植物性の小さなプランクトンから動物性の大きなプランクトンまで、ターゲットごとに効率良く採集できる方法や、顕微鏡の選び方や観察におけるワンポイント、さらには本格的で安価なプランクトンネットの自作法まで、詳しく丁寧な解説を盛り込んだ。 オールカラーでイラストと顕微鏡写真を掲載、見つけやすい生物一覧や種類を特定するための生物検索表もついており、動画を見ながら実際に観察する際の使いやすさを考慮している。本書を通じて、多くの読者がプランクトンの魅力について実感できる書籍。 なお、紙書籍版に付属するDVDの内容は、動画サイトで閲覧する仕組みになっている。

ベクションとは、止まっている身体に視覚刺激を与えることで、自分が動いているかのように感じる現象のこと。多角的にベクションを学ぶことができるよう、多くの情報を盛り込んで解説する。ベクション動画の作り方講座も掲載。

本書では，動く人や様々なモノを繋げる無線ネットワークシステムを取り上げて，その基本的なしくみと技術をわかりやすく解説する。スマートフォンに搭載されているネットワーク新技術を取り上げるなど，ネットワークシステム利用者の視点を中心に解説することで，読者にとっても内容がより身近に感じられるだろう。また，最先端の技術や今後の展望まで取り上げることで，将来におけるこの分野の研究・開発などにも興味を持てるような内容になっている。 本書の構成は，無線ネットワークシステム利用を概観することを入口に，過去から未来へと無線ネットワークシステムを見直していきながら，その進化の過程を解説する。次に，無線ネットワークを実現するための技術や無線周波数資源に着目し，その特徴と利用増大に対応するための課題やその解決への糸口を解説する。さらに，IoT社会の到来で注目されている，様々なモノを繋げやすくするセンサや車両によるネットワークを紹介し，その実現に必要となるネットワーク基盤のしくみと先進技術を解説する。

昆虫は小さい体に小さい脳しかもっていないが，障害物を避けて飛んだり，素早く動く餌を捕まえたり，捕食者の襲撃をかわしたりする。昆虫の脳は，複雑な計算処理を行うのではなく，シンプルだが巧妙な仕組みでそれらの課題をこなすと考えられている。本書は，「昆虫そのもの」ではなく「動物の行動の仕組み」に興味を惹かれて研究に取り組む著者が，ハエ，ミツバチ，カマキリなどを例に昆虫の驚異的な行動の仕組みをわかりやすく説明する。さらに，それらの行動を制御する運動系の神経機構，昆虫の行動の仕組みをロボットに応用した例について取り上げる。 行動の「仕組み」とは，別の言葉で言い直せば「アルゴリズム」である。動物の行動は神経系が制御しているが，神経系の構造や機能を理解していなくても，行動の手順である「アルゴリズム」は理解可能である。そこで本書では，行動の「アルゴリズム」を中心にまとめ，平易な解説としている。 著者が歩んできた道についても触れられている。観察や実験好きで科学者に憧れていた子ども時代，思いつきで始めたカマキリの研究から次第に昆虫の行動の面白さに惹かれていく様子，他の研究者との出会いやイギリス留学のエピソードなどを織り交ぜながら，基礎研究の面白さを生き生きと伝える。考える楽しさが存分に味わえる1冊。

「コンピュータ」の姿としてよく描かれるキーボードやマウス，ディスプレイ等は，正確にはコンピュータ（電子計算機）ではなく，「インタフェース（デバイス）」と呼ばれる部分にあたる。我々人間とコンピュータの仲立ちをするインタフェースデバイスは，コンピュータの「顔」であるだけでなく，使い勝手を大きく左右する部分でもある。ところが，インタフェースデバイスの製作には，ハードウェア・ソフトウェア・メカ等，多種の技術が必要であり，さらには「使い勝手」を適切に評価する必要もあるなど，障壁となる点が多い。 本書では，読者の方々が「インタフェースデバイス」を作ろうとした際に，どんな手順で，何に注意しながら作っていけば良いかを，実際の製作例を示しながら，順を追って紹介していく。また，現在使われている（あるいは研究されている）代表的なインタフェースデバイスの構造も併せて紹介している。トリビア的な注釈やコラムも多数掲載されているので，肩肘張らずに楽しく読み進めていただけるだろう。

本書は，第1章から第3章および終章の，4つの章から構成される。第1章では，保全と持続的利用を考えるうえで必要とされる，必要最低限のニホンウナギの生態の特徴を簡潔にまとめた。第2章では，個体数減少の状況からその理由まで，ニホンウナギの現状をまとめている。第3章では，放流など現在行われている保全と持続的利用のための対策を整理し，それに基づいて本種の生態に適した保全と持続的利用の方策を，漁業管理，河川と沿岸域の環境，社会における情報共有と合意形成の視点からまとめている。終章では，第1～3章およびコラムに基づき，日本社会の実情も勘案して，保全と持続的利用を実現するための具体的な方策「ニホンウナギの保全と持続的利用のための11の提言」を提案している。 ニホンウナギ減少の問題は，伝統的食文化の問題であると同時に，環境保全と開発のバランス，資源の持続的利用という，より大きな問題をその背景としている。本書は，この問題を大局から俯瞰し，問題解決というゴールへ適切に近づくための羅針盤である。

行動情報処理は，人間の行動に伴う様々な情報をセンサで取得し，データとして解析することで，将来の行動を予測したり，行動に内在する個性・状態・意識を理解したりする技術です。 本書では著者のこれまでの研究のうち，IT企業と共同で開発を進めた，振り込め詐欺通話を検出する技術を紹介した後，自動車の運転行動に関する研究をメインテーマとして取り上げます。 第1章では，行動情報処理とはどのような技術なのかを概説します。第2章では，行動情報処理に必要なデータ分析方法の数理的な基礎知識を解説します。第3章では，行動の個性（＝その人らしさ）を特徴づける量の計算方法を解説します。第4章では，行動を予測する方法を解説します。第5章と第6章では，人間の行動から感情や状態を推定する方法を解説します。 本書で取り上げる運転行動の研究は，アクセルやブレーキペダルの踏み方からドライバーを識別する，ドライバーによる車間距離や速度の違いを予想する，車線変更の際の視線方向やペダル操作から危険運転を検出する，といった「人間の運転をコンピューターがどのように理解するか」に関する研究であり，今後自動運転が社会に普及するために，欠くことのできない研究です。

本書は初期地球における生命と地球環境の進化についての教科書であるが，国内外の最新の成果をふんだんに取り入れていること，従来の教科書で通説とされているような事柄を批判的に検証する視点を提供していること，そして筆者自身の研究について詳しく解説している点が一般的な教科書とは趣を異にする。 前半の3分の2は教科書的な作りにし，このテーマに関する様々なトピックや論争を紹介しつつ，それらを理解するために必要な基礎的な地球科学と生物学の知識を獲得出来るように図を多用することも含め工夫した。後半の3分の1は筆者が西オーストラリアの荒野（“ブッシュ”と呼ぶ）で偶然発見した30億及び34億年前の微化石の正体に迫るプロセスを時系列的にノンフィクション風に書いた。微化石を見つけた2001年から初めて論文を発表した2007年までを比較的くわしく，さらに2015年に発表した最新の論文にまで言及することで，研究の（人間臭く）ダイナミックな側面を読者に感じてもらいたい。

21世紀は，病気になってから治すのではなく，病気に罹らないように日頃から心がけることを重視する時代である。近年，乳酸菌の健康を保つ効果が「プロバイオティクス」効果として注目されている。プロバイオティクスとは，「腸内細菌叢を改善して，ヒトの健康維持に有益な働きをする，ヒトへの安全性が保障された微生物」のことで，乳酸菌はその代表である。一方，近年，「腸内細菌叢のバランスが肥満や精神疾患とかかわっている」との驚くべき現象が見いだされ，遂に，「微生物と脳科学」とが結びついて議論されるようになった。 本書は，乳酸菌が「未病改善と予防医学」にきわめて重要な微生物であることを示すとともに，腸内細菌叢のバランスが，未病からの脱却と健康維持にきわめて大切であることを紹介する。

ハイブリッド自動車や電機製品に見られるように，昨今のものづくりは機械と電気の技術融合で成り立っているともいえる。このようなものづくりに携わる技術者にとくに重要な素養として，力学と電磁気学が挙げられる。この両分野の素養を同時に有する技術者に対する企業の期待と人材要求は大きい。本書ではそのようなニーズに応えるべく，機械と電気を跨ぐ複合物理領域を一体モデル化して解説する。その際はとくに初心者が気軽に学べるように，次の点に留意している。 1．全くの初心者が抵抗なく入門できるよう，わかりやすさを最優先する。難解な数式は一切用いず，高等学校の数学がわかれば気軽に読めるものにする。 2．物理現象の本質を理解できる基礎力と，時代の変化に強い自在・柔軟な適応力を養うようにする。 3．機械工学と電気工学の間の壁を取り去り，両者が融合した一体の学問として身につくようにする。

ダーウィンにもわからなかった，海洋生物の多様な性の謎に迫る！ 新シリーズ第1弾！ 海のない奈良県育ちの著者が，大学の臨海実習で「海の生物ってなぜこんなに多様なのだろう！」と感動したことをきっかけに，数学で生物の謎を解き明かす数理生物学の道へ。その後フジツボに出会い，海洋生物の生き方や性のあり方を追う研究者となった。 海の生き物には，環境に応じて雌雄が決まるもの，性転換をするもの，雌雄同体であるものなど，多様な性が存在する。なぜ，多様な性が進化したのか？　なぜ，この生物はこんな生き方をしているのか？　なぜ，繁殖集団の中で雌と雄の数が違ったりするのか？　本書では「残せる子どもの数を最も多くする生き方が選ばれてきた」という適応の考え方をもとに，生物現象の「なぜ」を，数理モデルを使って解明していく。『種の起源』発表前にフジツボ研究に没頭していたチャールズ・ダーウィンですら明確な答えを出せなかった，海洋生物の性の不思議に迫る。 幼いころからたくさんの生き物を追いかけてきた著者が海の生き物に魅せられたいきさつ，フジツボ飼育の様子，水族館での調査についても触れられ，著者と一緒にワクワクできる臨場感たっぷりの1冊。

身体性，すなわち知能には身体が必要不可欠であるという概念が提案されてから人工知能分野は大きく変化した。本書では，多くの研究事例と新しい知見を取り上げながら，身体性の意味―すなわち身体を持つことが知能にどのような影響を及ぼすかーを探ることによって，知能の理論への第一歩を踏み出す。 本書は，人工知能やロボット工学分野のみならず幅広い分野の読者を対象に，平易な語り口と魅力的なイラストによって，知能に対する新しい見方だけでなく，われわれ自身やこれを取り巻く世界に対する新しい見方を提案している。