脳と情報の統計力学 - 岡田研究室統計力学は, 気体の分子の運動のようなミクロ記述とボイル=シャルルの法則のようなマクロ記述とをつなぐ学問です. 統計力学を学ぶと, 我々はミクロからマクロへつながる階層的な構造が自然界のいたるところに存在することを意識し, 物理学の枠組みを超えて統計力学が活躍できるような気がしてきます. 例えば, 脳や情報にもミクロとマクロの階層性が存在します. 脳にある百億以上の神経細胞の活動から, 我々の意識や感情が生じています. 0 と 1 のビットがある種のルールに従って並ぶと, そのビット系列は画像や音声などの意味ある情報になります. これらを統計力学的に議論できる鍵はスピングラス・レプリカ法に代表されるランダムスピン系の統計力学にありました. ± 1 の二値状態を取る Ising スピンを脳の神経細胞の活動や情報のビットに対応させることで, 統計力学は脳の神経回路モデルや情報・通信理論の難問を
