計測技術の開発では、物理現象のしくみを活用して対象を定量的に把握するために理論が不可欠です。このような理論が活躍するのは歴史的に精度・解像度・総量が充分なデータが手に入るようになった時期です。ナノテクノロジーが実用的な研究に大きく広がりを見せている現在、以前に比べると次第に豊かなデータが手に入るようになってきています。微小な系では物理量の平均値に対する揺らぎが大きくなり、それは熱揺らぎによるBrown運動などの形で現れます。マクロな視点では、揺らぎがノイズとして忌避される傾向にありますが、対象それ自体が示す熱揺らぎには計測に役立つ情報が含まれている場合があります。実際、既に産業界で活用されている動的光散乱（DLS）装置では、散乱光の揺らぎに関する時系列データを活用して溶液中に漂う微粒子の有効粒径を測定できます。揺らぎのデータから有意な結論を得るには統計量である計測値が収束するためのデータ総量も必要です。DLSに限らず、流体中において原子・分子・微粒子の集団が織り成す現象を活用するための計測技術の開発では、揺らぎのビッグデータを活用することが今後のカギになります。私達は、統計力学と力学系に基づき、精度・解像度・総量の十分な揺らぎのビッグデータから対象の特徴を捉えるための理論的な研究を展開しています。

Development of measurement technologies requires the theoretical methodologies. In general, theoretical work plays an essential role when sufficient precision, resolution, and amount of data become available. Now that nanotechnologies are actively focused in the engineering fields and industries, more data are available than before. Microscopic systems show a general feature that the fluctuations of the physical quantities compared to their mean values are significant. Fluctuations are often regarded as just a noise from the macroscopic viewpoints, but fluctuations that originate from the systems of interest themselves often include valuable information as well. In fact, the dynamic light scattering (DLS), which is already widely used in industries, makes use of the time series data of the scattered light fluctuation to evaluate the effective size of particles suspended in fluids. The sufficient amount of data is essential for the significant evaluation of statistical quantities. It is a key concept to make use of the big data of thermal fluctuation for the development of measurement technologies for various phenomena where collective behaviors of atoms, molecules, and other microscopic particles are of great interest. We are developing theoretical methodologies to characterize the systems of interest from the big data of fluctuation based on the statistical mechanics and dynamical systems.