エシェル・ベン・ジェイコブ

エシェル・レファエル・ベン＝ジェイコブ・ブレスラフ
1956年4月 / 2011年7月
生まれる	( 1952-04-13 )1952年4月13日 ハイファ、イスラエル
死亡	2015年6月5日(2015-06-05)（63歳）[1]
国籍	イスラエル
母校	テルアビブ大学（学士、修士、博士）
知られている	パターン形成と自己組織化、群知能、システム神経科学：初のハイブリッドニューロメモリチップの作成
受賞歴	ランダウ研究賞（1986年）[1]、イスラエル科学人文アカデミーのジーグル研究賞（1996年）[2]ワイツマン精密科学賞（2013年）[3]
科学者としてのキャリア
フィールド	物理学、生物物理学、複雑性と生物複雑性
機関	ミシガン大学(1984–1989) テルアビブ大学(1986–2015)
注記
イスラエル物理学会の副会長 (1998 ～ 2001 年) および会長 (2001 ～ 2004 年)。 Cavaliere dell'Orrdine della Stella della Solidarietà Italiana (2008 年以降)。

エシェル・ベン＝ジェイコブ（フルネームはエシェル・レファエル・ベン＝ジェイコブ・ブレスラフ、^[2] ヘブライ語：אשל רפאל בן-יעקב 1952年4月13日 - 2015年6月5日）は、テルアビブ大学の理論物理学者および実験物理学者であり、ライス大学の複雑系物理学におけるマグイ＝グラス教授および理論生物物理学センター（CTBP）研究員であった。1980年代に彼は開放系における自己組織化とパターン形成の理論のリーダーとなり、後にこの研究を適応型複雑系や生物学的複雑性へと広げた。1980年代後半には細菌の自己組織化の研究に転向し、新しいパターン形成細菌種を開発し、細菌の知能と社会行動 の研究の先駆者となった。

エシェル・ベン・ジェイコブは、1952 年 4 月 13 日にイスラエルのハイファ で、1930 年代にイスラエルに移住した開拓者の家庭に生まれました。高校卒業後、テルアビブ大学で物理学と数学を学び、2 年後にイスラエル海軍に徴兵されました。彼は、海軍気象予報部、その後は海軍情報部に勤務し、軍務中 (1972 年 - 1980 年) に、理学士、理学修士、および博士課程のほとんどを修了しました。

ベン・ジェイコブは、テルアビブ大学で物理学の理学士号（1975年）、テクニオン（イスラエル工科大学）でシステム分析の証明書（1976年）、テルアビブ大学で理学修士号（1978年）（Y. イムリー指導教授のもと）と物理学の博士号（1982年）（Y. イムリーおよび DJ バーグマン指導教授のもと）を取得しました。サンタバーバラのカブリ理論物理学研究所で3年間（1981～1984年）博士研究員として研究を行った後、ミシガン大学物理学部に加わりました（1984～1989年）。 1986 年以来、テルアビブ大学物理天文学部の教員を務めています (1992 年より教授、2003 年より複雑系物理学の Maguy-Glass 教授職)。

ベン・ジェイコブはイスラエル物理学会の副会長（1998～2001年）、会長（2001～2004年）を務めた。2005年以来、ライス大学理論生物物理学センターの研究員を務めている。 2014年にアメリカ哲学協会の物理科学クラスの国際会員に選出された。^[3]

• 非平衡状態の寿命とダイナミクス。^{[4] [5] [6] [7]}
• クーロン効果、クーロン階段、単一電子ベースのトランジスタ。^{[8] [9] [10] [11] [12] [13]}
• 相対論的ソリトンの量子力学。^{[14] [15] [16] [17] [18] [19]}
• ソリトンを介したタンパク質の折り畳み。^{[20] [21] [22]}
• パターン形成と自己組織化。^{[23] [24 ] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31]}

1990年代初頭、ベン・ジェイコブのグループは、2種類のパターン形成細菌種^{[32] [33] [34]、}パエニバチルス・デンドリティフォルミスとパエニバチルス・ボルテックス（パエニバチルスも参照）を発見した。微生物学的実験と自己組織化および高度なモデリングの物理的原理を組み合わせることで、^{[35] [36] [37]}ベン・ジェイコブは、細菌が高度なコミュニケーションを利用して大規模で複雑なコロニーで入り組んだ社会生活を送る、スマートで協力的な生物であるという認識を深めた^{[38 ] [ 39] [ 40 ] [ 41] [ 42 ] [43 ] [44] [ 45 ] [ 46 ] [47] [48] [49]}。洗練された化学的コミュニケーションにより、細菌は環境の変化に素早く適応し、タスクを分配し、「経験から学び」、意思決定を行い、将来に備えることができる。^{1 1}ベン・ジェイコブは細菌の社会的知能という概念を提唱し、彼のグループは細菌の社会的 IQ スコアを比較ゲノムツールとして考案し、複雑な環境において細菌が協力的かつ適応的な行動、つまり社会的行動をうまく行うためのゲノムの潜在能力を評価しました^。1

細菌が集団で群がる際に自発的に運動を秩序立てる方法に関するベン＝ヤコブの観察に触発され、T・ヴィチェクとベン＝ヤコブのグループは、平衡状態に関する通常の物理定理に反する非平衡状態を生成できる単純なモデルを考案した。^[50] この研究は、細菌 [51] 、アメーバ [52] 、昆虫の集団ナビゲーション（群がる知能）から、鳥や魚の群れ、さらには全体的かつ全知全能のコントローラーがいなくても機能的に自己組織化できる自律走行車の設計まで、さまざまな現象を説明するために提案されたマルチエージェント群集（群がる知能）の新しい分野の創出^につながっ^た 。 兄弟殺しを利用して細菌と戦う：2000年、ベン＝ヤコブのグループは、P. dendritiformisの2つの兄弟細菌コロニーを並べて接種すると、それらのコロニー間で競争が起こるという興味深い現象を発見した。¹この現象に関する最近の研究では、2 つのコロニーが互いの領域への成長を阻害するだけでなく、境界に近い細胞の死を誘発することが明らかになりました。1^{分子生物学}の手法と新しいゲノム配列情報およびバイオインフォマティクスを組み合わせることで、同じ細菌株にのみ選択的に作用する新しい毒素 (兄弟致死因子) が発見されました^。1

ベン・ジェイコブと彼の協力者は、神経科学の研究から得た知識（抑制の抑制原理）を基に、この独創的な仕組みは、一連の抑制からなる特別な決定回路を介して、適応可能なクロック レート（細胞ストレスによって調整される）を備えたタイマーによって制御される確率的スイッチで構成されていることを発見しました。個々のバクテリアの決定回路は、細胞間の化学メッセージの交換によって結合され、グループの利益のための集団決定を保証します^{。1 1}

ベン・ジェイコブの神経科学研究は、情報のコード化、記憶、​​学習の原理を探して複雑さを単純化する取り組みによって導かれています。彼は、システム神経科学とニューラルネットワークの分野で、ネットワークサイズと同期活動の関係、^{[53] [54] [55] [56] [57]隠れた}ニューロン 相関の発見、^{[58] [59]}設計されたネットワークにおける機能と形式の関係と相互同期、 ^{[60] [61] [62]} DNA損傷のネットワーク同期へ の影響、 ^[63] 神経グリア間コミュニケーション、^[64]細胞内および細胞間カルシウム動態の新しいモデル化、^{[65] [66] [67]}ネットワークエンジニアリングへのナノテクノロジーの使用、結合ニューラルネットワークの動的動機（レパートリー）の発見とモデル化、^{[ 68] [69] [70]}ニューラルネットワーク活動の新しいシステムレベル分析の開発（機能的ホログラフィー分析）、^[71]てんかん焦点のマッピングと評価、^[72]など、数多くの独自の貢献をしてきました。しかし、当時の博士課程の学生イタイ・バルーチと共同で開発した最初のニューロメモリチップは、システム神経科学におけるベン・ジェイコブの最も重要な貢献である。^{[73]これまでの試みは「報酬による指導」（}興奮性シナプスの強化）または「罰による指導」（興奮性シナプスの抑制）に基づいていたが、バルーチとベン・ジェイコブのアプローチは「解放による指導」または「抑制の抑制」（抑制性シナプスの抑制）であった。システム神経科学における画期的な発見として認められ、この業績は2007年に科学技術分野における最も重要な50の業績に贈られるSciAm 50（サイエンティフィック・アメリカン賞）を受賞した。

ベン・ヤコブはワイツマン科学研究所のイルン・コーエンとともに、 免疫学者、物理学者、医師を含む学際的な研究協力である 免疫開発イニシアチブ（IDI） ^[4]を設立しました。

経済システム分析の分野では、彼は新しい定量的尺度である指数凝集力を発表し、株式市場の脆弱性への影響について研究した。^{[要出典] ;}米国株式市場におけるてんかん発作のような行動について; ^[74]市場の混沌の中に隠れた秩序について研究した。^{[75]彼は部分相関の概念に基づく新しいクラスの相関ベースネットワークを開発した。これは}依存性ネットワーク方法論の導入につながった。米国株式市場に適用したところ、市場のバックボーンを明らかにすることに成功し、金融セクターの優位性を定量的に示した。^[76]

イスラエル物理学会（IPS）の会長を務めていたベン＝ジェイコブ氏は、高校の物理教師とISF（イスラエル科学財団）とのつながりを確立することで、10代の若者を物理学に引き付ける努力を惜しみませんでした。彼は、HEMDA ^[5]科学教育センターの高校校長であるテヒラ・ベン＝ガイ氏をISFの事務局長に任命し、高校の物理教師とISFの合同年次科学会議、高校生への教授の講義、高校の物理学科の授業訪問などを推進しました。会長在任中、彼はオンラインマガジンPhysicaPlusを創刊しました。これは、唯一のヘブライ語と英語のバイリンガル科学雑誌です。彼らはテヒラ・ベン＝ガイ氏とハイム・ハラリ氏とともに、高校生の創造性とチームワーク能力を高めることを目的とした、2年間の高校向け計算科学コース（ヘブライ語で「脳」を意味するMOAHと呼ばれる）を開始しました。ベン・ジェイコブはHEMDA ^[5]の執行委員会のメンバーを務め、2010年からはイスラエル教育省の高等学校物理教育諮問委員会の議長を務めた。

• ベン・ヤコブ細菌

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22. ^「界面パターン形成のストリングモデル」 Ben-Jacob, E., Goldenfeld, N., Langer, JS, Schon, G., Physica D (1984)
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24. ^「界面パターン形成における異方性の役割の実験的実証」 Ben-Jacob, E., Godbey, R., Goldenfeld, N., Koplik, J., Levine, H., Mueller, T., Sander, L., M., Phys. Rev. Lett. Vol. 55, pp. 1315 (1985).
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28. ^「非平衡成長における形状の形成」 Ben-Jacob, E. & Garik. P., Nature 343, 523 (1990)。
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32. ^「細菌コロニーにおける協調的成長パターンの一般的なモデリング」 Ben-Jacob, E., Sochet, O., Tenenbaum, A., Cohen, I., Czirok, A., Vicsek, T., Nature 368, 46-49 (1994).
33. ^「複雑な細菌パターン」Ben-Jacob, E., Cohen, I., Shochet, O., Aranson, I., Levine, H., Tsimring, L., Nature 373 566-567 (1995).
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35. ^「細菌の知恵、ゲーデルの定理、そして創造的なゲノムウェブ」ベン・ジェイコブ、E.、Physica A 48、57-76（1998）。
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38. ^「微生物の協調的自己組織化」 Ben-Jacob, E., Cohen, I., Levine, H., Advances in Physics Vol. 49(4), pp 395–554 (2000).
39. ^ ¹「抗生物質ストレス下における細菌の協同組織」 Ben-Jacob, E., Cohen, I., Golding, I., Gutnick, D., Tcherpakov, M., Helbing, D., Ron, I., Physica A Vol. 282, pp 247–282 (2000).
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42. ^ ¹「パターン形成パエニバチルス ボルテックス細菌のゲノム配列は、複雑な環境で繁栄する潜在能力を明らかにする」 Sirota-Madi, A.、Olender, T.、Helman, Y.、Ingham, C.、Brainis, I.、Roth, D.、Hagi, E.、Brodsky, L.、Leshkowitz, D.、Galatenko, V.、Nikolaev, V.、Mugasimangalam, RC、Bransburg-Zabary, S.、Gutnick, DL、Lancet, D.、Ben-Jacob, E.、BMC Genomics Vol. 11:710 pp 1–16 (2010)
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45. ^ ¹「兄弟細菌コロニー間の競争に反応して生成される致死タンパク質」 Be'er, A., Ariel, G., Kalishman, O., Helman, Y., Sirota-Madi, A., Zhang, HP, Florin, EL, Payne, SM, Ben-Jacob, E., Swinney, HL, PNAS , Vol. 107(14) pp 6258–6263 (2010)
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• ベン・ジェイコブ『エシェル熱力学』（ヘブライ語、322 ページ）、テルアビブ大学出版局（1980 年）

• 「細胞を配置し、その細胞活動を決定するシステムおよび方法」特許番号：7684844; 発行日：2010年3月23日
• 「DNA ベースのエレクトロニクス」特許番号: 7176482、発行日: 2007 年 2 月 13 日
• 「磁場による体の電気活動の制御」特許番号: 7160240; 発行日: 2007 年 1 月 9 日

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