時空間パターン

時空間パターンは、さまざまな自然現象に見られるパターンであり、空間的および時間的なパターン化によって特徴付けられます。パターン形成の一般的なルールが適用されます。「静的」で純粋な空間パターンとは対照的に、時空間パターンの完全な複雑さは、時間の経過とともにのみ認識されます。あらゆる種類の 進行波は、時空間パターンの良い例です。波の形状と振幅(空間部分) に加えて、空間内での時間によって変化する位置(および場合によっては形状) は、パターン全体の重要な部分です。

自然界における空間パターンと時空間パターンの区別は明確ではありません。なぜなら、静的で不変のパターンは厳密な意味では決して発生しないからです。岩石層でさえ、数千万年の時間スケールでゆっくりと変化するため、その区別は人間の経験に関連した変化の時間スケールにあります。すでに砂丘のスナップショット状態は、明らかにそうではないにもかかわらず、純粋に空間的なパターンの例としてよく取り上げられます。したがって、自然界における時空間パターンは例外ではなく規則であると言うのが適切です。

多くの流体力学系は st パターンの形成を示します。

• レイリー・ベナール対流
• テイラー・クエット流
• 液晶の不安定性

空間パターンを生成するあらゆるタイプの反応拡散システムは、反応と拡散の両方の時間依存性により、時空間パターンも生成します。

人工および自然の両方のニューラルネットワークは、感覚知覚、学習、思考、推論、および自発的な活動の両方において、事実上無限の多様な st パターンを生成します。たとえば、多くの興奮性システムの特徴であるスパイラル波が大脳新皮質の準備で発生する可能性があることが実証されています。 ^[1]

すべてのコミュニケーション、言語は、情報の時空間エンコーディングに依存しており、音の変化やあらゆる種類の信号、つまり時間の経過とともに変化する情報の単一の構成要素を生成および送信します。 - 書き言葉は文字（文字列）の（2D）空間連結としてのみ存在しているように見えますが、時間の経過とともに順次デコードする必要があります。したがって、生物が理解するあらゆる種類の言語は、最終的には神経信号のトランスコーディングであり、コミュニケーションが成功すると、送信者に存在したものと同様の神経活動パターンを受信者に呼び起こします。たとえば、捕食者を感知した鳥の警告の鳴き声は、他の個体に、潜在的な攻撃者をまだ見たり聞いたりしていなくても、同様の種類と程度の警戒（最終的には特定の種類の神経活動パターン）を引き起こします。

コンピュータ言語などの人工言語であっても、1 つのステップで読み取られて解釈されるのではなく、順番に読み取られて解釈されるため、意味のあるように配置された語彙 (「コンピュータ コード」など) は st パターンとして見ることができます。

特定の種類の言語として、「静的な」（ランダムな転写エラー、組み換え、突然変異を無視した）DNAとその転写パターンは、時間の経過とともに生物学的に不可欠なstパターンを生み出します。遺伝子調節ネットワークは、発現プロファイリングを使用して分析できる遺伝子発現レベルの時間経過の調節を担っています。

犯罪者は、犯罪を計画し実行するとき、将来の行動を予測するために使用できる時空間パターンを示します。時間パターンは、犯罪が行われる好ましい時間に当てはまる可能性があります。空間パターンは、犯罪活動の潜在的な標的と経路で識別できます。

空間パターンは、犯罪が発生する可能性が最も高い場所を特定したり、潜在的な逃走経路を特定したりするために使用できます。さらに、犯罪者は、人口密度の低い地域や監視が限られている地域で犯罪を犯すなど、時間的および空間的なパターンを使用して活動を隠すことがよくあります。犯罪に関連する時空間パターンを理解することで、法執行機関や犯罪防止の専門家は、犯罪行為をより効果的に防止および対処するための戦略を立てることができます。たとえば、法執行機関は時空間パターンを使用して犯罪ホットスポットを特定し、これらのエリアに対応するための最も効果的な戦略を決定できます。さらに、法執行機関や犯罪防止の専門家は、時空間パターンを使用して、潜在的な容疑者や犯罪活動エリアを特定および監視できます。^[2]

• ダニエル・ワルグレーフ（2012）。時空間パターン形成：物理学、化学、材料科学の例付き。シュプリンガー。ISBN 9781461218500。