2022/01/24 更新

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ハヤミズ モモコ
早水 桃子
所属
理工学術院 基幹理工学部
職名
講師(専任)
ホームページ
プロフィール
私はもともと人間の生活や社会の根源に関わる基礎研究の世界に憧れて医学部に進んだのですが,学生時代に多数のデータ解析を経験したおかげで,データから情報を抽出する方法の重要性を痛感するようになり,データ解析の方法論をつくる数理の研究者として生命科学に貢献する道を選びました.
私の研究は,数理科学・情報科学・統計科学・生命科学のいずれとも密接に関係しますが,あえて分類するとしたら,私の専門分野はグラフやネットワークに関する諸問題を扱う離散数学(組合せ論,グラフ理論,離散幾何学,離散アルゴリズム)です.生物学的に重要な課題を見出して数学の言葉で定式化し,その問題を明快に解決する新しい定理やアルゴリズムを生み出すという研究のスタンスに,自分らしさがあると思っています.
現在は,系統樹や系統ネットワークの推定にまつわる系統学の理論研究に軸足を置き,離散数学・統計学・生物学の融合領域を積極的に開拓しています.このような研究の成果は,細胞の分化,動物や植物の進化,ウイルスの変異など,医学的にも重要な多くの現象の解明につながると期待されています.
(▷ 詳しくは,http://hayamizu.tumblr.com/ をご覧ください.)

兼担

  • 理工学術院   大学院基幹理工学研究科

学内研究所等

  • 2021年
    -
    2022年

    データ科学センター   兼任センター員

  • 2020年
    -
    2022年

    理工学術院総合研究所   兼任研究員

学歴

  • 2014年04月
    -
    2017年03月

    総合研究大学院大学   複合科学研究科   統計科学専攻  

  • 2006年04月
    -
    2010年03月

    東京大学   医学部   医学科  

  • 2004年04月
    -
    2006年03月

    東京大学   教養学部   理科二類  

学位

  • 2017年03月   総合研究大学院大学   博士(統計科学)

  • 2010年03月   東京大学   学士(医学)

経歴

  • 2020年04月
    -
    継続中

    早稲田大学   理工学術院   講師

  • 2019年10月
    -
    継続中

    国立研究開発法人科学技術振興機構(JST)   さきがけ研究者

  • 2017年04月
    -
    2020年03月

    総合研究大学院大学複合科学研究科統計科学専攻   助教

  • 2017年04月
    -
    2020年03月

    統計数理研究所 モデリング研究系   助教

  • 2016年10月
    -
    2020年03月

    国立研究開発法人科学技術振興機構(JST)   さきがけ研究者

  • 2014年04月
    -
    2017年03月

    統計数理研究所 統計的機械学習研究センター   リサーチ・アシスタント

  • 2013年11月
    -
    2014年03月

    統計数理研究所 統計的機械学習研究センター   技術補佐員

  • 2012年04月
    -
    2013年10月

    東京大学医学部付属病院放射線科   放射線科医

  • 2010年04月
    -
    2012年03月

    国立国際医療研究センター国府台病院   初期研修医

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所属学協会

  •  
     
     

    Society for Mathematical Biology

  •  
     
     

    日本応用数理学会

  •  
     
     

    日本数学会

 

研究分野

  • 統計科学

  • 応用数学、統計数学

  • 数学基礎

  • 情報学基礎論

研究キーワード

  • 計算生物学

  • 理論生物学

  • 離散数学

論文

  • A Structure Theorem for Rooted Binary Phylogenetic Networks and Its Implications for Tree-Based Networks

    Momoko Hayamizu

    SIAM Journal on Discrete Mathematics   35 ( 4 ) 2490 - 2516  2021年01月  [査読有り]

    担当区分:筆頭著者, 最終著者, 責任著者

    DOI

  • Recognizing and realizing cactus metrics

    Momoko Hayamizu, Katharina T. Huber, Vincent Moulton, Yukihiro Murakami

    Information Processing Letters   157 ( 105916 ) 1 - 5  2020年05月  [査読有り]  [国際誌]  [国際共著]

    担当区分:筆頭著者

     概要を見る

    木距離(tree metric)の概念を一般化したカクタス距離(cactus metric)を提案し,系統樹の拡張版である「系統カクタス」という新しい進化のモデルを提唱した論文です.

    DOI

  • Ranking top-k trees in tree-based phylogenetic networks

    Momoko Hayamizu, Kazuhisa Makino

    arXiv:1904.12432 [math.CO]    2019年04月

     概要を見る

    &#039;Tree-based&#039; phylogenetic networks provide a mathematically-tractable model for representing reticulate evolution in biology. Such networks consist of an underlying &#039;support tree&#039; together with arcs between the edges of this tree. However, a tree-based network can have several such support trees, and this leads to a variety of algorithmic problems that are relevant to the analysis of biological data.<br />
    Recently, Hayamizu (arXiv:1811.05849 [math.CO]) proved a structure theorem for tree-based phylogenetic networks and obtained linear-time and linear-delay algorithms for many basic problems on support trees, such as counting, optimisation, and enumeration. In the present paper, we consider the following fundamental problem in statistical data analysis: given a tree-based phylogenetic network $N$ whose arcs are associated with probability, create the top-$k$ support tree ranking for $N$ by their likelihood values. We provide a linear-delay (and hence optimal) algorithm for the problem and thus reveal the interesting property of tree-based phylogenetic networks that ranking top-$k$ support trees is as computationally easy as picking $k$ arbitrary support trees.

    DOI

  • On minimum spanning tree-like metric spaces

    Momoko Hayamizu, Kenji Fukumizu

    Discrete Applied Mathematics   226   51 - 57  2017年07月  [査読有り]  [国際誌]

    担当区分:筆頭著者, 責任著者

     概要を見る

    最小全域木で実現される距離空間の別の特徴づけを与えた論文です.

    DOI

  • A Characterization of Minimum Spanning Tree-Like Metric Spaces

    Momoko Hayamizu, Hiroshi Endo, Kenji Fukumizu

    IEEE/ACM Transactions on Computational Biology and Bioinformatics (TCBB)   14 ( 2 ) 468 - 471  2017年03月  [査読有り]  [国際誌]

    担当区分:筆頭著者, 責任著者

     概要を見る

    最小全域木で実現される距離空間の特徴づけを与え,シングルセルの遺伝子発現データから細胞分化の軌跡推定(trajectory inference)を行う方法論との関連性を述べた論文です.

    DOI

  • On the existence of infinitely many universal tree-based networks

    Momoko Hayamizu

    Journal of Theoretical Biology   396   204 - 206  2016年05月  [査読有り]

    DOI

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Works(作品等)

  • Treefit - The first software for quantitative trajectory inference

    Momoko Hayamizu, Kouhei Sutou, Ryohei Suzuki, Hiromi Ishii  ソフトウェア 

    2020年02月
    -
    継続中

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    Treefitはシングルセルの遺伝子発現データを解析して「細胞分化の軌跡推定」(differentiation trajectory inference)を定量的に行うための斬新なツールキットです。Treefitがサポートする定量解析は2種類あります:1) シングルセルの遺伝子発現データから推定されたツリー型の軌跡ともとのデータとのフィッティングの良し悪しを測定します。 2) データに最もフィットするツリー型の軌跡に主たるパス(principal path)が何本あるかを予測し、新しい細胞タイプの発見やコンタミ細胞の検出を行います。
    Treefit は、生のカウントデータの分析にも正規化されたデータの分析にも使用できます。 TreefitはR言語とPython言語の両方で実装されており、Seuratやdynverseなどの他の一般的なソフトウェアパッケージと組み合わせて使用することができます。Treefitのユーザーフレンドリーなチュートリアルが公式サイトにあります。

その他

  • Visitor

    2019年04月
     
     

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    Institute of Statistical Science, Academia Sinica (Hosted by Prof. Hsien-Kuei Hwang)

  • オーガナイザー・出題者

    2018年09月
     
     

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    第2回 JST数学領域 未解決問題ワークショップ オーガナイザー

  • 座長

    2017年09月
     
     

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    日本応用数理学会 2017年度 年会 機械学習一般講演セッション

  • 企画立案・オーガナイザー代表・問題選定委員・出題者

    2017年09月
     
     

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    第1回 JST数学領域 未解決問題ワークショップ

  • Visiting Fellow

    2017年03月
     
     

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    School of Computing, Engineering and Mathematics at Western Sydney University (Hosted by Prof. Andrew Francis)

  • 他の研究プロジェクトへの参画・協力

    2016年09月
     
     

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    JST CREST 「ソフトマター記述言語の創造に向けた位相的データ解析理論の構築」(研究代表者:平岡 裕章)統計班メンバー

  • Reviewer

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    Advances in Applied Mathematics

  • Reviewer

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    IEICE Transactions on Fundamentals of Electronics, Communications and Computer Sciences

  • Reviewer

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    Journal of Mathematical Biology

  • Reviewer

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    Journal of Combinatorial Optimization

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受賞

  • 2020年度 第9回 Waseda e-Teaching Award 大賞

    2021年05月   早稲田大学   数学B1(微分積分)生医・数学B1(微分積分)建築(1)  

    受賞者: 早水桃子, 町田学, 中村憲史

  • 2019年 研究部会連合発表会優秀講演賞

    2019年06月   日本応用数理学会  

     概要を見る

    「Tree-based network の構造定理と系統樹推定に関する諸問題への応用」

  • 優秀学生賞

    2017年03月   統計数理研究所  

  • アニタボルグ記念奨学金 アジア太平洋地域(APAC)

    2015年07月   Google  

共同研究・競争的資金等の研究課題

  • 離散数学と統計科学の融合による生命科学データ解析の技術革新

    科学技術振興機構(JST)  創発的研究支援事業

    研究期間:

    2023年04月
    -
    2030年03月
     

  • 離散幾何学が拓く計算系統学の新展開

    科学技術振興機構 (JST)  戦略的基礎研究推進事業 さきがけ研究

    研究期間:

    2019年10月
    -
    2023年03月
     

    早水 桃子

  • 基礎医学と社会医学をつなぐ離散幾何学的モデリング

    科学技術振興機構 (JST)  戦略的基礎研究推進事業 さきがけ研究

    研究期間:

    2016年10月
    -
    2020年03月
     

    早水 桃子

  • 上皮幹細胞可塑性を利用した新しい再生医療のための非侵襲的幹細胞同定法の開発

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 国際共同研究加速基金(国際共同研究強化(B))

    研究期間:

    2021年10月
    -
    2024年03月
     

    研究代表者:難波 大輔

  • 「進化系統樹の拡張版」を創出する離散数学の研究

    情報・システム研究機構  未来投資型プロジェクト

    研究期間:

    2019年07月
    -
    2020年03月
     

  • 生物系統学に関するグラフ理論と離散最適化の研究

    2019年度 統計数理研究所 公募型共同利用  一般研究2

    研究期間:

    2019年07月
    -
    2019年08月
     

    早水 桃子

  • Collaborative research on phylogenetic networks

    London Mathematical Society  Financial Support for in Pairs - Scheme 4 Grants

    研究期間:

    2019年07月
    -
    2019年08月
     

    Katharina Huber

  • 系統ネットワークにおける離散構造 (訪問滞在型研究計画)

    京都大学数理解析研究所  RIMS共同研究(グループ型B)

    研究期間:

    2019年07月
     
     
     

    牧野 和久

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講演・口頭発表等

  • TBA

    Momoko Hayamizu  [招待有り]

    Waseda International Symposium Topological Data Science, Causality, Analysis of Variance, & Time Series  

    発表年月: 2022年03月

    開催年月:
    2022年03月
     
     
  • 進化の系統樹と系統ネットワークにまつわる組合せ論

    早水桃子  [招待有り]

    ネットワーク科学研究会2021  

    発表年月: 2021年12月

    開催年月:
    2021年12月
     
     
  • 1細胞の遺伝子発現データを用いた細胞分化の軌跡推定

    早水桃子  [招待有り]

    AI・データ利活用研究会 第25回  

    発表年月: 2021年12月

  • 進化の系統樹と系統ネットワークに関する組合せ論

    早水桃子  [招待有り]

    第17回 MACSコロキウム   京都大学理学部  

    発表年月: 2021年11月

  • シングルセルRNA-Seqデータを用いた細胞分化の軌跡推定を支える数理手法とソフトウェアの紹介

    早水桃子  [招待有り]

    2021年日本バイオインフォマティクス学会年会・第10回生命医薬情報学連合大会(IIBMP2021),企画セッション JSTさきがけ「数理構造活用」  

    発表年月: 2021年09月

    開催年月:
    2021年09月
     
     
  • The structure of rooted binary phylogenetic networks and its applications to various computational problems in evolutionary analysis

    Momoko Hayamizu  [招待有り]

    Toward an integration of fluids, ecology, and evolution in Biofluids 2021   (Zoom) 

    発表年月: 2021年07月

    開催年月:
    2021年07月
     
     

     概要を見る

    Evolutionary processes are commonly represented using phylogenetic trees, but more general models called phylogenetic networks are needed in order to accurately represent the complicated information in real data or complex evolutionary histories such as hybridisation of plants and horizontal gene transfer in bacterial evolution. However, because of the many computational difficulties involved in using phylogenetic networks, it is still a major challenge to recognise biologically meaningful problems that are solvable in polynomial time and to clarify how such networks can be actually useful in the analysis of evolutionary data. In this talk, I will first provide the necessary background in the field of combinatorial phylogenetics, and then present a 'structure theorem for rooted binary phylogenetic networks' and show how it yields a series of fast algorithms for solving various interesting problems in a unified manner.

  • A structure theorem for tree-based phylogenetic networks: from theory to algorithms

    Momoko Hayamizu  [招待有り]

    Waseda Cherry Blossom Workshop on Topological Data Science   (Nishi-Waseda Campus, Waseda University / Zoom) 

    発表年月: 2021年03月

     概要を見る

    While phylogenetic networks are useful to visualise nontreelike data or complex evolutionary histories, there are many computationally hard problems regarding them. Therefore, it is important to define nice subclasses of phylogenetic networks that are mathematically tractable and biologically meaningful. In view of this, the concept of "tree-based" phylogenetic networks, which was originally introduced by Francis and Steel in 2015, has attracted great attention and given rise to various interesting research problems in combinatorial phylogenetics. In this talk, I provide the necessary background and explain how to solve those different problems in a unified manner. The talk is mainly based on arXiv:1811.05849 [math.CO]. I also mention more recent advancement that is joint work with Kazuhisa Makino (arXiv:1904.12432 [math.CO])

  • 細胞分化の軌跡推定への深層学習によるアプローチ

    平井 広志, 早水 桃子, 二反田 篤史

    第3回JSTさきがけ数理構造活用領域会議  

    発表年月: 2021年02月

  • 離散幾何学が拓く計算系統学の新展開

    早水桃子

    第2回JSTさきがけ数理構造活用領域会議   (Zoom) 

    発表年月: 2020年10月

  • シングルセル遺伝子発現データから細胞分化の木構造を解明するソフトウェアTreefitの開発

    早水桃子  [招待有り]

    統計数理セミナー   統計数理研究所  

    発表年月: 2020年07月

  • How to reconstruct a cell differentiation trajectory using scRNA-seq snapshot data

    Momoko Hayamizu  [招待有り]

    The 1st International Symposium on Human InformatiX X-Dimensional Human Informatics and Biology   (京都)  Advanced Telecommunications Research Institute International (ATR)  

    発表年月: 2020年02月

  • Support trees and tree-based phylogenetic networks: from theory to algorithms

    Momoko Hayamizu  [招待有り]

    第2090回 Biological symposium   (三島)  国立遺伝学研究所  

    発表年月: 2020年02月

  • 基礎医学と社会医学をつなぐ離散幾何学的モデリング

    早水桃子  [招待有り]

    CREST・さきがけ・AIMaP合同シンポジウム「数学パワーが世界を変える2020」   (秋葉原コンベンションホール) 

    発表年月: 2020年02月

  • 系統ネットワークの構造定理と全域系統樹に関する諸問題への応用

    早水桃子  [招待有り]

    組合せ数学セミナー (COMA SEMI)   (東京大学 駒場キャンパス) 

    発表年月: 2019年12月

  • 「進化」のシナリオを探る数学

    早水桃子  [招待有り]

    広がる数学X~第32回数学キャラバン~   (岡山大学) 

    発表年月: 2019年11月

  • 次世代のデータ解析技術をつくる離散数学

    早水 桃子  [招待有り]

    九州大学 マス・フォア・イノベーションシンポジウム   (九州大学伊都キャンパス 稲盛財団記念館 稲盛ホール)  九州大学IMI  

    発表年月: 2019年06月

  • A structure theorem for tree-based phylogenetic networks and its algorithmic applications

    Momoko Hayamizu  [招待有り]

    Combinatorics Seminar, Institute of Mathematics, Academia Sinica   (Institute of Mathematics, Academia Sinica (National Taiwan University campus))  Institute of Mathematics, Academia Sinica  

    発表年月: 2019年04月

  • Tree-based network の構造定理と系統樹推定に関する諸問題への応用

    早水 桃子  [招待有り]

    日本応用数理学会 2019年研究部会連合発表会 離散システム(1)   (筑波大学)  日本応用数理学会  

    発表年月: 2019年03月

  • A structure theorem for tree-based phylogenetic networks and its applications

    Momoko Hayamizu  [招待有り]

    The 17th Japan-Korea Workshop on Algebra and Combinatorics   (筑波大学東京キャンパス) 

    発表年月: 2019年01月

  • 二分系統ネットワークの構造定理と細分系統樹の数え上げ

    早水 桃子

    応用数学合同研究集会2018   (龍谷大学 瀬田キャンパス) 

    発表年月: 2018年12月

  • 系統ネットワークにおけるサブディビジョンツリーの数え上げと列挙

    早水 桃子  [招待有り]

    RIMS Discrete Optimization Seminar   (京都大学数理解析研究所)  京都大学数理解析研究所  

    発表年月: 2018年10月

  • Enumeration of phylogenetic trees inside phylogenetic networks

    Momoko Hayamizu  [招待有り]

    The 3rd IMI-ISM-ZIB Modal Workshop on Challenges in Real World Data Analytics and High-Performance Optimization   (政策研究大学院大学)  九州大学IMI, 統計数理研究所, Zuse Institute Berlin  

    発表年月: 2018年09月

  • A linear time algorithm for counting the number of support trees for a binary phylogenetic network

    Momoko Hayamizu

    The 22nd Annual New Zealand Phylogenomics Meeting (Portobello 2018) - The Interface of Mathematics and Biology   (Portobello, New Zealand) 

    発表年月: 2018年02月

  • 離散数学と幹細胞生物学のコラボレーション

    早水 桃子  [招待有り]

    AIMaP公開シンポジウム「数学と産業の協働ケーススタディ」   (日本橋ライフサイエンスビルディング)  AIMaP  

    発表年月: 2018年01月

  • A generalisation of the fundamental theorem of phylogenetics

    Momoko Hayamizu

    Phylomania 2017 The Ninth UTAS Theoretical Phylogenetics Meeting   (University of Tasmania (Sandy Bay campus), Australia) 

    発表年月: 2017年12月

  • Discrete mathematical approaches in phylogenetics

    早水 桃子  [招待有り]

    位相的データ解析研究集会   (明治大学中野キャンパス) 

    発表年月: 2017年11月

  • 生物系統学における離散幾何学

    早水 桃子  [招待有り]

    芝浦数理談話会   (芝浦工業大学大宮キャンパス) 

    発表年月: 2017年11月

  • 四点条件から広がるcombinatorial phylogeneticsの世界

    早水 桃子  [招待有り]

    IMI Colloquium   (九州大学マス・フォア・インダストリ研究所)  九州大学IMI  

    発表年月: 2017年10月

  • Universal tree-based networkとその最小サイズについて

    早水桃子, 鍛冶 静雄, 山口大学大学院創成科学研究科, 藤重 悟, 京都大学数理解析研究所

    日本数学会 2017年度秋季総合分科会   (山形大学) 

    発表年月: 2017年09月

  • Universal tree-based networkとその最小サイズについて

    早水桃子, 鍛冶 静雄, 山口大学大学院創成科学研究科, 藤重 悟, 京都大学数理解析研究所  [招待有り]

    日本応用数理学会 2017年度 年会 離散システム研究部会   (武蔵野大学有明キャンパス)  日本応用数理学会  

    発表年月: 2017年09月

  • Bounding the size of universal tree-based networks

    Momoko Hayamizu

    Algebraic and Combinatorial Phylogenetics   (Universitat Polit_cnica de Catalunya (UPC), Barcelona) 

    発表年月: 2017年06月

  • 進化系統樹の拡張をめぐる離散数学の諸問題

    早水 桃子  [招待有り]

    RIMS Discrete Optimization Seminar, Kyoto University   (京都大学数理解析研究所)  京都大学数理解析研究所  

    発表年月: 2017年05月

  • Universal tree-based network に関する研究の最近の展開

    早水 桃子  [招待有り]

    組合せ数学セミナー (COMA SEMI)   (東京大学駒場キャンパス) 

    発表年月: 2017年04月

  • Tree metricの拡張による進化系統樹の一般化

    早水 桃子  [招待有り]

    早稲田大学数学若手異分野交流会   (早稲田大学西早稲田キャンパス) 

    発表年月: 2017年03月

  • X-cactuses and cactus metrics

    Momoko Hayamizu  [招待有り]

    Seminar, Centre for Research in Mathematics, Western Sydney University (Parramatta Campus)   (Centre for Research in Mathematics, Western Sydney University (Parramatta Campus)) 

    発表年月: 2017年03月

  • X-cactus trees and cactus tree metrics

    Momoko Hayamizu

    The 21st Annual New Zealand Phylogenomics Meeting (Waiheke 2017) - The Interface of Mathematics and Biology [abstract]   (The Venue Waiheke, New Zealand) 

    発表年月: 2017年02月

  • 系統学の基本定理の一般化

    早水 桃子

    2016年度応用数学合同研究集会   (龍谷大学 瀬田キャンパス) 

    発表年月: 2016年12月

  • 距離空間と最小全域木のフィッティングの良さをはかる尺度の構築にむけて

    早水 桃子  [招待有り]

    日本応用数理学会 2016年度 年会 離散システム研究部会オーガナイズドセッション(1)   (北九州国際会議場)  日本応用数理学会  

    発表年月: 2016年09月

  • 重みなしブロックグラフが導く距離行列の余因子と行列式

    早水 桃子

    組合せ論サマースクール 2016 (COS2016) 未解決問題セッション   (下呂市民会館) 

    発表年月: 2016年08月

  • 木ではないメディアングラフが導く距離空間について

    早水 桃子

    組合せ論サマースクール 2016 (COS2016) 一般講演セッション   (下呂市民会館) 

    発表年月: 2016年08月

  • Universal tree-based networkについて

    早水 桃子  [招待有り]

    グレブナー若手集会   (東海大学 湘南キャンパス) 

    発表年月: 2016年02月

  • Universal tree-based networks が無数に存在することの証明/Tree-like metric spacesの特殊化と一般化

    早水 桃子  [招待有り]

    組合せ数学セミナー (COMA SEMI)   (東京大学駒場キャンパス) 

    発表年月: 2016年01月

  • 重みつき木で表現可能な距離空間の特徴づけ

    早水 桃子

    日本数学会2015年度秋季総合分科会 一般講演 (応用数学分科会)   (京都産業大学) 

    発表年月: 2015年09月

  • Characterising fully labelled tree-like metric spaces without using the four-point condition

    Momoko Hayamizu  [招待有り]

    mini-symposium Combinatorial Phylogenetics 1, SIAM Conference on Applied Algebraic Geometry (AG'15)   (KAIST, Daejeon (Korea))  SIAM  

    発表年月: 2015年08月

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現在担当している科目

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担当経験のある科目(授業)

  • Statistical science

    The Graduate University for Advanced Studies (SOKENDAI)  

  • Multivariable calculus

    Hitotsubashi University  

  • 統計数理セミナー

    総合研究大学院大学 統計科学専攻  

  • 微分積分 II

    一橋大学  

 

委員歴

  • 2019年03月
    -
    2020年02月

    The Mathematical Society of Japan  Local Delegate

  • 2019年03月
    -
    2020年02月

    日本数学会  地方区代議員

社会貢献活動

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メディア報道

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