| １．研究機関名 | 東京大学 | |
| ２．研究領域 | 複合 | |
| ３．研究分野 | 生命情報 | |
| ４．研究期間 | 平成8年度〜平成12年度 | |
| ５．研究プロジェクト番号 | 96I00101 | |
| ６．研究プロジェクト名 | 分子コンピュータの理論と構築 |
| プロジェクト・リーダー名 | フリガナ | 所属部局名 | 職名 |
| 萩谷 昌己 | ハギヤ マサミ | 大学院理学系研究科 | 教授 |
８．コア・メンバー
| コア・メンバー名 | フリガナ | 所属研究機関名・所属部局名 | 職名 |
| 伏見 譲 | フシミ ユズル | 埼玉大学・工学部機能材料工学部 | 教授 |
| 陶山 明 | スヤマ アキラ | 東京大学・大学院総合文化研究科 | 助教授 |
| 坂本 健作 | サカモト ケンサク | 東京大学・大学院理学系研究科 | 助手 |
９．研究協力者
| 研究協力者名 | フリガナ | 所属研究機関名・所属部局名 | 職名 |
| 山村 雅幸 | ヤマムラ マサユキ | 東京工業大学・大学院総合理工学研究科 | 助教授 |
| 有田 正規 | アリタ マサノリ | 電子総合技術研究所・超分子部 | 技官 |
| 西川 明男 | ニシカワ アキオ | 大阪電気通信大学・短期大学部電子情報学科 | 助教授 |
１０．研究成果の概要
|
横森のグループは、(1)マルチ試験管モデル、(2)反応系の設備と予測、(3)分子計算とブール式学習、(4)DNA計算の遺伝子解析への応用に関する研究を行った。 有田と西川は、m-バランス指標をDNA配列の設計や解析に応用することを試みた。Roseは、computational incoherencyに基づいてDNAチップの配列設計を行った。また、アンチセンスPNAを用いたWhiplash PCRの改良法の提案と解析も行った。 陶山のグループは、DNA分子の計算反応操作を自動化するDNAコンピュータを開発し、6変数10節の3-SAT問題を解くことに成功した。また、このDNAコンピュータを基にDNA符号を用いた汎用のDNAチップを開発した。 坂本のグループはヘアピン・エンジンの開発を進めた。状態遷移のDNA機械（Whiplash PCR）については、8回の連続的状態遷移を自律的に行うことに成功した。萩谷はSATエンジンに関する計算量的な解析を試みた。 坂本らは、遺伝暗号の翻訳に係わる酵素の基質特異性の改変を試みた。 山村のグループはアクエアスコンピュータの計算・開発を進め、2本鎖DNAへのPNAの侵入を用いる新たな実装方法の信頼性確認実験を行った。 伏見のグループは、自然淘汰法進化リアクター中で3SRからRNA-Z様ヘアピンやCATCHへの増幅法自体の自動的進化が起こるメカニズムの解明を行った。また、プロモータ配列のアンチセンスDNAをヘアピン増幅の阻害剤として用いることを考案し、2項DNF式の学習問題を解くことを試みた。 西川らは、AFMによるトップダウン的な構造形成と、DNA自己組織化による構造形成を組み合わせた、DNAナノテクノロジーを提案し、実証実験を開始した。 |
１１．キーワード
(1)DNA計算、(2)分子計算、(3)計算モデル
(4)形式言語、(5)計算理論、(6)シミュレーション
(7)DNAチップ、(8)遺伝子発現解析、(9)ナノテクノロジー
１２．研究発表（印刷中も含む）
| 著者名 | 論文標題 | |||
| T. Aita, Y. Husimi | Fitness landcape of biopolymers and efficient optimization strategy in evolutionary molecular engineering | |||
| 雑誌名 | 巻 | 発行年 | ページ | |
| Proc. of 6th Int. Sympo. on A-life and Robotics | Vol.6 | 2001 | 365-368 | |
| 著者名 | 論文標題 | |||
| T. Aita, Y. Husimi | Theory of an Evolutionary Molecular Engineering using Simultaneous Accumulation of Advantageous Mutations | |||
| 雑誌名 | 巻 | 発行年 | ページ | |
| J. Theoret. Biol. | Vol.207 | 2000 | 543-556 | |
| 著者名 | 論文標題 | |||
| T. Aita, Y. Husimi | Adaptive walks by the fittest among finite random mutants on the Mt. Fuji-type fitness Landscape II The effect of small nonadditivity | |||
| 雑誌名 | 巻 | 発行年 | ページ | |
| J. Math. Biol. | Vol.41 | 2000 | 207-231 | |
| 著者名 | 論文標題 | |||
| T. Aita, S. Urata, Y. Husimi | From amino acid Landscape to protein landscape: Analysis of genetic codes in terms of fitness landscape | |||
| 雑誌名 | 巻 | 発行年 | ページ | |
| J. Mol. Evol. | Vol.50 | 2000 | 313-323 | |
| 著者名 | 論文標題 | |||
| T. Aita, H. Uchiyama, T. Inaoka, M. Nakajima, Y. Husimi | Analysis of local fitness landscapes with a model of the rough Mt. Fuji-type Landscape:Application to prolyl endopeptidase and thermolysin. | |||
| 雑誌名 | 巻 | 発行年 | ページ | |
| Biopolymers | Vol.54 | 2000 | 64-79 | |
| 著者名 | 論文標題 | |||
| M. Arita, A. Nishikawa, M. Hagiya, K. Komiya, H. Gouzu, K. Sakamoto | Improving Sequence Design for DNA Computing | |||
| 雑誌名 | 巻 | 発行年 | ページ | |
| Proceedings of the Genetic and Evolutionary Computation Conference(GECCO 2000) | 2000 | 875-882 | ||
| 著者名 | 論文標題 | |||
| M. Arita, K. Asai, T. Nishioka | Reconstructing Metabolic Pathways with New Enzyme Classification | |||
| 雑誌名 | 巻 | 発行年 | ページ | |
| German Conference in Bioinformatics(GCB'00) | 2000 | 99-106 | ||
| 著者名 | 論文標題 | |||
| M. Arita | Metabolic Reconstruction using Shortest Paths | |||
| 雑誌名 | 巻 | 発行年 | ページ | |
| Simulation Practice and Theory | Vol.8 No.2 | 2000 | 109-125 | |
| 著者名 | 論文標題 | |||
| M. Arita | Graph Modeling of Metabolism | |||
| 雑誌名 | 巻 | 発行年 | ページ | |
| Journal of Japanese Society for Artificial Intelligence (JSAI) | Vol.15 No.4 | 2000 | 703-710 | |
| 著者名 | 論文標題 | |||
| 有田正規 | DNA計算における配列設計 | |||
| 雑誌名 | 巻 | 発行年 | ページ | |
| 数理科学(サイエンス社) | No.445(7月号) | 2000 | 32-38 | |
| 著者名 | 論文標題 | |||
| 有田正規、西岡孝明 | 生体内化学反応の階層分類 | |||
| 雑誌名 | 巻 | 発行年 | ページ | |
| バイオインダストリー | Vol.17No.7 | 2000 | 45-50 | |
| 著者名 | 論文標題 | |||
| 萩谷昌己、有田正規 | 分子計算 | |||
| 雑誌名 | 巻 | 発行年 | ページ | |
| 物理学会誌 | 2001 | |||
| 著者名 | 論文標題 | |||
| 萩谷昌己 | 特集 未来予想-2050年あるものないもの コンピュータサイエンス | |||
| 雑誌名 | 巻 | 発行年 | ページ | |
| bit | Vol.33No.11 | 2001 | 18-21 | |
| 著者名 | 論文標題 | |||
| 萩谷昌己 | 分子計算から分子プログラミングへ | |||
| 雑誌名 | 巻 | 発行年 | ページ | |
| 計測と制御 | Vol.40No.1 | 2001 | 100-105 | |
| 著者名 | 論文標題 | |||
| 萩谷昌己、小宮健、坂本健作 | SAT Engineの計算量-確率アルゴリズムとしてのDNAアルゴリズム | |||
| 雑誌名 | 巻 | 発行年 | ページ | |
| 新しい計算パラダイムシンポジウム2000論文集、情報処理学会シンポジウムシリーズ | Vol.2000No.16 | 2000 | 109-114 | |
| 著者名 | 論文標題 | |||
| M. Hagiya | From Molecular Computing to Molecular Programming | |||
| 雑誌名 | 巻 | 発行年 | ページ | |
| Sixth International Meeting on DNA Based Computers, Lecture Notes in Computer Science (DNA6) | 2001 | |||
| 著者名 | 論文標題 | |||
| 萩谷昌己、西川明男 | DNA計算とは何か | |||
| 雑誌名 | 巻 | 発行年 | ページ | |
| 電子情報通信学会誌 | Vol.83No.10 | 2000 | 756-762 | |
| 著者名 | 論文標題 | |||
| 萩谷昌己 | 分子コンピューティングから分子プログラミングへ | |||
| 雑誌名 | 巻 | 発行年 | ページ | |
| 数理科学(サイエンス社) | No.445(7月号) | 2000 | 5-7 | |
| 著者名 | 論文標題 | |||
| 萩谷昌己 | DNA計算の新基軸 | |||
| 雑誌名 | 巻 | 発行年 | ページ | |
| 人工知能学会誌 | Vol.15No.1 | 2000 | 43-50 | |
| 著者名 | 論文標題 | |||
| 樋口隆英、山村雅幸、筒井茂義 | 実数値GAにおけるシンプレクス交叉の提案と解析 | |||
| 雑誌名 | 巻 | 発行年 | ページ | |
| 人工知能学会誌 | Vol.16No.1 | 2001 | 147-155 | |
| 著者名 | 論文標題 | |||
| T. Higuchi, S. Tsutsui M. Yamamura | Theoretical Analysis of Simplex Crossover for Real-Coded Genetic Algorithms | |||
| 雑誌名 | 巻 | 発行年 | ページ | |
| Proc PPSN VI | 2000 | 365-374 | ||
| 著者名 | 論文標題 | |||
| 伏見譲 | ゲノム情報科学と進化工学 | |||
| 雑誌名 | 巻 | 発行年 | ページ | |
| 生物物理 | Vol.40 | 2000 | 17-18 | |
| 著者名 | 論文標題 | |||
| 伏見譲、山本裕二、伊藤洋一郎 | in vitro 自己増殖系 | |||
| 雑誌名 | 巻 | 発行年 | ページ | |
| バイオミメティックス・ハンドブック | 2000 | 377-385 | ||
| 著者名 | 論文標題 | |||
| 伏見譲、相田拓洋 | 遺伝コードの物理---実験進化の視点から--- | |||
| 雑誌名 | 巻 | 発行年 | ページ | |
| 数理科学 | Vol.38 | 2000 | 37-43 | |
| 著者名 | 論文標題 | |||
| 今井裕史、榊原康文 | ブール式学習を行うDNA計算アルゴリズムのシュミレータによる検証 | |||
| 雑誌名 | 巻 | 発行年 | ページ | |
| 新しい計算パラダイムシンポジウム2000論文集、情報処理学会シンポジウムシリーズ | Vol.2000No.16 | 2000 | 123-130 | |
| 著者名 | 論文標題 | |||
| Y. Ito, M. Suzuki, Y. Husimi | A novel T-vector using green fluorescent protein as an indicator | |||
| 雑誌名 | 巻 | 発行年 | ページ | |
| Gene | Vol.245 | 2000 | 67-77 | |
| 著者名 | 論文標題 | |||
| S. Kobayashi, V. Mitrana Gh. Paun, G. Rozenberg | Formal Properties of PA-Matching | |||
| 雑誌名 | 巻 | 発行年 | ページ | |
| Theoretical Computer Science | 2001 | |||
| 著者名 | 論文標題 | |||
| S. Kobayashi, Y. Sakakibara | Multiple Splicing Systems and the Universal Computability | |||
| 雑誌名 | 巻 | 発行年 | ページ | |
| Theoretical Computer Science | 2001 | |||
| 著者名 | 論文標題 | |||
| S. Kobayashi | Concentration Prediction of Pattern Reaction Systems | |||
| 雑誌名 | 巻 | 発行年 | ページ | |
| Pre-Proc. of Workshop on Multiset Processing CDMTS Research Report Series 140 | 2000 | 112-123 | ||
| 著者名 | 論文標題 | |||
| 小林聡、榊原康文、横森貴 | 分子計算の理論モデル | |||
| 雑誌名 | 巻 | 発行年 | ページ | |
| 数理科学(サイエンス社) | No.445(7月号) | 2000 | 8-14 | |
| 著者名 | 論文標題 | |||
| K. Komiya, K. Sakamoto, H. Gouzu, M. Arita, S. Yokoyama, A. Niashikawa, M. Hagiya | Successive State Transitions with I/O Interface by Molecules | |||
| 雑誌名 | 巻 | 発行年 | ページ | |
| Sixth International Meeting on DNA Based Computers, Lecture Notes in Computer Science(DNA6) | 2001 | |||
| 著者名 | 論文標題 | |||
| K. Komiya, K. Sakamoto, H. Gouzu, M. Arita, S. Yokoyama, A. Niashikawa, M. Hagiya | Successive State Transitions with I/O Interface by Molecules | |||
| 雑誌名 | 巻 | 発行年 | ページ | |
| Sixth International Meeting on DNA Based Computers, Preliminary Proceedings(DNA6) | 2000 | 21-30 | ||
| 著者名 | 論文標題 | |||
| 中島隆夫、酒井洋子、陶山明 | DNAコンピュータのハードウェアの開発 | |||
| 雑誌名 | 巻 | 発行年 | ページ | |
| 新しい計算パラダイムシンポジウム2000論文集、情報処理学会シンポジウムシリーズ | Vol.2000No.16 | 2000 | 51-58 | |
| 著者名 | 論文標題 | |||
| A. Nishikawa, M. Yamamura M. Hagiya | DNA Computation Simulator Based on Abstract Bases | |||
| 雑誌名 | 巻 | 発行年 | ページ | |
| Soft Computing | 2001 | |||
| 著者名 | 論文標題 | |||
| 西川明男、有田正規 三好直人、萩谷昌己 | DNA計算の塩基配列設計におけるバランスの指標について | |||
| 雑誌名 | 巻 | 発行年 | ページ | |
| 新しい計算パラダイムシンポジウム2000論文集、情報処理学会シンポジウムシリーズ | Vol.2000No.16 | 2000 | 67-69 | |
| 著者名 | 論文標題 | |||
| 西川明男、S. A. Contera、文元鐵、吉信達夫、岩崎裕 | AFMによるナノテクノロジーとDNA計算によるパターン形成技術の統合の試み | |||
| 雑誌名 | 巻 | 発行年 | ページ | |
| 新しい計算バラダイムシンポジウム2000論文集、情報処理学会シンポジウムシリーズ | Vol.2000No.16 | 2000 | 95-100 | |
| 著者名 | 論文標題 | |||
| 西川明男、萩谷昌己 | DNA計算のためのシミュレーションの試み | |||
| 雑誌名 | 巻 | 発行年 | ページ | |
| 数理科学 (サイエンス社) | No.445(7月号) | 2000 | 15-26 | |
| 著者名 | 論文標題 | |||
| S. J. Park, M. Yamamura | Using Genetic Algorithm to Detect Structural Similarities in Proteins | |||
| 雑誌名 | 巻 | 発行年 | ページ | |
| Proc. BRGS2000 | Vol.2 | 2000 | 201-203 | |
| 著者名 | 論文標題 | |||
| G. Paun, T. Yokomori | Simulating H systems by P systems | |||
| 雑誌名 | 巻 | 発行年 | ページ | |
| Journal of Universal Computer Science | Vol.6 No.1 | 2000 | 178-193 | |
| 著者名 | 論文標題 | |||
| J. A. Rose, A. Suyama M. Hagiya, R. J. Deaton | An Antisense Antidote for Whiplash PCR | |||
| 雑誌名 | 巻 | 発行年 | ページ | |
| IPSJ Symposium Series | Vol.2000 No.16 | 2000 | 101-108 | |
| 著者名 | 論文標題 | |||
| J. A. Rose, R. J. Deaton | The fidelity of annealing-ligation: A theoretical analysis | |||
| 雑誌名 | 巻 | 発行年 | ページ | |
| Sixth International Meeting on DNA Based Computers(DNA6), Preliminary Proceedings | 2000 | 207-221 | ||
| 著者名 | 論文標題 | |||
| Y. Sakakibara | Solving computational learning problems of Boolean formulae on DNA computers | |||
| 雑誌名 | 巻 | 発行年 | ページ | |
| Sixth International Meeting on DNA Based Computers(DNA6), Lecture Notes in Computer Science | 2001 | |||
| 著者名 | 論文標題 | |||
| Y. Sakakibara, S. Kobayashi | Sticker System with Complex Structures | |||
| 雑誌名 | 巻 | 発行年 | ページ | |
| Soft Computing | 2001 | |||
| 著者名 | 論文標題 | |||
| Y. Sakakibara, A. Suyama | Intelligent DNA Chips : Logical operation of gene expression profiles on DNA computers | |||
| 雑誌名 | 巻 | 発行年 | ページ | |
| Genome Inforematics 2000, Genome Inforematics Series | No.11 | 2000 | 33-42 | |
| 著者名 | 論文標題 | |||
| Y. Sakakibara | Solving computational learning problems of Boolean formulae on DNA computers | |||
| 雑誌名 | 巻 | 発行年 | ページ | |
| Sixth International Meeting on DNA Based Computers(DNA6), Preliminary Proceedings | 2000 | 193-204 | ||
| 著者名 | 論文標題 | |||
| 榊原康文 | 道しるべ・DNAコンピュータ超入門-シリコンから試験管のコンピュータへ | |||
| 雑誌名 | 巻 | 発行年 | ページ | |
| 情報処理 | Vol.41No.2 | 2000 | 204-207 | |
| 著者名 | 論文標題 | |||
| 坂本健作、小宮健 横山茂之、萩谷昌己 | DNA分子の自己会合反応の解析 | |||
| 雑誌名 | 巻 | 発行年 | ページ | |
| 新しい計算パラダイムシンポジウム2000論文集 情報処理学会シンポジウムシリーズ | Vol.2000No.16 | 2000 | 115-121 | |
| 著者名 | 論文標題 | |||
| 坂本健作 | DNAコンピュータでNP完全問題を解く | |||
| 雑誌名 | 巻 | 発行年 | ページ | |
| bit | Vol.32No.12 | 2000 | 54-61 | |
| 著者名 | 論文標題 | |||
| 坂本健作 | 生体分子と計算 | |||
| 雑誌名 | 巻 | 発行年 | ページ | |
| 数理科学(サイエンス社) | No.445(7月号) | 2000 | 54-60 | |
| 著者名 | 論文標題 | |||
| K. Sakamoto, H. Gouzu, K. Komiya, D. Kiga, S. Yokoyama, T. Yokomori, M. Hagiya | Molecular Computation by DNA hairpin formaion | |||
| 雑誌名 | 巻 | 発行年 | ページ | |
| Science | Vol.288 | 2000 | 1223-1226 | |
| 著者名 | 論文標題 | |||
| 陶山明 | 分子コンピュータの実験 | |||
| 雑誌名 | 巻 | 発行年 | ページ | |
| 数理科学(サイエンス社) | No.445(7月号) | 2000 | 27-31 | |
| 著者名 | 論文標題 | |||
| A. Suyama, N. Nishida, K. Kurata, K. Omagari | Gene Expression Analysis by DNA computing | |||
| 雑誌名 | 巻 | 発行年 | ページ | |
| Currents in Computational Molecular Biology | 2000 | 12-13 | ||
| 著者名 | 論文標題 | |||
| 陶山明 | DNAコンピュータの実現 -NP完全問題の解法からゲノム解析まで- | |||
| 雑誌名 | 巻 | 発行年 | ページ | |
| 情報処理学会「新しい計算パラダイム報告集」 | 2000 | 27-34 | ||
| 著者名 | 論文標題 | |||
| Y. Yamamoto, S. Komiya, Y. Husimi | Stabilized 3SR against evolutionary instability | |||
| 雑誌名 | 巻 | 発行年 | ページ | |
| Chem. Lett | 2001 | |||
| 著者名 | 論文標題 | |||
| Y. Yamamoto, M. Suzuki, Y. Husimi | Dynamics in a 3SR evolution reactor and its applications | |||
| 雑誌名 | 巻 | 発行年 | ページ | |
| DIMACS Series in Discrete Mathematics and Theoretical Computer Science | 2001 | |||
| 著者名 | 論文標題 | |||
| 山村雅幸 | DNA-PNAハイブリッドによるアクエアス・コンピューティングの実現 | |||
| 雑誌名 | 巻 | 発行年 | ページ | |
| 新しい計算パラダイムシンポジウム2000論文集情報処理学会シンポジウムシリーズ | Vol.2000No.16 | 2000 | 59-66 | |
| 著者名 | 論文標題 | |||
| 山村雅幸 | 分子メモリー -アクエアスコンピュータの分子生物学的実現 | |||
| 雑誌名 | 巻 | 発行年 | ページ | |
| 数理科学(サイエンス社) | No.445(7月号) | 2000 | 39-45 | |
| 著者名 | 論文標題 | |||
| C. Ferretti, G. Mauri, S. Kobayashi, T. Yokomori | On the Universality of Post and Splicing Systems | |||
| 雑誌名 | 巻 | 発行年 | ページ | |
| Theoretical Computer Science | Vol.231 | 2000 | 157-170 | |
| 著者名 | 論文標題 | |||
| 横森貴 | 分子コンピューティング-理論モデルの最前線 | |||
| 雑誌名 | 巻 | 発行年 | ページ | |
| Computer Today | No.100(11月号) | 2000 | 16-23 | |
| 著者名 | 論文標題 | |||
| 横森貴 | ナチュラルコンピューテーション -生命現象から学ぶ新しい計算パラダイム | |||
| 雑誌名 | 巻 | 発行年 | ページ | |
| 情報処理 | Vol.41No.8 | 2000 | 925-931 | |
| 著者名 | 論文標題 | |||
| 吉田寛、 陶山明 | ほぼ自己相似な構造体を用いた計算について | |||
| 雑誌名 | 巻 | 発行年 | ページ | |
| 新しい計算パラダイムシンポジウム2000論文集、情報処理学会シンポジウムシリーズ | Vol.2000No.16 | 2000 | 87-90 | |
| 著者名 | 論文標題 | |||
| H. Yoshida, A. Suyama | Solution to 3-SAT by breadth first search | |||
| 雑誌名 | 巻 | 発行年 | ページ | |
| DIMACS Series in Discrete Mathematics and Theoretical Computer Science | Vol.54 | 2000 | 9-22 | |
| 著者名 | 出版者 | ||
| 伏見譲、四方哲也 | 共立出版 | ||
| 書名 | 発行年 | 総ページ数 | |
| シリーズ・ニューバイオフィジックスII「複雑系のバイオフィジックス」 | 2001 | ||
| 著者名 | 出版者 | ||
| 有田正規 | |||
| 書名 | 発行年 | 総ページ数 | |
| ゲノム情報生物学 | 2000 | ||
| 著者名 | 出版者 | ||
| 萩谷昌己、西川明男 | 産業図書 | ||
| 書名 | 発行年 | 総ページ数 | |
| 遺伝的アルゴリズム4(第1章) | 2000 | 447 | |
| 著者名 | 出版者 | ||
| 山村雅幸、T. Head, S. Gal | 産業図書 | ||
| 書名 | 発行年 | 総ページ数 | |
| 遺伝的アルゴリズム4(第2章) | 2000 | 447 | |