平成12年度未来開拓学術研究推進事業研究成果報告書概要



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

7.プロジェクト・リーダー
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)

[雑誌論文]
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 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 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 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 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 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 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 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 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 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 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 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 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 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 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 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 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 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 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 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 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 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 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 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 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 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 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 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 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 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 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 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 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 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 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 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 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 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 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 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 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 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 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 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 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 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 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 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 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 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 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 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 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 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 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 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 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 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 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 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 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 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 発行年 ページ
DIMACS Series in Discrete Mathematics and Theoretical Computer Science Vol.54 2000 9-22

[図書]
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


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