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分散DNA鍵による情報セキュリティ方式の開発

研究課題

研究課題/領域番号 17680025
研究種目

若手研究(A)

配分区分補助金
研究分野 生体生命情報学
研究機関北海道大学

研究代表者

山本 雅人  北海道大学, 大学院・情報科学研究科, 准教授 (40292057)

研究期間 (年度) 2005 – 2007
研究課題ステータス 完了 (2007年度)
配分額 *注記
17,160千円 (直接経費: 13,200千円、間接経費: 3,960千円)
2007年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
2006年度: 5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円)
2005年度: 6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)
キーワードDNAコンピューティング / DNAメモリ / 情報セキュリティ / Nested PCR / 大容量メモリ / 階層型アドレス / 分散DNA鍵
研究概要

階層化されたアドレスを指定することで,アドレスに対応したデータを取り出すことのできるDNAメモリとして,DNAの増幅を段階的に行うNested PCRを利用したアドレッシング方法に基づくNested Primer Molecular Memory(以下,NPMMと呼ぶ)を提案している.このNPMMを用いて,秘密情報をDNAの塩基配列の形でコードし,セキュリティの高い情報伝達媒体としての利用を提案した.各アドレスはそれぞれ独立しているため,分散鍵としての役割を果たす.
本年度は,昨年度構築した3階層両側16配列(約16.8M)のNPMMのアドレッシングに関するスケールアップと応用に関する研究を行った.スケールアップについては,DNAメモリのアドレッシング動作における制約を数理モデルとして表現し,容量の最大化問題を組み合わせ最適化問題としてモデル化する方法を提案した.そして,実際にその最適化問題を解くことによって,DNAメモリの容量限界やアドレス分子の割当て戦略について明確にした.
また,NPMMの応用領域について検証した.具体的には,NPMMをある濃度まで希釈すると,アドレス空間に対するDNA分子の量が不足するためアドレスの欠損がランダムに起こることを利用して,理論的に再構築困難なDNAインクへの応用について検討した.NPMMを希釈後,PCR増幅を行ったDNAメモリのあるアドレスが欠損している状態が,試行ごとに異なることを示し,NPMMがアドレッシング結果を利用した個人認証などへ応用可能であることを示した.

報告書

(3件)
  • 2007 実績報告書
  • 2006 実績報告書
  • 2005 実績報告書
  • 研究成果

    (27件)

すべて 2008 2007 2006 2005

すべて 雑誌論文 (24件) (うち査読あり 4件) 学会発表 (3件)

  • [雑誌論文] Large-scale DNA memory based on the nested PCR2008

    • 著者名/発表者名
      Masahito Yamamoto, Satoshi Kashiwamura, Azuma Ohuchi and Masashi Furukawa
    • 雑誌名

      Natural Computing: Online (online)

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [雑誌論文] DNA Memory with 16.8M Addresses, DNA Computing2008

    • 著者名/発表者名
      Masahito Yamamoto, Satoshi Kashiwamura and Azuma Ohuchi
    • 雑誌名

      Lecture Notes in Computer Science, No.4848

      ページ: 99-108

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Sequence Design Support System for 4x4 DNA Tiles2008

    • 著者名/発表者名
      Naoki Iimura, Masahito Yamamoto, Fumiaki Tanaka and Azuma Ohuchi
    • 雑誌名

      DNA Computing, Lecture Notes in Computer Science, No.4848

      ページ: 140-145

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Combining Randomness and a High-capacity DNA Memory2008

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Kameda, Satoshi Kashiwamura, Masahito Yamamoto, Azuma Ohuchi and Masami Hagiya
    • 雑誌名

      Lecture Notes in Computer Science, No.4848

      ページ: 109-118

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 数理モデルによるDNAメモリの容量解析2008

    • 著者名/発表者名
      山本 雅人, 柏村 聡, 大内 東
    • 雑誌名

      情報処理学会論文誌:数理モデル化と応用, SIG 4(TOM20) 49

      ページ: 140-145

    • NAID

      110006684615

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Unravel four hairpins!2007

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Kameda, Masahito Yamamoto, Azuma Ohuchi, Satsuki Yaegashi, Masami Hagiya
    • 雑誌名

      Natural Computing (online)

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Development of DNA Relational Database and Data Manipulation Experiments2006

    • 著者名/発表者名
      Masahito Yamamoto, Yutaka Kita, Satoshi Kashiwamura, Atsushi Kameda, Azuma Ohuchi
    • 雑誌名

      DNA Computing (DNA12), Lecture Notes in Computer Science 4287

      ページ: 418-427

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Sequence Design for Stable DNA Tiles2006

    • 著者名/発表者名
      Naoki Iimura, Masahito Yamamoto, Fumiaki Tanaka, Atsushi Kameda, Azuma Ohuchi
    • 雑誌名

      DNA Computing (DNA12), Lecture Notes in Computer Science 4287

      ページ: 172-181

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Specificity of Hybridization between DNA Sequences Based on Free Energy2006

    • 著者名/発表者名
      Fumiaki Tanaka, Atsushi Kameda, Masahito Yamamoto, Azuma Ohuchi
    • 雑誌名

      DNA Computing (DNA11), Lecture Notes in Computer Science 3892

      ページ: 371-379

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] DNAタイル構造のための塩基配列設計支援システムの構築2006

    • 著者名/発表者名
      飯村 直記, 山本 雅人, 田中 文昭, 大内 東
    • 雑誌名

      情報処理北海道シンポジウム2006

      ページ: 56-57

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] DNAを用いたタイル構造における接着結合部の塩基配列設計2006

    • 著者名/発表者名
      飯村 直記, 山本 雅人, 田中 文昭, 大内 東
    • 雑誌名

      第5回情報科学技術フォーラム (FIT2006)

      ページ: 431-432

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] DNA polymerase programmed with a hairpin DNA incorporates a multiple-instruction architecture into molecular computing2006

    • 著者名/発表者名
      Ken Komiya, Kensaku Sakamoto, Atsushi Kameda, Masahito Yamamoto, Azuma Ohuchi, Daisuke Kiga, Shigeyuki Yokoyama, Masami Hagiya
    • 雑誌名

      Biosystems Vol.83,No.1

      ページ: 18-25

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Data Manipulation of DNA Relational Database2006

    • 著者名/発表者名
      Yutaka Kita, Satoshi Kashiwamura, Atsushi Kameda, Masahito Yamamoto, Azuma Ohuchi
    • 雑誌名

      Proceedings of the 11th International Symposium on Artificial Life and Robotics (AROB 11th '06) Vol.11,No.1

      ページ: 629-632

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Stability evaluation method of DNA tile structure2006

    • 著者名/発表者名
      Naoki Iimura, Masahito Yamamoto, Fumiaki Tanaka, Atsushi Kameda, Azuma Ohuchi
    • 雑誌名

      Proceedings of the 11th International Symposium on Artificial Life and Robotics (AROB 11th '06) Vol.11,No.1

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] DNAタイルによる計算論的ナノテクノロジー2006

    • 著者名/発表者名
      山本 雅人, 飯村 直記, 田中 文昭, 亀田 充史, 大内 東
    • 雑誌名

      第28回日本分子生物学会年会,シンポジウム「ナノバイオテクノロジー・分析から構築の科学へ」 Vol.28,No.1

      ページ: 126-127

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] DNAタイル構造の安定性評価法2005

    • 著者名/発表者名
      飯村 直記, 山本 雅人, 田中 文昭, 亀田 充史, 大内 東
    • 雑誌名

      北海道情報処理シンポジウム講演論文集 2005・1

      ページ: 126-127

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] DNAを記憶素子として用いた分子メモリの開発と大容量化に関する検討2005

    • 著者名/発表者名
      柏村 聡, 山本 雅人, 亀田 充史, 大内 東
    • 雑誌名

      第4回情報科学技術フォーラム(FIT2005) H-030

      ページ: 357-259

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] 自由エネルギーに基づいた塩基配列設計に関する研究2005

    • 著者名/発表者名
      田中 文昭, 亀田 充史, 山本 雅人, 大内 東
    • 雑誌名

      第4回情報科学技術フォーラム(FIT2005) H-032

      ページ: 375-377

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] 自由エネルギーを用いたDNAナノ構造形成のための塩基配列設計2005

    • 著者名/発表者名
      飯村 直記, 山本 雅人, 田中 文昭, 亀田 充史, 大内 東
    • 雑誌名

      第4回情報科学技術フォーラム(FIT2005) H-031

      ページ: 371-373

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] DNA分子を利用したリレーショナルデータベースの開発2005

    • 著者名/発表者名
      北 豊, 柏村 聡, 亀田 充史, 山本 雅人, 大内 東
    • 雑誌名

      第4回情報科学技術フォーラム(FIT2005) A-010

      ページ: 21-23

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] DNAナノテクノロジー-DNAタイルによる自己組織的ナノ構造制御-2005

    • 著者名/発表者名
      山本 雅人
    • 雑誌名

      第4回情報科学技術フォーラム(FIT2005) イペント企画チュートリアル「分子計算のしくみ」 Vol.4,No.1

      ページ: 7-11

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Hairpin-based state machine and conformational addressing: Design and experiment2005

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Kameda, Masahito Yamamoto, Hiroki Uejima, Masami Hagiya, Kensaku Sakamoto, Azuma Ohuchi
    • 雑誌名

      Natural Computing Vol.4,No.2

      ページ: 103-126

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Specificity of Hybridization between DNA Sequences Based on Free Energy2005

    • 著者名/発表者名
      Fumiaki Tanaka, Atsushi Kameda, Masahito Yamamoto, Azuma Ohuchi
    • 雑誌名

      Proceedings of The 11th International Meeting on DNA Computing Vol.11,No.1

      ページ: 366-375

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Experimental Challenge of Scaled-up Hierarchical DNA Memory Expressing 10,000-Address Space2005

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Kashiwamura, Masahito Yamamoto, Atsushi Kameda, Azuma Ohuchi
    • 雑誌名

      Proceedings of The 11th International Meeting on DNA Computing Vol.11,No.1

      ページ: 396-396

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [学会発表] DNA Memorty with 16.8M addresses2007

    • 著者名/発表者名
      Masahito Yamamoto, Satoshi Kashiwamura and Azuma Ohuchi
    • 学会等名
      The 13th International Meeting on DNA Computing
    • 発表場所
      米国メンフィス大学
    • 年月日
      2007-06-04
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Combining Randomness and a High-capacity DNA Memory2007

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Kameda, Satoshi Kashiwamura, Masahito Yamamoto, Azuma Ohuchi and Masami Hagiya
    • 学会等名
      The 13th International Meeting on DNA Computing
    • 発表場所
      米国メンフィス大学
    • 年月日
      2007-06-04
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Sequence Design Support System for 4x4 DNA Tiles2007

    • 著者名/発表者名
      Naoki Iimura, Masahito Yamamoto, Fumiaki Tanaka and Azuma Ohuchi
    • 学会等名
      The 13th International Meeting on DNA Computing
    • 発表場所
      米国メンフィス大学
    • 年月日
      2007-06-04
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書

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公開日: 2005-04-01   更新日: 2016-04-21  

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