アナロジーを用いた生物ネットワークの解析手法の提案

• Project/Area Number: 17700292
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Bioinformatics/Life informatics
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 鈴木 泰博 Nagoya University, 情報科学研究科, 准教授 (50292983)
• Project Period (FY): 2005 – 2007
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2007)
• Budget Amount: ¥3,500,000 (Direct Cost: ¥3,500,000); Fiscal Year 2007: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000); Fiscal Year 2006: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000); Fiscal Year 2005: ¥1,400,000 (Direct Cost: ¥1,400,000)
• Keywords: ネットワークの進化 / 進化計算 / 複雑相互作用係 / ナチュラルコンピューティング / タンパク質相互作用 / 出芽酵母 / 複雑ネットワーク / 最適化問題 / bioinformatics / 糖鎖生物学

Research Abstract

従来、Mixi等のSNSとの構造比較などを行ってきたが、既存の社会ネットワーク分析の手法を用いても生物学的に意味のある結果が得られなかった。そのため、新たなネットワーク分析手法を構築した。タンパク質ネットワークや社会ネットワークでは平均最短経路とクラスター係数が重要な変数となるため、この問題をこの2変数に対する多目的最適化問題として定式化し、進化計算を用い最適なネットワーク形状を自動生成する手法を確立した(原著論文として発表)。本法により、例えば、実際のネットワークと最適化されたネットワークとを比較することで当該ネットワークの特徴付けを行うことを可能にした(現在、この手法を用いた比較研究を行っている)。また、より一般的な相互作用系の基盤系として化学系に着目し、生化学反応のみならずマルチエージェント系などにも応用可能な計算モデルを構築した(原著論文として発表)。本法はそれまで用いられていたGillespie法と比較し、本質的に計算効率を向上させた(確率系として提案されていたが、確率を用いなくても同等の結果が得られることを理論的考察と計算機実験で示した)ものとなっている。また、最終年度にあたりこれまでの研究を鑑み、本研究の基盤である"アナロジー"の概念は"計算"の視点で考えると自然系と社会系に共通した新たな基盤となることの気づき、2007年に人工知能学会にナチュラルコンピューティング研究会を設立し、12月には名古屋大学において国際ワークショップを開催した(参加者75名、講義録はSpringer Verlagから出版予定)。

Research Products

• [Journal Article] A Simple Membrane Computing Method for Simulating Bio-Chemical Reactions (2008)
  • Author(s): Mai Umeki and Yasuhiro Suzuki
  • Journal Title: Computing and Informatics In printing
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Dynamics of an abstract chemical system with few molecules (2008)
  • Author(s): Yasuhiro Suzuki
  • Journal Title: J. of Artificial and Robotics accpted
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] An Investigation of the Brusselator on the mesoscopic scale (2007)
  • Author(s): Yasuhiro Suzuki
  • Journal Title: Journal of Parallel, Emergent and Distributed Systems 22 Pages: 91-102
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 遺伝的アルゴリズムによるネットワーク特性量に着目したネットワーク設計法 (2007)
  • Author(s): 花田 良子, 佐藤 史隆, 廣安 知之, 三木 光範, 鈴木 泰博
  • Journal Title: コンピュータ ソフトウェア 24 Pages: 91-101
  • NAID: 110006163671
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 遺伝的アルゴリズムによるネットワーク特性量に着目したネットワーク設計法 (2007)
  • Author(s): 花田 良子, 佐藤 史隆, 廣安 知之, 三木 光範, 鈴木 泰博
  • Journal Title: コンピュータソフトウェア 24・1 Pages: 91-100
  • NAID: 110006163671
• [Journal Article] 酵母タンパク質相互作用ネットワークの構造的特徴とその生物学的な特徴 (2005)
  • Author(s): 鈴木泰博, 中川草, 長谷武志, 田中博
  • Journal Title: Journal of the Mass Spectrometry Society of Japan 54・3 Pages: 137-141
  • NAID: 10015659800
• [Journal Article] Specificity of topology of protein-protein interaction in the yeast
  • Author(s): yasuhiro SUZUKI, Sohich Ogishima, Takeshi Hase, So Nakagawa, Hiroshi Tanaka
  • Journal Title: International Specialized conference of Yeast 25
• [Presentation] 最適選択に基づく進化モデルによるネットワーク形成の観察 (2007)
  • Author(s): 花田 良子, 佐藤 史隆, 廣安 知之, 三木 光範, 鈴木 泰博
  • Organizer: ネットワークが創発する知能研究会(日本ソフトウェア科学会)
  • Place of Presentation: 産業技術総合研究所 臨海副都心センター
  • Year and Date: 2007-08-19
• [Presentation] A Simple Method for Simulating Biochemical Reaction Networks (2007)
  • Author(s): Yasuhiro Suzuki
  • Organizer: First European Workshop on Artificial Life and Robotics
  • Place of Presentation: Vienna University of Technology
  • Year and Date: 2007-07-13
• [Book] 自己組織化ハンドブック (2008)
  • Author(s): 鈴木泰博 (編集と分担執筆)
  • Publisher: NTS出版
• [Book] Postceedings of International Workshop on Natural Computing (2008)
  • Author(s): Yasuhiro Suzuki, H. Umeo, M. Hagiya, A. Adamatzky
  • Publisher: Springer Verlag
• [Book] Modeling P53 signaling pathways by using Multiset Processing in Applications of Membrane Computing (2006)
  • Author(s): Yasuhiro suzuki, Hiroshi Tanaka
  • Total Pages: 439
  • Publisher: Springer Verlag, Berlin