Asymptotic Analysis of DNA Computation using Information Theoretic Method

• Project/Area Number: 19560374
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Communication/Network engineering
• Research Institution: Gifu University
• Principal Investigator: KAMABE Hiroshi Gifu University, 工学部, 准教授 (80169614)
• Project Period (FY): 2007 – 2008
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2008)
• Budget Amount: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000); Fiscal Year 2008: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000); Fiscal Year 2007: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
• Keywords: DNA 計算 / 情報理論 / 通信路容量 / 母関数 / DNA計算 / 漸近解析 / 漸近的性質 / 制約符号 / 容量 / 記号力学系 / 解析的組み合わせ論

Research Abstract

DNA 系列は4記号の系列と考えることができるが, 工学的な処理の容易さや構造の安定性などを考慮すると, いくつかの制約を満たしているDNA 系列だけが工学的に利用できると考えることができる.DNA 計算では計算の入力や途中の計算結果をDNA 系列の集合として保存するが, これらも前述の制約を満たしていることが要請される.したがってDNA 計算などで系列を利用するためには, そもそもそうした制約を満たす系列がどれくらい存在するのかを知る必要がある.これは情報理論における「入力制約を持つ通信路の容量」に対応する.しかしながら, DNA 系列が満たすべき制約はこれまで情報理論が対象としてきた制約のクラスには入らない.したがって, 本研究では計算機実験などの方法を試みたがうまくいかず, いろいろ調査した結果, この問題を解くためにうまく応用できる理論があることがわかった.その方法と計算機実験を組みわせることによって, 原理的には容量を計算できることがわかった.この方法を用いてより現実的な制約の容量を計算した.

Research Products

• [Journal Article] Context-Free Shifts and Shifts of Finite Type (2008)
  • Author(s): Hiroshi Kamabe
  • Journal Title: The 2009 International Conference on Bioinformatics and Computational Biology(CD-ROM)
• [Journal Article] Combination of Context Free Shifts and Shifts of Finite Tvpe(CDROM) (2008)
  • Author(s): Hiroshi Kamabe
  • Journal Title: The Proceedings of The 2008 International Conference on Bioinformatics and Computational Biology(CDROM)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 支脈自由文法に上る制約と有限タイプの制約の組み合わせの表現 (2008)
  • Author(s): 鎌部浩
  • Journal Title: 電子情報通信学会研究会技術報告 IT 108(202) Pages: 19-24
• [Journal Article] Combination of Context-Free Shifts and Shifts of Finite Type (2008)
  • Author(s): H. Kamabe
  • Journal Title: Proceedings of BIOCOMP'08 3(印刷中)
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Combinations of context-free shifts and shifts of finite type (2008)
  • Author(s): H. Kamabe
  • Organizer: 2008 Information Theory and Applications Workshop
  • Place of Presentation: San Diego, USA
  • Year and Date: 2008-01-29
• [Presentation] 文脈自由文法による制約と有限タイプの制約の組み合わせの表現 (2008)
  • Author(s): 鎌部浩
  • Organizer: 電子情報通信学会技術研究報告
  • Place of Presentation: 沖縄
• [Presentation] RNA系列に関する制約の容量 (2007)
  • Author(s): 鎌部 浩
  • Organizer: 情報理論とその応用学会
  • Place of Presentation: 三重県賢島
  • Year and Date: 2007-11-28
• [Presentation] RNA系列に関する制約の容量 (2007)
  • Author(s): 鎌部浩
  • Organizer: 第30回情報理論とその応用シンポジウム
  • Place of Presentation: 沖縄