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2006 Fiscal Year Annual Research Report

構造的分子計算理論-自律的計算系の解析と設計のための基礎理論

Research Project

Project/Area Number 14085205
Research InstitutionWaseda University

Principal Investigator

上田 和紀  早稲田大学, 理工学術院, 教授 (10257206)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 榊原 康文  慶応義塾大学, 理工学部, 教授 (10287427)
小林 聡  電気通信大学, 電気通信学部, 助教授 (50251707)
鈴木 泰寛  名護や大学大学院, 情報科学研究科, 助教授 (50292983)
Keywords自律計算 / 配列設計 / バクテリアコンピュータ / 自然計算 / 非線形科学 / 少数分子系 / 階層グラフ書換え
Research Abstract

(1)膜計算モデルにおける新しい計算モデルの提案:神経細胞系をモデルとして,膜計算の新しいモデル「Spiking Neural P-Systems」を提案し,受理器と生成器の両タイプにおいてその計算能力の万能性を示した。
(2)平衡状態の効率の良い計算手法の開発:入力分子のサイズに比して会合の結果生成される分子複合体の個数が組合せ論的な爆発をするような反応系に対して,平衡状態を計算するための一般論を構築した。平衡状態計算を系全体の自由エネルギーの最小化問題として定式化し,変数の個数を著しく削減する新しいアルゴリズムを開発した。
(3)細胞並列計算に向けたバクテリアセルオートマトンの実装:細胞を用いたセルオートマトンの実現に向けての第一歩として,細胞内分子反応メカニズムを用いて自律的でプログラム可能なバクテリアコンピュータを開発した。これは世界で初めてバクテリアを用いて計算が実行できたことを証明するものである。
(4)抽象化学反応計算モデルの研究:微分方程式系などでは解析が困難な少数分子の化学反応系の振る舞いについて計算機実験と数理的解析により検討し,特にBelousov-Zhabotinsk (BZ)反応の数理モデルであるBrruselatorとOregonatorについて,分子数が少数になることによる不安定性について解析した。
(5)分子計算シミュレータ:階層構造と接続構造の両方を扱う階層グラフ書換えモデルLMNtalの表現力検証のために,代表的計算モデルのエンコード法の確立と実装を行った。Ambient計算のエンコードにおいては自己調整に基づく分散名前管理方式を実現した。純粋λ計算のエンコードにおいては,膜を活用することで従来手法よりもはるかに簡潔な方法を実現した。

  • Research Products

    (12 results)

All 2007 2006

All Journal Article (11 results) Book (1 results)

  • [Journal Article] Dynamics of an Abstract Chemical System with few molecular2007

    • Author(s)
      Y.Suzuki
    • Journal Title

      Proc. of the International Symposium on Artificial Life and Robotics

      Pages: OS13-3

  • [Journal Article] An Investigation Of The Brusselator On The Mesoscopic Scale2007

    • Author(s)
      Y.Suzuki
    • Journal Title

      International Journal of Parallel, Emergent and Distributed Algorithms Vol.22

      Pages: 91-102

  • [Journal Article] 純粋λ計算の階層グラフ書換えへのエンコーディング2007

    • Author(s)
      上田和紀
    • Journal Title

      第9回プログラミングおよびプログラミング言語ワークショップ(PPL2007)

      Pages: 221-232

  • [Journal Article] 階層グラフ書換えモデルに基づく統合プログラミング言語LMNtal2007

    • Author(s)
      乾敦行, 工藤晋太郎, 原耕司, 水野謙, 加藤紀夫, 上田和紀
    • Journal Title

      コンピュータソフトウェア Vol.24(accepted for publication)

  • [Journal Article] Spiking Neural P systems2006

    • Author(s)
      M.Ionescue, G.Paun, T.Yokomori
    • Journal Title

      Fundamenta Informaticae Vol.71,Nos.2-3

      Pages: 279-308

  • [Journal Article] Probabilistic Inference in Test Tube and Its Application to Gene Expression Profiles2006

    • Author(s)
      Y.Sakakibara, T.Yokomori, S.Kobayashi, A.Suyama
    • Journal Title

      Formal Models, Languages And Applications (edited by Subramanian et al.) (World Scientific Pub.)

      Pages: 304-319

  • [Journal Article] An Attempt to Analyze the Dynamics of Abstract Rewriting Systems on Multisets2006

    • Author(s)
      Y.Suzuki
    • Journal Title

      Pre-proceedings of Membrane Computing, International Workshop

      Pages: 501-506

  • [Journal Article] Constraint-Based Concurrency and Beyond2006

    • Author(s)
      Kazunori Ueda
    • Journal Title

      Electronic Notes in Theoretical Computer Science Vol.162

      Pages: 327-331

  • [Journal Article] Logic Programming and Concurrency : a Personal Perspective2006

    • Author(s)
      Kazunori Ueda
    • Journal Title

      The ALP Newsletter Vol.19, No.2

  • [Journal Article] LMNtal as a Unifying Declarative Language2006

    • Author(s)
      Kazunori Ueda, Norio Kato, Koji Hara, Ken Mizuno
    • Journal Title

      Proc. Third Workshop on Constraint Handling Rules (CHR 2006)

      Pages: 1-15

  • [Journal Article] 分散プロセス計算のLMNtalへのエンコーディング2006

    • Author(s)
      上田和紀
    • Journal Title

      日本ソフトェア科学会第23回大会論文集

      Pages: 1A-4

  • [Book] DNA Computing, 12th International Meeting on DNA Computing, DNA122006

    • Author(s)
      Chengde Mao, Takashi Yokomori (Eds.)
    • Total Pages
      xii+440
    • Publisher
      Springer Verlag

URL: 

Published: 2008-05-08   Modified: 2016-04-21  

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