2016 Fiscal Year Research-status Report
生物の形状を意図的に進化せることによる電気化学反応界面の新しい機能デザイン
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15K17500
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| Research Institution | Tokyo University of Science, Suwa |
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Principal Investigator |
須賀 一博 諏訪東京理科大学, 工学部, 助教 (30408992)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 電気化学 / バイオミメティクス / 最適化 / 数値シミュレーション |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，多様な機能を発現する生物の形状を数値最適化手法によって，計算機の中で生物由来の形状を意図的に「進化」させて，電気化学界面の機能をデザインするための基礎研究である．電気化学界面の機能は，通常化学的な方法で制御されてきた．しかし，本研究では形状によって電気化学界面の機能を制御することを試みる．これにより，化学的な方法での制御が難しい環境下（例えば食品プラントなど）においても電気化学界面の機能を制御することが可能になる．さらに，数値最適化の観点から，最適化結果が初期条件に依存してしまう問題への解決策も提案する．初期条件，本研究では初期形状を，異なる機能を有する生物の形状をブレンディングして生成することで，人の想像を超えた最適解を得ることを期待している．また，すでに機能を得ている形を基礎に最適化を開始することで，目的とする機能を効率的に改善することも期待できる．本年度は，[1]昨年度構築した形状をブレンディングするアルゴリズムを用いて新規形状を生成し，3Dプリンタで実際に造形する試験を実施した．[2]電気化学反応界面の電気化学反応速度を決定するために，反応物質濃度分布を決定する数値シミュレーション手法の開発を行った．
今後は，「最適化理論を応用して形状進化システムを開発する」優先的に達成する．開発したシステムを用いた数値実験によって「電気化学反応速度を制御した形状を獲得する」という研究目的を実現する．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
当初の計画であった「最適化理論を応用して形状進化システムを開発する」については，形状変化アルゴリズムと流体計算アルゴリズムの連成に留まっており，形状進化システムの開発に至っていないことから「やや遅れている」と評価した．
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| Strategy for Future Research Activity |
「最適化理論を応用して形状進化システムを開発する」を優先的に達成する．本システムを開発することで，数値実験を用いて「電気化学反応速度を制御した形状を獲得する」という研究目的を実現する．
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| Causes of Carryover |
当初海外から購入を予定していた３Dプリンタの性能が十分でないことが判明し，購入を見送ったため．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
最適化計算を実施するための計算機の購入
研究成果発表ための費用
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