2019 Fiscal Year Research-status Report
複雑ネットワーク上の情報の流れの理論構築と生物の環境適応機構の解明
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19K03663
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| Research Institution | The University of Electro-Communications |
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Principal Investigator |
森 史 電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 研究員 (90525891)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
岡田 崇 国立研究開発法人理化学研究所, 数理創造プログラム, 上級研究員 (10741043)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 複雑ネットワーク / 数理生物学 / 情報流 / ブーリアンネットワーク / 環境適応 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
生物が環境に適した情報処理をどのように実現しているのかという問題は、非常に興味深い。近年、情報処理を担う遺伝子制御系やシグナル伝達系など、生体内の様々なネットワークが網羅的にデータベース化されつつあるが、本研究は、理論的アプローチにより、環境に適した情報出力を可能にしているネットワークの特徴を明らかにするために、複雑ネットワーク上の情報の流れに対する理論を構築することを目的としている。
まず初めに、サイズの小さいブーリアンネットワークを考えた。情報の流れの量をトランスファーエントロピー(TE)で定量化し、数値シミュレーションによって、TEとネットワーク構造との関係性を明らかにした。この数値的結果を、研究代表者が招待されていた国際会議(SIAM DS19)のミニシンポジウムの中で、発表した。会議に参加していた海外の研究者から、多くの質問が寄せられ、結果的に様々なフィードバックを受け取ることができた。また、本研究は、生物を主たる対象に選んでいるが、理論解析手法に関しては社会モデルに関する講演等々からも刺激を受け、大変参考になった。
これらを手掛かりとし、理論構築の方向性を模索した。当初の計画では、ランダムブーリアンネットワークを考え、その平均場描像を捉えることで、平均場理論の構築を第一歩とする予定であった。しかし、サイズの小さなネットワークに対して理論的なアプローチを試行錯誤するうちに、平均場描像よりも直接的にネットワーク構造を取り込む方向性が徐々に見えてきた。論文投稿の準備段階に入っている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
研究実績の概要にも記したように、平均場描像をベースにする必要性はなくなり、任意のネットワーク構造を考慮することができるということが分かってきたため、ランダムブーリアンネットワークよりもさらに先の工程へ進むことができた。進捗状況としては概ね順調であると言える。
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| Strategy for Future Research Activity |
任意のネットワークで成立する理論を完成させるため、その成立条件の厳密性を丁寧に検証する。論文として発表されることが期待される。
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| Causes of Carryover |
国際会議で発表を計画していたものが次年度での発表となった。次年度での国際会議発表のための旅費として使用する計画である。
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