2016 Fiscal Year Annual Research Report
DNA計算による制御系設計法の構築と制御系設計支援ツールの開発
Publicly Offered Research
| Project Area | Development of Molecular Robots equipped with sensors and intelligence |
|---|
| Project/Area Number |
15H00823
|
|---|
| Research Institution | Kyushu Institute of Technology |
|---|
Principal Investigator |
中茎 隆 九州工業大学, 大学院情報工学研究院, 准教授 (30435664)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2017-03-31
|
| Keywords | DNA回路 / 遡及性 / モジュール性 / フィードバックレギュレータ |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
アメーバ型分子ロボットの制御問題として、DNA濃度のレギュレーションを検討した。センサからの指令値とアクチュエータからのフィードバック信号は、共に1本鎖DNAの濃度と仮定し、これらの量が一致するようにアクチュエータに与える操作量を調整する制御問題である。本研究では，DNA反応系が持つ非負性、モジュール性、有限性を考慮した制御系設計法と特異摂動理論をベースとする解析手法の提案を行った。より高性能な制御器を設計するためには、既存のDNA論理回路、演算回路（以後、DNA回路と呼ぶ）の組み合わせ回路が自在に設計できる必要がある。このように、基本的な部品を組み合わせて複雑な回路を設計する手法はボトムアップデザインと呼ばれる。しかしながら、DNA回路のモジュール性は一般に低く、回路単体では正常に動作していても、組み合わせ回路を構築するために回路同士を接続すると個々のDNA回路の機能が損なわれるため、組み合わせ回路のボトムアップデザインには何らかの工夫が必要となる。本研究では、上述のDNA濃度レギュレータの設計の際に用いた遡及性理論と特異摂動理論を用いて、DNA回路のモジュール性を担保する設計手法を提案した。
また、制御系設計支援ツールの開発のため、除算型フィードバックを有する生化学反応系の安定性に関するモデルベース解析手法を提案した。一般に、生化学反応系は高次元の非線形系でモデル化され、特にフィードバックループが含まれる場合は、リミットサイクルを引き起こす可能性がある。本研究では、フィードバックループの安定余裕を定量評価できるナイキスト安定判別法に着目し、複数存在するフィードバックループの中から特定の1つのループに対して適用する手法を提案した。
|
| Research Progress Status |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
|
| Strategy for Future Research Activity |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
|
