| 研究課題/領域番号 |
15310084
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
ナノ材料・ナノバイオサイエンス
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
陶山 明 東京大学, 大学院・総合文化研究科, 教授 (90163063)
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| 研究分担者 |
高野 光則 早稲田大学, 理工学部, 助教授 (40313168)
ローズ ジョン (ジョン ローズ) 東京大学, 大学院・情報理工学系研究科, 特任講師 (00345125)
萩谷 昌己 (萩谷 昌巳) 東京大学, 大学院・情報理工学系研究科, 教授 (30156252)
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| 研究期間 (年度) |
2003 – 2005
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| 研究課題ステータス |
完了 (2005年度)
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| 配分額 *注記 |
15,700千円 (直接経費: 15,700千円)
2005年度: 1,800千円 (直接経費: 1,800千円)
2004年度: 3,700千円 (直接経費: 3,700千円)
2003年度: 10,200千円 (直接経費: 10,200千円)
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| キーワード | DNAコンピュータ / 分子コンピュータ / ナノデバイス / ナノテクノロジー / 並列計算 / 分子メモリ |
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| 研究概要 |
DNA-based computing(DNAC)は、DNA分子の反応を利用して自律的かつ超並列な計算を実現する新しい計算パラダイムである。電子コンピュータによる計算とは異なり、DNACは遺伝子発現解析や遺伝子ネットワーク制御といった生物学における問題を分子コンピューティングのアルゴリズムを用いて解くことができる。これは、DNACが生体分子と直接的なインターフェースを有しているからである。DNACを実現するために有効なDNAナノ・デバイスのひとつとして、分子内の塩基対結合反応によりヘアピン構造を形成するヘアピンDNA分子がある。たとえば、DNACの有望なアーキテクチャーのひとつであるWPCR(Whiplash PCR、鞭打ちPCR)は、ヘアピンDNA分子の再帰的かつ自己触媒的なポリメラーゼ伸長反応を利用している。ヘアピン構造の形成は分子内反応であるため、その速度はヘアピンDNA分子の濃度に依らない。並列度の高いDNACでは個々のプログラムやデータをコードしているDNA分子の濃度は非常に低い。したがって、ヘアピン形成速度が濃度に依存しないことは、超並列のDNACを実現する上で極めて有効である。本研究では、ヘアピンDNA分子の構造変化の平衡論的および速度論的特性を調べた。そして、その特性を利用して、WPCRシステムの最適化と拡張を行うとともに、DNACのための新しいヘアピンDNAナノ・デバイスの開発を行った。また、ヘアピンDNA分子を計算素子のひとつとして効果的に使用した、自律型DNACのための新しいアーキテクチャーを開発した。
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