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群分子ロボットによる学習

研究課題

研究課題/領域番号 17K19961
研究種目

挑戦的研究(萌芽)

配分区分基金
研究分野 情報科学、情報工学およびその関連分野
研究機関東京大学

研究代表者

萩谷 昌己  東京大学, 大学院情報理工学系研究科, 教授 (30156252)

研究期間 (年度) 2017-06-30 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円)
2019年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2018年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2017年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
キーワードDNAコンピュータ / 分子ロボット / 群ロボット / 自己組織化 / 機械学習 / DNAコンピュータ
研究成果の概要

本研究は、電子回路による高速な情報処理と、化学反応による低速な情報処理を融合した新たな情報処理モデルを構築することを動機とし、分子デバイスから構成される分子ロボットによって群知能を実現することを最終的な目的として、分子ロボットの群れ(群分子ロボット)をセルオートマトン(ゲルオートマトンと呼ぶ)としてモデル化し、群れの中で経路や全域木などの各種のパターンを形成する分散アルゴリズムを構成した。さらに、化学的な勾配を模倣した信号伝搬と、電子回路におけるような高速の信号伝達によって拡張されたセルオートマトンのもとで、入出力の教師データから論理回路を合成する分散アルゴリズムを構成した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

脳においては、アクソンが伸長することによりニューロン間のネットワークが形成されシナプスが変化することにより、長期的な情報処理である学習が行われる。パルスの伝達が一過性であるのに対して、アクソンの伸長やシナプスの変化においては、化学反応の影響が蓄積されネットワークの構造として定着する。このような学習の仕組みを倣って、将来的に人工的に同様の機能を分子で作られたデバイスによって実現するために、主としてセルオートマトンという数理モデルを用いて、ネットワーク形成の仕組みを構成した。

報告書

(5件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (16件)

すべて 2021 2020 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (8件) (うち国際共著 1件、 査読あり 8件、 オープンアクセス 5件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 5件)

  • [雑誌論文] Self-stabilizing Distributed Algorithms by Gellular Automata2021

    • 著者名/発表者名
      Taiga Hongu, Masami Hagiya
    • 雑誌名

      Complex Systems

      巻: 30(2)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Self-stabilizing Distributed Algorithms by Gellular Automata2020

    • 著者名/発表者名
      Taiga Hongu, Masami Hagiya
    • 雑誌名

      Lecture Notes in Computer Science

      巻: 12286 ページ: 86-98

    • DOI

      10.1007/978-3-030-61588-8_7

    • ISBN
      9783030615871, 9783030615888
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Turing-Completeness of Asynchronous Non-Camouflage Cellular Automata2020

    • 著者名/発表者名
      Tatsuya Yamashita, Teijiro Isoka, Ferdinand Peper, Ibuki Kawamatad, Masami Hagiya
    • 雑誌名

      Information and Computation

      巻: 出版予定 ページ: 104539-104539

    • DOI

      10.1016/j.ic.2020.104539

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Self-stabilizing Gellular Automata2019

    • 著者名/発表者名
      Tatsuya Yamashita, Akira Yagawa, Masami Hagiya
    • 雑誌名

      UCNC 2019: Unconventional Computation and Natural Computation, Lecture Notes in Computer Science

      巻: 11493 ページ: 272-285

    • DOI

      10.1007/978-3-030-19311-9_21

    • ISBN
      9783030193102, 9783030193119
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] On the Persistency of Gellular Automata, Andrew Adamatzky (eds) Reversibility and Universality2018

    • 著者名/発表者名
      Masami Hagiya and Katsunobu Imai
    • 雑誌名

      Emergence, Complexity and Computation

      巻: 30 ページ: 373-383

    • DOI

      10.1007/978-3-319-73216-9_18

    • ISBN
      9783319732152, 9783319732169
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書 2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Simulating Population Protocols by Gellular Automata2018

    • 著者名/発表者名
      Tatsuya Yamashita and Masami Hagiya
    • 雑誌名

      2018 57th Annual Conference of the Society of Instrument and Control Engineers of Japan (SICE)

      巻: 57 ページ: 1579-1585

    • DOI

      10.23919/sice.2018.8492697

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Turing-Completeness of Asynchronous Non-camouflage Cellular Automata, AUTOMATA 20172017

    • 著者名/発表者名
      Tatsuya Yamashita, Teijiro Isokawa, Ferdinand Peper, Ibuki Kawamata, and Masami Hagiya
    • 雑誌名

      Lecture Notes in Computer Science

      巻: 10248 ページ: 187-199

    • DOI

      10.1007/978-3-319-58631-1_15

    • ISBN
      9783319586304, 9783319586311
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Evolutionary optimization of self-assembly in a swarm of bio-micro-robots2017

    • 著者名/発表者名
      Nathanael Aubert-Kato, Charles Fosseprez, Guillaume Gines, Ibuki Kawamata, Quang Huy Dinh, Leo Cazenille, Andre Estevez-Torres, Masami Hagiya, Yannick Rondelez, Nicolas Bredeche
    • 雑誌名

      The Genetic and Evolutionary Computation Conference

      巻: - ページ: 59-66

    • DOI

      10.1145/3071178.3071289

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] セルオートマトンの自己安定性とスマートマテリアル2020

    • 著者名/発表者名
      萩谷昌己
    • 学会等名
      人工知能学会ナチュラルコンピューティング研究会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Self-stabilizing Distributed Algorithms by Gellular Automata2020

    • 著者名/発表者名
      Taiga Hongu, Masami Hagiya
    • 学会等名
      Automata 2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Self-stabilizing Gellular Automata2019

    • 著者名/発表者名
      Tatsuya Yamashita, Akira Yagawa, Masami Hagiya
    • 学会等名
      International Conference on Unconventional Computation and Natural Computation
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 自己安定ゲルオートマトンについて2019

    • 著者名/発表者名
      萩谷昌己, 矢川晃, 本宮泰河
    • 学会等名
      人工知能学会合同研究会ナチュラルコンピューティング第33回研究会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] From gellular automata to distributed algorithms2018

    • 著者名/発表者名
      Masami Hagiya
    • 学会等名
      International Workshop on Natural Computing (IWNC 2018)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Simulating Population Protocols by Gellular Automata2018

    • 著者名/発表者名
      Tatsuya Yamashita and Masami Hagiya
    • 学会等名
      2018 57th Annual Conference of the Society of Instrument and Control Engineers of Japan (SICE)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Amoeba and Slime: Molecular Robots with Sensors and Intelligence2017

    • 著者名/発表者名
      Masami Hagiya, Akihiko Konagaya, Satoshi Kobayashi, Hirohide Saito and Satoshi Murata
    • 学会等名
      FOUNDATIONS OF NANOSCIENCE
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Amoeba and Slime: Molecular Robots with Sensors and Intelligence2017

    • 著者名/発表者名
      Masami Hagiya
    • 学会等名
      11th International Workshop on Natural Computing
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会

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公開日: 2017-07-21   更新日: 2023-03-16  

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