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遺伝子発現ネットワークの可制御性解析

研究課題

研究課題/領域番号 18656120
研究種目

萌芽研究

配分区分補助金
研究分野 制御工学
研究機関東京工業大学

研究代表者

井村 順一  東京工業大学, 大学院・情報理工学研究科, 教授 (50252474)

研究分担者 加嶋 健司  東京工業大学, 大学院・情報理工学研究科, 助教 (60401551)
研究期間 (年度) 2006 – 2007
研究課題ステータス 完了 (2007年度)
配分額 *注記
3,400千円 (直接経費: 3,400千円)
2007年度: 1,500千円 (直接経費: 1,500千円)
2006年度: 1,900千円 (直接経費: 1,900千円)
キーワードハイブリッドシステム / 可制御性グラミアン / 遺伝子ネットワーク / 可制御性解析 / 有限オートマトン / 可制御グラミアン / 離散ダイナミクス
研究概要

19年度は,本研究課題の最終年度として,遺伝子ネットワークのための可制御性解析を定式化し,その解法を与えることを中心に研究を進めてきた.まず,遺伝子ネットワーク特有の問題を整理し,遺伝子ネットワークの可制御性問題としては,その非線形性や得られる解の用途から,可制御状態集合問題が重要であることを指摘し,その定式化を行った.つぎに,その解法として,遺伝子ネットワークの可制御性解析結果をどのように使用するかという観点から,区分的アファイン系での近似,確率的なアプローチの導入,射影空間を用いた低次元化,モード切替制約の導入など様々なアイデアを用いて,区分的アファイン系で与えられるバイオシステムの可制御性解析手法を提案した.この手法を緑膿菌の感染症発症抑制問題に適用し,本手法の有効性を確認した,さらに,区分的アファイン系の可制御性グラミアンを定義し,その計算手法を開発した.これにより,遺伝子ネットワークのどの部分に入力を配置するとよいかが決定できるようになる。最後に、遺伝子ネットワークの制御問題に対して,評価関数を入力量として,最適な入力軌道を求める問題を非線形系のモデル予測制御問題として定式化し,緑膿菌に対して実際に制御入力を混合整数計画問題に帰着して求めた.これにより,どの入力は位置のもとでどのような制御入力を加えればよいかを決定する一連の手法が開発できた.最後に,本研究課題に対する研究成果を総括し,また,今後の課題を検討した.

報告書

(2件)
  • 2007 実績報告書
  • 2006 実績報告書
  • 研究成果

    (6件)

すべて 2008 2007 2006

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (1件)

  • [雑誌論文] Controllability Analysis of Biosystems Based on Piecewise Affine Systems Approach2008

    • 著者名/発表者名
      S. Azuma, E. Yanagisawa, and J. Imura
    • 雑誌名

      IEEE Trans. on Automatic Control and IEEE Transactions on Circuits and Systems I 53-1

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Controllability Measure of Piecewise Affine Systems and its Applications to the Luminescence Bacterium2007

    • 著者名/発表者名
      D. Sugiyama and J. Imura
    • 雑誌名

      IEICE Trans. Fundamentals E90-A-11

    • NAID

      110007537983

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Probabilistic approach to controllable state set problem of hybrid systems and its application to luminescence bacterium2006

    • 著者名/発表者名
      S.Azuma, E.Yanagisawa, J.Imura
    • 雑誌名

      Proceedings of the 17th International Symposium on Mathematical Theory of Networks and Systems

      ページ: 357-380

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] A New Expression for the Discrete-Time H2 Performance Limit based on State-Space Representation2006

    • 著者名/発表者名
      K.Nishio, K.Kashima
    • 雑誌名

      SICE-ICASE International Joint Conference

      ページ: 3959-3962

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Lebesgue piecewise affine approximation of nonlinear systems and its application to hybrid system modeling of biosystems2006

    • 著者名/発表者名
      S.Azuma, J.Imura, T.Sugie
    • 雑誌名

      Proceedings of the 45th IEEE Conference on Decision and Control

      ページ: 101-109

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [学会発表] Strong fbasibiity in input-move-blocking model predictive control2007

    • 著者名/発表者名
      R. Gondhalekar, J. Imura
    • 学会等名
      Proc. of IFAC symposium on nonlinear control systems (NOLCOS'07)
    • 発表場所
      南アフリカ
    • 年月日
      2007-08-21
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書

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公開日: 2006-04-01   更新日: 2016-04-21  

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