| 研究課題/領域番号 |
21K14160
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
小区分21020:通信工学関連
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| 研究機関 | 信州大学 (2023)
東京理科大学 (2021-2022) |
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研究代表者 |
柴田 凌 信州大学, 工学部, 助教 (60898401)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2023年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2022年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2021年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
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| キーワード | LDPC符号 / 空間結合符号 / 挿入削除誤り / DNAストレージ / 次世代ストレージ / 連接符号 / 同期誤り訂正 / 確率推論 / DNA / 挿入/削除誤り / 確率伝搬法 / 次世代ストレージ技術 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
近年、DNAを使ってデジタルデータを記録しようという挑戦が世界中の研究機関や企業でなされている。DNAストレージは、数百年単位の記録寿命かつ1グラムあたり数百ペタバイトのデータ保存を実現できると期待されているが、データの重複・損失・置換による誤りが発生し、信頼性の低下が懸念される。本研究では、シャノン限界に近い性能を達成するLDPC符号と確率推論に基づく復号法に代表される現代的な符号理論の枠組みで、それらの誤りの訂正方法の提案、より高い効率性・信頼性・安定性の実現方法の提案、および訂正能力を評価しその有効性を示すことを目的とする。
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| 研究成果の概要 |
本研究では，DNAストレージでも生じることが知られる挿入，削除，置換（IDS）誤りを訂正するために，低密度パリティ検査（LDPC）符号と確率推論に基づく新しい符号化および復号法を提案した．特に，ID+雑音誤りに対する不規則LDPC符号の設計法や，スライド窓ベースの誤り訂正手法，レーストラックメモリ（RM）の位置誤差を補正する多元LDPC符号化法を開発した．これらの手法により，IDS誤り訂正符号の信頼性・効率性が向上し，実用化への一歩を進めることができた．また，遅延符号化（DC）方式により，計算コストを削減しつつ高い性能の実現が可能となった．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究は，DNAストレージ技術の信頼性，効率性，安定性を向上させるための新しい基礎理論を提供するものである．学術的には，IDS誤りの数理モデルと通信路容量の計算を通じて理論的限界を明らかにし，LDPC符号と確率推論に基づく革新的な符号化および復号法を提案した．社会的には，次世代ストレージ技術 (DNAストレージ，レーストラックメモリ等) の発展とデータ保存の信頼性向上に貢献するものである．これにより，重要なデータの長期保存がより安全かつ確実に行えるようになる．
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