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粘菌アメーバの時空間振動ダイナミクスを活用するバイオコンピュータの研究開発

研究課題

研究課題/領域番号 22700322
研究種目

若手研究(B)

配分区分補助金
研究分野 生体生命情報学
研究機関独立行政法人理化学研究所

研究代表者

青野 真士  独立行政法人理化学研究所, 揺律機能研究チーム, 基幹研究所研究員 (00391839)

研究期間 (年度) 2010 – 2011
研究課題ステータス 完了 (2011年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2011年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2010年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
キーワード自己組織化 / 創発 / ナチュラルコンピューティング / 最適化 / 意思決定 / 資源配分 / カオス / 複雑系 / 人工知能 / 生体材料 / 自然計算
研究概要

単細胞生物・真性粘菌は、中枢神経系を持たないが、環境刺激情報の記憶、最適化問題解決等の高度な情報処理を実現する。こうした自律分散型情報処理は、自発的に伸縮する繊維状タンパク群が、時空間振動ダイナミクスを自己組織化することにより実現するものと考えられる。本研究では、粘菌の自発的挙動に応じて光刺激をフィードバックするシステムを構築することで、時空間ダイナミクスが情報処理機能を創発する機序を解析し、その過程を再現する数理モデルを導出した。さらに、粘菌に類似したダイナミクスをもつ、近接場光相互作用する量子ドット系を用い、最も難しい組合せ最適化問題の一つである充足可能性問題の解探索を実現するシステムのアイデアを具体化し、特許出願を実現した。

報告書

(3件)
  • 2011 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2010 実績報告書
  • 研究成果

    (43件)

すべて 2012 2011 2010 その他

すべて 雑誌論文 (18件) (うち査読あり 9件) 学会発表 (19件) 備考 (5件) 産業財産権 (1件) (うち外国 1件)

  • [雑誌論文] Performance enhancement of amoeba-based neurocomputer for 8-city traveling salesman problem2011

    • 著者名/発表者名
      Masashi Aono, Liping Zhu, Song-Ju Kim, Masahiko Hara
    • 雑誌名

      Proceedings of 2011 International Symposium on Nonlinear Theory and its Applications(NOLTA)

      ページ: 104-107

    • 関連する報告書
      2011 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Problem-size scalability of amoeba-based neurocomputer for traveling salesman problem2011

    • 著者名/発表者名
      Liping Zhu, Masashi Aono, Song-Ju Kim, Masahiko Hara
    • 雑誌名

      Proceedings of 2011 International Symposium on Nonlinear Theory and its Applications(NOLTA)

      ページ: 108-111

    • 関連する報告書
      2011 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Adaptive tug-of-war model for two-armed bandit problem, Proceedings of 2011 International Symposium on Nonlinear Theory and its Applications2011

    • 著者名/発表者名
      Song-Ju Kim, Etsushi Nameda, Masashi Aono, Masahiko Hara
    • 雑誌名

      NOLTA

      ページ: 176-179

    • 関連する報告書
      2011 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Greedy versus social : Resource-competing oscillator network as a model of amoeba-based neurocomputer2011

    • 著者名/発表者名
      Masashi Aono, Yoshito Hirata, Masahiko Hara, Kazuyuki Aihara
    • 雑誌名

      Natural Computing10

      ページ: 1219-1244

    • 関連する報告書
      2011 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Amoeba-based neurocomputing for 8-city traveling salesman problem2011

    • 著者名/発表者名
      Masashi Aono, Liping Zhu, Masahiko Hara
    • 雑誌名

      International Journal of Unconventional Computing

      巻: 7(6) ページ: 463-480

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書 2011 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 粘菌ニューロコンピュータとその参照モデル:巡回セールスマン問題解決能力の問題サイズ依存性2011

    • 著者名/発表者名
      青野真士,金成主, Liping Zhu,原正彦
    • 雑誌名

      電子情報通信学会,複雑コミュニケーションサイエンス研究会

      ページ: 29-35

    • 関連する報告書
      2011 研究成果報告書
  • [雑誌論文] 粘菌の意思決定を模した網引きモデル:正確で速い並列探索アルゴリズムの物理的実装に向けて2011

    • 著者名/発表者名
      金成主,青野真士,行田悦資,原正彦
    • 雑誌名

      電子情報通信学会,複雑コミュニケーションサイエンス研究会

      ページ: 36-41

    • 関連する報告書
      2011 研究成果報告書
  • [雑誌論文] 粘菌コンピュータと確率探索アルゴリズム2011

    • 著者名/発表者名
      青野真士,金成主, Liping Zhu,行田悦資,原正彦
    • 雑誌名

      システム/制御/情報

      巻: 第55巻第12号 ページ: 526-531

    • 関連する報告書
      2011 研究成果報告書
  • [雑誌論文] Greedy versus social : Resource-competing oscillator network as a model of amoeba-based neurocomputer2011

    • 著者名/発表者名
      Masashi Aono, Yoshito Hirata, Masahiko Hara, Kazuyuki Aihara
    • 雑誌名

      Natural Computing

      巻: 10 号: 4 ページ: 1219-1244

    • DOI

      10.1007/s11047-010-9224-y

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 粘菌コンピュータと確率探索アルゴリズム2011

    • 著者名/発表者名
      青野真士, 金成主, Liping Zhu, 行田悦資, 原正彦
    • 雑誌名

      システム/制御/情報

      巻: 55(12) ページ: 526-531

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [雑誌論文] Performance enhancement of amoeba-based neurocomputer for 8-city traveling salesman problem2011

    • 著者名/発表者名
      Masashi Aono, Liping Zhu, Song-Ju Kim, Masahiko Hara
    • 雑誌名

      Proceedings of 2011 International Symposium on Nonlinear Theory and its Applications (NOLTA)

      巻: 2011 ページ: 104-107

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Problem-size scalability of amoeba-based neurocomputer for traveling salesman problem2011

    • 著者名/発表者名
      Liping Zhu, Masashi Aono, Song-Ju Kim, Masahiko Hara
    • 雑誌名

      Proceedings of 2011 International Symposium on Nonlinear Theory and its Applications (NOLTA)

      巻: 2011 ページ: 108-111

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Adaptive tug-of-war model for two-armed bandit problem2011

    • 著者名/発表者名
      Song-Ju Kim, Etsushi Nameda, Masashi Aono, Masahiko Hara
    • 雑誌名

      Proceedings of 2011 International Symposium on Nonlinear Theory and its Applications (NOLTA)

      巻: 2011 ページ: 176-179

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 粘菌ニューロコンピュータとその参照モデル:巡回セールスマン問題解決能力の問題サイズ依存性2011

    • 著者名/発表者名
      青野真士, 金成主, Liping Zhu, 原正彦
    • 雑誌名

      電子情報通信学会,複雑コミュニケーションサイエンス研究会(CCS),予稿集

      巻: CCS-2011-024 ページ: 29-35

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [雑誌論文] 粘菌の意思決定を模した網引きモデル:正確で速い並列探索アルゴリズムの物理的実装に向けて2011

    • 著者名/発表者名
      金成主, 青野真士, 行田悦資, 原正彦
    • 雑誌名

      電子情報通信学会,複雑コミュニケーションサイエンス研究会(CCS),予稿集

      巻: CCS-2011-025 ページ: 36-41

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [雑誌論文] 粘菌を組み込んだバイオコンピュータ2010

    • 著者名/発表者名
      青野真士,金成主,原正彦
    • 雑誌名

      バイオサイエンスとインダストリー

      巻: 68(5) ページ: 346-349

    • NAID

      10026587080

    • 関連する報告書
      2011 研究成果報告書
  • [雑誌論文] 真性粘菌アメーバの時空間振動ダイナミクスによる自己組織的計算2010

    • 著者名/発表者名
      青野真士
    • 雑誌名

      電気化学および工業物理化学

      巻: 78(9) ページ: 779-782

    • NAID

      10026647700

    • 関連する報告書
      2011 研究成果報告書 2010 実績報告書
  • [雑誌論文] 粘菌を組み込んだバイオコンピュータ2010

    • 著者名/発表者名
      青野真士, 金成主, 原正彦
    • 雑誌名

      バイオサイエンスとインダストリー

      巻: 68 ページ: 346-349

    • NAID

      10026587080

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] 粘菌コンピューティング:時空間振動ダイナミクスによるボトムアップ型資源配分最適化2012

    • 著者名/発表者名
      青野真士
    • 学会等名
      情報処理学会,第151回DPS研究会
    • 発表場所
      那覇,沖縄県青年会館
    • 年月日
      2012-05-22
    • 関連する報告書
      2011 研究成果報告書
  • [学会発表] 時空間振動ダイナミクスによる資源配分と意思決定の全体最適化2011

    • 著者名/発表者名
      青野真士
    • 学会等名
      東京大学工学部,ナノフォトニクスオープンセミナー
    • 発表場所
      東京,日本
    • 年月日
      2011-11-17
    • 関連する報告書
      2011 研究成果報告書
  • [学会発表] 時空間振動ダイナミクスによる資源配分と意思決定の全体最適化2011

    • 著者名/発表者名
      青野真士
    • 学会等名
      東京大学工学部,ナノフォトニクスオープンセミナー
    • 発表場所
      東京,日本(招待講演)
    • 年月日
      2011-11-17
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 粘菌コンピューティング:時空間相関ダイナミクスを活用した資源配分の全体最適化2011

    • 著者名/発表者名
      青野真士
    • 学会等名
      第2回複雑コミュニケーションサイエンス研究会
    • 発表場所
      宮古島,日本
    • 年月日
      2011-11-11
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書 2011 研究成果報告書
  • [学会発表] Performance enhancement of amoeba-based neurocomputer for 8-city traveling salesman problem2011

    • 著者名/発表者名
      Masashi Aono
    • 学会等名
      International Symposium on Nonlinear Theory and its Applications(NOLTA)
    • 発表場所
      神戸,日本
    • 年月日
      2011-09-05
    • 関連する報告書
      2011 研究成果報告書
  • [学会発表] Performance enhancement of amoeba-based neurocomputer for 8-city traveling salesman problem2011

    • 著者名/発表者名
      Masashi Aono
    • 学会等名
      International Symposium on Nonlinear Theory and its Applications (NOLTA)
    • 発表場所
      神戸,日本
    • 年月日
      2011-09-05
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Amoeba-based neurocomputing and resource-competing oscillator networks2011

    • 著者名/発表者名
      Masashi Aono
    • 学会等名
      SIAM Conference on Applications of Dynamical Systems(2011)
    • 発表場所
      Snowbird, Utah, USA
    • 年月日
      2011-05-24
    • 関連する報告書
      2011 研究成果報告書
  • [学会発表] Amoeba-based neurocomputing and resource-competing oscillator networks2011

    • 著者名/発表者名
      Masashi Aono
    • 学会等名
      SIAM Conference on Applications of Dynamical Systems (2011)
    • 発表場所
      Snowbird, Utah, USA
    • 年月日
      2011-05-24
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 粘菌コンピュータから見えてきたもの2011

    • 著者名/発表者名
      青野真士
    • 学会等名
      理化学研究所社会知創成中村特別研究室+揺律機能研究チーム連携ワークショップ「生物を律する揺らぎのメカニズムを追い求めて」
    • 発表場所
      和光,日本
    • 年月日
      2011-04-20
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書 2011 研究成果報告書
  • [学会発表] Amoeba-based chaotic neurocomputing : Spatiotemporally-correlated search dynamics for optimization problems2011

    • 著者名/発表者名
      Masashi Aono
    • 学会等名
      3rd International Conference on Chaos Revolution in Science, Technology, and Society(ICR2011)
    • 発表場所
      University of Indonesia, Depok City, Indonesia
    • 年月日
      2011-02-22
    • 関連する報告書
      2011 研究成果報告書
  • [学会発表] Amoeba-based chaotic neurocomputing : Spatiotemporally-correlated search dynamics for optimization problems2011

    • 著者名/発表者名
      Masashi Aono
    • 学会等名
      3rd International Conference on Chaos Revolution in Science, Technology, and Society (ICR2011)
    • 発表場所
      University of Indonesia, Depok City, Indonesia(招待講演)
    • 年月日
      2011-02-22
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Amoeba-based neurocomputing : Spatio-temporal dynamics for overall optimization in resource allocation and decision making2010

    • 著者名/発表者名
      Masashi Aono
    • 学会等名
      34th Mathematical Sciences based on Modeling, Analysis and Simulation Seminar, Meiji University Global COE Program
    • 発表場所
      Meiji University, Ikuta, Kanagawa, Japan
    • 年月日
      2010-12-20
    • 関連する報告書
      2011 研究成果報告書
  • [学会発表] Amoeba-based neurocomputing : Spatio-temporal dynamics for overall optimization in resource allocation and decision making2010

    • 著者名/発表者名
      Masashi Aono
    • 学会等名
      34th Mathematical Sciences based on Modeling, Analysis and Simulation Seminar, Meiji University Global COE Program
    • 発表場所
      Meiji University, Ikuta, Kanagawa, Japan(招待講演)
    • 年月日
      2010-12-20
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] 真正粘菌コンピュータと資源総量保存型振動子ネットワークによる並列探索2010

    • 著者名/発表者名
      青野真士
    • 学会等名
      屋久島非線形問題若手ワークショップ~非線形科学と情報通信科学のフロンティア開拓~
    • 発表場所
      環境文化研修センター,屋久島,鹿児島,日本
    • 年月日
      2010-11-06
    • 関連する報告書
      2011 研究成果報告書
  • [学会発表] 真正粘菌コンピュータと資源総量保存型振動子ネットワークによる並列探索2010

    • 著者名/発表者名
      青野真士
    • 学会等名
      屋久島非線形問題若手ワークショップ~非線形科学と情報通信科学のフロンティア開拓~
    • 発表場所
      環境文化研修センター,屋久島,鹿児島,日本(招待講演)
    • 年月日
      2010-11-06
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] 真性粘菌コンピューティング2010

    • 著者名/発表者名
      青野真士
    • 学会等名
      分子ロボティクス研究会7月定例会
    • 発表場所
      Campus Innovation Center,田町,東京,日本
    • 年月日
      2010-07-30
    • 関連する報告書
      2011 研究成果報告書
  • [学会発表] 真性粘菌コンピューティング2010

    • 著者名/発表者名
      青野真士
    • 学会等名
      分子ロボティクス研究会7月定例会
    • 発表場所
      Campus Innovation Center,田町,東京,日本(招待講演)
    • 年月日
      2010-07-30
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Scalability of amoeba-based neurocomputer for traveling salesman problem2010

    • 著者名/発表者名
      Masashi Aono, Song-Ju Kim, Yoshito Hirata, Masahiko Hara, Kazuyuki Aihara
    • 学会等名
      1st International Workshop on Computing with Spatiotemporal Dynamics
    • 発表場所
      The University of Tokyo, Hongo, Tokyo, Japan
    • 年月日
      2010-06-23
    • 関連する報告書
      2011 研究成果報告書
  • [学会発表] Scalability of amoeba-based neurocomputer for traveling salesman problem2010

    • 著者名/発表者名
      Masashi Aono, Song-Ju Kim, Yoshito Hirata, Masahiko Hara, Kazuyuki Aihara
    • 学会等名
      1^<st> International Workshop on Computing with Spatiotemporal Dynamics (CSD10)
    • 発表場所
      The University of Tokyo, Hongo, Tokyo, Japan(口頭発表)
    • 年月日
      2010-06-23
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [備考]

    • 関連する報告書
      2011 研究成果報告書
  • [備考] 学会運営活動1.国際研究会Information Physics and Computing in Nano-scale Photonics and Materials 2012,オルレアン,フランス, 2012年9月:プログラム委員

    • URL

      http://www.youtube.com/user/MasashiAONO/videos

    • 関連する報告書
      2011 研究成果報告書
  • [備考] 2.電子情報通信学会複雑コミュニケーションサイエンス時限研究専門委員会:幹事補佐学会運営活動

    • 関連する報告書
      2011 研究成果報告書
  • [備考]

    • URL

      http://arn.local.frs.riken.jp/~aono/index-j.html

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://arn.local.frs.riken.jp/~aono/

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [産業財産権] 量子ドットによる解探索システム2012

    • 発明者名
      青野真士,金成主,原正彦,成瀬誠,川添忠,大津元一
    • 権利者名
      理化学研究所
    • 産業財産権番号
      2012-116725
    • 出願年月日
      2012-05-22
    • 関連する報告書
      2011 研究成果報告書
    • 外国

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公開日: 2010-08-23   更新日: 2016-04-21  

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