分子通信技術の体系化

• 研究課題/領域番号: 25240011
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 情報ネットワーク
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 中野 賢 大阪大学, 生命機能研究科, 招へい准教授 (70571173)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 36,270千円 (直接経費: 27,900千円、間接経費: 8,370千円); 2016年度: 9,620千円 (直接経費: 7,400千円、間接経費: 2,220千円); 2015年度: 9,620千円 (直接経費: 7,400千円、間接経費: 2,220千円); 2014年度: 9,620千円 (直接経費: 7,400千円、間接経費: 2,220千円); 2013年度: 7,410千円 (直接経費: 5,700千円、間接経費: 1,710千円)
• キーワード: 分子通信 / 情報ネットワーク / ネットワーク応用 / 情報通信工学 / センサネットワーク / バイオテクノロジー / ナノテクノロジー / バイオＩＣＴ / バイオICT

研究成果の概要

分子通信とは、細胞間通信に着想を得たバイオナノマシンのための通信方式である。本研究では、分子通信を通信の技術として確立することを目指し、物理層から応用層に渡る広範囲の研究に取り組んだ。まず、分子通信の参照アーキテクチャおよび通信プロトコルを設計した。次に、分子通信システムの性能を分析するための数理モデルやコンピュタシミュレーションのモデルを構築した。更に、分子通信システムの応用例を示し、コンピュータシミュレーションと細胞生物実験を組み合わせたアプローチによりシステムの振る舞いを調べた。

研究成果

• [国際共同研究] ヨーク大学(カナダ)
• [国際共同研究] 電子科技大学(中国)
• [国際共同研究] 国際台湾大学(台湾)
• [国際共同研究] ヨーク大学(カナダ)
• [雑誌論文] A mathematical model of non-diffusion-based mobile molecular communication networks (2017)
  • 著者名/発表者名: S. Iwasaki, J. Yang, and T. Nakano
  • 雑誌名: IEEE Communications Letters 巻: 印刷中
  • DOI: 10.1109/lcomm.2017.2681061
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Design and wet-laboratory implementation of reliable end-to-end molecular communication (2017)
  • 著者名/発表者名: T. Furubayashi, Y. Sakatani, T. Nakano, A. Eckford, and N. Ichihashi
  • 雑誌名: Wireless Networks 巻: 印刷中
  • DOI: 10.1007/s11276-016-1435-4
  • 査読あり / 国際共著/国際学会である / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Performance evaluation of leader-follower-based mobile molecular communication networks for target detection applications (2016)
  • 著者名/発表者名: Nakano T, Okaie Y, Kobayashi S, Koujin T, Chan C-H, Hsu Y-H, Okaie Y, Obuchi T, Hara T, Hiraoka Y, Haraguchi T
  • 雑誌名: IEEE Transactions on Communications 巻: 65-2 ページ: 636-676
  • DOI: 10.1109/tcomm.2016.2628037
  • 査読あり / 国際共著/国際学会である / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Packet fragmentation and reassembly in molecular communication (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Furubayashi, T. Nakano, A. Eckford, Y. Okaie, and T. Yomo
  • 雑誌名: IEEE Transactions on Nanobioscience 巻: 15 ページ: 284-288
  • DOI: 10.1109/tnb.2016.2526051
  • 査読あり / 国際共著/国際学会である
• [雑誌論文] Externally Controllable Molecular Communication Systems (2014)
  • 著者名/発表者名: Tadashi Nakano, Shouhei Kobayashi, Tatsuya Suda, Yutaka Okaie, Yasushi Hiraoka, Tokuko Haraguchi
  • 雑誌名: IEEE Journal on Selected Areas in Communications (JSAC) 巻: 32 ページ: 2417-2431
  • DOI: 10.1109/jsac.2014.2367667
  • 査読あり / オープンアクセスとしている
• [雑誌論文] Cooperative Target Tracking by a Mobile Bionanosensor Network (2014)
  • 著者名/発表者名: Okaie Y, Nakano T, Hara T, Obuchi T, Hosoda K, Hiraoka Y, Nishio S.
  • 雑誌名: IEEE Transactions on Nanobioscience 巻: 13 ページ: 267-277
  • DOI: 10.1109/tnb.2014.2343237
  • 査読あり
• [雑誌論文] Autonomous Mobile Bionanosensor Networks for Target Tracking: A Two-dimensional Model (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Okaie, T. Nakano, T. Hara, and S. Nishio
  • 雑誌名: Nano Communication Networks 巻: 5 ページ: 63-71
  • DOI: 10.1016/j.nancom.2014.05.003
  • 査読あり
• [雑誌論文] Molecular Communication among Biological Nanomachines: A Layered Architecture and Research Issues (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Nakano, T. Suda, Y. Okaie, M. J. Moore, and A. V. Vasilakos
  • 雑誌名: IEEE Transactions on Nanobioscience 巻: 13 ページ: 169-197
  • DOI: 10.1109/tnb.2014.2316674
  • 査読あり / オープンアクセスとしている
• [雑誌論文] TCP-like Molecular Communications (2014)
  • 著者名/発表者名: L. Felicetti, M. Femminella, G. Reali, T. Nakano, and A. V. Vasilakos
  • 雑誌名: IEEE Journal of Selected Areas of Communication (JSAC) 巻: 32 ページ: 2354-2367
  • DOI: 10.1109/jsac.2014.2367653
  • 査読あり
• [学会発表] Rna as a nanoscale data transmission medium: Error analysis (2017)
  • 著者名/発表者名: A. W. Eckford, T. Furubayashi, and T. Nakano
  • 学会等名: 16th International Conference on Nanotechnology (IEEE NANO 2016)
  • 発表場所: 仙台国際センター（宮城県仙台市）
  • 年月日: 2017-08-22
  • 国際共著/国際学会である
• [学会発表] Channel switching in molecular communication networks through calcium signaling (2017)
  • 著者名/発表者名: P. He, T. Nakano, Y. Mao, Q. Liu, and K. Yang
  • 学会等名: IEEE Wireless Communications and Networking Conference 2017 (IEEE WCNC 2017)
  • 発表場所: Hyatt Regency San Francisco（サンフランシスコ・アメリカ）
  • 年月日: 2017-03-19
  • 国際共著/国際学会である
• [学会発表] Impacts of erasure coding on robustness against molecular packet losses in aqueous, collisional environments (2017)
  • 著者名/発表者名: H. Egashira, J. Suzuki, J. S. Mitzman, T. Nakano, and H. Fukuda
  • 学会等名: 10th EAI International Conference on Bio-inspired Information and Communications Technologies (BICT 2017)
  • 発表場所: スティーブンス工科大学（ホーボーケン・アメリカ）
  • 国際共著/国際学会である
• [学会発表] Leader-follower Based Target Detection Model for Mobile Molecular Communication Networks (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Nakano, S. Kobayashi, T. Koujin, C.-H. Chan, Y.-H. Hsu, Y. Okaie, T. Obuchi, T. Hara, Y. Hiraoka, and T. Haraguchi
  • 学会等名: 17th IEEE International workshop on Signal Processing Advances in Wireless Communications (SPAWC 2016)
  • 発表場所: エディンバラ（イギリス）
  • 年月日: 2016-07-03
  • 国際共著/国際学会である
• [学会発表] Research challenges in bionanosensor networks (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Okaie, T. Nakano, T. Obuchi, and T. Hara
  • 学会等名: IEEE International Conference on Computer Communications Workshops
  • 発表場所: Hyatt Regency San Francisco（サンフランシスコ・アメリカ）
  • 年月日: 2016-04-10
  • 国際共著/国際学会である
• [学会発表] Research Challenges in Bionanosensor Networks (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Okaie, T. Nakano, T. Obuchi, and T. Hara
  • 学会等名: IEEE International Conference on Computer Communications (IEEE INFOCOM 2016)
  • 発表場所: サンフランシスコ（アメリカ）
  • 年月日: 2016-04-10
  • 国際共著/国際学会である
• [学会発表] Non-diffusion-based Molecular Communication Using Adhesive Molecules (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Obuchi, T. Nakano, Y. Okaie, and T. Hara
  • 学会等名: 2016 IEICE General Conference
  • 発表場所: 九州大学（福岡県福岡市）
  • 年月日: 2016-03-15
• [学会発表] Leader-follower based target detection model for mobile molecular communication networks (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Nakano, S. Kobayashi, T. Koujin, C.-H. Chan, Y.-H. Hsu, Y. Okaie, T. Obuchi, T. Hara, Y. Hiraoka, and T. Haraguchi
  • 学会等名: 17th IEEE International workshop on Signal Processing Advances in Wireless Communications
  • 発表場所: エジンバラ大学（エジンバラ・イギリス）
  • 国際共著/国際学会である
• [学会発表] Reliable End-to-end Molecular Communication with Packet Replication and Retransmission (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Furubayashi, T. Nakano, A. Eckford, and T. Yomo
  • 学会等名: IEEE Global Communications Conference (Globecom 2015)
  • 発表場所: サンディエゴ（アメリカ）
  • 年月日: 2015-12-06
  • 国際共著/国際学会である
• [学会発表] Molecular Communication through Biological Pattern Formation (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Nakano, T. Suda, and M. Moore
  • 学会等名: IEEE Global Communications Conference (Globecom 2015)
  • 発表場所: サンディエゴ（アメリカ）
  • 年月日: 2015-12-06
  • 国際共著/国際学会である
• [学会発表] Packet Replication and Noise in Reliable End-to-end Molecular Communication (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Furubayashi, T. Nakano, A. Eckford, N. Ichihashi, and T. Yomo
  • 学会等名: International Conference on Bio-inspired Information and Communications Technologies (BICT 2015)
  • 発表場所: ニューヨーク（アメリカ）
  • 年月日: 2015-12-03
  • 国際共著/国際学会である
• [学会発表] Mobility and Controllability of Bio-nanomachines (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Okaie, T. Nakano, T. Obuchi, T. Hara, and S. Nisiho
  • 学会等名: International Conference on Bio-inspired Information and Communications Technologies (BICT 2015)
  • 発表場所: ニューヨーク（アメリカ）
  • 年月日: 2015-12-03
  • 国際共著/国際学会である
• [学会発表] A Feedback-based Molecular Communication Protocol for Noisy Intrabody Environments (2015)
  • 著者名/発表者名: J. Mitzman, B. Morgan, T. O Soro, J. Suzuki, and T. Nakano
  • 学会等名: IEEE Healthcom 2015
  • 発表場所: ボストン（アメリカ）
  • 年月日: 2015-10-14
  • 国際共著/国際学会である
• [学会発表] Inbody Mobile Bionanosensor Networks Through Non-diffusion-based Molecular Communication (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Obuchi, Y. Okaie, T. Nakano, T. Hara, and S. Nishio
  • 学会等名: IEEE International Conference on Communications (ICC 2015)
  • 発表場所: ロンドン（イギリス）
  • 年月日: 2015-06-08
  • 国際共著/国際学会である
• [学会発表] Molecular Communication for Inbody Mobile Bionanosensor Networks (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Nakano
  • 学会等名: Brain-inspired Information Communication Technologies Workshop (BIICT 2014)
  • 発表場所: ボストン（米国）
  • 年月日: 2014-12-03
  • 国際共著/国際学会である / 招待講演
• [学会発表] Bacterium-based Mobile Bionanosensor Networks for Target Tracking: A Biologically Realistic Model (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Okaie, T. Nakano, T. Obuchi, T. Hara, and S. Nishio
  • 学会等名: International Conference on Bio-inspired Information and Communications Technologies (BICT 2014)
  • 発表場所: ボストン（米国）
  • 年月日: 2014-12-01
  • 国際共著/国際学会である
• [学会発表] Mobile Bionanosensor Networks Through Molecular Communication (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Nakano, T. Hara, Y. Okaie, T. Obuchi, and S. Nishio
  • 学会等名: Asia-Pacific Microwave Conference 2014 (APMC 2014)
  • 発表場所: 仙台国際センター（宮城県仙台市）
  • 年月日: 2014-11-04
  • 国際共著/国際学会である / 招待講演
• [学会発表] Modeling and Performance Evaluation of Mobile Bionanosensor Networks for Target Tracking (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Okaie, T. Nakano, T. Hara, K. Hosoda, Y. Hiraoka, and S. Nishio
  • 学会等名: IEEE International Conference on Communications 2014 (ICC 2014)
  • 発表場所: シドニー（オーストラリア）
  • 年月日: 2014-06-10
  • 国際共著/国際学会である
• [学会発表] Externally Controllable Molecular Communication Systems for Pattern Formation (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Nakano, S. Kobayashi, T. Suda, Y. Okaie, Y. Hiraoka, and T. Haraguchi
  • 学会等名: ACM International Conference on Nanoscale Computing and Communication (NANOCOM 2014)
  • 発表場所: アトランタ（米国）
  • 年月日: 2014-05-13
  • 国際共著/国際学会である
• [学会発表] A Biologically-inspired Intrabody Nanonetwork: Design Considerations (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Nakano, K. Hosoda, Y. Nakamura, and K. Ishii
  • 学会等名: 8th International Conference on Body Area Networks (BODYNETS)
  • 発表場所: Boston, USA
  • 年月日: 2013-09-30 – 2013-10-02
• [学会発表] Addressing by Concentrations of Receptor Saturation in Bacterial Communication (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Moore and T. Nakano
  • 学会等名: 8th International Conference on Body Area Networks (BODYNETS)
  • 発表場所: Boston, USA
  • 年月日: 2013-09-30 – 2013-10-02
• [学会発表] Single Target Tracking in Bionanosensor Networks: Preliminary Simulation Results (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Okaie, T. Nakano, T. Hara, and S. Nishio
  • 学会等名: 8th International Conference on Body Area Networks (BODYNETS)
  • 発表場所: Boston, USA
  • 年月日: 2013-09-30 – 2013-10-02
• [学会発表] Molecular Communication and Networking (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Nakano
  • 学会等名: 8th International Conference on Body Area Networks (BODYNETS)
  • 発表場所: Boston, USA
  • 年月日: 2013-09-30 – 2013-10-02
  • 招待講演
• [学会発表] Cooperative Drug Delivery through Molecular Communication among Biological Nanomachines (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Nakano, M. J. Moore, Y. Okaie, A. Enomoto, and T. Suda
  • 学会等名: International Workshop on Molecular and Nanoscale Communications (MoNaCom)
  • 発表場所: Budapest, Hungary
  • 年月日: 2013-07-09
• [備考] 大阪大学大学院生命機能研究科 分子通信工学研究室
  • URL: http://www.fbs.osaka-u.ac.jp/labs/tadashi_nakano/index.html