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深層ネットワークを援用した表現型制約と表現型進化原理の探索と普遍構造の探求

公募研究

研究領域進化の制約と方向性 ~微生物から多細胞生物までを貫く表現型進化原理の解明~
研究課題/領域番号 18H04814
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
研究機関東京大学

研究代表者

小林 徹也  東京大学, 生産技術研究所, 准教授 (90513359)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 中途終了 (2019年度)
配分額 *注記
9,620千円 (直接経費: 7,400千円、間接経費: 2,220千円)
2019年度: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円)
2018年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
キーワードT細胞 / クローン選択 / 深層強化学習 / T細胞レパトア / 自然勾配 / クローン分布 / 学習ダイナミクス / 表現型進化 / 深層ネットワーク / ゆらぎ定理 / 変分構造 / 強化学習
研究実績の概要

前年度のT細胞学習に関する内容を論文として投稿した。
リバイスの過程で以下のような進展を得た:(1) 環境の病原体変動について他のモデルも検討し免役学習の一般性を確認した;(2) T細胞種数や病原体種数などのパラメータを変更した時のスケーリング性質を数値解析で示した;(3) 抗原とT細胞受容体の相互作用がスパースでも学習がほとんど影響受けないことを確認した;(4) 十分T細胞種数が多い場合、実験で観測されているような種数に関するパワー則が現れることを確認した;(5) 計算のパワー則と実験で得られたパワー則の一致を検証した;(6) そして、獲得免疫系の学習に対して自然免疫系の果たす役割について、数値的なシミュレーションから知見を得た。
これ以外にも、事前学習の役割などを取り込めるようなモデルの拡張や事前学習の影響の検討を行なった。
一方、これらの知見を細胞ネットワークにも拡張することを目指し、反応ネットワークを最適化の観点から捉えるモデルの検討などを行なった。また得られた適応ダイナミクスをより普遍的にActor-Criticの観点から捉えるモデリングについても検討を進めた。

現在までの達成度 (段落)

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (5件)

すべて 2019 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 1件) 学会・シンポジウム開催 (1件)

  • [国際共同研究] 国際理論物理学センター(イタリア)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 強化学習に基づいた適応免疫学習過程のモデル化2019

    • 著者名/発表者名
      小林 徹也
    • 学会等名
      第9回定量生物学の会 年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 免疫学習の数理2019

    • 著者名/発表者名
      小林 徹也
    • 学会等名
      第3回理論免疫学ワークショップ
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Understanding adaptive immunity as a reinforcement learning system2019

    • 著者名/発表者名
      Tetsuya J. Kobayashi
    • 学会等名
      Reinforcement Learning & Biological Intelligence
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会・シンポジウム開催] 3 Days Exploration of Reinforcement Learning & Biological Intelligence2019

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2021-01-27  

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