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化学反応系・細胞情報処理・学習・進化などの生体の高次機能を情報熱力学と連結する理論の構築を行った。反応レベルでは、平衡・非平衡化学熱力学のヘッセ幾何学に基づく体系的な理論を構築し、非平衡性に伴う散逸の分解などを明らかにした。1細胞レベルでは細胞の化学感知を最適フィルター・最適制御の理論を用いて定式化し、大腸菌化学走性の最適性を明らかにした。多細胞レベルでは、細胞集団による情報処理や獲得免疫系の機械学習理論、そして学習と進化の統合的理論などの構築に成功した。
これら反応から進化にまたがる結果は共通の変分構造を共有しており、階層を超えた多様な生命適応現象を捉える情報物理理論の確立に大きく貢献した。
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