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2016 年度 実績報告書

生物の進化速度の環境適応性に基づく大規模複雑情報ネットワークの設計制御手法

研究課題

研究課題/領域番号 15H01682
研究機関大阪大学

研究代表者

村田 正幸  大阪大学, 情報科学研究科, 教授 (80200301)

研究分担者 津留 三良  大阪大学, 情報科学研究科, 助教 (80594506)
小南 大智  大阪大学, 経済学研究科, 助教 (00709678)
荒川 伸一  大阪大学, 情報科学研究科, 准教授 (20324741)
研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
キーワード情報ネットワーク / ネットワークアーキテクチャ / 仮想ネットワーク / 進化適応機構
研究実績の概要

仮想NW構成手法に取り組む課題1では、遺伝型の変異においてランダム性を導入し、より大きい環境変動を受容可能な多様な遺伝型(仮想NW候補群)を残す仮想NW群の選出方法の評価に取り組んだ。計算機シミュレーションによって、トラヒック変動が時間的かつ空間的に大きい場合に、多様な遺伝型を残すことによる制御収束率の改善を確認した。課題2の生物システムにおける環境変動の大きさに対する進化適応機構(進化可能性の進化: Evolution of Evolvability)に関する研究では、昨年度までにDNA修復遺伝子が欠損した複数の大腸菌変異体の変異率を測定した。その結果、野生型大腸菌に対して変異率が100~1000倍の範囲で増加してることが確認できた。これらの高変異性変異体を、栄養条件が異なる複数の培養条件で培養し、その増殖速度を計測した。その結果、ある閾値となる変異率を超えた際に、増殖速度が低下することが分かった。また、増殖速度の低下具合が、栄養条件に依存していることが分かった。すなわち、高い変異率を持つことでより不利に作用する環境条件が明らかとなり、持続的な進化が生じる検証実験の培養条件を定めることができている。課題3の「進化可能性の進化」能力を有するネットワーク基盤構築に向けた検討として、課題1の知見をもとに、物理資源を計算機上のシミュレーションによって一時的に増大させ、それによってどの程度制御収束率が向上するか確認した。6ノード規模のネットワークトポロジーであるものの、多様な遺伝型を残す場合に追加すべき物理資源の場所を決定し、大きな環境変動を考慮せずに遺伝型を定めて物理資源の場所を決定した場合と比較して、制御収束率が向上することを確認している。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

課題1~3の課題それぞれで順調な成果が得られている。

今後の研究の推進方策

生物システムにおける環境変動の大きさに対する変異率について、生物実験により得られた数値が得られており、まずは生物システムにおける数値を情報ネットワーク基盤の構築に用いることを試みる。ただし、生物実験により得られた数値がそのまま適正値であるとは限らないため、計算機シミュレーションを用いて検証し、情報ネットワーク基盤の構築に適した変異率を求めていく。

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2017 2016

すべて 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 1件、 査読あり 2件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 3件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 4件)

  • [雑誌論文] Density-Dependent Recycling Promotes the Long-Term Survival of Bacterial Populations during Periods of Starvation2017

    • 著者名/発表者名
      Sotaro Takano, Bogna J. Pawlowsk, Ivana Gudelj, Tetsuya Yomo, Saburo Tsuru
    • 雑誌名

      mBio

      巻: 8 ページ: 1-14

    • DOI

      10.1128/mBio.02336-16

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Designing VNT candidates robust against network failures2017

    • 著者名/発表者名
      Onur Alparslan, Shin’ichi Arakawa and Masayuki Murata
    • 雑誌名

      Journal of Internet Technology

      巻: 印刷中 ページ: 印刷中

    • 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Virtual network reconfiguration in elastic optical path networks for future bandwidth allocation2016

    • 著者名/発表者名
      Toshihiko Ohba, Shin’ichi Arakawa, and Masayuki Murata
    • 雑誌名

      IEEE/OSA Journal of Optical Communications and Networking

      巻: 8 ページ: 633-644

    • DOI

      10.1364/JOCN.8.000633

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] A Bayesian-based approach for virtual network reconfiguration in elastic optical path networks2017

    • 著者名/発表者名
      Toshihiko Ohba, Shin’ichi Arakawa, and Masayuki Murata
    • 学会等名
      OSA Optical Fiber Communication
    • 発表場所
      LosAngeles, USA
    • 年月日
      2017-03-23 – 2017-03-23
    • 国際学会
  • [学会発表] A method for updating attractor sets in noise-induced virtual network topology control2017

    • 著者名/発表者名
      Koki Sakamoto, Toshihiko Ohba, Shin’ichi Arakawa, and Masayuki Murata
    • 学会等名
      IEEE Consumer Communications and Networking Conference (IEEE CCNC 2017)
    • 発表場所
      LasVegas, USA
    • 年月日
      2017-01-10 – 2017-01-10
    • 国際学会
  • [学会発表] ゆらぎ原理を用いたVNT制御におけるアトラクター集合の更新手法の提案2016

    • 著者名/発表者名
      坂本昂輝, 大場斗士彦, 荒川伸一, 村田正幸
    • 学会等名
      電子情報通信学会フォトニックネットワーク研究会(
    • 発表場所
      北海道札幌市
    • 年月日
      2016-06-24 – 2016-06-24
  • [学会発表] Adaptive VNE method based on Yuragi principle for software defined infrastructure2016

    • 著者名/発表者名
      Koki Inoue, Shin'ichi Arakawa, Satoshi Imai, Toru Katagiri, and Masayuki Murata
    • 学会等名
      IEEE 17th International Conference on High Performance Switching and Routing (HPSR 2016)
    • 発表場所
      Kanagawa, Japan
    • 年月日
      2016-06-17 – 2016-06-17
    • 国際学会
  • [学会発表] Designing VNT candidates robust against congestion due to node failures2016

    • 著者名/発表者名
      Onur Alparslan, Shin'ichi Arakawa, and Masayuki Murata
    • 学会等名
      IEEE 17th International Conference on High Performance Switching and Routing (HPSR 2016)
    • 発表場所
      Kanagawa, Japan
    • 年月日
      2016-06-17 – 2016-06-17
    • 国際学会

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公開日: 2018-01-16  

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