| 研究課題/領域番号 |
15H01715
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| 研究種目 |
基盤研究(A)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
生命・健康・医療情報学
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
村田 智 東北大学, 工学研究科, 教授 (10334533)
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| 研究分担者 |
中茎 隆 九州工業大学, 大学院情報工学研究院, 教授 (30435664)
川又 生吹 東北大学, 工学研究科, 助教 (30733977)
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| 研究期間 (年度) |
2015-04-01 – 2019-03-31
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| キーワード | 分子ロボット / DNAコンピューティング / シーケンス制御 / レギュレータ |
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| 研究成果の概要 |
分子ロボットの制御問題に，シーケンス制御などの制御工学の方法論を導入し，以下に述べる2種類の基本回路の設計法および実装技術を開発した．Ａ．あらかじめプログラムした時系列でDNA 鎖を順次出力する鎖生成回路（PSG）Ｂ．不連続制御理論に基づく濃度レギュレータ回路（CR）．
前者については，DNAピンセットの開閉実験と微小管モティリティアッセイの集合離散系に対して，PSGをもちいたシークエンス制御を試み，基本的な動作実験に成功した．後者については，DNA反応系の特性を活かした特異摂動理論および，副反応によるDNA反応系の観測量への影響を，L2ゲインを用いて評価する手法などを提案することができた．
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| 自由記述の分野 |
分子ロボティクス，DNAコンピューティング，自律分散システム，創発システム
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
一般に化学反応は非線形性の強いシステムであり，その特性の解析が議論の中心となっている．分子ロボットで求められているのは，化学反応をなるべく錯綜させずに整理して制御する「設計」の方法論であるが，その方面の研究はほとんど行われていない．そこで，本研究においては，分子ロボットにシーケンス制御などのマクロシステムで確立された制御工学の方法論を導入した．具体的には，分子ロボットの行動プログラムのために必要な２つの基本回路，すなわち，(1)あらかじめプログラムした時系列でDNA 鎖を順次出力する鎖生成回路（PSG），(2)不連続制御理論に基づく濃度レギュレータ回路（CR）の設計法および実装技術を開発した．
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