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2015 年度 実施状況報告書

パーシステントトポロジーと逆問題:タンパク質の構造・機能解析における新手法の確立

研究課題

研究課題/領域番号 26610042
研究機関東北大学

研究代表者

平岡 裕章  東北大学, 原子分子材料科学高等研究機構, 准教授 (10432709)

研究分担者 泉 俊輔  広島大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (90203116)
研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2017-03-31
キーワードパーシステント写像 / 特異点
研究実績の概要

今年度は、昨年度開発した追跡法をいくつかの点で改善を試みた。まず理論的な側面としては、パーシステント図の生成元の個数が変化するより一般的な状況で理論的枠組みを構成する試みを行った。アイディアはターゲット空間を無限次元ベクトル空間とし、そこへのパーシステント図の埋め込みを考えることで、生成元の変化に対応させる写像の構成を目指した。ここでターゲット空間としては単射性が保証されているカーネル埋め込みを主に考察した。使用したカーネルは、Persistence Weighted Gaussian Kernelと呼ばれる、重み付きガウス型カーネルである。このカーネルは、別プロジェクトで、位相的統計理論の構築を目指して開発したものであるが、データに対する安定性定理などの良い性質を有している。また、従来からパーシステント図の無限次元表示として用いられているpersistence landscapeなどについても検討を行った。

また計算コードの改善もおこなった。今年度は、高速パーシステントホモロジー計算ソフトウェアであるPHATおよびDIPHAの導入に成功した。昨年度構成したアルゴリズムでは、ニュートン法の各反復においてパーシステント図を毎回計算する必要があった。この改善により、各反復計算で高速化され、追跡法自体の大幅な高速化につながった。

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

26年度に行われた理論およびアルゴリズムの基盤整備をうけて、27年度はそれらの改善を行う予定であった。特に、パーシステント図の生成元の個数が異なる状況に重点的に取り掛かる予定であったことから、得られた実績は当初の予定通りであると考えられる。また、論文の執筆も行えたことから、業績としても順調であると思われる。

今後の研究の推進方策

今年度は最終年度であることから、これまでの成果をまとめた論文の執筆に取り掛かる。また、27年度に考察を進めたパーシステント図の生成元が変化する状況の理論を完成させる。さらに、このより一般的な状況を取り扱うことが可能な計算コードの開発も進める。

次年度使用額が生じた理由

2,076円の残額を来年度に有効利用しようと判断した為。

次年度使用額の使用計画

2,076円の残高を来年度の旅費に組み込んで使用する。

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2016 2015 その他

すべて 雑誌論文 (8件) (うち国際共著 1件、 査読あり 8件、 オープンアクセス 5件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Relative interleavings and applications to sensor networks2016

    • 著者名/発表者名
      Yasuaki Hiraoka and Genki Kusano
    • 雑誌名

      Japan J.Indust. Appl. Math.

      巻: 33 ページ: 99~120

    • DOI

      10.1007/s13160-016-0208-x

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Persistent homology and many-body atomic structure for medium-range order in the glass2015

    • 著者名/発表者名
      Takenobu Nakamura, Yasuaki Hiraoka, Akihiko Hirata, Emerson G. Escolar and Yasumasa Nishiura
    • 雑誌名

      Nanotechnology

      巻: 26 ページ: 304001

    • DOI

      10.1088/0957-4484/26/30/304001

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A topological measurement of protein compressibility2015

    • 著者名/発表者名
      Marcio Gameiro, Yasuaki Hiraoka, Shunsuke Izumi, Miroslav Kramar, Konstantin Mischaikow and Vidit Nanda
    • 雑誌名

      Japan J. Indust. Appl. Math

      巻: 32 ページ: 1~17

    • DOI

      10.1007/s13160-014-0153-5

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Dual selective nitration in Arabidopsis: almost exclusive nitration of PsbO and PsbP, and highly susceptible nitration of four non-PSII proteins, including peroxiredoxin II E2015

    • 著者名/発表者名
      Misa Takahashi, Jun Shigeto, Atsushi Sakamoto, Shunsuke Izumi, Kozi Asada and Hiromichi Morikawa,
    • 雑誌名

      Electrophoresis

      巻: 36 ページ: 2569~2578

    • DOI

      10.1002/elps.201500145

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A unique mechanism of successful fertilization in a domestic bird2015

    • 著者名/発表者名
      Tomohiro Sasanami, Shunsuke Izumi, Naoki Sakurai, Toshifumi Hirata, Shusei Mizushima, Mei Matsuzaki, Gen Hiyama, Eriko Yorinaga, Takashi Yoshimura, Kazuyoshi Ukena and Kozuyoshi Tsutsui
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 5 ページ: 7700

    • DOI

      10.1038/srep07700

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] In vitro and in vivo evidence for oxalate oxidase activity of a germin-like protein from azalea2015

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Sakamoto, Takashi Nishimura, Yoh-ichi Miyaki, Shunsuke Watanabe, Hiroshi Takagi, Shunsuke Izumi and Hiroshi Shimada
    • 雑誌名

      Biochemical and Biophysical Research Communications

      巻: 458 ページ: 536~542

    • DOI

      10.1016/j.bbrc.2015.02.002

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Differential regulation of epidermal growth factor receptor by hydrogen peroxide and flagellin in cultured lung alveolar epithelial cells2015

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Nishi, Noriko Maeda,Shunsuke Izumi, Sayomi Higa-Nakamine, Seikichi Toku, Manabu Kakinohana, Kazuhiro Sugahara and Hideyuki Yamamoto
    • 雑誌名

      European Journal of Pharmacology

      巻: 748 ページ: 133~142

    • DOI

      10.1016/j.ejphar.2014.12.016

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Marangoni flow around a camphor disk regenerated by the interaction between camphor and sodium dodecyl sulfate molecules2015

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Nakata, Ryoichi Tenno, Ayano Deguchi, Hiroya Yamamoto, Yoshikazu Hiraga and Shunsuke Izumi
    • 雑誌名

      Colloids and Surfaces, A: Physicochemical and Engineering Aspects

      巻: 466 ページ: 40~44

    • DOI

      10.1016/j.colsurfa.2014.10.041

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [備考] 平岡研究室ホームページ

    • URL

      http://www.wpi-aimr.tohoku.ac.jp/hiraoka_labo/

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公開日: 2017-01-06  

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