酵素トランジスタに基づく集積化分子コンピューティングシステムに関する研究

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13780260
• Research Category: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• Research Institution: Sendai National College of Technology
• Principal Investigator: 平塚 眞彦 仙台電波工業高等専門学校, 助手 (80331966)
• Keywords: 分子コンピューティング / 分子コンピュータ / 分子デバイス / バイオコンピュータ / バイオチップ / バイオ素子 / 並列コンピューティング

Research Abstract

本研究では,無配線集積回路実現へ向け本研究代表者が提案する基本素子モデル「酵素トランジスタ(Enzyme Transistor)」に関する基礎研究を行うことを目的とする.1.集積回路工学(ハードウェア)および2.計算機科学(ソフトウェア)の両面から検討を行い,今年度は特に以下の点を明らかにした。
1.酵素トランジスタに基づく無配線集積回路の検討(1)(回路理論の観点)
本研究で提案する「酵素トランジスタ」と呼ばれる分子素子(人工触媒)モデルに基づく無配線集積回路が原理的に実現可能であることを計算機シミュレーションにより検証する.まず,はじめに,酵素トランジスタの微分方程式モデルを構成し,これを用いた計算機シミュレーションを通して,酵素トランジスタによる分子回路の動作の解析を行った.これにより,酵素トランジスタによる分子回路が,現在のVLSIと質的に同等の機能性(functionality)をまったく配線を用いずに実現可能であることが明らかになった.
2.反応拡散場を利用した並列コンピューティングの検討(計算機科学の観点)
1.と並行して,無配線集積回路によって実現される人工的な反応拡散場を利用した新しいコンピューティングならびに信号処理のモデルを提案する.まず,反応拡散場のパターン形成能力を利用した画像処理アルゴリズムおよび最適経路探索アルゴリズムを例題として取り上げ,これらの問題の並列解法の可能性を計算機シミュレーションにより明らかにした.

Research Products

• [Publications] M.Hiratsuka, T.Aoki, H.Morimitsu, T.Higuchi: "Implementation of reaction-diffusion cellular automata"IEEE Transactions on Circuits and Systems-I. Vol.49,No.1. 10-16 (2002)
• [Publications] M.Hiratsuka, T.Aoki, T.Higuchi: "A model of reaction-diffusion cellular automata for massively parallel molecular computing"Proceedings of the 31st IEEE International Symposium on Multiple-Valued Logic. 247-252 (2001)
• [Publications] H.Morimitsu, M.Hirateuka, T.Aoki, T.Higuchi: "Experimental observation of active wave propagation in reaction-diffusion cellular automata"Proceedings of 2001 International Symposium on Nonlinear Theory and its Applications. Vol.2. 517-520 (2001)
• [Publications] M.Hiratsuka, H.Morimitsu, T.Aoki, T.Hiuchi: "Active wave propagation in one-dimensional reaction-diffusion cellular automata"第14回 回路とシステム(軽井沢)ワークショップ論文集. 447-452 (2001)