分子プログラミングとは
• 生体分子＝情報処理装置
– 化学反応の自律的制御 → 自身にコード化
• 微小性、省エネルギー性
• 超並列性、浮遊性
• 分子による直接入出力
• 分子コンピューティング
– 潜在的計算能力の理学的解明
– 新しい計算機能の工学的実現
• 分子プログラミング
– 分子計算のシステマティックな設計論
• 新しい情報処理パラダイムの構築
• 生命科学・微小科学への計算概念の移転
設計論のための３つの切り口
進化
（設計方法論）
高信頼性
（計算過程）
バイオテクノロジー
医療応用
自己組織化
（計算原理）
ナノテクノロジー
分子エレクトロニクス
タンパク工学
ドラッグデザイン
分子プログラミングをとりまく状況
DNA WS
CREST (日) 未来開拓
(欧) LCNC
DARPA (米) DARPA-NSF
９４ Adleman: DNA計算
９５
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９９
００
０１
０２
０３
学会特別セッション等
Princeton
Princeton
U.Penn. (4/28)
U.Penn. (2/29) PSB
MIT
(4/25) GECCO, CEC
Leiden (3/21) GECCO, CEC
Tampa (6/30) CEC
札幌
（6/23）
Wisconsin-Madison
これまでの経緯
初回（H12）
２回目（H13）
横森
自己組織化
分子進化
陶山
伏見
横森
システム化
山村
山下
近似 自律 分散
大内
萩谷
高信頼性
生物学
機械工学 情報科学
（マイクロマシン）
受信
基礎未熟、発展方向模索
マイクロマシン→今ならナノテク
山村
自己組織化 進化
陶山
岩崎
伏見
バイオ
ナノテク
バイオ
（遺伝子計測）
（分子進化工学）
発信
世界情勢＝見通しどおり展開
国内情勢＝時期尚早
計画研究の組織と関連
横森
近似
大内
自律
情報
山村
自己組織化
CREST
（遺伝子計測）
分散
萩谷
高信頼性
バイオ
抽象分子計算系
（解析→設計）
山下
ナノテク
実証分子計算系
（解析→設計→実現）
進化
バイオ
関連応用研究
（設計→実現）
（分子進化工学）
関連応用研究
•
「多相的分子インタラクションに基づく大
容量メモリの構築」
–
代表 萩谷昌己
•
•
•
–
科学技術振興事業団 戦略的基礎研究推進事業
（JST CREST）
研究領域「情報社会を支える新しい高性能情報
処理技術」（領域代表 田中英彦（東京大学））
平成13年度～平成17年度（予定）
情報工学応用
•
多相的インタラクション → 大容量メモリ
– 分子内・分子間インタラクション、
光・分子構造による階層化アクセス
総括班
• 総括班
–
–
–
–
–
有川(九大)
佐藤(京大)
米澤(東大)
小林(東工大)
小長谷(北陸先端大・理研)
– 都甲(九大)
– 塩谷(東大)
自己組織化に関する助言
超分子に関する助言
抽象分子計算系
• 横森班：分子計算のための形式言語理論・
膜計算・近似計算・並行計算
– 横森・上田(早大)
– 鈴木(東京医科歯科大)他
• 山下班：分子計算のための分散計算
– 山下(九大)他
実証分子計算系
• 大内班：分子計算反応の高信頼化 ⇒
バイオテクノロジーへの応用
– 大内・山本・川村(北大)
• 萩谷班：分子の設計・分子反応の設計 ⇒
ナノテクノロジー・
バイオテクノロジーへの応用
• 山村班：進化計算のタンパク工学への応用
– 山村(東工大)
– 坂本(東大)
– 伏見(埼玉大) 他
設計論のための３つの切り口
横森
山下
進化
（設計方法論）
高信頼性
（計算過程）
バイオテクノロジー
医療応用
大内
自己組織化
（計算原理）
タンパク工学
ドラッグデザイン
ナノテクノロジー
分子エレクトロニクス
萩谷
山村
萩谷班
• 分子の設計・分子反応の設計 ⇒
ナノテクノロジー・
バイオテクノロジーへの応用
– 分子の形態変化 ⇒ 分子マシン
– 分子の自己組織化 ⇒ 微小パターンの形成
– DNAコンピュータ ⇒
バイオテクノロジーへの応用(大内班の補完)
分子の形態変化 ⇒ 分子マシン
• 萩谷(東大)
– 形態変化するDNA分子の設計
– 形態変化する分子による並行計算・
アモルファス計算
(実装の一部はCRESTプロジェクトで行う)
• John Rose(東大)
– DNAの配列設計
• 浅沼(東大)
– 光制御超分子
分子の自己組織化 ⇒
微小パターンの形成
• 岩崎(阪大)他
– 表面上のパターン形成・
パターンの表面への固定
• 村田(東工大)
– 形態変化する分子による自己組織化の
モデルとシミュレーション
DNAコンピュータ ⇒
バイオテクノロジーへの応用
(大内班の補完)
• 陶山(東大)
– ハイブリッド型DNAコンピュータ
• 藤井(東大)
– シリコン樹脂による
マイクロフローリアクター
• 萩谷(東大)
– DNAコンピュータのコンパイラ