データ関連人材育成拠点　研究室紹介

研究概要

生命システムに普遍的に存在する生体高分子（DNAやRNA、タンパク質など）の新しい数理モデルの構築や構造の予測・解析の研究に取り組む。また、生体内で働く大きさ１マイクロメートル以下の「分子ロボット」の開発では、知能中枢となる情報処理システムを構築し、動作を高速にする演算素子などを開発した。

研究テーマ

生命システムと分子コンピューティング

数理モデルやアルゴリズムといった情報工学の手法を使って、DNAやRNAの構造予測や、生体高分子の化学反応の解析などを行う。一方で、逆に生命システムの反応や現象を情報工学に利用して、分子コンピュータや分子ロボットの開発なども手がけている。

生命システムの解析

RNAの二次構造について、自然言語処理の分野で使われている「木文法」を用いてモデル化した。特に、それまで予測が難しかった重要な折り畳み構造の一つであるシュードノット構造を初めてモデル化する手法を提案し、複雑な構造を持つ核酸配列の設計に指針を与えた。そのほか、膨大な構造の組み合わせとグラフを対応させて数え上げることにより、数理モデルの変数の個数を大幅に減らす汎用的な手法も考案している。

分子ロボット・分子計算

複雑な分子機械をつくる「分子ロボティクス」の国家プロジェクトにおいて、DNAを使って計算する高速な演算素子を開発したほか、分子反応のダイナミクスを利用したアナログ回路を構成し、入力値に応じて出力値が動的に切り替わる反応回路の設計法を開発した。プロジェクトでは実際に分子ロボットの試作品を動かした。

経歴

理論計算機科学者として、人工知能（AI）分野の学習理論からDNAコンピュータの研究に移って25年ほど。分子の持つ“物理的な制約”を考慮する難しさに研究の醍醐味（だいごみ）を感じる。