ジオラマ行動力学
Ethological dynamics in diorama environments
Ethological dynamics in diorama environments
文部科学省科学研究費 助成事業 「学術変革領域研究(A)」 ジオラマ環境で覚醒する原生知能を定式化する細胞行動力学
徹底力学化班(B01)は、繊毛虫の行動アルゴリズムなどを解明している石川と、精子の走流性などの数理モデルを構築している石本で構成されます。生物物理学と応用数学の手法を用い、さまざまな微生物の応答や細胞間連携、細胞と環境の相互作用を徹底的に力学化します。
環境連成力学を基盤とした微生物行動シミュレータの開発
本研究では、環境連成問題を徹底的に力学化して原生知能のアルゴリズムを読み解きます。
始めに、保存則を学理とした支配方程式を連立して解くことで、ジオラマ環境とパノラマ環境の物理量を詳細に求めます。次に、細胞応答の数理モデル化を行い、個々の細胞の行動を計算します。最後に、細胞集団の行動を計算し、それによる環境変化を求めることで、「微生物行動シミュレータ」を開発します。開発したシミュレータを用い、精子の行動アルゴリズムや微細藻類の行動アルゴリズム、腸内細菌の行動アルゴリズム、繊毛虫の行動アルゴリズムなど、さまざまな行動アルゴリズムを解明します。
精子に関する実験では、A01班の柴と連携します。微細藻類に関する実験では、分担者の上野およびA01班の紫加田と連携します。繊毛虫に関する実験では、分担者の西上と連携します。領域内の他班の実験やモデル化を反映したシミュレータを構築し、環境連成シミュレーションを行うことで、アルゴリズム検証とジオラマ実験へのフィードバックを行います。
領域全体における徹底力学化のインフラ的役割を担います。
左端のデッドエンドを避け、Uターンして逃げる繊毛虫
東北大学大学院医工学研究科
教授 石川 拓司
1999年東京工業大学大学院理工学研究科修了(博士(工学))
福井大学工学部助手、助教授、東北大学大学院工学研究科准教授、教授を経て現職
専門はバイオメカニクス、流体力学、生物物理