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研究者プロフィール
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研究概要

生命システムは適応的かつ頑健に機能するシステムである。 近年の定量的計測技術やシーケンス技術の発展により、生命システムの基本構成素子である細胞は膨大な個性や多様性を有し、細胞の振る舞いは確率的にゆらいでいることが明らかになってきた。 生命システムは、均一でゆらぎの少ない素子から構築される人工システムとは、大きく異なっている。 生命システムはどのようにゆらぐ素子を組み合わせて、全体として安定な機能や適応的な振る舞いを作り上げているのか? その設計原理を解明することは、生命システムのより巧みな制御や、生命システムにヒントを得た新たな人工システムの創造にもつながる。 本研究室では、「柔軟かつ適応的に機能する生体システムの原理」を探るため、定量的データ解析からの知識発見から新規数理理論の構築まで幅広く取り組んでいる。

研究紹介ポスター

関連キーワード
数理工学, 理論生物学, 情報理論, 生物模倣工学
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プレスリリース
【記者発表】不確実な生体集団を制御する新理論を開発――制御と情報を融合した手法で多様な生物現象への応用に道――
東京大学 大学院情報理工学系研究科の堀口 修平 博士課程(研究当時)(現:金沢大学ナノ生命科学研究所特任研究員)と、 #東大生研 兼 生物普遍性連携研究機構 小林徹也教授による研究グループは、細胞内分子群や動物個体群、感染症など、生体集団の示す不確実で予測が困難なふるまいを効果的にコントロールするための新たな理論を開発し、分子モーターの最適な輸送制御則や、集団多様性を維持する最適戦略、そして、感染症の抑制方法などを導きました。情報理論に基づく制御コストを活用することで、従来の制御理論で扱いが困難であった生体集団の動態制御を可能にする理論を構築し、特に急激に変化する制御が難しい集団では、集団の状態に依存して「いつ制御すべきか、いつ待つべきか」を自発的に切り替えるスイッチング戦略が効果的であることを明らかにしました。本研究は、感染症流行の制御、がんの進行抑制、生物多様性の保全など、生命と健康に関わるさまざまな生体集団制御問題に対して、共通かつ汎用的な制御理論の枠組みを提供するものであり、複雑生体系の理解と制御の高度化に貢献することが期待されます。