東山歯科クリニック  ~Information~
三浦での開業以来通算25年となりました。これからも身近な話題や、プライベートなことなど気ままに報告したいと思います。お暇な時にふらっと立ち寄っていただければ幸いです。
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実は賢かった単細胞
北海道大学電子科学研究所中垣俊之准教授と科学技術振興機構手老篤史専任研究員らのチームが、単細胞生物の真正粘菌が形成する餌の輸送ネットワークを理論的に解明し、人間が実際に作る都市の鉄道網よりも経済性の高いネットワークを形作るとの研究結果をまとめ、22日付の米科学誌サイエンス(電子版)に発表しています。

  Rules for Biologically Inspired Adaptive Network Design(Abstract)
  Ride the Slime Mold Express!(Science News)



粘菌は日本でも、朽木の中や枯葉の下の土の中などに棲むアメーバ状の生物で、餌に接触するとその周囲に体を集める性質を持ちます。
餌が散らばっていると餌と餌をつなぐように体を伸ばして管を作って、これを通じて栄養分や自らの体を移動させます。
さらに、よく使う管は太くなり、不要な管は消えてなくなるなど、栄養分を運ぶネットワークを作ることで知られています。

チームはこの性質に着目し、粘菌に鉄道網を作らせる実験を行いました。
関東地方の形をしたA4サイズの容器に横浜や千葉などJRの主要な鉄道駅に見立てた餌を36カ所に配置。
山手線に相当する中央部に最も大きな餌と粘菌を置き、山地や湖など建設の難しい場所には粘菌が嫌う光を当てて実際の条件に近づけ、観察を繰り返しました。


粘菌の都市間ネットワーク作成実験3


その結果、粘菌は常に同じ形になるわけではありませんが、独自のネットワークを描き出しました。
チームは、数値計算により粘菌の輸送ネットワークの作成を再現するアルゴリズムを生成。

理論モデルにより計算してみると、実際の鉄道ネットワークより効率的な形だったり、経路の一部が寸断されても迂回ルートが用意されており、トラブルに強いなど優れているケースのあることが分かりました。



粘菌は、何億年も前から厳しい自然淘汰を乗り越えて生存し続けており、さまざまな機能をバランスよく保ち、変化する環境にも柔軟に対応することが可能です。

チームはこれまでにも餌を求め、餌と餌の最短距離をつなぐ形に変形する粘菌の性質を利用して、迷路の端と端にえさを置き、粘菌が迷路の最短経路を探す実験を行っています。
この「迷路を解く粘菌の研究」で2008年にはユーモアある研究に贈られる「イグ・ノーベル賞」を受けています。

しかし、脳も神経もない粘菌が知的なネットワークを形成するメカニズムについては理論的な解明がなされておらず、生物学上の謎の1つともなっていました


単細胞生物にもかかわらず、迷路を解くなど知的な振る舞いをする粘菌ですが、今回チームはその“知恵”に学んだネットワークの設計理論を作り出しました。
今後、トラブルに強く効率的なネットワークの構築につながれば、鉄道や通信などのインフラストラクチャーとしての応用も期待されるところです。


手老研究員は「最短距離を結ぶだけのネットワークでは1つの管が切れると分断される。相反要件に対し、粘菌は最適な答えを見つけようと動いている」とコメントしています。


また、一つの問題に複数の答えを出せるような従来のコンピューターにはできない「柔軟な発想」のできる粘菌コンピューターが注目され、複数のチームによって研究が進められているそうです。


  プレスリリース


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プロフィール

Kiyoshi Higashiyama

Author:Kiyoshi Higashiyama
1981年 東北歯大卒、歯科医師免許取得
      東京医歯大 第2口腔外科入局
1985年 健保川崎中央病院 口腔外科医長
1991年 三浦市にて歯科診療所開設
2007年 横浜市中区に移転
・横浜市歯科医師会会員
・日本口腔外科学会会員

Hobby:猫にこだわる、元祖アキバ系

星陵フィルハーモニー管弦楽団結成に参画、特に現代音楽には造詣が深い。

スキーは学生時代からアルペン競技をかじり、expertを自任。
シーズン中は道央エリアを中心に活動するが、ススキノでの目撃情報多数。

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