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2007年4月14日 (土)

<385> バイオコンピュータと人工知能

http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%90%E3%82%A4%E3%82%AA%E3%82%B3%E3%83%B3%E3%83%94%E3%83%A5%E3%83%BC%E3%82%BF

『バイオコンピュータ(Biocomputer)とは

  • 狭義には、デオキシリボ核酸(DNA)を演算素子として用いるコンピュータを指す。- DNAコンピュータ
  • 広義には、従来の半導体素子を用いたものであっても、脳などの神経細胞の構造を模すことでその働きを再現したコンピュータを含める。 - ニューロコンピュータ

●DNAコンピュータ

http://ja.wikipedia.org/wiki/DNA%E3%82%B3%E3%83%B3%E3%83%94%E3%83%A5%E3%83%BC%E3%82%BF

DNAコンピュータ(でぃーえぬえーこんぴゅーた)とは、デオキシリボ核酸(DNA)の4種類の塩基を演算素子にして計算をするコンピュータ。』

『その後、電子コンピュータとDNA反応装置を組み合わせてプログラミング可能にした汎用型コンピュータも試作され、2002年には東京大学の陶山らとオリンパスが実用タイプの装置を共同で開発した。またイスラエル・ワイツマン研究所のシャピロらはDNAや酵素の分子だけからなる分子コンピュータを現在開発中で、医学的応用を目指している。』

http://www.sophia-it.com/content/%E3%83%90%E3%82%A4%E3%82%AA%E3%82%B3%E3%83%B3%E3%83%94%E3%83%A5%E3%83%BC%E3%82%BF

バイオコンピュータとは、人間の脳の機能、情報処理の方法、生体構造、分子レベルの生物学的構造など、いろいろなレベルにおける脳の働きや成り立ちを基にして作られる高機能なコンピューターのことである。

生物の神経細胞構造を活用しているため、自己学習能力や不完全なデータの処理能力などに優れていると言われているが、現在のところまだ基礎的な研究が行われている段階であるといって良い。

バイオコンピュータには、現在の電子回路技術を利用してICやLSIを組み合わせて脳に近い機能を持つコンピューターを作る立場と、バイオテクノロジー(生物工学)を応用し、脳の生体構造をまねたバイオチップ(生体素子)を使って生物的コンピューターを作る立場の二つがあり、一般には後者を指す場合が多い。

この場合、メモリーやマイクロプロセッサに相当するものを、微小なバイオチップ(生態素子)で作ることで、より小型で高性能なコンピューターの開発を目指している。

またバイオコンピュータの概念としては、バイオチップのみを用いたバイオチップコンピュータ、人間の脳の動作原理をもとにした高機能なバイオアーキテクチャコンピュータ、生物と同様に自己組織化、自己修復、自己複製などの機能を有するバイオコンピュータなどがある。いずれにおいても、人間に近い思考や認識などを実現することを目的に研究が進められている。

これまでの研究成果としては、バイオテクノロジーや分子生物学の進展により、バイオセンサーや電子機能バイオ素子などの研究が展開されており、ニューロン機能の一部をシミュレートする神経素子の設計も試みられている。

さらに、神経回路をモデルにした学習機能を持つ機械のパーセプトロンを発展させたニューロコンピューターも研究されており、経験から学ぶという脳の情報処理方法を基にして、入力信号に対する出力信号の大きさを変えられる回路を、並列に数百個も組み合わせて、人間の脳の学習機能の一部を経験的に再現することができるとされている。』

●DNAコンピューティングで重要な成果

http://hotwired.goo.ne.jp/news/technology/story/20000113307.html

『米国の科学者が、ヒトの遺伝情報を担う生命の設計図であるDNAを、情報処理および数学的な問題解決に使おうという研究において重要な一歩を進めた。

 DNAコンピューティングは大きな関心の的となっている。DNA分子は、どんなコンピューター・チップよりも多くの情報を保持できるからだ。乾燥重量1グラムのDNAは、1兆枚のCDより多くの情報を記憶できると試算されている。

 科学雑誌『ネイチャー』に載せられた報告では、ウィスコンシン大学マディソン校のロイド・スミス教授とその研究チームが、1組のDNA分子を試験管から取り出してガラス板上に乗せた方法が説明されている。』

●イスラエル研究者、「世界最小のバイオコンピューター・デバイス」開発

http://hotwired.goo.ne.jp/news/technology/story/20030227303.html

『イスラエルの研究チームが24日(米国時間)、DNA分子と酵素を使って出入力、ソフトウェア、ハードウェア、エネルギー源のそろった「DNAコンピューターデバイス」を作ることに成功したと発表した。スプーン一杯の溶液中のDNAコンピューターで、世界最速パソコンの10万倍の高速計算が可能という。ギネスブックから「世界最小のバイオコンピューター・デバイス」の認定を受けた。』

『スプーン一杯分の溶液に「1.5×10の16乗」(1京5000兆)のDNAコンピューター・デバイスが含まれ、毎秒330兆回の演算が可能という。』

●着想から10年、DNAコンピューターの現状と課題

http://hotwired.goo.ne.jp/news/technology/story/20030826305.html

『現在、世界各地の研究者たちが、生物学に基づいた極小のコンピューターを開発し、生命自体の持つ力を活用しようと試みている。

 研究者たちが作り出し、自ら「マシン」または「デバイス」と呼ぶものは、実際には、DNAを含んだ水が入ったただの試験管だ。だが、この液体はアルゴリズムを処理してデータをはじき出す。』

『エイドルマン氏がベッドから飛び起きた夜に最も驚いたのは、生体の酵素がDNAを「読み取る」方法が、コンピューター開発の先駆者であるアラン・チューリングが1936年に機械でデータを読み取る方法として最初に考えたのとほぼ同じだということだった。

 「細胞の中を見てみると、小さな素晴らしいツールがたくさん詰まっているのがわかる」とエイドルマン氏は語る。彼は1994年に初めてDNAに基づいたコンピューティングを実現した。「細胞は宝の箱だ」』

●近未来最先端軍事テクノロジー「軍事バイオテクノロジー」

http://www.f5.dion.ne.jp/~mirage/hypams04/bio1.html

『■[バイオコンピューターの軍事利用]
米国の国防省防衛高等研究計画局(DARPA)が中心になって国防予算を民間の研究所に配分しバイオコンピューターの開発を現在行っている。開発にはDNAによるタンパク質合成メカニズム及び暗号の解読、化学反応エラーの抑制、脳内&神経伝達回路メカニズムの解明によるソフト・ウェアの開発等技術的困難が立ちはだかるが、将来的に開発に成功した暁には、超小型高性能なコンピューターをあらゆる兵器に搭載する事が可能となる。 また従来のコンピューターとは違う思考パターンを利用し新たな兵器の設計やシミュレーションにも利用される事が期待されている。』

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