【研究室紹介】山村研究室

2018.12.04

私たちの研究分野は一括りにすれば「システム生命学」と呼ぶことができます。個々の具体的研究対象は広範にわたっております。これは「生命」を見る立ち位置と、研究を担当する学生の適正から自然に分かれてきたものです。「生命を対象としたシステム科学」というメタな学問としては、ひとまとまりのものと考えています。この「システム生命学」を私たちは3つの領域に捕らえています。

図1 山村研の研究分野

生命から学ぶ: システム生命学の基礎は数理です。数理とは言っても、紙と鉛筆で定理を証明してゆく伝統的な数学だけではなく、強力な計算機とランダムネスをツールとする現代的な意味での数理を指します。

生命を知る: 数理を武器として、生命の謎に迫る生物学です。

生命を創る: 最近新しく興ってきた分野です。生物の素材であるＤＮＡやタンパク質を用いて、いわゆる「ものづくり」をします。

それぞれの側面はお互いに強く関連しています。「生命に学ぶ」と「生命を知る」は、手法・基礎と応用の関係にあります。また、「生命に学ぶ」と「生命を創る」は設計モデルと実験・実装の関係、「生命を知る」と「生命を創る」は理学と工学の関係にあります。私たちの研究室では、システム科学というメタな学問を通じて新しい領域を切り開くという局面の性格と、テーマと学生のマッチングという教育上の方針から、特定の対象について集中することはあえて避けるようにしています。具体的なテーマとして、これまでどんなことが研究され、現在どんなことを研究しているかについては、それぞれの紹介をご覧ください。

キーワード	システム生命学、合成生物学、人工生命、人工知能、システム科学
Webサイト	山村研究室

研究紹介

■生命から学ぶ

生命は長い年月をかけ、より環境に適応するように様々な進化をしてきました。その結果、多種多様な生命が生まれ、独自の特性を持ち合わせています。環境に適応するために最適化された形態・構造・行動様式の中には、目を見張るような複雑で高度な仕組みが多く存在します。これらの生命の持つ仕組みを理解し、そこから学ぶことで、今まで解決できなかった問題へアプローチすることが出来るようになります。

生命から学ぶ脳の仕組みを模倣したロボット制御

図2 生命から学ぶ脳の仕組みを模倣したロボット制御

■生命を知る

生命は私たちにとって最も身近なものでありながら、その仕組みについてはまだ何も知られていないに等しいといえます。生命の謎に迫るための鍵は情報とシステムです。単に、生命を構成する元素は何かといえば、それについてはすでによく知られています。しかし、これらを個別に扱っても生命は理解できません。生命はこれらを複雑に構成し、全体として成り立っているのです。生命が織り成す情報とシステムを読み解くことこそが、生命の本質を知ることだといえます。

生命を知る光による遺伝子発現制御

図3 生命を知る光による遺伝子発現制御

■生命を創る

研究者が所望する特性を持った生命システムを、設計し"つくる"研究が近年行われています。生体分子による化学反応の自律制御を利用した計算機をつくる"分子コンピューティング"、生体分子から成る構造物やアクチュエータをつくる"分子ロボティクス"、人工の生体分子ネットワークを組み込むことにより所望の特性を生物に持たせる"合成生物学"を当研究室では研究しております。これらの研究には、生命システムの原理の理解という理学目的や、分子ロボットや細胞をシャーシとした生物ロボットを医学・工学的に役立てる目的があります。

生命を知る光による遺伝子発現制御

図4 生命を創るものつくりから遺伝子ネットワークを考える

教員紹介

山村雅幸教授博士（工学）

教授山村雅幸

生命理工学コース（情報工学系知能情報コース主担当）
教授山村雅幸

学歴・職歴

1989	東京工業大学総合理工学研究科後期博士課程満期退学
1990	工学博士（東京工業大学）
1989-	東京工業大学総合理工学研究科助手
1996-	同助教授
2004-	同教授
2016-	東京工業大学情報理工学院教授（現在に至る）

1999	ニューヨーク州立大学ビンガムトン校客員助教授
2003-	東京医科歯科大学大学院疾患生命科学研究部・生命情報科学教育部客員准教授
2009-	同客員教授（2012まで）

所属学会: ・人工知能学会
・進化経済学会
・American Association for Artificial Intelligence
・ソフトウエア科学会
・International Society for Computational Biology
・計測自動制御学会

研究成果

山村研究室の成果は以下のWebページを御覧ください

雑誌・著作
http://www.ali.c.titech.ac.jp/journal.html
国際会議
http://www.ali.c.titech.ac.jp/i_conference.html
国内学会
http://www.ali.c.titech.ac.jp/d_conference.html
受賞など
http://www.ali.c.titech.ac.jp/award.html

学生へのメッセージ

山村雅幸教授より: 伝統的な大学教育の理想は、豊かな教養と深い専門性の「Τ型」人材育成です。現代では専門を二つ以上持つ「Π型」になれと言われます。実際に自ら勉強し、学生に教育してみると、ものすごく難しいのです。特に、短期間で同時に複数の専門を学ぶと、どちらも不十分な小文字の「π型」になってしまう危険性があります。私は、自分の主専門を確立して「Τ型」となった後に、他分野の良質の基礎を学んで「Γ型」となり、ゆっくり時間をかけて「Π型」に育ててゆくのが良いと考えています。挑戦はするが無理はしないのがモットーです。