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人工生命 (artificial life) はいま最も熱い研究分野のひとつです。
複雑系 (complex systems) というこれもまた活発な研究分野にも関係しています。
名前が示すとおり、コンピュータを使って生命に関する研究をするのが人工生命です。
この分野では、生命がどのように発生したかをシミュレートしたり、
生物的な現象を理解するためにソフトウェアを作ったり、
進化の仕組みを探ったりしています。
中には、それ自身が生物的な動きをするソフトウェア ー 別の言葉でいえば
人工的な生命そのもの ー を作ろうとしているグループもあります。
［Wikipedia: 人工生命］
人工生命はかなり新しい分野で（一般的になったのは1980年代からです）、しかも分野として非常に広いので、
いろいろなシステムやらモデルがどんどん提案されています。
そんなシステムやモデルの中で、人工化学は台頭著しく、
これから自然界にあるいろいろな振舞いを表現するのに広く使われるようになっていくでしょう。
人工化学とは、基本的には化学反応を抽象的に表現するモデルです。
（物理反応も表現できるものもあるので、「化学」という名前はちょっと紛らわしいのですが…）
［Wikipedia: 人工化学（英語）］
たとえば、水の分子 (H2O) は2つの水素原子 (H) と
酸素原子 (O) からできていて、それができる反応は以下の式で表わせます。
H2 + O -> H2O
いや、空気中では酸素はだいたい O2 ですが、
それはともかくポイントは、原子のあいだの相互作用がこういう式で表現できるということです。
人工化学では、仮想的な分子を想定して、それらの振舞いをこのような式で表現します。
そして計算機上で反応系を模擬的に実験するソフト（シミュレータと呼びます）を作り、仮
想的な分子をこれまた仮想的なタンクの中に入れ、
ぐるぐるとかき回して反応させて、何が起こるかを見る。
物理反応や化学反応はもちろん生物に関しても重要な役割を果たしてますから、
人工化学はこれから人工生命研究のための重要なツールになるはずです。
［シミュレータの画面の例］（312キロバイト, 1024×768画素）
この研究室では主に、単純な人工化学モデルを作り、それを使って
いろいろな生物現象をモデル化し、模擬実験をしています。
それだけではなく、人工化学と DNA 計算の関係についても研究をしています。
DNA 計算（DNA computing、もっと広くは分子計算 (molecular computing) と呼びます）とは、
コンピュータではなく DNA（細胞内で遺伝子をもっているあれです）を使って計算をしちゃおう、という研究です。
この研究室でこの研究を始めてまだ間もないですが、いくつかの面白い結果がすでに出ています。
非常に有望な分野であると同時に、ほんとに面白い分野ですよ。
最近の研究成果：人工化学で作曲ができる！ 曲の例を聞いてみる？
- Kazuto Tominaga: Artificial Chemistry and Natural Computing
（人工化学と自然計算）．
International Journal of Unconventional Computing. In press.
- Kazuto Tominaga, Yoshikazu Suzuki, Keiji Kobayashi, Tooru Watanabe, Kazumasa Koizumi and Koji Kishi:
Modelling Biochemical Pathways Using an Artificial Chemistry
（人工化学による生化学反応経路のモデル化）．
Artificial Life. In press.
- Kazuto Tominaga and Masafumi Setomoto:
An Artificial-Chemistry Approach to Generating Polyphonic Musical Phrases
（多声旋律の生成への人工化学的な試み）．
In Applications of Evolutionary Computing (Proc. EvoWorkshops 2008), pp463-472, 2008.
- Kazuto Tominaga, Tooru Watanabe, Keiji Kobayashi, Masaki Nakamura, Koji Kishi and Mitsuyoshi Kazuno:
Modeling Molecular Computing Systems by an Artificial Chemistry - Its Expressive Power and Application
（人工化学による分子計算系のモデル化 --- その表現力と応用）．
Artificial Life, 13:3, pp223-247, 2007.
- Kazuto Tominaga, Tooru Watanabe and Maki Suzuki:
Formulating Membrane Dynamics with the Reaction of Surface Objects
（面上の物体間の反応による膜変化の形式化）．
In Advances in Artificial Life (Proceedings of the 9th European Conference on Artificial Life (ECAL 2007)),
pp12-21, 2007.
- Tooru Watanabe, Kazumasa Koizumi, Koji Kishi, Masaki Nakamura, Keiji Kobayashi,
Mitsuyoshi Kazuno, Yoshikazu Suzuki, Yuuki Asada and Kazuto Tominaga:
A Uniform Framework of Molecular Interaction for an Artificial Chemistry with Compartments
（小部屋を持つ人工化学への統一的な分子間相互作用の枠組み）．
Proceedings of the 2007 IEEE Symposium on Artificial Life, pp54-60, 2007.
- Tomoya Miura and Kazuto Tominaga:
An approach to algorithmic music composition with an artificial chemistry
（人工化学によるアルゴリズム的音楽作曲の試み）．
In Explorations in the Complexity of Possible Life
(Proceedings of the 7th German Workshop on Artificial Life (GWAL-7)), 2006.
- Kazuto Tominaga: An approach to reasoning in an artificial chemistry
（人工化学における推論の一手法）．
In Proceedings of the 2006 International Conference on Parallel
and Distributed Processing Techniques and Applications (PDPTA'06), 2006.
- Kazuto Tominaga, Keiji Kobayashi, Tooru Watanabe, Kazumasa Koizumi and Koji Kishi:
An approach to constructing qualitative models in computational cell biology
using an artificial chemistry based on pattern matching and recombination
（パターンマッチと組み換えに基づく人工化学を用いて計算細胞生物学における質的モデルを構築する一手法）.
In Proceedings of the 10th International Symposium on the Simulation
and Synthesis of Living Systems (ALIFE X), 2006.
- Yoshikazu Suzuki and Kazuto Tominaga:
Describing metabolic pathways using an artificial chemistry
based on pattern matching and recombination
（代謝経路をパターンマッチと組み換えに基づく人工化学で表現する）.
In Proceedings of the 11th International Symposium on Artificial Life and Robotics (AROB '06), 2006.
[PDF]
- 浅田祐樹，渡邉徹，冨永和人：衝突理論に基づく人工化学の拡張の一手法．
情報処理学会研究報告2006-MPS-62，pp181-184, 2006．
- Tooru Watanabe, Keiji Kobayashi, Masaki Nakamura,
Koji Kishi, Mitsuyoshi Kazuno and Kazuto Tominaga:
Describing DNA automata using an artificial chemistry
based on pattern matching and recombination
（DNA オートマトンをパターンマッチと組み換えに基づく人工化学で表現する）.
In Recent Advances in Artificial Life
(Proceedings of the Second Australian Conference on Artificial Life), 2005.
- Kazuto Tominaga:
Describing protein synthesis and a cell cycle of an imaginary cell
using a simple artificial chemistry
（架空の細胞のタンパク質合成と細胞周期を単純な人工化学で記述する）.
In Proceedings of the Workshop on Artificial Chemistry and Its Applications,
a part of the 8th European Conference on Artificial Life (ECAL 2005),
September 2005.
[PDF]
- Kazuto Tominaga:
Modelling DNA computation by an artificial chemistry
based on pattern matching and recombination
（パターンマッチと組み換えに基づく人工化学による DNA 計算のモデル化）.
In Proceedings of the Workshop on Artificial Chemistry and Its Applications,
a part of the 9th International Conference on the Simulation and Synthesis of Living Systems (ALIFE9),
September 2004.
[PDF]
- Kazuto Tominaga:
Implementation of a prototypal simulator for a formal model
based on pattern matching and recombination
（パターンマッチと組み換えに基づく人工化学のための試作シミュレータの実装）.
In Proceedings of the Workshop on Self-organization in Representations,
a part of Genetic and Evolutionary Computation Conference (GECCO) 2004, June 2004.
[PDF]
この研究室で扱っている人工化学モデルのためのシミュレーションソフトの実現に関する話です。
- Kazuto Tominaga:
A formal model based on affinity among elements for describing behavior of complex systems
（複雑系の振舞いを表現するための、要素間の親和性に基づく形式モデル）.
Technical Report UIUCDCS-R-2004-2413, Department of Computer Science,
University of Illinois at Urbana-Champaign, March 2004 (Corrected: June 2004).
[PDF]
この研究室で扱っている人工化学モデルの初出です。
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（最終更新 $Date: 2007/08/01 02:31:47 $）
