領域概要

ヘテロな細胞集団が示す知能的な振る舞いの
発現原理を解明し、工学・医学応用へ

生物の「群れ」は、集団全体があたかも意思を持った一つの個体であるかのように知能的に振る舞います。この振る舞いは、群れの構成要素（以下、「自律個」と呼びます）の間の局所的なやり取りによって創発的に生み出されており、「群知能」と呼ばれています。本領域では、様々な性質を持つ自律個が変動環境下において適切な役割を自身で見つけながら秩序を創発し、高い機能を発揮し続けるヘテロな群知能システムの設計原理を明らかにすることを目標としています。

本領域では特に、動き回る細胞の群れに注目します。生体内の組織の多くは多種多様の細胞から構成されていて、また、同一種の細胞群だけに注目しても、遺伝子発現の揺らぎ等により各細胞の性質は不均一です。細胞単体では極めて限られた計算能力しか持ちませんが、性質の異なる個々の細胞が相互作用しながらその内部状態・役割を適切に変化させることで、変動する環境に適応し、全体として優れた機能を発揮します。

この細胞の群れが示す知能的な振る舞いの発現原理を、生物学的手法による高精度の実データ解析と数理モデリングによる構成論的アプローチを融合することで、明らかにすることを目指しています。さらには、抽出した制御原理を用いて、群ロボットの開発や細胞群の人為的な操作による再生医療への展開も行い、その汎用性・応用可能性も示したいと考えています。