Optimization of molecular robot swarms for the emergence of collective behaviors

针对集体行为出现的分子机器人群优化

• 批准号: 19KK0261
• 负责人: オベル加藤 ナタナエル
• 金额: $ 11.56万
• 依托单位: Ochanomizu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Fund for the Promotion of Joint International Research (Fostering Joint International Research (B))
• 财政年份: 2019
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2019-10-07 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19KK0261/
• 关键词: Molecular Robotics; Collective Behaviors; Swarm; Microfluidics; Reaction-Diffusion; Quality-Diversity; Evolutionary Algorithm

On the experimental side, our focus was on novel candidates for molecular robotic bodies: DNA droplets and water‐in‐water droplets with signaling and sensing capabilities. We also implemented a system for the dynamic production of molecular signals, thus completing the last elements needed for molecular robots according to the original plan.On the theoretical side, we continued our work on the implementation of a molecular algorithm for area shape recognition in a swarm of (electronic) robots. We also extended our molecular computing model and designed a molecular oscillator that can be toggled between different limit cycles.In terms of collaborations, we organized two trips to the French side: one hands-on research trip, working directly on the robotic implementation, and one short workshop, reporting on the progress of both sides and discussing further collaborations.

在实验方面，我们的重点是分子机器人的新候选者：具有信号和传感能力的DNA液滴和水包水液滴。我们还实现了一个动态产生分子信号的系统，从而按照原计划完成了分子机器人所需的最后几个元素。在理论方面，我们继续了在一群（电子）机器人中实现区域形状识别的分子算法的工作。我们还扩展了分子计算模型，设计了一个可以在不同极限环之间切换的分子振荡器。在合作方面，我们组织了两次法国之行：一次是亲自动手的研究之旅，直接参与机器人的实现;另一次是简短的研讨会，报告了双方的进展，并讨论了进一步的合作。

项目成果

Sorbonne University, ISIR/Sorbonne University, LJP(フランス)

索邦大学，ISIR/索邦大学，LJP（法国）

VAEによる分子反応ネットワークの探索

VAE 探索分子反应网络

• 发表时间: 2019
• 作者: Leo Cazenille;Nicolas Lobato-Dauzier;Nathanael Aubert-Kato;Ibuki Kawamata;Erika Yamazaki & Nathanael Aubert-Kato
• 通讯作者: Erika Yamazaki & Nathanael Aubert-Kato

化学反応ネットワークを用いた Reservoir Computingの性能向上

使用化学反应网络提高油藏计算的性能

• 发表时间: 2022
• 作者: Ito Mika;Aubert-Kato Nathanael
• 通讯作者: Aubert-Kato Nathanael

Molecular-scale robots built from DNA and their self-assembly

由 DNA 构建的分子级机器人及其自组装

• 发表时间: 2023
• 作者: Sumi Tomonari;Harada Kouji;○土肥栄祐 飯村傑 原瀬翔平 鳥越恵治郎 花谷行雄;藤原豊史;Ibuki Kawamata
• 通讯作者: Ibuki Kawamata

Designing Dynamical Molecular Systems with the PEN Toolbox

• DOI: 10.1007/s00354-020-00089-w
• 发表时间: 2020-03-19
• 期刊: NEW GENERATION COMPUTING
• 影响因子: 2.6
• 作者: Aubert-Kato, Nathanael;Cazenille, Leo
• 通讯作者: Cazenille, Leo