Development of Reactive Molecular Robotics Powered by Artificial Metabolism

2022年度は，DASHシステムを使って実装した人工代謝系で駆動するDNAマシンをベースに，光刺激に応じて選択的移動をする自律型分子ロボットのプロトタイプを設計・作製した．光応答性分子を用いた分子レベルでの構造生成リリーサー機構を設計・作製し，これとDASHシステムと組み合わせた．この分子ロボットを用いることで，本研究のコンセプト実証実験となる，Y字型デバイス内での擬似的な走光性を実現した．これにより，反応型アーキテクチャーに基づく設計で，分子ロボットへ簡単な知能実装が可能であることを示すことができた．2023年度は，上記のプロトタイプ実装をさらに拡張し，多層デバイス内の選択的移動などを反応型アーキテクチャに基づき実装する．さらに，構造生成リリーサー機構についても可逆的な設計に変更することで，光刺激に応じてダイナミックに進行方向を切り替えることが可能な分子ロボットの実装を目指す．これらにより，より生物が持つ走光性に近い挙動特性を持った自律型分子ロボットが実現すると期待される．また，2022年度は，人工代謝系で駆動する次世代の分子ロボット実現に向け，本系の発展系として新たに分子モータと組み合わせた動的構造生成系の構築を共同研究として行った．その基盤となる動的構造生成にはすでに成功しており，今後は本系をもとにすることで，反応型アーキテクチャーと組み合わせた分子ロボットの作製も目標とする．可塑性のある学習などといった，本研究の目的を新たな形で実装しうるシステムになることが期待される．

2022年度は，DASHシステムを使って実装した人工代謝系で駆動するDNAマシンをベースに，光刺激に応じて選択的移動をする自律型分子ロボットのプロトタイプを設計・作製した．光応答性分子を用いた分子レベルでの構造生成リリーサー機構を設計・作製し，これとDASHシステムと組み合わせた．この分子ロボットを用いることで，本研究のコンセプト実証実験となる，Y字型デバイス内での擬似的な走光性を実現した．これにより，反応型アーキテクチャーに基づく設計で，分子ロボットへ簡単な知能実装が可能であることを示すことができた．2023年度は，上記のプロトタイプ実装をさらに拡張し，多層デバイス内の選択的移動などを反応型アーキテクチャに基づき実装する．さらに，構造生成リリーサー機構についても可逆的な設計に変更することで，光刺激に応じてダイナミックに進行方向を切り替えることが可能な分子ロボットの実装を目指す．これらにより，より生物が持つ走光性に近い挙動特性を持った自律型分子ロボットが実現すると期待される．また，2022年度は，人工代謝系で駆動する次世代の分子ロボット実現に向け，本系の発展系として新たに分子モータと組み合わせた動的構造生成系の構築を共同研究として行った．その基盤となる動的構造生成にはすでに成功しており，今後は本系をもとにすることで，反応型アーキテクチャーと組み合わせた分子ロボットの作製も目標とする．可塑性のある学習などといった，本研究の目的を新たな形で実装しうるシステムになることが期待される．