制御工学 × 生体分子システム

私たちの研究室では世の中に存在する動的な対象(時間的に変化する「もの」や「こと」)を「制御」したり「最適化」したりするためのフィードバック制御理論の研究を行い,それを合成生物学や分子ロボティクスに応用して様々な生体分子システムの設計や構築を行っています.数理・計算・生物・デバイスを統合するプラットフォームの構築を通して,微生物や生体分子を材料とする工学システムの設計プロセスを体系化する生体分子システム工学の確立を目指しています.

キーワード: 制御工学,数理最適化,合成生物学,分子ロボティクス,マイクロ流体デバイス


News

  • 2022年10月23-27日: 修士1年 白石がMicroTAS2022で研究成果 "L-2L LADDER MICROFLUIDICS FOR DYNAMIC GENERATION OF CHEMICAL CONCENTRATIONS" (S. Shiraishi, T. Chatani, H. Miyazako, H. Onoe, Y. Hori)をポスター発表します.
  • 2022年9月12日: 修士1年南らの論文"Two-step reinforcement learning for model-free redesign of nonlinear optimal regulator" (M. Minami, Y. Masumoto, Y. Okawa, T. Sasaki, Y. Hori) がarXivで公開されました (arXiv)
  • 2022年9月8日: 修士1年 中島がSICE2022SICE Annual Conference Young Author's Awardを受賞しました.
  • 2022年9月7, 8日: 修士1年 中島がSICE2022で登壇し研究成果 "Model-based analysis and rapid prototyping of genetic circuits with decoy transcription factor binding sites" (A. Nakajima, T. Yamamoto, T. Kotsuka, Y. Hori)を発表します.
  • 2022年9月: 修士1年 中島がSICE2022に投稿した研究成果 "Model-based analysis and rapid prototyping of genetic circuits with decoy transcription factor binding sites" (A. Nakajima, T. Yamamoto, T. Kotsuka, Y. Hori)が SICE Annual Conference Young Author's AwardのFinalistに選出されました.
  • 2022年8月: 卒業生 櫻井らの論文 "Interval Analysis of Worst-case Stationary Moments for Stochastic Chemical Reactions with Uncertain Parameters" (Y. Sakurai and Y. Hori) がAutomaticaに掲載確定しました (preprint).
  • 2022年8月19日: 修士1年 齋田が分子ロボティクス・夏の学校でオンラインのソフトウェア演習「Pythonを用いた反応動態シミュレーション」を行う予定です.博士2年 小塚,学部4年 北田がTAとしてサポートします.
  • 2022年7月13日: 博士2年 小塚がEuropean Control Conference 2022で登壇し研究成果"Frequency Response of Diffusion-Based Molecular Communication Channels in Bounded Environment" (T. Kotsuka and Y. Hori)を発表する予定です (arXiv)
  • 2022年7月12日: 堀が分子ロボティクス・夏の学校でオンライン講義「DNAコンピューティング」を行う予定です.
  • 2022年6月: 修士2年 神戸,卒業生(現在医学部D2)古志らの論文"A parametric logistic equation with light flux and medium concentration for cultivation planning of microalgae" (K. Kambe, Y. Hirokawa, A. Koshi, Y. Hori) がJournal of the Royal Society Interfaceに掲載されました株式会社meravi 様(共著者・広川様)との共同研究によるものです.(bioRxiv)
  • 2022年6月1日: 博士2年 小塚がロボティクス・メカトロニクス 講演会 2022 (ROBOMECH 2022)にて登壇する予定です.
  • 2022年5月: 博士2年 小塚がSCI学生発表賞を受賞しました.
  • 2022年5月21日: 共同研究者の上原さん(慶應義塾大・石榑研)が化学とマイクロ・ナノシステム学会 第45回研究会(CHEMINAS 45)にて研究成果「円形断面マイクロ流路の作製とOn-Offバルブへの応用」(上原,堀,石榑)を発表しました.慶應義塾大学の石榑研究室との共同研究によるものです.
  • 2022年5月18日: 修士1年 白石が第66回 システム制御情報学会 (SCI'22)にて研究成果「生化学反応系の動的制御のためのケミカルアクチュエータおよび可変容量リアクタ」(白石,茶谷,宮廻,尾上,堀)を発表する予定です.東京大学の宮廻裕樹先生,慶應義塾大学の尾上弘晃先生との共同研究によるものです.
  • 2022年5月18日: 博士2年 小塚が第66回 システム制御情報学会 (SCI'22)にて研究成果「双方向型分子通信路のモデル化および周波数応答解析」(小塚,堀)を発表する予定です.
  • 2022年3月: 修士2年松永が物理情報工学分野優秀修士論文賞を受賞しました.
  • 2022年3月14日: 堀がInternational Workshop on Molecular Cybernetics: Toward Chemical AIにて講演"A Mathematical Optimization for the Analysis and Design of Uncertain Biocircuits"を行いました.
  • 2022年3月8日: 学部4年 南が第9回計測自動制御学会制御部門マルチシンポジウム(MSCS2022)にて研究成果「離散時間系の学習則を用いたモデルフリー二段階制御器設計法の過渡学習性能の向上」(南,大川,佐々木,堀).株式会社富士通の大川様,佐々木様との共同研究です
  • 2022年3月7日-10日: 慶応大・井上研究室のメンバーと共に第9回計測自動制御学会制御部門マルチシンポジウム(MSCS2022)運営を行いました
  • 2022年2月: 修士1年 神戸らの論文 "A parametric logistic equation with light flux and media concentration for cultivation planning of microalgae" (K. Kambe, Y. Hirokawa, A. Koshi, Y. Hori) がbioRxivで公開されました
  • 2022年2月: 論文 "Exact Instability Margin Analysis and Minimum Norm Strong Stabilization - phase change rate maximization -" (S. Hara, C.-Y. Kao, S. Z. Khong, T. Iwasaki, Y. Hori) がarXivで公開されました.
  • 2022年1月28日: 堀が学術変革領域(A)「分子サイバネティクス」の領域セミナーで「フィードバック制御理論に基づく生体分子システムのモデルベース設計」と題して講演しました
  • 2022年1月21日: 修士1年 原が第34回自律分散システム・シンポジウムにて研究成果「分子通信の設計のための到達時刻分布を用いた拡散動態シミュレーション法」(原,堀)を発表しました.
  • 2021年11月: 博士1年 小塚が第5回分子ロボティクス年次大会にて若手研究奨励賞を受賞しました
  • 2021年11月9日-11日: 修士2年 茶谷が化学とマイクロ・ナノシステム学会第44回研究会 (CHEMINAS 44)にて「化学種濃度のデジタル-アナログ変換のための L-2L ラダー型流路」(茶谷,白石,宮廻,尾上,堀)と題して研究発表を行います.学部4年 白石,東京大学の宮廻裕樹先生,慶應義塾大学の尾上弘晃先生との共同研究によるものです.
  • 2021年11月6日-7日: 博士1年 小塚が第5回分子ロボティクス年次大会にて「拡散分子通信路の伝達関数を用いた通信距離による帯域制限の解析」(小塚,堀)と題して研究発表を行います.
  • 2021年10月: 博士1年の小塚が「JST 博士後期課程学生支援プロジェクト」(JST 次世代研究者挑戦的研究プログラム) に採択されました.
  • 2021年10月: 原辰次先生(東大・東工大名誉教授),岩崎徹也先生(UCLA)との共同研究の成果 "Instability Margin Analysis for Parametrized LTI Systems with Application to Repressilator"がAutomaticaに再録されることになりました (preprint)
  • 2021年9月: 博士1年小塚がBIOMOD JAPAN OPEN 2021にチューターとして参加しています.また,堀が実行委員兼メンターとして参加しています.
  • 2021年9月14日: 堀がIFAC Conference on Modelling, Identification and Control of Nonlinear Systems (MICNON 2021)のTuotrial Workshopで登壇し講演 "Theory-based Design and Control of Biomolecular Systems" を行う予定です.
  • 2021年9月9日: 修士1年 原がSICE2021で登壇し"Modeling and Stability Analysis for Multi-Agent Molecular Communication Systems: A Case Study for Two Agents"を発表します.
  • 2021年7月: 堀の解説記事「生体分子を材料とする人工システムの設計と制御 〜生物と人工物をつなぐためのフレームワーク〜」が「計測と制御」に掲載されます.
  • 2021年5月: 堀の解説記事「確率ゆらぎを利用した生体分子システムの設計」が「計測と制御」に掲載されました.
  • 2021年5月: 博士1年 小塚らの論文 "Spatial Frequency based Characterization of Disturbance Rejection in Molecular Communication Systems" by Taishi Kotsuka and Yutaka HoriがIEEE Transactions on Molecular, Biological, and Multi-Scale Communications (T-MBMC)に採録されました.
  • 2021年5月26日: 堀がシステム制御情報学会 (SCI'21)のOS「ポストコロナ未来社会」(5月26日 13:30-14:45) のパネル討論に登壇します.
  • 2021年4月: 論文「大学の枠を越えたオンライン生体分子デザインコンペティションの取り組み」が工学教育誌に再録されました.昨年度に実施したBIOMOD JAPAN OPEN 2020 (分子システムの学生コンペ)に関する論文です.
  • 2021年3月: 修士2年増元の論文 "Model-free two-step design for improving transient learning performance in nonlinear optimal regulator problems" by Y. Masumoto, Y. Okawa, T. Sasaki, Y. Hori がarXivで公開されました.株式会社富士通研究所の大川様,佐々木様との共同研究です. (preprint)
  • 2021年3月: 学部4年 神戸が主任賞(優秀卒業論文賞)を受賞しました.
  • 2021年3月: 修士2年 増元が第8回制御部門マルチシンポジウムで登壇し,研究「非線形最適レギュレータ問題に対するモデルフリー二段階設計による過渡学習性能の改善」(増元,大川,佐々木,堀)の発表を行います.株式会社富士通研究所の大川様,佐々木様との共同研究です.
  • 2021年3月: 原辰次先生(東大・東工大名誉教授),岩崎徹也先生(UCLA)との共著研究の成果 "Robust Instability Radius for Multi-agent Dynamical Systems with Cyclic Structure" (S. Hara, T. Iwasaki, Y. Hori)がSICE International Symposium on Control Systems (ISCS)に採択されました.3月に行われるISCSで原先生が登壇し発表します(preprint)
  • 2021年2月: 櫻井(卒業生)の論文"Interval Analysis of Worst-case Stationary Moments for Stochastic Chemical Reactions with Uncertain Parameters"がarXivで公開されました.(preprint)
  • 2020年12月: 学部4年 神戸が11月に行われた第63回自動制御連合講演会における優秀発表賞を受賞することが決まりました。
  • 2020年12月: 修士2年 小塚が分子ロボティクス定例研究会(12月9日; オンライン開催)で「空間周波数分解に基づく細胞間分子通信システムの外乱応答解析」を発表する予定です。
  • 2020年11月: 共同研究者の竹内さん(慶應義塾大学)の論文"Microfiber-Shaped Programmable Materials with Stimuli-Responsive Hydrogel" by N. Takeuchi, S. Nakajima, K. Yoshida, R. Kawano, Y. Hori, and H. OnoeがSoft Roboticsに採録されました
  • 2020年11月: 昨年度卒業(現在医学研究科)の古志が第4回分子ロボティクス年次大会で「DNA 温度計を内包したドロップレットによる DNA 回路の温度特性計測」(古志,堀)を発表しました.
  • 2020年11月: 修士1年 茶谷が第4回分子ロボティクス年次大会で登壇し「D/A 変換器のアナロジーを⽤いた動的な溶液⼊⼒制御のためのマイクロ流体デバイス」(茶⾕,尾上,宮廻,堀)を発表しました
  • 2020年11月: 学部4年 神戸が第63回自動制御連合講演会で登壇し「微分方程式とガウス過程回帰を用いた微細藻類の細胞増殖予測モデル」(神戸,古志,広川,池田,辻本,中村,尹,堀)を発表します.株式会社シーエムディーバイオ様との共同研究の成果です.
  • 2020年11月: 修士2年 小塚が第63回自動制御連合講演会で登壇し「空間周波数サブシステム分解に基づく細胞間分子通信システムの外乱応答解析」(小塚,堀)を発表します.
  • 2020年11月: 堀が第63回自動制御連合講演会で登壇し「数理最適化による反応移流拡散システムのパターン形成解析」(堀,宮廻)を発表します.宮廻裕樹先生(東京大学)との共同研究の成果です.
  • 2020年11月: 第4回分子ロボティクス年次大会が行われる予定です(堀が実行委員長を務めています).
  • 2020年9月: 学部4年 山内がプレゼン技法の研究発表でベストプレゼンターに選ばれました
  • 2020年9月: 修士2年 増元さんのサマーインターンシップでの活動が記事で紹介されました
  • 2020年8月: 原辰次先生(東大・東工大名誉教授),岩崎徹也先生(UCLA)との共著論文 "Instability Margin Analysis with Application to Biological Oscillations" がarXivで公開されました.preprint
  • 2020年7月: 修士2年 鈴木らの論文 "A Quartz Crystal Microbalance based Portable Gas Sensing Platform for On-demand Human Breath Monitoring" by R. Suzuki, T. Emura, Y. Tokura, N. Kawamura, Y. HoriがIEEE Accessに採録されました.論文
  • 2020年7月: 原辰次先生(東大・東工大名誉教授),岩崎徹也先生(UCLA)との共著論文 "Robust Instability Analysis with Application to Neuronal Dynamics"がIEEE CDC2020に採択されました.preprint.
  • 2020年7月: 修士1年 松永, 修士2年 植村の共著論文がIEEE CDC2020に採択されました.12月のIEEE CDCにて登壇し論文"Finite-time Stability Analysis for Resource Limited Chemical Reactions"を発表する予定です.
  • 2020年6月: 修士1年 松永,修士2年 植村の共著論文"Finite-time Stability Analysis for Resource Limited Chemical Reactions"がIEEE Control Systems Lettersに採録されました.
  • 2020年6月: 堀が第1回SICEポストコロナ未来社会ワークショップ: パンデミックとシステム・制御・ネットワーク理論で講演「感染症の人口動態モデルとその不確かさ」とパネルディスカッションを行いました.
  • 2020年5月: 論文 "Modeling and Analysis of Stochastic Reaction Kinetics in Biomolecular Systems" by Yutaka Hori が New Generation Computingに掲載されました.
  • 2020年3月: 論文 "Robust Instability Analysis with Application to Neuronal Dynamics" by Shinji Hara, Tetsuya Iwasaki and Yutaka Hori がarXiv.orgで公開されました.
  • 2020年3月: 修士2年 森田の研究「筋力学モデルの不確かさを定量化するためのパラメタ集合同定法」の予稿が計測自動制御学会制御部門マルチシンポジウム(MSCS)の予稿集に掲載されました(コロナウイルス感染症対策のため開催中止).
  • 2020年3月: 修士1年 増元の研究「制御対象の事前情報を利用した出力フィードバック最適制御器の効率的な学習に向けて」の予稿が計測自動制御学会制御部門マルチシンポジウム(MSCS)の予稿集に掲載されました(コロナウイルス感染症対策のため開催中止).
  • 2020年3月: 学部4年 松永の研究「リソースに制約のある化学反応の有限時間安定性の解析法」の予稿が計測自動制御学会制御部門マルチシンポジウム(MSCS)の予稿集に掲載されました(コロナウイルス感染症対策のため開催中止).
  • 2020年1月: 堀が講演「制御工学的アプローチによる遺伝子回路の設計と実装」を第77回BMIRCセミナー (九州工業大学)にて行います.
  • 2020年1月: 共同研究者の修士2年 竹内さん(慶大) が "LOCALLY BENDABLE STIMULI-RESPONSIVE HYDROGEL ACTUATOR WITH AXIALLY PATTERNED FUNCTIONAL MATERIALS" (with S. Nakajima, R. Kawano, Y. Hori and H. Onoe)をMEMS2020にて発表します.
  • 2019年12月: 共同研究者の修士2年 竹内さん(慶大) が 「バルブ付きマイクロ流体デバイスによる刺激応答性軸方向パターニングゲルの構築」(竹内,中島, 川野,堀,尾上)をサイボウニクス研究会にて発表します.
  • 2019年12月: 修士2年 古志が "Droplet based characterization of temperature dependent kinetics of DNA circuits" (with Y. Hori) を Industry-UCB-UEC-keio Workshop 2019にて発表しました.
  • 2019年12月: 修士2年 森田が "Parameter set identification for uncertainty quantification of muscle mechanical models" (with T. Uchiyama and Y. Hori) を Industry-UCB-UEC-keio Workshop 2019にて発表しました.
  • 2019年12月: 修士2年 若命が"A microfluidic actuator for dynamic control of biomolecular reactions" (with Y. Hori) を Industry-UCB-UEC-keio Workshop 2019にて発表しました
  • 2019年12月: 修士1年 植村が"Outer approximation of solution sets for uncertain dynamic polynomial systems" (with Y. Hori) を Industry-UCB-UEC-keio Workshop 2019にて発表しました
  • 2019年12月: 学部4年 山本が "Gain Control of Genetic Circuits using Decoy Promoters" (with Y. Hori) を Industry-UCB-UEC-keio Workshop 2019にて発表しました.
  • 2019年12月: 学部4年 今井が "Position feedback control of micro particles using dielectrophoresis" (with S.H. Kim, A.J. Genot, Y. Monnai, T. Fujii and Y. Hori) を Industry-UCB-UEC-keio Workshop 2019にて発表しました.
  • 2019年12月: 国際会議論文"Semidefinite programming for Turing instability analysis in molecular communication networks" by Y. Hori and H. Miyazakoが採択され堀がIEEE Conference on Decision and Controlにて登壇します. (東京大学 宮廻博士との共同研究).
  • 2019年10月: 共同研究者の修士1年鈴木隆起さんが「Raspberry Piを用いたWebブラウザ表示型高感度マルチガスセンサ」(鈴木,江村,都倉,阿部,堀,白鳥)を第9 回CSJ 化学フェスタ 2019にて発表しました.
  • 2019年10月: 修士2年 小塚の国際会議論文"Disturbance response analysis of cell-to-cell communication systems based on spatial frequency decomposition" by T. Kotsuka and Y. Hori が採択されIFAC Conference on Foundations of Systems Biology in Engineeringにて登壇します.
  • 2019年9月: 共同研究者の修士1年江村鷹基さんが「Rasberry Piを用いたWebブラウザ表示型リアルタイムマルチガス分析」(江村,鈴木,都倉,阿部,堀,白鳥)を電子情報通信学会ソサイエティ大会にて発表しました.
  • 2019年9月: 湘南ビレッジセンターで開催されるワークショップFormal methods for the synthesis of biomolecular circuitsで堀が登壇します.
  • 2019年7月: 論文"Robust stability analysis for LTI systems with generalized frequency variables and its application to gene regulatory networks" by S. Hara, T. Iwasaki and Y. Hori がAutomaticaに出版されました
  • 2019年7月: 堀が担当する「競技プログラミング有志チーム」の第3期生メンバー60名 (20チーム) がACM国際大学対抗プログラミングコンテストに参加しました.3チームが11月に行われるアジア地区横浜大会への進出を決めました (正式順位表).
  • 2019年5月: 堀のリレー記事「制御からバイオへの越境,そして融合」が計測と制御に掲載されました
  • 2019年4月: 堀の解説記事「生体分子システムにおける確率ゆらぎのモデリングと解析」が計測と制御に掲載されました