駆け足で読む『ウェットウェア〜単細胞は生きたコンピューターである〜』

ウェットウェア: 単細胞は生きたコンピューターである

• 「細胞が自己についてどこまで知っているか」〜バーバラ・マクリントック(ノーベル賞受賞講演、1983)
• はじめに
  • ウェットウェア
    • ハードウェアとソフトウェアの中間
    • 入力を処理して出力をする装置として生物・生命現象をとらえる
  • 誰のために本を書くか
    • 自分のために
    • 溜めこんだ知識を整理してあげる
• 第１章　利口な細胞
  • 細胞の記憶
    • 生物の活動は「今」を感知して「次」を決めるとすれば、深度１のマルコフ連鎖
    • マルコフ連鎖の深度を深くすれば、それは「過去」の「記憶」を用いていることになる
    • では、「過去」の情報をどうやって利用するのか。
    • それが「記憶」の機構
  • 行動パターン
    • 入力に対して出力が決まっていれば「パターン」
    • 入力があって、出力があるものは「関数」
    • 「関数」が「多」変数を引数ととり、「関数」の中に「分岐処理」があることで「出力パターン」の複雑さはある程度構成できる→場合分け
    • 「関数」が入力値に対して、非線形な出力値を持てば、複雑な「出力パターン」ができる
    • 非線形な関数を入出力の観察データから求めることは線形な場合に比べて、難しいのは言うまでもない
• 第２章　シミュレートされた生命
  • ゲーム上の疑似生物
  • コードで行動パターンを記載
  • 生命は「計算機」か
    • フォン・ノイマンの定義では「計算機ではない」かもしれないが
    • ファインマンの定義では「計算機である」だろう
  • バーチャル・リアリティからわかること
  • 入力装置が拡張しても対応できる
  • 出力装置が拡張しても対応できる
• 第３章　タンパク質のスイッチ
  • (単)細胞がもつ、計算機素子としてのスイッチ
  • 形を変えて、機能のオン・オフをするタンパク質〜アロステリックタンパク質
• 第４章　タンパク質のシグナル
  • 分子修飾(リン酸化・メチル化など)
  • リガンドとレセプター
  • 素子としての性質
    • Boolスイッチ
    • ファジー論理
  • 細胞内の空間支配と伝達
    • 細胞骨格
    • 分子数が情報を伝達する
• 第５章　細胞の配線
• タンパク質は入力に対して「反応」という出力を持つ
  • 出力は、理科の分類としては2通り？
    • 物理的反応(力学的なそれ、電磁気学的なそれ、も)
    • 化学的反応
    • 物理的であるか化学的であるかは、人間の学問上の分類であって、そのどちらであるか、それらの組み合わせであるかについては、「細胞」も「個体」も「気にはしない」だろう
  • 微分処理もできる
    • 「変化量」に応じて出力を決めるのであって、「絶対量」で決めるのではない
    • 生物学的には「順応」
    • 数学的には「微分」
    • 情報的には、「深度のあるマルコフ連鎖」
  • 多状態を感知・記憶・場合分け
    • 受容体に複数の就職状態
    • 受容体がクラスタ化することで、状態数は膨大
  • 拡散による伝達
    • 膜構造により堅く区画する
    • ゾルとして緩く区画する
    • 拡散を「硬軟」の区画で制御する
• 第６章　ニューラルネットワーク
  • 神経細胞のネットワーク
  • その自己学習システム
  • 細胞内に神経系はないけれども、代わりにあるのは、分子が作る反応ネットワーク
  • ネットワークは頑健性をもたらす
    • 一部が壊れても対して変化しない
    • 大事な仕組みは複雑なネットワークで頑健度が上がっている(か？)
• 第７章　細胞の意識
  • 粗大な現象と微細な(分子レベルの)現象はつながっている
    • 例えば呼吸
    • 呼吸はどれくらい粗大になると「意識」されるのか…分子のレベルでも「意識」に対応する何かがある。「意識」の定義を変えればよいだけ
• 第８章　分子の変形
  • ＲＮＡ・ＤＮＡ
  • 配列の変化、進化、体細胞リアレンジメント
  • 配列と形と機能
• 第９章　団結する細胞
  • 細胞間の情報交換
  • 自立する細胞
  • 結果として集団に「粗大な行動」が起きる
    • 周期性
    • 粘菌の行動
• 第10章　遺伝子回路
  • 発現調節
  • 複雑系
  • 損傷に強いシステム
• 第11章　ロボット
  • よくできたロボット
  • 何かを見落としている？
• 第12章　生命の本質
  • 神経細胞のネットワーク
  • 細胞は動けないけれど、可塑性がある(大きい)
  • ダイナミックな入出力関数
• 第13章　ふたたびアメーバについて
  • 周期的な環境変化が所与だと、その周期のどこにいるのかの情報を使うことは有利