生态系を利用した全く新しい础滨―高い生物多様性は高い计算能力に繋がる?―

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 近年、様々な分野でニューラルネットワークを用いたデータ解析法-いわゆる人工知能(础滨)-が盛んに开発?利用されています。これまでに様々なニューラルネットワークが提案され、その计算能力が评価?利用されてきました。しかし、生态系に自然に存在するネットワーク(例えば、食う-食われるといった种间関係)が计算能力を持っているのか、またそれらを我々人间が利用できるのか、については全く研究されてきませんでした。

 今回、潮雅之 白眉センター特定准教授(現:香港科技大学助理教授)、渡邉一史 B.Creation株式会社CEO、福田康弘 東北大学助教、徳留勇志 東京大学学術支援専門職員(研究当時)、中嶋浩平 同准教授のグループは、生態系シミュレーションと微生物培養系を用いた実験から、生態系に存在するネットワークが計算能力(情報処理能力)を持ち、我々がその能力を利用しうる、という証拠を見つけました。

 本研究で示された「生态系の计算能力」は、これまでに注目されなかった计算资源であり、発展着しい础滨技术に新たな方向性を与えるものです。また、高い生物多様性と高い计算能力に関连があることも示唆されており、これまで知られていなかった生物多様性の新たな価値に光を当てるものでもあります。

 本研究成果は、2023年4月19日に、国際学術誌「Royal Society Open Science」にオンライン掲載されました。

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(补)研究の概念図。通常のニューラルネットワークを実际の微生物个体群に置き换えて计算を実装。(产)计算を行ったチャンバー。底面が透明になっており微生物の反応を観察可能。(肠)チャンバー内のテトラヒメナの顕微镜写真。温度?栄养条件に応じて微生物の反応が変わり、この「多様な反応」が计算资源となる。
研究者のコメント

「これまで、生态系动态の理解や种间相互作用ネットワークの推定といった生态学の研究を行ってきましたが、その过程で感じていた「生态系に対するもやもや感」が何だったのか、この研究を通して一つ理解できました。生态系は巨大な情报処理装置だったのです!恐らくあらゆる生态系で、膨大な情报が超高速かつ省エネルギーで飞び回っているはずです。びっくりです。」(潮雅之)

书誌情报

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【书誌情报】
Masayuki Ushio, Kazufumi Watanabe, Yasuhiro Fukuda, Yuji Tokudome, Kohei Nakajima (2023). Computational capability of ecological dynamics. Royal Society Open Science, 10(4):221614.

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