授業の目的 【日本語】
Goals of the Course(JPN) | | 本集中講義のテーマは「分子ロボティクス基礎」である。
分子ロボティクスは、DNA・RNA・タンパク質などの生体分子や人工分子をデザインして部品として用い、それらを組み合わせてシステム化することで、ロボット的な機能（運動、情報処理、制御など）を実現する新しい学際的な学問である。
本講義では、分子ロボティクスの基礎原理から最新の研究動向・応用事例までを概説する。
講義の中で、分子自己組織化や分子モーター、DNAコンピューティングなどを学ぶことで、物質科学・生命科学・情報科学の融合的観点を身につけることを目指す。 |
|
|
授業の目的 【英語】
Goals of the Course | | The theme of this lecture is "Fundamentals of Molecular Robotics."
Molecular robotics is a new interdisciplinary field that realizes robotic functions (movement, information processing, control, etc.) by designing biomolecules such as DNA, RNA, and proteins, or artificial molecules, and combining them into systems.
This lecture will provide an overview of molecular robotics, from its basic principles to the latest research trends and representative applications. By understanding about molecular self-organization, molecular motors, DNA computing, and more, the lecture aims to provide an integrated knowledge and perspective on material, life, and information sciences. |
|
|
到達目標 【日本語】
Objectives of the Course(JPN)) | | 本講義の実施を通じて、下記の項目に挙げた学術的素養について到達すること目標とする。
1. 分子ロボティクスの基本概念を理解する。
2. DNAやタンパク質を用いた分子デバイスの設計・構築手法を把握する。
3. 分子デバイスを統合した、分子システムの設計・動作原理を説明できるようになる。
4. 分子ロボティクスの応用分野（センサー、計算、ナノメディシンなど）の例を理解する。
5. 将来的な研究テーマや開発分野を考える際に、学際的・俯瞰的視点を身につける。 |
|
|
到達目標 【英語】
Objectives of the Course | | The goal of this lecture is to acquire the knowledge and perspectives:
1. Understand the basic concepts of the molecular robotics.
2. Grasp methods for designing and constructing molecular devices using DNA and proteins.
3. Be able to explain the design and operating principles of molecular systems that integrate molecular devices.
4. Learn about representative applications of molecular robotics (sensors, computing, nanomedicine, etc.).
5. Acquire an interdisciplinary view that is indispensable for considering future research themes and/or understanding fields progressing. |
|
|
授業の内容や構成
Course Content / Plan | | 学習目標に挙げる項目内容、
1. 分子ロボティクスの基本概念を理解する。
2. DNAやタンパク質を用いた分子デバイスの設計・構築手法を把握する。
3. 分子デバイスを統合した、分子システムの設計・動作原理を説明できるようになる。
4. 分子ロボティクスの応用分野（センサー、計算、ナノメディシンなど）の例を理解する。
5. 将来的な研究テーマや開発分野を考える際に、学際的・俯瞰的視点を身につける。
以上を順次達成していくために、
１日目前半：
・分子ロボティクスの基礎原理から最新の研究動向・応用事例までの概説。
１日目後半：
・概説の内容を踏まえての考察と演習、またはオリジナルの分子ロボット・システムの設計などの提案。
２日目：
・それまでの概説によって得た知識や考察した内容に基づいての、グループまたは個人によるディスカッション・プレゼンテーション。
の日程で進めて行く。
上記のように、講義中には演習やディスカッションを適宜取り入れ、双方向型授業を行う。
なお、設計などの提案を行う際には、実際にDNA設計ソフトウェアの簡単な使用法を紹介する。 |
|
|
履修条件
Course Prerequisites | | 特に無し。
但し、以下の項目に留意しておくこと。
• 受講者の希望や研究背景を事前に把握するため、短い自己紹介やアンケートを実施する場合がある。
• 講義中には演習やディスカッションを適宜取り入れ、双方向型授業を行う予定である。
• 実際にDNA設計ソフトウェア（例：caDNAnoなど）の簡単な使用法を紹介する可能性がある。従って、受講者にはノートPCの持参を推奨する。 |
|
|
関連する科目
Related Courses | | 特に無し。
但し、強いて挙げるとすれば、DNA・RNA・タンパク質などの生体分子に関連する生物学や、人工分子のデザインに関連する情報学の分野の科目を受講していると、より良い。 |
|
|
成績評価の方法と基準
Course Evaluation Method and Criteria | | • 出席状況（集中講義の性質上、全日程の出席を原則必須とする。オンライン可。）。
• 講義内容を踏まえての、またはオリジナルの、分子ロボット・システムについての考察や設計提案など。
• 講義内容を元にしたプレゼンテーション／ディスカッション。
• グループまたは個人による最終ディスカッション・プレゼンテーション。
以上を参考にしながら、講義終了後に提出を求めるレポートの内容を基に総合的に評価する。
また、上記の成績評価の基準を満たさない場合、あるいはレポートの提出がない場合は、欠席（W）と判定する。 |
|
|
教科書・テキスト
Textbook | | 特に無し。
講義資料を必要とする場合は、講師が用意配布する予定である。 |
|
|
参考書
Reference Book | | 「分子ロボティクス概論 ～分子のデザインでシステムをつくる」（CBI学会 eBook No.3）（2019）
https://cbi-society.org/home/pub_ebook.html |
|
|
課外学習等（授業時間外学習の指示）
Study Load(Self-directed Learning Outside Course Hours) | | • 受講者の希望や研究背景を事前に把握するため、短い自己紹介やアンケートを実施する場合がある。
• 実際にDNA設計ソフトウェア（例：caDNAnoなど）の簡単な使用法を紹介する可能性がある。従って、受講者には講義に持参可能なノートPCを所有していることが望ましい。 |
|
|
注意事項
Notice for Students | | • 受講者の希望や研究背景を事前に把握するため、短い自己紹介やアンケートを実施する場合がある。
• 講義中には演習やディスカッションを適宜取り入れ、双方向型授業を行う予定である。
• 実際にDNA設計ソフトウェア（例：caDNAnoなど）の簡単な使用法を紹介する可能性がある。従って、受講者にはノートPCの持参を推奨する。 |
|
|
他学科聴講の可否
Propriety of Other department student's attendance | | |
|
他学科聴講の条件
Conditions of Other department student's attendance | | |
|
レベル
Level | | |
|
キーワード
Keyword | | |
|
履修の際のアドバイス
Advice | | 本集中講義の実施を担当する野村 M 慎一郎 准教授（東北大学 大学院工学研究科 ロボティクス専攻）は、分子ロボティクス、応用生物物理、人工細胞モデル、の第一人者である。更に、理学研究科理学専攻内、特に生命理学領域内で通常開講されている講義とは、内容や進め方が異なるであろう。
是非、本講義を、楽しみながら、視野や技能の幅を広げる良い機会にして欲しい。 |
|
|
授業開講形態等
Lecture format, etc. | | 本集中講義の性質上、対面形式で実施し、全日程の出席を原則必須とする。
但し、オンラインでの参加も可とする。 |
|
|
遠隔授業（オンデマンド型）で行う場合の追加措置
Additional measures for remote class (on-demand class) | | 原則、対面開講。
但し、臨海研究所に拠点がある等の理由により遠隔地受講を希望する場合は、
事前に氏名・アドレス・理由を明記して、
E-mail: shinichiro.nomura.b5@tohoku.ac.jp （実施教員：野村 M 慎一郎 准教授、東北大学）
まで連絡すること。 |
|
|