数理情報学特別講義Ⅳ

１．ガイダンス：Introduction：確率的な細胞現象とその数理(4月10日) ２．点過程とMaster方程式：確率的化学反応の時間発展の時系列的・分布的・経路的理解 ３．Cumulant展開：遺伝子発現ネットワークとゆらぎ・フィードバックの流れ ４．化学フォッカープランク方程式とランジュバン方程式・経路積分：ノイズ励起現象と細胞の多安定性 ５．確率的な生体内システムの情報理論的理解：選択的な細胞応答 ６．情報復号と細胞の運命決定 :Filtering Theoryと確率的情報処理 ７．非平衡現象と非線形確率反応：ゆらぎ定理と非平衡生体機能 ８．確率的表現形選択と情報の価値：増殖系の経路積分表現と情報処理としての進化 ９．生体情報処理における数理的課題 *：進み具合によっては一部省略や順序の変更をする場合がある。

講義による

出席および課題レポート。ただし、レポート提出は必須。詳細についてはガイダンス時に伝える。

教科書は指定しない。

以下の書籍や記事が参考になる： 　・"生命システムを定量する!", 実験医学 2013年5月号, 羊土社 　・システム生物学入門 -生物回路の設計原理、Uri Alon (著), 倉田 博之 (翻訳), 宮野 悟 (翻訳) 、共立出版. 　・生命科学の新しい潮流 理論生物学、望月 敦史 (編集) 、共立出版. 　・ウェットウェア: 単細胞は生きたコンピューターである、デニス・ブレイ (著), 熊谷　玲美 (翻訳), 田沢　恭子 (翻訳), 寺町　朋子 (翻訳) 、早川書房 　・"Physical Biology of the Cell", Rob Phillips(他), Garland Science. 　・Stochastic Methods: A Handbook for the Natural and Social Sciences,　Crispin Gardiner (著),　Springer. 　・Stochastic Processes in Physics and Chemistry, Third Edition, N.G. Van Kampen (著), North Holland. 　・Elements of Information Theory, Thomas M. Cover (著), Joy A. Thomas (著), Wiley-Interscience. 　・情報理論の基礎―情報と学習の直観的理解のために, 村田 昇 (著), サイエンス社. 　・Biophysics: Searching for Principles, William Bialek (著) 　・Thermodynamics of Information Processing in Small Systems, Takahiro Sagawa (著)

各問題についての具体的な生物学的な知識は仮定しないが、DNAやタンパク質、セントラルドグマ、化学反応などの基本的事項は理解していることが望ましい。 他のシステム生物学関連の講義と比較し、本講義は数理的な側面、特に確率的なモデリングにより重点を置く。 微積分、線形代数、微分方程式、変分法、確率/統計など基礎については既習であることを前提とする。 必須ではないが、より生物的な側面に重点をおき、決定論的なモデリングに限定した、理論生物学(Ｓ１:火4:0560540)も合わせて受講することを勧める。