2012 第1回数理生物学サマーレクチャーコース@RIKEN CDB イントロダクション 2012/7/9

柴田達夫理化学研究所発生・再生科学総合研究センター

CDB 数理生物学サマーレクチャーコース第１回

数理モデリングの基礎と応用イントロダクション

Tatsuo ShibataRIKEN Center for Developmental Biology, Laboratory for Physical Biology

CDB 数理生物学サマーレクチャーコース第１回 2012/7/9

• 生き物を理解する

• 理論的、数理的に理解する



A reconstruction of the Greek worldview, with Earth circled by the Moon, Sun, planets, and starry zodiac.

古代の宇宙のモデル


火星の複雑な運動



1566 book by Leonard Digges

In the ancient and medieval world view

天動説


天動説の惑星モデル


地動説

コペルニクス


ティコ・ブラーエ四分儀

技術革新


ケプラー：地球や火星の軌道を決める


• 落体運動（ガリレオ）

• 重力の法則／宇宙と地上の運動法則の統一（ニュートンの力学）

• 水星の近日点移動（アインシュタインの相対性理論）


• 「美しい理論は正しいのだ、たぶん」（近藤滋さん）

• 定量的なsimplified modelは使い物になる!

• oversimplification

• Simplified modelからの差異がその拡張や詳細化として新しい発見をもたらす

メンデルの法則


"The job of theorists is to make predictions." by Crick


• 予測?

• 理解


• 理論や数理モデルは実験結果を全て説明できないといけないか？




• 理論が実験を上手くうまくできないとき、そこに、大きな可能性がある


• "It should be remembered that just as the Declaration of Independence promises the pursuit of happiness rather than happiness itself, so the iterative scientific model-building process offers only the pursuit of the perfect model. For even when we feel we have carried the model- building process to a conclusion, some new initiative may make further improvement possible. Fortunately to be useful a model does not have to be perfect” by G. E. P. Box (1979)

• 理論や数理モデルは常に不完全で、完璧なモデルに向かう過程があるだけである。

• 幸いなことに、完璧なモデルでなくても十分に役に立つ。


Spherical cows!


Spherical cows!• 理論や数理モデルがどれらだけの詳細を含むべきかは簡単ではない

• 同じ対象に対して、詳細さの異なる複数のモデルが、それぞれの特定の問いに対して役に立つことは大いにあり得る


算術（数学）


算術（数学）


算術（数学）


数学


数理生物学


システム生物学


生物物理


非線形科学


物理

• 微分方程式の出てくる高校物理参考書は使える



• ブルーバックス、岩波新書など

物理


C言語による、、Matlabによる、、Mathematicaによる、、

プログラミング微分方程式、、

計算物理、、、入門

スプレッドシートによる

などというキーワードの書籍をさがしてみる


• 数値実験＝コンピューターと仲よくなる

• エクセル• c言語、Java、、(Pascal,Fortran,Basic)

• matlab

• mathematica

• LabView

Education

2012 第1回数理生物学サマーレクチャーコース@RIKEN CDB イントロダクション 2012/7/9