JP4102157B2 - 生体高分子を通信媒体もしくは記録媒体とした、情報通信方法、情報記録方法、エンコーダおよびデコーダ - Google Patents
生体高分子を通信媒体もしくは記録媒体とした、情報通信方法、情報記録方法、エンコーダおよびデコーダ Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明が属する技術分野】
【０００２】
本発明は、生体高分子を通信媒体もしくは記録媒体とした、情報記録方法、情報通信方法、エンコーダおよびデコーダに関するものである。
【０００３】
【従来の技術】
まず、通信には搬送と記録の二面があることを確認する。
【０００４】
現在、通信といえば、送信機器から受信機器に電流あるいは電磁波を用いてデータをリアルタイムに伝送できる電気通信がすぐ頭に浮かぶ。
【０００５】
たしかに、電気通信、光通信は、通信媒体を電気、光に変えたことによって搬送時間を著しく短かくすることができた。
【０００６】
しかし、狼煙（のろし）のような例外を除けば、送信者の送信時間に受信者が受信できるとは限らない。
【０００７】
送受信の時間差を埋めるために、情報を書き込んでおいてあとで読み出すための記録媒体が必要なこともたしかである。
【０００８】
たとえば、電報は郵便局間で伝送されたあと、紙に印刷される。
【０００９】
電子メールも受信者が読むまで、通常、磁気ディスクやＩＣメモリに記録される。
【００１０】
マスメディアのテレビでさえ、録画から放送までの間、ビデオテープ、あるいはハードディスクに記録される。
【００１１】
このように、通信には、搬送系とともに、記録系が重要である。
【００１２】
最近、搬送系を電子化する通信は大きく発展して、携帯電話とパソコンを使った電子メールが非常に普及した。
【００１３】
一方、搬送系を電子化しないで紙などの記録媒体を物理的に搬送する通信では、郵便が依然として広く使われている。
【００１４】
が、この分野でも、送信者の入力から搬送までを電子化して、郵便局で紙に印刷して配達する「ハイブリッドめ〜る（郵政事業庁サービス名）」が実用化されている。
（参考文献「郵政事業庁：ハイブリッドめ〜る」 http://www1.hybridmail.jp/cgi-bin/a50709101d.cgi）。
【００１５】
将来は、公衆自動搬送システム（ＣＡＴＳ）によるドア・ツー・ドアの搬送が登場して、物理的搬送が一層高速化することも期待される（特許公開2000-357194「公衆自動搬送システム」（発明者＝園部正幸）。
（参考文献「園部 正幸：２１世紀情報化社会の新基盤となる、公衆自動搬送システム ＣＡＴＳ」http://sonobe.s5.xrea.com/invention/cats/shibuya_paper/index.html
および、
「園部 正幸：ＣＡＴＳ特許出願 １」http://sonobe.s5.xrea.com/invention/cats/catspat2000_1/index.html）。
【００１６】
以上、通信には搬送と記録の二面があることを確認した。
【００１７】
通信に搬送と記録の二面があることから、通信方法の改良には、上記のような搬送系の改良だけでなく、記録系の改良も必要であることが分かる。
【００１８】
本願発明は、記録系の改良を行う。
【００１９】
即時ではなく時間差をもってデータを未来の人や未来の自分自身に受け渡す必要があるときには、情報記録媒体を用いて通信することになる。
【００２０】
印刷物よりも安定し高密度な情報記録媒体として、たとえば、コンパクトディスク（ＣＤ）、光磁気ディスク（ＭＯ）、デジタルビデオディスク（ＤＶＤ）が現在よく使われているがそのほかにも種々存在する。
【００２１】
たとえば、ＤＶＤを読み書きが可能にする規格にしても、ＤＶＤ−Ｒ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ＋Ｒ、ＤＶＤ＋ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＡＭなど多数が林立している。
（参考文献「DVD - Wikipedia」 http://ja.wikipedia.org/wiki/DVD）。
【００２２】
規格が多いだけにそれぞれの生き残りは難しくなってくる。
【００２３】
また、こうした記録媒体には、媒体寿命が百年以上と宣伝されているものもあるが、本当にそれほど耐久性があるのかという疑問の声もあり、寿命推定方法の改善やバラツキのない長寿命化の推進が課題になっている。
（参考文献「財団法人デジタルコンテンツ協会：長期保存のための光ディスク媒体の開発に関するフィージビリティスタディ 報告書 7.1.1 加速試験による光ディスクの寿命評価」 http://www.dcaj.org/h17opt/17opt_youshi.pdf）。
【００２４】
しかも、記録密度を向上する技術進歩が早いため、メジャーをとった規格も年々時代遅れとなり、新しく登場する規格に取って代わられることになる。
【００２５】
以上が、従来の技術の概観である。
【００２６】
【発明が解決しようとする課題】
長い時間がかかってもよい通信、あるいは、長い時間がかかってしまう超長時間通信においては、
第一に、情報通信、情報記録に関する規格の不安定性が問題になる。
【００２７】
たとえば、子孫の世代に自分達の日記をはじめ、写真、映像、プログラムなど著作物の情報を伝えようとする人は、今後増えていくと思われる。
【００２８】
しかし、現在用いられているＣＤ、ＭＯ、ＤＶＤの規格が何十年、何百年、何千年にもわたって安定して使用されるかどうかは疑わしい。
【００２９】
現在の規格を維持する企業・機関が存続している保証もない。
【００３０】
したがって、年月を経て、記録媒体を読む装置が存在しなくなり、記録媒体を読む装置を再現しようにも、装置の設計仕様の情報も散逸して製作できない、という事態が予想される。
【００３１】
第二に、媒体の物理的および化学的な不安定性にも問題がある。
【００３２】
年月が経てば、無生物の記録媒体は自然に劣化、変形、変性、あるいは情報消滅してしまうのがふつうである。
【００３３】
このため、たとえば磁気テープの場合、数年ごとに情報を読み直して別の媒体に書き直す作業が必要とされている。
【００３４】
経年変化に強い材料と、年月を経て自然に戻る、地球に優しい材料とは、両立が難しい。
【００３５】
記録媒体を宇宙空間で搬送する場合にも、地球上には降り注がない強い宇宙線を直接浴びるために、媒体が劣化してしまう。
【００３６】
散逸、消滅、あるいは劣化に備えて、媒体のコピーを何部も作成して保管し渡す方法もあるが、長期間に渡ってコピーを繰り返し行うのは、媒体の調達とコピー作業の実施が煩雑である。
【００３７】
第三に、短時間に通信する場合でも、インターネット経由で標準的な規格で情報を伝送するようなことをすれば、媒体も通信方式も広く普及しているものであるために、第三者に比較的容易に傍受・解読されてしまう。
【００３８】
本発明の目的は、以上述べたような、規格の不安定性、媒体の劣化、傍受の危険性の三項目の問題点を克服して、より安定性に優れた情報通信方法と情報記録方法とエンコーダとデコーダを提供することである。
【００３９】
本明細書における生物学上の用語、塩基符号、およびアミノ酸符号は、次の文献に基づいている：
Benjamin Lewin: Genes VI, Oxford University Press and Cell Press (1977) ＝［邦訳］ 菊池 韶彦ら訳：遺伝子 第６版、東京化学同人(1999)。
【００４０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、安定性に優れた通信と記録を実現するため、データを生体高分子の配列かつ／または結合様式に置き直して記録することを、主要な特徴とする。
【００４１】
生物の細胞に含まれている大きな分子すなわち高分子は、小さい分子すなわち低分子がつながっているものである。
生体高分子には、
（ア） ｔ、ｃ、ａ、ｇもしくはｕ、ｃ、ａ、ｇの４種類のヌクレオチドからなるＤＮＡもしくはＲＮＡもしくはポリヌクレオチドと、
（イ） Ａ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈ、Ｉ、Ｋ、Ｌ、Ｍ、Ｎ、Ｐ、Ｑ、Ｒ、Ｓ、Ｔ、Ｖ、Ｗ、Ｙの２０種類のアミノ酸からなる蛋白質もしくはポリペプチドと、
（ウ） 高等生物でＭａｎ、Ｇｌｃ、Ｇａｌ、Ｘｙｌ、ＧｌｃＡ、ＧｌｃＮＡｃ、ＧａｌＮＡｃ、Ｆｕｃ、ＳＡの９種類の単糖からなる多糖もしくは糖鎖と、
（エ） 脂肪酸からなる脂質
がある。
（糖鎖の参考文献「庄司 真理子ほか：特集：第三の生命鎖糖鎖とポストゲノム解析」http://www.nistep.go.jp/achiev/ftx/jpn/stfc/stt010j/feature2.html 、
「成松 久：細胞内で糖鎖はどのように合成されるのか？」
http://www.aist.go.jp/aist_j/aistinfo/aist_today/vol01_05/vol01_5_p18_24.pdf）
【００４２】
こうした低分子を要素とするコード（code）は、生物がきわめて長期間採用してきたもので、今後数千年程度で自然に変化するものではないと考えられる。
【００４３】
配列情報を与えて生体高分子を合成、解読する方法はすでに知られていて、それぞれ自動装置が市販されている。
【００４４】
たとえば、
（ア） ＤＮＡの合成に関しては、特許出願平4-65839「ＤＮＡ等自動合成装置」（出願人＝島津製作所）の実施例で、ホスホトリエステル法によりＤＮＡを自動合成する。
【００４５】
（イ） ＤＮＡの解読に関しては、特許第2559621号「ＤＮＡパターン読み取り装置及びＤＮＡパターン読み取り方法」（出願人＝日立ソフトウェアエンジニアリング）で、ＤＮＡからＡ、Ｃ、Ｇ、Ｔの符号を読み取る。
【００４６】
（ウ） ポリペプチドの合成に関しては、特許出願平4-69640「自動化ポリペプチド合成装置」（出願人＝アプライド バイオシステムズ インコーポレーテッド）で、保護されたアミノ酸を１種類ずつ受取って活性化し、所望の順序に配列されたポリペプチドを作る。
【００４７】
（エ） ポリペプチドの解読に関しては、特許公開平08-304375「タンパク質のアミノ酸配列決定装置」（出願人＝島津製作所）で、エドマン法により得られたデータから蛋白質もしくはポリペプチドのアミノ酸配列を決定する。
【００４８】
以上のように、配列と生体高分子の相互変換は既に可能である。
【００４９】
本発明では、任意のデータを高分子のコードに変換するエンコーダと、高分子のコードから元のデータに復元するデコーダを新規作成することにより、生体高分子を情報通信媒体もしくは情報記録媒体として用いることを可能とする。
【００５０】
【発明の実施の形態】
図１は、請求項１に対応する実施例１の構成ブロック図である。
【００５１】
同図は、生体高分子を通信媒体にした情報通信方法の原理構成を示すブロック図である。
【００５２】
以下、図１の構成を説明する。
【００５３】
図１において、全体システムは、送信者の用いる送信者側サブシステム１と受信者の用いる受信者側サブシステム２を含んでいる。
ふたつのサブシステムの間に、情報通信媒体として、合成高分子９または合成高分子９を内包する人間以外の生物もしくは細胞もしくは生体高分子１０がある。
【００５４】
送信者側サブシステム１と受信者側サブシステム２はきわめて対称的な内部構造をしている。
【００５５】
人もしくは情報システムとデータをやりとりする送信データ入力部３と受信データ出力部１５がそれぞれある。
【００５６】
送信するデータ４を高分子の、配列情報または結合様式情報６に変換するエンコーダ５と、解読した配列／結合様式情報１２に逆変換するデコーダ１３がそれぞれある。
【００５７】
合成装置７と配列読み取り装置１１がそれぞれある。
【００５８】
合成装置７には生体高分子の材料８が容器から供給される。
【００５９】
以上、図１の構成を説明した。
【００６０】
図２は、請求項２に対応する実施例２の構成ブロック図である。
【００６１】
同図は、生体高分子を記録媒体にした、情報記録方法の原理構成を示すブロック図である。
【００６２】
図２は目的は図１とやや異なるが、構成は図１と類似している。
同一でないが対応する構成要素は、符号の末尾に「ａ」を付して示す。
【００６３】
以下、図２の構成を説明する。
【００６４】
図２において、全体システムは、書き込み側サブシステム１ａと読み出し側サブシステム２ａを含んでいる。
ふたつのサブシステムの間に、情報記録媒体として、合成高分子９または合成高分子９を内包する、人間以外の生物もしくは細胞もしくは生体高分子１０がある。
【００６５】
書き込み側サブシステム１ａと読み出し側サブシステム２ａはきわめて対称的な内部構造をしている。
【００６６】
人もしくは情報システムとデータをやりとりするデータ入力部３ａとデータ出力部１５ａがそれぞれある。
【００６７】
書き込むデータ４ａを高分子の、配列情報または結合様式情報６に変換するエンコーダ５と、解読した配列／結合様式情報１２に逆変換するデコーダ１３がそれぞれある。
【００６８】
合成装置７と配列読み取り装置１１がそれぞれある。
【００６９】
合成装置７には生体高分子の材料８が容器から供給される。
【００７０】
以上、図２の構成を説明した。
【００７１】
以下に、請求項１に対応する実施例１の作用を順に説明し、構成要素間の有機的関係を示す。
【００７２】
前半は、送信者側サブシステム１における作用である。
【００７３】
ステップ１として、送信データ入力部３が、送信するデータ４を、人または情報システムから入力する。
【００７４】
送信データ入力部３の例は、キーボード、受信装置、音声入力装置、画像入力装置、Ａ／Ｄコンバータ、アプリケーションプログラムからの伝達、または、別の記録媒体からの読み取り装置を含む。
【００７５】
ステップ１につづき、図にないデータ圧縮手段が、該送信するデータ４をより少ないビット数に圧縮してもよい。
【００７６】
ステップ１につづき、図にない暗号化手段が、キーを知らない第三者による傍受・解読を防ぐために、人または情報システムが入力したキーを用いて、該送信するデータ４を暗号化してもよい。
【００７７】
ステップ１につづき、図にない冗長化手段が、通信あるいは記録におけるデータの誤りを検出もしくは訂正できるように、該送信するデータ４を冗長化してもよい。
【００７８】
冗長化の例として、
（ア） パリティあるいは誤り訂正符号 （Error Correcting Code, ECC） を付してもよい。
また、ＲＡＩＤ（Redundant Arrays of Inexpensive Disks）技術を応用して、複数の媒体すなわち合成高分子にわたる情報の間でパリティを形成させてもよい。
（ＲＡＩＤの参考文献「RAID - Wikipedia」 http://ja.wikipedia.org/wiki/RAID）
【００７９】
（イ） 読み出しのときに同期をとるためのプリアンブル（preamble）と呼ばれるビット列を付してもよい。
【００８０】
（ウ） ブロックの抜けまたは重複または順序の入れ替わりを検出するために、ブロック一連番号を振ってもよい。
【００８１】
（エ） ブロックの長さを決まった形式で付してもよい。
【００８２】
（オ） ブロックより大きな塊の単位をさらにブロックのように扱ってもよい。
【００８３】
（カ） 可読性を向上するために、改行、キャリッジリターン、タブ、空白、引用符、または、先頭からのバイト単位等のロケーションを付してもよい。これらのチェックは誤りの検出に役立つ。
【００８４】
（キ） データ全体もしくはブロック等の部分に、エンコードした時刻を付してもよい。時刻のチェックは誤りの検出に役立つ。
【００８５】
これらはいずれも冗長化を起こす。
【００８６】
ステップ２として、エンコーダ５が、送信するデータ４を、合成する高分子を構成する低分子の、配列情報または結合様式情報６に変換する。
【００８７】
配列情報または結合様式情報６は、
合成高分子が核酸系の場合は、塩基配列であり、
合成高分子がペプチド系の場合は、アミノ酸配列であり、
合成高分子が多糖系の場合は、単糖配列および結合様式情報である。
【００８８】
ステップ２につづき、図にない高分子配列変換手段が、生物学的機能を付加するために、または、安定性を付加するために、該配列情報または結合様式情報６に置換または挿入を加える変換を行ってもよい。
【００８９】
高分子配列変換の例として、次のものがある：
（ア） 突然変異あるいは生殖あるいは増幅によって変異しやすい配列を避けて他のコードに変換すること、
（イ） テロメア配列など生体で特定の機能が生じるなどの意味をもつ配列を避けて他のコードに変換すること、
（ウ） プロモータ配列など遺伝子先頭配列を付加すること、
（エ） プロモータ配列など遺伝子先頭配列を避けて他のコードに変換すること、
（オ） 翻訳終了、ｐｏｌｙ（Ａ）など遺伝子末端配列を付加すること、
（カ） 翻訳終了、ｐｏｌｙ（Ａ）など遺伝子末端配列を避けて他のコードに変換すること、
（キ） 生物の３文字の塩基（codon）では、ｃｇｕ、 ｃｇｃ、ｃｇａ、ｃｇｇがすべてアルギニンである例のように、最後の１文字が変異しても意味が変わらないことが多いことに習い、３文字のコドンの先頭２文字のみに、送信データをエンコードし、最後の１文字は冗長な値にすること、
（ク） 生物化学的検出を容易にするため標識コードをつけること。
【００９０】
ステップ３として、合成装置７が、低分子を含有している生体高分子の材料８を原料にして、該配列情報または結合様式情報（６）どおりの合成高分子９を合成する。
【００９１】
合成装置７は、
合成高分子がペプチド系の場合は、ペプチド合成装置もしくはペプチドシンセサイザもしくは蛋白質合成装置であり、
合成高分子が核酸系の場合は、ＤＮＡ合成装置もしくはＤＮＡシンセサイザもしくは核酸合成装置である。
【００９２】
それぞれすでに市販の装置があるが、さらにエンコーダ５とオンライン接続させることにより、効率が向上する。
【００９３】
ステップ４として、該合成高分子９を、そのまま、受信者の用いる受信者側サブシステム２に渡すか、
または、該合成高分子９を、人間以外の生物もしくは細胞もしくは生体高分子１０の一部として組み込んでから、受信者側サブシステム２に渡す。
【００９４】
人間以外の生物もしくは細胞もしくは生体高分子１０を、送信側サブシステム１から受信側サブシステム２に渡す態様としては、大別して次の２種類がある。
（ア）受信の意図、時間および場所が明確に予定されて受信側サブシステム２に渡される態様。
（イ）受信の意図、時間または場所が必ずしも明確でないため、いったん作られた人間以外の生物もしくは細胞もしくは生体高分子１０は、そのまま、あるいは何か生物、製品もしくは物体等に、包含されもしくは塗布されもしくは付随されられて、どこかの場所にいったん置かれもしくは放たれ、後日必要なときに確保されて受信側サブシステム２に渡される態様。
【００９５】
ここで、高分子を人間以外の生物もしくは細胞もしくは他の高分子に組み込む公知技術は多く、今後も大きな発展が予想されている：
【００９６】
（ア） 単一鎖のＤＮＡを合成したあと、塩基を相補的に結合させることで二重鎖ＤＮＡにして安定化させることができる。
【００９７】
（イ） ＲＮＡを合成したあと、相補的な塩基からなるＤＮＡに変換することができる。
【００９８】
（ウ） ＤＮＡを合成して、環状ＤＮＡに組み込むことができる。
【００９９】
（エ） 進化、変異の影響を受けにくいように、情報を、健全な生命維持もしくは生殖に必要な遺伝子のコードの一部に、該遺伝子の機能を損なわないように組み入れることにより、変異すると個体が致死となるようにする、という戦略も考えられる。
【０１００】
これら生体高分子は、品質をほとんど損なわずに冷凍保存することが可能である。
【０１０１】
これら生体高分子は、生物、細胞、ＤＮＡ、ＲＮＡ、あるいは、遺伝子に組み込んで、生物を生かしたままもしくは死体でもしくは冷凍してもしくは樹脂、琥珀（こはく＝樹脂の化石）、プラスチック、ガラス、その他の物質に封入して、安定した環境で保存することができる。
【０１０２】
高分子を組み込んだ生物が生命・種族を保存しようと自律的に生きてくれることは、従来の通信媒体や記録媒体と違って、媒体保存の手間が省ける面があって有利である。
【０１０３】
生体高分子を増幅させ、あるいは生物を繁殖させ、あるいはクローン生物を作り、あるいはＤＮＡ組み換え生物に蛋白質を生産させることによって、情報のコピーを増やして通信の確実性を上げることができる。
【０１０４】
後半は、受信者側サブシステム２における作用である。
【０１０５】
受信者は、該人間以外の生物もしくは細胞もしくは生体高分子１０を入手する。
【０１０６】
受信者は送信者自身であってもよい。
【０１０７】
もし、受信者が該人間以外の生物もしくは細胞もしくは生体高分子１０を入手する前に、該合成高分子９が生体高分子相互間の生物学的な変換を受けたために、同一もしくはほぼ同一の情報を包含したまま、情報媒体としての生体高分子が入れかわった場合は、変化後の人間以外の生物もしくは細胞もしくは生体高分子を受信者が入手し、以後記載される合成高分子９として扱う。
【０１０８】
たとえば生殖の際におこる染色体の交差により、ＤＮＡに埋め込んだ情報が変わってしまうことがある。
【０１０９】
また、染色体の複製に伴うエラー、放射線、化学物質の影響で突然変異が起こることがある。
【０１１０】
こうした情報の変化は、解読時に処理する。
【０１１１】
特に、情報が、多くの高分子もしくは細胞もしくは生物に伝播してそれぞれが変異した可能性をもった場合には、複数のサンプルから得た情報を比較することで、送信データを推定する。
【０１１２】
たとえば、多数のサンプルが変異を含む場合、それらのサンプルから共通部分を取り出してつなぎ合わせ、再構成すればよい。
【０１１３】
前記再構成を容易にするためには、冗長化で述べたブロック化とブロック一連番号の付加が有効である。
【０１１４】
なぜなら、解読された多数のサンプルの情報を、ブロックに切って、ブロック番号の一致するものを比較することにより、変異のビット位置まで正確に比較できるからである。
【０１１５】
また、各ブロックにパリティなどのエラー検出コードを付けておけば、変異のあったブロックを判定して捨てることができる。
【０１１６】
ステップ５として、合成高分子９が人間以外の生物もしくは細胞もしくは生体高分子１０に組み込まれている場合は該合成高分子９を取り出す。
【０１１７】
いずれの場合も、ステップ６として、配列読み取り装置１１が、セットされた該合成高分子９を分析して、構成分子の、解読した配列／結合様式情報１２を出力する。
【０１１８】
配列読み取り装置１１は、
合成高分子がペプチド系の場合は、ペプチドシーケンサもしくはプロテインシーケンサもしくはアミノ酸分析装置である、
合成高分子が核酸系の場合は、ＤＮＡシーケンサもしくは核酸シーケンサもしくは核酸分析装置である、
【０１１９】
それぞれすでに市販の装置があるが、さらにデコーダ１３とオンライン接続させることにより、効率が向上する。
【０１２０】
送信時に高分子配列変換が行われていた場合には、ステップ６につづき、図にない高分子配列逆変換手段が、解読した配列／結合様式情報１２から、生物学的機能を付加するため、または、安定性を付加するために行われた置換もしくは挿入を元に戻す高分子配列逆変換処理を実行する。
【０１２１】
ステップ７として、デコーダ１３が、解読した配列／結合様式情報１２を解析して受信データ１４を生成し、受信データ出力部１５から出力する
【０１２２】
送信時に冗長化が行われていた場合は、ステップ７につづき、図にない冗長化復号化手段が、キーを用いて、該受信データ１４から余計なデータを除き、あるいはエラーを検出しあるいはエラーを訂正して元のデータに戻す冗長化逆変換処理を実行する。
【０１２３】
送信時に暗号化が行われていた場合は、ステップ７につづき、図にない復号化手段が、キーを用いて、該受信データ１４を元のデータに戻す復号化を実行する。
【０１２４】
送信時にデータ圧縮が行われていた場合は、ステップ７につづき、図にないデータ伸長手段が、該受信データ１４を元のデータに戻すデータ伸長を実行する。
【０１２５】
受信データ出力部１５の例は、ディスプレイ、プリンタ、送信装置、音声出力装置、Ｄ／Ａコンバータ、アプリケーションプログラムへの伝達、または、別の記録媒体への書き込み装置である。
【０１２６】
以上、実施例１の作用を順に説明し、構成要素間の有機的関係を示した。
【０１２７】
次に、請求項２に対応する実施例２の作用に関して触れる。
【０１２８】
実施例２は実施例１と構成が対称的に対応している。
【０１２９】
そこで、実施例２の各符号の末尾にａがあるものは取って読み替えることにより、前記の実施例１の作用をもとに実施例２の作用が理解できる。
【０１３０】
本願発明を、ポリペプチドを利用して実施する場合は、
前記合成高分子９が蛋白質もしくはポリペプチド（polipeptide）であり、
前記低分子がグルタミン（Glutamine、符号Ｇ）などアミノ酸（amino acid）であり、
前記配列情報または結合様式情報６がアミノ酸配列（amino acid sequence）であり、
前記合成装置７がペプチド合成装置もしくはペプチドシンセサイザもしくは蛋白質合成装置であり、
前記配列読み取り装置１１がペプチドシーケンサもしくはプロテインシーケンサもしくはアミノ酸分析装置である（請求項３）。
【０１３１】
また、本願発明を、核酸を利用して実施する場合は、
前記合成高分子９がＤＮＡもしくはＲＮＡもしくはポリヌクレオチド（polinucleotide）であり、
前記低分子が、アデニン（adenine、符号ａ）などヌクレオチド（nucleotide）であり、
前記配列情報または結合様式情報６がヌクレオチドの塩基配列（base sequence または nucleotide sequence）であり、
前記合成装置７がＤＮＡ合成装置もしくはＤＮＡシンセサイザもしくは核酸合成装置であり、
前記配列読み取り装置１１がＤＮＡシーケンサもしくは核酸シーケンサもしくは核酸分析装置である（請求項４）。
【０１３２】
前記エンコーダ５は、
請求項１の発明においては送信するデータ（４）を、請求項２の発明においては書き込むデータ（４ａ）を、先頭から順に最後まで２ビットごとに切ってサブデータ群に分割し、半端な１ビットが出れば０の値をもつダミーな１ビットを連結して２ビットとし、各サブデータのとりうる１０進数で表現して０〜３である４種類の値をｔ、ｃ、ａ、ｇもしくはｕ、ｃ、ａ、ｇの４種類の塩基のいずれかとに１対１で対応させる変換規則に基づいて、逐次変換することによって塩基配列情報を得ることができる。
また、エンコーダ５は、請求項１の発明においては送信するデータ（４）を、請求項２の発明においては書き込むデータ（４ａ）を、先頭から順に最後まで４ビットごとに切ってサブデータ群に分割し、半端な４ビット未満のデータが出れば０の値をもつダミーなビット列を連結して４ビットとし、各サブデータのとりうる１０進数で表現して０〜１５である１６種類の値をＡ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈ、Ｉ、Ｋ、Ｌ、Ｍ、Ｎ、Ｐ、Ｑ、Ｒ、Ｓ、Ｔ、Ｖ、Ｗ、Ｙの２０種類のうちの１６種類のアミノ酸のいずれかとに１対１で対応させる変換規則に基づいて、逐次変換することによってアミノ酸配列情報を得ることができる。
一方、エンコーダ５は、請求項１の発明においては送信するデータ（４）を、請求項２の発明においては書き込むデータ（４ａ）を、先頭から順に最後まで一定数ビットごとに切ってサブデータ群に分割し、半端な該一定数ビット未満のサブデータが出れば０の値をもつダミーなビット列を連結して該一定数ビットとし、各サブデータを２０進数表現による一定桁数の数字列に変換し、各数字のとりうる１０進数で表現して０〜１９である２０種類の値をＡ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈ、Ｉ、Ｋ、Ｌ、Ｍ、Ｎ、Ｐ、Ｑ、Ｒ、Ｓ、Ｔ、Ｖ、Ｗ、Ｙの２０種類のアミノ酸のいずれかとに１対１で対応させる変換規則に基づいて、逐次変換することによってアミノ酸配列情報を得ることもできる（請求項５）。一定数ビットは、たとえばコンピュータの処理しやすい１６ビットや３２ビットでもよい。
【０１３３】
送信するデータを１ビット、２ビットまたは３ビットずつに分割して、アミノ酸のうちのそれぞれ２種類、４種類、８種類だけに対応付けることもできるが、記録効率の上では前記の４ビットに対応づける方が明らかに有利である。
【０１３４】
また、送信するデータを２〜１９進数と見なし、アミノ酸のうちのそれぞれ２〜１９種類だけに対応付けることもできるが、記録効率の上では前記の２０進数のほうが明らかに有利である。
【０１３５】
以下に，エンコーダの処理手順を，自然言語を入れた構造化プログラム記述法である擬似コード(pseudo code)で記す。
【０１３６】
凡例／ リストとは，0, 1, 2, …という添字で指定して読み書きできるデータ構造である．
リスト内のデータは，添字の若い順に左から並んでいるとする．
変数名直後でない'{'と'}'は，囲まれた部分が処理の範囲であると明示する．
【０１３７】
a. エンコーダのメインプログラム
a.0 開始．
a.1 塩基配列への変換を行うなら，{
塩基配列変換ルーチン(plain2bp)を実行してくる．
}
a.2 アミノ酸配列への変換を行うなら，{
アミノ酸配列変換ルーチン(plain2aa)を実行してくる．
}
a.3 停止する．
a.4 記述終了．
【０１３８】
b. 塩基配列変換ルーチン(plain2bp)
b.0 開始．
b.1 リストbin2bpに ('a', 'g', 'c', 't') をセットしておく．
すなわち，たとえば，bin2bp[0]なら値'a', bin2bp[3]なら値't'を
得られる．
b.2 入力ファイルから1行ずつ入力して各行について {
b.3 行の中を1文字ずつに分解して，リストcharsにセットする．
b.4 リストcharsの中の各文字について {
b.5 変数bit76に，該文字と16進c0の論理積をとり16進40で除した値を入
れる．
なお，値は，0〜3となる．
b.6 変数seq0に，bin2bp[bit76]を入れる．
なお，値は，bit76が0だったときは'a',また，3だったときは't'など
となる．
b.7 変数bit54に，該文字と16進30の論理積をとり16進10で除した値を入
れる．
b.8 変数seq1に，bin2bp[bit54]を入れる．
b.9 変数bit32に，該文字と16進0cの論理積をとり16進04で除した値を入
れる．
b.10 変数seq2に，bin2bp[bit32]を入れる．
b.11 変数bit10に，該文字と16進03の論理積をとり16進01で除した値を入
れる．
なお，01で除さなくてもよい．
b.12 変数seq3に，bin2bp[bit10]を入れる．
b.13 変数seq0と変数seq1と変数seq2と変数seq3をこの順序に並べたもの
を出力する．
なお，出力は，8ビットの1文字の入力に対して，4文字の'atcg'など
となる．
b.14 }
b.15 }
b.16 戻る．
b.17 記述終了.
【０１３９】
c. アミノ酸配列変換ルーチン(plain2aa)
c.0 開始.
c.1 リストbin2aaに ('A', 'C', 'D', 'E', 'F', 'G', 'H', 'I', 'K', 'L',
'M', 'N', 'P', 'Q', 'R', 'S', ) をセットしておく．
すなわち，たとえば，bin2aa[0]なら値'A', bin2bp[15]なら値'S'を得ら
れる.
c.2 入力ファイルから1行ずつ入力して各行について {
c.3 行の中を1文字ずつに分解して，リストcharsにセットする．
c.4 リストcharsの中の各文字について {
c.5 変数bit7654に，該文字と16進f0の論理積をとり16進10で除した値を
入れる．
なお，値は，0〜10進15となる．
c.6 変数seq0に，bin2aa[bit7654]を入れる．
なお，値は，bit7654が0だったときは'A',また，15だったときは'S'
などとなる．
c.7 変数bit3210に，該文字と16進0fの論理積をとり16進01で除した値を
入れる．
なお，01で除さなくてもよい．
c.8 変数seq1に，bin2aa[bit3210]を入れる．
c.9 変数seq0と変数seq1をこの順序に並べたものを出力する．
なお，出力は，8ビットの1文字の入力に対して，2文字の'AS'などと
なる．
c.10 }
c.11 }
c.12 戻る.
c.13 記述終了.
【０１４０】
以上、エンコーダの処理手順を記した。
【０１４１】
以下に、デコーダの処理手順を，擬似コードで記す。
【０１４２】
凡例／ 連想リストとは，キー文字列で検索できるデータ構造である．
【０１４３】
d. デコーダのメインプログラム
d.0 開始.
d.1 塩基配列を入力する変換を行うなら，{
塩基配列逆変換ルーチン(bp2plain)を実行してくる.
}
d.2 アミノ酸配列を入力する変換を行うなら，{
アミノ酸配列逆変換ルーチン(aa2plain)を実行してくる.
}
d.3 停止する.
d.4 記述終了.
【０１４４】
e. 塩基配列逆変換ルーチン(bp2plain)
e.0 開始.
e.1 連想リストbp2binに('a', 0, 'g', 1, 'c', 2, 't', 3)をセットして
おく．
すなわち，たとえば，bp2bin{'a'}なら値0を，bp2bin{'t'}なら値3
を得られる．
e.2 入力ファイルの全文字を入力し，
e.3 その中を1文字ずつに分解して，リストcharsにセットする．
e.4 リストcharsの中の各文字について変数the_charにセットし {
e.5 変数the_binに，変数the_charをキーで連想リストbp2binを検索した結
果をセットする．
すなわち，たとえば，the_charが't'ならthe_binは値3となる.
e.6 変数the_binを引数として渡して，push_bitルーチンを実行してくる．
e.7 }
e.8 戻る.
e.9 記述終了.
【０１４５】
f. push_bitルーチン
f.0 開始.
f.1 変数push_counterに1を加える．
f.2 もし変数push_counterを4で割った余りが0なら {
f.3 変数decimalに，
stack[0]×16進40＋stack[1]×16進10＋stack[2]×16進04＋the_binをセットする．
f.4 変数decimalを符号付きの1バイトのバイナリデータに変換（packという）して出力する．
f.5 リストstackをクリアする．
f.6 } さもなければ {
f.7 引数として受け取ったthe_binを，リストのいちばん右に追加するとともに，その前に，リストにセットされていたデータ要素をひとつずつ左にシフトする．
f.8 }
f.9 戻る.
f.10 記述終了.
【０１４６】
g. アミノ酸配列逆変換ルーチン(aa2plain)
g.0 開始.
g.1 連想リストaa2binに
('A', 0, 'C', 1, 'D', 2, 'E', 3, 'F', 4,
'G', 5, 'H', 6, 'I', 7, 'K', 8, 'L', 9,
'M', 10, 'N', 11, 'P', 12, 'Q', 13, 'R', 14,
'S', 15)
をセットしておく．
すなわち，たとえば，aa2bin{'A'}なら値0を，aa2bin{'S'}なら値15を
得られる． g.2 入力ファイルの全文字を入力し，
g.3 その中を1文字ずつに分解して，リストcharsにセットする．
g.4 リストcharsの中の各文字について変数the_charにセットし {
g.5 変数the_binに，変数the_charをキーで連想リストaa2binを検索した結
果をセットする．
すなわち，たとえば，the_charが'S'ならthe_binは値10進15とな
る.
g.6 変数the_binを引数として渡して，push_bitBルーチンを実行してくる．
g.7 }
g.8 戻る.
g.9 記述終了.
【０１４７】
h. push_bitBルーチン
h.0 開始.
h.1 変数push_counterに1を加える．
h.2 もし変数push_counterを2で割った余りが0なら {
h.3 変数decimalに，
stack[0]×16進10＋the_bin
をセットする．
h.4 変数decimalを符号付きの1バイトのバイナリデータに変換（packという) して出力する．
h.5 リストstackをクリアする．
h.6 } さもなければ {
h.7 引数として受け取ったthe_binを，リストのいちばん右に追加するとともに，その前に，リストにセットされていたデータ要素をひとつずつ左にシフトする．
h.8 }
h.9 戻る.
h.10 記述終了.
【０１４８】
以上、デコーダの処理手順を記した。
【０１４９】
以下に、20進数に対応づける処理（請求項５に記載）を説明する。
【０１５０】
まず、10進数は,数すなわちデータを、0,1,2,3,4,5,6,7,8,9の9種の数字で表現している。
【０１５１】
16進数は、数を、0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E,Fの16種の拡張された数字で表現している。
【０１５２】
これらと同様に、20進数は、数を20種の拡張された数字を用いて表現できる。
【０１５３】
いま、地球生命のアミノ酸の種類A,C,D,E,F,G,H,I,K,L,M,N,P,Q,R,S,T,V,W,Yと対応づけるとする。
【０１５４】
すると、任意のデータは、20で除する演算により、20進表現に変換できるので，アミノ酸配列に変換できる。
【０１５５】
逆に、アミノ酸配列は、これを20進数とみなして20を乗ずる演算により、データに戻すことができる。
【０１５６】
上記20進数の変換処理と逆変換処理は、広く行われている16進数の処理と同様であるので詳述しない。
【０１５７】
いま、送信するデータを64ビットで区切るとする。
【０１５８】
もし4ビットをアミノ酸1文字に対応づける方式を採用すれば、64/4=16個のアミノ酸が必要になってしまう。
【０１５９】
ところが、264 ≒ 1.84×1019 は，2015 ≒ 3.28×1019よりも小さいので、20進数の数字に対応づける方式を採用すれば、64ビットを表現するのに15個のアミノ酸しか要らず、4ビット方式より1個少なくて済む。
【０１６０】
たとえば，64ビットの2進数
0000000000 0000000000 0000000000 0000000000 0000000000 0000000000 0001
は，4ビット方式では，
AAAAAAAAAA AAAAAC
であるが，20進数方式では，
AAAAAAAAAA AAAAC
となる．
ここに，各データの中で，空白は，読解性を助けるだけのものである．
【０１６１】
このように、20種類のアミノ酸を全部活用することにより、演算はより複雑となるが、高分子の長さをより小さくすることができる。
【０１６２】
以上、20進数に対応づける処理を説明した。
【０１６３】
ここで、以下に、処理例を二例示す。
【０１６４】
図３は、エンコーダとデコーダの処理例１であり、前記エンコーダ５とデコーダ１３を作成して実験した結果を示す。
【０１６５】
図３の各データの中で、空白は、読解性を助けるだけのものである。
【０１６６】
図３の各データの中で、斜体文字で示した部分は、理解を助けるために、元の「ｌｌ」（エル・エル）の２文字がどう変形していくか、対応部分を追跡して表示したものである。
【０１６７】
エンコーダに、送信するデータ４として、図３（ａ）のデータを与えた。
【０１６８】
該データをＡＳＣＩＩコード文字、１６進数、２進数の３通りで表現したものが、それぞれ、図３の（ａ）、（ｂ）および（ｃ）である。
【０１６９】
エンコーダ５に該データを入力して塩基配列情報を出力させると、図３（ｄ）が得られた。
【０１７０】
本塩基配列情報はｔ、ｃ、ａ、ｇだけからなるので、合成装置７が読み取ることができる形式である。
【０１７１】
合成装置７がこの塩基配列をもつＤＮＡなどの合成高分子９を作り、該合成高分子９を配列読み取り装置１１が読み取ると、解読した配列／結合様式情報１２がデコーダ１３に渡る。もし情報が誤りなく伝わるならば、該解読した配列／結合様式情報１２は、図３（ｄ）の塩基配列そのものである。
【０１７２】
そこで、実験では、図３（ｄ）をデコーダ１３に入力した。その結果は、図３（ｆ）または（ｇ）または（ｈ）で表現されるものであり、それぞれ、図３（ｃ）、（ｂ）、（ａ）に一致した。
【０１７３】
したがって、本実験データで、情報通信あるいは情報記録は正しく行われる。
【０１７４】
上の説明は塩基配列の場合であったが、アミノ酸配列によっても実験を行った。
【０１７５】
図３の（ａ）または（ｂ）または（ｃ）で表現されるデータをエンコーダ５に入力してアミノ酸配列情報を出力させると、図３（ｅ）が得られた。
【０１７６】
本アミノ酸配列情報はＡ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈ、Ｉ、Ｋ、Ｌ、Ｍ、Ｎ、Ｐ、Ｑ、Ｒ、Ｓ、Ｔ、Ｖ、Ｗ、Ｙだけからなるので、合成装置７が読み取ることができる形式である。
【０１７７】
合成装置７がこのアミノ配列をもつポリペプチドなどの合成高分子９を作り、該合成高分子９を配列読み取り装置１１が読み取ると、解読した配列／結合様式情報１２がデコーダ１３に渡る。もし情報が誤りなく伝わるならば、該解読した配列／結合様式情報１２は、図３（ｄ）のアミノ酸配列そのものである。
【０１７８】
そこで、実験では、図３（ｅ）をデコーダ１３に入力した。その結果は、図３（ｆ）または（ｇ）または（ｈ）で表現されるものであり、それぞれ、図３（ｃ）、（ｂ）、（ａ）に一致した。
【０１７９】
したがって、本実験データで、情報通信あるいは情報記録は正しく行われる。
【０１８０】
図４は、エンコーダとデコーダの処理例２であり、処理例１と同一のエンコーダ５とデコーダ１３を用い、日本語のデータを使って実験した結果を示している。
【０１８１】
図４の各データの中で、空白は、読解性を助けるだけのものである。
【０１８２】
図４の各データの中で、斜体文字で示した部分は、理解を助けるために、元の「シ」という１文字のカタカナがどう変形していくか、対応部分を追跡して表示したものである。
【０１８３】
エンコーダに、送信するデータ４として、図４（ａ）のデータを与えた。
【０１８４】
該データをＥＵＣコード文字、１６進数、２進数の３通りで表現したものが、それぞれ、図４の（ａ）、（ｂ）および（ｃ）である。
【０１８５】
エンコーダ５に該データを入力して塩基配列情報を出力させると、図４（ｄ）が得られた。
【０１８６】
本塩基配列情報はｔ、ｃ、ａ、ｇだけからなるので、合成装置７が読み取ることができる形式である。
【０１８７】
合成装置７がこの塩基配列をもつＤＮＡなどの合成高分子９を作り、該合成高分子９を配列読み取り装置１１が読み取ると、解読した配列／結合様式情報１２がデコーダ１３に渡る。もし情報が誤りなく伝わるならば、該解読した配列／結合様式情報１２は、図４（ｄ）の塩基配列そのものである。
【０１８８】
そこで、実験では、図４（ｄ）をデコーダ１３に入力した。その結果は、図４（ｆ）または（ｇ）または（ｈ）で表現されるものであり、それぞれ、図４（ｃ）、（ｂ）、（ａ）に一致した。
【０１８９】
したがって、本実験データで、情報通信あるいは情報記録は正しく行われる。
【０１９０】
上の説明は塩基配列の場合であったが、アミノ酸配列によっても実験を行った。
【０１９１】
図４の（ａ）または（ｂ）または（ｃ）で表現されるデータをエンコーダ５に入力してアミノ酸配列情報を出力させると、図４（ｅ）が得られた。
【０１９２】
本アミノ酸配列情報はＡ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈ、Ｉ、Ｋ、Ｌ、Ｍ、Ｎ、Ｐ、Ｑ、Ｒ、Ｓ、Ｔ、Ｖ、Ｗ、Ｙだけからなるので、合成装置７が読み取ることができる形式である。
【０１９３】
合成装置７がこのアミノ酸配列をもつポリペプチドなどの合成高分子９を作り、該合成高分子９を配列読み取り装置１１が読み取ると、解読した配列／結合様式情報１２がデコーダ１３に渡る。もし情報が誤りなく伝わるならば、該解読した配列／結合様式情報１２は、図４（ｄ）のアミノ酸配列そのものである。
【０１９４】
そこで、実験では、図４（ｅ）をデコーダ１３に入力した。その結果は、図４（ｆ）または（ｇ）または（ｈ）で表現されるものであり、それぞれ、図４（ｃ）、（ｂ）、（ａ）に一致した。
【０１９５】
したがって、本実験データで、情報通信あるいは情報記録は正しく行われる。
【０１９６】
以上、処理例を二例示した。
【０１９７】
本願発明はまた、前記エンコーダ５をクレームする（請求項６）。
【０１９８】
本願発明はまた、前記デコーダ１３をクレームする（請求項７）。
【０１９９】
本願発明はまた、前記エンコーダ５のプログラムを記録した記録媒体をクレームする（請求項８）。
【０２００】
ここで記録媒体とは、ＣＤ、ＭＯ、ＤＶＤ、ハードディスク、半導体メモリ、半導体チップ、磁気テープを含む電気的もしくは磁気的もしくは光学的手段を用いた記録媒体もしくは記憶装置、そして、本願発明による高分子記録媒体を含む。
【０２０１】
本願発明はまた、前記エンコーダ５のプログラムを伝送する情報伝送媒体をクレームする（請求項９）。
【０２０２】
ここで情報伝送媒体とは、ネットワーク、電話、ケーブルテレビ、そして、放送を含む。
【０２０３】
本願発明はまた、前記デコーダ１３のプログラムを記録した記録媒体をクレームする（請求項１０）。
【０２０４】
本願発明はまた、前記デコーダ１３のプログラムを伝送する情報伝送媒体をクレームする（請求項１１）。
【０２０５】
本願発明はまた、
請求項１に記載の情報通信方法または請求項２に記載の情報記録方法
によってデータが記録された
ことを特徴とする人間以外の生物もしくは細胞もしくは生体高分子もしくは合成高分子をクレームする（請求項１２）。
【０２０６】
これらの人間以外の生物もしくは細胞もしくは生体高分子の用途の例は：
（ア） ドキュメント、トランザクションデータ、マルチメディアデータ、大容量データベース、プログラム、スクリプト、ログ、放送記録、あるいはＷｅｂドキュメントの記録、画面コピーなどの、格納、
（イ） 実験データ、観測データ、バイオデータ、あるいは、シミュレーション結果の、記録、
（ウ） 極秘通信、
（エ） 遺伝子組み換え生物等の人間以外の生物につける標識もしくは識別番号もしくは実験関連情報、
（オ） タイムカプセル、
（カ） 地球外生命との通信、
である。
【０２０７】
（地球外生命の参考文献：
「前野 昌弘：ＳＥＴＩ計画とは何か」http://homepage3.nifty.com/iromono/kougi/ningen/node35.html、 「ＳＥＴＩ＠ｈｏｍｅ」
http://setiathome.ssl.berkeley.edu/）
【０２０８】
バイオデータの保存に用いる例として、現在の一人のヒトのゲノム情報を、本システムに入力して、保存性や解読容易性などの特徴をもった別の生物のＤＮＡもしくはＲＮＡに組み込んで保存することが考えられる。
【０２０９】
実施例では、送信データに他の情報を付加せずに送っているが、送信データを記述している自然言語もしくはプログラミング言語もしくは構造化データの知識のない受信者のために、
文法情報、辞書情報、メタ情報、フォント情報、発音情報、文書タイプ定義、あるいは、関連文書
を添付してもよい。
この場合受信者は、添付情報をもとに言語知識を組み立てて、受信データを理解する。
【０２１０】
画像情報、音楽情報は、背景知識が少なくても理解しやすいので、比較的安心して送ることができる。
【０２１１】
実施例では、地球生命にほぼ共通の高分子と低分子の組合せを用いたが、化学的に安定であれば、地球生命に共通ではない高分子あるいは低分子を採用してもよい。
【０２１２】
本願発明の技術は現在のところ、合成と配列読み取りが遅いという点で性能上不利としても、近いうちに改善されることが期待される。
【０２１３】
たとえば、ヒトゲノムの最初の解読には数年を要したが、配列読み取り装置１１の速度が年々高速化している。
解読時間はじきに月単位あるいは週単位に短縮すると予想されている。
【０２１４】
現在、合成装置７が合成できる高分子の長さが短いという問題もある。
【０２１５】
この点は、合成技術の進歩で次第に解決され、次第に長いデータを記録できることになるであろう。
【０２１６】
また、現在合成できる一本の高分子の鎖は短くとも、多数の高分子を合成することは問題ない。
【０２１７】
そこで、複数のＤＶＤにデータを書き込むのと同様、多数の高分子にまたがってデータを記録することができる。
【０２１８】
それぞれの高分子もしくはブロックに一連番号を振っておけば、受信者がそれら多数の高分子を集めてデータを再構成することは容易である。
【発明の効果】
第一に、生物の高分子のアーキテクチャは天然の安定した規格であって、数百年、数千年後にも変わらないことが期待できる。
【０２１９】
第二に、生物はそれ自身生き延びる能力があるので、媒体の劣化の問題を回避しやすい。
【０２２０】
媒体が早く劣化する場合は、別媒体を調達して情報をコピーするコストがかかるが、本願発明によれば、高分子を冷凍したり、生物を生かしておくことで、情報が保存される。
【０２２１】
第三に、傍受に対して、配列読み取り装置のように通常のネットワークユーザには入手も製作もしにくい構成部品を採用しているので、強靱といえる。
【０２２２】
以上説明したように本発明は、規格の不安定性、媒体の劣化、傍受の危険性の三項目の問題点を克服して、より安定性に優れた通信方法と記録方法を提供できる。
【０２２３】
さらに、以下のような利点もある。
【０２２４】
第四に、情報の記録密度を飛躍的に高めることができる。
【０２２５】
いま、高分子の記録している情報の密度のオーダーを、従来の記録手段と比較してみる。
【０２２６】
世界で2億巻以上使われていて企業が取引ログや元帳を記録している、2,400 feet長の磁気テープは、180 MB = 180×106×8 bitのデータが記録でき、直径10.5 inch = 267 mm、厚み0.5 inch = 13 mmの円柱、質量1.5 kgとして、
約 109 bit/kg、
約 1012 bit/m3。
【０２２７】
ＤＶＤは、容量9.4 GB = 9.4×109×8 bitのデータが記録でき、直径120 mm、厚み1.2 mmの円柱,質量80 gとして、
約 1012 bit/kg （＝磁気テープの一千倍）、
約 1015 bit/m3 （＝磁気テープの一千倍）。
【０２２８】
バクテリアは、核酸情報量5×106×2 bitで、直径0.5 μmの球、質量7×10-13 gとして、
約 1019 bit/kg （＝ＤＶＤの一千万倍＝磁気テープの百億倍）、
約 1026 bit/m3 （＝ＤＶＤの一千億倍＝磁気テープの百兆倍）。
【０２２９】
一辺がわずか 1 mm程度の立方体に詰めたバクテリアの核酸が含む情報が、世界中の2,400 feet磁気テープの情報の総量（3×1017 bit）に匹敵するのである。
【０２３０】
このように、生体高分子を媒体に用いれば、実際の装置は理論値までは出ないとしてもなお、非常に高い密度の情報記録が可能である。
【０２３１】
言い換えれば、密度には余裕が十分がある。
【０２３２】
したがって、データ誤りを防ぎ長期間情報を維持できるように、ひとつのデータのコピーをバイオテクノロジーの増幅技術または生物自身の増殖機能によって大量に増やし、それぞれを生かしておくこともできる。
【０２３３】
たとえば、蚕のＤＮＡに遺伝子を組み込むと、該遺伝子のコードする蛋白質が繭の中に大量に吐き出される、という最近の技術も利用できる。
【０２３４】
第五に、請求項５に記載したエンコード方法を採用すれば、高密度にデータを記録することができる。
【０２３５】
特に、２０種類のアミノ酸を２０進数で用いる方法を採用すれば、１６種だけのアミノ酸を使う方法よりも、格納効率の点で有利である。
【０２３６】
第六に、生物が自然環境で生きる場合は、受信者に媒体を渡すための作業も不要になる点が有利である。
【０２３７】
ただし、本願発明の実施にあたっては、その態様に応じ安全面と倫理面の問題を十分に検討し、慎重が上にも慎重に望む必要があることを、特記事項として明記しておく。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１の構成ブロック図である。
【図２】実施例２の構成ブロック図である。
【図３】エンコーダとデコーダの処理例１を示した説明図である。
【図４】エンコーダとデコーダの処理例２を示した説明図である。
【符号の説明】
１ 送信者側サブシステム
１ａ 書き込み側サブシステム
２ 受信者側サブシステム
２ａ 読み出し側サブシステム
３ 送信データ入力部
３ａ データ入力部
４ 送信するデータ
４ａ 書き込むデータ
５ エンコーダ
６ 配列情報または結合様式情報
７ 合成装置
８ 生体高分子の材料
９ 合成高分子
１０ 人間以外の生物もしくは細胞もしくは生体高分子
１１ 配列読み取り装置
１２ 解読した配列／結合様式情報
１３ デコーダ
１４ 受信データ
１４ａ 読み出しデータ
１５ 受信データ出力部
１５ａ データ出力部
【発明が属する技術分野】
【０００２】
本発明は、生体高分子を通信媒体もしくは記録媒体とした、情報記録方法、情報通信方法、エンコーダおよびデコーダに関するものである。
【０００３】
【従来の技術】
まず、通信には搬送と記録の二面があることを確認する。
【０００４】
現在、通信といえば、送信機器から受信機器に電流あるいは電磁波を用いてデータをリアルタイムに伝送できる電気通信がすぐ頭に浮かぶ。
【０００５】
たしかに、電気通信、光通信は、通信媒体を電気、光に変えたことによって搬送時間を著しく短かくすることができた。
【０００６】
しかし、狼煙（のろし）のような例外を除けば、送信者の送信時間に受信者が受信できるとは限らない。
【０００７】
送受信の時間差を埋めるために、情報を書き込んでおいてあとで読み出すための記録媒体が必要なこともたしかである。
【０００８】
たとえば、電報は郵便局間で伝送されたあと、紙に印刷される。
【０００９】
電子メールも受信者が読むまで、通常、磁気ディスクやＩＣメモリに記録される。
【００１０】
マスメディアのテレビでさえ、録画から放送までの間、ビデオテープ、あるいはハードディスクに記録される。
【００１１】
このように、通信には、搬送系とともに、記録系が重要である。
【００１２】
最近、搬送系を電子化する通信は大きく発展して、携帯電話とパソコンを使った電子メールが非常に普及した。
【００１３】
一方、搬送系を電子化しないで紙などの記録媒体を物理的に搬送する通信では、郵便が依然として広く使われている。
【００１４】
が、この分野でも、送信者の入力から搬送までを電子化して、郵便局で紙に印刷して配達する「ハイブリッドめ〜る（郵政事業庁サービス名）」が実用化されている。
（参考文献「郵政事業庁：ハイブリッドめ〜る」 http://www1.hybridmail.jp/cgi-bin/a50709101d.cgi）。
【００１５】
将来は、公衆自動搬送システム（ＣＡＴＳ）によるドア・ツー・ドアの搬送が登場して、物理的搬送が一層高速化することも期待される（特許公開2000-357194「公衆自動搬送システム」（発明者＝園部正幸）。
（参考文献「園部 正幸：２１世紀情報化社会の新基盤となる、公衆自動搬送システム ＣＡＴＳ」http://sonobe.s5.xrea.com/invention/cats/shibuya_paper/index.html
および、
「園部 正幸：ＣＡＴＳ特許出願 １」http://sonobe.s5.xrea.com/invention/cats/catspat2000_1/index.html）。
【００１６】
以上、通信には搬送と記録の二面があることを確認した。
【００１７】
通信に搬送と記録の二面があることから、通信方法の改良には、上記のような搬送系の改良だけでなく、記録系の改良も必要であることが分かる。
【００１８】
本願発明は、記録系の改良を行う。
【００１９】
即時ではなく時間差をもってデータを未来の人や未来の自分自身に受け渡す必要があるときには、情報記録媒体を用いて通信することになる。
【００２０】
印刷物よりも安定し高密度な情報記録媒体として、たとえば、コンパクトディスク（ＣＤ）、光磁気ディスク（ＭＯ）、デジタルビデオディスク（ＤＶＤ）が現在よく使われているがそのほかにも種々存在する。
【００２１】
たとえば、ＤＶＤを読み書きが可能にする規格にしても、ＤＶＤ−Ｒ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ＋Ｒ、ＤＶＤ＋ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＡＭなど多数が林立している。
（参考文献「DVD - Wikipedia」 http://ja.wikipedia.org/wiki/DVD）。
【００２２】
規格が多いだけにそれぞれの生き残りは難しくなってくる。
【００２３】
また、こうした記録媒体には、媒体寿命が百年以上と宣伝されているものもあるが、本当にそれほど耐久性があるのかという疑問の声もあり、寿命推定方法の改善やバラツキのない長寿命化の推進が課題になっている。
（参考文献「財団法人デジタルコンテンツ協会：長期保存のための光ディスク媒体の開発に関するフィージビリティスタディ 報告書 7.1.1 加速試験による光ディスクの寿命評価」 http://www.dcaj.org/h17opt/17opt_youshi.pdf）。
【００２４】
しかも、記録密度を向上する技術進歩が早いため、メジャーをとった規格も年々時代遅れとなり、新しく登場する規格に取って代わられることになる。
【００２５】
以上が、従来の技術の概観である。
【００２６】
【発明が解決しようとする課題】
長い時間がかかってもよい通信、あるいは、長い時間がかかってしまう超長時間通信においては、
第一に、情報通信、情報記録に関する規格の不安定性が問題になる。
【００２７】
たとえば、子孫の世代に自分達の日記をはじめ、写真、映像、プログラムなど著作物の情報を伝えようとする人は、今後増えていくと思われる。
【００２８】
しかし、現在用いられているＣＤ、ＭＯ、ＤＶＤの規格が何十年、何百年、何千年にもわたって安定して使用されるかどうかは疑わしい。
【００２９】
現在の規格を維持する企業・機関が存続している保証もない。
【００３０】
したがって、年月を経て、記録媒体を読む装置が存在しなくなり、記録媒体を読む装置を再現しようにも、装置の設計仕様の情報も散逸して製作できない、という事態が予想される。
【００３１】
第二に、媒体の物理的および化学的な不安定性にも問題がある。
【００３２】
年月が経てば、無生物の記録媒体は自然に劣化、変形、変性、あるいは情報消滅してしまうのがふつうである。
【００３３】
このため、たとえば磁気テープの場合、数年ごとに情報を読み直して別の媒体に書き直す作業が必要とされている。
【００３４】
経年変化に強い材料と、年月を経て自然に戻る、地球に優しい材料とは、両立が難しい。
【００３５】
記録媒体を宇宙空間で搬送する場合にも、地球上には降り注がない強い宇宙線を直接浴びるために、媒体が劣化してしまう。
【００３６】
散逸、消滅、あるいは劣化に備えて、媒体のコピーを何部も作成して保管し渡す方法もあるが、長期間に渡ってコピーを繰り返し行うのは、媒体の調達とコピー作業の実施が煩雑である。
【００３７】
第三に、短時間に通信する場合でも、インターネット経由で標準的な規格で情報を伝送するようなことをすれば、媒体も通信方式も広く普及しているものであるために、第三者に比較的容易に傍受・解読されてしまう。
【００３８】
本発明の目的は、以上述べたような、規格の不安定性、媒体の劣化、傍受の危険性の三項目の問題点を克服して、より安定性に優れた情報通信方法と情報記録方法とエンコーダとデコーダを提供することである。
【００３９】
本明細書における生物学上の用語、塩基符号、およびアミノ酸符号は、次の文献に基づいている：
Benjamin Lewin: Genes VI, Oxford University Press and Cell Press (1977) ＝［邦訳］ 菊池 韶彦ら訳：遺伝子 第６版、東京化学同人(1999)。
【００４０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、安定性に優れた通信と記録を実現するため、データを生体高分子の配列かつ／または結合様式に置き直して記録することを、主要な特徴とする。
【００４１】
生物の細胞に含まれている大きな分子すなわち高分子は、小さい分子すなわち低分子がつながっているものである。
生体高分子には、
（ア） ｔ、ｃ、ａ、ｇもしくはｕ、ｃ、ａ、ｇの４種類のヌクレオチドからなるＤＮＡもしくはＲＮＡもしくはポリヌクレオチドと、
（イ） Ａ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈ、Ｉ、Ｋ、Ｌ、Ｍ、Ｎ、Ｐ、Ｑ、Ｒ、Ｓ、Ｔ、Ｖ、Ｗ、Ｙの２０種類のアミノ酸からなる蛋白質もしくはポリペプチドと、
（ウ） 高等生物でＭａｎ、Ｇｌｃ、Ｇａｌ、Ｘｙｌ、ＧｌｃＡ、ＧｌｃＮＡｃ、ＧａｌＮＡｃ、Ｆｕｃ、ＳＡの９種類の単糖からなる多糖もしくは糖鎖と、
（エ） 脂肪酸からなる脂質
がある。
（糖鎖の参考文献「庄司 真理子ほか：特集：第三の生命鎖糖鎖とポストゲノム解析」http://www.nistep.go.jp/achiev/ftx/jpn/stfc/stt010j/feature2.html 、
「成松 久：細胞内で糖鎖はどのように合成されるのか？」
http://www.aist.go.jp/aist_j/aistinfo/aist_today/vol01_05/vol01_5_p18_24.pdf）
【００４２】
こうした低分子を要素とするコード（code）は、生物がきわめて長期間採用してきたもので、今後数千年程度で自然に変化するものではないと考えられる。
【００４３】
配列情報を与えて生体高分子を合成、解読する方法はすでに知られていて、それぞれ自動装置が市販されている。
【００４４】
たとえば、
（ア） ＤＮＡの合成に関しては、特許出願平4-65839「ＤＮＡ等自動合成装置」（出願人＝島津製作所）の実施例で、ホスホトリエステル法によりＤＮＡを自動合成する。
【００４５】
（イ） ＤＮＡの解読に関しては、特許第2559621号「ＤＮＡパターン読み取り装置及びＤＮＡパターン読み取り方法」（出願人＝日立ソフトウェアエンジニアリング）で、ＤＮＡからＡ、Ｃ、Ｇ、Ｔの符号を読み取る。
【００４６】
（ウ） ポリペプチドの合成に関しては、特許出願平4-69640「自動化ポリペプチド合成装置」（出願人＝アプライド バイオシステムズ インコーポレーテッド）で、保護されたアミノ酸を１種類ずつ受取って活性化し、所望の順序に配列されたポリペプチドを作る。
【００４７】
（エ） ポリペプチドの解読に関しては、特許公開平08-304375「タンパク質のアミノ酸配列決定装置」（出願人＝島津製作所）で、エドマン法により得られたデータから蛋白質もしくはポリペプチドのアミノ酸配列を決定する。
【００４８】
以上のように、配列と生体高分子の相互変換は既に可能である。
【００４９】
本発明では、任意のデータを高分子のコードに変換するエンコーダと、高分子のコードから元のデータに復元するデコーダを新規作成することにより、生体高分子を情報通信媒体もしくは情報記録媒体として用いることを可能とする。
【００５０】
【発明の実施の形態】
図１は、請求項１に対応する実施例１の構成ブロック図である。
【００５１】
同図は、生体高分子を通信媒体にした情報通信方法の原理構成を示すブロック図である。
【００５２】
以下、図１の構成を説明する。
【００５３】
図１において、全体システムは、送信者の用いる送信者側サブシステム１と受信者の用いる受信者側サブシステム２を含んでいる。
ふたつのサブシステムの間に、情報通信媒体として、合成高分子９または合成高分子９を内包する人間以外の生物もしくは細胞もしくは生体高分子１０がある。
【００５４】
送信者側サブシステム１と受信者側サブシステム２はきわめて対称的な内部構造をしている。
【００５５】
人もしくは情報システムとデータをやりとりする送信データ入力部３と受信データ出力部１５がそれぞれある。
【００５６】
送信するデータ４を高分子の、配列情報または結合様式情報６に変換するエンコーダ５と、解読した配列／結合様式情報１２に逆変換するデコーダ１３がそれぞれある。
【００５７】
合成装置７と配列読み取り装置１１がそれぞれある。
【００５８】
合成装置７には生体高分子の材料８が容器から供給される。
【００５９】
以上、図１の構成を説明した。
【００６０】
図２は、請求項２に対応する実施例２の構成ブロック図である。
【００６１】
同図は、生体高分子を記録媒体にした、情報記録方法の原理構成を示すブロック図である。
【００６２】
図２は目的は図１とやや異なるが、構成は図１と類似している。
同一でないが対応する構成要素は、符号の末尾に「ａ」を付して示す。
【００６３】
以下、図２の構成を説明する。
【００６４】
図２において、全体システムは、書き込み側サブシステム１ａと読み出し側サブシステム２ａを含んでいる。
ふたつのサブシステムの間に、情報記録媒体として、合成高分子９または合成高分子９を内包する、人間以外の生物もしくは細胞もしくは生体高分子１０がある。
【００６５】
書き込み側サブシステム１ａと読み出し側サブシステム２ａはきわめて対称的な内部構造をしている。
【００６６】
人もしくは情報システムとデータをやりとりするデータ入力部３ａとデータ出力部１５ａがそれぞれある。
【００６７】
書き込むデータ４ａを高分子の、配列情報または結合様式情報６に変換するエンコーダ５と、解読した配列／結合様式情報１２に逆変換するデコーダ１３がそれぞれある。
【００６８】
合成装置７と配列読み取り装置１１がそれぞれある。
【００６９】
合成装置７には生体高分子の材料８が容器から供給される。
【００７０】
以上、図２の構成を説明した。
【００７１】
以下に、請求項１に対応する実施例１の作用を順に説明し、構成要素間の有機的関係を示す。
【００７２】
前半は、送信者側サブシステム１における作用である。
【００７３】
ステップ１として、送信データ入力部３が、送信するデータ４を、人または情報システムから入力する。
【００７４】
送信データ入力部３の例は、キーボード、受信装置、音声入力装置、画像入力装置、Ａ／Ｄコンバータ、アプリケーションプログラムからの伝達、または、別の記録媒体からの読み取り装置を含む。
【００７５】
ステップ１につづき、図にないデータ圧縮手段が、該送信するデータ４をより少ないビット数に圧縮してもよい。
【００７６】
ステップ１につづき、図にない暗号化手段が、キーを知らない第三者による傍受・解読を防ぐために、人または情報システムが入力したキーを用いて、該送信するデータ４を暗号化してもよい。
【００７７】
ステップ１につづき、図にない冗長化手段が、通信あるいは記録におけるデータの誤りを検出もしくは訂正できるように、該送信するデータ４を冗長化してもよい。
【００７８】
冗長化の例として、
（ア） パリティあるいは誤り訂正符号 （Error Correcting Code, ECC） を付してもよい。
また、ＲＡＩＤ（Redundant Arrays of Inexpensive Disks）技術を応用して、複数の媒体すなわち合成高分子にわたる情報の間でパリティを形成させてもよい。
（ＲＡＩＤの参考文献「RAID - Wikipedia」 http://ja.wikipedia.org/wiki/RAID）
【００７９】
（イ） 読み出しのときに同期をとるためのプリアンブル（preamble）と呼ばれるビット列を付してもよい。
【００８０】
（ウ） ブロックの抜けまたは重複または順序の入れ替わりを検出するために、ブロック一連番号を振ってもよい。
【００８１】
（エ） ブロックの長さを決まった形式で付してもよい。
【００８２】
（オ） ブロックより大きな塊の単位をさらにブロックのように扱ってもよい。
【００８３】
（カ） 可読性を向上するために、改行、キャリッジリターン、タブ、空白、引用符、または、先頭からのバイト単位等のロケーションを付してもよい。これらのチェックは誤りの検出に役立つ。
【００８４】
（キ） データ全体もしくはブロック等の部分に、エンコードした時刻を付してもよい。時刻のチェックは誤りの検出に役立つ。
【００８５】
これらはいずれも冗長化を起こす。
【００８６】
ステップ２として、エンコーダ５が、送信するデータ４を、合成する高分子を構成する低分子の、配列情報または結合様式情報６に変換する。
【００８７】
配列情報または結合様式情報６は、
合成高分子が核酸系の場合は、塩基配列であり、
合成高分子がペプチド系の場合は、アミノ酸配列であり、
合成高分子が多糖系の場合は、単糖配列および結合様式情報である。
【００８８】
ステップ２につづき、図にない高分子配列変換手段が、生物学的機能を付加するために、または、安定性を付加するために、該配列情報または結合様式情報６に置換または挿入を加える変換を行ってもよい。
【００８９】
高分子配列変換の例として、次のものがある：
（ア） 突然変異あるいは生殖あるいは増幅によって変異しやすい配列を避けて他のコードに変換すること、
（イ） テロメア配列など生体で特定の機能が生じるなどの意味をもつ配列を避けて他のコードに変換すること、
（ウ） プロモータ配列など遺伝子先頭配列を付加すること、
（エ） プロモータ配列など遺伝子先頭配列を避けて他のコードに変換すること、
（オ） 翻訳終了、ｐｏｌｙ（Ａ）など遺伝子末端配列を付加すること、
（カ） 翻訳終了、ｐｏｌｙ（Ａ）など遺伝子末端配列を避けて他のコードに変換すること、
（キ） 生物の３文字の塩基（codon）では、ｃｇｕ、 ｃｇｃ、ｃｇａ、ｃｇｇがすべてアルギニンである例のように、最後の１文字が変異しても意味が変わらないことが多いことに習い、３文字のコドンの先頭２文字のみに、送信データをエンコードし、最後の１文字は冗長な値にすること、
（ク） 生物化学的検出を容易にするため標識コードをつけること。
【００９０】
ステップ３として、合成装置７が、低分子を含有している生体高分子の材料８を原料にして、該配列情報または結合様式情報（６）どおりの合成高分子９を合成する。
【００９１】
合成装置７は、
合成高分子がペプチド系の場合は、ペプチド合成装置もしくはペプチドシンセサイザもしくは蛋白質合成装置であり、
合成高分子が核酸系の場合は、ＤＮＡ合成装置もしくはＤＮＡシンセサイザもしくは核酸合成装置である。
【００９２】
それぞれすでに市販の装置があるが、さらにエンコーダ５とオンライン接続させることにより、効率が向上する。
【００９３】
ステップ４として、該合成高分子９を、そのまま、受信者の用いる受信者側サブシステム２に渡すか、
または、該合成高分子９を、人間以外の生物もしくは細胞もしくは生体高分子１０の一部として組み込んでから、受信者側サブシステム２に渡す。
【００９４】
人間以外の生物もしくは細胞もしくは生体高分子１０を、送信側サブシステム１から受信側サブシステム２に渡す態様としては、大別して次の２種類がある。
（ア）受信の意図、時間および場所が明確に予定されて受信側サブシステム２に渡される態様。
（イ）受信の意図、時間または場所が必ずしも明確でないため、いったん作られた人間以外の生物もしくは細胞もしくは生体高分子１０は、そのまま、あるいは何か生物、製品もしくは物体等に、包含されもしくは塗布されもしくは付随されられて、どこかの場所にいったん置かれもしくは放たれ、後日必要なときに確保されて受信側サブシステム２に渡される態様。
【００９５】
ここで、高分子を人間以外の生物もしくは細胞もしくは他の高分子に組み込む公知技術は多く、今後も大きな発展が予想されている：
【００９６】
（ア） 単一鎖のＤＮＡを合成したあと、塩基を相補的に結合させることで二重鎖ＤＮＡにして安定化させることができる。
【００９７】
（イ） ＲＮＡを合成したあと、相補的な塩基からなるＤＮＡに変換することができる。
【００９８】
（ウ） ＤＮＡを合成して、環状ＤＮＡに組み込むことができる。
【００９９】
（エ） 進化、変異の影響を受けにくいように、情報を、健全な生命維持もしくは生殖に必要な遺伝子のコードの一部に、該遺伝子の機能を損なわないように組み入れることにより、変異すると個体が致死となるようにする、という戦略も考えられる。
【０１００】
これら生体高分子は、品質をほとんど損なわずに冷凍保存することが可能である。
【０１０１】
これら生体高分子は、生物、細胞、ＤＮＡ、ＲＮＡ、あるいは、遺伝子に組み込んで、生物を生かしたままもしくは死体でもしくは冷凍してもしくは樹脂、琥珀（こはく＝樹脂の化石）、プラスチック、ガラス、その他の物質に封入して、安定した環境で保存することができる。
【０１０２】
高分子を組み込んだ生物が生命・種族を保存しようと自律的に生きてくれることは、従来の通信媒体や記録媒体と違って、媒体保存の手間が省ける面があって有利である。
【０１０３】
生体高分子を増幅させ、あるいは生物を繁殖させ、あるいはクローン生物を作り、あるいはＤＮＡ組み換え生物に蛋白質を生産させることによって、情報のコピーを増やして通信の確実性を上げることができる。
【０１０４】
後半は、受信者側サブシステム２における作用である。
【０１０５】
受信者は、該人間以外の生物もしくは細胞もしくは生体高分子１０を入手する。
【０１０６】
受信者は送信者自身であってもよい。
【０１０７】
もし、受信者が該人間以外の生物もしくは細胞もしくは生体高分子１０を入手する前に、該合成高分子９が生体高分子相互間の生物学的な変換を受けたために、同一もしくはほぼ同一の情報を包含したまま、情報媒体としての生体高分子が入れかわった場合は、変化後の人間以外の生物もしくは細胞もしくは生体高分子を受信者が入手し、以後記載される合成高分子９として扱う。
【０１０８】
たとえば生殖の際におこる染色体の交差により、ＤＮＡに埋め込んだ情報が変わってしまうことがある。
【０１０９】
また、染色体の複製に伴うエラー、放射線、化学物質の影響で突然変異が起こることがある。
【０１１０】
こうした情報の変化は、解読時に処理する。
【０１１１】
特に、情報が、多くの高分子もしくは細胞もしくは生物に伝播してそれぞれが変異した可能性をもった場合には、複数のサンプルから得た情報を比較することで、送信データを推定する。
【０１１２】
たとえば、多数のサンプルが変異を含む場合、それらのサンプルから共通部分を取り出してつなぎ合わせ、再構成すればよい。
【０１１３】
前記再構成を容易にするためには、冗長化で述べたブロック化とブロック一連番号の付加が有効である。
【０１１４】
なぜなら、解読された多数のサンプルの情報を、ブロックに切って、ブロック番号の一致するものを比較することにより、変異のビット位置まで正確に比較できるからである。
【０１１５】
また、各ブロックにパリティなどのエラー検出コードを付けておけば、変異のあったブロックを判定して捨てることができる。
【０１１６】
ステップ５として、合成高分子９が人間以外の生物もしくは細胞もしくは生体高分子１０に組み込まれている場合は該合成高分子９を取り出す。
【０１１７】
いずれの場合も、ステップ６として、配列読み取り装置１１が、セットされた該合成高分子９を分析して、構成分子の、解読した配列／結合様式情報１２を出力する。
【０１１８】
配列読み取り装置１１は、
合成高分子がペプチド系の場合は、ペプチドシーケンサもしくはプロテインシーケンサもしくはアミノ酸分析装置である、
合成高分子が核酸系の場合は、ＤＮＡシーケンサもしくは核酸シーケンサもしくは核酸分析装置である、
【０１１９】
それぞれすでに市販の装置があるが、さらにデコーダ１３とオンライン接続させることにより、効率が向上する。
【０１２０】
送信時に高分子配列変換が行われていた場合には、ステップ６につづき、図にない高分子配列逆変換手段が、解読した配列／結合様式情報１２から、生物学的機能を付加するため、または、安定性を付加するために行われた置換もしくは挿入を元に戻す高分子配列逆変換処理を実行する。
【０１２１】
ステップ７として、デコーダ１３が、解読した配列／結合様式情報１２を解析して受信データ１４を生成し、受信データ出力部１５から出力する
【０１２２】
送信時に冗長化が行われていた場合は、ステップ７につづき、図にない冗長化復号化手段が、キーを用いて、該受信データ１４から余計なデータを除き、あるいはエラーを検出しあるいはエラーを訂正して元のデータに戻す冗長化逆変換処理を実行する。
【０１２３】
送信時に暗号化が行われていた場合は、ステップ７につづき、図にない復号化手段が、キーを用いて、該受信データ１４を元のデータに戻す復号化を実行する。
【０１２４】
送信時にデータ圧縮が行われていた場合は、ステップ７につづき、図にないデータ伸長手段が、該受信データ１４を元のデータに戻すデータ伸長を実行する。
【０１２５】
受信データ出力部１５の例は、ディスプレイ、プリンタ、送信装置、音声出力装置、Ｄ／Ａコンバータ、アプリケーションプログラムへの伝達、または、別の記録媒体への書き込み装置である。
【０１２６】
以上、実施例１の作用を順に説明し、構成要素間の有機的関係を示した。
【０１２７】
次に、請求項２に対応する実施例２の作用に関して触れる。
【０１２８】
実施例２は実施例１と構成が対称的に対応している。
【０１２９】
そこで、実施例２の各符号の末尾にａがあるものは取って読み替えることにより、前記の実施例１の作用をもとに実施例２の作用が理解できる。
【０１３０】
本願発明を、ポリペプチドを利用して実施する場合は、
前記合成高分子９が蛋白質もしくはポリペプチド（polipeptide）であり、
前記低分子がグルタミン（Glutamine、符号Ｇ）などアミノ酸（amino acid）であり、
前記配列情報または結合様式情報６がアミノ酸配列（amino acid sequence）であり、
前記合成装置７がペプチド合成装置もしくはペプチドシンセサイザもしくは蛋白質合成装置であり、
前記配列読み取り装置１１がペプチドシーケンサもしくはプロテインシーケンサもしくはアミノ酸分析装置である（請求項３）。
【０１３１】
また、本願発明を、核酸を利用して実施する場合は、
前記合成高分子９がＤＮＡもしくはＲＮＡもしくはポリヌクレオチド（polinucleotide）であり、
前記低分子が、アデニン（adenine、符号ａ）などヌクレオチド（nucleotide）であり、
前記配列情報または結合様式情報６がヌクレオチドの塩基配列（base sequence または nucleotide sequence）であり、
前記合成装置７がＤＮＡ合成装置もしくはＤＮＡシンセサイザもしくは核酸合成装置であり、
前記配列読み取り装置１１がＤＮＡシーケンサもしくは核酸シーケンサもしくは核酸分析装置である（請求項４）。
【０１３２】
前記エンコーダ５は、
請求項１の発明においては送信するデータ（４）を、請求項２の発明においては書き込むデータ（４ａ）を、先頭から順に最後まで２ビットごとに切ってサブデータ群に分割し、半端な１ビットが出れば０の値をもつダミーな１ビットを連結して２ビットとし、各サブデータのとりうる１０進数で表現して０〜３である４種類の値をｔ、ｃ、ａ、ｇもしくはｕ、ｃ、ａ、ｇの４種類の塩基のいずれかとに１対１で対応させる変換規則に基づいて、逐次変換することによって塩基配列情報を得ることができる。
また、エンコーダ５は、請求項１の発明においては送信するデータ（４）を、請求項２の発明においては書き込むデータ（４ａ）を、先頭から順に最後まで４ビットごとに切ってサブデータ群に分割し、半端な４ビット未満のデータが出れば０の値をもつダミーなビット列を連結して４ビットとし、各サブデータのとりうる１０進数で表現して０〜１５である１６種類の値をＡ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈ、Ｉ、Ｋ、Ｌ、Ｍ、Ｎ、Ｐ、Ｑ、Ｒ、Ｓ、Ｔ、Ｖ、Ｗ、Ｙの２０種類のうちの１６種類のアミノ酸のいずれかとに１対１で対応させる変換規則に基づいて、逐次変換することによってアミノ酸配列情報を得ることができる。
一方、エンコーダ５は、請求項１の発明においては送信するデータ（４）を、請求項２の発明においては書き込むデータ（４ａ）を、先頭から順に最後まで一定数ビットごとに切ってサブデータ群に分割し、半端な該一定数ビット未満のサブデータが出れば０の値をもつダミーなビット列を連結して該一定数ビットとし、各サブデータを２０進数表現による一定桁数の数字列に変換し、各数字のとりうる１０進数で表現して０〜１９である２０種類の値をＡ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈ、Ｉ、Ｋ、Ｌ、Ｍ、Ｎ、Ｐ、Ｑ、Ｒ、Ｓ、Ｔ、Ｖ、Ｗ、Ｙの２０種類のアミノ酸のいずれかとに１対１で対応させる変換規則に基づいて、逐次変換することによってアミノ酸配列情報を得ることもできる（請求項５）。一定数ビットは、たとえばコンピュータの処理しやすい１６ビットや３２ビットでもよい。
【０１３３】
送信するデータを１ビット、２ビットまたは３ビットずつに分割して、アミノ酸のうちのそれぞれ２種類、４種類、８種類だけに対応付けることもできるが、記録効率の上では前記の４ビットに対応づける方が明らかに有利である。
【０１３４】
また、送信するデータを２〜１９進数と見なし、アミノ酸のうちのそれぞれ２〜１９種類だけに対応付けることもできるが、記録効率の上では前記の２０進数のほうが明らかに有利である。
【０１３５】
以下に，エンコーダの処理手順を，自然言語を入れた構造化プログラム記述法である擬似コード(pseudo code)で記す。
【０１３６】
凡例／ リストとは，0, 1, 2, …という添字で指定して読み書きできるデータ構造である．
リスト内のデータは，添字の若い順に左から並んでいるとする．
変数名直後でない'{'と'}'は，囲まれた部分が処理の範囲であると明示する．
【０１３７】
a. エンコーダのメインプログラム
a.0 開始．
a.1 塩基配列への変換を行うなら，{
塩基配列変換ルーチン(plain2bp)を実行してくる．
}
a.2 アミノ酸配列への変換を行うなら，{
アミノ酸配列変換ルーチン(plain2aa)を実行してくる．
}
a.3 停止する．
a.4 記述終了．
【０１３８】
b. 塩基配列変換ルーチン(plain2bp)
b.0 開始．
b.1 リストbin2bpに ('a', 'g', 'c', 't') をセットしておく．
すなわち，たとえば，bin2bp[0]なら値'a', bin2bp[3]なら値't'を
得られる．
b.2 入力ファイルから1行ずつ入力して各行について {
b.3 行の中を1文字ずつに分解して，リストcharsにセットする．
b.4 リストcharsの中の各文字について {
b.5 変数bit76に，該文字と16進c0の論理積をとり16進40で除した値を入
れる．
なお，値は，0〜3となる．
b.6 変数seq0に，bin2bp[bit76]を入れる．
なお，値は，bit76が0だったときは'a',また，3だったときは't'など
となる．
b.7 変数bit54に，該文字と16進30の論理積をとり16進10で除した値を入
れる．
b.8 変数seq1に，bin2bp[bit54]を入れる．
b.9 変数bit32に，該文字と16進0cの論理積をとり16進04で除した値を入
れる．
b.10 変数seq2に，bin2bp[bit32]を入れる．
b.11 変数bit10に，該文字と16進03の論理積をとり16進01で除した値を入
れる．
なお，01で除さなくてもよい．
b.12 変数seq3に，bin2bp[bit10]を入れる．
b.13 変数seq0と変数seq1と変数seq2と変数seq3をこの順序に並べたもの
を出力する．
なお，出力は，8ビットの1文字の入力に対して，4文字の'atcg'など
となる．
b.14 }
b.15 }
b.16 戻る．
b.17 記述終了.
【０１３９】
c. アミノ酸配列変換ルーチン(plain2aa)
c.0 開始.
c.1 リストbin2aaに ('A', 'C', 'D', 'E', 'F', 'G', 'H', 'I', 'K', 'L',
'M', 'N', 'P', 'Q', 'R', 'S', ) をセットしておく．
すなわち，たとえば，bin2aa[0]なら値'A', bin2bp[15]なら値'S'を得ら
れる.
c.2 入力ファイルから1行ずつ入力して各行について {
c.3 行の中を1文字ずつに分解して，リストcharsにセットする．
c.4 リストcharsの中の各文字について {
c.5 変数bit7654に，該文字と16進f0の論理積をとり16進10で除した値を
入れる．
なお，値は，0〜10進15となる．
c.6 変数seq0に，bin2aa[bit7654]を入れる．
なお，値は，bit7654が0だったときは'A',また，15だったときは'S'
などとなる．
c.7 変数bit3210に，該文字と16進0fの論理積をとり16進01で除した値を
入れる．
なお，01で除さなくてもよい．
c.8 変数seq1に，bin2aa[bit3210]を入れる．
c.9 変数seq0と変数seq1をこの順序に並べたものを出力する．
なお，出力は，8ビットの1文字の入力に対して，2文字の'AS'などと
なる．
c.10 }
c.11 }
c.12 戻る.
c.13 記述終了.
【０１４０】
以上、エンコーダの処理手順を記した。
【０１４１】
以下に、デコーダの処理手順を，擬似コードで記す。
【０１４２】
凡例／ 連想リストとは，キー文字列で検索できるデータ構造である．
【０１４３】
d. デコーダのメインプログラム
d.0 開始.
d.1 塩基配列を入力する変換を行うなら，{
塩基配列逆変換ルーチン(bp2plain)を実行してくる.
}
d.2 アミノ酸配列を入力する変換を行うなら，{
アミノ酸配列逆変換ルーチン(aa2plain)を実行してくる.
}
d.3 停止する.
d.4 記述終了.
【０１４４】
e. 塩基配列逆変換ルーチン(bp2plain)
e.0 開始.
e.1 連想リストbp2binに('a', 0, 'g', 1, 'c', 2, 't', 3)をセットして
おく．
すなわち，たとえば，bp2bin{'a'}なら値0を，bp2bin{'t'}なら値3
を得られる．
e.2 入力ファイルの全文字を入力し，
e.3 その中を1文字ずつに分解して，リストcharsにセットする．
e.4 リストcharsの中の各文字について変数the_charにセットし {
e.5 変数the_binに，変数the_charをキーで連想リストbp2binを検索した結
果をセットする．
すなわち，たとえば，the_charが't'ならthe_binは値3となる.
e.6 変数the_binを引数として渡して，push_bitルーチンを実行してくる．
e.7 }
e.8 戻る.
e.9 記述終了.
【０１４５】
f. push_bitルーチン
f.0 開始.
f.1 変数push_counterに1を加える．
f.2 もし変数push_counterを4で割った余りが0なら {
f.3 変数decimalに，
stack[0]×16進40＋stack[1]×16進10＋stack[2]×16進04＋the_binをセットする．
f.4 変数decimalを符号付きの1バイトのバイナリデータに変換（packという）して出力する．
f.5 リストstackをクリアする．
f.6 } さもなければ {
f.7 引数として受け取ったthe_binを，リストのいちばん右に追加するとともに，その前に，リストにセットされていたデータ要素をひとつずつ左にシフトする．
f.8 }
f.9 戻る.
f.10 記述終了.
【０１４６】
g. アミノ酸配列逆変換ルーチン(aa2plain)
g.0 開始.
g.1 連想リストaa2binに
('A', 0, 'C', 1, 'D', 2, 'E', 3, 'F', 4,
'G', 5, 'H', 6, 'I', 7, 'K', 8, 'L', 9,
'M', 10, 'N', 11, 'P', 12, 'Q', 13, 'R', 14,
'S', 15)
をセットしておく．
すなわち，たとえば，aa2bin{'A'}なら値0を，aa2bin{'S'}なら値15を
得られる． g.2 入力ファイルの全文字を入力し，
g.3 その中を1文字ずつに分解して，リストcharsにセットする．
g.4 リストcharsの中の各文字について変数the_charにセットし {
g.5 変数the_binに，変数the_charをキーで連想リストaa2binを検索した結
果をセットする．
すなわち，たとえば，the_charが'S'ならthe_binは値10進15とな
る.
g.6 変数the_binを引数として渡して，push_bitBルーチンを実行してくる．
g.7 }
g.8 戻る.
g.9 記述終了.
【０１４７】
h. push_bitBルーチン
h.0 開始.
h.1 変数push_counterに1を加える．
h.2 もし変数push_counterを2で割った余りが0なら {
h.3 変数decimalに，
stack[0]×16進10＋the_bin
をセットする．
h.4 変数decimalを符号付きの1バイトのバイナリデータに変換（packという) して出力する．
h.5 リストstackをクリアする．
h.6 } さもなければ {
h.7 引数として受け取ったthe_binを，リストのいちばん右に追加するとともに，その前に，リストにセットされていたデータ要素をひとつずつ左にシフトする．
h.8 }
h.9 戻る.
h.10 記述終了.
【０１４８】
以上、デコーダの処理手順を記した。
【０１４９】
以下に、20進数に対応づける処理（請求項５に記載）を説明する。
【０１５０】
まず、10進数は,数すなわちデータを、0,1,2,3,4,5,6,7,8,9の9種の数字で表現している。
【０１５１】
16進数は、数を、0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E,Fの16種の拡張された数字で表現している。
【０１５２】
これらと同様に、20進数は、数を20種の拡張された数字を用いて表現できる。
【０１５３】
いま、地球生命のアミノ酸の種類A,C,D,E,F,G,H,I,K,L,M,N,P,Q,R,S,T,V,W,Yと対応づけるとする。
【０１５４】
すると、任意のデータは、20で除する演算により、20進表現に変換できるので，アミノ酸配列に変換できる。
【０１５５】
逆に、アミノ酸配列は、これを20進数とみなして20を乗ずる演算により、データに戻すことができる。
【０１５６】
上記20進数の変換処理と逆変換処理は、広く行われている16進数の処理と同様であるので詳述しない。
【０１５７】
いま、送信するデータを64ビットで区切るとする。
【０１５８】
もし4ビットをアミノ酸1文字に対応づける方式を採用すれば、64/4=16個のアミノ酸が必要になってしまう。
【０１５９】
ところが、264 ≒ 1.84×1019 は，2015 ≒ 3.28×1019よりも小さいので、20進数の数字に対応づける方式を採用すれば、64ビットを表現するのに15個のアミノ酸しか要らず、4ビット方式より1個少なくて済む。
【０１６０】
たとえば，64ビットの2進数
0000000000 0000000000 0000000000 0000000000 0000000000 0000000000 0001
は，4ビット方式では，
AAAAAAAAAA AAAAAC
であるが，20進数方式では，
AAAAAAAAAA AAAAC
となる．
ここに，各データの中で，空白は，読解性を助けるだけのものである．
【０１６１】
このように、20種類のアミノ酸を全部活用することにより、演算はより複雑となるが、高分子の長さをより小さくすることができる。
【０１６２】
以上、20進数に対応づける処理を説明した。
【０１６３】
ここで、以下に、処理例を二例示す。
【０１６４】
図３は、エンコーダとデコーダの処理例１であり、前記エンコーダ５とデコーダ１３を作成して実験した結果を示す。
【０１６５】
図３の各データの中で、空白は、読解性を助けるだけのものである。
【０１６６】
図３の各データの中で、斜体文字で示した部分は、理解を助けるために、元の「ｌｌ」（エル・エル）の２文字がどう変形していくか、対応部分を追跡して表示したものである。
【０１６７】
エンコーダに、送信するデータ４として、図３（ａ）のデータを与えた。
【０１６８】
該データをＡＳＣＩＩコード文字、１６進数、２進数の３通りで表現したものが、それぞれ、図３の（ａ）、（ｂ）および（ｃ）である。
【０１６９】
エンコーダ５に該データを入力して塩基配列情報を出力させると、図３（ｄ）が得られた。
【０１７０】
本塩基配列情報はｔ、ｃ、ａ、ｇだけからなるので、合成装置７が読み取ることができる形式である。
【０１７１】
合成装置７がこの塩基配列をもつＤＮＡなどの合成高分子９を作り、該合成高分子９を配列読み取り装置１１が読み取ると、解読した配列／結合様式情報１２がデコーダ１３に渡る。もし情報が誤りなく伝わるならば、該解読した配列／結合様式情報１２は、図３（ｄ）の塩基配列そのものである。
【０１７２】
そこで、実験では、図３（ｄ）をデコーダ１３に入力した。その結果は、図３（ｆ）または（ｇ）または（ｈ）で表現されるものであり、それぞれ、図３（ｃ）、（ｂ）、（ａ）に一致した。
【０１７３】
したがって、本実験データで、情報通信あるいは情報記録は正しく行われる。
【０１７４】
上の説明は塩基配列の場合であったが、アミノ酸配列によっても実験を行った。
【０１７５】
図３の（ａ）または（ｂ）または（ｃ）で表現されるデータをエンコーダ５に入力してアミノ酸配列情報を出力させると、図３（ｅ）が得られた。
【０１７６】
本アミノ酸配列情報はＡ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈ、Ｉ、Ｋ、Ｌ、Ｍ、Ｎ、Ｐ、Ｑ、Ｒ、Ｓ、Ｔ、Ｖ、Ｗ、Ｙだけからなるので、合成装置７が読み取ることができる形式である。
【０１７７】
合成装置７がこのアミノ配列をもつポリペプチドなどの合成高分子９を作り、該合成高分子９を配列読み取り装置１１が読み取ると、解読した配列／結合様式情報１２がデコーダ１３に渡る。もし情報が誤りなく伝わるならば、該解読した配列／結合様式情報１２は、図３（ｄ）のアミノ酸配列そのものである。
【０１７８】
そこで、実験では、図３（ｅ）をデコーダ１３に入力した。その結果は、図３（ｆ）または（ｇ）または（ｈ）で表現されるものであり、それぞれ、図３（ｃ）、（ｂ）、（ａ）に一致した。
【０１７９】
したがって、本実験データで、情報通信あるいは情報記録は正しく行われる。
【０１８０】
図４は、エンコーダとデコーダの処理例２であり、処理例１と同一のエンコーダ５とデコーダ１３を用い、日本語のデータを使って実験した結果を示している。
【０１８１】
図４の各データの中で、空白は、読解性を助けるだけのものである。
【０１８２】
図４の各データの中で、斜体文字で示した部分は、理解を助けるために、元の「シ」という１文字のカタカナがどう変形していくか、対応部分を追跡して表示したものである。
【０１８３】
エンコーダに、送信するデータ４として、図４（ａ）のデータを与えた。
【０１８４】
該データをＥＵＣコード文字、１６進数、２進数の３通りで表現したものが、それぞれ、図４の（ａ）、（ｂ）および（ｃ）である。
【０１８５】
エンコーダ５に該データを入力して塩基配列情報を出力させると、図４（ｄ）が得られた。
【０１８６】
本塩基配列情報はｔ、ｃ、ａ、ｇだけからなるので、合成装置７が読み取ることができる形式である。
【０１８７】
合成装置７がこの塩基配列をもつＤＮＡなどの合成高分子９を作り、該合成高分子９を配列読み取り装置１１が読み取ると、解読した配列／結合様式情報１２がデコーダ１３に渡る。もし情報が誤りなく伝わるならば、該解読した配列／結合様式情報１２は、図４（ｄ）の塩基配列そのものである。
【０１８８】
そこで、実験では、図４（ｄ）をデコーダ１３に入力した。その結果は、図４（ｆ）または（ｇ）または（ｈ）で表現されるものであり、それぞれ、図４（ｃ）、（ｂ）、（ａ）に一致した。
【０１８９】
したがって、本実験データで、情報通信あるいは情報記録は正しく行われる。
【０１９０】
上の説明は塩基配列の場合であったが、アミノ酸配列によっても実験を行った。
【０１９１】
図４の（ａ）または（ｂ）または（ｃ）で表現されるデータをエンコーダ５に入力してアミノ酸配列情報を出力させると、図４（ｅ）が得られた。
【０１９２】
本アミノ酸配列情報はＡ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈ、Ｉ、Ｋ、Ｌ、Ｍ、Ｎ、Ｐ、Ｑ、Ｒ、Ｓ、Ｔ、Ｖ、Ｗ、Ｙだけからなるので、合成装置７が読み取ることができる形式である。
【０１９３】
合成装置７がこのアミノ酸配列をもつポリペプチドなどの合成高分子９を作り、該合成高分子９を配列読み取り装置１１が読み取ると、解読した配列／結合様式情報１２がデコーダ１３に渡る。もし情報が誤りなく伝わるならば、該解読した配列／結合様式情報１２は、図４（ｄ）のアミノ酸配列そのものである。
【０１９４】
そこで、実験では、図４（ｅ）をデコーダ１３に入力した。その結果は、図４（ｆ）または（ｇ）または（ｈ）で表現されるものであり、それぞれ、図４（ｃ）、（ｂ）、（ａ）に一致した。
【０１９５】
したがって、本実験データで、情報通信あるいは情報記録は正しく行われる。
【０１９６】
以上、処理例を二例示した。
【０１９７】
本願発明はまた、前記エンコーダ５をクレームする（請求項６）。
【０１９８】
本願発明はまた、前記デコーダ１３をクレームする（請求項７）。
【０１９９】
本願発明はまた、前記エンコーダ５のプログラムを記録した記録媒体をクレームする（請求項８）。
【０２００】
ここで記録媒体とは、ＣＤ、ＭＯ、ＤＶＤ、ハードディスク、半導体メモリ、半導体チップ、磁気テープを含む電気的もしくは磁気的もしくは光学的手段を用いた記録媒体もしくは記憶装置、そして、本願発明による高分子記録媒体を含む。
【０２０１】
本願発明はまた、前記エンコーダ５のプログラムを伝送する情報伝送媒体をクレームする（請求項９）。
【０２０２】
ここで情報伝送媒体とは、ネットワーク、電話、ケーブルテレビ、そして、放送を含む。
【０２０３】
本願発明はまた、前記デコーダ１３のプログラムを記録した記録媒体をクレームする（請求項１０）。
【０２０４】
本願発明はまた、前記デコーダ１３のプログラムを伝送する情報伝送媒体をクレームする（請求項１１）。
【０２０５】
本願発明はまた、
請求項１に記載の情報通信方法または請求項２に記載の情報記録方法
によってデータが記録された
ことを特徴とする人間以外の生物もしくは細胞もしくは生体高分子もしくは合成高分子をクレームする（請求項１２）。
【０２０６】
これらの人間以外の生物もしくは細胞もしくは生体高分子の用途の例は：
（ア） ドキュメント、トランザクションデータ、マルチメディアデータ、大容量データベース、プログラム、スクリプト、ログ、放送記録、あるいはＷｅｂドキュメントの記録、画面コピーなどの、格納、
（イ） 実験データ、観測データ、バイオデータ、あるいは、シミュレーション結果の、記録、
（ウ） 極秘通信、
（エ） 遺伝子組み換え生物等の人間以外の生物につける標識もしくは識別番号もしくは実験関連情報、
（オ） タイムカプセル、
（カ） 地球外生命との通信、
である。
【０２０７】
（地球外生命の参考文献：
「前野 昌弘：ＳＥＴＩ計画とは何か」http://homepage3.nifty.com/iromono/kougi/ningen/node35.html、 「ＳＥＴＩ＠ｈｏｍｅ」
http://setiathome.ssl.berkeley.edu/）
【０２０８】
バイオデータの保存に用いる例として、現在の一人のヒトのゲノム情報を、本システムに入力して、保存性や解読容易性などの特徴をもった別の生物のＤＮＡもしくはＲＮＡに組み込んで保存することが考えられる。
【０２０９】
実施例では、送信データに他の情報を付加せずに送っているが、送信データを記述している自然言語もしくはプログラミング言語もしくは構造化データの知識のない受信者のために、
文法情報、辞書情報、メタ情報、フォント情報、発音情報、文書タイプ定義、あるいは、関連文書
を添付してもよい。
この場合受信者は、添付情報をもとに言語知識を組み立てて、受信データを理解する。
【０２１０】
画像情報、音楽情報は、背景知識が少なくても理解しやすいので、比較的安心して送ることができる。
【０２１１】
実施例では、地球生命にほぼ共通の高分子と低分子の組合せを用いたが、化学的に安定であれば、地球生命に共通ではない高分子あるいは低分子を採用してもよい。
【０２１２】
本願発明の技術は現在のところ、合成と配列読み取りが遅いという点で性能上不利としても、近いうちに改善されることが期待される。
【０２１３】
たとえば、ヒトゲノムの最初の解読には数年を要したが、配列読み取り装置１１の速度が年々高速化している。
解読時間はじきに月単位あるいは週単位に短縮すると予想されている。
【０２１４】
現在、合成装置７が合成できる高分子の長さが短いという問題もある。
【０２１５】
この点は、合成技術の進歩で次第に解決され、次第に長いデータを記録できることになるであろう。
【０２１６】
また、現在合成できる一本の高分子の鎖は短くとも、多数の高分子を合成することは問題ない。
【０２１７】
そこで、複数のＤＶＤにデータを書き込むのと同様、多数の高分子にまたがってデータを記録することができる。
【０２１８】
それぞれの高分子もしくはブロックに一連番号を振っておけば、受信者がそれら多数の高分子を集めてデータを再構成することは容易である。
【発明の効果】
第一に、生物の高分子のアーキテクチャは天然の安定した規格であって、数百年、数千年後にも変わらないことが期待できる。
【０２１９】
第二に、生物はそれ自身生き延びる能力があるので、媒体の劣化の問題を回避しやすい。
【０２２０】
媒体が早く劣化する場合は、別媒体を調達して情報をコピーするコストがかかるが、本願発明によれば、高分子を冷凍したり、生物を生かしておくことで、情報が保存される。
【０２２１】
第三に、傍受に対して、配列読み取り装置のように通常のネットワークユーザには入手も製作もしにくい構成部品を採用しているので、強靱といえる。
【０２２２】
以上説明したように本発明は、規格の不安定性、媒体の劣化、傍受の危険性の三項目の問題点を克服して、より安定性に優れた通信方法と記録方法を提供できる。
【０２２３】
さらに、以下のような利点もある。
【０２２４】
第四に、情報の記録密度を飛躍的に高めることができる。
【０２２５】
いま、高分子の記録している情報の密度のオーダーを、従来の記録手段と比較してみる。
【０２２６】
世界で2億巻以上使われていて企業が取引ログや元帳を記録している、2,400 feet長の磁気テープは、180 MB = 180×106×8 bitのデータが記録でき、直径10.5 inch = 267 mm、厚み0.5 inch = 13 mmの円柱、質量1.5 kgとして、
約 109 bit/kg、
約 1012 bit/m3。
【０２２７】
ＤＶＤは、容量9.4 GB = 9.4×109×8 bitのデータが記録でき、直径120 mm、厚み1.2 mmの円柱,質量80 gとして、
約 1012 bit/kg （＝磁気テープの一千倍）、
約 1015 bit/m3 （＝磁気テープの一千倍）。
【０２２８】
バクテリアは、核酸情報量5×106×2 bitで、直径0.5 μmの球、質量7×10-13 gとして、
約 1019 bit/kg （＝ＤＶＤの一千万倍＝磁気テープの百億倍）、
約 1026 bit/m3 （＝ＤＶＤの一千億倍＝磁気テープの百兆倍）。
【０２２９】
一辺がわずか 1 mm程度の立方体に詰めたバクテリアの核酸が含む情報が、世界中の2,400 feet磁気テープの情報の総量（3×1017 bit）に匹敵するのである。
【０２３０】
このように、生体高分子を媒体に用いれば、実際の装置は理論値までは出ないとしてもなお、非常に高い密度の情報記録が可能である。
【０２３１】
言い換えれば、密度には余裕が十分がある。
【０２３２】
したがって、データ誤りを防ぎ長期間情報を維持できるように、ひとつのデータのコピーをバイオテクノロジーの増幅技術または生物自身の増殖機能によって大量に増やし、それぞれを生かしておくこともできる。
【０２３３】
たとえば、蚕のＤＮＡに遺伝子を組み込むと、該遺伝子のコードする蛋白質が繭の中に大量に吐き出される、という最近の技術も利用できる。
【０２３４】
第五に、請求項５に記載したエンコード方法を採用すれば、高密度にデータを記録することができる。
【０２３５】
特に、２０種類のアミノ酸を２０進数で用いる方法を採用すれば、１６種だけのアミノ酸を使う方法よりも、格納効率の点で有利である。
【０２３６】
第六に、生物が自然環境で生きる場合は、受信者に媒体を渡すための作業も不要になる点が有利である。
【０２３７】
ただし、本願発明の実施にあたっては、その態様に応じ安全面と倫理面の問題を十分に検討し、慎重が上にも慎重に望む必要があることを、特記事項として明記しておく。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１の構成ブロック図である。
【図２】実施例２の構成ブロック図である。
【図３】エンコーダとデコーダの処理例１を示した説明図である。
【図４】エンコーダとデコーダの処理例２を示した説明図である。
【符号の説明】
１ 送信者側サブシステム
１ａ 書き込み側サブシステム
２ 受信者側サブシステム
２ａ 読み出し側サブシステム
３ 送信データ入力部
３ａ データ入力部
４ 送信するデータ
４ａ 書き込むデータ
５ エンコーダ
６ 配列情報または結合様式情報
７ 合成装置
８ 生体高分子の材料
９ 合成高分子
１０ 人間以外の生物もしくは細胞もしくは生体高分子
１１ 配列読み取り装置
１２ 解読した配列／結合様式情報
１３ デコーダ
１４ 受信データ
１４ａ 読み出しデータ
１５ 受信データ出力部
１５ａ データ出力部
Claims (12)
- 送信者側サブシステム（１）と受信者側サブシステム（２）があり、
送信者側サブシステム（１）において、
ステップ１として、送信データ入力部（３）が、送信するデータ（４）を入力し、あるいはさらに暗号化手段が暗号化を実行し、あるいはさらに冗長化手段が冗長化を実行し、
ステップ２として、エンコーダ（５）が、送信するデータ（４）を、
合成する高分子を構成する低分子の、配列情報または結合様式情報（６）に変換し、あるいはさらに高分子配列変換手段が高分子配列変換を実行し、
ステップ３として、合成装置（７）が、低分子を含有している生体高分子の材料（８）を原料にして、該配列情報または結合様式情報（６）どおりの合成高分子（９）を合成し、
ステップ４として、該合成高分子（９）を、そのまま、または、人間以外の生物もしくは細胞もしくは生体高分子（１０）の一部として組み込んで受信者側サブシステム（２）に渡し、
さらに、受信者側サブシステム（２）において、
ステップ５として、合成高分子（９）が人間以外の生物もしくは細胞もしくは生体高分子（１０）に組み込まれている場合は該合成高分子（９）を取り出し、
いずれにしても、
ステップ６として、配列読み取り装置（１１）が、セットされた該合成高分子（９）を分析して、解読した配列／結合様式情報（１２）を出力し、あるいはさらに高分子配列逆変換手段が高分子配列逆変換処理を実行し、
ステップ７として、デコーダ（１３）が、解読した配列／結合様式情報（１２）を解析して受信データ（１４）を生成し、あるいはさらに冗長化逆変換手段が冗長化逆変換処理を実行し、あるいはさらに復号化手段が復号化を実行し、
受信データ出力部（１５）から出力する
ことを特徴とする情報通信方法。 - 書き込み側サブシステム（１ａ）と読み出し側サブシステム（２ａ）があり、
書き込み側サブシステム（１ａ）において、
ステップ１として、データ入力部（３ａ）が、書き込むデータ（４ａ）を入力し、あるいはさらに暗号化手段が暗号化を実行し、あるいはさらに冗長化手段が冗長化を実行し、
ステップ２として、エンコーダ（５）が、書き込むデータ（４ａ）を、
合成する高分子を構成する低分子の配列情報または結合様式情報（６）に変換し、あるいはさらに高分子配列変換手段が高分子配列変換を実行し、
ステップ３として、合成装置（７）が、低分子を含有している生体高分子の材料（８）を原料にして、該配列情報または結合様式情報（６）どおりの合成高分子（９）を合成し、
ステップ４として、該合成高分子（９）を、そのまま、または、人間以外の生物もしくは細胞もしくは生体高分子（１０）の一部として組み込んで読み出し側サブシステム（２ａ）に渡し、
さらに、読み出し側サブシステム（２ａ）において、
ステップ５として、合成高分子（９）が人間以外の生物もしくは細胞もしくは生体高分子（１０）に組み込まれている場合は該合成高分子（９）を取り出し、
いずれの場合も、
ステップ６として、配列読み取り装置（１１）が、セットされた該合成高分子（９）を分析して、解読した配列／結合様式情報（１２）を出力し、あるいはさらに高分子配列逆変換手段が高分子配列逆変換処理を実行し、
ステップ７として、デコーダ（１３）が、解読した配列／結合様式情報（１２）を解析して読み出しデータ（１４ａ）を生成し、あるいはさらに冗長化逆変換手段が冗長化逆変換処理を実行し、あるいはさらに復号化手段が復号化を実行し、データ出力部（１５ａ）から出力する
ことを特徴とする情報記録方法。 - 前記合成高分子（９）が蛋白質もしくはポリペプチド（polipeptide）であり、
前記低分子がアミノ酸（amino acid）であり、
前記配列情報または結合様式情報（６）がアミノ酸配列（amino acid sequence）であり、
前記合成装置（７）がペプチド合成装置もしくはペプチドシンセサイザもしくは蛋白質合成装置であり、
前記配列読み取り装置（１１）がペプチドシーケンサもしくはプロテインシーケンサもしくはアミノ酸分析装置である、
ことを特徴とする、
請求項１に記載の情報通信方法、または、
請求項２に記載の情報記録方法。 - 前記合成高分子（９）がＤＮＡもしくはＲＮＡもしくはポリヌクレオチド（polinucleotide）であり、
前記低分子がヌクレオチド（nucleotide）であり、
前記配列情報または結合様式情報（６）が塩基配列（base sequence または nucleotide sequence）であり、
前記合成装置（７）がＤＮＡ合成装置もしくはＤＮＡシンセサイザもしくは核酸合成装置であり、
前記配列読み取り装置（１１）がＤＮＡシーケンサもしくは核酸シーケンサもしくは核酸分析装置である、
ことを特徴とする、
請求項１に記載の情報通信方法、または、
請求項２に記載の情報記録方法。 - 請求項１に記載の情報通信方法または請求項２に記載の情報記録方法において、
前記エンコーダ（５）は、
請求項１においては送信するデータ（４）を、請求項２においては書き込むデータ（４ａ）を、先頭から順に最後まで２ビットごとに切ってサブデータ群に分割し、半端な１ビットが出れば０の値をもつダミーな１ビットを連結して２ビットとし、各サブデータのとりうる１０進数で表現して０〜３である４種類の値をｔ、ｃ、ａ、ｇもしくはｕ、ｃ、ａ、ｇの４種類の塩基のいずれかとに１対１で対応させる変換規則に基づいて、逐次変換することによって塩基配列情報を得る、
または、
請求項１においては送信するデータ（４）を、請求項２においては書き込むデータ（４ａ）を、先頭から順に最後まで４ビットごとに切ってサブデータ群に分割し、半端な４ビット未満のデータが出れば０の値をもつダミーなビット列を連結して４ビットとし、各サブデータのとりうる１０進数で表現して０〜１５である１６種類の値をＡ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈ、Ｉ、Ｋ、Ｌ、Ｍ、Ｎ、Ｐ、Ｑ、Ｒ、Ｓ、Ｔ、Ｖ、Ｗ、Ｙの２０種類のうちの１６種類のアミノ酸のいずれかとに１対１で対応させる変換規則に基づいて、逐次変換することによってアミノ酸配列情報を得る、
または、
請求項１においては送信するデータ（４）を、請求項２においては書き込むデータ（４ａ）を、先頭から順に最後まで一定数ビットごとに切ってサブデータ群に分割し、半端な該一定数ビット未満のサブデータが出れば０の値をもつダミーなビット列を連結して該一定数ビットとし、各サブデータを２０進数表現による一定桁数の数字列に変換し、各数字のとりうる１０進数で表現して０〜１９である２０種類の値をＡ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈ、Ｉ、Ｋ、Ｌ、Ｍ、Ｎ、Ｐ、Ｑ、Ｒ、Ｓ、Ｔ、Ｖ、Ｗ、Ｙの２０種類のアミノ酸のいずれかとに１対１で対応させる変換規則に基づいて、逐次変換することによってアミノ酸配列情報を得る、
ことを特徴とする情報通信方法もしくは情報記録方法。 - 請求項１に記載の情報通信方法または請求項２に記載の情報記録方法を実施するために、
請求項１においては送信するデータ（４）を、請求項２においては書き込むデータ（４ａ）を、生体高分子の合成装置（７）への配列情報または結合様式情報（６）に変換するエンコーダ（５）。 - 請求項１に記載の情報通信方法または請求項２に記載の情報記録方法を実施するために、
配列読み取り装置（１１）の出力である、解読した配列／結合様式情報（１２）を解析し、請求項１においては受信データ（１４）を、請求項２においては読み出しデータ（１４ａ）を出力するデコーダ（１３）。 - コンピュータによって
請求項１に記載の情報通信方法または請求項２に記載の情報記録方法を実施する
ためのプログラムを記録した
コンピュータ読み取り可能な媒体であって、
該プログラムは、
請求項１においては送信するデータ（４）を、請求項２においては書き込むデータ（４ａ）を、生体高分子の合成装置（７）への配列情報または結合様式情報（６）に変換させる
ことを特徴とするエンコーダプログラムを記録した記録媒体。 - 情報処理システムで使用される情報伝送媒体であって、
請求項１に記載の情報通信方法または請求項２に記載の情報記録方法を実施するために、
請求項１においては送信するデータ（４）を、請求項２においては書き込むデータ（４ａ）を、生体高分子の合成装置（７）への配列情報または結合様式情報（６）に変換させるエンコーダプログラムを伝送する
ことを特徴とする情報伝送媒体。 - コンピュータによって
請求項１に記載の情報通信方法または請求項２に記載の情報記録方法を実施する
ためのプログラムを記録した
コンピュータ読み取り可能な媒体であって、
該プログラムは、
配列読み取り装置（１１）の出力である、解読した配列／結合様式情報（１２）を、解析させ、請求項１においては受信データ（１４）を、請求項２においては読み出しデータ（１４ａ）を出力させる
ことを特徴とするデコーダプログラムを記録した記録媒体。 - 情報処理システムで使用される情報伝送媒体であって、
請求項１に記載の情報通信方法または請求項２に記載の情報記録方法を実施するために、
配列読み取り装置（１１）の出力である、解読した配列／結合様式情報（１２）を、解析させ、請求項１においては受信データ（１４）を、請求項２においては読み出しデータ（１４ａ）を出力させるデコーダプログラムを伝送する
ことを特徴とする情報伝送媒体。 - 請求項１に記載の情報通信方法または請求項２に記載の情報記録方法
によってデータが記録された
ことを特徴とする人間以外の生物もしくは細胞もしくは生体高分子もしくは合成高分子。
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