分子ロボット倫理研究会 

分子ロボット倫理研究会

開催日； 2025 年 3 月７日 午後 1：30～5：00

開催場所： 北陸先端科学技術大学院大学知識科学棟 K1K2 講義室

主催： CBI 研究機構先端領域 ELSI 研究所

講演アブストラクト：

小長谷明彦（恵泉女学園大学, CBI 研究機構先端領域 ELSI 研究所, (株）分子ロボット総合

研究所）

「分子ロボットの過去、現在、未来」

2010 年より日本から始まった「分子ロボット」の研究は、科研費新学術領域研究「分子

ロボティクス」・学術変革領域研究「分子サイバネティクス」、JST「分子ロボット倫理」、

NEDO「分子人工筋肉」・「VR 共創環境」などの支援を経て「分子ロボティクス」という研

究分野として定着しつつある。CBI 学会では 2024 年 4 月から「分子ロボティクス研究会」

が、CBI 研究機構では 2024 年 11 月より「生体分子デザイン研究所」が発足し、DNA やタ

ンパク質などの生体分子に化学修飾を加えた de novo 分子設計による人工分子システムの

構築が視野に入るようになってきた。アメーバ型分子ロボットを端緒とするこれまでの分

子ロボット研究を振り返り、分子ロボットの社会実装に向けた取り組みならびに分子ロボ

ット倫理の意義について論ずる。

小野喜志雄 (CBI 研究機構先端領域 ELSI 研究所), 小長谷明彦（恵泉女学園大学, CBI 研究

機構先端領域 ELSI 研究所）

「分子ロボット医療応用ガイドライン（案）」

近年の分子ロボット技術の進歩は目覚ましく、さらに新しい技術開発も次々と出てこよ

うとしており、医療分野や環境分野への貢献も間近という状況になりつつある。そのよう

な中、医療分野で分子ロボットを開発するためには、患者や一般の人々にも信頼を得る必

要があり、安全性と有効性、品質の確保が重要であることは当然のことである。また倫理

面での配慮も重要である。すなわち、ある疾患に用いる場合はその疾患が良くなることが

当然に必要であるとともに、安全性も確保されなければならない。また、倫理的にも特別

な問題ないことが要求される。このような分子ロボットを開発するのにどのようなことが

必要になってくるのかということを示していくために本ガイドラインを作成した。なお、

分子ロボットの分野は進歩が早く、次々と新たなる技術が開発されてくることが予想され

るために、個々の技術について詳述しても将来的には本ガイドラインでは役に立たなくな

ってくることも起こりうると考えられることから、今回はできるだけ原則に従って基本的

な考え方に焦点を置いて記載していくことにした。また、個々の分子ロボット治療用製品

の開発において、詳細な技術が本ガイドラインには掲載されていないこともあり得るの

で、医療用に活用する場合にはできるだけ早急に PMDA との協議を始めること。また、

今回、本ガイドラインの中で分子ロボットの定義や分類なども新たに策定していくことに

しており、さらに現在開発中のナノ関係の治療法を分子ロボット治療として分類する試み

もしている。本ガイドラインが今後の医療分野のみならず、多くの分野で分子ロボットの

発展に貢献することができれば幸いである。

Gregory Gutmann (Molecular Robotics Research Institute Co., Ltd.), Akihiko Konagaya

(Molecular Robotics Research Institute Co., Ltd.)

" Unlocking Constrained Interactive Molecular Simulation: Harnessing GPU, Cloud, VR, and

AI”

This presentation marks the culmination of a multi-year research endeavor to develop a

Constrained Interactive Molecular Dynamics Simulation environment aimed at uncovering

previously unknown forces that govern molecular structures and interactions. Leveraging this

environment, our team successfully generated a double DNA crossover using an in-house 3D

DNA sequence alignment tool, demonstrating the capacity to discover novel structural

formations.

To enable interactive, human-in-the-loop molecular simulations, we harness a suite of

advanced technologies—GPU acceleration, cloud-based computation, 5G connectivity, HCI

principles, VR immersion, and AI for latency mitigation. As a result, researchers can directly

observe and manipulate large molecular assemblies, gaining deeper insights than static

visualizations allow. We also introduce a scalable VR platform, along with a custom controller

featuring internal tracking for diverse hardware configurations. By increasing capabilities and

lowering barriers to exploration, our system provides a promising avenue for advancing

molecular understanding, fostering scientific collaboration, and supporting micrometer-scale

device design—ultimately transforming the study, simulation, and engineering of complex

molecular dynamics.

Ma Chen (Science Tokyo, Molecular Robotics Research Institute Co., Ltd.), Masayuki

Yamamura (Science Tokyo), Gregory Gutmann (Molecular Robotics Research Institute Co.,

Ltd.), Akihiko Konagaya (Molecular Robotics Research Institute Co., Ltd.)

“Hand Motion Tracking for VR Controllers Using a Single IMU, ToF Sensor, and Deep

Learning”

Virtual Reality (VR) technology has rapidly advanced in recent years, and one of the critical

factors influencing the user experience is the interaction with the VR environment.

Conventional VR controllers, while functional, often fail to provide the level of immersion and

intuitive feedback required for a truly engaging experience. For example, most VR controller

tracking systems rely on multiple external devices—such as base stations (Lighthouse) or

built-in camera arrays—which can be expensive and not universally applicable. To address

these issues and create a low-cost, widely compatible solution, we have designed a VR

controller that uses only one IMU (Inertial Measurement Unit) sensor and one ToF (Time of

Flight) distance sensor. However, IMU-based tracking faces a significant challenge due to

drift from double integration of acceleration data. Even minimal sensor noise can accumulate

into significant positional errors. Existing IMU tracking solutions for foot or body motion

offer some insight, but hand motion is more complex and variable, making it particularly

difficult to track accurately. In addition, real-time constraints limit the data buffer size

available for drift correction. To overcome these issues, we propose a novel VR controller that

incorporates AI algorithms to enhance real-time user interaction, and provide adaptive

feedback based on user behavior and environmental changes.

Han Quihan (Molecular Robotics Research Institute Co., Ltd.), Sae Kishi (Molecular

Robotics Research Institute Co., Ltd.), Gregory Gutmann (Molecular Robotics Research

Institute Co., Ltd.), Akihiko Konagaya (Molecular Robotics Research Institute Co., Ltd.)

“ 3D DNA sequence generator for interactive constrained molecular dynamics simulations”

Designing curved DNA double helix structures is a non-trivial challenge in DNA origami

modeling. Most DNA origami models struggle with the lack of curved DNA double helix

structures, primarily due to the complexity of calculating the helical structure necessary for

base-pair alignment. To address this issue, we have developed a simple yet effective tool called

the 3D DNA Sequence Generator. This tool compiles aligned DNA sequences into

corresponding 3D DNA models for interactive, constraint-based molecular dynamics

simulations. Its effectiveness is demonstrated through successful modeling of circular DNA

double helices, DNA double crossovers, and other structures.

中田登志之（（株）分子ロボット総合研究所), Gregory Gutmann (Molecular Robotics

Research Institute Co., Ltd.), 小長谷明彦（（株）分子ロボット総合研究所）

「CUDA と MPI を用いた分子動力学シミュレーションのハイブリッド手法の研究」

本研究では、CUDA と MPI を活用した分子動力学シミュレーションのハイブリッド手法

について述べる。CUDA を用いた GPU アクセラレーションと MPI による並列計算を組み

合わせることで、シミュレーションの計算効率を大幅に向上させることを目的とする。400

万個個の NaCl 分子を対象に、弊社所有の A100 × 8 台の GPU クラスターで評価を行った。

その結果、1 プロセス＋CUDA では、500 タイムステップの平均実行時間は 1 タイムステ

ップあたり 1.200 秒であったが、8 プロセスでは 0.179 秒となった。この結果、1 プロセス

に対して 6.703 倍の速度向上が得られた。また、筑波大学計算科学研究センターの「学際ハ

ブ拠点スパコンお試し制度」を利用し、H100 搭載のスーパーコンピュータ Pegasus でも

評価を行った。その結果、1 ノーでの 1 ステップ当たりの計算時間は 1.103 秒となったのに

対して 8 ノードでの 1 ステップあたりの計算時間は 0.148 秒となった。この結果、1 プロセ

スに対して 7.25 倍となった。

廣井聡一郎 (東京大学大学院総合文化研究科・特任研究員), 豊田太郎 (東京大学大学院総

合文化研究科), 小長谷明彦（（株）分子ロボット総合研究所）

「合成データセットを活用した深層学習によるジャイアントベシクル 3 次元画像の鮮明化」

ジャイアントベシクル（GV）は，細胞膜と同様のサイズと構造をもつ分子集合体であり，

その 3 次元形態は，細胞膜モデルとしての機能評価にとって極めて重要である．一方，従来

の撮像法では、GV の 3 次元画像の鮮明度に課題があった．本発表では，合成データセット

を活用した深層学習により，GV の 3 次元画像における空間的不整合を補正し，鮮明度を向

上させる手法について報告する．

近藤洋隆（関西大学），葛谷明紀（関西大学），小長谷明彦（(株)分子ロボット総合研究所）

「生成 AI を活用した分子モデリング支援環境の開発」

分子設計の共創環境において、直感的な理解を促進する VR 環境が魅力的なアプローチと

して注目されている。一方，従来の VR コントローラーやハンドジェスチャーを用いた操作

には、複雑な手順や習熟の難しさという課題が残されている。近年、自然言語処理は特に音

声認識の分野で目覚ましい進展を遂げ、大規模言語モデルの発展により実用化の域に近づ

いている。VR と音声ベースのインタラクションの融合は、ユーザーの操作負担を軽減し、

観察への集中力を向上させ、より深い没入体験をもたらす可能性がある。本研究では、VR

シミュレーション環境内で自然な音声指示により操作可能な生成 AI を活用した分子モデリ

ング支援環境を提案する。システムは、音声認識、大規模言語モデル、音声合成の各技術を

統合し、ユーザーがアミノ酸配列からタンパク質の三次元構造予測、MD シミュレーション

の実行、さらにはその結果の可視化といった一連のプロセスを、会話形式で計算化学の非専

門家でも直観的に操作できる環境の実現を目指している。

Zhang Yuhui (Molecular Robotics Research Institute Co., Ltd.), Gregory Gutmann

(Molecular Robotics Research Institute Co., Ltd.), Akihiko Konagaya (Molecular Robotics

Research Institute Co., Ltd.)

 “Researcher-friendly VR Molecular Dynamics Viewer: Unity3D Apps for Massive VR

Molecule Rendering”

 Modern game engines, such as Unity3D, are often optimized to strike the perfect balance

between raw performance and ease of development. Such design goals make it ideal for a

Molecular Dynamics (MD) research platform with Virtual Reality (VR), where researchers

can easily implement desired functionalities. However, MD software often utilizes highlycustomized rendering logic, as MD scenes often contain many individual, simple objects (e.g.,

atoms), significantly differentiating them from typical rendering scenes. Therefore, game

engines are not optimized for MD, and MD softwares often use lower-level graphics APIs.

In this work, we present a novel system for MD research in VR, based on Unity3D. Starting

from a customized rendering pipeline with GPU culling and instancing, our system provides

trajectory animation renderings, intuitive VR interface for navigation and MD workflows, and

tools for real-time visualization of running server-side simulations. We will also discuss our

future work improving the rendering capacity of our system, ultimately enhancing research at

a molecular scale.

以上