(57)【要約】      （修正有）【課題】ＤＮＡ、ＲＮＡ、アミノ酸配列を用いてあらゆる情報データ（文章、画像、音声など）を、保存、処理および通信可能な符号化する方法を提供する。【解決手段】符号化方法は、符号化の対象となるデータ配列を論理的に分裂した後、各セグメントに分子遺伝的システムの要素を少なくとも１つ対応させ、その集合に情報ビット（ｉ）で構成される指標データを付加し、更に情報ビットのコードパターン毎に同情報ビット（ｉ）の組み合わせに応じて特定されたチェックビット（ｋ）の組を付加する。各個のｉ＋ｋビットデータは、ｎ個の塩基若しくはそれらに対応するアミノ酸で構成されるマルチプレットとして記録され、符号化用の行列のサイズを定めるｎの値、行列を連鎖に変形する方法並びに復号化手順に関するデータは、符号化の対象である情報と共に記録される。【選択図】図１７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
符号化の対象となるデータ配列を論理的に完結したセグメントに分裂した後、各セグメントに符号化用分子遺伝的システムの要素を少なくとも１つ対応させ、その集合に情報ビット（ｉ）で構成される指標データを付加し、更に情報ビットのコードパターン毎に同情報ビット（ｉ）の組み合わせに応じて特定されたチェックビット（ｋ）の組を付加し、次の特徴：
・二進法で表される各個のｉ＋ｋビットデータはｎ数の塩基若しくはそれらに対応するアミノ酸で構成される、該分子遺伝学的システムの要素となるマルチプレットとして記録される；
・各マルチプレットは水素結合数及び分子内縮合環数に応じて配置された４つの塩基の
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・上記行列が事前に元の各行列の２次テンソル冪の繰り返し演算により生成される；
・情報ビット（ｉ）を構成する２値インデックスは諸塩基の選択された特質に該当する；符号化用の行列のサイズを定めるｎの値、および行列を連鎖に変形する方法並びに復号化手順に関するデータは、符号化の対象である情報と共に記録される、
を有する符号化方法。
【請求項２】
符号化の対象である情報を、マルチプレット毎の２値インデックスを含む機械可読な二進数列に変形する請求項１に記載の符号化方法。
【請求項３】
符号化の対象である情報を該塩基配列に並べる請求項１に記載の符号化方法。
【請求項４】
情報ビットのコードパターン毎に（ｉ）ビットと（ｋ）ビットの組み合わせに応じて特定された制御ビット（ｍ）の組を付加する請求項１に記載の符号化方法。
【請求項５】
該分子遺伝的システムの行列における各マルチプレットの位置に応じて、それに対応する論理的セグメントの優性又は劣性を判定する請求項１に記載の符号化方法。
【請求項６】
塩基配列を論理的に完結したフラグメントに分割し、各フラグメントに対応するデータ断片の始点・終点に関する情報も同フラグメントに符号化する請求項１に記載の符号化方法。
【請求項７】
符号化の対象である情報をＤＮＡレベルでの符号化用の塩基配列に並べる請求項３に記載の符号化方法。
【請求項８】
符号化の対象である情報をＲＮＡレベルでの符号化用の塩基配列に並べる請求項３に記載の符号化方法。
【請求項９】
符号化の対象である情報をアミノ酸配列に並べる請求項３に記載の符号化方法。
【請求項１０】
符号化の対象である情報をたん白質レベルでの符号化用の塩基配列に並べる請求項３に記載の符号化方法。
【請求項１１】
該分子遺伝的システムは線形行列表示で表現される請求項１に記載の符号化方法。
【請求項１２】
該分子遺伝的システムは二次行列表示で表現される請求項１に記載の符号化方法。
【請求項１３】
該分子遺伝的システムは矩形行列表示で表現される請求項１に記載の符号化方法。
【請求項１４】
該分子遺伝的システムは円形行列表示で表現される請求項１に記載の符号化方法。
【請求項１５】
該分子遺伝的システムは立体表示で表現される請求項１に記載の符号化方法。
【請求項１６】
該分子遺伝的システムは構造グラフツリーとして表現される請求項１に記載の符号化方法。
【請求項１７】
該分子遺伝的システムの２値インデックスがＤＮＡを構成する諸塩基の選択された特質に該当する請求項１に記載の符号化方法。
【請求項１８】
該分子遺伝的システムの２値インデックスがＲＮＡを構成する諸塩基の選択された特質に該当する請求項１に記載の符号化方法。
【請求項１９】
該分子遺伝的システムの２値インデックスがアミノ酸を構成する諸塩基の選択された特質に該当する請求項１に記載の符号化方法。
【請求項２０】
該分子遺伝的システムの２値インデックスが遺伝子レベルで優性・劣性形質を形成する諸塩基の選択された特質に該当する請求項１に記載の符号化方法。
【請求項２１】
符号化テータを含む塩基配列で構成された合成ＤＮＡ分子を記憶媒体に組み入れる請求項１に記載の符号化方法。
【請求項２２】
符号化テータを含む塩基配列で構成された合成ＤＮＡ分子を論理数学的演算用の媒体に組み入れる請求項１に記載の符号化方法。
【請求項２３】
復号化の対象となる機械可読なデータ配列を、情報ビット（ｉ）とチェックビット（ｋ）の組を含む論理的に完結したセグメントに分裂した後、各セグメントには復号化用分子遺伝的システムの要素であるｎ数の塩基若しくはそれらに対応するアミノ酸で構成されるマルチプレットを少なくとも１つ対応させ、次の特徴：
・該分子遺伝的システムは、水素結合数及び分子内縮合環数に応じて配置された４つ
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・同行列が事前に元の各行列の２次テンソル冪の繰り返し演算により生成される；
・情報ビット（ｉ）を構成する２値インデックスは諸塩基の選択された特質に対応すると同時に、チェックビット（ｋ）を構成するインデックスは該情報ビット（ｉ）の組み合わせに応じて特定される、
を有する復号化方法。
【請求項２４】
該機械可読なデータ配列の各離散部分が復号化の対象となる論理的に完結したデータ・セグメントからなり、情報ビット（ｉ）の組み合わせに応じて特定されたインデックスが構成する制御ビット（ｍ）の組を含む請求項２３に記載の復号化方法。
【請求項２５】
分子遺伝的システムの行列における各マルチプレットの位置に応じて、それに対応する論理的セグメントの優性又は劣性を判定する請求項２３に記載の復号化方法。
【請求項２６】
該分子遺伝的システムは線形行列表示で表現される請求項２３に記載の復号化方法。
【請求項２７】
該分子遺伝的システムは二次行列表示で表現される請求項２３に記載の復号化方法。
【請求項２８】
該分子遺伝的システムは矩形行列表示で表現される請求項２３に記載の復号化方法。
【請求項２９】
該分子遺伝的システムは円形行列表示で表現される請求項２３に記載の復号化方法。
【請求項３０】
該分子遺伝的システムは立体表示で表現される請求項２３に記載の復号化方法。
【請求項３１】
該分子遺伝的システムは構造グラフツリーとして表現される請求項２３に記載の復号化方法。
【請求項３２】
該分子遺伝的システムの２値インデックスがＤＮＡを構成する諸塩基の選択された特質に該当する請求項１に記載の符号化方法。
【請求項３３】
該分子遺伝的システムの２値インデックスがＲＮＡを構成する諸塩基の選択された特質に該当する請求項２３に記載の復号化方法。
【請求項３４】
該分子遺伝的システムの２値インデックスがアミノ酸を構成する諸塩基の選択された特質に該当する請求項２３または請求項３３に記載の復号化方法。
【請求項３５】
該分子遺伝的システムの２値インデックスが遺伝子レベルで優性・劣性形質を形成する諸塩基の選択された特質に該当する請求項２３に記載の復号化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は生化学、生物薬学、生物工学、遺伝子工学、および包埋される生理化学工程・技術の実用的プログラミング分野に関し、特にＤＮＡ、ＲＮＡ、アミノ酸配列を用いてあらゆる情報データ（文章、画像、音声など）を、保存、処理および通信可能な符号化する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
既存の符号化方法の一つとして、３個の異なる塩基の並びが１個のテキスト記号を表記する単位とした分子遺伝的システムによる、テキストメッセージの（ＤＮＡ配列形態での）符号化・復号化方法が挙げられる。ＤＮＡを構成する塩基がアデニン（Ａ）チミン（Ｔ）シトシン（Ｃ）グアニン（Ｇ）という４種類であるため、それらのトリプレット組み合わせによる、最大６４個までの固有記号は上記システムの基本表記単位となる。
【０００３】
同じく４種類の塩基（Ｇ，Ａ，Ｃ，Ｔ）の組み合わせで構成された分子遺伝的システムを用いてテキストファイルのみならず、画像、音声ファイルなどの各種の情報データを対象とする符号化方法も存在する。該方法によって構造される合成ＤＮＡ分子は、電子データおよびその暗号鍵を含み、固相担体にて保管される。更に、該分子が長過ぎる場合、符号化されたデータを複数のセグメントに分割でき、各セグメントのプライマーを次のセグメントの末端プライマーに対応させることによって元のＤＮＡ分子を結合できる。
【０００４】
既存の符号化方法は、大量のデータに効率よく利用できず、妨害抵抗に欠けているため用途が限られている。
【０００５】
技術の段階では、妨害抵抗コードによる電子データの冗長符号化が知られている。即ち、通信チャンネルなどの所為でデコーダ装置内に発生する誤りを検出し（又は）訂正するには、符号化の対象となる情報ビットにチェックビット（ｋ）を追加する。
【０００６】
技術的な側面で本発明に最も類似している符号化方法によると、符号化の対象となるデータ配列を個別要素（記号）に分裂した後、各記号に最少１個のトリプレットを対応させることによって作成された独自のＤＮＡ鎖を複数の重複するセグメントに分割する。更に、符号化の対象となる情報を機械可読な形（二進法）で表するのに、同ＤＮＡセグメントの集合に情報ビット（ｉ）で構成される指標データを付加する。
【０００７】
上記方法による符号化は相当数の塩基トリプレットを必要とするから、実用上の効率が低く、符号化中に誤りが発生しかねない。そのような比較的な冗長性、並びに１トリプレットあたり１．８３ビットという小さいデータ容量が上記方法の欠点と見られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国特許第６，３１２，９１１号
【特許文献２】米国特許出願公開第２００５／００５３９６８号
【特許文献３】ロシア連邦特許第２４０８９７９号
【特許文献４】米国仮特許出願第６１／６５４，２９５号
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】Ｉ．Ｖ．アガフォノワ著『非線形ブール関数の暗号的属性』２００７年
【非特許文献２】Ｖ．Ａ．アレフィエフ、Ｌ．Ａ．リソベンコ著『遺伝学用語英露辞典』１９９５年、４０７項
【非特許文献３】コドン逆対照表  ｈｔｔｐｓ：／／ｊａ．ｗｉｋｉｐｅｄｉａ．ｏｒｇ／ｗｉｋｉ／コドン
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ＤＮＡの記憶容量は本来非常に大きく、電子データ記憶媒体としての実用に関わるＤＮＡの諸性質を対象とした研究が現在注目されている。ＤＮＡの分子は高い記憶密度を提供できるし、適切な条件下（即ち低温度、低湿度、暗い環境など）では数百年間も記憶媒体の機能を保てる。電子通信・離散信号処理の諸技術の側面でもＤＮＡというものは理論上、天然の妨害抵抗性を有する。しかし既存の符号化・復号化諸法を実用する際にはＤＮＡ合成上の欠陥、時間に伴うＤＮＡ分子の劣化、誤差系列などの外的要因による素材データの歪みが発生する。その課題は現在に至っても未解決のままであり、以前の成果に拘らず大量のデータを効率よく且つ迅速に符号化できる諸条件を判定するために有機塩基配列の相互作用を継続的に研究し続け、分類する必要が存在している。
【００１１】
本発明は、物理的記憶媒体を最小限に抑えながら喪失無しで大量のデータを保全するという課題を解決しようとする。
【００１２】
本発明の技術的効果は、データ量の増加に伴う符号化・復号化用要素の減少による妨害抵抗性の向上である。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記効果を達成するには、符号化の対象となるデータ配列を論理的に分裂した後、各セグメントに符号化用分子遺伝的システムの要素を少なくとも１つ対応させ、その集合に情報ビット（ｉ）で構成される指標データを付加し、更に情報ビットのコードパターン毎に同情報ビット（ｉ）の組み合わせに応じて特定されたチェックビット（ｋ）の組を付加するという符号化方法を提案する。本発明に係る（二進法で表される）各個のｉ＋ｋビットデータはｎ数の塩基若しくはそれらに対応するアミノ酸で構成されるマルチプレットとして記録され、各マルチプレットは水素結合数及び分子内縮合環数に応じ
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る。上記行列が事前に元の各行列の２次テンソル冪の繰り返し演算により生成される一方、情報ビット（ｉ）を構成する２値インデックスは諸塩基の選択された特質に該当すると同時に、符号化用の行列のサイズを定めるｎの値、行列を連鎖に変形する方法並びに復号化手順に関するデータは、符号化の対象である情報と共に記録される。
【００１４】
本発明に係る符号化の対象である情報を、マルチプレット毎の２値インデックスを含む機械可読な二進数列に変形する。
【００１５】
本発明に係る符号化の対象である情報を該塩基配列に並べる。
【００１６】
本発明に係る情報ビットのコードパターン毎に（ｉ）ビットと（ｋ）ビットの組み合わせに応じて特定された制御ビット（ｍ）の組を付加する。
【００１７】
本発明に係る分子遺伝的システムの行列における各マルチプレットの位置に応じて、それに該当する論理的セグメントの優性又は劣性を判定する。
【００１８】
本発明に係る塩基配列を論理的に完結したフラグメントに分割し、各フラグメントに該当するデータ断片の始点・終点に関する情報も同フラグメントに符号化する。
【００１９】
本発明に係る符号化の対象である情報をＤＮＡレベルでの符号化用の塩基配列に並べる。
【００２０】
本発明に係る符号化の対象である情報をＲＮＡレベルでの符号化用の塩基配列に並べる。
【００２１】
本発明に係る符号化の対象である情報をアミノ酸配列に並べる。
【００２２】
本発明に係る符号化の対象である情報をたん白質レベルでの符号化用の塩基配列に並べる。
【００２３】
本発明に係る分子遺伝的システムは線形行列表示で表現される。
【００２４】
本発明に係る分子遺伝的システムは二次行列表示で表現される。
【００２５】
本発明に係る分子遺伝的システムは矩形行列表示で表現される。
【００２６】
本発明に係る分子遺伝的システムは円形行列表示で表現される。
【００２７】
本発明に係る分子遺伝的システムは立体表示で表現される。
【００２８】
本発明に係る分子遺伝的システムは構造グラフツリーとして表現される。
【００２９】
本発明に係る分子遺伝的システムの２値インデックスは、ＤＮＡを構成する諸塩基の選択された特質に該当する。
【００３０】
本発明に係る分子遺伝的システムの２値インデックスは、ＲＮＡを構成する諸塩基の選択された特質に該当する。
【００３１】
本発明に係る分子遺伝的システムの２値インデックスは、アミノ酸を構成する諸塩基の選択された特質に該当する。
【００３２】
本発明に係る分子遺伝的システムの２値インデックスは、遺伝子レベルで優性・劣性形質を形成する諸塩基の選択された特質に該当する。
【００３３】
本発明に係る符号化テータを含む塩基配列で構成された合成ＤＮＡ分子を記憶媒体に組み入れる。
【００３４】
本発明に係る符号化テータを含む塩基配列で構成された合成ＤＮＡ分子を論理数学的演算用の媒体に組み入れる。
【００３５】
上記効果を達成するには、復号化の対象となる該機械可読なデータ配列を、情報ビット（ｉ）とチェックビット（ｋ）の組を含む論理的に完結したセグメントに分裂した後、各セグメントには復号化用分子遺伝的システムの要素であるｎ数の塩基若しくはそれらに対応するアミノ酸で構成されるマルチプレットを少なくとも１つ対応させるという復号化方法を提案する。本発明に係る分子遺伝的システムは、水素結合数及び分子内
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元の各行列の２次テンソル冪の繰り返し演算により生成される一方、情報ビット（ｉ）を構成する２値インデックスは諸塩基の選択された特質に該当すると同時に、チェックビット（ｋ）を構成するインデックスは該情報ビット（ｉ）の組み合わせに応じて特定される。
【００３６】
該機械可読なデータ配列の各離散部分は、本発明に係る復号化の対象となる論理的に完結したデータ・セグメントからなり、情報ビット（ｉ）の組み合わせに応じて特定されたインデックスが構成する制御ビット（ｍ）の組を含む。
【００３７】
本発明に係る分子遺伝的システムの行列における各マルチプレットの位置に応じて、それに該当する論理的セグメントの優性又は劣性を判定する。
【００３８】
本発明に係る分子遺伝的システムは線形行列表示で表現される。
【００３９】
本発明に係る分子遺伝的システムは二次行列表示で表現される。
【００４０】
本発明に係る分子遺伝的システムは矩形行列表示で表現される。
【００４１】
本発明に係る分子遺伝的システムは円形行列表示で表現される。
【００４２】
本発明に係る分子遺伝的システムは立体表示で表現される。
【００４３】
本発明に係る分子遺伝的システムは構造グラフツリーとして表現される。
【００４４】
本発明に係る分子遺伝的システムの２値インデックスは、ＤＮＡを構成する諸塩基の選択された特質に該当する。
【００４５】
本発明に係る分子遺伝的システムの２値インデックスは、ＲＮＡを構成する諸塩基の選択された特質に該当する。
【００４６】
本発明に係る分子遺伝的システムの２値インデックスは、アミノ酸を構成する諸塩基の選択された特質に該当する。
【００４７】
本発明に係る分子遺伝的システムの２値インデックスは、遺伝子レベルで優性・劣性形質を形成する諸塩基の選択された特質に該当する。
【００４８】
分子生物学においてセントラルドグマとは、核酸（ＤＮＡからＲＮＡを経て）からたん白質への情報の流れのことである。ＤＮＡの遺伝情報がＲＮＡに転写され、次にＲＮＡからたん白質を構成するアミノ酸に伝達されるということは、例外無くすべての生物に共通している、高分子の生合成の基本原理である。ＤＮＡ，ＲＮＡ，アミノ酸およびたん白質は所謂線状重合体の部類であり、その各単量体は一般的に他の２個の単量体と繋がっている。そういった単量体の配列は、セントラルドグマが説明するとおりに伝達される遺伝情報を符号化する。
【００４９】
ＤＮＡの複製もＲＮＡの合成も、ＤＮＡの１本鎖が娘分子を構成するための母体（模範）となる方法（マトリクス合成）で行われる。その様な方法は遺伝情報の正確な複製およびアミノ酸（たん白質）合成中の履行を保証できる。実際遺伝情報の流れは、複製（ＤＮＡ合成）、転写（ＲＮＡ合成）、翻訳（たん白質合成）という３種類のマトリクス合成を含む。尚、ＤＮＡ（又はＲＮＡ）分子の損傷を修復するのに元の構造を一部復元する、制限された複製の一種であるＤＮＡ（ＲＮＡ）修復というマトリクス合成も存在する。核酸・たん白質合成のマトリクス本質は、非常に正確な情報複製を保証する。
【００５０】
情報処理システムの妨害抵抗性の向上が喫緊の課題になりつつある今、遺伝暗号の妨害抵抗の諸原理を理解することは今後の技術進歩にとって特別な意味を有する。ＤＮＡ（ＲＮＡ）およびアミノ酸の配列による符号化の場合、符号化される情報はシステムにおけるマルチプレットの配置によって特定される、非常に複雑な２値信号の組み合わせになる。そのような情報表現を復号化するためには、組み入った数学的アプローチが必要とされる。本発明に係る符号化・復号化に使用される階層的システムは各マルチプレットの安定性、分子構造その他の要素を特定できる。
【００５１】
繊維、臓器、細胞骨格並びに細胞外マトリクス、イオンチャンネル、受容体、およびたん白質・核酸の合成やパッケージングや分解を行う諸機構を構成するたん白質、核酸（ＤＮＡ，ＲＮＡ）並びに多糖類の高分子は所謂天然ナノオブジェクトに属する。たん白質分子のサイズは、１ｎｍから１０００ｎｍまでの間隔にある。ＤＮＡらせんの直径は２ｎｍであるが、その長さは数ｃｍに及ぶ。細胞骨格を構成するたん白質複合体は数μｍの長さでありながら７〜２５ｎｍの厚さを有する。そういった特徴は、比較的小型の物理的媒体の中で大量の情報を記憶することを可能とする。
【００５２】
４種類の核酸塩基は一般的に遺伝暗号のアルファベットと見なされている。遺伝分子（ＤＮＡとＲＮＡ）によって伝達される遺伝情報は生体内のたん白質の一次構造を定める。尚、暗号化の対象となる各たん白質は２０〜２２種類のアミノ酸の連鎖という形態を有する。同連鎖における各アミノ酸の配置は、所謂トリプレット（３字単語）の配置に対応する。トリプレット（或いはコドン）とは、ＤＮＡ（又はＲＮＡ）鎖において連続する塩基３個の１組のことである。
【００５３】
一方コンピューターにおいては、情報が一般的に行列の形態で保存され、その処理は２７ユニタリ変換（主に異なる状況に適応して異なる動作を行う論理演算装置として機能するアダマール行列）を以て実施される。
【発明の効果】
【００５４】
請求項に係る諸発明は、遺伝暗号要素の階層制度である該分子遺伝的システムとして形成された遺伝暗号の構造上の特徴を解明するのに行列数学を採用している。ＤＮＡ・ＲＮＡ・アミノ酸の塩基が持つ複数の特徴から認識される規則は、デジタル技術や離散信号論の行列数学的諸法の視点から、本発明に係るシステムの妨害抵抗性を保証する。同一の規則は、下位（原子および亜原子）レベルにも、上位（たん白質、遺伝的）レベルにも見られる。更に、このような構造化アプローチでは、ＤＮＡレベルとＲＮＡレベルの必然的な識別を無視できる。更に、同アプローチによる構造化は主な塩基（Ａ，Ｃ，Ｇ，Ｔ，Ｕ）にも稀な塩基にも適用される。
【００５５】
更に、本発明に係る符号化・復号化用の分子遺伝的システムには、「ＤＮＡ→ＲＮＡ→アミノ酸→たん白質→遺伝形質」の各階層で調和の取れた、模擬可能な次元分裂図形的相互関係が見られる。
【００５６】
本発明に係る分子遺伝的システムの各階層において、核酸塩基の原子・亜原子成分の計算による明白な数学的相関が見いだされる。
【００５７】
本発明に係る分子遺伝的システムの各階層において、次の３手法での同システムの色彩分析が可能とされる：２値インデックスを基にする白黒配色（１＝黒；０＝白）、フラクタル配色および可視光線波長順による配色。
【００５８】
尚、本発明に係る分子遺伝的システムの二次行列表示並びに円形行列表示に他にも、線形行列表示、矩形行列表示、立体（３次）表示および構造グラフツリーとしての表示が特定される。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
請求項に係る諸発明およびその実施例の構造若しくは作動の詳細な説明には以下の図面（図１〜図１７）が採用される。
【図１】６４個のＤＮＡ・ＲＮＡ・アミノ酸トリプレットで構成され、各要素に該当する２値インデックスを含む符号化用マトリクスの線形行列表示。
【図２】同ＤＮＡ・ＲＮＡ・アミノ酸トリプレット・マトリクスの二次行列表示。
【図３】同ＤＮＡ・ＲＮＡ・アミノ酸トリプレット・マトリクスの矩形行列表示。
【図４】同ＤＮＡ・ＲＮＡ・アミノ酸トリプレット・マトリクスの円形行列表示。
【図５】ＤＮＡ／ＲＮＡトリプレット・マトリクスの立体（３次）表示。
【図５Ａ】ＤＮＡ／ＲＮＡトリプレット・マトリクスの立体（３次）表示。
【図６】ＤＮＡトリプレット・マトリクスの構造グラフツリーとしての表示。
【図６Ａ】ＤＮＡトリプレット・マトリクスの構造グラフツリーとしての表示。
【図７】ＤＮＡトリプレット・マトリクスの線形行列表示における水素結合数の変化。
【図８】ＤＮＡ／ＲＮＡトリプレット・マトリクスの二次行列表示における水素結合数の変化。
【図９】ＤＮＡトリプレット・マトリクスの線形行列表示において各塩基に当たる炭素（Ｃ）、水素（Ｈ）、窒素（Ｎ）および酸素（Ｏ）の総原子数の変化。
【図１０】トリプレット・マトリクスの線形行列表示において各ＤＮＡ塩基に当たる炭素（Ｃ）の総原子数の変化。
【図１１】トリプレット・マトリクスの線形行列表示において各ＲＮＡ塩基に当たる炭素（Ｃ）の総原子数の変化。
【図１２】トリプレット・マトリクスの線形行列表示において各ＤＮＡ塩基に当たる酸素（Ｏ）の総原子数の変化。
【図１３】トリプレット・マトリクスの線形行列表示において各ＲＮＡ塩基に当たる酸素（Ｏ）の総原子数の変化。
【図１４】ＤＮＡおよびＲＮＡの主な塩基と稀な塩基の比較分析。
【図１５】法２に関する合同という論理演算の情報（可変）値と制御（結果）値の相関を６４個のＤＮＡ（ＲＮＡ）トリプレットとして示す表。
【図１６】結果ベクトル値の相関表およびそのトリプレット表現。
【図１７】分子遺伝的トリプレット・システムを基に構成されたアルファベット。
【発明を実施するための形態】
【００６０】
本発明の適用範囲は、複数種のデジタルデータ、テキストデータ、記号データ、画像データ、又はそれらのあらゆる組み合わせによる混合データに及ぶ。本発明の性質は、多種多様の情報データを情報ビット（ｉ）からなるコードパターンに分割し、各コードパターンに同情報ビット（ｉ）の組み合わせに応じて特定された情報復元用のチェックビット（ｋ）の組を付加することである。尚、チェックビット（ｋ）のパターン選択の基準になる諸数値は、定数値であるか、耐妨害符号化のとき離散信号処理のために採用されるウォルシュ方形波直交関数系に合致する。
【００６１】
符号化の対象となるデータ配列を論理的に完結したセグメント（記号列、画像シーケンス、音声データ列、身体レベル又は遺伝子レベルの生物学的な配列など）に分裂した後、各セグメントにｎ数ので構成される分子遺伝的システムの要素を少なくとも１つ対応させる。同要素の集合に、ＤＮＡ、ＲＮＡ若しくはアミノ酸の諸塩基の選択された特質に該当する情報ビット（ｉ）で構成される指標データを付加する。該指標データを基準として、チェックビット（ｋ）からなる点検用コードパターン（例えば、法２に関する変数値の合同に当たるブール関数値の組み合わせ、非特許文献１を参照）を構成する。例えば、符号化の対象となる情報の離散的要素の１個に該当する塩基数は６個（該要素のコードパターンであるＸ，Ｙ，Ｚ並びに点検用コードパターンであるＸ′，Ｙ′，Ｚ′）になることもある。同情報をＺエンコードされた機械可読な二進数列、又はｎ数のマルチプレットから形成された固有のヌクレオチド鎖に変形する。同ｎ数の値、並びに行列を連鎖に変形する方法に関するデータは、符号化の対象である情報と共に記録される。本発明に係る分子遺伝的システムのフラクタル性のおかげでＤＮＡ、ＲＮＡ、アミノ酸、たん白質に適用されるマルチプレット鎖の構成が可能である。
【００６２】
核酸に含まれるヌクレオチドは糖、リン酸、塩基から構成される。塩基にはアデニン（Ａ）、グアニン（Ｇ）、シトシン（Ｃ）、ＤＮＡ中のチミン（Ｔ）とＲＮＡ中のウラシル（Ｕ）の五種類がある。核酸塩基は、独特の生物化学的な性質を持つ特殊な化合物である。糖リン酸骨格の構造が不変であるが故に、本発明に係る分子遺伝的システムの構造上のヌクレオチド配置は主な核酸塩基の性質に依存する。同システムは下記の通りに２対２の正方行列（Ｆ１）の形態を有する。
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上記Ｔ/Ｕは、同システム構成時にＤＮＡの場合はチミン、ＲＮＡの場合はウラシルが利用されることを示す。
【００６３】
ＤＮＡの場合もＲＮＡの場合も同様に４種類の核酸塩基からなるこの基盤は、同塩基の類似点と相違点を包括しながら、様々な方法で各４種類の核酸塩基を１つの類似点又は相違点を共通する塩基対に分配する対称型システムの担体である。尚、上記（Ｆ１）基盤は、ＤＮＡの場合はチミン、ＲＮＡの場合はウラシルを含む。
【００６４】
本明細書に記載する「分子遺伝的システム」とは、一定の生物種に特有の遺伝情報（遺伝物質）を伝達する全ての機構と過程の複雑系を示す。非特許文献２を参照。同時にシステムの全体性は、時空に散在する機構によって結合された構成要素の組織の間の相関・連結の集合によって確保されるものである。
【００６５】
本発明に係るシステムが前記の形態を有することは以下の通りに論理付けられる。天然ＤＮＡの二重螺旋は、相補的な塩基対の水素結合を介して結合している２本のポリヌクレオチド鎖で構成される。立体構成の安定性が両鎖の塩基を繋ぐ水素結合の数に依存する以上、片方の鎖のアデニン（Ａ）には決まって他方の鎖のチミン（Ｔ）が、グアニン（Ｇ）にはシトシン（Ｃ）が対向するため、両方のヌクレオチド鎖の塩基配列は相補的である。片方の鎖のアデニン（Ａ）が他方の鎖のチミン（Ｔ）と、そしてグアニン（Ｇ）がシトシン（Ｃ）と結合している。それに対してＲＮＡは、ＤＮＡの片方の鎖と同様に形成された１本鎖の分子である。ＲＮＡのヌクレオチドはＤＮＡのそれと類似しているが、同一のものではない。４種類の塩基の内の３種類（アデニン（Ａ）、グアニン（Ｇ）、シトシン（Ｃ））ＤＮＡのと同じで、チミン（Ｔ）の代わりに構造的に近いウラシル（Ｕ）を含有する。
【００６６】
本発明に係る基盤（Ｆ１）において、塩基が水素結合の数によって行に取りまとめており、３つの水素結合を形成するＣ−Ｇ対が１行に、２つの水素結合を形成するＡ−Ｔ対が２行に配置される。
【００６７】
本発明に係る基盤（Ｆ１）において、塩基が水素結合の数によって行に取りまとめており、３つの水素結合を形成するＣ−Ｇ対が上行に、２つの水素結合を形成するＡ−Ｔ対（ＤＮＡ）/Ａ−Ｕ対（ＲＮＡ）が下行に配置される。
【００６８】
同時に核酸塩基は、分子構造の基本骨格を構成する複素環式芳香族化合物がプリンであるかピリミジンであるかに応じて、プリン塩基（アデニン（Ａ）およびグアニン（Ｇ））とピリミジン塩基（シトシン（Ｃ）、チミン（Ｔ）、ウラシル（Ｕ））とに分けられる。プリン分子は２個の縮合環を共有することに対して、ピリミジン分子は１個の環のみを含む。従って、本発明に係る基盤（Ｆ１）において塩基が縮環数によって列に取りまとめており、多環式のプリン塩基が左列に、単環式のピリミジン塩基が右列に配置される。
【００６９】
これにより、核酸塩基が各自の基本的な特徴に応じて縦横に２対２組に分割された、要素制度の基盤となる行列（Ｆ１）を得る。即ち、３つの水素結合の要素が上行に、２つの水素結合の要素は下行に、プリン塩基が左列に、ピリミジン塩基が右列に位置する。
【００７０】
このように、具体的な特徴を基準とした分割を採用すると、該特徴の発現が強い場合は［１］、弱い場合は［０］という風に二項対立を示す２値インデックスを各塩基に追加できる。尚、核酸塩基の生物化学的な性質を基に当てられた２値インデックスを含む要素基盤（Ｆ１）は次のように表現される。
2019009776.tif 000006
【００７１】
要素基盤（Ｆ１）における塩基の配置が明白に示すとおり、１つ目の特徴で対等なのは横の塩基対Ｇ＝Ｃ（３つの水素結合、［１］に該当する強い特徴の発現）およびＡ＝Ｔ／Ｕ（２つの水素結合、［０］に該当する弱い特徴の発現）であり、２つ目の特徴で対等なのは縦の塩基対Ｇ＝Ａ（２個の縮合環、［１］に該当する強い特徴の発現）およびＣ＝Ｔ／Ｕ（１個の縮環、［０］に該当する弱い特徴の発現）である。
【００７２】
本発明に係る符号化用の分子遺伝的システムは、その基盤となる２対２行列が自分自身のテンソル積（クロネッカー積）を作って得られるものである。例えば、ＤＮＡ用の４対４サイズの２次行列（Ｆ２）は次のように表現される。
2019009776.tif 000007
【００７３】
同様に、ＤＮＡ用の８対８サイズの３次行列（Ｆ３）は次のように表現される。
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【００７４】
同行列の要素数は４種類の塩基で構成されるトリプレット数に依存する。各トリプレットは、独自の個性を持ち、行列内の固有値を持ち、同行列の独自のベクトルに該当される。例えば、ＡＡＣとＡＣＡとＣＡＡとの３個のトリプレットは、それぞれ独有のベクトルと連結されるため、根本的に異なるトリプレットである。
【００７５】
このように、本発明に係る分子遺伝的システムは、無限に繰り返される
2019009776.tif 000009
行列を完璧に複写する。即ち、各段階の行列は下位段階の全ての行列に関する情報を秘匿している。最大限のマルチプレット行列（Ｆ（∞））は、より短いマルチプレットで構成される全ての行列に関する情報を含む。行列のサイズが大きければ大きいほど組織的なシステムの独特な要素に該当する塩基の組み合わせの数が多い。従って、本発明に係る要素のシステムは必要なだけ大量の情報の授受、保存および複製を可能にする。
【００７６】
尚、技術的な手段によって情報を処理できるため、同システムは２進記数法を用いて表現可能である。プリン・ピリミジン塩基および水素結合数の組み合わせに該当するインデックス値の集合を各行各列に割り当てる。
【００７７】
例えば、ＤＮＡ用のトリプレット行列において、各トリプレットを２進法で６桁の数値として表現され、その数値を６ビットからなる１バイトとする。
2019009776.tif 000010
【００７８】
その上、水槽結合数の後にプリン対ピリミジンという順番で割り当てられた２値コードの組み合わせによって、各トリプレットをその下位の塩基から２進法で構成し始める。下位の塩基は基盤行列（Ｆ１）の要素でありながら、下位の塩基には５′末端、逆に上位の塩基には３′末端が結合している。情報解読も電子の流れと同様にＰＯ４（−）の５′末端からＯＨ（＋）の３′末端へと上向きに行われる。
【００７９】
上記の要素制度は更に、情報の伝達のために重要な優劣性という特徴を形成する。核酸のレベルでは、ＤＮＡにもＲＮＡにも含まれる塩基（即ちＧ，Ｃ，Ａ）が優性（不変）要素とされ、逆にＤＮＡのみ（Ｔ）又はＲＮＡのみ（Ｕ）に存在する塩基が劣性（可変）要素とされる。ＤＮＡからＲＮＡに情報を転写するとき、４種類のＤＮＡ塩基の内チミン（Ｔ）だけは別の劣性塩基であるウラシル（Ｕ）に置き換わるため、その他の塩基と本質的に対向する。この特徴を考慮すると、本発明に係る分子遺伝的システムはパネットの方形に似ている。パネットの方形とは、多遺伝子雑種の交雑による諸形質の受け継ぎ方を解説するメンデルの法則を可視化する図表であり、全ての生物に備わっている遺伝情報の多チャンネル且つ耐妨害的な符号化の存在を確証するものである。パネットの方形は、１９０６年にイギリスの生物学者レジナルド・パネット（Ｒ．Ｐｕｎｎｅｔｔ）が導入した、精子と卵の組み合わせから遺伝子型を特定する図式法である。但し、パネットの方形は行列の値とその組み合わせの代わりに、親の生殖細胞である配偶子から伝達される優性・劣性の対立遺伝子とその組み合わせを取り扱う。その場合、優性の形質はより安定した核酸塩基で符号化される。
2019009776.tif 000011
【００８０】
各トリプレットは、それを構成する塩基の安定性に応じて一定の背景色で標示されている。ＤＮＡにもＲＮＡにも存在する不変の塩基のみを含むトリプレット（添字１）は赤色で、上位（次代）の塩基のみが可変要素であるトリプレット（添字２）は茜色で、上位・下位の不変要素に対し中位の塩基のみが可変要素であるトリプレット（添字３）は黄色で、下位の塩基のみが不変要素であるトリプレット（添字４）は緑色で、下位（親）の塩基のみが可変要素であるトリプレット（添字５）は空色で、上位・下位の可変要素に対し中位の塩基のみが不変要素であるトリプレット（添字６）は紺色で、下位・中位の可変要素に対し上位の塩基のみが不変要素であるトリプレット（添字７）は菫色で、全ての塩基が可変要素であるトリプレット（添字８）は紅紫色で標示される。
【００８１】
このように構成されたパネットの方形は、視覚的にシェルピンスキーのカーペットと同様な形をしており、自己の一部を反復する分子遺伝的システムのフラクタル構造を例証する。即ち本発明に係るシステムはその各部分と同様の構造を有する。同時にシェルピンスキーのカーペットは符号化の耐妨害性の特徴を規定するアダマール行列を与える。従って、各生物的階層における素子特性は該分子遺伝的システムの各要素の唯一性を規定し、同システムの構成原理は、例えば情報の耐妨害符号化に頻繁に適用されるヴォルシュ関数に基づいている。
【００８２】
各部分と全体が自己相似になっているフラクタル行列の利用によって、塩基の他にも原子、亜原子、アミノ酸、たん白質などを要素とすることが可能であり、それらの要素は又組織、臓器、素材などを構成する。
【００８３】
遺伝情報は、塩基の相補性の原理に基づいて構成された転写用の塩基配列を以てＤＮＡからＲＮＡに伝達される。
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【００８４】
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ン（Ｔ）が同じ２個の水素結合のピリミジン塩基であるウラシル（Ｕ）に置き換わることを除いて、同一の構造を有する要素制度を得る。
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【００８５】
従って、２進法で６桁の数値として表現されるＲＮＡ用のトリプレット行列はＤＮＡ用のそれと一致する。
【００８６】
同様な手順を以て、情報は伝令ＲＮＡから運搬ＲＮＡの塩基配列を介して、たん白質を構成するアミノ酸に伝達される。ＲＮＡ用のトリプレット行列（Ｆ３ＲＮＡ）又は３で割り切れるサイズの別の行列を基に、各トリプレット（コドン）に一定のアミノ酸を対応させることでアミノ酸用の構造制度（Ｆ３ＡｍＡ）の作成が可能である。詳しくは非特許文献３を参照。６４コドンには、以下の２０種類のアミノ酸が対応する：アラニン（Ａｌａ）、アルギニン（Ａｒｇ）アスパラギン（Ａｓｎ）、アスパラギン酸（Ａｓｐ）、システイン（Ｃｙｓ）、グルタミン（Ｇｌｎ）、グルタミン酸（Ｇｌｕ）、グリシン（Ｇｌｙ）、ヒスチジン（Ｈｉｓ）、イソロイシン（Ｉｌｅ）、ロイシン（Ｌｅｕ）、リシン（Ｌｙｓ）、メチオニン（Ｍｅｔ）、フェニルアラニン（Ｐｈｅ）、プロリン（Ｐｒｏ）、セリン（Ｓｅｒ）、トレオニン（Ｔｈｒ）、トリプトファン（Ｔｒｐ）、チロシン（Ｔｙｒ）、バリン（Ｖａｌ）。
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【００８７】
基本遺伝コードのみならず、２１番目（セレノシステイン）および２２番目（ピロリシン）のアミノ酸を追加した、同コードの既存変種の利用も可能である。遺伝子内のコドン配列は、同コドンに符号化されるたん白質のポリペプチド鎖におけるアミノ酸配列を規定する。
【００８８】
上記の原理に従って構成された行列は全て、既存の符号化方法で配列に転換できる（線形行列表示）。データの階層的構造において各要素が自己の先代への指標を含有する一方で、線形行列表示にはそのような指標が使用されていない。既存の符号化方法の中で最も一般的且つ効率的とされるものは、ルベーグ曲線（Ｚ階数曲線）或いはヒルベルト曲線である。ヒルベルト曲線の主な長所はその連続形状にあり、隣接する要素は順次に配列されている。一方、Ｚ階数曲線の長所はその単純さおよび演算速度にあるため、ヒルベルト曲線より頻繁に実用される。Ｚ階数曲線による符号化の場合、２進数で表した座標値ビットの相互配置的な並びを以て演算されるモートン符号を適用する。
【００８９】
図１を参照されたい。本発明に係る分子遺伝的システムの実施例の一つとして示される、ＤＮＡ・ＲＮＡ・アミノ酸用のトリプレット行列は、各要素に対応する、ＤＮＡ・ＲＮＡ塩基の基本的な特徴に応じて配置される６４個の独自の６桁２進数からなる２値インデックスを含む。同システムの構造をより解り易く表示するのに、６４要素を８個入８組に分割し、要素の安定性向上順序に従って各組に１から８までの指数を付与する。図１は同８組を８番から１番までの順に並べた線形行列表示を示す。
【００９０】
本発明に係る符号化用システムにおいて、チェックビットのコードパターンに適用される数値が見られる。同数値は、耐妨害符号化のときに離散信号処理のために採用されるウォルシュ方形波直交関数系と完全に合致するか、システム構成の正確さの検証に使用される定数値である。適用される符号化・復号化方法に応じて、上記の数値表現およびアダマール行列の基本的な性質（即ちＦがｎ数の−１又は＋１の値である要素で構成された行列である場合、［ＦＦＴ＝ｎ１］）を満たす次の構造行列表示が使用可能となる。
１）ＤＮＡ・ＲＮＡ・アミノ酸用のトリプレット行列の２次行列表示（図２を参照）；
２）ＤＮＡ・ＲＮＡ・アミノ酸用のトリプレット行列の矩形行列表示（図３を参照）；
３）ＤＮＡ・ＲＮＡ・アミノ酸用のトリプレット行列の円形行列表示（図４を参照）；
４）ＤＮＡ／ＲＮＡ用のトリプレット行列の立体（３次）表示（図５；図５Ａを参照）；
５）ＤＮＡトリプレット行列の構造グラフツリーとしての表示（図６；図６Ａを参照）；
しかも、最後の表示の場合、十進法で表される行列要素の番号（０〜６３）は該二進数の基本変換によって得られる。
【００９１】
上記に加えて、画像データや音声データの符号化に適用される色彩表現および音声表現も可能である。
【００９２】
例えば、Ｆ３の線形行列表示における６４個のトリプレットの各々水素結合数は、同じ８個１組内に同等数でありながら、第８組から第１組への方向に移るに連れて９個から６個までに減少する（図７を参照）。同時に、各組内の行毎に集計された水素結合数の和もウォルシュ方形波直交関数系と合致する２４又は１６となり、列毎に集計された水素結合の総数は６０である。Ｆ３の円形行列表示に当たって、対向する弓形に位置する２個のトリプレットの水素結合総数はどの弓形においても同じ１５である（図４を参照）。例えば、第８組のトリプレットが形成する９個の水素結合とそれに対向する第１組のトリプレットが形成する６個の水素結合の和は１５である。
【００９３】
核酸塩基が含む炭素（Ｃ）、水素（Ｈ）、窒素（Ｎ）および酸素（Ｏ）の原子数は同塩基の種類によって異なる。
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【００９４】
各々の原子数に関して該トリプレット・システム（Ｆ３）は、図９が示す原則を有する。８個１組内で行毎に集計された炭素（Ｃ）、水素（Ｈ）、窒素（Ｎ）および酸素（Ｏ）の原子数の和は１１６又は１２０となり、ウォルシュ方形波直交関数系と合致する。同時に、行毎に集計された炭素（Ｃ）、水素（Ｈ）、窒素（Ｎ）および酸素（Ｏ）の原子の総数は常に９４４である。
【００９５】
図１０を参照されたい。本発明に係るＤＮＡ用トリプレット行列の線形表示において、列毎に集計された炭素（Ｃ）の原子数は３６又は４０となり、ウォルシュ方形波直交関数系と合致する。他方、ＲＮＡ用トリプレット行列の線形表示の場合は、列毎に集計された炭素（Ｃ）の原子数は常に３６である（図１１を参照）。
【００９６】
同トリプレット行列の線形表示において、行毎に集計された酸素（Ｃ）の原子数はＤＮＡ（図１２）の場合にもＲＮＡ（図１３）の場合にも同数で８となる。
【００９７】
同様に、本発明に係る方法で形成されたシステムおよびその各表現において次の特質に関する原則を観察できる。
１．塩基を構成する諸原子並びに炭素（Ｃ）、水素（Ｈ）、窒素（Ｎ）、酸素（Ｏ）の各原子における電子密度および陽子密度の値；
２．塩基を構成する諸原子並びに炭素（Ｃ）、水素（Ｈ）、窒素（Ｎ）、酸素（Ｏ）の各原子における中性子密度の値；
３．塩基を構成する諸原子並びに炭素（Ｃ）、水素（Ｈ）、窒素（Ｎ）、酸素（Ｏ）の各原子における陽子密度と中性子密度との差の値；
４．塩基の「荷電』。該システムの要素となる各塩基は常時に正電荷（ａＭｉｎｏ，［＋１］）若しくは負電荷（Ｋｅｔｏ，［−１］）を有する。アデニンおよびシトシンは正電荷（ａＭｉｎｏ）、グアニン、チミンおよびウラシルは負電荷（Ｋｅｔｏ）を帯電する。
５．塩基を構成する諸原子並びに炭素（Ｃ）、水素（Ｈ）、窒素（Ｎ）、酸素（Ｏ）の各原子における分子密度；
６．塩基を構成する諸原子並びに炭素（Ｃ）、水素（Ｈ）、窒素（Ｎ）、酸素（Ｏ）の各原子の陽子におけるクオーク密度；
７．塩基を構成する諸原子並びに炭素（Ｃ）、水素（Ｈ）、窒素（Ｎ）、酸素（Ｏ）の各原子の中性子におけるクオーク密度；
８．塩基を構成する諸原子並びに炭素（Ｃ）、水素（Ｈ）、窒素（Ｎ）、酸素（Ｏ）の各原子の陽子および中性子におけるクオーク密度；
９．塩基を構成する諸原子の価電子帯の密度。
【００９８】
従って、上記の補足特質を１つでも採用すれば、検証用のコードパターンとして使用できる、ウォルシュ関数と合致する数値表現を得る。核酸塩基をその性質に従って組み合わせた結果、システム全体を特徴付ける独特の（繰り返しのない）要素の組織を得る。尚、その論理的構造は上記の特異点等によって立証される。
【００９９】
本発明の実施例では、主な（頻繁に見られる）核酸塩基のみを用いるが、実用に当たっては稀な塩基の使用も可能である。その際、稀な塩基の各種は一定の主な塩基に対応され、該分子科学的システムの構造上で同様な特質を有する。即ち、稀な塩基の使用によって本発明に係る分子遺伝的システムの構造や機能を妨害される恐れが無い。図１４は同システムの構成に関わる主な塩基と稀な塩基の比較分析の用例を示す。よって主な塩基と稀な塩基を同時に使用することによって該分子遺伝的システムの情報処理能力が向上する。
【０１００】
現在、ＤＮＡ鎖（５′−３′）におけるコドン内のヌクレオチド位置を示すのに一般的な表記法としてはローマ字のＸ，Ｙ，Ｚが用いられる。Ｘは「接頭辞」、Ｙは「語根」、Ｚは「接尾辞」を表す。従って、同ＤＮＡ鎖における１トリプレットは
［５′−Ｘ−Ｙ−Ｚ−３′］と表記される。
一方、アンチセンス鎖のＤＮＡにおける相補的なトリプレットは
［３′−Ｚ−Ｙ−Ｘ−５′］と表記される。
尚、各トリプレットを次の通り３つのベクトルの和として表現できる。
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更に、各自の単位ベクトルも解析し、複素表現として表記できる。
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ｘはＨｂ座標（水素結合軸）に対応される複素数の実部；
ｉは「接頭辞」要素の虚数単位；
ｘはＰＰ座標（塩基分類軸）に対応される複素数の虚部。
上記単位ベクトルの集合を複素表面の単位円上に表現できる。その他のトリプレット要素である「語根」（Ｙ）および「接尾辞」（Ｚ）同様に表現される。
従って、ｍに位置するトリプレットを次の方程式として表現する可能性が生じる。
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上方程式のｉ，ｊ，ｋは、次の特質を有する虚数単位である。
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【０１０１】
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【実施例】
【０１０２】
実施例１：本発明に係る符号化方法に採用されるチェックビットの表記に実施されるｎ法に関する（ａｂ）の合同という論理演算。この際、２進数の合同演算の結果は、（ａ）と（ｂ）が異なる場合［０］となり、その他の場合［１］となるという規則を適用する。
2019009776.tif 000022
【０１０３】
法２に関する３元合同（Ｘ，Ｙ、Ｚ）に当っては、［１］に値する演算対象が皆無若しくは偶数の場合に結果は［０］となあり、その他の場合［１］となるという規則を適用する。
2019009776.tif 000023
【０１０４】
この方法は主な核酸塩基であるＡ，Ｃ，Ｇ，Ｔ，Ｕおよびそれらに対応する稀な塩基の下記の３ビットへの解析に基づく。
●  塩基分類（プリン又はピリミジン）のビット（ｐ）；
●  水素結合数（３個又は２個）のビット（ｈ）；
●  塩基の荷電（ａＭｉｎｏ又はＫｅｔｏ）のビット（ｅ）。
【０１０５】
更に、上の２ビット（プリン対ピリミジンのｐおよび水素結合数のｈ）を可変値とし、下の１ビットを論理演算の結果とする。
【０１０６】
次の表は、論理的な要素の表記法の実施例に使用される塩基のビット値の相関を示す。［ｐ］はプリン塩基でとピリミジン塩基の対照、［ｈ］は２個と３個の水素結合の対照、［ｅ］は電荷（ＫｅｔｏとａＭｉｎｏ）の対照に対応する。
【０１０７】
【表１】
2019009776.tif 000024
【０１０８】
表１が明示するとおり、１個の塩基で３ビットのデータ（２つの情報ビットと１つのチェックビット）を記録できる。しかも論理的な要素をトリプレット（コドン）の形で表記する場合、法２に関する２元合同と３間合同が同時に実施される。
2019009776.tif 000025
従って、実施例１による１トリプレットは９ビットのデータ（６つの情報ビットと３つのチェック（結果）ビット）を記録できる。
【０１０９】
図１５を参照されたい。トリプレット全体の結果ベクトル［e］（ΣｘΣｙΣｚ）に対するブール関数値の総合数＝８（０００〜１１１）とトリプレット全体の結果ベクトルＸＹＺ（ΣｐΣｈΣΣ）に対する関数値の総合数＝４（０００，０１１，１０１，１１０）を照合すると、塩基トリプレットの表記法によるビット値の総合数＝１６を得る（図１６を参照）。
【０１１０】
６４のトリプレットに１６のみの２進数が対応することになるから、トリプレットの代わりにデュプレットの利用によって表記を圧縮する可能性が考えられる（表２aおよび表２ｂを参照）。
【０１１１】
【表２ａ】
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【０１１２】
【表２ｂ】
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【０１１３】
その結果、各トリプレットに1塩基が空になり、Ｇ（１１）、Ｃ（０１）、Ａ（１０）、Ｔ（００）を4つの可能な状態を表す制御値として利用できる。
例えば、
Ｇ（１１）：太字体；
Ｃ（０１）：斜体；
Ａ（１０）：下線付き；
Ｔ（００）：基本字体。
【０１１４】
【表３】
2019009776.tif 000028
【０１１５】
実施例２：誤差検証無しの符号化：≪ＭＮＰ≫（『平和』）という単語。
図１７はローマ字並びにキリル文字に対応するＤＮＡ（ＲＮＡ）トリプレットコードの要素を示す。データの記録は５′末端から３′末端への方向に行われる。本実施例では、１つの論理的な要素に３個の塩基が対応する。
【０１１６】
コードパターンには複数の表示形式を適用できる。
１）線状表示：
2019009776.tif 000029
２）縦ブロック表示：
2019009776.tif 000030
３）横ブロック表示：
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【０１１７】
単語≪ＭＮＰ≫を≪Ｍ≫、≪Ｎ≫、≪Ｐ≫という論理的な要素に分裂する。各要素に、上述の原理に従って形成された分子遺伝的トリプレット・システムに基づくアルファベット表記法の記号を割り当てる（図１７を参照）。各記号に指標データを追加した同システムの要素を対応させる。
2019009776.tif 000032
【０１１８】
その後、法２に関する合同の関数値に従ってコードパターンを特定する。
2019009776.tif 000033
【０１１９】
核酸塩基による記号の符号化が誤差検証機能を含まない以上、実施例２のデータ容量は1塩基当たり2ビットであり、3文字露単語≪ＭＮＰ≫を９個の塩基（１８ビット）で記録できる。
【０１２０】
実施例３：誤差検証付きの符号化：≪ＭＮＰ≫（『平和』）という単語。上記の実施例２と同様に、データの記録は５′末端から３′末端への方向に行われる。但し、本実施例では、１つの論理的な要素に６個の塩基（Ｘ，Ｙ，Ｚ，Ｘ′，Ｙ′，Ｚ′）が対応する。その内の３個の塩基（Ｘ，Ｙ，Ｚ）は情報の符号化用とされ、残りの３塩基（Ｘ′，Ｙ′，Ｚ′）は制御（確認）コードの記録に当てられる。
【０１２１】
記録の正確さを確認する可能性を提供するのに、図１６が示す各結果ベクトルの関数値および１６コドンによるそれらのトリプレット表現を適用する。従って、情報の符号化は次のアルゴリズムによって実施される。
１．符号化の対象となるデータ配列を論理的に完結したセグメントに分裂する。この例では、単語を文字に分割する。
２．図１７の通り、各セグメントにＤＮＡ（ＲＮＡ）用トリプレット・コード［５′−Ｘ−Ｙ−Ｚ−３′］を対応させ、各塩基の諸特質を符号化する可変値である情報ビットによるコードパターンを行列の形態で配置する。
３．情報ビットのコードパターン毎に、法２に関する同情報ビットの２元合同および３元合同の結果、並びにその結果の和（チェックの確認）に当たるチェックビットの組を付加する。
４．上記チェックビットの組に［５′−Ｘ’−Ｙ’−Ｚ’−３′］トリプレットを対応させ（図１６を参照）、２元合同、３元合同およびその和（チェックの確認）に対応するそれぞれのチェックビットを順序に並べる。
５．基本トリプレット［５′−Ｘ−Ｙ−Ｚ−３′］と補助トリプレット［５′−Ｘ’−Ｙ’−Ｚ’−３′］を合わせて、６個の塩基からなる集合表記を形成する。
2019009776.tif 000034
【０１２２】
本発明に係る符号化方法が誤差によるデータ損失を最低限に維持する。同方法の耐妨害性を実証するために既存の誤差検証方法の適用が可能である。その中で最も一般的な方法の一つは、情報ビットのコードパターンを基に形成された行列の各行各列に実施するパリティ検査である（実施例４を参照）。［１］の数は偶数の場合は［０］を、奇数の場合は［１］を追加する。最後に行と列を合わせてパリティ検査を行う。
【０１２３】
全ての検査の結果は［０］である場合、対象のコードパターンは正確である。一方、誤差が発生すると［１］の検査結果が出る。［１］を出した行と列の交差には誤りのビットが位置する。
【０１２４】
誤差検証付きで符号化された単語≪ＭＮＰ≫は、次の配列として表現される。
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情報ビットおよびチェックビットの行列、並びにパリティ検査の行列は次のように表示される。
2019009776.tif 000036
【０１２５】
実施例４：誤差検証に加えて４状態の指定機能を有する記号符号化の方法。１つの論理的な要素に１５ビットを含む６個の塩基（Ｘ，Ｙ，Ｚ，Ｘ′，Ｙ′，Ｚ′）が対応する。その内の３個の塩基（Ｘ，Ｙ，Ｚ）は９ビットの情報の符号化用とされ、２個の塩基（Ｘ′，Ｙ′）は４ビットの確認コードの記録に当てられ、残りの１塩基（Ｚ′）は２ビットの制御コードに当てられる。
【０１２６】
本実施例による情報密度は、６塩基当たり１５ビット、即ち１塩基に付き２．５ビットとなる。
【０１２７】
情報の符号化序順および検査用データの作成アルゴリズムは実施例２と同様である。唯一の相違点は、検証用の数値はトリプレットでなくデュプレットのコードに基づいて形成することである（図１６を参照）。その結果、各トリプレットに1塩基（Ｚ′）が空になり、補足情報を符号化する制御コードとして利用される。
例えば、Ｚ′塩基に当たる制御コードを、実施例１と同様に次の情報の記録に割り当てることが可能となる。
Ｇ（１１）：太字体；
Ｃ（０１）：斜体；
Ａ（１０）：下線付き；
Ｔ（００）：基本字体。
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【０１２８】
従って、本実施例の対象に当たる単語≪ＭＮＰ≫には、誤差検証および字体（この例では斜体）の指摘機能を兼備する符号化方法が適用される。
符号化対象：≪ＭＮＰ≫
2019009776.tif 000038
【産業上の利用可能性】
【０１２９】
上述の諸法を用いて符号化された情報を保管するＤＮＡ配列を論理的に完結したフラグメントに分割し、各フラグメントに対応するデータ断片の始点・終点に関する情報も同フラグメントに符号化する。この際、1つのヌクレオチドは同一のレベル（水素結合数及び分子内縮合環数）で最少２ビットの情報を符号化する。情報の記録時にデータブロックはＤＮＡジェットプリンタによって個別のヌクレオチドから合成される。特定の情報を記録するために必要なＤＮＡフラグメントを合成した後、前もって複製し、Ｉｌｌｕｍｉｎａ  ＨｉＳｅｃなどのシーケンシング装置を用いて解析する。各データブロックが識別アドレスを有するため、１本のＤＮＡ鎖ではなく、割と短い複数のヌクレオチド連鎖の混合体としてデータを保存できる。合成ＤＮＡフラグメントの解読のために、既存のシーケンシング技術に加えて、本発明に係る分子遺伝的システムに基づいて遺伝コードをバイナリファイルに変換できる特別用のソフトウェア装置が必要となる。
【０１３０】
以上に記載された分子遺伝的システムは情報の復号化にも用いられる。復号化時に機械可読なデータ配列を、ｉ＋ｋ＋ｍ数の［１］と［０］からなる等長セグメントに分割する。各セグメントは、情報ビット（ｉ）、チェックビット（ｋ）および制御ビット（ｍ）の組を含む、復号化の対象となる情報の論理的に完結した部分のインデックスである。各セグメントに復号化用分子遺伝的システムの要素であるｎ数の塩基で構成されるマルチプレットを少なくとも１つ対応させることによって、復号化の対象となる情報の論理的に完結した部分の配列を規定する。
【０１３１】
以上、ヌクレオチド塩基の諸特質に基づいて構造化された正方行列の形態を有する分子遺伝的システムを使用する符号化及び復号化の諸法によって、大量データを破損・歪み無しで処理し、ソフトウェア手段による耐妨害的通信用の電子信号の符号化・復号化の可能性を提供するという、本発明の技術的効果が達成される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図５Ａ】
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【図６】
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【図６Ａ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
2019009776.tif 000055
【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【手続補正書】
【提出日】平成30年8月31日(2018.8.31)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１１５】
実施例２：誤差検証無しの符号化：≪МИР≫（『平和』）という単語。
図１７はローマ字並びにキリル文字に対応するＤＮＡ（ＲＮＡ）トリプレットコードの要素を示す。データの記録は５′末端から３′末端への方向に行われる。本実施例では、１つの論理的な要素に３個の塩基が対応する。請求項２に記載のアギタケ子実体。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１１７】
単語≪МИР≫を≪М≫、≪И≫、≪Р≫という論理的な要素に分裂する。各要素に、上述の原理に従って形成された分子遺伝的トリプレット・システムに基づくアルファベット表記法の記号を割り当てる（図１７を参照）。各記号に指標データを追加した同システムの要素を対応させる。
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【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１１９】
核酸塩基による記号の符号化が誤差検証機能を含まない以上、実施例２のデータ容量は1塩基当たり2ビットであり、3文字露単語≪МИР≫を９個の塩基（１８ビット）で記録できる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１２０】
実施例３：誤差検証付きの符号化：≪МИР≫（『平和』）という単語。上記の実施例２と同様に、データの記録は５′末端から３′末端への方向に行われる。但し、本実施例では、１つの論理的な要素に６個の塩基（Ｘ，Ｙ，Ｚ，Ｘ′，Ｙ′，Ｚ′）が対応する。その内の３個の塩基（Ｘ，Ｙ，Ｚ）は情報の符号化用とされ、残りの３塩基（Ｘ′，Ｙ′，Ｚ′）は制御（確認）コードの記録に当てられる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１２４】
誤差検証付きで符号化された単語≪МИР≫は、次の配列として表現される。
2019009776.tif 000061
情報ビットおよびチェックビットの行列、並びにパリティ検査の行列は次のように表示される。
2019009776.tif 000062
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１２８】
従って、本実施例の対象に当たる単語≪МИР≫には、誤差検証および字体（この例では斜体）の指摘機能を兼備する符号化方法が適用される。
符号化対象：≪МИР≫
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【外国語明細書】
2019009776000001.pdf