hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
単純ヘルペスウイルスの神経軸索輸送の解析と治療用ベクターとしての可能性の検討

分子モーター蛋白として、レトログレイドモーターとしてダイネインがアンテログレイドモーターとしてキネシンがある。単純ヘルペスウイルスの神経軸索輸送に関して、これら蛋白分子とウイルステグメント蛋白の相互作用を検討した。その結果、テグメント蛋白UL34が神経特異的分子モーター蛋白ダイネイン(IC1A variant)と高い親和性を示し、さらに、弱いながら普遍的モーター蛋白(IC2C variant)、カーゴアダプター蛋白(DCTN1;p150^<Glued>)とも親和性を示した。In vivoで、これらの関係を観察する為にrGFP-UL34リコンビナントウイルスを作成した。UL34の核膜への集積が観察されたのみで、微小管への集積は見られなかった。残念ながら、このリコンビナントウイルスはヘルパー細胞なしでは、遊離ウイルスとして取れなかった。つまり、rGFP-UL34はテグメント蛋白として機能しないし、且つビリオンの一部となっていない。もう一つのモーター蛋白であるキネシンとテグメント蛋白US11が相互作用をすると最近報告されたのでアンテログレイド輸送の解析の為、rGFP-US11リコンビナントウイルスを作成した。このウイルスの感染細胞ではUS11の核小体への集積が観察されたが、微小管への集積は見られなかった。この蛋白はウイルス増殖に必須ではないが、神経軸索輸送には必須であるといわれているので、神経節細胞の初代培養系あるいは動物での実験が必要と思われた。動物実験を開始する前に、ウイルスの持つ燐酸化酵素(UL13とUS3)の微小管輸送と軸索輸送への影響を検討する為、以下のリコンビナントウイルスを作成した。US3遺伝子欠損ウイルス、UL13遺伝子欠損ウイルス、GFP融合US11リコンビナントウイルス、US3遺伝子欠損/GFP融合US11リコンビナントウイルス、UL13遺伝子欠損/GFP融合US11リコンビナントウイルス。これらの組み換えウイルスを用いた動物実験の準備が遅れた為、細胞培養レベルの実験と、ベクター作成の為のウイルスゲノムのパッケージングの実験を優先した。その結果、これらリコンビナントウイルス間で細胞培養レベルでは明らかな差は見られなかった。また、一方でユニット単位のウイルスゲノム切断に必要な切断酵素の塩基認識配列推定が出来た(将来のパッケージング実験の為の)。1.分子モーターとウイルス蛋白間の相互作用の検索分子モーター蛋白のクローニングから開始した。神経特異的レトログレイドモーター蛋白としてダイネインIC1A variant、普遍的モーター蛋白ダイネインIC2C variant、カーゴアダプター蛋白ダイナクチン(DCTN1 ; p150^<Glued>)をクローニングした。これらモーター蛋白とインターラクションの可能性のあるウイルス蛋白としてUL25、UL34、それからウイルスの持つ燐酸化酵素UL13、US3をクローニングした。以上の蛋白間のインターラクションをInvitro translationsystemで解析した。(1)テグメント蛋白UL34が神経特異的蛋白ダイネイン(IC1A variant)と高い親和性を示した。さらに、弱いながら普遍的モーター蛋白(lC2C variant)、カーゴアダプター蛋白(DCTN1 ; p150^<Glued>)とも親和性を示した。カプシド蛋白UL25のこれらモーター蛋白とのインターラクションは確認されなかった。

(3)カプシド蛋白UL25の神経軸索輸送への関わりとして、UL25は小胞のニューロン末端での細胞膜融合に必須の融合原ペプチドモチーフをアミノ末端に持つようである。(4)UL41(宿主の蛋白合成阻害作用)、UL13(ウイルス憐酸化酵素)の両遺伝子を欠損した欠損ウイルスを作成した。今後、US3も欠損した3遺伝子欠損ウイルスをさくせいし、ウイルス燐酸化酵素の神経軸索輸送に対する関与を検討予定である。以上、少しずつではあるがヘルペスウイルスの神経軸索輸送の生化学的メカニズムが明らかになりつつあると思う。本年度はウイルス燐酸化酵素(serine/threonine type ; UL13とUS3)の細胞内でのレトログレイド輸送への関わりを検討した。(以下のリコンビナントウイルスを作成)(1)US3遺伝子欠損ウイルス(2)UL13遺伝子欠損ウイルス(3)GFP融合US11リコンビナントウイルス(4)US3遺伝子欠損/GFP融合US11リコンビナントウイルス(5)UL13遺伝子欠損/GFP融合US11リコンビナントウイルスYield assayの結果、US3遺伝子欠損ウイルス感染細胞において、細胞内での増殖がほぼ正常にもかかわらずwild type, UL13遺伝子欠損ウイルスの感染に比べて細胞外へのウイルスの放出が遅れる傾向にあった。この事はウイルスのアンテログレイド輸送の障害が考えられると思う。そこでウイルスのアンテログレイド輸送に関わるUS11にGFP-tagをつけたリコンビナントウイルスを作成し、さらにUS3遺伝子欠損/GFP融合US11リコンビナントウイルスを作成した。Yield assayの結果では、このダブルリコンビナントウイルスとUS3遺伝子欠損ウイルス間で細胞内での増殖・ウイルスの放出に差異は見られなかった。しかし、GFP-tagged US11を指標にcell to cellの拡がりを観察してみると、ダブルリコンビナントウイルスの方がGFP-taggedUS11リコンビナントウイルスより拡がりの遅れが観察された。以前より、培養細胞での感染実験でUS11はUS3により燐酸化の基質になるが、その機能には必須ではないといわれている。しかし、今回観察された結果を見ると、US3が直接あるいは間接的にアンテログレイド輸送に関係している可能性がある。US11は必須の遺伝子ではないが、神経軸索輸送ではアンテログレイド輸送に必須といわれている。今後、神経由来細胞株、In vivoでのUS3の機能をUS11とキネシン(アンテログレイドモーター蛋白)の燐酸化の面から検討したい。昨年度に作成した以下のリコンビナントウイルスを用いて実験した。1.US3遺伝子欠損ウイルス2.UL13
脂肪由来間葉系幹細胞を含む脂肪由来細胞

皮下脂肪組織から採取した脂肪由来間葉系幹細胞を含む脂肪由来細胞を用いて、再生医療に用いるために培養実験を行った。これらの細胞は、脂肪細胞、骨細胞へ分化可能であり、温度応答性培養皿を用いての細胞シートの回収が可能であった。作成した細胞シートを肺損傷部位へ移植を行い、肺胸膜の修復が機能的、組織的に有効であることが確認できた。自己細胞を用いた再生医療において、他臓器、他部位への移植の可能性が示唆された。皮下脂肪組織から採取した細胞を用いて、再生医療における、細胞の特性、有用性を検討する目的で実験を行った。<培養条件の検討>コラゲナーゼによる酵素処理を用いて成熟脂肪細胞等を除去し、得られた細胞を1×10^4/cm^2で播種し、培養した。DMEMへの添加するFBSの条件としては2%では発育が悪く、初代培養からコンフレントと成るまで10日以上を要したが、FBS10%もしくは15%では7-10日でコンフレントとなった。脂肪組織からの他細胞への分化条件の検討ではインスリン含有の培地では脂肪細胞への分化を認め(oil redO染色陽性)、骨分化培地では、10-14日目に骨への分化が確認(アリザリンレッド陽性)できた。以上より培養下に脂肪由来間葉系細胞が存在することが確認でき、それぞれ分化後の培養も可能であった。採取した細胞をFACS(fluorescence activated cell sorting)を用いて細胞表面マーカー解析を行った。組織採取直後の細胞ではCD34,45陽性の細胞が多く認められたが、CD31,CD146,CD105陽性の細胞は少なかった。培養過程でのマーカーの変化は今後検討予定である。<細胞シートの作成>皮下脂肪組織から間葉系幹細胞を含む脂肪前駆細胞を単離し、温度応答性培養皿上で培養して、シート状で回収できる培養条件の確立を行った。DMEMのFBS条件としては2%では発育が悪く、シート状では回収できず、10%15%FBS入りのDMEMでシート状に採取可能であった。また、インスリン含有の培地にて脂肪細胞を伴った細胞シートの回収が出来た。【皮下脂肪由来の細胞シートの検討】皮下脂肪組織から採取した細胞を用いて、再生医療における、細胞の特性、有用性を検討する目的で実験を行った。これまでの実験で、皮下脂肪組織採取から、細胞をコラゲナーゼを用いて単離し、温度応答性培養皿に1×10^4/cm^2で播種し、FBS10%のDMEM培地にて培養を約10間行うことで、細胞シートの採取が可能であった。シートの細胞についての検討として、培養した細胞についてFACS (fluorescence activated cell sorting)の解析を行った。結果としてCD29、CD90陽性細胞を多く認め、CD31、CD45陽性細胞は少なかった。分化誘導培地にて脂肪細胞(oil redO染色陽性)、骨細胞(アリザリンレッド陽性)を確認でき、本細胞に脂肪由来間葉系細胞が存在することが確認できた。【生体内への移植実験の検討】GFPラットより採取した皮下脂肪組織から、同上の方法で細胞シートを作製し、生体内での生着の評価を行う目的で、肺組織への移植実験を施行した。F344ヌードラットを全身麻酔、人工呼吸管理下に左開胸を行い、約5mm大の円形に肺胸膜を切除し、気漏損傷モデルを作製した。胸膜損傷部位に回収した細胞シート2枚を重ねて貼付し、移植術を行った。移植直後にはシートは胸膜損傷部位に接着し、換気によりずれることはなかった。4週間後に再開胸し、肉眼的検討と、組織学的検討を行った。再開胸時、胸壁との癒着は認められず、損傷部位に白色に胸膜変化を認めた。GFP蛍光下では、白色胸膜変化部分が緑色に蛍光しているのが確認でき、胸膜損傷部位への細胞シートの生着が確認できた。同部位の組織学的所見では、損傷部位には膠原線維による肺胸膜の肥厚が認められもまた、4W後では欠損した胸膜下にGFP抗体陽性である脂肪組織の形成を認めた。体の中の豊富に採取可能である脂肪組織からの細胞シートによって肺胸膜の修復が可能であることが示唆された。
認証・権限情報を制御可能なワークフロー特定ドメイン言語システムの研究

ワークフローが構成されるドメインのトラストにつき、特にクラウドを対象としたトラストモデルを提案できた。さらにトラストのダイナミクスとして、低い保証性を持った情報を集めて高い保証性にelevateする機能の解析を行うことができた。さらにMapReduceを対象としてセキュリティドメインの制御を行うことができた。加えてサーバー間でのポリシー調停を行うWebサービスの枠組のプロトタイプ実装を完了した。副産物として、リスク評価において、対投資効果を勘案できる新公式を提案できた。全体として、ワークフローの各機能を実現するコンポーネントの設計と実装に集中することで高機能化につながる研究が果たせた。今年度、ワークフロー言語の設計のコンポーネントとして必要なセキュリティに関する研究を推進した。具体的に大規模分散ファイルシステムHadoopのコードスキャンを用いたセキュリティ強化と、認可手続きに必要な属性情報の信頼レベル演算の一般的な形式(Trust Elevation)の研究、さらにそれらに付随したオンライントラストに関する一般的な研究である。Hadoopのセキュリティ強化については、従来の会であるAirvat上で書けるMapReduceのコードのスキャンの能力を向上させ、Airvatと比較してより広い範囲のコードを受け入れ可能にした。これによって使用可能コンポーネントとして広い範囲のMapReduce/Hadoopが利用可能になった(A Solution for Privacy Protection in MapReduce)。さらに認可手続きに必要なリリースされた属性の信頼性評価のための形式的な枠組を構築した。複数のソースから信頼性の低い属性を収集して、より高いレベルのトランザクションの認可に利用するときに信頼レベルをelevateさせるための理論の枠組を構築した(A Formal Model of LoA Elevation in Online Trust)。従来は、信頼レベルの高い属性の保守には大きなコストが必要とされてきたが、サービス提供側が属性を収集し、複数のソースから得られた場合の信頼レベルを一定の規則に従ってelevateすることで、属性の保守側のコストを合理的な範囲にとどめたまま、必要なだけ高い信頼レベルを計算することが可能になった。加えて、パブリックサーバ証明書の発行体制の評価によるトラストの構築に関する考察(学術機関のためのサーバ証明書発行フレームワーク)、さらにサービス提供側で個別に信頼レベルを評価するための枠組の研究を行った。今年度、ワークフロー言語機能の一部として、サーバどうしが相互にそのポリシーを交換して評価しあうポリシー評価パートの設計と実装を行った。他補助金とともに実施した認証+プライバシー保護機能と合わせることで、ワークフロー記述のためのコンポーネントの開発をおおむね終了することができた。これらは、Webサービスアーキテクチャの枠内で実装できるようにXMLをベースとしており、構成数の削減のためにXSLTを利用してRESTfulな形にすることができた。さらに、従来自然言語で記述され、機械処理にはハードルの高かったポリシー文書のXML化およびDTDの提案をPKIのCP/CPSおよびプライバシーポリシーに対して試み、一部成功した。具体的にCP/CPSのXML化では約285要素、165属性、Kantaraの標準ラベル対応のプライバシーポリシーでは25要素、29属性という規模になった。さらにこれらが動作するためのトラストモデルについて検討した。結果として、ワークフローが実効的に動くためのトラスト面からの解析が必要であることを明らかにした。さらに、実際のaccess federation内でのポリシーメーキングについて検討を重ねた。「学生証を提示する」モデルのオンライン版の実装のためのポリシーメーキングと、ワークフローのためのコンポーネントの設計と実装ができた。本研究の目的は、連続したトランザクション(ワークフロー)における認証権限情報を制御可能な特定ドメイン言語の研究として、(1)ワークフロー、権限の生成消滅が動的に表現できること(2)その表現がRBAC等、既存の枠組みの中で実行可能であることである。本年度は、目的とするドメイン言語の設計に先立ち、特に(2)において、現実で急速に進行しているトラストモデルの拡張について研究し、カバーすべき範囲を見極めた。具体的には、クラウドのトラストモデルを、トラストの階層として理解し、その中でワークフローがどう制約されるかを研究した。さらに、オンライントラストにおける中心的な話題であるレベルの階層においてワークフローがどのように制約されるか、またトラストの階層があった場合に、ワークフローを超えて認証情報をどのように引き渡すことが合理的かについて成果を得た。さらに、セキュリティのコストモデルがワークフローをどのように制約するかについて成果を得た。附属的な成果として、セキュリティのリスク分析において、ROSIを考慮した新公式を考案し、発表した。また、実際にRBACで制御を有効に利用しているAIRAVATにおいて、権限情報をセキュリティエンハンスメントに反映できる形で実装した。ワークフロー言語の定義は、まだパブリッシュされたものは出てはいないが、セキュリティ上必要なコンポーネントの研究で成果を得ることができ、リッチなコンポーネントのコレクションを得る見通しがついた。当初計画中の初年度計画では、特定ドメイン言語の設計までに踏み込むことを予定していた。

ワークフローの表現は既存の言語で十分出来るので、あとは認証・権限情報や、ロールとの結合を表現すればよいと考えたからであった。しかし、認証・権限の表現がオンライントラストの概念の急速な発達と実装により、表現すべき要素が増えたことにより、初年度は特にトラストに関して成果を出すことを優先したためである。以上のように、当初計画の初年度計画からは若干遅れているように見えるが、全体計画からすれば必要な研究を先にやったということであり、遅れにはあたらないと考える。ワークフローを記述するプログラミング言語の設計と実装を行う。認証を中心としたコンポーネントの過去2年間の蓄積を設計に反映させる。申請時には、従来解をベースにして認証コンポーネントを付加するアプローチを想定していたが、今まで研究したコンポーネントを従来解に素直に取り込めるかを含む検討を再度行う。今後は、トラストに関する研究を一段落させて、本研究のメインの目的の一つである、認証・権限情報とワークフローの結合を表現することに主眼を置く予定である。単純化されたXML Pipeline等、解析しやすい言語を対象に、情報表現のデザインと実装、さらに権限に紐づいているロールの解釈をあわせて行う。さらに実際のオンライントラストの現場でも適用可能な形でのワークフローの表現について考察する。テスト的に構築したフェデレーション内での権限委譲等のこの種の研究で典型的な問題について、解を探す予定です。プログラミング言語のベースに予定しているXMLを扱うためのツールを購入しプログラミング言語の実装を進める。さらに今までの成果を発表するための旅費等に研究費を充当する。上の目的のために、実装のための環境として、多くのプロセスを立ち上げる余裕のあるサーバを調達する。そのために十分な額の物品費を計上する。必要性を感じた時点でXMLの解析ツールも調達する。さらに、研究成果の発表のために1-2回の海外での研究発表と数回の国内での発表を予定する。このための国際・国内会議の参加登録のための費用を予定する。
数学文献電子化のための数式認識手法の改良と性能評価

本研究では、これまでに当研究室で開発を行なってきた数式認識システムの改良、性能評価実験を行なった。ここでは数式認識性能を定量的に調べるため、ドイツ、エッセン大学との数学文献電子化プロジェクト共同研究で対象とした2種類の数学文献から、正解データベースとなるGround Truthを作成した。また数式中の記号、構造認識精度をそれぞれ自動的に計測するツールを作成した。Ground Truthの作成では文献中に現れるインライン数式(文書行中に現れる数式)とディスプレイ数式(独立した行に印刷されている数式)全てを対象として、Archiv der Mathematik(Arch.と略)から500ページ、数式数15768、Commentarii Mathematici Helvetici(Comment.と略)から200ページ、数式数5704を切り出し、人手で記号、構造認識結果をXML形式で記述した。記号認識実験ではArch.で99.40%、Comment.で98.24%の認識結果を得た。数式構造認識実験では、数式は各種部分式から構成されるため、部分式構造毎に認識性能を評価した。数式は部分式が入れ子構造となって構成されているが、下位の部分式に間違いがある場合はそれを含む上位の部分式も間違いとする厳しい判定条件を用いた。また構造認識性能評価実験では純粋に構造認識部のみの性能を評価するため、記号認識の結果は正しいものを用いた。その結果、部分式毎に多少の違いがあるものの、Arch.で93.61%から100%、数式全体で99.15%、Comment.で90.24%から100%、数式全体で98.91%の認識性能が得られた。この2種類の文献は多くの数学分野を対象としているため様々な数式構造が現れるが、数式の版組み様式は似ている。そこで鈴木が作成した1970年代から2000年代の30編の数学論文467ページ、数式数21056のGround Truthに対しても認識実験を行い95.79%の認識結果を得た。以上の実験結果から、本研究で開発した数式認識システムは数学文献を電子化するためのOCRとして実用的な精度に近付けたものと確信している。これまで研究を行ってきた数式認識手法について、以下の点でさらに検討を行なった。(1)認識対象となる数式記号・文字フォントの充実、(2)記号・文字同士の接触を切り離すためのアルゴリズムの改良(3)記号・文字のかすれに対処するための手法の開発(4)数学文献のレイアウト解析・数式切り出し精度の向上検討項目(1)については研究代表者の岡本が検討を行ない、現在共同研究中のドイツ、エッセン大学での新たな数学文献の読み取り実験において、同文献中に現れる新規の記号・文字フォントを手動で切り出し辞書に追加した。また(2)については、岡本がこれまでに開発を行った手法の改良を試みたが、接触文字切り離しの性能が十分でないため、さらに来年度も検討を続ける。また本検討項目については、共同研究者の鈴木が文字画像のマッチングに基づく手法を検討しある程度の成果が得られたが、これについても切り分け性能が十分でないため今後も検討を続ける。(3)の文字・記号のかすれの問題は、これまでに開発した分離記号の統合手法を拡張し現在実験を行っている。

また(4)の問題については、鈴木がこれまでに開発してきた手法をさらに検討すると共に、岡本も同時にルールベースに基づく手法を開発し実験中である。これらの検討結果は適宜、エッセン大学Michler教授のグループに送り、数学文献の読み取り実験に反映させている。またある程度検討結果がまとまった本年度終盤には、このグループの中心的システム開発者であるNoerenberg助手を日本に招聘し、信州大学と九州大学でこれまでの研究成果および今後の方針について討論を行った。これまで研究を行ってきた数式認識手法について、以下の点でさらに検討を行なった。(1)記号・文字同士の接触を切り離すためのアルゴリズムの改良(2)数式認識精度の向上と性能評価(3)数学文献中の引用文献の解析と認識項目(1)については研究代表者の岡本と分担者の鈴木が独自に検討を行ない、これまでのアルゴリズムの改良を行った。この結果、岡本の開発した新手法では、記号・文字同士の接触検出と切り離し精度が従来のものに比べかなり向上した。鈴木は同一種類の数学文献中には、類似の接触パターンが繰り返し現われることに注目し、一度の切り離し操作で類似の接触パターンも自動的に切り離す手法を開発した。この成果により、実際に数学文献を電子化する際に必要となる人間による修正作業の大幅な減少をはかることができる。(2)については、岡本が主に担当し、数式認識手法の改良を行った。またその精度向上を定量的に調べるため、認識対象文献を大幅に拡充すると共に、回答データベースとなるGround Truthを作成し、自動的に数式認識精度を計測するツールを作成した。(3)については主に鈴木が担当し、引用文献部分の著者、論文タイトル、文献名(巻・号等を含む)、ページ、発行年等の解析、認識を行う手法を開発した。これらの研究成果は7th International Conference on Document Analysis and Recognition(Edinburgh)他、幾つかの研究会で発表した。本研究の最終年度として、これまでに開発を行なった数式認識システムの見直し、性能評価実験を行なった。ここでは数式認識性能を定量的に調べるため、ドイツ、エッセン大学との数学文献電子化プロジェクト共同研究で対象とした2種類の数学文献から正解データベースとなるGround Truthを作成し、自動的に記号・数式認識精度を計測するツールを作成した。Ground Truthの作成では文献中に現れるインライン数式(文書行中に現れる数式)とディスプレイ数式(独立した行に印刷されている数式)全てを対象として、Archiv der Mathematik(Arch.と略)から500ページ、数式数15768、Commentarii Mathematici Helvetici (Comment.と略)から200ページ、数式数5704を切り出し、人手で記号・数式認識結果をXML形式で記述した。記号認識実験ではArch.で99.40%、Comment.で98.24%の認識結果を得た。数式構造認識実験では、数式は各種部分式から構成されるため、部分式構造毎に認識性能を評価した。
分散システム論に基づく化学反応系の設計方法の確立

本研究では,分子ロボットを構成する化学反応系をプログラマブルな粒子群から成る分散システムと見なし,ミクロな立場から化学反応系の設計,解析のための理論を構築することを目指している.特に,本研究では種々の機能発現の要因である粒子群の形状形成,つまり自己組織化に着目する.本年度はこれまでに得られた自律移動ロボット群の分散協調理論をもとに,化学反応系特有の性質の分散協調への影響を検討することが目標であった.粒子群の自己組織化は自律移動ロボット群の形状形成問題とモデル化でき,形成可能な形状がロボット群がの初期配置の対称性によって決まることが分かりつつあった.本年度はロボット群の対称性の指標となる対称度という概念を導入し,3次元空間での一点集合問題,平面形成問題,パターン形成問題について成果を得た.さらに,化学反応系においても重要な役割を果たす非同期性や掌性といった性質が形状形成問題へ与える影響についての結果を得た.一連の結果は多数の国際研究集会から招待講演依頼を受け,分散協調理論の主要国際会議DISC, PODC,また自律適応的分散システムに関する国際会議SSSで採択されるなど,国際的にも高い評価を得ている.28年度が最終年度であるため、記入しない。28年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では,分子ロボットを構成する化学反応系をプログラマブルな粒子群から成る分散システムと見なし,ミクロな立場から化学反応系の設計,解析のための理論を構築することを目指す.本年度は匿名性,無記憶性といった化学反応系の特徴を持つ自律移動ロボット群モデルについて,3次元空間中でのロボット群の自己組織化について学術的に非常に重要な結果を得た.群システムの自己組織化能力は群の持つ対称性で決定される.本年度の成果では,ロボット群を同一平面に並べる平面形成問題,指定したパターンに並べるパターン形成問題の特徴づけをロボット群の持つ対称性から示した.これらの結果から得られた知見は,3次元空間中を移動するロボット群の対称性を群論的な立場,すなわち回転群からとらえることができ,更に,ロボット群が本質的に持つ対称性とロボットの配置の対称性は必ずしも一致しないということである.これらの結果は数学的にも重要であり,国際会議DISC 2015に採択され,LA/EATCS-Japan国際賞を受賞するなど,国際的にも高く評価されている.さらに,多数のモジュールから成るモジュールロボットでの空間の探索問題についても結果を得ている.各モジュールは匿名,無記憶であり,モジュール間の相互作用は局所的である.モジュールロボットはモジュールの配置である種の状態(=メモリ)を表すと考えられ,本研究では少数のモジュールから成るモジュールロボットで任意の2次元格子領域を探索可能であることを示した.本年度は,3次元空間中を移動する自律移動ロボット群の分散制御,モジュールロボットの探索問題について重要な結果を得られたため,おおむね順調に進んでいる.本研究では,分子ロボットを構成する化学反応系をプログラマブルな粒子群から成る分散システムと見なし,ミクロな立場から化学反応系の設計,解析のための理論を構築することを目指している.特に,本研究では種々の機能発現の要因である粒子群の形状形成,つまり自己組織化に着目する.本年度はこれまでに得られた自律移動ロボット群の分散協調理論をもとに,化学反応系特有の性質の分散協調への影響を検討することが目標であった.粒子群の自己組織化は自律移動ロボット群の形状形成問題とモデル化でき,形成可能な形状がロボット群がの初期配置の対称性によって決まることが分かりつつあった.本年度はロボット群の対称性の指標となる対称度という概念を導入し,3次元空間での一点集合問題,平面形成問題,パターン形成問題について成果を得た.さらに,化学反応系においても重要な役割を果たす非同期性や掌性といった性質が形状形成問題へ与える影響についての結果を得た.一連の結果は多数の国際研究集会から招待講演依頼を受け,分散協調理論の主要国際会議DISC, PODC,また自律適応的分散システムに関する国際会議SSSで採択されるなど,国際的にも高い評価を得ている.平成27年度の研究課題を継続するとともに,当初の計画通り,ランダムな環境,相互作用,制御の下での分散システム振る舞いについての研究を進める.特に,非同期的,局所的に相互作用を行う自律移動ロボット群の分散協調において,ランダム性が果たす役割を解明する.さらに,これまでの結果の化学反応系への応用を検討し,最終年度としての仕上げを行う.28年度が最終年度であるため、記入しない。
湿原生態系の環境構造とその評価に関する研究

湿原内には、さまざまな規模の水環境が存在する。湿原に生息する水生昆虫類は、さまざま水環境に対して環境選好性をもち、生活史に明らかな適応がみられる。本研究では、水生昆虫の生息環境であるさまざまな水塊(止水、流水)の水温変動を定量化し、パターンからいくつかのタイプに分類し湿原環境の環境構造を明らかにすることを第一の目標とした。湿原内の水環境(A)ミズゴケを主体にした池糖地帯:(A-1)融雪期や降雨直後には水がたまっている一次的な水塊、(A-2)水深20cm未満の浅い池糖、(A-3)深い池糖(B)湿原内の湧水流(細流)、(C)スゲ帯:(C-1)植生の下に水があるところ(浅い)、(C-2)植生の下に水があるところ(深い)、(D)ヨシ帯:植生の下に水があるところ、(E)開放水面をともなう大きな水塊、のように分類しマイクロデータロガーを設置水温の自動測定を行った。今回の調査は夏期から冬期(1995年8月1995年12月)にかけて行われた。水温環境の詳細な結果はデータ処理中であるが、これまでに明らかになった結果の概要は以下の通り(1)ミズゴケを主体にした池糖地帯では、地点間の水温変動のパターンに大きなちがいがあった。(2)ミズゴケ帯は、平均して他の地点よりも水温が高い傾向にあった。(3)水温の日較差もミズゴケ帯がスゲ帯に較べて大きく変動の幅も大きい傾向にあった。(4)水温の日較差は、日照時間と有意に正に相関していた。しかし回帰直接は、地点間で大きく異なり同じ日照時間であればミズゴケ帯がより暖められやすく水温が上昇すると考えられた。これらの結果から、ミズゴケ帯にみられた生物相の多様性の存在様式が明らかなものとなった。今後の解析では、水温変動と個々の種の成長様式、生産速度を測定し湿原に生息する生物の生活史を分布を規定する要因に解明したいと考えている。
ゲノム機能の調節を指向した機能性ペプチド核酸の開発

核酸に特徴的な糖-リン酸骨格をポリペプチド骨格に置き換えたペプチド核酸(PNA)は、二重らせん構造を有するDNAを我々が望む塩基配列のみで一本鎖状態にし、そこへ強く結合して新たなPNA-DNA二重らせん構造を与える。PNAが持つ極めて高い二本鎖DNAに対する塩基配列認識能に着目し、さらにここに有機合成化学的手法を用いて機能を付加することにより、効率的かつ体系的な遺伝子発現情報の解析、遺伝子多型の解析の新たな手段を開発することを目指した。また、機能性PNAを用いて、疾患の予防や治療に向けた新たな分子システムを設計し、提案することを目指した。1)塩基特異的蛍光発光機能を含む人工核酸による簡便な一塩基多型検出法新たな機能性人工核酸として塩基識別型蛍光性核酸塩基を含むDNAプローブ(BDFプローブ)を初めて合成した。BDFプローブは、紫外光を照射しても蛍光を生じないが、相補的DNAと二重らせんを形成するとその蛍光が顕著に強くなる。一方、ミスマッチ塩基対が存在すると、その蛍光強度はわずかになった。BDFプローブを遺伝子中の一塩基多型検出にも適用し、成功を収めた。2)核酸配列特異的シトシンメチル化判定法の開発PNAが二本鎖DNAに効果的に割り込むという性質を利用し、メチル化の有無を判定したい遺伝子配列を二本鎖からはじき出し制限酵素で処理することによってメチル化の有無を判定することができた。従来のbisulfite処理法や単なる制限酵素処理と比べて、正確かつ配列選択的であり、また比較的微量のサンプルに対しても応答が増幅されるため、これまでにない極めて効果的かつ正確な配列選択的メチル化法である。我々が開発した方法では、メチル化を蛍光発光で検出することができ大変有用であると思われる。この研究で開発された手法は、シトシンメチル化の判定のみならず、選択的な遺伝子機能の改変など他に利用可能であると考えられる。私は、以上のように、ゲノム機能の調節を指向した機能性PNAの開発研究において、人工核酸を利用した種々の配列特異的核酸塩基検出法を見いだすことができた。いずれの成果も高い実用性が期待され、本科学研究費は、大変有効に役立てることができたと考えている。
HIV-1感染における新規コレセプターの臨床的意義の解明

【目的と意義】G蛋白質共役レセプター(GPCR)が、ヒト免疫不全ウイルス1型(HIV-1)、同2型(HIV-2)、あるいはサル免疫不全ウイルス(SIVs)のコレセプター機能を有する。約15種類のGPCRにコレセプター活性が確認されているが、それらの生体内HIV-1感染における役割や臨床的意義は不明である。本研究では、我々がコレセプター活性を同定したケモカイン・レセプターD6、及びフォルミルペプチド・レセプターFML1の機能解析を行った。【方法】発現ベクターpCX-bsrにクローニングしたD6、及びFMI1の蛋白質コード領域に、PCR法を用いて欠失、及びアミノ酸置換変異を導入し、CD4を発現させたヒトglioma由来NP-2/CD4細胞株に導入して、HIV/SIV感染感受性を解析した。【考察】D6およびFML1は、HIV-1、HIV-2、あるいはSIVのコレセプターとして、CD4依存的に機能する。特に、FML1をコレセプターとして効率良く利用するHIV-1臨床分離株が認められることから、生体内HIV-1感染における関与が注目される。【目的】ヒト免疫不全ウイルス1型(human immunodeficiency virus, HIV-1)、同2型(HIV-2)、およびサル免疫不全ウイルス(simian immunodeficiency virus, SIV)の感染においては、7回膜貫通型G蛋白質共役受容体(G protein-coupled receptor, GPCR)に属するケモカイン・レセプター(CKR)であるCCR5とCXCR4が中心的な役割を果たすとされる。それ以外にも多数のコレセプター活性を持つGPCRが同定されている。しかし、それらの臨床的な意義については明らかではない。コレセプターとして機能するGPCRに共通する特徴として、アミノ末端細胞外領域(NTR)のアスパラギンあるいはアスパラギン酸残基に隣接したチロシン残基の存在がある。これらのチロシン残基の硫酸化がコレセプター活性に重要とされる。本研究では、この特徴を持つGPCRであるフォルミルペプチド・レセプターFML1ついて、HIV/SIVのコレセプター活性とその特徴を解析した。【方法】FML1の蛋白質コード領域を発現ベクターpCX-bsrにクローニングした。PCR法を用いてFML1のNTRのチロシンとN型糖鎖結合配列をアラニンに置換した変異体を作製した。それらをヒトglioma由来でHIV-1非感受性のCD4発現NP-2/CD4/細胞株に導入してHIV/SIVの感染感受性を解析した。【結果】FML1遺伝子を導入したNP-2/CD4細胞は、数種類のR5-X4指向性HIV-1実験室株とHIV-2株、およびSIV株に感受性を示したことから、FML1はHIV/SIVのコレセプターとして機能することが明らかになった。また、多くのHIV-1臨床分離株にも感受性を示したことから、FML1の生体内でのHIV-1感染への関与も示唆された。FML1のNTRの3つのチロシン残基をアラニンに順次置換した変異体を用いた実験から、N末端から第2番目のチロシンがコレセプター活性に必須であることがわかった。また、チロシンの硫酸化の阻害とN型糖鎖結合配列の欠失は、FML1のコレセプター活性には影響を与えなかった。【考察】CCR5やGPR1と同じように、FML1のコレセプター活性においてもNTRの特定のチロシンが必須であったことから、何らかの特異的構造の関与が示唆される。FML1は典型的なCKRではなく、またCKR以外のコレセプター活性を持つGPCRが複数知られることから、その構造はCKRに限局したものではないと思われる。従って、HIV-1のコレセプターの探索はGPCR全体を対象とする必要がある。次年度は、FML1をコレセプターとするHIV-1感染の臨床的意義の解明を目指す。
小学校中学年「ものづくり」教材の開発　－アートとテクノロジーの融合を目指して

日本の「ものづくり」が衰退することに対する危機感から,小学校中学年を対象とした「ものづくり」教材を開発することが本研究の目的である。特に今までの工芸的な「ものづくり」ではなく,先端技術であるテクノロジーについての学習と図画工作科で目的とするイメージや創造性に関わる学習を融合した教材を開発し,実践を行った。その結果,音楽やLED(光)を用いることで子どもたちの意欲・関心が高まり,色や形など自分のイメージを膨らませることのできる部分があることで考え,工夫する態度が多く見られた。平成26年度は,本研究の教材開発に参考となるような市販教材についての調査検討と,プロトタイプ教材の試作を行うことを,その計画内容としていた。まず,市販教材の調査については,小学校中学年を対象とするということで,美術・図画工作科の市販教材を中心に,美術出版社と新日本造形株式会社のカタログから選定し,7種類のものを購入し,製作・検討を行った。また,中学生用のものであっても,材料や方法の適正化を図ることで有効な教材となることがあることから,技術・家庭科の教材カタログも検討対象とした。その結果,身近なエネルギーである太陽光を利用した太陽電池で,LEDや電子オルゴールを稼働して楽しめるような教材の開発を検討している。さらに,これらの原理に基づき,他にも図画工作科教材として,ものづくりとともに想像力,構想する力,創造的な技能の観点から適する教材がないか,文献や実践報告などを調査し,実際にその活動を参観したりして,教材開発に取り入れている。プロトタイプ教材の試作については,太陽光を利用しながら風によって動くもの(例えば,かざぐるま,回転板,コマなど)と,太陽光が音に変換するもの(例えば,電子オルゴール,サイレン,楽器など)の2種類を試作している。教師側によるマザーボードなどの製作とともに,子どもたちが創意工夫して製作できる教材という観点から,その材料,技術,技能なども含めて検討しているところである。子どもたちが図画工作科で学ぶべき学習内容に併せて,音楽や光などを用い感性に訴えながら,科学技術や環境問題など他教科に関する要素も積極的に取り込んだ教材を開発することが本研究の目的である。特に,ものづくりを楽しみ,ものを自分の手でつくり出すことに興味を持つ子どもたちを義務教育の早い段階から育てる必要性と,従来の美術における工芸的な考え方に偏ったものづくりからの脱却と,現代美術,先端テクノロジー,プロダクトデザインなどの芸術分野に繋がる小学校中学年対象のものづくり教材を開発し,その評価を行うことを目指している。今年度は,昨年度の教材開発をもとに,特に図画工作科の内容に加えて理科の内容が関わることによる新しい視点からの複合教材を検討した。小学校中学年の教材としての可能性を考慮し,その中で先端技術を直接体験しながら学べる要素も盛り込んだマイクロコンピュータ(マイコン)を用いた視覚や聴覚などの感性にも訴える複合教材の開発を行った。具体的には,自分で作曲した音符を書き込み(ダウンロード)演奏できる電子オルゴールとLEDによる電子イルミネーションを組み合わせた複合教材を試作し,大学生に対して製作過程も含んで試行的に授業実践を行った。その実践においては,教材としての有効性に高い評価が得られたと同時に課題も発見された。試作品では大学生を対象としたため,電子回路製作や難易度の高い材料加工も行ったが,小学校の教材として用いるときは,電子回路の部分はブラックボックスとして与え,複合教材本体の部分は加工しやすい紙スチレンボードを使用することにより,子どもたち自身の「デザインと製作」,および簡単な画面操作による「音符プログラミング」を中心に,子どもたちの独創性・思考力を育てることを考えている。平成27年度は上記のように当初の計画通り,マイコン搭載の複合教材を開発し,簡単な画面操作によるソフトウェアを用いて,大学生を対象に試行実践を行った。製作した教材は,圧電スピーカからプログラムした音程の電子音を発音しながら,同時に,自動的に色彩が変わる多色LEDが発光するというものである。大学生に対して試行実践を行った際に,ハードウェア製作やプログラミング環境,ソフトウェアの機能等に関していくつかの課題も見つかったが,改善が可能なものに対しては平成27年度に検討を行い改良した。例えば30名程度の受講者に対して授業実践を行おうとすると,受講者の理解度の差が大きいことの問題や,マイクロコントローラ搭載のマザーボードの動作不良率を0とするために,(準備のために一部の部品ハンダ付け等をあらかじめ学生の手作業で行うため数パーセントの動作不良率が生じる)作業手順の工夫とチェック体制を見直した。さらに,マザーボード基板のパターンデータを作成してそれに基づいた基板製作を外注することにより,飛躍的に動作不良率を減らすことができ,研究室レベルとしては大量の100個以上のマザーボードを動作不良率をほぼ0で製作できるようになった。開発した複合教材は今のところ1種類であり,教材としての完成度や製作方法などをさらに確実なものとする必要があるが,研究全体の進捗状況という面から判断すると,2年目としては,ほぼ計画通りに進展していると言える。本年度は,前年度に引き続き,アートの他にサイエンス及びテクノロジーが関わることによる新しい視点からの複合教材を検討し,その中で先端技術を直接体験しながら学べる要素も盛り込んだマイクロコンピュータ(マイコン)を用いた視覚や聴覚などの感性にも訴える複合教材の開発を行った。そして,前年度,大学生において実践した際の問題点を検討し,小学校中学年の教材としてふさわしいものの開発を行った。具体的には,自分で作曲した音符を書き込み(ダウンロード)演奏できる電子オルゴールとLEDによる電子イルミネーションを組み合わせた複合教材(イルミネーション付き電子オルゴール)である。

マイクロコンピュータ(PIC16F88)搭載の電子基板を中心に,圧電スピーカからプログラムした音程の電子音を発音しながら,同時に,自動的に色彩が変わる多色LEDが発光するというものである。実際に,小学校3・4年生において実践した結果,子どもたち自身の「デザインと製作」,および簡単な画面操作による「音符プログラミング」を中心に,子どもたちの独創性・思考力を育てることができると考えられた。さらに,実際に小学生に実践はできなかったものの,イルミネーション付き電子オルゴールに「動き」を付加した「電子コマ」のプロトタイプを製作した。これはコマが,音と光を発しながら回転するもので,回り始めた時点から発音と発光を開始して,コマが回っていた時間は,倒れた時点での音楽の旋律で分かるというものである。上記に似た電子コマは市販もされているが,自分でプログラムした音程の曲を発音するものはなく,また発光するLEDの色も子どもたちが自由に選ぶことができるなど,紙スチレンボードを使用することによるコマ本体の部分の「デザインと製作」に併せて,さらに自由度が増えることから,子どもたちの独創性・思考力を育てることができると考えている。日本の「ものづくり」が衰退することに対する危機感から,小学校中学年を対象とした「ものづくり」教材を開発することが本研究の目的である。特に今までの工芸的な「ものづくり」ではなく,先端技術であるテクノロジーについての学習と図画工作科で目的とするイメージや創造性に関わる学習を融合した教材を開発し,実践を行った。その結果,音楽やLED(光)を用いることで子どもたちの意欲・関心が高まり,色や形など自分のイメージを膨らませることのできる部分があることで考え,工夫する態度が多く見られた。平成26年度に計画していた研究内容は,ほぼ行われ,大きな問題も生じていないため。平成28年度は,最終年度であるため具体的な指導計画に沿って,前述の複合教材をもちいた授業実践の計画を進めながら,さらに子どもたちの興味を高めるような別の複合教材の開発も考える。具体的には前述の複合教材に「動き」を付加した「電子コマ」を考えている。すなわち,子どもたちが製作したコマが,音と光を発しながら回転するもので,回り始めた時点から発音と発光を開始して,コマが回っていた時間は,倒れた時点での音楽の旋律で分かるというものである。上記の様な電子コマは市販もされているが,自分でプログラムした音程の曲を発音するものはなく,また発光するLEDの色も子どもたちが自由に選ぶことができるなど,紙スチレンボードを使用することによるコマ本体の部分の「デザインと製作」に併せてさらに自由度が増えることから,子どもたちの独創性・思考力を育てることができると考えている。上記の「電子ゴマ」の量産が間に合えば,それを用いて(量産が間に合わない場合には最初の複合教材を用いて)授業実践を行い,複合教材として評価や授業全体の課題等を把握して,最終的に,教育現場で実践する際に必要となる小学校教師用のマニュアル(指導書的なもの)を作成する。
低酸素環境を標的とした膵臓癌に対する新たな治療法の開発

【背景・目的】膵臓癌は悪性度が強く、さらに抗癌剤を含めた様々な治療法に抵抗性であるため、予後は極めて悪い難治性癌として知られており、新たな治療法の開発が急務である。本研究の目的は、低酸素標的薬剤を用い、低酸素状態にある膵臓癌の癌治療法を開発する。現在論文執筆中。現在論文執筆中。
受精と連動した細胞外マトリックスの分泌を制御するメカニズム

申請者らは線虫C.elegansにおいて,受精と連動して細胞外マトリックスがエキソサイトーシスされる現象を見出し,それを制御する因子として低分子量GTPase・RAB-11を同定した.また,RAB-11が排卵直前の卵母細胞で一過的に細胞外マトリックスを運ぶ分泌顆粒に局在をシフトする現象も観察している.そこでRAB-11の細胞内局在や活性を制御する機構を明らかにするため,RAB-11と相互作用する因子を酵母Two-Hybrid法により探索したところ,分泌顆粒上に局在する新規因子REI-1を同定した.REI-1はヒトなどほ乳類にも保存された因子であったことから,基本的な機能を担っていると推察された.申請者らは線虫C.elegansにおいて,受精と連動して細胞外マトリックスがエキソサイトーシスされる現象を見出し,それを制御する因子として低分子量GTPase・RAB-11を同定した.また,RAB-11が排卵直前の卵母細胞で一過的に細胞外マトリックスを運ぶ分泌顆粒に局在をシフトする現象も観察している.そこでRAB-11の細胞内局在や活性を制御する機構を明らかにするため,RAB-11と相互作用する因子を酵母Two-Hybrid法により探索したところ,分泌顆粒上に局在する新規因子REI-1を同定した.REI-1はヒトなどほ乳類にも保存された因子であったことから,基本的な機能を担っていると推察された.申請者らは線虫C.elegansにおいて受精と連動した細胞外マトリックスのエキソサイトーシスを制御する因子として低分子量GTPase・RAB-11を見出している.また,RAB-11は成育中の卵母細胞では細胞膜直下のリサイクリングエンドソームに局在するのに対し,排卵直前の卵母細胞では一過的に細胞外マトリックスを運ぶ分泌顆粒であるCAV-1 body上に局在をシフトする現象も観察している.これらの結果からCAV-1 bodyのエキソサイトーシスのメカニズムを明らかにする上で,RAB-11のGTPase cycleの調節機構の解明が非常に重要であると考えられるが,現時点では全くわかっていない.そこで,RAB-11と相互作用する因子を酵母Two-Hybrid法により探索したところ,新規因子を同定した.この因子には膜貫通領域や機能を示唆するモチーフなどは存在しなかったが,ヒトなどほ乳類にもホモログが存在することから,基本的な機能を担っていると推察された.この因子はRAB-11GDP型と特異的に結合することから,RAB-11の上流の制御因子である可能性が考えられた.また,GFP融合遺伝子を作成し線虫の卵母細胞で発現させたところ,CAV-1bodyに局在したことから,膜貫通領域はないものの膜表面に結合していることが明らかとなった.RNAi法によりこの因子の機能を阻害したが,顕著な表現型は観察されなかった.原因としては,RNAiの効果が不十分,または線虫ゲノムにもう一つホモログが存在することなどが考えられた.現在、破壊株の取得や二重破壊の条件検討を行っており,それにより生体内における機能を明らかにしたいと考えている.申請者らは線虫C.elegansにおいて受精と連動した細胞外マトリックスのエキソサイトーシスを制御する因子として低分子量GTPase・RAB-11を見出している.また,RAB-11は成育中の卵母細胞では細胞膜直下のリサイクリングエンドソームに局在するのに対し,排卵直前の卵母細胞では一過的に細胞外マトリックスを運ぶ分泌顆粒であるCAV-1 body上に局在をシフトする現象も観察している.これらの結果からCAV-1 bodyのエキソサイトーシスのメカニズムを明らかにする上で,RAB-11のGTPase cycleの調節機構の解明が非常に重要であると考えられるが,現時点では全くわかっていない.そこで,RAB-11と相互作用する因子を酵母Two-Hybrid法により探索したところ,新規因子REI-1を同定した.REI-1はヒトなどほ乳類にも保存された因子であったことから,基本的な機能を担っていると推察された.REI-1には膜貫通領域が存在しないにもかかわらずCAV-1 body上に局在したことから,膜表面に結合していることが明らかとなった.REI-1はRAB-11GDP型と特異的に結合することから,RAB-11の上流の制御因子である可能性が考えられた.また,線虫ゲノム上に存在するホモログREI-2についても解析を行ったところ,REI-2もRAB-11に結合するものの,ヌクレオチド依存性は見られなかった.rei-1またはrei-2単独のノックダウンでは顕著な表現型が観察されなかったため,現在破壊株の構築を行っており,それによりこれら因子の生体内における機能を明らかにしたいと考えている.
超並列処理モデルに関する研究

本年度の主要な成果をまとめると以下のようである。(1)ネットワーク分散の基礎となる自動並列化コンパイラについて、並列化アルゴリズムならびにコンパイラ構成法を明らかにした。(2)手続き型言語(HPF)について、今年度は特にデータ並列性の抽出アルゴリズムを明らかにした。(3)(2)のアルゴリズムを基に、HPFの自動並列化コンパイラの設計を行った。特に、コンパイラの中核となる中間言語について、ネットワーク分散で不可欠になるアーキテクチャ独立性を考慮した方式を設計した。(4)(3)を基に、自動並列化コンパイラの設計を行い、プロトタイプの試作を行った。本プロトタイプでは、Livermoreループおよびガウス消去法などの基本的なベンチマークプログラムについて、正しく並列性を抽出してコンパイルできるということを確認した。あわせて、実機(富士通AP-1000)において並列実行結果の性能評価も行った。(5)さらに、上記の結果から並列記述のための言語に対する要求条件の抽出も行った。超並列処理の応用プログラムの具体的な試作を通じて,新しい並列処理パラダイムを設立するのが研究の目標である。本年度は,以下の各研究を行った。(1)応用プログラムの開発:並列処理計算機AP-1000の上に以下のようなプログラムの試作を行い,その性能および並列性の評価を行った。・自動化有限要素法ソルバ:領域を指定すると,それを自動的にメッシュ分割して,方程式を立て,これを並列に求解して,結果を画示する。これらの処理を並列化した。並列化の効果は64プロセッサで約55倍と85%程度まで達成された。また自動メッシュ分割についても,効率よく実現できた。・自律分散処理:自律的な要素(例:人)の並列処理を実現した。このために,要素間での効率よい通信法が必要になるが,これを並列に連想的に実行する方式を考案した。・連立1次方程式:並列化に適していて,収束も速いマルチグリッド前処理付き共役勾配法を評価した。ほぼプロセッサ台数に比例した台数効果が得られた。(2)MIMDizerの開発:既存の逐次型言語(例:C,FORTRANなど)を並列化するコンパイラを試作した。これまでのところ,データ並列についてリバモアループのコンパイルに成功している。なお,本コンパイラは,これまでのデータ並列コンパイラの処理に加えて,不規則な依存距離のループの並列化および,データ転送のベクトル化などによって,さらに並列化効果を上げる工夫をしている。本年度はこれらの結果をふまえ,さらに応用プログラムの完備を図るとともに,並列プログラムのデータベース化ならびにダイレクトマッピングモデルの作成などを行う。超並列処理について,データ並列および制御並列の両面から,応用および言語の技術の確立を目指す.今年度の具体的な成果は以下のようである.(1)データ並列応用問題領域の分割から,並列解法の選択および結果の可視化までを自動的に行う自動化有限要素法ソルバシステムのプロトタイプを試作した.問題領域の分割については,これまで並列に行う適当な手法が提案されていなかったのに対して,並列化効果がほぼ100%に近い手法を提案した.また,有限要素法の並列化解法については,ほぼ90%に近い並列化効果を達成する新手法を提案した.(2)制御並列応用制御並列の応用として,実時間音楽情報処理の研究を行った.打楽器演奏を対象にそのビート情報を実時間で抽出するための,音響信号処理アルゴリズムを考案して,並列計算機に実装した.信号処理およびビート情報抽出のために,複数タスクの並列処理を行う手法を考案して,実装し,ほぼ完全にビーム情報の抽出ができることを確認した.逐次プログラムを自動並列化する.今期は特に並列化の大きな阻害要因となる制御分岐について,これを並列化するための新手法である先行評価方式を提案して,これを実プログラムで評価して,約数倍の性能向上効果が得られることを実証した.(4)可視化計算結果を可視化するためのパッケージの基本設計を行った.国際標準であるPHIGSを基本として,計算結果を自由に図式化表示可能とする.本年度の主要な成果をまとめると以下のようである。