hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
英語字幕信号入りレーザーディスクを利用した口語英語データベースの作成

今年度の研究では、146作品の映画から幾つかの英語表現を検索し、映像を見ながら、ある語句が、どのような人物によって、どのような状況で使用されるかを調査した。調査した英語表現の1つに、米国の高校に留学中の服部剛丈君が1992年10月17日に射殺された事件で話題となったFreezeという語がある。映画からFreezeを検索すると、146作品中48場面で使われていた。その中で、「動くな!」という意味で使われるFreezeは、38場面(全体の79%)あった。38場面の中で、Freezeと言う人物が相手に銃を向けている場面が25場面あり、この用法のFreezeが話し言葉では1番多いことが確認できた。「動くな」という意味でFreezeが使われている38場面の中で、警察関係者がFreezeを使う場面が一番多く、16回ある。しかし、警察関係者以外も、日常会話の中で子供や高校生が「動くな!」という意味のFreezeを使うことが確認できた。映画でFreezeと言った人物が銃を相手に向けて撃つのは、4場面ある。その4場面とは、Freezeと言われた相手が銃を撃ってきた2場面と、相手が銃を撃とうとした2場面である。映画では、Freezeと言われても、相手が銃で抵抗しようとしない限り、銃で撃たれることはなかった。銃を相手に向けながらFreezeが使われている最も古い映画は、1983年製作のStar Wars II:Retum of the Jediであり、それ以前の映画には、この使用例はなかった。英語字幕データベースの映像のデータを利用することによって、文字データでは得られない情報が利用できるようになり、口語英語の研究・教育に対して貴重なデータを提供することが可能となった。本研究の目的は,英語字幕信号入りレ-ザ-ディスク映画から英語口語表現のデ-タベ-スを作成し,英語のテキストや辞書に取りあげられている英語表現・語法が実際にどの程度映画の中で使われているのかを,英語の書き言葉のコ-パスなどと比較しなかがら,調査することである.平成3年度の研究では,100作品を越えるレ-ザ-ディスク映画を新たにデ-タベ-スに登録し,合計146作品,使用単語総数113万語のデ-タベ-スを作成した。イギリス英語のThe LancasterーOslo/Bergen Corpusやアメリカ英語のThe Brown Corpusは,単語の総数が100万語であり,この研究で作成したデ-タベ-スは,充分な大きさに達していることがわかる。この研究で作成した英語字幕デ-タベ-スの大きな特微は,文字デ-タと同時に音声・画像を検索できるマルチメディアデ-タベ-スとなっている点であり,任意の口語表現が,どのような場面で使われ,どのように発音されるのかを映画の中から検索して、目と耳で確認することが可能である。現在,このシステムを利用して,使用頻度の高い語句やスラング,製作年度の古い作品と新しい作品の新句使用頻度の比較などを調査している。調査の結果,俗語と言われる語句の中でも特に使用頻度が高く,アメリカ映画を理解する上で必要となる表現の一部を明らかにできた。くだけた話し言葉に関する使用頻度の研究は,書き言葉で比べて少なく,今後この研究で明らかになるデ-タは,日本人が英語の話し言葉を学ぶ際には貴重な資料となるなずである。このまでの調査結果は,佐藤弘明,「英語字幕付き映画における語句使用頻度」,『専修大学語学ラボラトリ-論集』20号,1991年で報告した。

本研究では,英語字幕信号入りレーザーディスク映画から英語口語表現のデータベースを作成し,英語のテキストや辞書に取りあげられている英語表現・語法が実際にどの程度映画の中で使われているのかを調査した。この研究で作成した英語字幕データベースの大きな特徴は,文字データと同時に音声・画像を検索できるマルチメディアデータベースとなっている点であり,任意の口語表現が,どのような場面で使われ,どのように発音されるのかを目と耳で確認することが可能となった。英語字幕データベースは、話し言葉に関する研究に貴重な資料となる。例えば、1992年10月17日米国ルイジアナ州で起こった日本人留学生射殺事件でFreezeという語が問題となった。映画からFreezeを検索すると、146作品中48場面で使われていた。その中で、「動くな!」という意味で使われるFreezeは、38場面(全体の79%)あった。38場面の中で、Freezeと言う人物が相手に銃を向けている場面が25場面あり、この用法のFreezeが話し言葉では1番多いことが確認できた。このような情報は、英和事典や英語のコーパスなどからは得ることができない。更に、Freezeと言われた時、どのような行動を取るべきなのか、また動いた場合、どんなことが起こるのかという情報までもを英語字幕データベースは音声・映像によって与えられる。もちろん、映画での語句の使用頻度は現実の使用頻度とは必ずしも一致しない。しかし、最も自然に近い形で文字・音声・映像情報を与えられ、日本国内でも利用可能な媒体は、英語字幕信号入りレーザーディスク映画以外にない。今後プログラムを改良して他の研究者も使えるようになれば、英語字幕データベースは英語教育・研究に対して大きな貢献をするはずだ。
メタデータの創造的流通に関する研究

本研究では多様な情報の流通に対処できる柔軟性のあるメタデータを流通させる基盤を構築するための基礎的な研究を行う.本研究ではメタデータの創造的流通という新しい問題を提起する.メタデータの創造的流通とは,既存のメタデータ・フォーマットに沿ったメタデータを流通するだけでなく,必要に応じて新しいメタデータ・フォーマットを追加しつつ,メタデータを流通させるというものである.今年度は多様なメタデータを定義して共有できるプラットフォームを構築した.このプラットフォームStYLiD(http://www.stylid.org/)では、簡便なユーザインタフェースから概念定義と個別データ(インスタンス)の入力ができるシステムであるが、概念定義において一つの概念に対して複数の異なる定義を付与できるところが特徴である。一般にオントロジーを構築する場合、個々の概念に一意の定義を与える。しかし、実際にはこのような汎用の概念を定義することは容易ではない。そこでこのシステムでは各個人で自由に概念定義ができるようになっている。その際、同じ概念に異なる定義があってもよい。そしてその自分の定義した概念に合わせてデータ(インスタンス)を入力することができる。異なる定義の概念はタグクラウド方式で一括してアクセスすることができるほか、異なる定義間の関係をアライメントルールとして定義することができる。そうすることで、異なる概念定義のインスタンスを統一的に検索することができる。本システムは実装してサービスを行っている。試験的にあるコミュニティのサイトとして利用している。本研究では多様な情報の流通に対処できる柔軟性のあるメタデータを流通させる基盤を構築するための基礎的な研究を行う.本研究ではメタデータの創造的流通という新しい問題を提起する.メタデータの創造的流通とは,既存のメタデータ・フォーマットに沿ったメタデータを流通するだけでなく,必要に応じて新しいメタデータ・フォーマットを追加しつつ,メタデータを流通させるというものである.今年度はメタデータを生成する部分に注目した.ここで想定するメタデータは単にコンテンツ作成者がつけるものだけでなく,コンテンツの利用者が付加していくユーザ参加型のメタデータである.このユーザ参加型メタデータにどのようなものがあり,どのようにして生成されるか,について議論を行い,具体的なシステムの構築と運用を通じて分析を行った.分析としてはページを推薦するアルゴリズムを変えることによって、どのような推薦が好まれるかを調べた。この結果、他のユーザがマーキングした文字列の情報を使った推薦がよく受け入れられていたことがわかった。またRSSを用いたメタデータ情報流通についても研究および開発を行った.本研究では多様な情報の流通に対処できる柔軟性のあるメタデータを流通させる基盤を構築するための基礎的な研究を行う.本研究ではメタデータの創造的流通という新しい問題を提起する.メタデータの創造的流通とは,既存のメタデータ・フォーマットに沿ったメタデータを流通するだけでなく,必要に応じて新しいメタデータ・フォーマットを追加しつつ,メタデータを流通させるというものである.今年度は多様なメタデータを定義して共有できるプラットフォームを構築した.このプラットフォームStYLiD(http://www.stylid.org/)では、簡便なユーザインタフェースから概念定義と個別データ(インスタンス)の入力ができるシステムであるが、概念定義において一つの概念に対して複数の異なる定義を付与できるところが特徴である。
人工遺伝子を用いた魚類細胞内寄生性細菌に対するワクチンの開発

細胞内寄生性魚病細菌、Nocardia seriolaeおよびPhotobacterium damsela subsp. piscicidaのDNAワクチン研究において、感染防御抗原遺伝子のコドンを魚のコドン使用頻度を元に改変し、人工遺伝子を作製した。コドンを宿主の魚のものに改変したDNAワクチンは、コドンを改変しない野生型のものより、高い免疫能を獲得させることが明らかとなった。まず、3種類の感染防御抗原遺伝子を用いたDNAワクチンをヒラメに接種し、接種後30日目のPdpに対する凝集抗体価を測定した。ワクチン接種後の凝集抗体価は、wild-ppa1接種区で最も高い抗体価を示したが、DNAワクチン接種区は対照区に対していずれも有意な感染防御能を示した。次いで、Pdpに対して高い凝集抗体価および有意な死亡抑制を示したppa1のコドンを、ヒラメのコドン使用頻度に従い改変し、人工遺伝子として合成した。次いで、これを用いたDNAワクチン(opt-ppa1)試験を行った。攻撃後の累積死亡率は、opt-ppa1接種区において最も低い死亡率であった。攻撃後における炎症性サイトカインのmRNA蓄積量の定量では、いずれの遺伝子も発現上昇が確認された。特に、IL-1βについて攻撃後24時間後のopt-ppa1接種区で有意な発現上昇が確認された。これにより、wild-ppa1はPdp感染に対し有意に死亡抑制することができ、コドン最適化により抗体産生能や炎症性サイトカインの産生が高まることが示された。1.人工遺伝子のデザイン:既にクローン化してある魚類の細胞内寄生性細菌のワクチン候補遺伝子ならびにブリおよびヒラメのコドン使用頻度を比較した。それぞれの細菌と魚類におけるコドンの使用頻度が異なるコドンを明らかにし、Nocardia seriolae、Edwardsiella tardaおよびPhotobacterium damselae subsp. piscicidaの遺伝子のコドンを魚類のコドンに置き換えた人工遺伝子を作製した。2. DNAワクチンの作製およびタンパク質発現の確認:人工遺伝子をDNAワクチン用のベクタープラスミドに連結し、次いで、大腸菌に導入後大量培養し、精製DNAワクチンを準備した。まず、Nocardia seriolaeのDNAワクチンが効率よくタンパク質を生産することを確かめるために、ヒラメ培養細胞に導入し、タンパク質の発現を確認した。3.ヒラメを用いたワクチン試験:体重約15gのヒラメの背筋にNocardia seriolaeのDNAワクチンを100μl(25μg)注射し、60Lの水槽で水温20°Cにて飼育し、免疫期間4週間設けた。4週間後に感染試験を実施し、感染防御効果を比較したところ、コドン最適化したNocardia seriolaeのNAワクチンは野生型遺伝子DNAワクチンより感染防御効果が高いことが明らかとなった。研究成果に記載したとおり、予定していた魚病細菌のコドン至適化DNAワクチンを作成することが出来、その一部については培養細胞にてタンパク質の発現とワクチン試験による効果を明等かにすることが出来ていることから、研究は概ね順調に進んでいると考えている。コドンを至適化したDNAワクチンは準備出来たので、ワクチン試験と感染実験を順次進めて行き、ワクチンの評価を分生物学的アプローチにより明らかにする。1.ブリを用いたワクチン試験体重約20gのブリ稚魚の背筋にE. tarda以外の各ワクチンを100μl(25μg)注射し、200Lの水槽で水温25°Cにて飼育し、免疫期間4週間設ける。4週間後に、それぞれの細菌による感染試験を実施し、感染防御効果を判定する。感染試験に用いる細菌数等は、これまでに実施して来た研究により既に研究室で確立してある方法で行う。攻撃試験後30日間は試験魚の死亡を経過観察する。E. tardaについてはヒラメでワクチン試験を実施する。2.ヒラメおよびブリの免疫応答について人工遺伝子および改変前(細菌のコドン)DNAワクチン接種によるヒラメおよびブリの免疫応答に違いがあるかを、オリゴDNAマイクロアレイを用いて比較検討する。ヒラメおよびブリの大規模遺伝子発現遺伝子解析により得られた配列情報を基に、免疫に関する遺伝子を中心に、2魚種とも1万から1.5万種類のオリゴDNAプローブを搭載したオリゴDNAマイクロアレイをデザイする。このオリゴDNAマイクロアレイの作製は業者に外注する。このマイクロアレイを用い、ワクチン接種後一定期間後の魚の腎臓における遺伝子発現プロファイリングを実施する。各試験区ともに4尾の魚を使用し、ワクチン接種後1日、3日および7日後とワクチン接種魚に対する感染試験実施後1日目の魚からサンプリングを実施する。
造形を通した美術教育の課題とカリキュラム編成方法、及び編成モデルの研究開発

1、成熟した社会を担う子どもたちにふさわしい新たな義務教育としての造形教育理念の構想。義務教育としてすべての子どもたちに必要な図画工作・美術科の理念とあり方を考察、構想し、仮説をたてた。2、義務教育としての新たな造形教育理念に基づいた教育課題、活動課題と授業課題の抽出。仮説に基づいて、図画工作・美術科の教育課題を3つの課題要素と6つの活動課題に、また、それぞれの活動課題に対して具体的な授業課題を抽出し、それらをカテゴリーとしてまとめた。3、教育課題と授業課題を実現するための適切なカリキュラム構造の構築。活動課題を骨格、構造としたカリキュラム構造論、「カリキュラムの構造と教育課題」を設定した。4、新たなカリキュラムの骨格、構造を基にしたカリキュラム編成方法の確立。仮説を立てた「活動課題を骨格、構造としたカリキュラム構造論」をもとに、カリキュラムの編成方法を考察する。具体的に、それぞれの活動課題を骨格とした活動課題領域を設定し、それらの領域に対する学年の配当割合と活動/授業内容に対する可能性の考察を行った。5、新たな教育課題、活動課題と授業課題を達成するための教材開発と実践授業研究。教材開発と実践授業研究を行うために、現職の教員による「カリキュラム編成モデル研究開発プロジェクト」チームを組織し(2006.11.1)、カリキュラムを編成するための授業の内容開発研究を行った。6、各学年で開発した教材をカリキュラムとして配列、編成。新たなカリキュラムの編成方法による初等、低、中、高学年、及び中学、第2学年に対し、3つの「課題要素領域」、6つの「活動課題領域」、「表現内容領域」を骨格とするカリキュラムの編成方法を基に、各学年で開発した教材をカリキュラムに配列(題材配列例表)し編成モデルを作成した。7、本研究の研究成果を研究紀要として執筆。研究課題名「造形を通した美術教育の課題とカリキュラム編成方法、及び編成モデルの研究開発」として、仮説を立てた理論と実践研究を組み合わせ、研究成果としてまとめた。仮説に基づいて、図画工作・美術科の教育課題6つの活動課題、それぞれの活動課題に対して具体的な授業課題を抽出し、それらをカテゴリーとしてまとめた。3、教育課題と授業課題等を実現するための適切なカリキュラム構造の構築。活動課題を骨格、構造としたカリキュラム構造論を仮設し、2006年9月の大学美術教育学会、新潟大会で「カリキュラムの構造と教育課題」テーマに口頭発表を行った。具体的には、それぞれの活動課題を骨格とした活動課題領域を設定し、それらの領域に対する学年の配当を割合と活動内容に対する可能性の考察を行う。教材開発と実践授業研究を行うために、現職の教員による「カリキュラム編成モデル研究開発プロジェクト」チームを組織し、実践を依頼した(2006.11.1)以下は、組織メンバーである。西村徳行(にしむらとくゆき)筑波大学附属小学校教諭/桐敷芳子(きりしきよしこ)東京都文京区立根津小学校教諭/内田佳代子(うちだかよこ)

東京都目黒区立八雲小学校教諭/石賀直之(いしがなおゆき)横浜国立大学附属横浜小学校教諭/朝重久美子(ともしげくみこ)東京都葛飾区立小松南小学校教諭/山根淳一(やまねじゅんいち)埼玉大学教育学部附属小学校教諭/岩室美鈴(いわむろみすず)宮崎市立住吉中学校教諭1、新たな教育課題、活動課題と授業課題を達成するための教材開発と実践授業研究。教材開発と実践授業研究を行うために、現職の教員による「カリキュラム編成モデル研究開発プロジェクト」チーム(小学校1年6年、中学2年の学年をそれぞれ担当する研究協力者7名と本研究者の8名)を組織し、カリキュラムを編成するための授業の教材内容開発研究を行った。2、各学年で開発した教材をカリキュラムとして配列、編成。新たなカリキュラムの編成方法による初等、低、中、高学年、及び中学、第2学年に対し、3つの「課題要素領域」、6つの「活動課題領域」、「表現内容領域」を骨格とするカリキュラムの編成方法を基に、各学年で開発した教材をカリキュラムに配列(題材配列例表)し編成モデルを作成した。3、本研究の研究成果を研究紀要として執筆。研究課題名「造形を通した美術教育の課題とカリキュラム編成方法、及び編成モデルの研究開発」として、仮説を立てた理論とと実践研究を組み合わせ、研究成果としてまとめた。
ショウジョウバエの器官形成を制御する転写制御因子

ショウジョウバエの中枢神経系は胞胚期の側方部を占める神経外胚葉の細胞の一部が神経芽細胞として陥入する事で形成される。初期の神経芽細胞の配列は体節毎に繰り返し、また背腹方向に3列(lateral,intermediate,medial)に並んだパターンをとる。我々は転写因子Esgが神経外胚葉の背腹パターンを反映した発現様式を示すことに着目し、esg遺伝子を手がかりとして中枢神経系の初期発生のパターンを決めるメカニズムを探求した。まずesgが神経外胚葉のlateralとmedialの位置に発現することを見出した。次にesgの発現を胚の背腹軸形成に関わる各種の遺伝子の変異体で調べて以下の結論を得た。(1)esgのlateral列の背側の発現境界の位置はシグナル分子Dppとその拮抗分子Sogのバランスによって決定される。(2)予定中胚葉領域では通常esgは発現しないがこれは中胚葉決定因子であるSnail(Sna)とTwist(Twi)による抑制による。従ってesgの発現は未同定の活性化因子による胚全体での活性化と、Dop,Sna,Twiによる抑制により神経外胚葉に限局されると結論された。(3)esgの発現がintermediateの列に見られないのはショウジョウバエEGFレセプター(DER)による抑制による。即ちDERの活性の低下を来すリガンド分子、プロセシング、シグナル伝達系の変異体においてはesgがintermediateの列で異所的に発現していた。esg遺伝子の上流に発現調節領域を探索した結果、神経系での初期の発現に十分な6.8Kbの領域を同定した。この領域は更に、神経外胚葉全体に遺伝子発現を誘導するdistal領域と、intermediate列での抑制に関わるproximal領域とに分けられた。前者はDpp,Sna,Twiと活性化因子が、後者にDERシグナル伝達系による抑制シグナルが別々に作用すると考えられた。DERがesgを抑制するのに際して,DERの活性がintermediate列でピークに達することを説明するモデルを提出した。本研究は神経外胚葉の内部の、背腹軸方向のパターン形成機構に関する最初の報告である(Yagi and Hayashi,1997)。
糖尿病病態における解糖系代謝物の関与：新規インスリン抵抗性獲得モデルの立証

解糖系の代謝物であるメチルグリオキサールは、糖尿病との関連が指摘されているが、その因果関係はよくわかっていない。インスリン抵抗性の要因のひとつにIRS-1(インスリン受容体基質)のSer/Thr残基のリン酸化がある。本研究では、脂肪細胞においてメチルグリオキサールがmTORC1-S6K経路を介してIRS-1のリン酸化を亢進することを見出すとともに、メチルグリオキサールの前処理は、インスリンによるインスリンシグナル伝達経路の活性化を抑制することを見出した。解糖系代謝物であるメチルグリオキサールは、これまでに糖尿病患者の血中メチルグリオキサールレベルが高いことから、糖尿病との関連が指摘されてきた。しかしながらメチルグリオキサールと糖尿病の因果関係や、その分子機構などについてはよくわかっていない。インスリン抵抗性は2型糖尿病の主な病態の一つであり、IRS-1(インスリン受容体基質)のセリン・スレオニン残基のリン酸化の亢進はインスリン抵抗性の原因となり得る。インスリンシグナル伝達経路において、インスリン刺激により活性化したmTORC1-S6K経路が、IRS-1のセリン・スレオニン残基のリン酸化を介してインスリンシグナル伝達を遮断する負のフィードバック機構が存在する。マウス脂肪細胞においてメチルグリオキサールがmTORC1-S6K経路を活性化することを見出したことから、本研究では、メチルグリオキサールが負のフィードバック機構の活性化を介してインスリン抵抗性の惹起に関与する可能性を考え、このモデルの立証を目的とする。脂肪細胞に分化させた3T3-L1細胞を用いて負のフィードバック機構に及ぼすメチルグリオキサールの影響について検討した結果、メチルグリオキサールはIRS-1の307番目、および632番目のセリン残基のリン酸化を亢進した。メチルグリオキサールによるIRS-1のリン酸化の亢進はmTORC1阻害剤であるラパマイシン処理により起こらなくなった。また、メチルグリオキサールのインスリン抵抗性に及ぼす影響について、インスリン刺激によるAktやFOXO1のリン酸化を指標にして検討した。その結果、メチルグリオキサールの前処理は、mTORC1の活性化依存的にインスリン刺激によるAktやFOXO1のリン酸化を阻害することを明らかにした。2-オキソアルデヒドであるメチルグリオキサールは、主に解糖系の中間体から産生される代謝物である。以前より、糖尿病患者の血中メチルグリオキサールレベルが高いことから、メチルグリオキサールと糖尿病病態との関連が指摘されている。しかしながら、メチルグリオキサールがどのようにして糖尿病病態と関連しているのかについては、その分子機構などを含め、よくわかっていない。インスリン抵抗性は、2型糖尿病の主な病態の一つであり、IRS-1(インスリン受容体基質)のセリン・スレオニン残基のリン酸化の亢進は、インスリン抵抗性の原因となり得る。昨年度までに、マウス脂肪細胞を用いて、メチルグリオキサールがmTORC1-S6K経路の活性化を介して、IRS-1のセリン残基(Ser307、Ser632)のリン酸化を亢進することを見出した。また、メチルグリオキサールの前処理が、インスリン刺激によるインスリンシグナル伝達経路の活性化をmTORC1-S6K経路の活性化依存的に阻害することを見出した。本年度は、メチルグリオキサールによるmTORC1-S6K経路の活性化機構を同定するための解析を行った。mTORC1の活性化にはAktが関与すること、またメチルグリオキサールがAktの活性化に関与するSer473のリン酸化を亢進することを既に明らかにしていたことから、Aktを介したメチルグリオキサールによるmTORC1-S6K経路の活性化機構を期待したが、Akt阻害剤等を用いた解析などにより、メチルグリオキサールによるmTORC1-S6K経路の活性化はAktを介した経路ではないことがわかった。一方で、PI3-キナーゼの阻害剤であるwortmanninがメチルグリオキサールによるS6Kのリン酸化を抑制したことから、メチルグリオキサールによるmTORC1-S6K経路の活性化機構にPI3-キナーゼの関与が示唆された。メチルグリオキサールによるmTORC1-S6K経路の活性化によりIRS-1のセリン残基のリン酸化の亢進が起こることを脂肪細胞で明らかにするとともに、メチルグリオキサールの前処理がインスリン抵抗性様の作用を引き起こすことを示すことが出来たため。応用分子細胞生物学脂肪細胞での解析結果をもとに、マウス個体においてもメチルグリオキサールがmTORC1-S6K経路の活性化を介してインスリン抵抗性様の作用を引き起こすかどうかについて検討する。また、メチルグリオキサールによるmTORC1-S6K経路の活性化機構についても脂肪細胞を用いて解析する。本年度は、動物細胞を用いた解析(特にシグナル伝達系の解析)の進展がみられたことから、シグナル伝達系の解析を中心に取り組むために、糖取り込み実験やマウス個体を用いた解析を次年度に持ち越したため。

動物細胞を用いた実験に加えて、マウス個体解析に用いる試薬・消耗品等の購入、ならびに学会での成果発表や論文投稿にかかる費用に使用する予定である。
データ類似性の均等化を考慮した高精度短期電力負荷予測

電力市場や分散型電源の影響を受ける競争的環境下の電力系統において、電力系統の運用・計画の業務は、複雑化している。その結果、電力負荷予測の役割が従来よりも益々重要となっている。最近、電力会社の電力負荷予測への要望は、予測モデルにおける平日の翌日最大誤差を最小化することである。なぜなら、予想される最大誤差に応じて発電予備力を確保することは、現在、コスト削減が大きな目標である電力会社にとって大きな負担となるからである。したがって、電力負荷予測モデルにおいて平均誤差だけでなく、最大誤差を一層最小化するモデルを開発する必要がある。データの類似性に基づいて、データをクラスター分割し、各クラスターにインテリジェント予測モデルを構築する。筆者によって開発された電力負荷予測において学習データをクラスターに分類する手法は、従来法よりも学習時間と予測精度おいて良好な結果を得られた。しかし、改善すべき点として各クラスターにおける学習時間と予測精度のバラつきあるという事実があった。すなわち、各クラスターにおいてデータ数が異なり、また、データの分散の大きさが異なるため、インテリジェント予測モデルを学習すると、学習不足あるいは過学習が起きる。本研究で提案する手法において各クラスターで使用するデータを均等化することによって学習を適切に実施することはり過学習と学習不足を抑制した高精度電力負荷予測を実現する。ニューラルネットのコホーネンの自己組織化マップによるデータ分割を再構成し、各クラスターのデータ数が均等になり、適切な学習が行うことができるデータ再配分するアルゴリズムを提案した。また、種々のデータの分割法とインテリジェント予測モデルについても検討した。コホーネンの自己組織化マップによるデータ分割を再構成し、各クラスターのデータ数が均等になり、適切な学習が行うことができるデータ再配分するアルゴリズムを提案した。本年度は、電力系統におけるニューラルネット(ANN)に基づく短期電力負荷予測においデモデル精度向上を2つの確率理論の立場から行った。1つは、モンテカルロシミュレーションに基づく短期電力負荷予測のリスク解析法である。入力データにモーメント調整法を適用し、ANNの入力データを作成した。ANNの出力の予測分布に極値理論を適用し、2つのリスク指標を評価した。それらは、過去に記録した最大電力実績値を超過する確率および条件付期待値である。本研究では,通常の予測モデルに対して予測値の不確定性の導入を図り,予測分布の極値に注目した。ここで,極値とは分布の裾を意味する。翌日の負荷予測値が複数得られた場合,予測分布の極値は低い発生頻度である。

しかし,これらのシナリオは系統に影響を与える可能性があり,事前に回避する必要がある。そこで,本稿では天候データを入力変数とし,モンテカルロ法により得られる予測シナリオに極値理論(以下,EVTと略記)を適用する。ANNの入力シナリオデータを生成する際,モデルデータの1次から3次モーメントの調整を行う種々のモーメント調整法を使用した。その中で対称変量法と2次サンプリング法の併用法が良好な結果を示すことを確認した。得られた翌日最大電力予測分布における各二つのリスク指標は最高気温の変動に類似した変化を示した。各リスク指標は,夏季における最高気温が高く推移する時期にピークを迎える傾向にある。また,RBFNにおいては,最高気温ともに最小湿度の前日差も推定値の精度に影響を与えることを確認した。もう一つは、ガウシアンプロセス(GP)により、出力の確率分布を求め、予測値のエラーバー評価する手法を研究した。GPは,予測を点推定ではなく予測分布を用いて行った。これにより,従来法では不可能だったエラーバーの算出が可能となり,短期電力負荷予測における不確定性を効率よく算出した。GPは共分散関数において各次元に重みを決定し,それをベイズの定理から決定した。これにより,従来よりも柔軟な予測を行うことが可能となった。即ち,重みを自動的に決定するアルゴリズムを翌日最大電力負荷予測の実データに適用した結果,従来法よりも平均誤差・最大誤差共に削減された。
内皮細胞の細胞周期に依存して産生される平滑筋細胞の増殖と代謝の調節因子の解析

動脈硬化巣にみられる内膜肥厚の形成には内膜平滑筋細胞が重要な役割を果たしている。この内膜平滑筋細胞の生成機構を知ることは本症の成立機序をを知りひいては予防、治療法の確立のためにきわめて重要な研究といえる。そのような意図から実験を行い以下の結果を得た。1.内皮細胞とCo-cultureした中膜平滑筋細胞はその後内皮細胞を除去してSubcultureした時対照に比較して増殖能の促進が3代目までつづいた。2.内皮細胞は種々の病的状態で内皮障害をうける。同時に遊走や増殖という機構を介してその修飾を行っている。従って内皮細胞の機能を検討するためには、内皮細胞の状態、特にgrowing phase、confluent phaseでの影響を分けて検討する必要がある。それぞれの内皮細胞から調整したcondition mediumの平滑筋細胞に及ぼす効果を検討した。Confluentに比較してgrowing phaseのEndotherial cell(EC)-condtioned mediumは増殖促進活性が高かった。このことは内皮細胞の障害を伴うような病的状態では内皮細胞による平滑筋細胞の増殖を介した防御機構を発現させていると推測される。3.内皮細胞による平滑筋細胞phenotype形成に関与する因子の検討上述のような増殖刺激活性及びpreincubationした後における増殖促進能を獲得させる因子の可能性について、血小板由来増殖因子(PDGF)について検討した。PDGFとPreincubationした平滑筋細胞はPDGFを除いた後のSubcultureにおいても増殖能の促進がみられた。このことはPDGFはそれ自体が増殖因子であると同時に平滑筋細胞に増殖を促進させるような性質を獲得させる作用のあることがわかった。生体内における内皮細胞による平滑筋細胞の修飾機構にはPDGFがそのひとつの因子であるといえよう。内皮細胞と中膜平滑筋細胞のCo-culture系を確立し、内皮細胞の増殖期における中膜平滑筋細胞への影響を1)増殖能、2)リポ蛋白代謝、3)脂質蓄積について検討し以下の成績を得ている。1)増殖期内皮細胞の中膜平滑筋細胞の増殖に及ぼす影響中膜平滑筋細胞を内皮細胞とCo-cultureした後、内皮細胞を取り除いて更に中膜平滑筋細胞をSubculfureした。その増殖能は初代、2代まで促進していた。しかし第3代目では両者に差異を認めなかった。既に実験的に中膜平滑筋細胞を継代培養を重ねた時、又、内膜平滑筋細胞はそれより早い継代数でSDGFを生成することを報告した。内皮細胞とCo-cultureした中膜平滑筋細胞は対照に比較してSDGFの生成が強く認められた。3)内皮細胞とCo-cultureされた中膜平滑筋細胞のリポ蛋白代謝低比重リポ蛋白(LDL)及び変性LDLの取り込みは対照の平滑筋細胞と差異を認めなかった。内皮細胞とincubateされた後、そのLDLを中膜平滑筋細胞及びマクロファージとIncubateした。中膜平滑筋細胞には変化を認めなかったがマクロファージには偏光顕微鏡学的に十字様構造体がみられ、コレステロールエステルの蓄積が推測された。内皮細胞が平滑筋細胞のPhenotypeの形成に役割を果たしている可能性について(1)Co-culture系によるSMCの増殖の変化(2)平滑筋細胞由来増殖因子(SDGF)の産生機能の獲得(3)リポ蛋白代謝能の変化などについて検討した。本年度は内皮細胞によるこのような変化をもたらす因子の解明、とくに増殖能を中心に検討を行った。1.内皮細胞は種々の病的状態で内皮障害をうける。同時に遊離や増殖という機構を介してその修飾を行っている。

従って内皮細胞の機能を検討するためには、内皮細胞の状態、特にgrowing phase,confluent phaseでの影響を分けて検討する必要がある。それぞれの内皮細胞から調整したcondition mediumの平滑筋細胞に及ぼす効果を検討した。Confluentに比較してgrowing phaseのEndotherial cell(EC)-conditioned mediunは増殖促進活性が高かった。このことは内皮細胞の障害を伴うような病的状態では内皮細胞による平滑筋細胞の増殖を介した防御機構を発現させていると推測される。2.内皮細胞による平滑筋細胞phenotype形成に関与する因子の検討上述のような増殖刺激活性及びpreincubationした後における増殖促進能を獲得させる因子の可能性について、血小板由来増殖因子(PDGF)について検討した。PDGFとPreincubationした平滑筋細胞はPDGFを除いた後のSubcultureにおいても増殖能の促進がみられた。このことはPDGFはそれ自体が増殖因子であると同時に平滑筋細胞に増殖を促進させるような性質を獲得させる作用のあることがわかった。生体内における内皮細胞による平滑筋細胞の修飾機構にはPDGFがそのひとつの因子であるといえよう。
聴覚障害児の視覚的イメージ情報の活用に関する研究

一般に聴覚障害児は、聴覚情報の受容に制約を有しており、このような制約を補うための手段として、視覚情報を活用している。これまで、聾教育では視覚的情報活用の有効性は認められているものの、どのように活用しているかに関しては明らかではない。本研究では、音声言語を主なコミュニケ-ション手段とする先天性重度聴覚障害児の視覚的イメージ情報の活用とその方略を、同等の言語力を有する健聴児との比較を通して明らかにするために、課題処理時の認知的働きがリアルタイム確認できる眼球運動を調べる方法を用いて、次の3つの実験を行った。眼球運動は、非接触型眼球運動装置Talk Eyevyコ(竹井機器工業株式会社)を用いた。第1研究では、算数文章題における文字と図形の活用を調べた。その結果、聴覚障害児は、同程度の理解度を示す健聴児に比べて、文章題を小さいスパンで読んでおり、しかも反復が多いこと、図形参照では、参照回数が多いこと、難易度が増すにつれ、このような傾向は顕著であることが確認できた。第2研究では、視覚的イメージ情報の記憶の特徴が調べられた。その結果、健聴児と異なる高学年では、音韻的符号化より視覚的符号化の方略を多く用いること、イメージの記憶においては比較的短い平均注視時間を使い記憶しており、意味的カテゴリーを積極的に活用していることが検証された。第3研究では、絵物語読み時の視点の変化が分析された。その結果、一般的な発達傾向として、学年の上昇に伴う注視点の減少や平均注視時間の増加が見られたが、健聴児と異なり、物語の展開により、視点の変化が激しいことが検証ざれた。すなわち、高学年になればなるほど、展開部と結末部に注視が増えること、特定の場面に長く注視する傾向があることが確認できた。全般的に、視覚的イメージ情報の活用において、聴覚障害児は健聴児と同様の発達傾向は示すものの、視覚的イメージ情報をより積極的に活用する健聴児とは異なる方略を用いることが明らかになった。平成16年度は、健聴学生と同等の読書力を有する先天性聴覚障害学生の視覚的イメージ情報活用の特性を明らかにするために、図形を含む算数文章題を処理する過程を眼球運動を指標からとらえ、健聴学生との比較を通して、検討した。被験者は、聾学校小学部3・4年生7名、5-6年生6名、中学部1-2年生12名と、一般の小学校3-4年生8名、5-6年生9名、中学校1-2年生12名の計54名であった。これらの聴覚障害学生は、平均聴力レベル91-130dBの学年相当の読書力を有する先天性聴覚障害であった。健聴学生は学年相当の読書力を有していた。算数文章題は、文章と図形からなる小学校16年生の難易度別の6題であった。被験者には、なるべく早く文章題を解くように教示が与えられ、そのときの眼球運動が測定された。眼球運動は、非接触型眼球運動装置TalkEyeII(竹井機器工業株式会社)を用いて、問題解決時間(文章読み時間と図形参照時間)、停留時間、停留点の数、図形参照頻度、文章読みのスパン及び算数文章題の正解率が測定された。その結果、正解率における聴覚障害学生と健聴学生との違いはなかった。

しかしながら、聴覚障害学生は、健聴学生に比べて、文章題の読みでは、停留が多く、停留時間が長い、文章題読みのスパンが短い、反復読みが多いこと、図形の参照では、参照時間には差がないが、参照回数が多いことが明らかになった。また、このような違いは、難易度の高い問題でより顕著に示された。このことから、読書力の高い聴覚障害学生は、文章題の読みにおいて、文章を細かく読みながら理解を進めており、その過程で、図形を多く参照するといった、健聴学生とは異なる方略を用いることが示唆された。平成17年度には、聴覚障害児の視覚的イメージ情報の記憶の特徴を検討する課題を遂行した。具体的には、文字情報(単語)とイメージ情報(絵)の2つの視覚的イメージ情報の記憶の課題を取り上げ、再生の方略と眼球運動の側面から、健聴学生と同等の言語力を有する聴覚障害児の記憶の特徴を、同年齢の健聴児との比較を通して明らかにした。被験児は、聾学校小学部3年生9名と中学部1年生9名の計18名の聴覚障害児と、小学校3年生2名と中学校1年生2名の計4名の健聴児であった。聴覚障害児は、平均聴力レベル79125dBの学年相当の言語力を有する先天性聴覚障害であった。健聴学生も学年相当の言語力を有していた。記憶課題は、それぞれ24の項目からなる文字リストと絵であった。被験児は、なるべく多くの事項を覚えるように教示され、そのときの眼球運動とその後の再生が測定・分析された。眼球運動は、非接触型眼球運動装置TalkEye II(竹井機器工業株式会社)を用いて、停留位置、停留点数、停留時間が測定された。実験の結果、聴覚障害児の再生は、健聴児と同様に、学年進行に伴い、再生頻度が増加する発達傾向が示されること、しかしながら、健聴児と異なり、高学年では音韻的符号化より、視覚的符号化様式をより多く用いること、眼球運動の分析では、聴覚障害児は、文字とイメージといったいずれの記憶課題においても、学年進行に伴い、注視点が減少し、平均注視時間が増加する発達傾向を示すものの、健聴児とは異なり、全般的に、短い平均注視時間を有する注視点を多用する方略を用いることが示された。聴覚障害児の記憶方略においては、長い注視時間を用いて記憶したり、時間系列を用いて記憶したりする方略は用いないこと、しかしながら、記憶の際に、記憶しようとするものや内容における意味的カテゴリーを積極的に使って記憶する方略が確認された。このことから、聴覚障害児における視覚的イメージ情報の記憶は、おおむね健聴児と同様の発達傾向を示すものの、その際の認知処理を反映する記憶の方略においては、健聴児とは少々異なる側面を有することが確認できた。平成18年度には、聴覚障害児の物語理解における視覚的情報処理の特徴を検討した。つまり、学年相当の言語力を有する聴覚障害児に4コマ絵からなる物語を提示し、その時の視点の変化を、眼球運動の側面から、同年の健聴児との比較を通して明らかにした。被験児は、聾学校小学部4年生8名、6年生12名、中学部2年生8名の計28名の平均聴力レベル81131dBの学年相当の言語力を有する先天性聴覚障害児と、小学校4年生8名、6年生10名、中学校2年生8名の計26名の健聴児であった。実験課題は、4コマ絵からなる物語2種類を提示し、そのときの眼球運動とその後の再生が測定された。眼球運動の測定は、非接触型眼球運動装置TalkEyeII(竹井機器工業株式会社)を用いて、停留位置、停留点数、停留時間が測定された。
中世南都寺院における文芸生成の研究

平成12年度では、室町期における南都寺院での文芸活動を主として調査した。とくに室町末期の南都寺院での文芸活動を見るために、興福寺光明院僧実暁の記録『実暁記』や、同寺多聞院英俊の日記『多聞院日記』と、同寺僧賢忍房良尊の一筆書写『大般若経』奥書記事を再検討した。これらの興福寺僧を生みだした環境を知るために、東大史料編纂所、内閣文庫等に蔵される大和、南都寺院関係資料等の閲覧調査を行った。さらに、時代が遡行するものの、南都僧の文芸活動を検討する上で見逃すことのできない『楢葉和歌集』を調査し、鎌倉期の大和国で広く活発に行われる文芸活動の様相をつかんだ。前述の賢忍房良尊の一筆書写『大般若経』奥書記事については、その概要について既にまとめたが、その詳細を明らかに終えたとはいえず、和歌・連歌の出典を再調査し、さらに良尊の勧進に協力した人物から彼の交遊圏を整理し検討を加えた。良尊の勧進に呼応した人物の一人、興福寺多聞院英俊の『多開院日記』に見える和歌・連歌関係の記事も調査し、文芸活動を行う興福寺僧の人的交流からその文芸環境を見た。また、良尊と同時代人である興福寺光明院実暁が著した、いわゆる『実暁記』を精査した。『実暁記』は和歌会記事、和歌・連歌雑記などが多く記載された雑記録で、整然とした形で書記されているわけではなく、従来の国文学研究では、雑記録の必要個所のみ抜粋して利用されている場合がほとんどである。したがって、実暁をめぐる文芸活動については断片的にしか捉えられていない。これらの記事を年代順に整理することによって、実暁と良尊の文芸環境の特徴が浮かび上がった。平成11年度では、鎌倉期から南北朝期における南都寺院の文芸活動を主として調査した。南都寺院と深く関わる僧侶として無住の存在は見逃せない。彼の著作である『沙石集』『雑談集』には特に南都関連記事が多い。既に指摘されている箇所も含め、南都関連記事の洗い直しを行った。また、無住作の真偽が問われる作品に『妻鏡』がある。現存の本文は全て刊本で、詳細な奥書もなく、刊本を遡行する写本の存在確認が待たれていた。奈良市西大寺には、『妻鏡』の問題を解く写本『妻鏡』が蔵されており、その調査によって、本資料が現存刊本と異なる本文で、さらに、室町後期に書写された現存本でも最も古い本であることが確認できた。西大寺蔵写本『妻鏡』の考察を含め、『妻鏡』研究のみならず無住研究を進展させる重要な資料であることなどを明らかにしたものを発表した。ところで、この西大寺蔵写本『妻鏡』に合綴された資料に、「『沙石集』裏書」集成とも呼ぶべきものがある。この資料と『沙石集』を比較した結果、略本系『沙石集』成立を解明するものであることが明らかになった(この件については論文としてまとめ現在投稿中〈『国語と国文学』誌〉)。さらに、詳しい検討を行うため、略本系『沙石集』である、神宮文庫本蔵写本『沙石集』、東京大学国語研究室蔵写本『沙石集』、同蔵古活字本『沙石集』の閲覧、また、京都大学附属図書館蔵長享本,岩瀬文庫本、五帖本(吉川本)の複写資料による本文調査を行った。これら略本系『沙石集』からは裏書が本文化していく様相が伺え、今後の研究課題としたい。
金融部門を含む計算可能一般均衡モデルによるロシア経済分析

研究目的本研究は、金融部門を含むロシア経済計算可能一般均衡(CGE)モデル(プロトタイプ)を作成し、家計貯蓄行動に焦点をあてたロシア経済構造分析をおこなうことを目的とした。研究成果本研究において、CGEモデル作成方法論、およびウズベキスタンCGEモデル(プロトタイプ版)作成の2点で具体的成果をあげ、研究発表リスト文献においてこれらの成果を発表した。これらの成果のうち、実際のデータから中規模CGEモデルを作成する標準的手順の提唱と解説は、これまで他に例がないものであり、経済学の教育・研究インフラの整備という点でも意義があったと考える。ウベキスタンCGEモデルの完成は、プロトタイプであるならば、条件さえ整えばロシアCGEデルの作成が可能であることを示すものである。一方、ロシアCGEモデル(プロトタイプ)は次の問題により作成できなかった。(1)1995年ベンチマーク産業連関表と国民経済統計間の非整合性に関連して、ロシア統計当局が統計指標の修正を繰り返しおこなったこと。(2)1992-98年各年のロシア・ミクロ統計を分析した結果、統計的にはロシア家計貯蓄(預金)率はこの期間ゼロになることを発見したこと、の2点である。今後の研究計画ロシアCGEモデル作成の障害のうち(1)は、国民経済計算との整合性を高めた1996-97産業連関表が最近公表されたことで解決の見通しがついた。(2)は、金融CGEモデル作成上はやっかいな問題であるが、それ自体はロシア経済の本質的理解にかかわる興味深い発見である。この事実を確認、分析するため、ロシア人研究者との共同研究を企画している。その一部は日本学術振興会の平成14年度研究者招へい事業として実現する予定である。また「マイクロ・データにもとづくロシア経済構造分析用CGEモデルの構築」として平成14-16年度基盤研究(C)に応募している。今年度は、(1)金融CGEモデル作成方法、(2)OECD諸国金融CGEモデル試行作成、(3)所得階層別家計勘定を含むロシア社会会計表(SAM)作成を計画した。(1)と(2)に関して、CGEモデルに資金循環表をビルトインする方法を試行したが、データの制約、方法論上の問題のため、この方法による金融CGEモデル作成は困難であった。そこで、中央銀行と重要商業銀行のみを詳細にモデル化し、その他の金融部門を「残余」とする方法に方針を変えた。これは、世界銀行RSMS-Xモデルに金融部門をビルトインする方法にならったもので、ロシアの現状に適する。現在このラインで「ロシア貯蓄銀行」を分析しているため、(1)、(2)については目標とする成果は得られなかった。しかし、中間生産物として「社会会計表の乗数分析手法」「1990年英国SAMの乗数分析」の2本の論文を発表し、2000年12月にはSAM作成に関連する計算技法についてタシケントでおこなわれたJICAおよびウズベキスタン・マクロ経済統計省主催シンポジウムで報告をおこなった。(3)については、ロシアのミクロ・データの分析を進めている。最初の成果は「ロシアにおける家計の貯蓄行動」として比較経済体制学会会報に発表した。しかし、データが膨大なため、分析は8年分のデータのうち1年分しか終了しておらず、遅れている。現在実行中の作業は、(1資本蓄積勘定金融表、I-O表、部門別国民経済計算をビルトインした1995年ロシア金融SAMの作成、(2)ロシア貯蓄銀行年次報告の分析、(3)ミクロデータによる家計貯蓄分析である。

次年度は、(1)で作成したSAMの金融部門部分を(2)にもとづく銀行部門モデルで置換え、(1)の家計部分を(3)によって拡張し、現時点で最大限詳細なロシア金融SAM・CGEモデル作成を目標とする。研究目的本研究は、金融部門を含むロシア経済計算可能一般均衡(CGE)モデル(プロトタイプ)を作成し、家計貯蓄行動に焦点をあてたロシア経済構造分析をおこなうことを目的とした。研究成果本研究において、CGEモデル作成方法論、およびウズベキスタンCGEモデル(プロトタイプ版)作成の2点で具体的成果をあげ、研究発表リスト文献においてこれらの成果を発表した。これらの成果のうち、実際のデータから中規模CGEモデルを作成する標準的手順の提唱と解説は、これまで他に例がないものであり、経済学の教育・研究インフラの整備という点でも意義があったと考える。ウベキスタンCGEモデルの完成は、プロトタイプであるならば、条件さえ整えばロシアCGEデルの作成が可能であることを示すものである。一方、ロシアCGEモデル(プロトタイプ)は次の問題により作成できなかった。(1)1995年ベンチマーク産業連関表と国民経済統計間の非整合性に関連して、ロシア統計当局が統計指標の修正を繰り返しおこなったこと。(2)1992-98年各年のロシア・ミクロ統計を分析した結果、統計的にはロシア家計貯蓄(預金)率はこの期間ゼロになることを発見したこと、の2点である。今後の研究計画ロシアCGEモデル作成の障害のうち(1)は、国民経済計算との整合性を高めた1996-97産業連関表が最近公表されたことで解決の見通しがっいた。(2)は、金融CGEモデル作成上はやっかいな問題であるが、それ自体はロシア経済の本質的理解にかかわる興味深い発見である。この事実を確認、分析するため、ロシア人研究者との共同研究を企画している。その一部は日本学術振興会の平成14年度研究者招へい事業として実現する予定である。また「マイクロ・データにもとづくロシア経済構造分析用CGEモデルの構築」として平成14-16年度基盤研究(C)に応募している。
光利得を増強した積層量子ドットによる高機能偏波無依存光アンプの実現

自己形成InAs/GaAs量子ドット(QD)を半導体光増幅器(SOA)に利用することにより,光ファイバーアンプでは対応できない波長帯域での広帯域増幅や超高速変調・波長変換などを実現することができる.われわれは近接積層QDを用いて偏波無依存応答が得られる高利得なQDSOAデバイスの開発を目的としており,30層以上積層したQDSOAにおいてTMモードの利得を十分に持つQDSOAを実現した.しかし,複数の横モードが存在するとモード毎に光信号パルスの伝搬速度が異なり,信号光パルスが歪んでしまい正確な増幅特性を得ることができない.本研究ではシングルモード動作を実現するために必要な条件を明らかにした.自己形成InAs/GaAs量子ドット(QD)を半導体光増幅器(SOA)に利用することにより,光ファイバーアンプでは対応できない波長帯域での広帯域増幅や超高速変調・波長変換などを実現することができる.われわれは近接積層QDを用いて偏波無依存応答が得られる高利得なQDSOAデバイスの開発を目的としており,30層以上積層したQDSOAにおいてTMモードの利得を十分に持つQDSOAを実現した.しかし,複数の横モードが存在するとモード毎に光信号パルスの伝搬速度が異なり,信号光パルスが歪んでしまい正確な増幅特性を得ることができない.本研究ではシングルモード動作を実現するために必要な条件を明らかにした.半導体光アンプ(SOA)は小型であるだけでなく、100Gb/s以上で動作する高速光パルスの3R光再生中継デバイスや超高速スイッチングデバイスとして期待されている。量子ドットを利用すれば、積層成長によるドット高さの制御が可能であり、TM利得増強によって偏波無依存光アンプが実現できる。また、ドットサイズの不均一により、クロストークの無い広帯域動作も可能である。本研究では、InAs量子ドットにSiをドーピングして無輻射再結合損失を大幅に抑制した独自の高光利得量子ドットを利用し、積層量子ドットを作製する。これによって、1dB以下の偏波無依存動作を実現するとともに、量子ドットの高利得化によって広帯域動作を可能にし、超高速光スイッチおよび波長変換機能を有する高機能な光アンプの実現を目的にしている。平成24年度は以下の研究を実施した。(1)歪制御量子ドット積層技術の確立とSiダイレクトドープ技術の確立本研究では分子線エピタキシーによってGaAs(001)基板にInAs積層量子ドット構造を作製した。GaAs中間層厚とIn供給量の精密な制御によって積層量子ドット構造を作製し、上下の量子ドットに局在する波動関数を結合させてTM利得を増強させることに成功した。また、量子ドットの自己形成過程を精密に解析し、In原子が凝集するタイミングでSiを供給することで量子ドットに選択的にSiをドーピングが可能であることを明らかにした。(2)基礎光学特性評価本研究では(1)で作製した一連の積層量子ドットに対し詳細な基礎光学特性評価を実施した。その結果、フォトルミネッセンスの温度依存性、励起光強度依存性より積層量子ドットの発光特性を明らかにするとともに、量子ドット成長条件と発光活性化エネルギーとの関係を詳細に調べて、光学特性に直接影響する結晶欠陥の発生を最小限に抑えることができた。また、光利得特性に関する知見を得るため、Hakki-Paoli法による利得スペクトル評価技術を立ち上げた。半導体光アンプ(SOA)は小型であるだけでなく、100 Gb/s以上で動作する高速光パルスの3R光再生中継デバイスや超高速スイッチングデバイスとして期待されている。平成25年度は以下の研究を実施した。(1)積層量子ドットのひずみ分布解析:積層量子ドットによる偏波無依存特性は価電子バンドのミキシングがカギを握っている。本研究では分子線エピタキシーによってGaAs(001)基板にInAs積層量子ドット構造を作製した。GaAs中間層厚とIn供給量の精密な制御によって積層量子ドット構造を作製し、(001)面内偏光特性の解析より、ひずみによる影響を明らかにし、Inフラックス制御によって積層方向を制御した量子ドットにおいてひずみ分布の及ぼす影響を顕在化させることに成功した。(2)Siドープ量子ドットの高利得特性の精密制御:Siドープした量子ドットの発光減衰特性によって、無輻射再結合が抑制されることを明らかにし、過剰キャリアによるブロッキング効果も実証することに成功した。(3)積層量子ドットのSOA試作:平成24年度に立ち上げたHakki-Paoli法を利用して、利得スペクトルの偏波特性を詳細に調べた。導波路方向が異なるSOAにおいて偏波利得差がなくなる条件が異なることを見出した。しかし従来の量子井戸を利用したSOAでは量子井戸に平行なTE偏光成分の増幅利得が圧倒的に大きく、光ファイバ中を伝搬して偏波情報を失った入力信号を忠実に再生できない。