hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
車両センサーネットワークを用いた都市リアルタイムサービスへの応用

車両ネットワークによって得られた大規模な交通データを分析することで、交通状態の把握や管理だけでなく、ドライバーの嗜好や行動パターンに応じた位置情報サービスを提供することができる。このようなリアルタイム性の強いアプリケーションの要求に応えるためには、効率的なデータ収集とターゲットとなるイベント発生予測が重要となってくる。例えば、警察と協力して通学路付近の不審者を車載センサやカメラによって監視し、必要があればパトカーを配置することが考えられる。本研究では、マンパワーに代わって、センサから得られる膨大なデータを収集・分析し、自律的にイベントに対応可能なモバイルアクターの新たな制御法とイベント発生予測の手法を提案した。さらに、同時に複数のイベントが発生する場合や、より複雑な処理を複数のアクターが協調して対応する場合、個々のアクターの動作制御および効率的なタスク割り当てが必要となる。まず本研究では、複数のイベントが発生し、アクターの通信範囲が限られている状況下において、アクターの有効な配置法についても考察を行った。一方、近年のソーシャルネットワークサービス(SNS)の普及により、インターネットを通じてリアルタイムに情報を交換し、交流することが可能となった。車両ネットワークとSNSを組み合わせることで、ドライバーはより豊富なコンテンツを楽しむことができるようになる。例えば、車載カメラで撮影した動画や写真を友人間で共有したり、ドライブルートをリアルタイムに公開したりすることが可能となる。しかし、SNSを通じてドライバーは個人情報や位置情報を公開することになり、悪意を持ったユーザによる個人情報の悪用によりドライバーが危険に晒される恐れがある。そこで本研究では、車両ネットワークのセキュリティの問題にも取り組み、興味やプロフィールを元にプライバシーを保護しながらマッチングを行うプロトコルが提案した。都市リアルタイムサービスにおいては、いつでもどこでもリアルタイムに収集データをユーザに提供することが最重要で、データ量の少ない時間帯や場所を補完する必要がある。そこで私達は、実測値の特徴を分析し、道路区分同士の関連性を生かしてリアルタイムに交通情報を補完する手法を国際学会にて発表した。その分析データを元に、いかに収集データを効率的にユーザに配布する方法を考慮した。車両センサネットワーク上で、車両は車・車間通信や車・路間通信によってデータのやりとりがされるが、私達はまず車・路間通信におけるデータアクセスの効率化に着目した。高度道路交通システムの発展で、将来は路側機を利用して、交通情報だけでなくインターネットアクセスや、動画や音楽などのダウンロードサービスが期待されているため、より効率的な車・路間通信が必要である。ネットワークに繋がった路側機と通信する場合、主に車両は路側機と通信すれば十分な情報が得られるだろう。しかし、災害等の影響により、路側機が一部のネットワークしか利用できなくなった場合、車両が収集した様々な情報を路側機にアップロードすることで、他の車両が路側機を通じて情報を得る事ができる。そのようなデータアクセスのスケジューリングに関する研究をまとめ、国際学会への論文投稿を準備している。また、私達はモバイルアクチュエータを使った効率的なセンサデータの収集とイベント発生予測の手法についての研究にも取り組んだ。都市リアルタイムサービスにおいて、モバイルアクチュエータはマンパワーに代わる道路やその周辺を監視する役として期待できる。提案した手法はシミュレーションによって検証され、その有効性が示された。以上の研究成果の一部は国際論文誌・学会に投稿し、採録されている。本年度の実施計画における3つのタスクのうち、(1)実際の測定値を解析し、交通の性質を調査については既に達成しており、(3)VANETのための分散ノードクラスタリングアルゴリズムについては、現在国際学会の投稿を準備している。(2)路側機(RSU)のための分散ローカライゼーションアルゴリズムについては、より実用的な災害時の対応に研究の重みを置き、関連するタスクとして「モバイルアクチュエータによるイベント発生予測」について取り組み、その成果を国際論文誌で発表した。本研究課題である都市リアルタイムサービスの応用として、特に災害時における車両セシサ・ネットワークを利用したデータ収集・分散にフォーカスして研究を遂行する。

具体的には、効率的な車・路間通信のデータアクセス・スケジューリングを提案し、車・路間通信を補足するためめ車・車間通信によるデータ分散アルゴリズムについても検討する。これらの提案するアルゴリズムや手法は、シミュレーション実験によってその性能を評価する。研究成果は、随時積極的に国際学会・国際論文誌に投稿し、発表していく。
咬みしめ時の咀嚼筋活動および下顎の動態に関する生理学的研究

顎関節症患者に歯ぎしりや咬みしめ,いわゆるブラキシズムを行うものの割合が高いことが知られている.異常機能運動であるブラキシズムは強く持続的な閉口筋の収縮を主体としており,その結果として顎口腔系に過大な負荷が加えられることになる.筆者は,ブラキシズムにより生じる負荷の配分に咬合が大きく関与していると考え,咬頭嵌合位における咬合接触関係を人為的に変化させ閉口筋活動並びに関節内圧力が如何なる影響を受けるかを検索した.その結果,以下に述べるように,歯牙接触関係が咬みしめ時の閉口筋の筋活動様相並びに関節内圧力の性質を特徴的に規定することが明らかになった.すなわち,1.前歯部のみに支持点を設定し,臼歯部の支持点を両側で失わせると,最大咬みしめ時の筋活動量は減少するが,関節内圧力はむしろ増大する.2.片側のみに支持点を設定すると同側の筋活動を減少させ,対側の関節内圧力を増大させる.3.片側第2大臼歯に付与したピボットは対側の関節内圧力を増大させる可能性があるが,同側の関節内圧力は減少させる.これらの結果は,1.臼歯部欠損の放置や長期間にわたる前歯部用スプリントの適用は過大な関節内圧力を喚起し,関節症状を憎悪する可能性がある.2.片側性の早期接触(あるいは欠損)が同側(あるいは非欠損側)の筋の活動亢進を喚起し,対側(あるいは欠損側)に過大な関節内圧力を喚起する.3.ピボット型スプリントは顎関節内障患者の患側関節の症状の軽減に有用であるが,このタイプのスプリントを適用する場合にはピボット非付与側関節の症状についても十分に注意が払われなければならない.こと等を示唆するものである.顎関節症患者に歯ぎしりや咬みしめ,いわゆるブラキシズムを行うものの割合が高いことが知られている.異常機能運動であるブラキシズムは強く持続的な閉口筋の収縮を主体としており,その結果として顎口腔系に過大な負荷が加えられることになる.筆者は,ブラキシズムにより生じる負荷の配分に咬合が大きく関与していると考え,咬頭嵌合位における咬合接触関係を人為的に変化させ閉口筋活動並びに関節内圧力が如何なる影響を受けるかを検索した.その結果,以下に述べるように,歯牙接触関係が咬みしめ時の閉口筋の筋活動様相並びに関節内圧力の性質を特徴的に規定することが明らかになった.すなわち,1.前歯部のみに支持点を設定し,臼歯部の支持点を両側で失わせると,最大咬みしめ時の筋活動量は減少するが,関節内圧力はむしろ増大する.2.片側のみに支持点を設定すると同側の筋活動を減少させ,対側の関節内圧力を増大させる.3.片側第2大臼歯に付与したピボットは対側の関節内圧力を増大させる可能性があるが,同側の関節内圧力は減少させる.これらの結果は,1.臼歯部欠損の放置や長期間にわたる前歯部用スプリントの適用は過大な関節内圧力を喚起し,関節症状を憎悪する可能性がある.2.片側性の早期接触(あるいは欠損)が同側(あるいは非欠損側)の筋の活動亢進を喚起し,対側(あるいは欠損側)に過大な関節内圧力を喚起する.3.ピボット型スプリントは顎関節内障患者の患側関節の症状の軽減に有用であるが,このタイプのスプリントを適用する場合にはピボット非付与側関節の症状についても十分に注意が払われなければならない.こと等を示唆するものである.
高分解能衛星画像を用いた構造物・樹木の3次元計測手法の開発

高分解能衛星画像を用いた数値屋根モデルDRMの適用性拡張と高精度化について、昨年度に引き続き検討を行った。また、都市域植生分布の抽出特性について異なる性能を有する高分解能衛星での種々の比較検討を主に行った。この結果を利用し都市域における樹木、緑地の分布特性が比較検討された。※複数の異なる高分解能衛星画像データによる都市域における樹木、緑地形態の比較検討クイックバード衛星およびIKONOS衛星による都市域での緑地、樹木の分布形態特性の抽出と評価の検討を進めた。これまでに得られている3次元的な樹木の計測結果を反映させながら、東京都心部の樹木、緑地の分布状況がMDVI値および最尤分類法を用いて抽出された。この抽出された分布状況を都心の人工的な土地被覆傾向と対比させ、場所ごとの分布特徴を明確にし、比較検討を行なった。今回の検討から、大略的ではあるが、東京都心部の植生状況の規則性、不規則性を背景にした植生分布状況を評価することができた。研究期間を通じて、高分解能衛星画像による樹木の3次元的な形状測定方法の高精度化について検討を行なってきた。この検討により、樹木樹冠の形状の先鋭化や形状認識の向上を進めることにより、樹木の高さ測定の高精度化に対してより効果が期待できることが考察された。また、樹冠形状の先鋭化と細かな都市内緑地の観測可能性が確認されたことから、樹木や緑地の2次元分布の状況が複数の異なる高分解能衛星観測によってより詳細に抽出された。また、この結果を利用し、都市内の植生分布の2,3次元の分布特性が高分解能衛星観測のみから得られる可能性を検証することができた。高分解能衛星画像を用いた数値屋根モデルDRMの適用性の拡張について、平成15年度計画である低層建物密集エリアにおけるDRMの高精度化と同時に、16年度、17年度に検討予定である自然樹木林の3次元的特性調査に対するDRMの適用性についても、自然樹林の環境評価のための重要性からDGPSによる都市内自然公園内の樹木分布についての現地調査を含め、同時に検討が進められている。具体的な今年度の成果として、下記の事項が検討され、中間的な結果が得られている。※樹木の樹冠部分のテクスチャに着目した画像強調方法の提案と効果の検討DRMの作成に用いられるステレオペアの高分解能衛星画像に対する前処理について、樹木の樹冠部分のテクスチャに着目したフィルタリング方法の検討と新規提案が行われた.まず、樹冠の「かたちの抽出」と「きめの鮮鋭化」の効果が融合された場合と、樹冠の「かたちの抽出」と「きめの平滑化」の効果が融合された場合の2つのフィルタリング方法が検討され、それぞれから作成されたDRMによって樹木の3次元計測の諸特性が検証された。樹高については、DGPSとレーザー測距装置で現地測定された結果とDRMによる値が比較された。その結果,今回の樹林域では「かたちの抽出」と「きめの平滑化」が融合されたフィルタリング方法で前処理された高分解能衛星画像によるDRMが、樹高の精度が最も高く、加えてこの場合が個々の樹木の独立性を最も反映していることが検証された。今回提案したフィルター効果によって、従来のDRMでは表現できなかった樹木の高さ情報をより詳細に取得できることが認められた。今後は、評価樹木数を増やし、DRM作成時の誤探索率の評価と誤探索点の除去をより正確に行うための画像処理上の工夫を検討する予定である。また、山地域でのテストエリアでも現地調査と画像処理を行い、傾斜面上の種々の自然樹木林に対応したより高精度のDRMを作成するための諸検討を進める予定である.本検討の成果は(社)日本リモートセンシング学会・第35回秋季学術講演会にて公表された。また、これまでに得られたDRMを利用しGIS(地理情報システム)によるデータ管理と表示方法について検討を加えた。加えて、樹高をより高精度に抽出するための初期検討として、2次元での都市域植生分布の抽出特性について異なる性能を有する高分解能衛星での種々の比較検討を主に行った。以下に示される今年度の具体的な中間的結果が得られている。※複数の異なる高分解能衛星画像データによる樹木冠部分の判読・抽出特性の明確化地上分解能が異なるIKONOS衛星とQuickbird衛星の2つの高分解能衛星によって観測された画像にそれぞれエッジを強調するフィルタリング処理を行い,樹冠の輪郭についてわずかな分解能の違いが密集した樹木の一本一本の分離性にどのように影響するか比較検討を行った.この検討を踏まえて、マルチスペクトル画像で得られている樹林の色彩情報と画像強調効果画像か得られる樹冠の形状情報の重ね合わせを行い、両衛星について比較検討を行った。この結果から、Quickbird衛星の場合、樹冠の分布状況をより詳細に反映させた分布図がカラー合成画像と輪郭強調画像から作成できる可能性があり、分解能の微妙な違いを有効に利用することにより、樹高の3次元情報取得と2次元樹冠分布抽出に対する高精度化を進めることができる可能性を検証することができた。次年度はこれまでの検討で明らかになった種々の高分解能衛星画像の諸特性を活かした、樹木と構造物の3次元情報の抽出を進め、さらに今年度から検討を進めている山地域での検討をより進めることで、より広範囲で高精度な結果の取得を試みる。

また今年度の検討で得られた、GISを利用したデータ表示方法を最終的な結果表示に活用する予定である。高分解能衛星画像を用いた数値屋根モデルDRMの適用性拡張と高精度化について、昨年度に引き続き検討を行った。また、都市域植生分布の抽出特性について異なる性能を有する高分解能衛星での種々の比較検討を主に行った。この結果を利用し都市域における樹木、緑地の分布特性が比較検討された。※複数の異なる高分解能衛星画像データによる都市域における樹木、緑地形態の比較検討クイックバード衛星およびIKONOS衛星による都市域での緑地、樹木の分布形態特性の抽出と評価の検討を進めた。これまでに得られている3次元的な樹木の計測結果を反映させながら、東京都心部の樹木、緑地の分布状況がMDVI値および最尤分類法を用いて抽出された。この抽出された分布状況を都心の人工的な土地被覆傾向と対比させ、場所ごとの分布特徴を明確にし、比較検討を行なった。今回の検討から、大略的ではあるが、東京都心部の植生状況の規則性、不規則性を背景にした植生分布状況を評価することができた。研究期間を通じて、高分解能衛星画像による樹木の3次元的な形状測定方法の高精度化について検討を行なってきた。この検討により、樹木樹冠の形状の先鋭化や形状認識の向上を進めることにより、樹木の高さ測定の高精度化に対してより効果が期待できることが考察された。また、樹冠形状の先鋭化と細かな都市内緑地の観測可能性が確認されたことから、樹木や緑地の2次元分布の状況が複数の異なる高分解能衛星観測によってより詳細に抽出された。また、この結果を利用し、都市内の植生分布の2,3次元の分布特性が高分解能衛星観測のみから得られる可能性を検証することができた。
ユビキタス元素を用いた高性能3元系炭窒化物セラミミックスの創製

ユビキタス元素のみからなるTi-Al(Si)-C(N)系MAX相を対象に配向積層体を作製し、強度、靭性の優れた材料系を提示することを目的とした。代表的なMAX相炭化物であるTi3SiC2およびAl2O3を添加したTi3SiC2の配向体を強磁場中コロイド成形およびパルス通電加熱により作製し、配向体化およびをAl2O3添加により強度・靱性は向上することを明らかにした。また、Ti2AlNについても配向化により、強度・靱性は向上し、摩耗特性も向上した。さらに、従来MAX相のXがBでも熱力学的計算により安定相が存在すること、MAX相の相関元素が溶出したMxenes2次元化合物の特性の可能性を示した。Ti3AlC2およびTi2AlNの粉末を素粉末混合法により作製し、ミリングにより凝集が少なく不純物の少ないMAX相単相の粉末を調整した。ポリエチレンイミン(PEI)を適量添加することにより、固体量25-30vol%のエタノールおよび水系分散サスペンションを調整した。12Tの強磁場中でスリップキャストし、配向した成形体を作製した。400MPaでCIP処理後、パルス通電加圧焼結により高密度の配向体を得た。Ti3AlC2に関し、水系サスペンションから作製した配向体は、約15vol%の酸化物を含有していたが、曲げ強度1261MPa、破壊靭性14.6MPa/mと高い値を示した。Ti2AlNについて、3点曲げ強度は,配向体で964.2±50.4 MPa,無配向体で727.1±30.1 MPaであった.また,破壊靭性値K1Cは配向体で7.88±0.63 MPa/m,無配向体で4.85±0.09 MPa/mであり,曲げ強度については1.33倍, K1Cについては, 1.63倍となり強度,靱性ともに向上した.常温での曲げ強度について,既往の研究例(4では370MPaと報告されていたが,本研究では無配向体でも非常に高い強度を示した. 900°Cまで, 600 MPa-750 MPa程度の高い曲げ強度を示したが, 1200°C以上では強度が低下した.貝殻真珠層類似構造のMAX相セラミック配向積層体を作製し、強度、靭性といった相反する力学特性の優れた材料系を提示することを目的とした。Ti2AlN配向体、無配向体を作製し、配向構造が諸特性に及ぼす影響について、力学特性、耐酸化性、摩耗特性について検討を行った。力学特性については、曲げ強度が1.33倍、破壊靭性値が1.66倍に向上し、結晶配向により向上することが確認された。また、高温曲げ強度についても、900°Cにおいて約700 MPaという非常に高い強度を維持していた。酸化試験では、酸化膜厚は配向体と無配向体で差異がなく、耐酸化性という観点においては、配向による特性の向上は確認されなかった。摩耗特性に関しては、配向構造により無配向体と比較して比摩耗量が減少し、特性の向上が確認された。また、SUS304を用いた試験ではTi2AlN側の損耗はほとんど見られず、高い耐摩耗性が確認された。Ti3SiC2系では10vol%Al2O3粉末を添加した系でも緻密な配向体を作製した。強度、靱性とも従来報告されている無配向体の値より大きく、配向により力学特性は向上した。試験後の破面をSEMで観察した所、Al2O3を添加した方が粒径が微細であった。600°C1000°Cの各温度での3点曲げ試験の結果、Al2O3添加配向体の方が各温度において曲げ強度が上昇し、Al2O3添加による力学特性の向上が観察された。また、Mo2Ga2C系において、3成分系ナノ層状炭化物系の新しい化合物の発見、従来MAX相のXは、CとNのみであったが、Bも熱力学的計算により安定相が存在することからB系MAX相の可能性もあることを示した。ユビキタス元素からなるTi3AlC2およびTi2AlN系配向体の作製に成功し、層状の組織を示し、高強度・高靱性であることを実証することができた。これらの成果を3報の学術論文に発表した。粉体プロセスTi2AlN系配向体は、900°Cまで600 MPa -750 MPa程度の高い曲げ強度を示したが,1200°Cから転位の移動が活発になり塑性変形が起こった。

1200°C以上での強度の低下は塑性変形によるものであり,物質に依存するものと考えられるため,より高温で使用するためには酸化物の添加による転位の移動の抑制などが今後の課題である.また、作製した配向試料の各配向面について、硬度、曲げ強度、靭性、高温強度の研究を引き続き行うとともに、さらに、摩耗特性、耐酸化性を測定し、結晶方位との関係を検討する。
膜結合型プロテアーゼ複合体とその多様な機能:大腸菌Frsh複合体の解析

ftsH変異株中でλファージの溶原化・溶歯決定に重安なcII蛋白質が安定化されることから、FtsHがcIIの分解に関わることが示されていたが、精製蛋白質を用いてFtsHが直接cIIを分解するプロテアーゼである事を示した。FtsHと複合体を作り、そのプロテアーゼ活性を調節する膜蛋白質複合体HflK・HflCが従来の推測と異なり、ペリプラズムに大きなドメインを持つこと、それ自身はcIIを分解するプロテアーゼ活性を持たないことを明らかにした。hflKC変異が膜蛋白質であるSecY及びFoa、細胞質蛋白質cIIの分解に及ぼす効果を調べ、HflKCは膜蛋白質と細胞質蛋白質の分解では異なる調節機能を果たすことを見出した。SecY分解不全変異株の解析から新たなFtsH基質膜蛋白質YccAを見山した。変異型YccAはSecYやFoaの分解を阻害するが、cIIの分解には影響を与えないことから、膜蛋白質と細胞質蛋白質は異なる過程でFtsHに分解されることを提唱した。また、HflKCとYccAとの相互作用を調べ、HflKCが「基質」結合能を持つことを明らかにした。精製蛋白質を用い、FtsHか変性したアルカリ性ホスファターゼ(PhoA)やSecY結合するがフォールデイングしたnative PhoAは結合したないこと示し、FtsHが変性蛋白質結合能を持つことを明らかにした。さらに、FtsHがATP依存的に構造変化を起こすなど分子シャペロンと類似した機能を持つことを示した。
非ヒト霊長類における蛍光・発光二重レポーター選抜によるＴｇ個体作出法とその応用

平成30年度は平成29年度に作製した蛍光・発光選抜piggyBacベクターCMV-hKO-PB-CAG-cp156Venus-Luciferasse2とパーキンソン病の原因遺伝子であるLRRK2(G2019S)を導入したCMV-hKO-PB-CAG-LRRK2(G2019S)-2A-cp156Venus-Luciferasse2の発現を細胞とマウス胚を用いて評価した。まずコントロールとして作製したレポーター遺伝子のみのCMV-hKO-PB-CAG-cp156Venus-Luciferasse2については、293T細胞において蛍光と発光の発現の切り替わりにより遺伝子導入の有無の選定が可能であることを示した。また、マウス胚にマイクロインジェクションを行い、発光検出機であるIVISを用いて胚一個から発光レポーターを検出する条件を設定した。発光は蛍光で問題となる自家蛍光がほとんどないため、発現評価の正確性が高かった。しかしながら、インサート配列がより長い(13kbp)パーキンソン病の原因遺伝子であるLRRK2(G2019S)を導入したCMV-hKO-PB-CAG-LRRK2(G2019S)-2A-cp156Venus-Luciferasse2については、293T細胞において蛍光と発光の発現量が顕著に低下した。マウス胚においては核酸注入濃度を上昇させてマイクロインジェクションすることでレポーター遺伝子の発現が検出できたが、胚毒性のため胚発生率が半減してしまった。卵子の希少なマーモセットに本技術を応用するためには導入効率の向上とより検出感度の高いレポーターが必要と考えられ、現在cp156Venus-Luciferasse2よりも配列が短く検出感度が数十倍高い発光遺伝子NanoLucを用いた検討を行っている。今年度は構築したベクターにおいて蛍光と発光の発現の切り替わりにより遺伝子導入が判別できることや、発光検出機のIVISを用いて胚一個から発光の発現を評価できることを示した。しかしながら、大きな遺伝子であるパーキンソン病のLRRK2 (G2019S)を搭載したベクター(インサート配列部分13kbp)については細胞とマウス胚どちらにおいてもレポーター遺伝子の発現と遺伝子導入効率が低下し、計画していたTgマウス作製検討に至らなかった。卵子の希少なマーモセットでTg個体作製を目的とした場合、現在の効率では個体作出が困難と考えられ、コンストラクション改良のため計画がやや遅れている。現在cp156Venus-Luciferasse2よりも短い配列で、検出感度が数十倍高いNanoLucを用いた導入効率の改善と選抜精度の向上を試みている。NanoLucを搭載したレンチウイルスベクターではすでに、8細胞期のマーモセット胚より数秒で発光を検出できることや、遺伝子導入胚の選抜指標として正確性が高いことを明らかとしている。また、これまで発光検出機はIVISを用いてきたが、最近1細胞レベルで発光の局在を検出できる発光倒立顕微鏡が導入され、より詳細な評価が可能となった。今後はNanoLucを搭載したpiggyBacベクターの発現を評価し、マーモセットでの移植実験に移行する。現在cp156

Venus-Luciferasse2よりも短い配列で、検出感度が数十倍高いNanoLucを用いた導入効率の改善と選抜精度の向上を試みている。NanoLucを搭載したレンチウイルスベクターではすでに、8細胞期のマーモセット胚より数秒で発光を検出できることや、遺伝子導入胚の選抜指標として正確性が高いことを明らかとしている。また、これまで発光検出機はIVISを用いてきたが、最近1細胞レベルで発光の局在を検出できる発光倒立顕微鏡が導入され、より詳細な評価が可能となった。今後はNanoLucを搭載したpiggyBacベクターの発現を評価し、マーモセットでの移植実験に移行する。高価な発光基質が節約できたことや、マウス飼育のケージ等の備品を貸与していただけた他、マウス凍結受精卵については以前作成していた余剰卵を使用したため次年度使用額が生じた。
長距離海底用等天然ガスパイプラインの安全性評価指針確立に関する研究

本研究は企画調査に区分されるため,以下の項目に関して海外共同研究者からの情報提供,海外・国内での情報収集(国際会議への参加等)を行い,将来的な研究課題について調査した.得られた結果は以下の通りである.1.パイプラインの強度・破壊や作用外力等に関する現行規格及び研究動向の調査を行った.その結果,現行規格は他の構造物と比較するとオーパースペックであることが判明した.輸送物質(原油,天然ガス等)の性質と一旦事故が発生したときの被害を考慮すれば,ある程度の過剰要求は仕方ないものの,強度・破壊に関する最新の研究成果を規格に反映させるようにする必要があることを確認した.2.海底パイプラインに関しては,我が国近海への敷設であっても他国の規格を流用せざるを得ないことが判明した.関連産業に国際競争力を付与するためにも,我が国独自の規格を策定する必要があることを確認した.この新しい規格には1で述べたように,保守的な他国の規格とは一線を画した,リーズナプルな規格とする必要がある.3.パイプラインのモニタリング手法に関しては,調査した範囲では目新しい情報を得ることはできなかった.しかしながら,パイプライン設置箇所が深海になるに従い,ROVなどの無人探査機による検査手法の構築が必要であると考えられる.本研究は企画調査に区分されるため,以下の項目に関して海外共同研究者からの情報提供,海外・国内での情報収集(国際会議への参加等)を行い,将来的な研究課題について調査した.得られた結果は以下の通りである.1.パイプラインの強度・破壊や作用外力等に関する現行規格及び研究動向の調査を行った.その結果,現行規格は他の構造物と比較するとオーパースペックであることが判明した.輸送物質(原油,天然ガス等)の性質と一旦事故が発生したときの被害を考慮すれば,ある程度の過剰要求は仕方ないものの,強度・破壊に関する最新の研究成果を規格に反映させるようにする必要があることを確認した.2.海底パイプラインに関しては,我が国近海への敷設であっても他国の規格を流用せざるを得ないことが判明した.関連産業に国際競争力を付与するためにも,我が国独自の規格を策定する必要があることを確認した.この新しい規格には1で述べたように,保守的な他国の規格とは一線を画した,リーズナプルな規格とする必要がある.3.パイプラインのモニタリング手法に関しては,調査した範囲では目新しい情報を得ることはできなかった.しかしながら,パイプライン設置箇所が深海になるに従い,ROVなどの無人探査機による検査手法の構築が必要であると考えられる.
モデルマウスを用いたアレルギー性皮膚疾患の追究

アレルギー性皮膚疾患罹患者数は増大の一途にあり、新規診断法・治療法の開発が急務である。本研究は、金属アレルギーに代表される遅延型過敏反応発症の分子機構について、金属アレルギーモデルマウスを用い、時間軸という因子を含めて包括的に追究することを目的とした。本研究により決定した金属特異的反応性T細胞レパトアは、新規診断法の開発に繋がるものであり、金属アレルギー誘導に伴い発現が上昇する共刺激分子・サイトカインは、新たな治療標的と成り得る。金属アレルギー発症モデルマウスを用いて金属特異的な遅延型過敏反応を誘導し、炎症部位に浸潤するエフェクター細胞について、フローサイトメトリーおよび免疫組織化学染色により検討を行った。その結果、金属アレルギーの誘導により、炎症部位の所属リンパ節においてCD8 T細胞が濃縮されると同時に、炎症部位へのCD4 T細胞およびCD8 T細胞の浸潤が認められた。高濃度金属の投与により炎症のみを誘導した場合には炎症部位への好中球の浸潤が著しく、金属アレルギーによる炎症部位との明らかな違いを見出した。また、金属アレルギーを誘導したマウスの所属リンパ節細胞をヌードマウスに養子移入を繰り返し行うことでin vivoにおいてエフェクター細胞の濃縮を試みたところ、金属投与によるアレルギー誘導の前後で、所属リンパ節における細胞数を明らかに変化させるT細胞レパトアが存在することが明らかとなった。以上により、これまで有効なin vivoモデル系が存在しないために特異的な反応系を用いた研究がなされずに不明な部分が多かった遅延型過敏反応の発症機序の一端として、エフェクター細胞および反応するT細胞レパトアについての情報が得られた。金属特異的に反応するT細胞レパトアの決定は、これまで一様にパッチテストに頼ってきた診断から、金属非接触型の新規診断法の応用開発に繋がるものであり、金属アレルギーの予防・診断への応用が期待される。さらに、金属アレルギーの誘導に伴い共刺激分子のリガンドの発現が増強されることから、その受容体に対する抗体をアレルギー誘導に先駆けて投与したところ、アレルギー誘導の軽減が観察されたことから、この分子は新たな治療標的と成り得ると共に、金属アレルギー診断の新たなマーカーとして期待できる。近年アレルギー患者数は増加の一途にあり、新規診断法・治療法の開発が求められている、そこで本研究は、金属アレルギーに代表される遅延型過敏反応発症の分子機構を時間軸という因子を含めて包括的に追究することを目的とした。その際、申請者らが開発した金属アレルギー誘導モデルマウスを用いることで金属特異的な反応を誘導し、詳細に検討した。平成21年度の成果として、(1)パラジウムに反応するエフェクター細胞およびT細胞受容体レパトアについての情報を得ていたこと、(2)金属アレルギーの誘導に伴い発現上昇が見られたT細胞上の共刺激分子受容体に対する抗体の投与によりアレルギー誘導の軽減が見られたこと等から、平成22年度は金属投与による遅延型過敏反応の発症機序についてのさらなる検討を行った。その結果、金属アレルギー誘導により共刺激分子受容体の発現が上昇したエフェクターT細胞サブセットが発現していないKOマウスを用いた場合には金属アレルギーの誘導が阻害されること、炎症性サイトカインの一つであるIFN-γがこのT細胞サブセットから放出されることが判明した。以上より、マウスに金属アレルギーを誘導した場合、特定のT細胞受容体レパトアが反応し金属投与部位に浸潤すると同時に、あるT細胞サブセット上に共刺激分子受容体の発現が誘導され、そのT細胞サブセットから炎症性サイトカインが放出されることで局所に炎症が起こることが考えられる。本研究による金属特異的に反応するT細胞レパトアおよびサブセットの決定は、それらをマーカーとして用いることで金属非接触型の新規診断法の応用開発に繋がるものである。また、金属アレルギーの誘導に伴いT細胞上で発現上昇が認められる共刺激分子受容体は、金属アレルギーにおける新たな治療標的と成り得る。
ヘテロ元素間結合の有機化学

平成8年10月4日東京神田お茶の水にある日本化学会館に研究分担者全員が集り研究会をもった。ここではまず研究代表者である檜山教授から基盤研究(C)の経過報告があり、次年度より発足する重点領域研究の代表である玉尾教授から重点領域研究「インターエレメント」の成立経緯と内容説明があった。インターエレメントとは周期表第13族から第17族の第3周期以降の典型元素と中心原子とし、これらの元素間あるいは遷移金属との間に結合を有する多様な有機化合物群を「インターエレメント有機化合物」と総称し、この化学を新たに系統的に研究するものである。「インターエレメント結合」を有する有機化合物はエネルギー準位が高く動きやすい骨格シグマ電子とさらに活性な不飽和結合パイ電子の存在に起因する顕著な特性をもち、基礎研究分野のシ-ズの宝庫である。このような「インターエレメント結合」の本質を有機化学的観点から分子レベルで解き明かすことが重点領域研究の目的であるとの説明であった。まさに「ヘテロ元素間結合の有機化学」と目標とするところは同じである。重点領域研究では、この概念をより広範に徹底的かつ総括的に取り扱うことになるので、わが国の幅広い分野の研究者を結集して研究を推進することができると期待している。この発明ののち、分担者それぞれに最新の研究内容について黒板を用いて紹介してもらった。詳細は省くが、いずれの分担者も研究計画にそって興味深い研究成果を得つつあり、重点領域研究が発足すれば各分担者の研究が大幅に進展するであろうとの期待がふくらんだ。この会合以降、重点領域研究発足のため、重点領域研究の主要構成員である玉尾、吉藤、小澤、檜山の各班長が数回にわたり会合をひらいて研究の進捗状況についての情報交換をおこなうとともに備品選定やスケジュールの打ち合わせなどの準備をした。さらに、公募研究に関する審査会を平成9年2月28日に開催した。研究費はこれらの会議費,旅費とアルバイト謝金に充当した。
アダプテーションとしての歴史小説ならびに歴史のアダプテーションに関する考察

歴史のアダプテーションとしての歴史小説について、招待講演の研究発表を行った後、それを活字にして日本語の論文を発表した。また、継続的な研究課題であるディケンズに関しては、伝記的事実と作品の関連について、ならびに『大いなる遺産』について国際誌に論文を発表し、『荒涼館』の翻訳(全4冊)を刊行するとともに、国際学会で研究発表を行った。また、小説から映画へのアダプテーションについてアメリカの学術誌に論文を掲載した。加えて、連合王国への海外出張を利用して、ディケンズならびにアダプテーションに関して、ロンドン大学のマイケル・スレイター、フィリップ・ホーン両教授から有益なレビューを受けることができた。本研究の目的は歴史と小説に関するアダプテーションの研究であり、27年度の研究実施計画には歴史小説についての理解を深化させることと、前回科研費研究から今回の研究のリンクとなる広い意味でのアダプテーションについての研究成果を世に問うことが含まれており、これにしたがって、国際的に著名な学術誌に研究論文を発表した。備品費で購入した映像資料を活用し、文学作品、特に歴史小説の映画へのアダプテーションの広範な実例に接することができた。文献調査の点では、James Chapman著Film and History、Robert Niemi著History in the Mediaなどの研究書には特に啓発されるところが多く、今後の研究方針に関して貴重な示唆を得た。旅費を利用した外国出張においては、ロンドンのBritish Film Instituteにおもむき、映像関係資料の調査を行うとともに、ディケンズの歴史小説A Tale of Two Citiesのアダプテーションについて、Michael Slaterロンドン大学名誉教授のレビューを受けることができた。映像資料、アダプテーションならびに歴史小説関係文献の収集・整理は順調に進み、それらの内容の吟味も然るべく進行している。また、国際的学術誌に研究成果を発表することもできた。したがって、本研究は着々と進捗していると言える。本研究の目的は歴史と小説に関するアダプテーションの研究であり、28年度の研究実施計画には歴史小説の理解を深化させることが含まれていた。これにしたがって、ディケンズの『二都物語』についての詳細なテクスト分析を含む論考を発表し、ヒラリー・マンテルの『ウルフ・ホール』とゴア・ヴィダルの『リンカーン』についての私見を延長・改良した講演を行った。また、ディケンズの『大いなる遺産』についての研究論文を作成し、これはこの分野の代表的な国際誌Dickens Studies Annualに採用が決まった。備品で購入した映像資料を活用し、文学作品、特に歴史小説の映画へのアダプテーションの広範な実例に接することができた。また、最近の長尺テレビ・ドラマを吟味することで今後の研究の可能性を拡大する貴重なヒントを得た。映像資料、アダプテーションならびに歴史小説関係文献の収集・整理は順調に進み、それらの内容の精査も然るべく進行している。研究成果も間断なく発表しており、本研究は着々と進捗していると言える。本研究のテーマは「アダプテーションとしての歴史小説ならびに歴史のアダプテーション」であった。このテーマに直接的にかかわる業績として、2017年度は英米の歴史小説(ヒラリー・マンテルの『ウルフ・ホール』とゴア・ヴィダルの『リンカーン』)に関する日本語の論文を発表した。この論文の主眼は歴史小説をどのように評価すべきか、という問いかけであり、これに対する答えとして、実在の人物や事件を題材にした本格的な小説の場合、歴史小説を歴史的な事実のアダプテーションと考えることによって、史実をどのようにアダプトしたか、を検討するのが平凡ながら本道であろうという提案を二つの具体例を通して行った。また、継続的な研究課題であるディケンズに関しては、彼の執筆した歴史小説である『二都物語』について、この作品ならびにこの作品を基にしたアダプテーション(映画)テクストの読みを深化させた。その過程で新しい作品解釈の可能性が見えてきたので、先行研究を検討した上で、近いうちに考えをまとめて研究論文の形で発表したい。また、ディケンズに関しては、『大いなる遺産』について国際誌に論文を発表し、『荒涼館』については翻訳(全4冊)を刊行するとともに、国際学会で研究発表を行った(なお、この発表原稿を活字にしたものはすでに国際誌に掲載が決定している)。研究の国際的な発信は当初の大きな目的の一つであり、これらの成果はそれを十分に満たすものである。当初の予定どおり、イギリスの小説家Hilary Mantelの歴史小説についての研究を進める。ディケンズの歴史小説について想を練り、できれば研究論文を執筆する。引き続き歴史小説の研究を継続する。長年の研究テーマである、ディケンズの代表的傑作、『荒涼館』の翻訳を刊行する。この小説について、国際学会で研究発表を行う。英文学物品が予定していた額よりも安価で入手できたため。
単調保存変換に基づく多次元非線形系の協和ダイナミクスの保証付設計論

多数の非線要素の和合によってダイナミクスを性能保証付きで設計する手法を開発するため、平成29年度は積分入力状態安定性という概念を持ちいて多次元システムのモノトーン表現を導出し、その単調保存変換の求解と数理性質の解析により基盤を作りあげた。モジュール追加あるいはシステム同士の結合によって生まれる多次元性は、個別状態では隠れていた非線形領域にダイナミクスを誘導し、孤立単体にはない現象を発現させ、大量エネルギの放出・消費や、崩壊につながる危険性があることを数式的に確認した。これを予測・防止するための非線形性の和合の指標として、「入力のない収束性」と「入力のある有界性」を融合した数理的定式化に成功した。平成30年度には、これを単調性の活用による(制御)リアプノフ関数(CLF)の統一構成法へと発展させることができた。これは幾何学的な方法であることから、有界ではない非線形要素の和合を直感的に予測・確立できる独創的で実用性の高いものとなった。このアイディアはシステムの大きさによらずスケーラブルに適用できることも明らかにし、巨大ネットワークへにおける非線形性の和合も予測・確立を可能にした。その成果は非線形システム制御におけるフィードバック制御器の設計論の開発にも応用し、積分入力状態安定性に基づくオブザーバを用いた出力フィードバック制御の大域的保証付き理論を世界で初めて可能にすることができた。その成果を応用することで、測定できない状態の区間を特定するインターバルオブザーバ(状態モニター)の開発にも新しい可能性を見出している。多次元非線形系の協和ダイナミクスの保証付設計論の開発という目標達成に向け、(A)単調保存変換の求解と数理性質の解析、(B)遅れ不変な単調保存変換の導出、(C)単調保存変換の分布定数対応、(D)スケーラブルな判別不等式の導出、(E)判別不等式の代数的計算への変換、(F)超直方体制約のない終局領域の保証、(G)単調性を活用した(制御)リアプノフ関数((C)LF)の構成、(H)単調CLFによるダイナミクス設計論の枠組化、(I)インターバルオブザーバの設計理論の整備という9個の研究項目を定めた。平成29年度は(A)と(D)および(F)のアイディア創出と原始的具現化に取り組み、予定通りの成果を出した。平成30年度は(A)(D)の成果にさらに(F)を全面・積極的に組み込んで抽象化を進め、当初は予想していなかった幅広い統一力を持った幾何学的に明解な数理的理論枠組として(G)を導くことに成功した。当初予測からすると十分完成に近い状態ではあるが、まだまだ発展が期待できる画期的なリアプノフ関数構成のアイディアである。(H)としてオブザーバを用いた出力フィードバック制御設計法の開発に取り組み、幾つかの大域的な性能保証に成功し、速報として会議発表、および、会議発表投稿まで進んだ。成果の詳細の幾つかは分野世界一の二大学術雑誌に投稿し、改訂段階まで進んでいる。非線形要素の協和ダイナミクスを活用して、(I)の研究も始め、初期成果を国際学会発表に投稿した。(I)の研究は研究代表者の別の関連研究の発展も加速し、幾つか成果発表している。これらは、能力のある海外研究協力者の招へいと訪問による討論を活用する計画の効果が現れた結果である。平成29年12月のオーストラリア訪問の後にも多くの討論を遠隔で行うだけでなく、平成31年2月にフランス研究者を1名招へいし、当初の計画以上の成果に結びついた。2年間で確立させた(G)の基盤理論を基に、最終年度は単調保存変換の遅れ(B)と分布定数(C)の対応化に取り組む。当初2年目の後半から着手予定であったが、(G)において予想以上に統一性の高い着想に成功したため、その確立に2年目を利用したこと、独創的な予想以上の(G)(H)の達成に至ったことなどが理由である。一方、その成果によって(B)(C)に予想外の難しさがあることを見出した。一般化エネルギーの単調性に基づく非線形要素の和合では、一般に要素毎の分離性が消えることが分かったためである。孤立単体にはない現象の結合による発現からの説明にも成功した挑戦的課題であるが、本助成金の最終年度に世界でまだ取り組まれていない本質的難問に着手できることは、理想的な研究の道である。(D)(E)は超直方体に制限されない本当のダイナミクス(F)を実現する形で幾何学的な代数方程式に2年目に帰着できた。最終年度は一般には数値解や陰的表現で得られる解を、陽な代数的解として導出する可能性を探る。(H)は出力フィードバック制御設計において非線形システム制御分野に本質的新枠組みを提供する潜在性のある成果に2年目に行き着いた、大成果として仕上げるため海外研究者と討論を引き続き行う。移動型ロボットやマルチエージェントの集団移動ダイナミクスなどのロバスト性への活用を検討するため、シミュレーションと実験には大学院生の協力を得る。(I)では実用性の進化に取り組む。これらの研究を大きく推進、完成させるため、招へい、あるいは、訪問により海外研究協力者から意見を集め、討論を行う。国際会議出席の機会に連動させる等実現性の高い効率化の工夫をする。国内外の学会・集会・ワークショップで成果を公開する。いくつかが極めて大きな成果であるため、分野世界一の二大学術雑誌等に投稿して採録を狙う。

掲載まで数年かかることもあるが、十分の価値がある。多数の要素から構成されるシステムを非線形性の和合により保証付きで設計する手法を開発するため、平成29年度はその基盤を築く第一歩として、多次元システムに積分入力状態安定性という概念を持ちいてモノトーン表現を導出し、その単調保存変換の求解と数理性質の解析を行った。多次元の源となるモジュール追加あるいはシステム同士の結合は、隠れた非線形領域にダイナミクスを誘導し、孤立単体にはない予想外の現象が発現させ、システムの非効率な大量エネルギの消費や、崩壊につながる危険性を持っている。これを予測、あるいは、非線形性の和合により防止する指標として、「入力のない収束性」と「入力のある有界性」を採用し、定式化を行った。これにより、直列・帰還結合のそれぞれについて収束性と有界性が保たれる・保つような設計ができる条件を数理的に導くことに成功した。これらには、一般エネルギーの概念を備えるリアプノフ関数というスカラー量を使って、複雑なシステムをモジュール分解して特徴付けるという手段を採用した。一方、そのようなスカラー量による特徴化を経由せず、もともとの多次元システムが単調性を有するときには、システムの状態の要素間の大小関係が保存されることを証明し、それを区間オブザーバの設計に活用する道筋を新しく創った。不確かなノイズが加わるような場合も取り扱いが出来るよう、これらの成果の一部を確率システムの場合にも拡張した。確率ノイズがある場合とない場合の達成性能の違いを正確に定式化・判別する数理的手段も開発した。さらには、ルジャンドル変換を用いた独創的は発想により、システム次元にスケーラブルな判別不等式への定式化する方法を導いた。これは、解析的結果を基に、その上に数値計算を使ってさらなる改善を達成する手順の開発につながった。単調保存変換に基づく多次元非線形系の協和ダイナミクスの保証付設計論の開発という目標の達成に向け、交付申請書に記載した(A)モノトーン系に対する単調保存変換の求解と数理性質の解析、(B)遅れ不変な単調保存変換の導出、(C)単調保存変換の分布定数対応化、(D)スケーラブルな判別不等式の導出、(E)判別不等式の代数的計算への変換、(F)超直方体制約のない終局領域の保証、(G)単調性を活用したCLFの構成、(H)単調CLFによるダイナミクス設計論の枠組化、(I)インターバルオブザーバの設計理論の整備という9個の研究項目を定めた。初年度は計画通り、(A)と(D)および(F)のアイディア創出とその具現化を中心にして取り組み、予定通りの成果を出し、幾つかの成果は研究速報として発表と投稿まで進んだ。また、それらの理論的成果のより抽象化も順調に進めることができた。この段階で(G)を十分に取り込むこともできた。これらは、海外研究協力者の招へい、あるいは、訪問を活用して研究をすすめるように計画した効果がしっかりと現れた結果である。12月にオーストラリア・メルボルンで開催された国際会議への出席の前に、単調性および非線形安定論で世界最先端の研究を展開する2名の研究者の研究機関へ訪問した。滞在時には(D)(F)を主な題材とした深い討論し、その前後の遠隔のコミュニケーションも通して、(D)(F)の事項を30年度中にほぼ完成させるシナリオが出来上がった。これは間接的に、研究事項(A)の幾つか基本アイディアにつながった。
科学社会学と学説史研究の統合による社会学の課題発見の研究

日本社会学会の下位分野間ネットワークの分析と、学会誌にあらわれる日本社会学の方法論の趨勢について分析した。日本社会学会は、その規模が拡大し専門分化が拡大しているといわれる。しかし、2006年の日本社会学会の名簿をデータとして、下位分野間の研究者の重なり具合を分析した結果、各分野は緩やかに繋がっており、複数の異なるグループに分かれているわけではないことが分かった。また、方法論の趨勢に関しては、1990年代の後半から質的な研究が顕著に増加し、学説史・理論研究が減少していることが分かった。2006年の日本社会学会名簿から半分の会員を系統抽出し、その専門分野と所属大学などの情報をデータとして入力した。その結果、日本の社会学で専攻している社会学者の多い上位5分野は、下記のとおりであった。1福祉医療、2コミュニケーション、3家族、4文化、5宗教。これを過去の同様の研究成果と比較すると、社会哲学・社会学史や一般理論を専攻する社会学者の減少が顕著である。また、専門分野間の距離を専攻する社会学者の重なり(クルチンスキの類似性尺度)で測定すると、組織論と産業労働が最も近接しており、哲学学史と一般理論、家族と性世代が2,3番目に近接していることがわかった。さらにこのような専門分野の重なりを、多次元尺度構成法で23次元空間に布置した。とうぜん規模の大きな専門分野が中心に来るが、明確なスター構造は見られず、全体のハブになるような分野が存在するとは言えなかった。また、19522010年のあいだに『社会学評論』と『ソシオロジ』に掲載された論文で用いられた方法を、1理論、2計量、3エスノグラフィー、4歴史、5数理に分類し、時代によって用いられる方法論がどのように変化してきたのか分析した。1990年代ごろから理論研究の比率が下がり、歴史とエスノグラフィーの比率が増加していることがわかった。2008年までのデータは2009年の時点ですでに入力・分析済みであったが、今回2010年のデータを追加し、データのクリーニングを徹底して既存データの欠損値を減らして分析したが、特に傾向に変化は見られなかった。これらの成果の一部は、依頼された原稿や学会で発表した。日本の社会学に関しては規模の拡大と専門分化の進行のため、棲み分けや相互無関心が生じているという指摘があるが、実際にそのようなことが生じているかどうか検討した。仮説としては断片化仮説(社会学は相互に無関心な下位グループに断片化している)、統合仮説(社会学には中心となるような下位分野が存在する)、弱い連結仮説(中心的な下位分野は存在しないが様々な分野が緩やかに繋がっている)、という3つの仮説を検討した。具体的には日本社会学会の下位分野間ネットワークの形状について、一般化ブロックモデリングをもちいて分析した。データは2006年の日本社会学会の名簿を用い、系統抽出法でサンプリングを行った。名簿題に記載の専門分野のデータを使い、専門分野間の研究者の重なりを調べた。今回の分析では1ネットワークの形状に特に注目し、分野間の重なりに関する距離行列を三つの閾値を設定してバイナリーな有向隣接行列に変換し、それぞれ一般化ブロック・モデリングで単純化した。その結果はバイナリーな行列に変換する際の閾値によって異なるが、いずれの閾値を使っても弱い連結仮説に対応するモデルがもっともデータへの適合度が高かった。また断片化仮説よりは統合仮説のほうが適合度が高かった。
均質化法と連鎖反応理論による電気化学触媒反応の数理モデル構築

白金等の優れた既存の触媒は、あたかも自己組織的に電子移動を促進しているかのように連鎖反応を効率的に行っているが、現状の電気化学理論はこれを理解するに至っていない。一方、生物はこうした希少金属を使わずして高効率なエネルギー変換を実現している。本研究課題では、合成分子から多電子移動性を示す触媒開発を目指す実験解析と非線形ダイナミクス理論の相互研究により、現象論的モデルを導きだし自己組織的連鎖反応を理解することを目指す。またその足がかりとなる数学的な準備を始める。連鎖反応の各過程に生成物からのフィードバックを仮定したTributsch-Pohlmannモデルは多電子移動を説明し得る現象論モデルの卵と考えられている。Tributsch-Pohlmannモデルはプリゴジンの連鎖反応理論を一般化し、ある状態から別のある状態に遷移する際に際に中間生成体を経てゆくと考える。多電子が一気に移動するというのは、この中間生成体にほとんど止まらずに別の状態に急速な遷移が起るということである。この反応を加速するためにTributschは、仮想的な中間生成物を考え、中間生成体の反応定数が中間生成物濃度に依存すると考えたのである。中間生成体方向に連続極限をとり、見かけ上は非線形の増殖項のある移流拡散方程式が得られる。昨年度に引き続き、Tributsch-Pohlmannモデルの解析を進めた。ある条件下では、TPモデルの時間発展として増大するパルス進行波的な解が得られているが、この物理的解釈を議論した。一見、自己触媒的に加速が実現しているが、実際には端点での最終状態が重要でこの値を大きくすることが必要である。最終状態の境界条件及び材料の空間方向の自由度に関する依存性を数値計算により解析した。昨年度に引き続きTributsch-Pohlmannモデルの解析を進めた。まず境界条件を定式化し、ある条件下では、TPモデルの時間発展として増大するパルス進行波的な解が得られているが、この物理的解釈を議論した。特に材料の自由度に関しては、実験サイドを十分なやりとりを行うことができず、仮想的な数値シミュレーションを行った。すなわち係数のランダムネスをパラメーターとしてその依存性を調べた。Tributsch-Pohlmannモデルに現れる自己触媒的に加速が実現する解の数学的な定式化を行う。また電極方向に拡張したモデルを作る。電極全体として最終状態が入力状態より大きくなるような条件を数値的に探る。その際、実験サイドとの議論に基づいて、電極方向のミクロな構造を入れることが重要で、均質化極限をとりマクロスコピックなモデルを構築する。白金などの希少金属はあたかも自己組織的に電子移動を促進しそれによって高効率にエネルギーを得ることができるが、現状の電気化学理論はこれを理解するに至っていない。本研究課題では、合成分子から多電子移動性を示す触媒開発を目指す実験解析と非線形ダイナミクス理論の相互研究により、現象論的モデルを導きだし最終的に自己組織的連鎖反応を理解することを目指す。またその足がかりとなる数学的な準備を進める。連鎖反応の各過程に生成物からのフィードバックを仮定したTributsch-Pohlmannモデル(T-P理論)は多電子移動を説明し得る現象論モデルの卵と考えられている。多電子移動型電極触媒の解析を(1)ミクローメソ、(2)メソーマクロに分ける。(1)における電子移動はT-P理論を用いて解釈し、(2)は均質化法により近似を行い、トータルとしてミクロからマクロを繋ぎ、実験結果との照合を経て数理モデルの構築を行う予定である。もし実験と数理モデルの検証に不整合があるならば、T-P理論における作業仮説であった相変数の非線形性、フィードバックパラメーターなどの見直しをはかる。数学の専門家である研究代表者:小川、研究分担者:宮路が、電気化学実験の専門家の研究分担者:中西と本研究課題に共同してアタックするため、初年度は、主に数理モデル解析のための準備を行った。超電導に対するGinzburg-Landau理論の類推から,T-P理論から得られる数理モデルがある種の反応拡散系になることを想定して、その数値シミュレーション、分岐解析、空間的パターンの制御などに関して進展があった。具体的には、大域フィードバックを持つ反応拡散系や修正されたBenney方程式の進行波解の分岐解析などである。多電子移動を説明し得る現象論モデルのTributsch-Pohlmannモデルから得られる非線形拡散方程式に一種の進行パルスが現われる、またそれが自己組織的連鎖反応に密接に関連することを期待している。まだ直接そこに踏み込めていないものの、進行波の安定性に関する解析方法を開発している。進行波解の固有値の集積問題などの数学的な取り扱い、進行波解のトーラス分岐の追跡法を確立し、これを修正されたBenney方程式に応用し、短形進行波解のさざ波解の分岐を示した。また反応拡散系の大域フィードバック制御をより幅広いものに改良し、定在波が現れる倍周期分岐を見つけた。