hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
環境先進国の自然系博物館・動物園から探る生物多様性教育の効果的展開を実現する要件

動物が生息する自然環境を再現した展示に人が入り込んで観察できるような構成の動物園が多く,様々な角度から展示動物を観察することが可能となっていた。展示動物が野生下でどのような生活をしているのか,人間生活とどのように関わっているかなどについて解説板等で示されていることが分かった。展示デザインの工夫と教育的意味合いとが相互に作用している実態が理解できた。初年度の調査について中間報告的に学術会議において課題研究として公表できた。複数の成果を報告し,専門家らとの意見交換が活発にできた。さらに,予定していた海外調査も滞りなく進んでいる。初年度に引き続き,代表者,分担者がそれぞれの調査を遂行する。初年度に訪問できなかった動物園。自然系博物館への調査を行う。初年度の成果を科学教育学会年会において,課題研究として報告し,プロジェクトチーム内だけでなく,広い視野で専門家とのディスカッションを試みる。今後は研究メンバーでのディスカッションを深め,これまでに取得した資料の分析,集約,成果の公表を行う。最終年度に向けた成果の集約と還元の手法について検討をすすめる。さらに,各分担者が行ってきた調査の論文投稿,学会発表等を促進する。これまでに未調査な箇所(地域,動物園)を洗い出し,本研究に必要なデータを取得する。また,フォローアップ調査の必要性についての検討も進める。
腫瘍細胞の染色体異常を半自動的に検出するシステムの製作

染色体数の異常を、FISH法を適用して、細胞核内の発光数を計数することで診断できる。我々が開発中の支援システムにおいて、核内光点の計数は、これまでは自動化の程度が低かった。本研究では、単なる支援に止まらず、積極的に自動化することで検査士への負担を軽減し、多数の観察結果を容易に取得可能とすることを目的とする。計算機で処理された画像は「設備備品」の項にあるビデオテープレコーダに録画され、後に計算機制御により必要なデータをカラープリンタに出力してシステムの向上に役立てられた。本研究により次の成果を得た。(1)低倍(x20)の対物レンズの使用により、肉眼による観察条件に比べて、一度に計測できる面積が約4倍に拡大した。これによって、水平方向にステージ移動させる回数が減少するため、ステージ移動に要する時間が減少した。また、この変更により画像の明るさが増し、露光時間も短縮された。(2)光軸方向の標本化間隔を最適化したため、ピント合わせ処理で必要なステージ移動回数が減少し、処理時間が短縮された。(3)ピント評価法の検討によって、より高速で安定した合焦点検出が可能となった。(4)細胞核を染色する蛍光色素の発光特性の標本ごとの違いを、計測画像をもとに補正することで、単純にFITCの緑成分のみの2値化による検出に比べて、正確な検出が可能となった。(4)露光時間を計算機から制御できないCCDカメラであっても、ソフトウェアで露光完了を検出することができた。このため、CCDカメラの露光時間を計算機が自動的に算出でき、無駄な待ち時間を減少させて処理時間の短縮が可能となった。これらの結果から実用的な処理時間と精度を持つシステムの製作が可能な事を示すことが出来た。今後実際の標本を数多く処理することでシステムの信頼性を確認したい。研究成果は、裏面の「研究発表」に記したもの以外、次の文献にも記載されている。平成7年度岩手大学研究科修士論文依田拓「蛍光インサイツハイブリダイゼーション法に基づく細胞異常判定の自動化」ppl-33(平成8年3月)。
ファシリテーションー生物学的侵入関係の決定機構解明

多種共存機構であるファシリテーションは、リターと微地形の発達により顕著となるが、定着促進効果が生物学的侵入を促進すれば、生態系回復には負の作用となる。そこで、在来種と外来侵入種が侵入している地域を選び、定着種決定機構に関する比較実験を行った。その結果、リターの発達様式と侵入種の特性との対応関係が最も高く、リター発達は気候に規定されていた。したがって、光・土壌資源や微地形よりもリター発達様式が、より侵入種を規定することが明らかとなった。ファシリテーション(他種定着促進作用)は、遷移初期において群集多様性を高める主要な要因として注目されるが、時に、生物学的侵入を促進することとなり、ファシリテーションが生態系劣化を誘引することがある。そこで、ファシリテーションと生物学的侵入との関係を明らかとするために、ファシリテーション作用が顕著である谷地坊主(以降tussock)を対象に、操作実験を行った。Tussockはホロムイスゲ・ワタスゲ・ヒメスゲを選んだ。これらのtussockが、どの植物群を特にファシリテーションするのかを検証しつつある。操作実験区設置前に、tussockおよび他種個体のマッピングを行い、空間構造を把握した。実験区は、1)平坦部[tussockの発達していない平坦部]、2)Tussock区[操作を施さない対照区]、3)Tussockリター除去区、である。それぞれの区に対し、播種(単播区×2)・混播区(×1)と非播種区(×1)を設置し、3(tussock処理)×4(播種処理)=12処理区、となるように実験区を設置し、播種実験を行い追跡調査を行っている。これまでに得た主な成果は以下の通り。乾燥地(渡島駒ケ岳)においては、tussockによる被陰効果とトラップ効果により、エゾヌカボやヒメノガリヤスの実生発生および生存率が裸地に比べ高くなっていた。湿地(サロベツ湿原)においては、被陰効果とトラップ効果が認められたが、さらに、土壌移動の緩和作用と、tussock基部から頂部に向かう過湿から乾燥にかけての高い水分勾配の成立が示された。特に、湿地においては、この高い勾配が、様々な種の侵入・発芽を促進していることが示せた。また、これらの効果は、リター除去を行っても被陰以外の効果は大きく変化せず、リターよりもむしろtusscokの形状そのものがファシリテーションに関与していることが示された。発芽率は、生物学的侵入種の方が在来種よりも高かく、また発芽域も広かった。実生および環境は、2010・2011年度も追跡調査を行い、各生物群について生活史全体を通してのファシリテーション効果を定量化し、生物学的侵入との関係を明らかとする予定である。ファシリテーション(他種定着促進作用)は、遷移初期に群集多様性を高める主要な要因として注目されるが、時に、生物学的侵入を促進することとなり、ファシリテーションが生態系劣化を誘引することもあり、遷移は加速されるが潜在的な生態系への回復は遅延することがある。Tussock種はホロムイスゲ・ワタスゲ・ヒメスゲを選んだ。各Tussockが、どの植物群を特にファシリテーションするのかを検証しつつある。実験区は、1)平坦部[tussockの発達していない平坦部]、2)Tussock区[無操作対照区]、3)Tussockリター除去区、である。それぞれの区に対し、播種(単播区×2)・混播区(×1)と非播種区(×1)を設置し、3(tussock処理)×4(播種処理)=12処理区、となるよう実験区を設置し、播種および移植実験を施し追跡調査を行った。乾燥地(渡島駒ケ岳)では、tussockによる被陰効果と種子トラップ効果により、エゾヌカボやヒメノガリヤスの実生発生および生存率が裸地に比べ高い。ただし、生物学的侵入種のTussock利用は認められなかった。湿地(サロベツ湿原)では、被陰効果・トラップ効果が認められ、さらに、土壌移動低減作用とtussock基部から頂部に向かう高い水分勾配の成立が示された。特に、ファシリテーションの強さは、土壌水分を介した環境変化により決定されることが示唆され、高い水分勾配が、様々な種の侵入・発芽を促進していた。これらの効果は、リター除去を行っても被陰以外の効果はほとんど変化せず、リターよりもtusscokの形状そのものがファシリテーションに関与していることが示された。発芽率は、生物学的侵入種の方が在来種よりも高く、また発芽域も広いことも侵入の一因であった。

実生および環境について、2011年度には追跡調査を主に行いデータの補完を行ったうえで、各生物群について生活史全体を通してのファシリテーション効果を定量化し、生物学的侵入との関係を明らかとする予定である。ファシリテーション(他種定着促進作用)は、遷移初期に群集多様性を高める要因として注目されるが、時に、生物学的侵入を促進し、ファシリテーションが生態系劣化を誘引することもあり、遷移は加速されるが生態系回復は遅延することがある。そこで、ファシリテーションと生物学的侵入との関係を明らかとするために、ファシリテーション作用が顕著である谷地坊主tussockを対象に操作実験を行った。操作実験区設置前に、tussockおよび他種個体のマッピングを行い、空間構造を把握した。実験区は、平坦部[tussockなし]、2)Tussock区[無操作対照区]、3)Tussockリター除去区である。各区に対し、播種(単播区×2)・混播区(×1)と非播種区(×1)を設置し、3(tussock処理)×4(播種処理)=12処理区、となるよう実験区を設置し、播種および移植実験を施し追跡調査を行った。主な成果は以下の通り。乾燥地ではtussockによる被陰効果と種子トラップ効果により、禾本植物の実生発生と生存率が裸地に比べ高かった。ただし、生物学的侵入種のtussock利用はない。湿地では、被陰効果・トラップ効果が認められ、土壌移動低減作用と微地形に伴う水分勾配の成立が示された。ファシリテーション強度は、土壌水分を介した環境変化により決定されることが示唆され、高い水分勾配が、様々な種の侵入・発芽を促進していた。これらの効果は、リター除去を行っても効果はほとんど変化せず、tusscok形状がファシリテーションにより関与していることが示された。発芽率は、生物学的侵入種の方が在来種よりも高く、発芽域も広かった。実生と環境の追跡調査を行いデータ補完を行ったうえで、各生物群について生活史全体を通してのファシリテーション効果を定量化し、生物学的侵入との関係を示した。
地球規模の気候変動研究に関する国際協力

WCRPとして組織されている全球規模での気候変動の研究に関する企画委員会に積極的に参加し、その研究計画の進展に資すると共に、日本の国内の研究活動を紹介し、国際的な相互理解を促進した。4月には、ワシントンで開かれたCLIVAR-SSGに参加、CLIVARの実施計画策定に参加した。CLIVARは、GOALS,DECCEN,ACCと三つの分野に分かれているが、GOALでは、日本が中心として行っているGAMEとの連携を、DECCENでは、北太平洋を中心とした10年スケールの気候変動に関する観測的研究の必要性を強調した。7月には、WOCE-SSGに参加し、WOCEデータの取りまとめ、総合化に関する討議に参加した。とりわけ、日本付近で行われている黒潮計測、日本海での観測結果などを報告した。12月には、GCSSに参加し、雲の力学に関する討議に参加した。日本でも、雲モデルに基づく研究が進展してきたのは、この活動の成果である。2月には、GEWEX-SSGに参加した。この会議では、GAMEを中心とする陸域水文過程の観測的研究の強化を踏まえて、21世紀の始めに、世界的な観測計画を提案した。また、2月には、第6回の日米気候変動会議に参加し、今後の気候変動研究計画について討議した。特に、ハワイにIPRCという研究センターが日米共同で出来たこと。また、アメリカの研究費が増加してきて新たな研究計画を策定できる余地があることから、真剣な討議が行われ、今後の研究計画に関する決議がなされた。気候変動研究計画(WCRP)の各種の委員会に参加し、気候変動のメカニズムの解明に努めた。まず、雲と放射の関係を研究するために、中島が国際放射委員会に出席し、最近の我が国の研究を報告すると共に、世界の研究動向に関する知見を得た。現在、日本が主導しているGAME研究計画の成果と現状を、安成が、GEWEX-HMPで報告し、同種の研究計画との調整を行った。この結果、GAMEの成果は廣く世界に認知させるところとなった。なお、安成は、HMPの委員長に就任し、来年は日本で会議を開催することとなった。この他、日本が責任を持って行っている国際土壌水分プロジェクトも多大な成果をあげており、国際的にも高く評価された。住と竹内が、インドのゴアで開かれたTAOパネルとCLIVARモンスーンパネルに出席し、日本の成果を発表すると共に、会合の国際協力につちえ話し合った。その結果、日本が展開使用としているTRITONブイ計画や「みらい」の就航は廣く世間の期待を集めることとなった。モンスーン研究でも日本のGAMEとの協力が強く要請され、ここでも日本の存在価値が広く評価された。その他、WOCE,PICES,SPARCなどにも委員を派遣し、日本の研究成果を発表すると同時に、国際的な気候研究の枠組み作りに貢献した。特に、注目するのは、近年のこの様な国内の研究活動の発展と共に、日本の研究が国際的にも高く評価されるようになったことである。引き続き努力を続けてゆく必要がある。WCRPとして組織されている全球規模でも気候変動の研究に関する企画委員会に積極的に参加し、その研究計画の進展に資すると共に、日本の国内の研究活動を紹介し、国際的な相互理解を促進した。

2月には、GEWEX-SSGに参加した。この会議では、GAMEを中心とする陸域水文過程の観測的研究の強化を踏まえて、21世紀の始めに、世界的な観測計画を提案した。また、2月には、第6回の日米気候変動会議に参加し、今後の気候変動研究計画について討議した。特に、ハワイにIPRCという研究センターが日米共同で出来たこと。また、アメリカの研究費が増加してきて新たな研究計画を策定できる余地があることから、真剣な討議が行われ、今後の研究計画に関する決議がなされた。
5軸能動制御型磁気浮上ディスクモータの研究

本研究は,ディスク型ロータを非接触で支持・回転を行う5軸能動位置制御型アキシャルセルフベアリングモータの提案とその基本原理の確認を行った。ステータとロータの外側に円筒型の磁気回路を新たに設け,直流電流を印加することにより,ロータの回転制御と浮上制御を行う。有限要素法による磁場解析により,ラジアル力と傾きトルクが発生することを確認し,軸受力の制御方法を開発した。そして試作機を製作し,非接触での浮上回転制御に成功した。以上の結果より提案するモータが実現可能であることを明らかにした。本研究では,シャフトを有しないディスク形状のロータに対して,オフセット磁路を加えたステータをディスク両面に配置した構造を持ち,5軸の能動位置制御を行うモータの開発を行う。平成25年度は有限要素解析ソフトJMAGを用いて,6突極ステータと2極永久磁石ロータを用いた場合の磁気力の計算を行った。まずラジアル方向力制御電流のみを印加し,そのときロータで発生する回転トルク,アキシャル方向力,ラジアル方向力,ラジアル軸回りのモーメントを計算した。その結果,制御電流の大きさに比例するラジアル方向力が発生することが確認できた。ラジアル方向力はロータの回転角度によって大きさが変動するが,最も小さい位置でも十分な力が発生していたため,浮上制御が可能であると判断した。しかしラジアル方向力制御電流により,アキシャル方向力と傾き方向のモーメントも同時に発生することが分かった。そこで不要な制御力を打ち消すため,モータ制御電流,アキシャル方向力制御電流,傾き制御電流,ラジアル方向力制御電流を同時に流したところ,不要な制御力を打ち消し,希望する制御力が得られることを確認した。さらに実機製作のため最適な永久磁石形状の検討を行った。本研究では扇形の永久磁石を用いるが,ラジアル方向力が大きく,かつ変動が小さくなる磁石の中心角度の検討を行った。その結果,ロータ磁石の中心角度を150度としたときに最適となることが分かった。そして制御系の構成をより簡単にするため,ステータを4突極とした場合についても解析を行った。その結果,ラジアル方向力の発生を確認したが,他の制御電流を印加したときの特性についてはさらに検討を行う予定である。2014年度は,補極を有する5軸能動位置制御型の実験装置の作成と制御システムの構築を行い,非接触浮上回転試験を行った。実験装置のステータは,現存する装置に補極を追加する形で製作し,ロータは新しく製作した。制御システムは,DSP2台と電流計算用回路からなり,渦電流変位センサで検出したロータの位置と姿勢から,必要な力とモーメントを計算し,さらに各コイルに流す電流を計算する。上側ステータで一つの水平軸方向の並進運動と回転運動を,下側ステータで上側と直交する方向の並進運動と回転運動を,上下のステータを用いて上下方向の並進運動と回転トルクを制御する。ラジアル方向力とラジアル軸回りの傾きトルクは,4極電流と直流電流を流すことによって発生させる。ステータに4極電流を流すと,ロータにはラジアル方向力と傾きトルクが同時に発生する。また直流電流を流してもロータにはラジアル方向力と傾きトルクが発生するが,傾きトルクの向きが4極電流と反対方向となる。よって4極電流と直流電流を同時に向きに流すことによって,傾きトルクが打ち消され,ラジアル方向力のみが発生する。4極電流と直流電流を逆向きに流すとラジアル方向力が打ち消され,傾きトルクのみが発生する。実験では,まずラジアル方向力と傾きトルク発生用の電流を流し,発生する力を測定した。その結果,有限要素解析と同様に,ラジアル方向力と傾きトルクが発生することを確認した。次にロータの浮上制御を行った結果,安定した非接触浮上が実現出来た。さらにインパルス応答を測定し,高い減衰比が得られていることを確認した。本研究課題では,アキシャル型セルフベアリングモータに円筒型の磁気回路を追加することにより,ディスクロータのアキシャル軸周りの回転トルク制御,およびアキシャル方向とラジアル方向の変位,ラジアル軸周りの回転角の位置制御を行うモータの開発を行っている。有限要素解析ソフトを用いた磁場解析,および試作機により実験により,位置制御のための力とトルクが発生することを確認し,浮上回転が可能であることを実験により確認した。2015年度は,駆動アンプに不具合が生じたため,駆動アンプの改良,再製作を行った。完成した駆動アンプを用いて動作試験を行い,非接触での安定浮上を確認した。本年度は駆動アンプの問題解決に時間が掛かったため,回転試験時の安定性改善に取り組むことが出来なかったが,2016年度に継続して試験を行う予定である。本研究課題では,5自由度の能動制御が可能なモータ構造を提案し,浮上回転制御が実現できることを明らかにすることであるが,現在までに,提案する方法で浮上制御が実現できることを実験により確認している。

これより現在の達成では,おおむね順調であると考えている。機械工学,制御工学,メカトロニクス現在までに,非接触での浮上制御が実現出来ることを確認しているが,回転制御は確認できていない。今後,モータ制御用に回転角センサ取り付け,閉ループトルク制御を用いて回転制御を行う予定である。平成25年度は,三次元有限要素磁場解析ソフトを用いて,提案する構造および制御方法で5軸能動制御が実現出来ることを確認する計画であった。当初の計画通り,有限要素解析により制御可能であることを確認した。そして実機製作に向けた検討を行った。実験装置の製作費が当初予定よりも低くなったためである。今年度は,実機を用いて提案するモータが実現可能かどうか検討する。現在,試作機の製作を進めている所である。また同様の構造のモータの実験で,傾き制御電流によってラジアル方向力が発生することが確認できたので,オフセット磁界を用いない方法での制御方法を検討していく予定である。実験装置の改良に使用する。当初予定していた有限要素解析ソフトではなく,より電磁力解析に適したソフトを導入したため,初年度の経費が計画よりも大きくなり,前倒しにより執行した。またそのため実機に製作に予定した経費が少なくなり,実機製作をすすめることが困難となった。そのため実機製作を先送りし,設計に時間を掛けることにした。今年度の経費とあわせて,実験装置の製作,駆動アンプの購入,変位センサ,永久磁石などの購入に使用する計画である。
ラット10番染色体上に存在する精巣形成不全症の病因遺伝子の採索

自然発症の突然変異精巣形成不全症ラットの病因遺伝子(hgn)は、ラット第10染色体上に存在しており、本研究では、hgn遺伝子座周辺の詳細なマップ作成し、ラット第10染色体と相同なマウス第11染色体にマップされた既存の遺伝子の中から候補遺伝子を見いだすか、あるいはポジショナルクロ一二ングに向けて準備をすることであった。実験は当初の計画より進展が早く、本年度までに384個体のバッククロスを作製し、マイクロサテライトでのタイピングにより、hgn遺伝子座をD10Rat68からD10Rat159の1.4cMの範囲に絞り込むことに成功した。また、マウスバッククロスを用いることにより、hgn遺伝子座がマウス第11番染色体上のおよそ4446cMの間に存在することを明らかにした。さらに、ラットおよびマウスのRadiation hybrid panelを用いることにより、hgn遺伝子座と完全連鎖する複数のマイクロサテライトを配列した。現在までにhgnの有カな候補遺伝子は見出されていないが、当初の予定通り、ポジショナルクロ一ニングに向けての準備は本年度までにほぼ完了したと言える。また、本研究で蓄積したノウハウを用いて、hgnと同様に常染色体性単純劣性で遺伝し、全身性皮下水腫を呈して出生直後に死亡する骨軟骨形成不全症ラットの原因遺伝子(ocd)をラット第11番染色体上にマップすることに成功した。また、優性遺伝を呈する無毛症ラットの原因遺伝子(Ht)は、hgnの極近傍にマップされ、この領域で同定されているnudeの原因遺伝子(whn)との関連は興味深い課題となった。自然発症の突然変異精巣形成不全症ラットの病因遺伝子(hgn)は、ラット第10染色体上に存在し、D10Mit2と完全連鎖することが、48個体のバッククロスを用いた多型解析で既に明らかにされている。本研究では、hgn遺伝子座周辺の詳細なマップ作成し、ラット第10染色体と相同なマウス第11染色体にマップされた既存の遺伝子の中から候補遺伝子を見いだすか、あるいはポジショナルクローニングに向けて詳細なマップを作成することを目的としている。計画では平成10年度に約100匹の戻し交配仔を生産し、平成11年度に総数約150匹について、マッピングを行う予定であった。しかし、教室に蓄積されたノウハウが効率よく作業に反映されたため、予定より短期間で上記の目的が達成がされた。現在までに、総計166個体の戻し交配仔について、多型解析を終了させている。この結果、hgn遺伝子は、D10Mit2以外に、NOS2(NO合成酵素)のイントロン部分に由来するマーカーを含む8個のマイクロサテライトマーカーと、166個体で完全に連鎖してた。さらに、hgn遺伝子座周辺のラットとマウスで共用できるマーカーを見いだすことに成功し、hgn遺伝子座がマウスD11Mit364(44cM)とD11Mit365(46cM)の間に存在することが判明した。しかし、現在の所マウス第11染色体の4446GcM内にマップされた既存の遺伝子の中に、有力な候補は見あたらない。平成11年度には、ラット戻し交配仔の個体数を増やして、hgn遺伝子座と完全連鎖するマーカーとの位置関係を明らかにし、ポジショナルクローニングに向けての準備を進めると共に、マウスのバッククロスあるいはRHパネルを用いてhgn遺伝子のマウス上での位置をさらに絞り込み、マウスや人のEST検索から、ポジショナルキャンディデート法での病因遺伝子同定も試行するつもりである。
新規グリア細胞由来神経栄養因子産生促進物質の生体内における有効性と作用機構の解明

申請者らが独自に開発したフェニルチオシクロペンテノン誘導体(GIF-0642, GIF-0643)はC6細胞でグリア細胞由来神経栄養因子など種々の神経栄養因子の発現を転写依存的に増加させ、MAPキナーゼ経路の種々のキナーゼのリン酸化を亢進した。ビオチン化GIF-0642を合成しpull-downアッセイ法によりGIF-0642がMAPキナーゼ経路のシグナル分子に結合するかどうかを検討した結果、化合物がRafに直接結合することが示唆された。一方、フェニルチオシクロペンテノン化合物のin vivoにおける有効性についてGIF-0642をマウスの腹腔内に投与し、RT-PCR法により種々の神経栄養因子発現に及ぼす影響を検討したが、GIF-0642は効果を示さなかった。今後、化合物の投与量、溶剤の種類、投与法などの検討を要する。(1)今年度はフェニルチオシクロペンテノン誘導体投与によるマウス脳グリア細胞株由来神経栄養因子(GDNF)の発現解析を行う計画であった。GIF-0642はこれまで合成したシクロチオシクロペンテノン誘導体の中では最も強力にC6細胞の種々の神経栄養因子の発現を増加させた。そこでGIF-0642をマウスの腹腔内に投与し、RT-PCR法によりGDNF並びに脳由来神経栄養因子(BDNF)、神経成長因子(NGF)の発現に及ぼす影響を検討した。しかし、マウスの腹腔内投与ではGIF-0642は脳のこれら神経栄養因子の発現に影響しなかった。GIF-0642のリード化合物であるNEPP11は腹腔内投与により脳へ移行することが報告されているので、NEPP11との比較も並行して行う必要があると考えられる。(2)脳虚血マウスモデルの作製を試みた。実験動物専用ガス麻酔システムを用いることにより安定した麻酔下で手術を行うことが出来た。TTC染色により梗塞ができたことを確認したが、安定した結果を得るにはさらに手技の訓練が必要である。(3)GIF-0642の作用機構を解明するために、C6細胞を用いてMAPキナーゼなど生存に係るシグナル分子のリン酸化を解析した。GIF-0642はMAPキナーゼ経路の種々のキナーゼのリン酸化を亢進した。GIF-0642の標的分子を明らかにする目的で、ビオチン化GIF-0642を合成しpull-downアッセイ法によりGIF-0642がMAPキナーゼ経路のシグナル分子に結合するかどうかを検討した。その結果Rafに化合物が直接結合していることが示唆された。今後、Rafの細胞内局在をビオチン化化合物の細胞免疫染色法により検討する予定である。GDNF発現誘導機構の解明:培養細胞を用いGDNF発現誘導機構を解析した結果、フェニルチオシクロペンテノン化合物のGIF-0643はPPARγに結合し、RXRと異種二量体を形成することが明らかとなった(Brain Research 1296, 196-202(2009))。さらに解析を重ねた結果、GDNFの発現誘導はPPARγ経路の活性化とは独立しており、新たに抗酸化応答配列に結合する転写因子のNrf2が関与することが示唆された。これらの結果については現在論文を投稿準備中である。また、昨年度までに、フェニルチオシクロペンテノン化合物が生存シグナルのMAPK経路を活性化することを明らかにした。しかし、種々のMAPK経路阻害剤のGDNF産生促進に対する効果を検討した結果、MAPK経路の活性化はGDNFの産生に影響を与えなかった。この結果からGDNF産生促進にはMAPK経路は関与しないことが示唆された。フェニルチオシクロペンテノン化合物のin vivoにおける有効性の検討:GIF-0643はマウスの腹腔内投与により脳の神経栄養因子の発現に影響しなかった。今回、様々な投与条件を検討したがGIF-0643は脳内神経栄養因子の発現を誘導しなかった。GIF-0643のリード化合物であるNEPP11は腹腔内投与により標的遺伝子のひとつであるヘムオキシゲナーゼ-1の発現を誘導することが報告されている。そこで、NEPP11がC6細胞と同様に腹腔内投与によりin vivoで神経栄養因子の産生を促進するかどうかを検討中である。グリア細胞由来神経栄養因子(GDNF)発現誘導機構の解明:ラットグリオーマ由来C6細胞を用いGDNFの発現誘導機構を解析した結果、フェニルチオシクロペンテノン化合物のGIF-0643によるGDNF

発現誘導はアクチノマイシンDにより完全に抑制されることから転写レベルで調節されることが明らかとなった。申請者らは昨年度までに、フェニルチオシクロペンテノン化合物がPPARγに結合し、RXRと異種二量体を形成することによりPPARγ経路を活性化することを明らかにした。しかし、PPARγアゴニストのトログルタゾンはGDNFの発現を誘導せず、PPARγアンタゴニストはGIF-0643によるGDNF産生促進に影響を与えなかった。この結果からフェニルチオシクロペンテノン化合物によるGDNF産生促進にはPPARγ経路は関与しないことが示唆された。一方、GIF-0643によるGDNF産生促進はdominant-negative Nrf2の過剰発現により抑制されたことから、抗酸化応答配列に結合する転写因子のNrf2が関与することが示唆された。フェニルチオシクロペンテノン化合物のin vivoにおける有効性の検討:GIF-0643はマウスの腹腔内投与により脳の神経栄養因子の発現に影響しなかった。GIF-0643のリード化合物であるNEPP11は腹腔内投与により標的遺伝子のひとつであるヘムオキシゲナーゼ-1の発現を誘導することが報告されている。しかし、NEPP11は腹腔内投与によりin vivoで神経栄養因子の産生に影響しなかった。
超好熱菌の好気環境適応に関する研究

超好熱始原菌Pyrobaculum calidifontis VA1株がどのように好気環境、つまり酸素を感知し、応答するかを明らかにするためには、呼吸鎖や活性酸素除去機構の個々のタンパク質に注目し解析するだけでなく、細胞全体のレベルでどのような反応をしているのかを解析する必要がある。そのための手法を、ミトコンドリアにおける生体エネルギー学のエキスパートである、イギリス医学研究所(Medical Research Council)ダン人間栄養部門(Dunn Human Nutrition Unit)のMartin Brand博士のもとで学んだ。Brand博士は反応をグループ化することで系をより単純化する手法「トップダウンアプローチ」をメタボリックコントロールアナリシスの概念に導入し、酸化的リン酸化反応に応用した。単離ミトコンドリアおよび培養細胞を用いて膜電位と酸素消費量を同時に測定した。膜電位は電荷に応じて膜を移動する脂溶性カチオンをプローブとして測定できる。今回はトリフェニルメチルホスホニウムカチオン(TPMP^+)を用いた。酸素消費量はクラーク型酸素電極により測定した。これにより基質酸化およびリン酸化(ATP合成)における膜電位と酸素消費量の相関関係を明らかにした。この手法により状態Aと状態Bを比較することで基質酸化、リン酸化、あるいは共役効率のいずれに変化が生じたかを解析することが可能である。これらの技術の習得は、超好熱菌の好気環境適応機構を解析する上での強力なツールとなりえる。スーパーオキシドを過酸化水素と酸素に不均化する反応を触媒するSOD(Superoxide dismutase)を好気条件下で培養した通性好気性超好熱菌Pyrobaculum calidifontisより精製、解析した。精製したSODは1,960U/mgの活性を示し、FeはなくMnのみを含んでいた。SOD遺伝子をクローニングし、大腸菌で発現させたところ、金属を含まないアポ酵素であった。ここでアポ酵素を金属塩存在下で熱処理することにより、活性な酵素を得ることができた。MnでもFeでもSOD活性を示し、Mn-SODがFe-SODよりも高い比活性を示した(それぞれ1,970U/mgと434U/mg)。興味深いことに両金属存在下でアポ酵素を熱処理すると、MnよりもFeの方が多く酵素に取り込まれた。また嫌気条件下で培養したP.calidifontisより精製したSODは主にFeを含有しており、細胞内においてもこのSODはMnとFeの両方を利用していることが明らかとなった。さらに、好気および嫌気培養菌体におけるcatalaseとSODの発現レベルを調べた。両酵素活性は好気培養細胞でのみ認められた。またWestern blot解析でも同様の結果が得られた。さらに両遺伝子は好気培養細胞でのみ、それぞれ単独で活発に転写されていた。以上よりcatalaseおよびSOD遺伝子は構成的に発現しているのではなく、外的環境に応じて転写レベルで調節されていることが明らかとなった。また細胞を嫌気状態から酸素にさらした際、両酵素は素早く生合成されることが明らかとなった。以上の結果は、酸素あるいは酸化ストレスに対するこの応答を引き起こす転写因子がP.calidifontisに存在することを強く示唆するものであった。そこでこれらの遺伝子の上流配列をプローブに用い、P.calidifontis細胞破砕液中のタンパクとの結合を調べた。その結果、catalase遺伝子の上流-56-28塩基の領域に転写因子と予想されるタンパク質が特異的に結合していることを明らかにした。
反応集積化の合成化学　革新的手法の開拓と有機物質創成への展開

本新学術領域研究は,平成21年度より開始され,平成25年度をもって終了した。この間,多数の特記すべき業績を挙げると共に,「反応集積化」という新しい概念を定着させ,実際の物質創成における方法としての大きな可能性を示すことができた。これらの成果をとりまとめると共に,班員以外の研究者および若い世代を中心とする一般の方々へ成果紹介を行うことを目的として,取りまとめシンポジウムを平成26年8月1日京都で開催した。内容は以下のとおりである。1.本新学術領域研究の背景、反応集積化の概念の説明を領域代表が初心者にもわかり易く説明した。2.本新学術領域研究で得られた研究成果について総括班メンバーによる説明をおこなった。A01班「反応集積化法の構築」A02班「生物活性物質の集積合成」A03班「機能性物質の集積合成」3.個別の研究成果の説明について、研究者の育成も配慮して、3人の若手研究者による研究成果の発表を行った。4.フロー・マイクロリアクターシステムの展示と説明を行うとともに、会場の京都大学桂キャンパス内に研究室を持つ班員の内,2研究室(吉田研究室,松原研究室)を見学する機会を設け、多くの研究者や一般の方がフロー・マイクロリアクターに馴染めるように工夫した。また、本新学術領域研究で得られた研究成果をまとめた成書「フロー・マイクロ合成基礎から実際の合成・製造まで」吉田潤一編(化学同人)(288ページ)を出版した。さらに世界中の様々な研究者や一般の方に広く研究内容の紹介を英文で作成した。26年度が最終年度であるため、記入しない。本領域研究では、反応の同一時空間での集積化および時間的・空間的集積化に着目し、短寿命活性種制御という特長を最大限に生かして従来達成困難であった各種分子変換法を構築するとともに、実際の生物活性物質合成ならびに機能性物質合成への展開を通じて実践的合成法として活用できることを明らかにした。本領域全体の研究方針の策定、企画調整を行うとともに、計画研究や公募究の進捗状況についても確認を行い、必要な支援ならびにアドバイスを行った。また、調整・支援のための連絡や研究交流に加えて得られた研究成果の発信の場として、定期的に成果報告会や国際シンポジウムを開催した。本年度は計画班の研究支援と連携の推進し、公募研究の募集にむけての広報活動も実施した。○シンポジウムの開催:領域発足の早い時期に説明会を開催し(9月に京都で開催)、本研究領域の趣旨と各計画研究の内容を広く公開した。また、第一回公開シンポジウムを開催し(1月に京都で開催)、計画班員を含む国内のトップ研究者による招待講演や若手研究者の講演ならびに情報交換・研究交流をはかった。○流動研究員の雇用:計画班間を横断する重要研究テーマの研究加速を目的として、流動研究員(博士研究員)の採用を決定し、来年度以降に1名配置する(京都大学、吉田研究室)。○設備備品の導入:反応集積化に伴って生成する多様な化合物を迅速かつ正確に解析するために、質量分析装置、高分解能核磁気共鳴装置(NMR)、AFM/STMシステムなどの主要な設備備品を購入し、領域発足後の早い時期に全国3か所の研究機関に設置することで計画研究の立ち上げを支援した。○広報活動の実施:本新領域研究の発展のためにはより多くの計画班員以外の研究者の参画と交流が不可欠であるため、本領域研究のホームページを作成し、本新領域研究の趣旨と研究内容を公開した。○領域の統括:シンポジウムの開催時に計画班員全員による班会議を開催し、計画と実施状況を確認するとともに、必要に応じて方向修正など各計画班員へのアドバイスを行った。本年度は計画班および公募班の研究支援と連携を推進した。○成果報告会の開催:成果報告ならびに外国人による招待講演を行い情報交換・研究交流をはかった。平成22年度第1回成果報告会,京都大学,2010.7.18-19.(外国人招待講演2件)平成22年度第2回成果報告会,早稲田大学,2011.1.28-29.(外国人招待講演2件)○若手シンポジウムの開催:フロー・マイクロリアクターの概念を説明するとともに、個別の研究について、フロー・マイクロリアクターをどのように利用できるのか、綿密にディスカッションを行った。第2回若手シンポジウム(北海道地区),北海道大学,2010.6.4.第3回若手シンポジウム(九州地区),九州大学,2011.2.5.○研究員の雇用:計画班間を横断する重要研究テーマの研究加速を目的として、流動研究員(博士研究員)を採用した(京都大学、吉田研究室)。○若手研究者の育成:フロー・マイクロリアクターの利用経験がない研究室の学生を、経験豊富な研究室に一定期間派遣し、実際に実験を行うことにより利用法を習熟させた○装置の貸出:共同利用のために、総括班でフロー・マイクロリアクターシステムを2セット購入し、班員に貸し出した。○広報活動の実施:本領域研究のホームページを作成し、本新領域研究の趣旨と研究内容を公開した。また、ニュースレターNo.1,No2,No3の発行を行った。

本領域研究の目的は、時間的・空間的な反応集積化に着目し、短寿命活性種制御という特長を活かして従来達成困難であった分子変換法の構築を目指すとともに、実際の生物活性物質合成ならびに機能性物質合成への展開を通じて実践的合成法に成熟させることである。平成23年度は次の項目を実施した。(1)反応集積化の概念を統一し、それを班員間で共有した。(2)平成23年度第1回成果報告会,北海道大学,2011.6.20-21.(外国人招待講演1件)平成23年度第2回成果報告会,大阪, 2012.1.28-29.(外国人招待講演1件)(3)第4回若手シンポジウム(中部地区),三重大学,2011.6.11第5回若手シンポジウム(関東地区),早稲田大学,2011.12.3平成24年度は以下の項目を実施した。(4)平成24年度全体会議京都大学2012年6月30日7月1日(5)平成24年度第1回成果報告会大阪大学2012年11月11日12日(6)第1回若手合宿岐阜市ハートフルスクエアーGおよび長良川スポーツプラザ2012年12月1日(土)2日(日)また、平成2324年度にわたって、(7)ホームページにより社会に向け、成果を発信した。ニュースレターNo. 4、No. 5、No. 6、No. 7およびNo. 8,を発行した。(8)フローマイクロリアクターシステムを複数の研究室に貸し出した。(9)フロー合成の経験豊富な研究室に学生を一定期間派遣し、フロー合成法を習熟させた。このように領域全体としての連携および共同研究を促進し、各種反応集積化法の開拓、生物活性物質の集積合成、機能性物質の集積合成に取り組み、大きな研究成果を得ている。本領域研究は「多様な研究者による新たな視点や手法による共同研究等の推進により、合成化学の新たな展開を目指すもの」である。そのために、A01反応集積化法、A02生物活性物質の集積合成、およびA03機能性物質の集積合成の三つの研究項目を設け、それぞれの項目で研究に取り組んだ。研究者間の連携のために、次の項目を実施した。(1)平成25年6月3(月)4日(火)に京都大学桂キャンパスにおいて第1回成果報告会を行った。(2)平成25年8月25日(日)に中高生および教員向けに京都大学総合博物館においてセミナーを行った。(3)平成25年11月29日(金)12月1日(日)奈良市東大寺総合文化センターにおいて第8回集積有機合成国際シンポジウムを開催した。海外からも11名の招待講演者を招き、活発な討議を行った。(4)平成26年1月24日(金)に早稲田大学国際会議場において一般向けに公開シンポジウムを行った。(5)平成26年1月25日(土)に早稲田大学国際会議場において第2回成果報告会を行った。(6)ホームページにより社会に向け、成果を発信した。ニュースレターNo. 9を発行した。このように領域全体として、各種反応集積化法の開拓、生物活性物質の集積合成、機能性物質の集積合成の成果を共有するとともに、国内外の学会や一般社会に成果を発信することができた。
シリコン中のエンタングルメント及び量子ホログラフィックメモリー動作に関する研究

シリコン半導体量子計算の実現に向けた基礎研究として、電子および核スピンデコヒーレンスの機構解明と抑制方法の開発を達成し、電子・核スピンの高純度エンタングルメント生成も実現し、スピン集合体に位相情報を読み込ませる量子ホログラフィックメモリーも完成させ、超伝導量子ビットとシリコン量子ビット間のエンタングルメント生成に関する方法の開発も達成した。以上は当初から計画された内容であるが、さらに当初の計画には含まれていない、シリコン中のSi-29核スピンメモリー動作の実証、量子情報処理を意識したシリコン中の様々なスピン三重項状態の評価などの成果を挙げた。シリコン量子情報処理に関する物性・量子物理学研究を実施した。まず、安定同位体純度を99.999%以上に高めた28Si単結晶を作製し、同位体起因の質量・核スピンの空間的不均一分布が徹底的に排除された疑似真空状態を実現した。そこにリン不純物を系統的に添加し、1)電子および核スピンデコヒーレンスの機構解明と抑制方法の開発、2)電子・核スピンの高純度エンタングルメント生成と検出に関する実験に成功した。上記成果は1)をPhysical Review B誌、2)をNature誌に発表した。主要実験手法はパルス電子磁気共鳴、パルス電子磁気二重共鳴(EMDOR)、フォトルミネッセンス励起分光(PLE)であった。また、シリコン中のリン電子スピンと核スピンの状態を電気伝導度の変化で読み出す新しい高感度電子磁気共鳴測定法の開発にも成功した。試料に電極を作製し、そこに一定周波数のマイクロ波を照射しながら磁場を挿引する新しいコンセプトで実験に成功し、その成果をApplied Physics Express誌に発表した。また、核スピンと質量分布を制御したシリコン同位体ヘテロ構造の作製に向けた分子線エピタキシー成長と評価法の開発も行った。特に原子レベルの分解能でヘテロ構造を評価できるアトムプローブ法に着目し、その発展をJournal of Applied Physics誌とApplied PhysicsLetters誌に発表した。シリコン量子情報処理に関する物性・量子物理学研究を実施する。まず、安定同位体純度を99.999%以上に高めた28Si単結晶を作製し、同位体起因の質量・核スピンの空間的不均一分布が徹底的に排除された疑似真空状態を実現する。そこにリンまたはビスマス不純物を系統的に添加し、1)電子および核スピンデコヒーレンスの機構解明と抑制方法の開発、2)電子・核スピンの高純度エンタングルメント生成、3)スピン集合体に位相情報を読み込ませる量子ホログラフィックメモリーの開発、4)超伝導量子ビットとシリコン不純物量子ビット間のエンタングルメント生成に関する実験を行う。主要実験手法はパルス電子磁気共鳴、パルス電子磁気二重共鳴(ENDOR)、フォトルミネッセンス励起分光(PLE)である。平成23年度は、特に安定同位体純度を99.999%以上に高めた28Si単結晶にリン(P)ドナーを添加し、その電子スピンと核スピンのコヒーレンスが極めて長い時間(10K以下の低温において電子スピン1秒以上、核スピン2秒以上)保たれることを示し、Nature Materials誌に論文として発表した。また、天然の同位体組成を有するシリコン結晶にPドナーと酸素-空孔スピン三重項欠陥(SL1)を添加し、リン電子スピンとSL1の間でのスピン相互作用を用いたフリップフロップの観測に成功しPhysical Review B誌に論文を発表した。さらにはSL1の電子スピンと近隣の29Si核スピンの間で量子情報の交換に成功し、29Si核スピンを量子メモリーとして利用できることを初めて示すことに成功し、その成果をPhysical Review Letters誌に発表した。今年度は昨年度に論文発表したシリコン中のビスマス(Bi)ドナー量子ビットの電子スピン共鳴(量子操作)に関する詳細を調べた。シリコン基板にイオン注入されたビスマスドナーの電子スピン共鳴を60mT以下の低磁場で実現したが、ここで共鳴線の形状が横軸磁場に対して左右非対称になることを発見し、この効果は、ビスマス量子のスピン状態読み出しに用いている再結合中心(欠陥)との相互作用によることを定量的に示した。また、外部からの印加磁場を一定に保ちながら、励起電磁波の周波数を変化させることで、所望の量子遷移を選択し、その結果として量子計算や量子通信に必要な量子初期状態を得て、その後に任意の量子操作を実行する手法の展開を行い、ビスマス量子ビットと超伝導量子ビットとの結合に関する理論的な考察を実施した。さらに、同位体制御されたシリコン中のリン(P)ドナーの核スピン共鳴を実施し、その核磁気共鳴線が最近接の4つのシリコン安定同位体の平均質量によって分裂し、これら分裂したピークの位置が、バルク全体で考えたシリコン安定同位体の平均質量に対して線形的にシフトすることを見出した。リン核スピンを量子ビットに用いる場合には、周りのシリコン同位体を一種類の質量に統一することの重要性を示した結果である。

また、あえて最近接シリコンの同位体分布を制御することから、同じ31P核磁気共鳴であっても比較的自由に共鳴周波数が変化させられることを示した。今年度は昨年度の継続として、ビスマス(Bi)ドナーを添加して量子情報への応用を開発した。シリコン基板にイオン注入されたビスマスドナーの電子スピン共鳴を60mT以下の低磁場で実現し、ビスマス電子スピンを量子ビットとした量子操作と測定を行うことで、低磁場のみで動作する超伝導量子ビットとの結合に向けた準備を整えた。また、外部からの印加磁場を一定に保ちながら、励起電磁波の周波数を変化させることで、所望の量子遷移を選択し、その結果として量子計算や量子通信に必要な量子初期状態を得て、その後に任意の量子操作を実行する手法を確立した。ビスマスに束縛された電子スピンには一定磁場においても10個以上の安定な量子状態が存在するため、2値計算を上回る多値計算の可能性も示すことに成功した。最終的には、ビスマス電子スピンを量子メモリー、超伝導量子ビットを量子プロセッサーとして活用することからロバストなハイブリッド量子計算の可能性を探る。主要実験手法はパルス電子磁気共鳴、パルス電子磁気二重共鳴(ENDOR)、フォトルミネッセンス励起分光(PLE)である。今年度の成果であるSL1を用いた量子操作は計画段階では気づいていなかったアイデアであったが、研究の進展に従い自然発生し、その成果がPhysical ReviewLettersおよびPhysical Review B誌という物理学分野で最も影響力の強い論文誌に掲載されるまで進展した。25年度が最終年度であるため、記入しない。当初の計画順に並べると、1)電子および核スピンデコヒーレンスの機構解明と抑制方法の開発は終了し、数本の学術論文にまとめ、複数回の国際会議で招待講演を行った。2)電子・核スピンの高純度エンタングルメント生成は論文にまとめ、複数回の国際会議の招待講演でも発表した。3)スピン集合体に位相情報を読み込ませる量子ホログラフィックメモリーの開発も論文にまとめた。4)超伝導量子ビットとシリコン量子ビット間のエンタングルメント生成に関する実験を行うことに関しては、シリコン中のビスマス(Bi)不純物が量子ビットして超伝導量子ビットとのエンタングルメントに適することを見出だし論文にまとめた。5)さらに当初計画にはない、シリコン中の29Si核スピンメモリー動作の実証"Coherent storage of photoexcited triplet states using 29Si nuclear spins in silicon," Phys. Rev. Lett. 108, 097601 (2012)、量子情報処理を意識したシリコン中の様々なスピン三重項状態の評価
異環境適応型アプローチによる設計と計画の多目的最適化

素材加工型産業の一つである精密板金加工の生産システムにおいては,原材料の無駄の削減を実現するための加工レイアウトの最適化,納期遵守の高効率生産を行うための生産スケジュールの最適化という,2つの最適化を同時に実現する必要がある.本研究は,この問題に対し,異環境適応型進化手法による解決を試みる.研究の初年度には,精密板金加工のネスティング問題およびスケジューリング問題を異なる環境とみなし,加工する部品名の配列で構成される遺伝子構造を持つ個体が環境を移住しながら進化する異環境適応型遺伝的アルゴリズム(異環境適応型GA)を提案した.ネスティング問題とスケジューリング問題は,問題設定によりトレードオフ関係である場合と,両者とも最小化可能な場合とがある.この関係性は事前に知ることは難しく,求解過程で判明するのが一般的である.そこで研究2年目にあたる本年度は,異環境適応型GAを拡張し,スケジューリングおよびネスティング問題に対して別々の遺伝子構造を持つ個体が共存し,共進化する共進化遺伝的アルゴリズムを提案した.スケジューリングおよびネスティングの個体の組合せが一つのネスティング・スケジューリング解を表し,その組合せの選び方により探索可能な解空間が変化する.そこで,トレードオフ解析に有効な組合せ,あるいは同時最小化に有効な組合せ,両者の中間など,多種多様な解を探索するために,様々な個体の組合せ法を構築した.提案手法の有効性を検証するために,ネスティング・スケジューリングシステムのプロトタイプを開発し,計算機実験を行った.精密板金加工におけるネスティングおよびスケジューリングの各目的関数は,トレードオフ関係になる場合もあれば,両者を同時に最小化できる場合もあり,その関係性は問題設定に依存する.両者を同時に最適化するためには,求解過程において問題の性質,すなわち両者の関係性を分析し,その性質に応じてアルゴリズムやパラメータを動的に変更することが有効である.そこで,ネスティングの解を表す遺伝子およびスケジューリングの解を表す遺伝子を別々に用意し,それらを組み合わせることで一組のネスティング・スケジューリング解を導出する共進化型進化手法を提案した.提案手法において,ネスティングおよびスケジューリングの遺伝子の組合せを変化させることによって,様々な解空間を探索することができるようになり,意思決定者の嗜好に応じた解の組合せを優先的に探索できる可能性が,数値実験により示唆された.以上より,当初計画である解集合の特性分析が実現できたことから,計画はおおむね順調に進展したと言える.平成30年度の研究により,ネスティングおよびスケジューリングの目的関数の関係性を分析する手法を確立した.意思決定者は,自身の設計意図に適した解を迅速に得たい.そのためには,自身の設計意図に近い領域を中心に解を探索することで,効率的に解の探索が行える.すなわち,あらかじめ意思決定者の意図に適した解をエリート解として挿入しておくことで,他の解がそれにけん引され効率的な探索が行える.そこで,エリート解の生成法およびエリート解周辺での解探索法を検討する.近年の製造業においては,環境にやさしいものづくりを実現しつつ,納期を遵守した高効率な生産を行わなければならない.その実現のためには,設計情報と生産情報を合わせて有効活用することが不可欠となる.本研究では,精密板金加工生産システムを対象に,製品加工時の加工レイアウトとスケジュールの同時最適化問題を,異環境適応型進化手法により解決する.生産計画の決定であるスケジューリングと,加工レイアウトの決定であるネスティングは,決定の対象が異なるため,従来は別々に最適化が行われてきた.しかし,両者には関係性があるため,全体的な効率化のためにはこれらを同時に考慮する必要がある.本研究では,両者が異なる問題を対象に最適化を行うという点に着目し,これらを異なる環境と見立て,各環境において進化型手法により最適化しながら,定期的に環境間で解を交換することで,互いが与える影響をも考慮する方法を確立する.これを実現するために,まず,スケジューリングおよびネスティングが,互いに部品情報に基づきそれぞれの解を決定することに注目し,部品情報をもとに共通の遺伝子配列を設計した.さらに遺伝子の適応度もネスティングとスケジューリングで共通化するために,コストを基準とする評価指標を定義した.また,異なる環境間で個体が移住するメカニズムを実現するための処理フローを構築した.提案手法の有効性を検証するために,ネスティング・スケジューリングシステムのプロトタイプを開発し,計算機実験を行った.精密板金加工のネスティング・スケジューリング問題に対して,異環境適応型遺伝的アルゴリズム(以下,異環境適応型GA)により解決することを主眼とする本研究では,まず,ネスティングおよびスケジューリング環境において進化型手法すなわち遺伝的アルゴリズムにより解を探索できる必要がある.そのためには,対象問題の遺伝子コーディングが必要であるが,本研究では,両者に共通する部品情報に基づく遺伝子表現を設計した.次に,本研究が提案する異環境適応型GAでは,環境移住によるトレードオフ関係の考慮が大きな特徴の一つであるが,環境を移行するためには評価関数を共通化する必要がある.そのため,コスト基準の評価基準を定義した.さらに,環境移行を実現するための移行アルゴリズムを提案した.以上は,当初の研究実施計画における検討項目であり,これらを実現できたことから,初年度の計画はおおむね順調に進展したと言える.素材加工型産業の一つである精密板金加工の生産システムにおいては,原材料の無駄の削減を実現するための加工レイアウトの最適化,納期遵守の高効率生産を行うための生産スケジュールの最適化という,2つの最適化を同時に実現する必要がある.