hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
チンパンジーiPS細胞を用いた神経発生の「ヒト化」責任遺伝子の機能的同定

また、チンパンジーiPS細胞と同じプロトコールを用い、ヒトやニホンザルiPS細胞のNS誘導も試みている。申請者が確立したチンパンジーiPS細胞のNS誘導系を基に、初期神経発生動態について網羅的解析を含む詳細解析に着手することができた。また、種間比較に向けたヒト、ニホンザルiPS細胞の分化誘導も並行して進んでいることに加え、共同研究を介してヒト特異的な新規遺伝子の絞り込みも行っている。これらのことから、順当に研究計画を進めることができていると判断する。申請者が開発したダイレクトニューロスフェア(dNS)形成法では、培養1週間でiPS細胞から神経幹細胞を分化誘導することができる。そこで、dNS形成1、3、5、7日目の遺伝子発現についてRNA-seqによるトランスクリプトーム解析を実施した。結果、各細胞は1iPS細胞とdNS(1日目)、2dNS(3、5、7日目)の2つに分岐し(1st shift)、次に3dNS(3日目)と4dNS(5、7日目)に分岐する(2nd shift)ことが判明した。また、iPS細胞とdNS(1日目)がグループ1、dNS(5日目)とdNS(7日目)がグループ3として比較的近い関係にあり、dNS(3日目)は中間状態(グループ2)に位置付けられた。そこで、1st shiftと2nd shiftにおける細胞運命について精査したところ、1st shiftでは多能性遺伝子の発現消失と神経発生遺伝子の発現開始が認められ、多能性から神経発生へのコミットメントが誘発されていることが示された。一方、各dNSを用いてニューロン分化誘導を行ったところ、dNS(3日目)まではニューロン分化が乏しいものの、dNS(5日目)以降は高効率のニューロン分化が観察され、2nd shiftではニューロン分化能が獲得されることが判明した。また、dNS形成過程で発現変化量の大きい遺伝子には、神経発生では報告例のないシグナル伝達関連遺伝子が含まれていた。これらの遺伝子はチンパンジーとヒトで発現パターンが異なり、なかでもJAK/STATおよびEGF経路に関わるある因子は、チンパンジーでは対称分裂期の神経上皮細胞で一過的に発現するのに対し、ヒトでは発現時期が延長されていることを特定した。この因子がヒト神経幹細胞の対称分裂を亢進し、大脳進化とグリオーマリスクに寄与していることが推測されることから、今後は機能解析やグリオーマでの発現解析を行う。これまでの実験結果を踏まえ、まずはNS培養過程における動態変化の詳細を明らかにする。神経幹細胞のポテンシャルについては、神経上皮細胞、radial glia、神経前駆細胞の各種マーカー遺伝子の発現を調べることで、神経上皮形成期から増幅期、ニューロン産生期への神経幹細胞の発生動態を特定する。また、産生ニューロンについても、大脳皮質深層ニューロン・上層ニューロンのマーカー遺伝子の発現を解析し、サブタイプの切り替え時期とその遺伝子発現基盤を特定する。これらの解析と同時に、トランスクリプトーム解析を行うことで、網羅的な遺伝子発現プロファイルの変化についても精査する。特に、同じプロトコールを用いたヒトiPS細胞のNS形成培養系を確立し、チンパンジーNSとの遺伝子発現プロファイルの比較解析を実施する。遺伝子機能解析については、引き続きp57Kip2に着目した解析を行う。
トロンボポエチンに注目した新生児血小板減少症の機序解明とその新規治療法

当該研究において、早産児のトロンボポエチン(TPO)測定について当院の倫理審査委員会の承認を得、研究を遂行中である。また、同時に子宮内発育遅滞モデルラットの作成に成功し、新生児血小板減少症の病態解明解明に努めている。本研究の中間報告は、2018年7月の日本周産期新生児医学会学術集会で発表した。今後は、モデルラット新生仔の各臓器におけるTPOとTPO受容体の発現をRT-PCRで確認し、血小板減少との関連について研究する。当該研究において、早産児のトロンボポエチン測定について当院の倫理審査委員に提出し、研究実施の承認を得た。具体的には、NICUに入院した在胎週数34週未満の新生児に対して、日齢0・1・2に採血を行い、トロンボポエチンをELISA法により測定する。現在は対象症例の検体を集積および測定の準備を行っている。当該研究において院内倫理審査より承認され、サンプルの集積を開始しているため。また、新生児医療全般における英語論文発表や学会演題発表を継続的に行っているため。当該研究において、早産児のトロンボポエチン測定について当院の倫理審査委員会の承認を得、研究を遂行している。具体的には、日齢0・1・2に採血を行い、トロンボポエチンをELISA法により測定した。その結果、早産児では血小板減少がみられるがトロンボポエチンが高値とならないことが判明し、トロンボポエチンの発現不足が原因となっている可能性が考えられた。この結果については2018年7月に行われる日本周産期新生児医学会学術集会で発表する予定である。この今後はモデルマウスを用いてトロンボポエチンとトロンボポエチン受容体(c-Mpl)の肝臓における発現量をRT-PCRで確認し、さらなる病態解明を進めることを計画している。また、2017年7月の日本周産期新生児医学会学術集会では、早産児における高流量鼻カニューレの離脱時期に関する検討について、同年10月の日本新生児成育医学会学術集会では、正常新生児における経皮的動脈血酸素飽和度のトレンド評価についてそれぞれ発表を行い、新生児医療における臨床研究を行っている。当該研究において院内倫理審査委員会より承認され、データの集積および解析を行っており、学会発表を行っているため。また、今後の研究計画を提示し、さらなる病態解明の道筋を計画しているため。今後はトロンボポエチン測定や幼若マウスにおける血小板産生能の解析を行うとともに、新生児医療における業績をさらに蓄積していきたいと考えている。今後はヒトにおけるトロンボポエチンの発現量に関する検討を、サンプルデータを増やして解析したいと考えている。また、NO合成阻害薬の持続皮下投与によってSGAモデルマウスを作成し、モデルマウスを用いた新生児血小板減少症の病態解明を計画している。具体的には、トロンボポエチンとc-Mplの肝臓における発現量をRT-PCRで確認して血小板減少時のトロンボポエチンの果たす役割を解析し、トロンボポエチン受容体作動薬の投与による血小板増多作用を確認したいと考えている。当該年度は、本研究に関連する英語論文執筆や学会発表は行っていたものの、費用負担のない倫理委員会の申請と検体の集積作業を行っていたため、予定していた所要額に達しなかった。試料の測定件数が当初の予定より少なかったため、次年度使用額が生じた。翌年度分は、引き続き試料の測定、モデルマウスの作成、データ解析などに使用する計画である。検体の集積を行った上で、次年度には測定試薬や機器の購入を行う予定である。また、さらに研究活動を進める上で有益な学会および研究会に参加し発表活動も継続して行う予定である。
Novel approaches to analysis of welfare impact of industrial policies

本研究は、既存研究では明らかになっていない需要・供給曲線の現実的な性質を解析している。ITコストの削減が進むにつれ、高精度なビッグデータを入手することが可能になった。このため、需要・供給曲線の性質に基づいた様々な理論モデルの予測と、最新の実証研究の結果とを照合する必要が重要になってきた。本研究は、一般的な需要関数と費用曲線に纏わる経済均衡を分析するための、斬新かつ適応性のある手法を取り入れている。また、従来の研究結果を広範囲に応用できる形にすることで、技術や検証費用等の変化による徴税コストの変化の分析に役に立つ。更に、企業の価格差別が社会にどのような影響を及ぼしているかをも明確にしている。29年度が最終年度であるため、記入しない。
次元の呪いを克服した固有値問題数値解法による確率的神経細胞モデルの解析

イオンチャネルの確率的開閉のためノイズが生じるが、このノイズがイオンチャネル数の増加とともにどのような確率過程で近似されるかは、神経細胞モデルの式のどこにどのようなノイズを加えれば良いのかという問題と関連しており、神経細胞モデルの挙動の解析に必要な情報である。神経細胞に存在する電位依存性イオンチャネルはその挙動がマルコフ連鎖で表される場合がある。この場合、確率解析の成果である流体力学極限を用い、イオンチャネル数の増加とともにイオンチャネルノイズがある拡散過程で近似されることが他の研究者により示された。このノイズが入った神経細胞モデルの推移確率密度の漸近展開を求めた。漸近展開の妥当性を検証するため、Euler-Maruyama法によるMonte Carloシミュレーションで求められる推移確率密度との比較を行おうとしたが、この確率微分方程式の拡散係数にはルートがかかる。そのため、Euler-Maruyama法により、Wiener過程をガウス分布で近似し数値計算すると、拡散係数が虚数となる時点が生じる。このため、このような確率微分方程式の厳密なシミュレーションは難しいのが現状である。そこで、我々はイオンチャネルノイズの近似の妥当性を調べるために、マルコフ連鎖に基づくイオンチャネルモデルの厳密な数値シミュレーションを行い検証した。また、神経細胞モデルが2変数までであれば、推移確率密度を容易に比較できるが、多変数の場合でも推移確率密度の漸近展開の妥当性を調べられるよう、どの統計量を用いるのが適切なのか研究を行った。イオンチャネルノイズを持つ神経細胞モデルの推移確率の漸近展開が計算され、さらに、適切なシミュレーションでその妥当性を検証できるようになったため。研究計画に変更はない。さらに、密度関数の漸近展開を検証した後、線形作用素の固有値、固有関数の数値計算に取りかかる予定である。大規模な固有値、固有関数の数値計算に大型計算機を使用しなかったため。今後の研究で大型計算機を使用する必要が出てくると考えられるので、そのとき使用する。
研修医から見た卒前の診療参加型臨床実習態と問題点

本邦の卒前臨床教育の現状と問題点を把握し、改善に向け提言をするため、臨床研修2年目の研修医に,卒前に受けた臨床実習のアンケート調査を実施した。アンケート回収数は2年目研修医総数の約10%にあたる746通であった。得られた結果では、グループ診療への参加や学生による医療行為の実施率が低く、改善に向けてグループ診療体制や医療保険加入の義務化などの整備、学生の医行為向けた法的整備と医行為の順次性や許可範囲の規定の設置が必要と考えられた。本研究の目的は,現在,各大学で実施されている診療参加型臨床実習の実態を,カリキュラム実施側(教員)ではなく,実習を受けた学生の目を通して把握し,これを検証することである。従って,調査対象には実際の臨床を経験し,かつ卒前教育を比較的最近受けた2年目の初期臨床研修医を選んでいる。本年度は,第一段階として調査対象に選んだ研修医10名以上の98臨床研修病院に,アンケート内容,情報の使用に関する規約,結果の発表形式に対る意見を求め,さらにアンケートへの参加の意思,必要なアンケート部数の確認を求める調査を実施した。アンケート内容に関しては,例として送ったアンケート用紙の内容変更や訂正を求める意見はなかった。情報の使用,結果発表に関しても,提示した内容への異論はなかった。次にほぼ全ての病院から参加の意思が得られたため,参加表明のあった病院に総数2120冊のアンケート用紙と説明書,返信用封筒を送付しな。第一回目アンケートに対して,現在までの回収率は約26%(544通)である。本研究では調査内容の正確さを確保するために,アンケートの回収予定数を2年目初期臨床研修医の約10%(約800通)としている。この段階では必要数に達していないため,第一回目に送付しなかった360臨床研修病院(研修医数4以上,10名未満)にアンケート用紙と説明書,返信用封筒を送付した。これに関しては,現在,回収を進めている。今年度は,これらのアンケート収集が主な活動となっており,現時点では結果の集計には至っていない。このたあ本年度は研究成果の発表はされていない。しかし,回収されたアンケートの概略を見ると,必要な臨床実習の実態が見学のみとなっている例が多く,結果は現在行われているの診療参加型臨床実習の実態を把握する上で,非常に重要な内容を含んでいると考えられる。本研究の目的は,日本の医学教育では診療参加型臨床実習は,現実にどの様に実施されているかを把握することである。このため,対象をカリキュラムの実施側(大学または教員)ではなく,このカリキュラムで診療参加型臨床実習を受けてきた当事者の2年目の臨床研修医に置いてアンケート調査を実施した。目標とするアンケート総数を達成するため,昨年度に続き本年度も追加のアンケート送付を行い,ほぼ目標(2年目研修医の約10%にあたる800通)に近い746通を回収する事ができた。これらは既に統計処理の過程にある。これらの結果から特に重要な項目を以下に挙げる。1)臨床実習は5学年前期と後期に実施された学生数が最も多く(655名,680名),ついで6学年前期(501名)が続いた。6学年後期は37名とわずかであり,この時期が国家試験対策に充てられ,これが臨床実習の期間を短縮させていると考えられる。2)診療参加型臨床実習では,医師としての基本的能力・資質を習得する事が目的であり,細切れのプログラムではなく選択性等で主要診療科で過ごす時間を長くする事が重要と考えられているが,82%の学生は全科必修のプログラムを受けていた。3)実習に入る前の実技指導は,74%で実技実習,22%では講義のみであった。守秘義務の遵守に関しては80%が講義のみで,受けなかったが11%認められた。4)診療参加型臨床実習ではグループ診療体制の整備が特に重要であるが,概ね整備されていたは26%にすぎず,診療科によってまちまちが69%,5%では整備されていなかった。5)臨床実習中に実施した実技では視診,触診,打診に加え,簡単な器具での診察は90%以上で実施されていたが,耳鏡,鼻鏡,眼底鏡などは約50%の実施率であった。これらの結果は,日本の診療参加型臨床実習の問題点を明確に示しており,今後さらなる解析が必要と考えられた。本邦では「診療参加型臨床実習」のあり方が大学間で統一されておらず,また,医師法と学生に許容される医療行為の間の法整備が不十分で,実施されている診療参加型臨床実習の内容は大学間でかなり異なる。本研究では,2年目の初期研修医にアンケート調査を実施し,彼らが学生時代に経験した診療参加型臨床実習の実態を調査した。今年度は回収された746通のアンケートを解析し、以下の結果を得た。

臨床実習を受けた時期は5学年の前期(655人)と後期(680人)が大部分であり、これに次いで6学年前期が(501人)であった。他の期間の実施率はわずかであった。また、全科必修が82%を占めていた。グループ診療体制が整備されていたのは26%,学生の医療事故に向けた保険加入の義務化は11.3%であった。学生の医行為は系統的な全身の視・打・触診と簡単な器具での全身の診察は、全学生の約95%が自ら経験していたが、耳鏡、鼻鏡、眼底鏡等を用いた診察の経験者は約50%、内診や婦人科的な診察では約80%が見学または見学もなしであった。検査・治療においても、心電図検査、超音波検査、末梢静脈採血、皮膚消毒、手術介助、バイタルサインチェックが約50%の経験率であり、これ以外は見学主体の実習であった。これらの結果から、卒前の臨床実習の改善に向けた提言として,実習体制ではグループ診療体制の整備,保険加入の義務化などが必要であり,学生の医行為では,診療に参加させるカリキュラムの整備、学生の医療行為に関する法整備、医行為の順次性や許可範囲の統一規定の設置が必要と考えられた。本研究の意義として日本における診療参加型臨床実習の現状を知る重要な資料であることが挙げられる。これらの調査結果は、研究報告書として冊子(27頁)にまとめ、全国の医学部、医科大学、アンケートに協力して頂いた研修病院に送付した。
コンクリート塊及び建設発生土の有効利用システムの構築

1.九州における産業廃棄物および建設発生土の現状旧建設省(平成2,7,10年度)および国土交通省(平成12年度)により取りまとめられた「建設副産物実態調査」(平成10年度は簡易型)のデータを入手し、九州における建設副産物の利用に閧する実態調査を行うとともに,制度面や経済性,品質面など建設廃棄物の有効利用を促進する上での問題点について検討を行った。2.コンクリート塊および建設発生土の有効利用システ厶に関する検討有効利用の方策として,発生抑制・再使用・再利用の観点から検討した。特にコンクリート塊についてはコンクリート骨材として利用することを目的とし,有効利用するためには解体されたコンクリート塊の利用方法を検討するのではなく,計画→設計→建設→解体の流れのすべての段階において発生抑制・再使用・再利用を念頭においた取組みが必要であり,そのための規格・設備および技術を含めたコンクリート塊の循環システ厶について示した。また,建設発生土については,発生抑制・再使用・再利用のための具体的な手法について例を挙げるとともに,情報システムの構築の重要性について示した。3.コンクリート塊の有効利用技術に関する検討(1)上層路盤材への適用現在,下層路盤材として利用されているコンクリート塊の付加価値を高めるため,破砕方法や粒度の改善により,上層路盤材としての規格を満足する路盤材を提案することができた。(2)再生骨材の品質評価および再生コンクリートの諸特性再生骨材の品質は,原コンクリートの品質および破砕方法により様々であるため,種々の再生骨材について物性試験を行うとともに,骨材品質を簡易的に求めるための試験方法について提案した。また,再生コンクリートについては,再生骨材の品質や天然骨材との置換率を要因に検討を行い,要求性能の低い部位に使用する場合および高い部位に使用する場合に分類することにより再生骨材の用途拡大が期待できることを示した。コンクリート塊及び建設発生土の有効利用システムを構築するために、今年度はまず九州各県における建設副産物の発生量や再利用等の収支状況および運搬距離に関するデータを収集し、建設副産物の利用に関する実態を把握することを目指した。研究分担者に各県におけるデータを集めてもらい、それらを基に利用実態についてまとめようとしたが、各県によってデータの取りまとめの方法や程度が異なっており、しかも建設省が平成10年度のデータをまとめ、平成11年末に公開することがわかったので、公開後にそのデータを入手して各県における実態をまとめることにした。データは平成12年1月中旬に公開され、その内容を確認した結果、発生場所から再資源化施設や処分場への排出量については十分なデータが得られているが、特に再資源化施設からどのような用途に再利用されていったかが不明であった。したがって、来年度はまず再資源化施設に対してアンケートを行い、再利用用途及び量について調査を行うことの必要性が明確となった。そこで、それらの結果と建設省からの両方のデータを利用してコンクリート塊や建設発生土の再利用率、再資源化施設への運搬距離等を分析し、各県における建設副産物の有効利用の実態を把握した上で有効利用システムの構築に取り組むことにした。また、建設副産物の有効利用技術に関する検討として、建設廃土やしらすを再生骨材として利用する手法やその有効性、再生骨材をコンクリート用骨材として利用する場合に重要となる品質管理手法や評価方法について検討を行い、それぞれについて新たな知見を得ることができた。

コンクリート塊および建設発生土の有効利用システムを構築するために、昨年度に引き続き九州各県の各市町村におけるコンクリート塊および建設発生土、建設汚泥の発生量や再利用等の収支状況に関して建設省が取りまとめた平成10年度のデータを収集し、建設副産物の利用に関する実態を把握した上で建設副産物の有効利用を促進することを目的とした。建設副産物の有効利用を促進するための第一歩として、福岡県の各市町村における建設発生土の収支状況に関して取りまとめ、現状における問題点およびその改善策について検討を行った。その結果、現場内利用は約3割程度であり、残りの搬出された建設発生土の再利用率は6割程度とその多くが処分されていることが分かった。また、建設発生土を土質により区分すると、低品質の4種発生土および浚渫土は全体の発生量の5%と少なく、処分された発生土の多くが比較的品質の良いものであった。この原因として発生側と受入れ側の情報交換が不十分であることが挙げられ、市町村レベルにおいての情報システムを構築することや遊休地をストックヤードとして利用することにより建設発生土の流れを良くすることが必要と考えられる。今後は、福岡以外の九州各県のデータを取りまとめ、九州地区レベルでの有効利用システムの構築を目指す。また現在、ほとんどが路盤材として利用されているコンクリート塊の新たな有効利用技術に関する検討として、コンクリート用骨材としての利用を見出し、再生骨材の物理的特性の簡易品質評価法の構築や、再生骨材コンクリートについて促進中性化試験や塩分噴霧試験を行ない耐久性能についての検討を行ない、それぞれについて新たな知見を得ることができた。建設発生土の有効利用を促進するため、福岡県の各市町村における発生土を「発生土利用基準」の「土質区分基準」に従って区分し、搬出先と有効利用の関係について検討を行った。その結果、比較的品質の良好であっても内陸処分場に搬出される発生土の量が多く、品質の悪い発生土を改良して再利用することも必要であるが、それ以上に良品質の発生土を有効に利用することを計画の段階から考慮することが再利用率の向上に繋がるものと考えられる。また、南九州に多量に存在する「しらす」は、発砲状の火山堆積物であり未だ十分な活用がなされていない。そこで、しらすを有効活用するための技術として、高流動コンクリートの材料の一部として用いるための検討を行なった。しらすは微粒分が多く、この特性によりコンクリートに粘性を付与し、十分な自己充填性を有する高流動コンクリートの製造が可能となった。さらに、昨年度から継続して取り組んでいるコンクリート塊の新たな有効利用技術に関する検討として、再生骨材における物理的特性の簡易品質評価法の構築や、再生骨材コンクリートの強度特性に加えて、中性化促進試験や塩水噴霧試験による耐久性能評価および疲労特性について検討を行った。耐久性能に関しては、強度特性と同様に再生粗骨材を用いた場合は天然骨材を用いた場合との差異は見られずその影響は小さいものであった。しかし、再生細骨材を用いた場合は、水セメント比一定の条件では中性化深さで天然骨材の約2倍、塩化物浸透深さで約1.3倍となり、再生細骨材は、コンクリートの強度特性および耐久性能の低下に与える影響が大きいことが確認された。
気候特性と歴史性を踏まえた都市温熱環境の予測評価手法の開発と建築教育への展開

本研究は,地方中核都市かつ旧城下町の旧町人地である熊本市中心市街地の古町地区を対象に,実測と数値解析より夏季温熱環境を把握するとともに,環境工学の視点だけでなく歴史や建築計画の視点も踏まえて現存する近世の町割と空間構成の影響を評価し,城下町を起源とする現代の地方中核都市における地域の気候特性とポテンシャルを活かす設計手法の開発を目指す.同時に解析結果を元に建築学科の学生用教材を開発し,授業への導入することで得られた知見の還元を目指す.なお研究2年目に発生した熊本地震による対象地の被害を踏まえ,行政による環境に配慮した建築設計指導の支援も考慮し,環境情報の整理手法の開発も加えた.今年度(H27年度)は,対象地である熊本市古町地区において屋外実測を実施し,夏季の温熱環境に関して詳細なデータを収録・分析した。これにより気流分布も含めて夏季における熊本市古町地区の温熱環境の実態を把握し,その空間構成が屋外の温熱環境に及ぼす影響を総合的に明らかにした。具体的には,自転車実測と屋外の移動実測より,夏季晴天日(2015年8月10日)における対象地の温熱環境の日変化を把握した。実測項目は,昨年度(H26年度)の予備実測で測定した外気温・相対湿度・位置情報に加えて,生活空間での気流分布の把握を目的に風速・風向も測定した。更に数値シミュレーションより対象地の実測当日の表面温度分布を算出した上で,条件付きではあるが快適性指標を算出し,熱的特性を評価・考察した。結果,旧町人地でありながら寺社地を内包する特徴的な空間構成を有する対象地熊本市古町地区では,寺社地と通常の空地とが組み合わさった広大な駐車場で熱せられた空気が,流入してくる風により移流して周囲の温熱環境に影響を及ぼすことが明らかとなった。これら一連の検討により,気温や表面温度だけでなく,気流に関しても古町地区独自の熱的特性が確認された。またこれにより次年度に熱と気流の連成解析を行う上で十分なデータが整った。次年度(H28年度)以降の課題としては,対象地の気流環境を数値シミュレーションより詳細に解析し,分析する必要がある。また本研究の成果は,日本建築学会・大会や同学会のバイオクライマティックデザイン小委員会等で報告するだけでなく,国際学会PLEA2015でも口答発表を行い,国内外に広く伝えるよう心掛けている。対象地の夏季の温熱環境を数値シミュレーションによる解析し,検証・考察する上で,実際の測定データが何よりも重要である。その点に関しては,本年度(H27年度)の実測により,対象地の温熱環境に関して今後2年間使用するに十分なデータを収録することができた。更に,実測結果より特徴的な温熱環境を示した一部の街区に関しては,数値シミュレーションによる表面温度分布の算出ため,3D-CADモデルを作成しており,これらは次年度(H28年度)以降に続く気流解析でも使用可能である。しかし本研究の場合,表面温度分布の解析範囲よりも気流解析の範囲は広域となるため,次年度は新たに3D-CADモデル作成する必要がある。ただし表面温度分布を解析した範囲は,気流解析を行う範囲に含まれているため,気流解析のために必要なモデル数の1/3は既に作成されていると言える。一方,最終的な提案に際しては,今回の熊本地震の影響を踏まえた提案も検討していく予定である。また本年度中に,幕末期明治期における古町地区の古写真や伝統的な町屋の造りに関する調査も一部行っており,調査すべき史料・資料の方向性に関してはある程度の目処がたっている。次年度はこの点に関する調査,そして数値シミュレーションによる解析に対応した当時の建物モデルの再現も進める予定である。授業プログラムの開発に関しては,国際学会PLEA2016での発表が内定しており,また建築学会の査読付き論文も作成中であり、国内外に研究内容を精査・アピールするよう心掛けている。今年度(H28年度)は,対象地の温熱環境の解析,設計教育への展開を意図した教材の開発,この両方について十分な成果が得られた。また研究成果は,国内だけでなく海外でも報告した。まず対象地の温熱環境の解析に関しては,前年度(H27年度)に実施した対象地の夏季実測データを元に,対象地(熊本市古町地区)の温熱環境,特に気流環境を数値シミュレーションより詳細に解析した。これにより夏季における熊本市古町地区の温熱環境の実態を気流分布も含めて面的に把握した。同時に,対象地独自の空間構成が屋外の温熱環境に及ぼす影響を総合的に明らかにした。続いて教材の開発に関しては,前年度に実践した環境工学と建築設計を組み合わせた授業の結果をとりまとめ,建築学会・大会で発表した。結果,一度設計した作品を環境に配慮して学生自身に再設計させる授業形式が,対象地周辺の環境に目を向けさせる上で効果的であることを把握した。一方,2016年4月に発生した熊本地震により古町地区の伝統的な建築の多くは取り壊される見通しとなった。これにより大地震により日本の伝統地区の街並みのアイデンティティが失われる可能性が全国の多くの主要都市でも起こり得ることが明らかとなった。本研究は当初,建築家や行政による建築環境設計の支援を目指し,対象地の環境要素を整理・視覚化することで,環境面での特性とポテンシャルを把握する青写真(ブループリント)を開発する予定であった。

しかし今回の地震での経験を踏まえ,大地震による伝統的な街並みの消失に備え,環境のみならず、都市計画・防災計画・構造(耐震設計等)・歴史に考慮する必要性があると考えた。幸い2016年12月よりこのテーマについてLIXIL調査研究助成金をいただけることとなったため,次年度は本研究の実践的な展開として地震による被害を受けた伝統的な街区の再建計画の提案手法の開発にも取り組んで行く予定である。前年度(H27年度)に実施した夏季実測より対象地の温熱環境を解析する上で十分な実測データを収録できた。本年度(H28年度)はこれら実測データを元に対象地(熊本市古町地区)の夏季温熱環境を数値シミュレーションより詳細に解析した。具体的には,CFDにより対象地の夏季の気流分布を把握し,寺社地を町人地が取り囲む「一町一寺制」となっている熊本市古町地区の独自の空間構成が屋外温熱環境に及ぼす影響を面的に把握した。同時に,気流分布・実測結果・3D-CAD対応熱環境シミュレータより再現した表面温度分布を組み合わせ,対象地の熱的快適性を導出し,屋外温熱環境の総合的に考察した。更に,解析より得られた対象地の温熱環境の熱的特性をまとめ,街区単位で改善策を提案した。次年度(H29年度)はこれらの結果を踏まえ,対象地の環境面での特性とポテンシャルを把握する青写真(ブループリント)の作成手法の開発を目指す。一方,教材の開発に関しては,前年度に実践した環境工学と建築設計を組み合わせた授業の結果の取りまとめを通して,対象地周辺の環境に目を向けさせる上で一度設計した作品を環境に配慮して学生に再設計させることが周辺の環境に目を向けさせる上で効果的であることを把握した。次年度もこの方向で開発・検討する。研究成果のアピールとして,対象地の温熱環境の解析に関しては,国内の学会で研究発表を行うと共に,2016年12月よりLIXIL調査研究助成金をいただけることとなった。また教材及び授業プログラムの開発に関しては,国内の研究発表のみならず国際学会PLEA2016においても口答発表し,研究内容を精査・アピールした。2017年5月現在,次年度のPLEA2017での発表も内定している。また論文に関しては,本研究に関連する内容の査読付き論文が建築学会・環境系論文集(2017年8月号)への掲載が決定している。今年度(H29年度)は,本研究の最終年度として,対象地である熊本市古町地区の熊本地震後の温熱環境実測を行った.そこでの実測結果と前年度までに行った実測及び解析結果とを比較検討し,古町地区の温熱環境からみた特徴を総合的に明らかにした.また行政支援と建築教育への展開を目指し,対象地の環境要素(日射・日影に加え,不可視だが熱的快適性に影響する要素である気温・相対湿度・風向風速・放射(表面温度))を取りまとめる「環境要素スケール図」を研究・試作した.この環境要素スケール図と実測より得られた知見とを合わせることで,温熱環境からみた対象地の改善策を提案した.また建築教育に向けた教材の開発として,環境要素スケール図を用いて環境に配慮した建築を設計する授業プログラムを開発し,国立大学の建築学科を対象に実際の授業で実践することで,今後展開していく上で十分な成果が得られた.そしてこれら研究結果は,国内だけでなく海外の学会でも報告された.特に対象地の温熱環境に関しては,熊本地震前後の温熱環境を比較することで,古町地区の「一町一寺制」という独自の空間構成が屋外生活空間の温熱環境に及ぼす影響が総合的に把握された.
有機単結晶半導体を用いたスピントランジスタの実現

独自に開発した高移動度の有機単結晶半導体が、極めて長いスピン拡散長を有するという最近の実験結果に基づいて、有機単結晶スピントロニクスデバイスの作成・評価を行い世界初となる室温における有機トランジスタの実証を行うことを目的とする。フレキシブルスピントロニクス素子を構成する最重要ビルディングブロックは、超薄膜の有機半導体単結晶である。初年度は、有機半導体におけるスピン軌道相互作用に着目した新規材料の化学合成・薄膜成膜技術の開発と薄膜デバイスにおけるスピン緩和機構の解明を目的として研究を遂行し、厚み方向にわずか12分子層で形成される超薄膜有機半導体単結晶を成膜することに成功した。今年度は単結晶膜の物性特性解明並びに特性改善を推し進めた。活動の成果は、「テラヘルツ分光法によるスピンSeebeck効果のフェムト秒形成ダイナミズム」(Nature Communications誌)、「ソフト2次元ナノアーキテクトニクス」(NPG asia materials誌)の論文として掲載された。また、テーマ1スピン軌道相互作用に着目した有機合成において、アニオン交換を用いた新規ドーピング手法による高分子半導体の伝導特性と熱耐久性の向上を図り、また、陰イオン交換による高分子半導体における分子ドーピングの効率改善という成果を得た。いずれも学会発表講演で受賞の栄誉を得た。これらの知見をもとに、有機半導体におけるスピン緩和時間はグラフェンや無機半導体を凌駕するほど長いことが実験的に明らかにした。有機単結晶スピントランジスタの実現を目指し、テーマ1スピン軌道相互作用に着目した有機合成、テーマ2有機半導体単結晶のスピン物性の解明、それぞれに顕著な結果が得られた。テーマ1ではドーピングを主体に検討を進め、高分子半導体におけるアニオン交換を用いた新規ドーピング手法の原理の解明、アニオン交換法を用いた高分子半導体への高効率ドーピング、高分子半導体のラメラ構造へのドーパントインターカレーション機構の解明、化学ドープされた有機半導体単結晶のフェルミ縮退解明、等の成果を得て学会発表を行った。これらの成果は研究参加者山下侑(D3)氏の「第45回(2018年秋季)応用物理学会講演奨励賞)受賞に結び付いた。受賞題名:「アニオン交換を用いた新規ドーピング手法による高分子半導体の伝導特性と熱耐久性の向上」またテーマ2では、フェリ磁性イットリウム鉄ガーネットとプラチナの二重層でテラヘルツ分光法を使用して<27 fsの時間分解能でスピンゼーベック効果の初期ステップを明らかにした。更に、新奇低分子系n型有機半導体の電界誘起ホール効果解明、塗布型有機半導体単分子層単結晶の構造変化とキャリア伝導解明、などの成果を学会に発表した。更に、スピントランジスタ作成においては表面平滑性が重要であることを明らかにし、そのための手法として金属電極を基板に埋め込んだ単結晶薄膜作成手法を確立した。これは電子線リソグラフィーと適合性が高い手法で微細加工技術として容易に利用できるものである。当初に計画した項目が達成されただけでなく、研究計画を前倒しし基盤技術の確立ができたため、研究計画は当初の予定より進展していると言える。これまでに確立した超薄膜有機半導体分子のスピン緩和機構にについて、スピン共鳴やラマン分校計測技術をベースに掘り下げ、室温付近でさらに長スピン緩和長が実現する物質開拓を行う。これまで系統的に合成した含カルコゲン分子のスピン緩和長の調査、並びに、スピン軌道相互作用とスピン緩和機構に関して系統的に調べる。また、スピントランジスタ作製においても必要な技術要件は確立されたため、デバイス実装を進め、室温における電気的スピン注入・検出を目指す。独自に開発した高移動度の有機単結晶半導体が、極めて長いスピン拡散長を有するという最近の実験結果に基づいて、有機単結晶スピントロニクスデバイスの作製・評価を行い、世界初となる室温における有機スピントランジスタの実証を目的とする。初年度は、有機半導体におけるスピン軌道相互作用に着目した新規材料の化学合成・薄膜成膜技術の開発と薄膜デバイスにおけるスピン緩和機構の解明を目的として研究を遂行した。フレキシブルスピントロ二クス素子を構成する最重要ビルディングブロックは、超薄膜の有機半導体単結晶である。本年度は、スピン軌道相互作用に着目した有機合成を進め有機半導体の硫黄原子をカルコゲン族原子へ置換した材料群を展開すると共に、有機半導体材料のスピン物性の当k製解析を進めることにより、厚み方向にわずか12分子層で形成される超薄膜有機半導体単結晶を成膜することに成功した。このようにわずか数分子膜においても良好な電子伝導性が得られた。本研究成果はScience Advances誌に受理され、またNature Nanotechnology、Nature Electronics誌等のハイインパクトなジャーナルにもハイライト記事が記載された。さらに、スピンをプローブとしたスペクトロスコピーを実施し、有機半導体素子性能を支配する要因が、ナノスケールの分子振動であることを明らかにした。本研究成果は、Nature Physics誌に受理され、さらに同誌のNews and Viewsにハイライトされた。有機単結晶スピントランジスタの実現を目指した3項目の研究課題うち、1スピン軌道相互作用に着目した有機合成、2有機半導体単結晶のスピン物性の解明、3プリンテッドプロセスと適用する微細加工技術の開発の全ての項目を並行して行い、それぞれに顕著な結果が得られた。まず、スピン軌道相互作用を評価しうる含カルコゲン低分子材料の合成に成功し、酸素・硫黄・セレンを含む材料の系統的な合成と結晶構造解析に成功した。さらに、フレキシブルスピントロニクス素子のコアであるわずか数分子層からなる超薄膜有機半導体単結晶の大面積塗布技術の確立に成功した。

本手法は下地の基板に制限がなく、さらに4インチウエハーサイズに渡り均質な単結晶薄膜を作製できる。また、スピン共鳴測定や、ラマン分光測定に加え、低温電子輸送測定の実験結果と理論を包括的に組み合わせ、有機低分子特有のフォノンにおける分子振動の効果を明らかとした。この知見をもとに、有機半導体分子で達成しうる最大の移動度は、シリコンにも匹敵する>500 cm2V-1s-1になり得ることを予想し、さらに、有機半導体におけるスピン緩和時間はグラフェンや無機半導体を凌駕するほど長いことが実験的に明らかとなった。スピントランジスタ作成においては、金属電極を基板に埋め込み、表面平滑性を担保した上で、均質な単結晶薄膜を作成できる手法を確立し、電子線リソグラフィーと適合性の高い微細加工技術の確立が達成されたと言える。初年度に計画した項目成されただけでなく、次年度の研究計画を前倒し、基盤技術の確立ができたため、研究計画は当初の予定より進展していると言える。独自に開発した高移動度の有機単結晶半導体が、極めて長いスピン拡散長を有するという最近の実験結果に基づいて、有機単結晶スピントロニクスデバイスの作成・評価を行い世界初となる室温における有機トランジスタの実証を行うことを目的とする。フレキシブルスピントロニクス素子を構成する最重要ビルディングブロックは、超薄膜の有機半導体単結晶である。初年度は、有機半導体におけるスピン軌道相互作用に着目した新規材料の化学合成・薄膜成膜技術の開発と薄膜デバイスにおけるスピン緩和機構の解明を目的として研究を遂行し、厚み方向にわずか12分子層で形成される超薄膜有機半導体単結晶を成膜することに成功した。今年度は単結晶膜の物性特性解明並びに特性改善を推し進めた。活動の成果は、「テラヘルツ分光法によるスピンSeebeck効果のフェムト秒形成ダイナミズム」(Nature Communications誌)、「ソフト2次元ナノアーキテクトニクス」(NPG asia materials誌)の論文として掲載された。また、テーマ1スピン軌道相互作用に着目した有機合成において、アニオン交換を用いた新規ドーピング手法による高分子半導体の伝導特性と熱耐久性の向上を図り、また、陰イオン交換による高分子半導体における分子ドーピングの効率改善という成果を得た。いずれも学会発表講演で受賞の栄誉を得た。これらの知見をもとに、有機半導体におけるスピン緩和時間はグラフェンや無機半導体を凌駕するほど長いことが実験的に明らかにした。有機単結晶スピントランジスタの実現を目指し、テーマ1スピン軌道相互作用に着目した有機合成、テーマ2有機半導体単結晶のスピン物性の解明、それぞれに顕著な結果が得られた。
西南日本の新生代アルカリ玄武岩の成因とテクトニクス

1.玄武岩類の起源西南日本には,後期新生代に活動した玄武岩類が広く分布している.北部九州地域の玄武岩の起源マントルは,enrichしたマントルプリューム(EM II)がdepleteしたマントル(MORB)を溶かし込みながら上昇したと考えるとうまく説明できる.一方,中国山地地域のアルカリ玄武岩の起源マントルは,マントルメタソマティズムを受けた不均質なenrichしたマントル(EMI)であると推定される.2.マグマティック・プロセス(1)マントルの部分融解の程度と生じたマグマの性質(北松浦玄武岩):アルカリ玄武岩系列およびソレアイト系列は,類似した起源マントルから部分融解の程度の違いによって形成された,(2)アルカリ玄武岩マグマの分別結晶作用(開放系のマグマ溜り)(東松浦玄武岩):東松浦玄武岩には火山層序と対応した3回のマグマティック・サイクルが存在し,同様な組成のマグマが繰り返しマグマ溜りに供給され,その時々に,マグマ溜り内で分別結晶作用が行われた,(3)アルカリ玄武岩マグマの分別結晶作用(閉鎖系のマグマ溜り)(加部島,馬渡島火山岩類):組成的に層状構造をしたマグマ溜り(下位に比較的未分化なマグマ,上位に分化したマグマが存在する)の上部から溶岩が流出した,(4)ソレアイトマグマの分別結晶作用(宇久島火山岩類):宇久島火山岩類(玄武岩デイサイト)の親マグマはプレート内ソレアイトで,分別結晶作用が最も重要な役割を果たしており,地殻物質の同化作用もわずかに関与している.このような火山体は,日本列島ではここだけであり,世界的にも極めて稀である.3.テクトニックセッティングとの関連玄武岩の活動は、日本海の拡大(回転)と関連させて議論されてきた.この拡大(回転)による引張応力場の違いが上記の玄武岩の活動を規制したと考えることも可能であろう.しかし,後期新生代の玄武岩類の活動は,その起源であるマントル・ダイアピルの特徴とダイナミクス,そのダイアピルが上昇してくる上部マントル,例えば,MORBマントルやサブコンチネンタル・マントルの存在を抜きにしては語れない.今後さらに検討が必要である.1.玄武岩類の起源西南日本には,後期新生代に活動した玄武岩類が広く分布している.北部九州地域の玄武岩の起源マントルは,enrichしたマントルプリューム(EM II)がdepleteしたマントル(MORB)を溶かし込みながら上昇したと考えるとうまく説明できる.一方,中国山地地域のアルカリ玄武岩の起源マントルは,マントルメタソマティズムを受けた不均質なenrichしたマントル(EMI)であると推定される.2.マグマティック・プロセス(1)マントルの部分融解の程度と生じたマグマの性質(北松浦玄武岩):アルカリ玄武岩系列およびソレアイト系列は,類似した起源マントルから部分融解の程度の違いによって形成された,(2)アルカリ玄武岩マグマの分別結晶作用(開放系のマグマ溜り)(東松浦玄武岩):東松浦玄武岩には火山層序と対応した3回のマグマティック・サイクルが存在し,同様な組成のマグマが繰り返しマグマ溜りに供給され,その時々に,マグマ溜り内で分別結晶作用が行われた,(3)アルカリ玄武岩マグマの分別結晶作用(閉鎖系のマグマ溜り)(加部島,馬渡島火山岩類):組成的に層状構造をしたマグマ溜り(下位に比較的未分化なマグマ,上位に分化したマグマが存在する)の上部から溶岩が流出した,(4)ソレアイトマグマの分別結晶作用(宇久島火山岩類):宇久島火山岩類(玄武岩デイサイト)の親マグマはプレート内ソレアイトで,分別結晶作用が最も重要な役割を果たしており,地殻物質の同化作用もわずかに関与している.このような火山体は,日本列島ではここだけであり,世界的にも極めて稀である.3.テクトニックセッティングとの関連玄武岩の活動は、日本海の拡大(回転)と関連させて議論されてきた.この拡大(回転)による引張応力場の違いが上記の玄武岩の活動を規制したと考えることも可能であろう.しかし,後期新生代の玄武岩類の活動は,その起源であるマントル・ダイアピルの特徴とダイナミクス,そのダイアピルが上昇してくる上部マントル,例えば,MORBマントルやサブコンチネンタル・マントルの存在を抜きにしては語れない.今後さらに検討が必要である.本年度は、主に北部九州のアルカリ玄武岩について、本源マグマの発生、分化、噴出にいたる過程(magmatic process)の研究を行った。1.東松浦玄武岩の詳細な火山層序にもとづいて、全岩主成分および微量成分の分析、構成鉱物の化学組成、Sr同位体組成を求めた。これらの、データの解析から、東松浦玄武岩は、マントル深部に由来するマントルダイアピルから生じたプレート内玄武岩マグマで、3回のマグマティックサイクル、すなわち3回のマグマ溜り内での分別結晶作用によって生成されたものであることが明らかになった。この成果は、極めて画期的なもので1993年10月にオーストラリアのキャンベラで開催された国際火山学会議で発表された。2.北松浦玄武岩は、ソレアイトとアルカリ玄武岩が時間的空間的に密接に関連しており、類似した起源マントルの部分融解の程度の差によって生成されたことが明らかになった。

これは、従来考えられていた成因と全く異なるものであり、学会誌に公表された。3.五島列島最北端、宇久島はソレアイト質玄武岩からデイサイトまで分布しているが、これらの火山岩類は、ソレアイトマグマからの分別結晶作用で導かれたものであることが分かった。また、ソレアイトマグマは、アイスランドのplume-type MORBと極めて類似した性質をもっていることがわかった。本年度も,北部九州のアルカリ玄武岩について,本源マグマの発生,分化,噴出にいたる過程(magmatic process)の研究を行った.1.五島列島最北端の宇久島はソレアイト質玄武岩からデイサイトまでのマグマティック・サイクルが,2回おこっていることが確かめられた.全岩主成分および微量成分組成,構成鉱物の組成,Sr同位体比などから,宇久島火山岩の組成変化は分別結晶作用が大きな役割を果たしていることが明らかになった.また,プレート内ソレアイトマグマの分化岩体は日本列島では宇久島にしか分布しておらず,テクトニックスとの関連を明らかにすることが急務である.2.九州北部に分布する玄武岩は,中国地域の玄武岩と異なり,EMIIと呼ばれるキンバーライトの起源マントル類似のダイアピルが上昇する過程で,中央海嶺玄武岩(MORB)の起源マントルを累進的に融かした結果生じたマグマである.3.中国山地の横田玄武岩や,島根県の邑智群川本町や広島県の三次市に分布するミネットと呼ばれる特殊な組成の玄武岩の岩石学的研究をもとに,マントル・メタソマティズムの実態を明らかにした.1.玄武岩類の起源西南日本には,後期新生代に活動した玄武岩類が広く分布している.北部九州地域の玄武岩の起源マントルは,enrichしたマントルプリューム(EM II)がdepleteしたマントル(MORB)を溶かし込みながら上昇したと考えるとうまく説明できる.一方,中国山地地域のアルカリ玄武岩の起源マントルは,マントルメタソマティズムを受けた不均質なenrichしたマントル(EM I)であると推定される.2.マグマティック・プロセス(1)マントルの部分融解の程度と生じたマグマまの性質(北松浦玄武岩):アルカリ玄武岩系列およびソレアイト系列は,類似した起源マントルから部分融解の程度の違いによって形成された,(2)アルカリ玄武岩マグマの分別結晶作用(開放系のマグマ溜り)(東松浦玄武岩):東松浦玄武岩には火山層序と対応した3回のマグマティック・サイクルが存在し,同様な組成のマグマが繰り返しマグマ溜りに供給され,その時々に,マグマ溜り内で分別結晶作用が行われた,(3)アルカリ玄武岩マグマの分別結晶作用(閉鎖系のマグマ溜り)(加部島,馬渡島火山岩類):組成的に層状構造をしたマグマ溜り(下位に比較的未分化なマグマ,上位に分化したマグマが存在する)の上部から溶岩が流出した,(4)ソレアイトマグマの分別結晶作用(宇久島火山岩類):宇久島火山岩類(玄武岩デイサイト)の親マグマはプレート内ソレアイト,分別結晶作用が最も重要な役割を果たしており,地殻物質の同化作用もわずかに関与している.このような火山体は,日本列島ではここだけであり,世界的にも極めて稀である.3.テクトニックセッティングとの関連玄武岩の活動は,日本海の拡大(回転)と関連させて議論されてきた.この拡大(回転)による引張応力場の違いが上記の玄武岩の活動を規制したと考えることも可能でろう.
山村地域における資源・エネルギー開発に関する研究

研究目的地域エネルギー供給源の一つである森林エネルギーの開発を目的として、三重大学農学部附属演習林を拠点とした調査・研究を実施した。研究結果1.特定山村地域のエネルギー分析:三重県美杉村のエネルギー需要構造調査と林業経営の将来性についての意識打診をおこなった。2.木質系資源による成型プラントの稼動実態調査:プラント施設の設置状況を調査し、更に原料の種類、粒度、含水率が造粒性、ペレット物性に大きく影響することを認めた。3.木質系残廃材の太陽熱乾燥法の開発:乾燥方式及び含水率の低下挙動(減率第一段)検討結果から、乾燥効率の高い通風方式での乾燥状態を予測し得る数式モデル化を計り、更に試料の初期含水率、堆積厚さ、吸気温度及び湿度を関数とする乾燥速度式を提案し、必要乾燥面積の推定を可能とした。4.木質系資源の成型燃料加工:(1)カラマツ人工林のバイオマス現存量調査から、林分樹皮率は約8.1%であることを知った。(2)カッター型粉砕機による連続試験によって、粉砕特性は原料樹種によって大きく異なることを明らかにした。(3)ローラディスク型ペレタイザーによる連続造粒試験をおこない、樹皮原料の適正含水率を求めるとともに、スギ樹皮はヒノキ樹皮、広葉樹枝条材より造粒性に劣ること、カラマツ樹皮は特に造粒し易い材料であることなどを明確化した。更にスギ樹皮に対するヒノキ樹皮混入の効果を認めた。5.夛重マイクロタービンシステムを用いた渓流発電の開発:長期間に亘る連続運転によって、降雨量などに起因する水量変動が大きいため電力量の変動は著るしいが、長期間に亘って周波数の安定した高質の電力が得られることを明らかとした。またポンプ反転型2KWタービンによる発電効率が低いため、20種類のランナーを試作して検討した結果、当初3040%程度であったものを70%に改善することができた。
符号理論による学習機械の記憶容量と汎化能力に関する研究

昨年度に引き続き,パーセプトロンの学習曲線の研究の延長線上として,多層パーセプトロンの非常に特別な場合であるコミッティマシンとパリティマシンの学習曲線について,昨年度と同様の解析を進めた.しかしながら,これらの特殊なパーセプトロンの場合には,研究代表者の手法では,符号空間との対応関係がうまく得られず,実際の数値計算と理論値とが大きく異なることが分かった.むしろ,それら数値計算の結果は,統計力学で使われるレプリカ法による結果ときれいな一致が見られることがわかった.これは,レプリカ法による定式化では,コミッティマシンやパリティマシンの対称性などをうまく取り入れられることが大きな要因であり,今のところ,これらの特殊な多層パーセプトロンには,符号空間との良好な対応関係が得られていない.また,同様に,サポートベクターマシンに,本手法を応用したが,VC次元で与えられる汎化誤差と符号間の距離とは,きれいな対応関係があることがわかった.つまり,与えられたパターン間の距離が大きくなるほど,識別能力は上がり,汎化誤差が小さくなる.それに伴い,記憶容量は小さくなる.これらの結果は,符号理論から言えば,非常に自然な結果である.以上の観点から,研究代表者の手法は,必ずしもレプリカ法などよりも優位とは言えないが,パーセプトロンなどいくつかの学習機械とのきれいな対応関係が見られる.これら汎化誤差などの性能限界を情報理論の通信路符号化定理に対応させて,エントロピーや通信路容量の観点から解析できないか,研究中である.特に,近年,統計力学の分野においてさかんに研究されているサリスエントロピーなどは,レプリカ法などによる手法との親和性が非常に高いことが予想される.これらに関しては,今後より詳細に調べていく予定である.今年度は,単純パーセプトロンの汎化能力について,その符号構造に留意して数学的にできるだけ厳密な導出ならびにその数値計算を行い,その結果を過去の研究と比較検討を行った.具体的には,次の手順で進めた.一般の多層パーセプトロンを規定する重みが,情報通信における符号の役割をしていることに着目し,パーセプトロンを規定する重みの空間を符号空間とみなす.その上で各学習パターンが与えられているときに,その通信を可能にする符号の候補の数が与えられたパターン数に対して,どのように変化していくのかを調べた.これに関して,1カ所近似を用いた以外は,厳密に平均汎化能力の式を導くことができた.ここで,平均汎化能力の具体的な計算をするために,単純パーセプトロンの重みが実数の場合と{±1}の2値の場合の2つの場合について,その具体的な平均汎化能力の式を先の結果から導き,数値計算を行った.その結果,実数の場合は,与えられたパターン数に対して双曲線のように減少していき,パーセプトロンの規模を表す重み(シナプス)の数を大きくしてもその傾向はそれほど変わらない.これに対して,{±1}の2値の場合は,あるパターン数のときに,平均汎化能力が突然零になる完全汎化を確認できた.これは,重み(シナプス)の数を大きくすると,より顕著になる.特に,重み(シナプス)の数に対する学習曲線を容易に計算できる点が本研究の利点である.また,従来の研究との比較検討から,本研究で用いた唯一の近似が統計力学でいうアニーリング近似であることが,統計物理学者との議論で明らかになってきた.今後,この研究をもとに,先の符号空間との対応を維持しながら,どのような符号構造が学習に適しているのかを明らかにしていく予定である.昨年度に引き続き,パーセプトロンの学習曲線の研究の延長線上として,多層パーセプトロンの非常に特別な場合であるコミッティマシンとパリティマシンの学習曲線について,昨年度と同様の解析を進めた.しかしながら,これらの特殊なパーセプトロンの場合には,研究代表者の手法では,符号空間との対応関係がうまく得られず,実際の数値計算と理論値とが大きく異なることが分かった.むしろ,それら数値計算の結果は,統計力学で使われるレプリカ法による結果ときれいな一致が見られることがわかった.これは,レプリカ法による定式化では,コミッティマシンやパリティマシンの対称性などをうまく取り入れられることが大きな要因であり,今のところ,これらの特殊な多層パーセプトロンには,符号空間との良好な対応関係が得られていない.また,同様に,サポートベクターマシンに,本手法を応用したが,VC次元で与えられる汎化誤差と符号間の距離とは,きれいな対応関係があることがわかった.つまり,与えられたパターン間の距離が大きくなるほど,識別能力は上がり,汎化誤差が小さくなる.それに伴い,記憶容量は小さくなる.これらの結果は,符号理論から言えば,非常に自然な結果である.以上の観点から,研究代表者の手法は,必ずしもレプリカ法などよりも優位とは言えないが,パーセプトロンなどいくつかの学習機械とのきれいな対応関係が見られる.これら汎化誤差などの性能限界を情報理論の通信路符号化定理に対応させて,エントロピーや通信路容量の観点から解析できないか,研究中である.特に,近年,統計力学の分野においてさかんに研究されているサリスエントロピーなどは,レプリカ法などによる手法との親和性が非常に高いことが予想される.これらに関しては,今後より詳細に調べていく予定である.