hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ゾル-ゲル法による超撥水-超親水パターンの作製と応用

本研究は、ゾル-ゲル法によって作製した超撥水表面を、光照射等の手法を用いて局部的に親水化し、超撥水-超親水パターンを形成すること、およびこのパターンの応用を検討することを目的として行ったものである。今年度は、昨年度に得られた知見を基にさらに研究を進め、以下のような成果を得た。(1)多数の円が規則正しくならんだフォトマスクを用いて紫外光を照射することによって得られた超撥水-超親水パターン上に、水を溶媒としたコロイダルシリカ、ポリエチレングリコール、加水分解したテトラメトキシシランからなるシリカゾルをコーティングすると、このゾルは、光照射部である親水部分にのみ残り、乾燥後、膨らみ形状を持つシリカマイクロパターンが形成できることがわかった。(2)ポリエチレングリコール、テトラメトキシシランを加えない場合には、非常に小さい厚みのパターンしか形成できない。また、シリカゾルの濃度、ポリエチレングリコールの添加量を変化させることで、得られる膨らみパターンの厚みが制御できることがわかった。(3)超撥水を得るために形成している凹凸の程度を変化させた撥水-親水パターンを形成し、マイクロパターン形成に及ぼす凹凸の影響について検討した結果、凹凸が小さい方がより大きな厚みを持つマイクロパターンが得られることがわかった。(4)プロセスの低温化について検討した結果、全プロセス100°C以下で、超撥水-超親水パターンが形成できることがわかった。本年度得られた主な成果は以下の通りである。(1)アセチルアセトンで化学修飾された種々の金属アルコキシドから作製したゲル膜について紫外光照射を行ったところ、チタニア系のみ超親水化することがわかった。(2)アモルファスのアルミナ薄膜を沸騰水処理することによって得られる微細な凹凸を持つ花弁状組織の上に、この組織の形状を失わない程度の膜厚のTiO_2薄膜を形成し、その表面をさらにフルオロアルキルシランで撥水処理した3層構造の薄膜を作製した。この薄膜に紫外光照射を行ったところ、フルオロアルキル鎖が光分解し、超親水化することがわかった。(3)中間層に用いるTiO_2系薄膜として、熱処理を500°Cで行ってアナターゼの結晶を析出させた薄膜、300°Cの熱処理によってアモルファス状態の薄膜、化学修飾に用いたアセチルアセトンが配位した状態の薄膜の3種類について上記の光照射の検討を行ったが、いずれの場合においても超親水化できることがわかった。従って、アモルファスのチタニアでも、光触媒能を示すことがわかった。(4)花弁状組織を持つアルミナ薄膜、TiO_2系膜、FAS層と3層コーティングを行った表面に、フォトマスクを通して紫外光照射することにより、紫外光照射部のみを超親水化し、撥水部と親水部の接触角差が約150度であるような、超撥水-超親水パターンを作製することに成功した。
飴を用いた口腔機能リハビリテーション法の新開発

●研究目的高齢者向けの口腔機能向上リハビリテーション法を新しく開発すること。●研究方法対象者(75歳以上の後期高齢者)10名(目標症例数)棒つき飴を使用する口腔機能リハビリテーションを行い,その前後で口腔機能評価を行って効果を検討した.(1)事前評価リハビリテーション開始の1ヵ月前に,高齢者の口腔内・食事状態等を把握する為の評価を行った.・口腔関連QOL指標GOHAI日本語版での評価.・口腔機能の向上の記録シートによる食事摂取量(喫食率),食事時間,体重の評価・嚥下関連機能の簡易臨床評価:反復唾液嚥下テスト(RSST),オーラルディアドコキネシス・最大舌圧の評価(JMS舌圧測定器)(2)直前評価リハビリテーション開始直前の,高齢者の口腔内・食事状態等を事前評価と同じく評価した.(3)リハビリテーション方法対象とする後期高齢者の多くは老化に加えて基礎疾患や廃用から摂食・嚥下障害を有することがあるので,窒息・誤嚥の危険の少ないと考えた棒付き飴を使用した.リハビリテーションとして,棒付き飴を1日おきに1週間に3回,1回15分,8週間なめさせた.(4)直後評価リハビリテーション終了直後に,高齢者の口腔内・食事状態等を把握する為,事前評価と同じく評価した.(5)事後評価リハビリテーション終了した2カ月後に,高齢者の口腔内・食事状態等を把握する為の評価を行った.●研究成果直後評価では,嚥下機能評価,口腔機能の向上の記録シート,最大舌圧の評価等の数値が概ね改善されている.体重は直前評価まで変動のなかったものが4名で増加しており,食事摂取量も4名で増加し,食事時間は5名で減少した.最大舌圧は4名が増加していた,口腔関連QOL指標GOHAIについては,値は少ないが3名が改善されていた.RSSTとオーラルディアドコキネシスは変化が見られなかった.口腔機能向上記録については,3名が普通より良いと答えた項目が増加した.参加した高齢者は,5名全員がほぼこのリハビリテーションを継続達成している.本リハビリテーション法が75歳以上の後期高齢者でも容易に継続できる簡便な方法である事は着目すべき点であると思われる.●研究目的高齢者向けの口腔機能向上リハビリテーション法を新しく開発すること。●研究方法対象者(75歳以上の後期高齢者)10名(目標症例数)棒つき飴を使用する口腔機能リハビリテーションを行い,その前後で口腔機能評価を行って効果を検討した.(1)事前評価リハビリテーション開始の1ヵ月前に,高齢者の口腔内・食事状態等を把握する為の評価を行った.・口腔関連QOL指標GOHAI日本語版での評価.・口腔機能の向上の記録シートによる食事摂取量(喫食率),食事時間,体重の評価・嚥下関連機能の簡易臨床評価:反復唾液嚥下テスト(RSST),オーラルディアドコキネシス・最大舌圧の評価(JMS舌圧測定器)(2)直前評価リハビリテーション開始直前の,高齢者の口腔内・食事状態等を事前評価と同じく評価した.(3)リハビリテーション方法対象とする後期高齢者の多くは老化に加えて基礎疾患や廃用から摂食・嚥下障害を有することがあるので,窒息・誤嚥の危険の少ないと考えた棒付き飴を使用した.リハビリテーションとして,棒付き飴を1日おきに1週間に3回,1回15分,8週間なめさせた.(4)直後評価リハビリテーション終了直後に,高齢者の口腔内・食事状態等を把握する為,事前評価と同じく評価した.(5)事後評価リハビリテーション終了した2カ月後に,高齢者の口腔内・食事状態等を把握する為の評価を行った.●研究成果直後評価では,嚥下機能評価,口腔機能の向上の記録シート,最大舌圧の評価等の数値が概ね改善されている.体重は直前評価まで変動のなかったものが4名で増加しており,食事摂取量も4名で増加し,食事時間は5名で減少した.最大舌圧は4名が増加していた,口腔関連QOL指標GOHAIについては,値は少ないが3名が改善されていた.RSSTとオーラルディアドコキネシスは変化が見られなかった.口腔機能向上記録については,3名が普通より良いと答えた項目が増加した.参加した高齢者は,5名全員がほぼこのリハビリテーションを継続達成している.本リハビリテーション法が75歳以上の後期高齢者でも容易に継続できる簡便な方法である事は着目すべき点であると思われる.
ゲル膜を利用した超微粒子の生成とその利用

無機媒体としてアルミナ微粒子を用い、有機色素及び半導体超微粒子を分散固定しレ-ザ-発振特性(エネルギ-移動型のレ-ザ-発振)、及び非線形光学特性(第二高調波発生、第三高調波発生)について検討した。コロイド手法より調整したアルミナ微粒子に有機色素(ロ-ダミン6G,ロ-ダミンB,2-メチル-4-ニトロアニリン等)、及びCd^<2+>,Zn^<2+>水溶液を混合し、シャ-レに流延し室温下空気中にて自然乾燥させ着色透明アルミナフィルムを得た。Cd^<2+>,Zn^<2+>分散フィルムにH_2Sガスを拡散させ、フィルム中に半導体超微粒子(CdS,ZnS)を析出させた。フィルムを加熱乾燥し吸収、及び蛍光スペクトルを測定した。レ-ザ-発振特性は、円筒レンズで集光した紫外N_2レ-ザ-(ピ-ク出力30100kW,パルス幅5ns)を用いてフィルムを横励起し、フィルム端面の出射光を光電管と分光器で受け、レ-ザ-出力強度と発振波長を観測した。非線形光学特性については、フィルムにNd:YAGレ-ザ-(λ=1.064μm)を集束照射し、分光器により波長分散性を測定した。ドナ-色素としてロ-ダミン6G、アクセプタ-色素としてロ-ダミンBを用いた系の色素分散フィルムにN_2レ-ザ-を照射したところ、約610nmでレ-ザ-発振を起こした。この発振波長がロ-ダミン6G濃度を変化させても変わらないこととロ-ダミンB単独分散フィルムの発振波長と一致することから、ロ-ダミン6Gからロ-ダミンBへのエネルギ-移動動作(ETDL動作)が生じたものと考えられる。ロ-ダミン6G濃度の増加につれ出力強度も増加し、ETDL動作による高効率化がはかられた。ロ-ダミン6G濃度が10^<-2>mol/l以上ではレ-ザ-出力が低下する。非線形物質分散フィルムにNd:YAGレ-ザ-を照射したところ、CdS/Al_2O_3,2-メチル-4-ニトロアニリン/Al_2O_3フィルム等で非線形光学特性が得られた。アルミナゲル膜とセルロースゲル膜を用いた超微粒の磁性及び触媒金属粒子の調整とアルミナ微粒子とPVAとの複合体形成について検討した.1)アルミナゾル粒子とPVAを複合することにより引張強度は低下しなかったが,弾性率は23倍になり伸び率は著しく低下した. 180°Cで処理すると複合体は水不溶性になり膨潤度は60%複合で最低となった.吸湿量から求めたアルミナ/PVA間の相互作用係数は負の値を示し,両者間の相互作用がきわめて大きいことを示している.2)セルロースゲル膜中に鉄水酸化物微粒子や磁性粒子を拡散法により含浸生成させた.

マグネタイト微粒子含有膜は残留磁化を示さず,微粒子が10nm以下であることを示している. 2080°Cの生成温度範囲で粒子の生成々長はそれほど起らず,ゲル網目により粒子の大きさが規制されていると思われる.硝酸第二鉄水溶性とバリウム塩水溶液の混合物とアルカリ水溶性を用いて微粒子含有複合膜をえ,これを空気中で熱分解することにより40nm前後の6角板状バリウムフェライト微粒子をえた.3)セルロースー金属水酸化物複合膜又は金属塩含有アルミナゲル膜を前駆体として空気中で熱分解することにより.各々活性炭又はアルミナ担持の超微粒金属触媒をえた.この触媒を用いて1, 3および1.5シクロオクタジェンの水素化反応を行ったところ,反応性,選択性が微粒子の大きさが小さくなるとともに増加する傾向を示した.本触媒を通常の含浸触媒とくらべると,モノエン選択性は同程度かそれ以上であったが,活性はラネーより低かった.1)Al(iPrO)_3を加水分解、解こうによって得られるアルミナゾルとPVAとの複合体形成について検討した。複合体は極めて透明性がよく。PVA4050%の複合体は柔軟性があり燃焼残査物の透明性もよく、吸湿により5倍まで延伸可能であった。複合によっていくぶん最大応力は増加し、PVA含量70%においてピークを示す。ひずみ率は複合によって著しく減少し、PVA含量60%以下では4.5×10^<-2>(kg/mm^2)の値を示すのに対して、PVA40%含量の複合体はその約3倍の値を示す。このように、複合によって弾性係数が大きくなる事、及び、ひずみ率が小さくなる事から、ぜい性が大きくなった事が伺える。PVA含量と水に対する膨潤度の関係について0.530°Cの間で測定を行った。いくぶんバラつきはあるが、各温度においていずれも。PVA含量40%において膨潤度は極小値を示した。この点について、より定量的な扱いとしてFlory-Huggins式によってPVA/アルミナ間の相互作用を求めるとPVA/アルミナ間の相互作用係数は負を示した。2)無機塩を出発物質として得られるアルミナゾルと有機色素を用いて、有機色素ドープフイルムの作成とその特性について検討した。水溶性の色素や塩基性の色素は10^<-4>10^<-1>mol/lの範囲でほぼ分散でき、疎水性の色素も界面活性剤を用いて分散できた。TYPyPの吸収スペクトル変化からアルミナ媒体のpHは2.5前後と考えられるので、この近辺で錯形成を起こしたり、pKaの大きいPorphine等は光機能性を有さないと予想される。このように色素を単分子分散させた膜をレーザーで励起すると指方性の強いレーザー発振を起した。Resorufin及びTPPS分散膜は、媒体内のpHが小さいためPHB活性吸収を現さなかった。アンモニアガス中に放置することにより媒体内のpHをあげると活性吸収が生じ、レーザーを照射するとホールが形成した。有機高分子系に比べて昇温によるホール幅の変化は小さく、サイドホールがなかった。このことから、マトリックス媒体が剛性であることが伺われる。ゲル綱目を利用して微粒子の大きさをある程度制御できることが認められた。微粒子分散ゲル膜を前駆体として熱分解すると活性炭またはアルミナ担持の高分散金属触媒が得られる。これら触媒によるジエンなどのオレフィンの水素化では、粒子が小さくなるにつれて、反応性が増加し、選択性も優れNiてはRaney Niなみか、それ以上の選択性を示した。本方法は、微粒子の生成と担体固定を一挙に行える利点を有しているが、触媒金属が担体で被覆される傾向がある。鉄酸化物微粒子分散セルロ-ス膜を熱分解すると、部分的に活性炭で表面改質された磁性粒子が得られる。結晶性の良い超微粒子の磁性粒子(γFe_2O_3、Baフェライト)が凝集せずに得られる利点がある。しかし、磁気記録媒体として残滋留め化、保磁力、抗磁力などの実用性能を満たすには、これらの性能を十分制御できるような反応条件の検討が残されいる。
液晶における分子の回転運動と反強誘電性の発現機構

1.反強誘電性液晶の[スメクティック層〓基板]セルにおいては,分子長軸が基板界面と平行になろうとし,セルの中では螺旋構造をとろうとする。この不都合は,通常,基板に平行な縞状欠陥の出現により解消される。螺旋のピッチを特性反射で測定し,縞の間隔と比較して,この欠陥がディスピレーションであることを明らかにした。2.束縛回転によって現われる時間平均的な双極子モーメントが隣接層間で対形成すれば,分子長軸の傾きは必ず同一面内に限定される。このような状況のもとでは,SmC_A^*とSmC^*との中間温度領域に見出される[悪魔の階段]が,長距離斥力で特長づけられる1次元イジングモデルで記述できる。典型的な化合物・混合物における副次相の構造を,現有の光学的手法により解明し,モデルの妥当性を明らかにしてきた。3.現有設備である強力X線回折装置を使って,SmA,SmC^*,およびSmC_A^*のスメスティック層によるX線回折を2次,3次まで測定し,SmC^*やSmC_A^*の安定性と高次回折強度との相関を明らかにした。また,SmI_A^*の層間隔がSmAよりも大きくなることがあることを見出し,ヘキサティック相における反強誘電性の出現機構を考察した。4.分子長軸まわりの回転状態に関する情報を得る目的で,ビコ秒領域における力一効果により回転緩和時間を測定できるように準備を進めており,3月中には完了する予定である。複屈折を誘起する励起光としてアルゴンイオンレーザ励起Ti:サファイヤモードロックレーザーを,また誘起された微小複屈折の計測用に光弾性モジュレータ(PEM)を購入し,調整中である。
プラズマ対向壁用ボロン膜およびボロン、カ-バイドの水素リデンション

核融合実験装置のプラズマ対向材料への水素リテンション量およびその脱離過程を調べることは、プラズマ閉じ込め特性を向上させる上で重要な課題となっている。本研究では、プラズマ中の酸素ゲッタリング特性を有しかつ化学スパッタリングを抑制するボロン系材料(B_4C転化材)の水素リテンション特性を調べた。また、同一条件下で黒鉛、SiC転化材およびタングステン(多結晶)の水素リテンション特性を調べ、ボロン系材料と比較検討した。1.5keVの水素イオンを各試料に5×10^<18>H/cm^2照射した後、1000°Cまで昇温し試料から脱離する水素量からリテンション量を評価した。水素リテンション量は黒鉛(6.7×10^<17>H/cm^2)を基準とすると、B_4Cは1.5倍、SiCではほぼ同程度、Wは1オーダー少なかった。また、脱離特性をリテンション量が半減する温度で評価すると、黒鉛は800°CでB_4Cは黒鉛より200°C、SiCでは100°C低かった。これはB-HおよびSi-H結合の水素がCH結合より低温で脱離するためである。B_4Cの水素リテンション特性は、ボロン膜中の水素の脱離が350°Cの低温で生ずる結果と一致している。W中にリテンションされた水素は400°Cでほぼ半減した。核融合炉では材料中に保持された水素を除去する方法として、ヘリウムによる放電洗浄が行われている。本研究では試料中にリテンションされた水素を5keVのHeイオンで照射しその水素除去効果を調べた。これら改質黒鉛材料の内もっともHeイオンによる叩きだし効果が大きかったのはB_4Cでリテンション量の約40%が除去できた。また、SiCが最も除去率が小さかった。これはHeイオンの注入深さが黒鉛やB_4Cに比べて浅いために試料中にリテンションした水素を叩き出せなかったためと考えられる。水素のリテンション特性は、リテンション量のみならず熱的脱離温度やHeによる放電洗浄による叩き出し率などを総合的に判断する必要がある。ボロン系材料は、リテンション量は多いがベ-キング温度(350°C)で25%程度を脱離し、かつHe叩き出し率が40%も高いので炭素系材料の内では優れた材料であることがわかる。
「留め金タンパク質」による二枚貝閉殻筋のキャッチ収縮

初年度は「留め金タンパク質」の候補としてカルデスモン様のタンパク質の調製を試み、ウバガイの平滑閉殻筋および平滑斧足筋から分子量160,000(160K)の、Fーアクチンと結合して著しい濁度を生じるタンパク質(ABPと称する)が得られることを明かにした。本年度は先ずABPの生化学的特性をカルデスモンと比較検討した。その結果、ABPはカルデスモンのようなCa^<2+>ーカルモデュリンに依存したFーアクチンとのフリップ-フロップ相互作用を行なわないこと、プロテア-ゼ消化性およびアミノ酸組成はカルデスモンと明かに異なることが明らかになった。従って、ABPはカルデスモンとは別のタイプのアクチン結合タンパク質であると考えられる。さらに、ABP様のタンパク質の他種二枚貝における分布を調べた結果、アカザラガイ、ホタテガイ、ムラサキガイ、チョウセンハマグリの平滑筋に存在が認められ、それらの分子量はいずれも100Kー300Kであった。これらのタンパク質がキャッチ収縮に関わる「留め金タンパク質」であるかどうかについては、今後生理学的な検討が必要であるが、例えば、能動的な筋収縮後にこのタンパク質がアクチンフィラメントを固定しキャッチ状態を維持するという機構も考えられる。一方、キャッチ現象と収縮のCa^<2+>調節との関連からトロポニンについても研究し、アカザラガイのTnIに関してはそのCー端側の17K領域に他種の動物のTnIとの相同の構造が存在すること、また、Nー端側の35k領域には他には見られない極めて特異な構造をもつことが明らかになった。さらに、トロポニンとは別に分子量19KのTnIと40KのTnTのから成る2成分複合体がアカザラガイ閉殻筋に存在することが明らかになり、この複合体がカルモデュリンのようなCa^<2+>結合タンパク質の関与のもとにトロポニンとは別の調節系として機能する可能性についても示唆された。当該年度は、ウバガイ、ホタテガイ、アカザラガイ、ムラサキイガイの平滑筋から「留め金タンパク質」候補の調製を行なった。調製は、先ず脊椎動物平滑筋の「留め金タンパク質」候補であるカルデスモンの調製法を適用した。しかしながら、この方法は90100°C加熱処理による精製操作を含み、水産動物のような熱安定性の劣る試料には不適当と思われ、事実この方法では活性のあるタンパク質は得られなかった。そこで加熱処理しない方法を種々検討した結果、貝類のトロポニンの調製法(Ojima&Nishita(1986)J.Biol.Chem.,261,16749ー16754)を改変することによりアクチン結合性のタンパク質が得られることが分かった。即ち、本法で抽出したトロポニン画分を4060%飽和硫安で分画し、さらにpH4.5で等電点沈澱した結果、この上澄みに10mM以下のKClに不溶性でFーアクチンと結合して著しい濁度を生じるタンパク質(ABPと称する)が得られることが分かった。ABPの分子量は上記の平滑筋いずれにおいても約160Kと概算され、脊椎動物平滑筋のカルデスモン(140K)と類似した。そこで、これらの平滑筋のうち特に含量の多かったウバガイ平滑筋(100gの筋肉から約25mg得られた)からABPを精製し、その生化学的性質を検討した。

ウバガイ平滑筋のABPには微量の300Kおよび35Kのタンパク質が混入していたが、これらはDEAEーToyopearlカラムクロマトグラフィ-で分離できた。精製したABPのアクチンとの結合の化学量論を濁度法および超遠心共沈法で検討した結果、ウバガイABPはFーアクチンと約7:1のモル比で結合することが示された。さらに、ABPーFーアクチン複合体の電子顕微鏡観察の結果、ABPはFーアクチンをside by sideで束形成させていることが明らかになった。また、免疫学的研究の為の抗ABP抗体の調製を行ない、現在この抗体を用いて各種二枚貝平滑筋のABPとの免疫学的相同性を検討している。初年度は「留め金タンパク質」の候補としてカルデスモン様のタンパク質の調製を試み、ウバガイの平滑閉殻筋および平滑斧足筋から分子量160,000(160K)の、Fーアクチンと結合して著しい濁度を生じるタンパク質(ABPと称する)が得られることを明かにした。本年度は先ずABPの生化学的特性をカルデスモンと比較検討した。その結果、ABPはカルデスモンのようなCa^<2+>ーカルモデュリンに依存したFーアクチンとのフリップ-フロップ相互作用を行なわないこと、プロテア-ゼ消化性およびアミノ酸組成はカルデスモンと明かに異なることが明らかになった。従って、ABPはカルデスモンとは別のタイプのアクチン結合タンパク質であると考えられる。さらに、ABP様のタンパク質の他種二枚貝における分布を調べた結果、アカザラガイ、ホタテガイ、ムラサキガイ、チョウセンハマグリの平滑筋に存在が認められ、それらの分子量はいずれも100Kー300Kであった。これらのタンパク質がキャッチ収縮に関わる「留め金タンパク質」であるかどうかについては、今後生理学的な検討が必要であるが、例えば、能動的な筋収縮後にこのタンパク質がアクチンフィラメントを固定しキャッチ状態を維持するという機構も考えられる。一方、キャッチ現象と収縮のCa^<2+>調節との関連からトロポニンについても研究し、アカザラガイのTnlに関してはそのCー端側の17K領域に他種の動物のTnlとの相同の構造が存在すること、また、Nー端側の35K領域には他には見られない極めて特異な構造をもつことが明らかになった。さらに、トロポニンとは別に分子量19KのTnlと40KのTnTのから成る2成分複合体がアカザラガイ閉殻筋に存在することが明らかになり、この複合体がカルモデュリンのようなCa^<2+>結合タンパク質の関与のもとにトロポニンとは別の調節系として機能する可能性についても示唆された。
画像と語の視覚的認知過程にみられる促進と干渉効果の分析

本研究の主要目的は、具体的なものの線画の命名潜時と、漢字や仮名で表記された語の音読潜時を指標とする実験を通して、漢字,仮名,絵の認知過程の共通性と異質性を明らかにすることにある。このことに関して、以下のような知見を得ることができた。漢字と仮名の音読潜時に及ぼすプライミング効果:漢字と仮名による語を視覚的に提示し、それを音読させて、語の提示から音読に至るまでの潜時を測定する。この際音読すべき目標語に先立ち、目標語と以下のような関係にある語をプライムとして提示した。a.同一語,b.同音異義語,c.意味的関連語。cについては、意味のクラスター分析に基づき、意味関係の異なる語対からなるクラスターを構成し、クラスターごとの効果を検討した。上記の測定値と、無関連語をプライムとした場合の目標語に対する音読潜時との比較から、いずれの場合にも、無関連条件よりも音読潜時が短くなるという、促進効果の得られることがわかった。また、意味的関連について言えば、反意語関係の場合に、最大の促進効果が得られることがわかった。プライムとターゲットの表記が、漢字-仮名,仮名-漢字のどちらの場合にも同程度の促進効果が得られた。プライムを聴覚的に提示した場合にも、また、課題を語決定課題とした場合にも、基本的には同様の結果が得られた。絵-語間のストループ的干渉効果:良く知られた物や動物の絵例えば、旗や馬の絵に名詞を重ねて印刷したものを提示し、その絵に対する命名の潜時を測定した。絵と語とが一致している場合,無関連な場合,無意味語を用いる場合,の三条件で実験を行なった結果、無関連語条件と比較して、一致条件では促進、無意味語条件では干渉効果の得られることが明らかとなった。上記の結果をもとに、漢字と仮名とを用いる日本語の読語過程についての理論的考察を行ない、印欧語の処理過程との相異等について考察した。
XMASS実験でのバックグラウンド低減のための検出器構造研究

暗黒物質探索を行うXMASS実験におけるさらなる感度向上を実現するため、シミュレーションによる性能評価を用いてバックグラウンドを低減するための構造研究を行った。実際に測定を開始したXMASS実験のデータを使用することで、より現実を反映したシミュレーションへの修正、調整を行い、同時に測定データのバックグラウンド源の絞り込みにも成功した。それらのシミュレーション結果を踏まえて実験のバックグラウンドを低減することができる構造案の決定を行った。本研究では、昨年度から測定が開始された暗黒物質探索実験、XMASS実験におけるさらなる精度向上を目的として、シミュレーションを用いた性能評価を用い、バックグラウンドの低減を実現する検出器構造の改良方法について研究を行う。当該年度はシミュレーションによる性能評価から、最適な構造の決定を進めると共に、使用するシミュレーションについてより現実を反映させるよう改良を行った。シミュレーションは本研究の中心となるものであり、その予測精度は最も重要な要素である。構造の性能評価を進める中で、検出器性能が検出器素材の反射率、屈折率等の光学的特性に非常に大きく依存することが判明した。候補としていた材料のこれらの特性の再評価を進め、シミュレーションについてもこれらの正確な特性値を反映させるとともに、より正確に反射等が扱われるよう改良を加え、精度を向上させた。またXMASS実験が昨年度から測定が開始されたことにより、多くのデータが収集されるようになり、現在の検出器についてその性能と、使用されている素材や液体キセノンそのものについて、多くの情報が得られるようになった。得られたデータとシミュレーションと比較を行うことで、光電子増倍管等検出器素材の反射率、屈折率、液体キセノンの吸収長、散乱長、屈折率等多くのシミュレーション内部のパラメータについて、より現実を反映するよう調整を行った。これらの改良、修正によって、本研究の中心となる検出器構造の性能評価をより正確に行うことができるようになった。本研究は暗黒物質探索実験であるXMASS実験におけるさらなる感度向上を実現するため、設計段階から想定されていた構造に起因するバックグラウンドを減らすための検出器改良方法を研究し、具体的な改良案を提案することを目的としている。当該年度は前年度に改良と調整の行われた検出器シミュレーションを用いてバックグラウンドの評価を行うことで、最適な構造の決定が進められた。実際に測定が始まったXMASS実験の測定データから、当初予想されていたバックグラウンドに加えて、多数の予期していなかったバックグラウンドが存在することが解析の結果確認された。これら予期しなかったバックグラウンドに対しても低減を行うことが本研究の目的となるため、その原因の特定がシミュレーションを用いて行われた。原因と考えられる多数の候補を、シミュレーションに修正、再調整を施して実現し、実測データと比較評価をすることで、データを再現するバックグラウンド源の絞り込みを行った。またこれと並行して測定器の一部素材については、高純度ゲルマニウム検出器等を使用して放射性同位元素量の再評価を行った。これらの結果を合わせて評価することで、バックグラウンド源を想定していた構造に起因とする効果と、想定していなかった光電子増倍管のいくつかの部品からの放射線を原因として発生するものに絞り込むことができた。バックグラウンドの絞り込みと共に、XMASS実験の検出器応答をよく再現し、バックグラウンド理解が正確に進められるようシミュレーションの修正、改良をすることができたことも当研究の非常に大きな成果である。これらのシミュレーション結果をもとに現在の検出器に対して、検出器構造と光電子増倍管の部材を起因とするバックグラウンドを減らすための構造の改良を検討し、モックアップ制作やさらなる評価を行うための候補となる改良案の決定を行った。
パルスESRによる光合成タンパク質電子移動反応の対称性の解析

光合成反応中心ではクロロフィル分子上での電荷分離により生じた電子を高速に光合成膜反対側まで移動させることにより膜の中外に電子-ホール対を生成する。電子移動はピコ秒の間に30-50Åにおよぶ。この短時間での安定した長距離移動はタンパク質特有の機能である。長距離移動は実際にはクロロフフィル分子やキノンなど3,4種の分子を介して行われている。電荷分離直後に生成するホール-電子対では合計スピンはゼロである。しかし数十ナノ秒間残る電子相関のために両スピンは合計スピンS=0、1を形成するが、初期状態がS=0の偏向した分布のために異常なスピン温度を示し、特徴あるESR信号として観測きれる。その場合の電子相関距離は30Åにも及ぶ。スピン相関信号は波動関数の干渉項によって記述され、電子移動の軌跡や電子移動の状態を記述することに適している。光合成反応中心の特徴はC_2対称軸をもった2つのたんぱく質から構成されている構造にある。それぞれクロロフィル2量体分子を初期電荷分離で用い電子移動を行っている。当課題では2つのタンパク質が全く同一(ホモダイマー)完全対称なヘリアバクテリアの反応中心を最も単純化されたモデル系ととらえ研究をすすめていった。研究の過程でこれまで観測不可能であった電子受容体のスピン相関ESR信号を初めてとらえることに成功し、更に特殊な還元条件下でヘリオバクテリアの反応中心が非対称な電子移動を起すことを見出した。これによりこれまで存在、機能が不明であった受容体キノンを初めてとらえることに成功した。これらの成果は論文投稿準備中である。ヘリオバクテリアの反応中心の研究が中心になったが、これは電子移動論、光合成系の進化などに今後の発展も期待できる萌芽的成果である。従って本研究で研究目的とした成果は一定水準で達成できたものと評価できる。本研究では光合成タンパク質を電子移動、分子進化の理想的実験室系としてとらえ反応機構の解明をESR法により行う。その際の電子移動はピコ秒の間に30-50Åにおよぶ。長距離移動は実際にはクロロフフィル分子やキノンなど3,4種の分子を介して行われとり、個々の分子はよく研究されている。光合成系は隣接タンパク質影響は考慮する必要がないため孤立系の最適な実験室系となっている。電荷分離直後に生成するホールー電子対では合計スピンはゼロである。しかし数十ナノ秒間残る電子相関のために両スピンは合計スピンS=0、1を形成するが、初期状態がS=0の偏向した分布のために異常なスピン温度を示し、特徴あるESR信号として観測される。当研究ではこれら電子移動の様子を時間分解パルスESR法に新たな手法を加えて追跡、解析することを主眼においている。本年度、設備の改良を行い当該研究遂行のための環境を整えた。同時に、光化学系Iの電子移動成分の測定、詳細な構造の検討を行っている。また、ホマダイマーバクテリア反応中心を用いて電子移動に関する新しい研究結果を得ている。次年度では得られた結果を発展させる。
非線形波動方程式の数値解析法に関する研究

降旗・森による離散変分法とその適用例を以下の点で拡張することに成功した.1.複素数値散逸系への離散変分法の適用...本来,実数値偏微分方程式に対して提案された離散変分法は,すでに松尾の研究により複素数値偏微分方程式の場合に拡張され,実際に非線形Schrodinger方程式に対して適用可能であることが示されているが,本研究ではさらに複素数値Ginzburg-Landau方程式,Newell-Whitehead方程式などに適用可能であることを示し,具体的に数値実験を行った.2.線形化テクニックの繰り込み...非線形偏微分方程式に対し通常の離散変分法を適用すると,一般には非線形な差分スキームが得られるが,非線形項が特殊な形をしている場合に限り,陰的線形な差分スキームを導出できることを発見し,その手法を具体的に離散変分法に組み込んだ.その結果,非線形Schrodinger方程式に対して知られていたFeiの陰的線形差分スキームが離散変分法の枠組みで改めて理解されたほか,Cahn-Hilliard方程式,Ginzburg-Landau方程式,Newell-Whitehead方程式など,さまざまな非線形偏微分方程式に対して,陰的線形差分スキームが導出できることが確認された.この陰的線形差分スキームは,離散変分法の特色として,もとの非線形偏微分方程式の性質に応じて散逸的,あるいは保存的であり,その性質により安定であることが期待されるが,事実,非線形Schrodinger方程式,およびCahn-Hilliard方程式の場合には理論的に安定性が示されている.本年度は,まず3次の非線形項を持つ1次元非線形Schrodinger方程式の差分スキームに関する理論的研究を行った.これまでに,我々は,従来より定番とされる差分スキームが,降旗・森による離散的変分の方法を用いて導出されることを示し,さらに固定端条件(零Dirichlet条件)下において,その差分スキームの理論解析(差分スキームの解の存在,単一性,安定性,および厳密解への収束性)を行っていた.本年度は,さらに,周期的境界場件の場合にもその解析が拡張できることを示した.このとき,周期的境界条件下で,Gagligardo-Nirenberg型の不等式が,離散系においても成立することを示し,それを用いた.また,一般p次の非線形項を持つ1次元非線形Schrodinger方程式についても,離散的変分の方法を適用し,従来知られていたいくつかのスキームがそれで導かれること,および新たなスキームを導けることを示した.これらの差分スキームは,3次の場合と同様に,p次非線形Schrodinger方程式における保存量(の離散版)を保存ずる,性質の良いスキームである.これらに対する理論解析はまだであるが,数値実験を行い,実際に解を近似する能力を持つことを示した.特に,p【greater than or equal】5で特徴的に現れる爆発解(有限時間内に発散する解)を,ある程度追跡できること降旗・森による離散変分法とその適用例を以下の点で拡張することに成功した.1.複素数値散逸系への離散変分法の適用...本来,実数値偏微分方程式に対して提案された離散変分法は,すでに松尾の研究により複素数値偏微分方程式の場合に拡張され,実際に非線形Schrodinger方程式に対して適用可能であることが示されているが,本研究ではさらに複素数値Ginzburg-Landau方程式,Newell-Whitehead方程式などに適用可能であることを示し,具体的に数値実験を行った.2.線形化テクニックの繰り込み...非線形偏微分方程式に対し通常の離散変分法を適用すると,一般には非線形な差分スキームが得られるが,非線形項が特殊な形をしている場合に限り,陰的線形な差分スキームを導出できることを発見し,その手法を具体的に離散変分法に組み込んだ.その結果,非線形Schrodinger方程式に対して知られていたFeiの陰的線形差分スキームが離散変分法の枠組みで改めて理解されたほか,Cahn-Hilliard方程式,Ginzburg-Landau方程式,Newell-Whitehead方程式など,さまざまな非線形偏微分方程式に対して,陰的線形差分スキームが導出できることが確認された.この陰的線形差分スキームは,離散変分法の特色として,もとの非線形偏微分方程式の性質に応じて散逸的,あるいは保存的であり,その性質により安定であることが期待されるが,事実,非線形Schrodinger方程式,およびCahn-Hilliard方程式の場合には理論的に安定性が示されている.
人間プレイヤを“指導する”囲碁プログラムの研究

本研究全体の目的は,非常に強くなった囲碁プログラムを,初級者中級者の指導に活用する方法論を確立し,またそこで得られた技術や知見を他のゲームにおける教育にも応用していくことである.2018年度の研究内容は,申請時点では「プレイヤの弱点分析法」「例題の提示法」および「悪手指摘法」の考案と改善であった.近年急速に進化する深層学習囲碁プログラムの現状を踏まえ,申請時点から若干の計画の修正を加え,1.深層学習囲碁プログラムを用いた場合の手加減や多様な戦略演出の可能性を考察改善する,2.適切な難易度かつ面白いと思える例題の提示法,を中心の目標とした.1.については,AlphaZeroアプローチを再現したElfOpenGo, LeelaZeroといった強いオープンソースプログラムに手を加えることにより,従来と同レベルの手加減ができること,同時に多様な戦略演出には課題が多いことが判明し,これらを論文にまとめた.戦略演出のためには,いわゆるAlphaZeroの学習を別の評価関数を用いて行い,複数のネットワークを保持することが有望であると考えている.これは国際会議への投稿も予定している.2.については,RPG,ぷよぷよ,ガイスター,テトリスなどの比較的単純なゲームについて,様々な手法で例題を生成し,かつその難易度や面白さを推測するというアプローチをとった.RPGについては深層強化学習,ぷよぷよやテトリスでは教師あり学習を用いることで,ある程度面白さを推測し,厳選問題を出すことが可能になりそうだというめどをつけることができた.前年度の進捗状況報告にも書いた通り,深層学習の進展は早く,囲碁プログラムのスタンダードも急激に変化している.これに対応することはおおむね順調にできており,ElfやLeelaといった他者のプログラムを,自分の目的のために改変することには成功している.問題生成に関する知見も積み重なっていて,1年分の進捗は認められる.上記の意味では2年目だけ見れば順調とも言えるが,3年間での成果物が当初予定していたものになるかという意味だと少し遅れていることは認めざるを得ないことと,論文の出版が十分でない点から,やや遅れていると評価する.最終年度は,1.総合的に見たとき,申請時に目標としていた内容を網羅すること,2.一般に研究として完成度を高め発展させること,3.質の高い論文を複数投稿出版することの方向性を意識して研究を進めるが,これらを両立することは難しいかもしれない.現在までに得られている知見のうち重要会議での発表がされていない部分については行うことを最優先とするが,申請時点での内容の網羅よりは,有望となっている部分についての完成度を高めることを優先したいと考えている.本研究は,1.指導碁プログラムに必要な機能を列挙整理し,2.それらのうち実現可能かつ重要なものを実現する手法を考案し,3.最終的に被験者実験や専門家による評価を行う,ことを目的としている.このうち,平成29年度は,主に1.に必要な意見聴取と,2.の機能の一部を開始する予定であった.まず1.について,囲碁の愛好家,指導者,研究者,各種書籍やwebなどの調査を行った.前回科研費課題の“楽しませる囲碁プログラム"においても同様の意見聴取を行っているが,今回対象を“教える囲碁プログラム"にしたことにより,新たに多くの意見が寄せられ,また必要な機能も多くなることが分った.指導には,楽しませる技術に加え,弱点の発見,指摘,弱点克服のための問題作成や盤面誘導などが重要であることが強く示唆された.これを踏まえ,“ゲームのプレイヤは,どのような問題を面白いと思うか"“その個人差はあるか"“個人差に寄り沿って問題を提供するにはどうしたら良いか"を,平成29年度にまず解決すべき技術的課題であると定めた.そのうえで,囲碁よりも難易度が低く被験者も集めやすい「ぷよぷよ」および「リズムゲーム」において,これらの問題に取り組んだ.具体的には,ぷよぷよにおいては,部分問題である「なぞぷよ」(囲碁における詰碁に近い)を,自動で作成し,かつ各学習者の好みに合わせて選別するシステムを作成した.各問題には,「ぷよの個数」「ぷよの色数」「ぷよの詰んだ高さ」「正解の個数」など多くの計測可能な特徴量があり,これを入力として,「面白さ」「難しさ」などを予測する教師あり学習を行う.実験では,実際に好みに差があること,好みに寄り沿った問題が作成できることが分った.リズムゲームの方では,弱点部分の検出と,その部分だけを重点的に練習できるような問題の調整法を提案した.1.の要件聴取は順調に終了した.2.の弱点発見や問題作成などの要素技術は当初開発しようとしていた通りのものであり,囲碁とは違うゲームにおいて,その結果も悪くはない.しかし,これとは別に,“囲碁においての"弱点発見や問題作成も平成29年度に一定程度進める予定であったのに,その分の進捗が遅れている.この原因は,コンピュータ囲碁に関する技術の進展が現在例外的に早く,“これがスタンダードな手法である"というものが半年程度で時代遅れになってしまう点にある.我々の本来やりたいことである「楽しませる」「教える」という研究内容を,現在の「強くする」という流れの早い研究と同時に行うことはエフォートを考えると困難であった.

また,「強くする」ためには非常に大きな計算資源(たとえば,GPUを数千枚)が必要であり,これも困難さの原因である.本研究全体の目的は,非常に強くなった囲碁プログラムを,初級者中級者の指導に活用する方法論を確立し,またそこで得られた技術や知見を他のゲームにおける教育にも応用していくことである.2018年度の研究内容は,申請時点では「プレイヤの弱点分析法」「例題の提示法」および「悪手指摘法」の考案と改善であった.近年急速に進化する深層学習囲碁プログラムの現状を踏まえ,申請時点から若干の計画の修正を加え,1.深層学習囲碁プログラムを用いた場合の手加減や多様な戦略演出の可能性を考察改善する,2.適切な難易度かつ面白いと思える例題の提示法,を中心の目標とした.1.については,AlphaZeroアプローチを再現したElfOpenGo, LeelaZeroといった強いオープンソースプログラムに手を加えることにより,従来と同レベルの手加減ができること,同時に多様な戦略演出には課題が多いことが判明し,これらを論文にまとめた.戦略演出のためには,いわゆるAlphaZeroの学習を別の評価関数を用いて行い,複数のネットワークを保持することが有望であると考えている.これは国際会議への投稿も予定している.2.については,RPG,ぷよぷよ,ガイスター,テトリスなどの比較的単純なゲームについて,様々な手法で例題を生成し,かつその難易度や面白さを推測するというアプローチをとった.RPGについては深層強化学習,ぷよぷよやテトリスでは教師あり学習を用いることで,ある程度面白さを推測し,厳選問題を出すことが可能になりそうだというめどをつけることができた.前年度の進捗状況報告にも書いた通り,深層学習の進展は早く,囲碁プログラムのスタンダードも急激に変化している.これに対応することはおおむね順調にできており,ElfやLeelaといった他者のプログラムを,自分の目的のために改変することには成功している.問題生成に関する知見も積み重なっていて,1年分の進捗は認められる.上記の意味では2年目だけ見れば順調とも言えるが,3年間での成果物が当初予定していたものになるかという意味だと少し遅れていることは認めざるを得ないことと,論文の出版が十分でない点から,やや遅れていると評価する.今後数年も,「強くする」という方向での研究は高速で進むと予想される.我々が作りたいのは,プロにハンデを与えて打ち負かすようなプログラムではなく,中級者レベルに優しく教えるようなプログラムであるが,「間違ったこと」を教えることを避けるためには,やはり一定の強さは必要になる.現状,いくつかそこそこ強いプログラムのソースコード公開も行われ始めており,これを利用することで,強さに関する研究について行くエフォートを省略できるのではないかと考えている.平成30年度以降は,29年度の他ゲームでの成功を踏まえ,囲碁における弱点発見や問題生成に取り組んでいきたい.また,自然言語を用いた解説なども可能なら取り組みたいと考えている.最終年度は,1.総合的に見たとき,申請時に目標としていた内容を網羅すること,2.一般に研究として完成度を高め発展させること,3.質の高い論文を複数投稿出版することの方向性を意識して研究を進めるが,これらを両立することは難しいかもしれない.現在までに得られている知見のうち重要会議での発表がされていない部分については行うことを最優先とするが,申請時点での内容の網羅よりは,有望となっている部分についての完成度を高めることを優先したいと考えている.当初予算と比べ,想定していた国際会議への参加を行わなかったために旅費は少額となった.
空間と状況把握のためのアンビエントインタフェースに関する研究

空間把握のインタフェースとしては,紙や布を指で縮めようとしたときに発生する「撓(たわ)み」のメタファをスクロールやズーム操作に適用したビューポート制御手法を提案した.この手法は表示するコンテンツを伸縮性の柔らかい材質と捉えており,通常のスクロールでは画面外へ押し出されていた領域が,コンテンツが歪められることによりビューポートに残るため,可視性の向上や直感的な操作が期待される.本年度はこの研究をさらに押し進め,マルチタッチディスプレイの環境でのスクロール・ズームの統合的手法の設計を設計し,これらのパフォーマンスをユーザスタディにより評価した.この内容について発表したヒューマンインタフェースシンポジウム2011ではその新規性が評価され,学術奨励賞を受賞した.状況把握のためのインタフェースのとして,多人数でのコミュニケーションを支援する情報環境Ambient Suiteというコンセプトを提案した.Ambient Suiteは部屋全体が入出力機能を持ったシステムであり,様々なセンサにより会話の状態を推定し,また,この状態に応じて,床や壁に配置されたディスプレイ群を連携させて様々な情報を表示することで会話の活性化を目指す.本年度は,Ambient Suiteを立食パーティの場面に適用したAmbient PartyRoomを実装し,この環境を用いた初対面の男女6人1グループとする会話実験を,17グループに対して行った.この結果,本システムが会話の状況を十分に推定可能な性能を有し,情報提示により会話を活性化させられることがわかった.この内容については国際会議で発表し,国内の学術論文に投稿済みである.空間把握のインタフェースとして、紙や布を指で縮めようとしたときに発生する「撓(たわ)み」のメタファをスクロールやズーム操作に適用したビューポート制御手法を提案した。この手法は表示するコンテンツを伸縮性の柔らかい材質と捉えており、通常のスクロールでは画面外へ押し出されていた領域が、コンテンツが歪められることによりビューポートに残るため、可視性の向上や直感的な操作が期待される。この手法を評価するため、地図上のオブジェクトを比較して獲得するタスクを用いて、通常のドラッグ操作によるスクロールと比較した結果、単純な移動では通常のスクロールと同様のパフォーマンスであり、一度訪れた場所に戻る場合には、通常のスクロールに比べて操作量が少なく高速であることがわかった。状況把握のインタフェースとして、様々な情報を振動として提示する「可振化」の実現について検討を進めた。振動提示のためのディスプレイとして、これまで研究してきた傘型アンビエントインタフェース「アソブレラ」を用い、まずは、振動振幅を変更した降雨の振動が本物の雨の振動だと知覚されるかどうかを、評価実験を通じて調べた。この結果、雨量によっては人工的な振動でも実際の雨と違わない振動と感じさせられることがわかった。また、振動が人に与える印象を調べるため、周波数、波形、間欠パターンの異なる様々な振動の印象を尋ねる評価実験を実施した。この結果、振幅や周波数を変化させることで、心地よさ、危なさ、力強さ、好ましさなどの印象が変わることを確認した。空間把握のインタフェースとしては,紙や布を指で縮めようとしたときに発生する「撓(たわ)み」のメタファをスクロールやズーム操作に適用したビューポート制御手法を提案した.この手法は表示するコンテンツを伸縮性の柔らかい材質と捉えており,通常のスクロールでは画面外へ押し出されていた領域が,コンテンツが歪められることによりビューポートに残るため,可視性の向上や直感的な操作が期待される.本年度はこの研究をさらに押し進め,マルチタッチディスプレイの環境でのスクロール・ズームの統合的手法の設計を設計し,これらのパフォーマンスをユーザスタディにより評価した.この内容について発表したヒューマンインタフェースシンポジウム2011ではその新規性が評価され,学術奨励賞を受賞した.状況把握のためのインタフェースのとして,多人数でのコミュニケーションを支援する情報環境Ambient Suiteというコンセプトを提案した.Ambient Suiteは部屋全体が入出力機能を持ったシステムであり,様々なセンサにより会話の状態を推定し,また,この状態に応じて,床や壁に配置されたディスプレイ群を連携させて様々な情報を表示することで会話の活性化を目指す.本年度は,Ambient Suiteを立食パーティの場面に適用したAmbient PartyRoomを実装し,この環境を用いた初対面の男女6人1グループとする会話実験を,17グループに対して行った.この結果,本システムが会話の状況を十分に推定可能な性能を有し,情報提示により会話を活性化させられることがわかった.この内容については国際会議で発表し,国内の学術論文に投稿済みである.
英語学術講義のムーブ分析に基づくEAPリスニング教材の開発

本研究は、アカデミックリスニング技能の育成に向けて、談話の把握に着目した教材を開発することを目指す。英語学術講義の聴解には、情報間の関係性や階層性の整理が必要だと指摘される一方、その典型的な情報構造については研究が進んでいない。そこで、学術講義ジャンルの短い教材例としてTED Talksを、長めの教材例としてミシガン米口語コーパスを対象にし、出現するメタ談話標識とその展開についてムーブ分析を行う。つぎに、各教材の異同を比較検討することで、学術講義の典型的な論理展開を特定する。最後に、これらの成果に基づき、談話の展開に着目した足場がけを機械的に抽出できる英語リスニング教材システムを開発する。
パターン認識を目的とした符号化撮像とその最適化

文字や物体などを撮影してコンピュータで認識する機会が増えている。撮影した画像にぼけやぶれが生じることが少なくないため、このような劣化があっても問題なく認識できる方法が求められる。しかし、コンピュータでものを認識する研究では、画像にぼけやぶれが無いことが想定されることが多く、激しいぼけやぶれに対して頑健な認識方法はなかった。そこで本研究では、特にぼけに注目して、文字などが激しくぼけていても正しく認識できる方法を提案した。2012年度も2011年度に引き続きフォーカスが合わない文字の認識に注力し、2011年度に考案した認識対象パターンと開口形状の畳み込みによってぼけたパターンのぼけ具合を推定する方法について、定式化と高速化を行った。まず、2011年度に提案した手法の認識原理を数式で表し、認識対象クラス数に比例した計算量が必要なことを確認した。そして、前述の数式を変形することで高速化できる余地があることを見出した。従来は認識パターンとぼけの度合いを同時に推定していたのに対して、新しい方法はそれらを別々に推定することによって、計算量の爆発を避けている。英数字62字種を使った実験では、認識性能を落とすことなく、2011年度に考案した手法の処理時間を1/3程度に削減することに成功した。認識対象クラス数が増えれば、その効果はより大きくなる。認識性能と計算時間はトレードオフの関係にあるが、デンドログラムを用いて認識対象パターンを階層化することで、ちょうど良いパラメータが得られたと考えられる。さらに、通常用いられる円形開口や既存のMURAやVeeraraghavanの開口形状を比較した実験では、Veeraraghavanの開口形状が最もノイズに対する頑健性が高いことが確かめられた。上記の項目に加えて、ぼけたパターンの認識に適した開口形状についても検討した。2012年度は特に奥行き推定に適した開口形状について検討し、新たな開口形状を提案した。実験の結果、奥行き推定の性能は従来手法を上回ったものの、パターンの照合では従来の性能を下回った。その結果、従来手法の方が認識に有効であるという結論が得られた。これを踏まえて、2013年度は奥行き推定性能のみでなく、パターン照合の性能と組み合わせたときに性能を発揮できる開口形状のデザインを目指す。本年度もぼけたパターンの認識に注力した。過去2年間で、従来手法では認識できないほどひどくぼけたパターンが認識できる手法を提案し、さらにその高速化も実現したが、これらの手法は認識対象パターンの大きさ(スケール)が既知であることを前提としていた。実際のカメラで撮影した場合、カメラから認識対象パターンまでの距離に応じてパターンの見かけの大きさが変化するため、前述の前提がある限り実用化は難しい。そこで今年度はこの制限を取り払うために、認識対象パターンのスケール変化を許容する手法を提案した。この手法は、局所特徴量と呼ばれる特徴量を用いる。局所特徴量とは、画像の一部分のみから計算される特徴量であり、物体認識によく用いられる。局所特徴量の配置を利用して文字認識を実現する手法(松田らの手法)を研究代表者の岩村らが提案しており、これをぼけたパターンの認識問題に適用した。文字と標識に対して行った実験の結果、我々が提案した従来手法と同様に、ひどくぼけたパターンを高い精度で認識することができた。さらに、従来手法とは異なり、スケールが変化した場合でも頑健に認識することが確認できた。また、符号化開口を用いないで松田らの手法を使用した場合と比較すると、符号化開口を用いることで程度の大きなぼけに対する認識性能が大きく異なっており、提案手法の優位性が確認できた。この成果はIPSJ Transactions on Computer Vision and Applications (CVA)に掲載されることとなった。本年度はフォーカスが合わない文字を認識することにテーマを絞り、パターン認識を目的とした符号化撮像の新しい方式の開発に注力した。符号化撮像でぼけのない画像を得るときには撮影対象のぼけの程度(奥行き情報)が必要となる。パターン認識を目的とする場合でもこれは同じであり、ぼけの程度を従来とは異なる方法で求めることが本研究の新しい点である。ぼけの形状は絞りの形で決まり、ぼけの程度は焦点面からの距離に比例するため、理論的には絞りを拡大したぼけ関数を用意し、認識対象パターンとぼけ関数を畳込めば符号化撮像によって得られるぼけたパターンが得られる。そのため、まずは認識対象パターンと撮像したぼけたパターンから逆畳込みによってぼけ関数を得て、ぼけ関数が絞りの何倍の大きさなのかを調べることで奥行き情報を得ようとした。しかし、この方法はノイズに弱いなどの欠点があり、うまく行かなかった。そこで逆畳込みの代わる方法として、ぼけたパターンと認識対象パターンの相関を求めて画像化する方法を考案した。この方法は、ぼけたパターンと認識対象パターンの字種が同じであれば相関の画像が拡大された絞り形状になり、字種が異なればそうはならないことを利用している。数字10字種を対象とした実験の結果、ぼけの程度が中程度までの場合は比較的良好な結果が得られ、撮像素子で発生する正規ノイズの影響もあまり大きくないことがわかった。