hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
血管リモデリング過程の分子機構

発生初期に血管形成の異常が一目瞭然に判別できるyolk sacに焦点を絞り、Hesr1, Hesr2の過剰発現系並びにノックアウトマウスのyolk sac(胎生9.5日目)についてマイクロアレイ解析を行い、遺伝子の発現変化を系統的に整理した。これを元に発現差異のある遺伝子についてYolk sacを用いたin situスクリーニングを行うことにより血管形成に関与すると考えられる遺伝子群を同定した。その結果、Hesr1, Hesr2によって脱リン酸化酵素をコードするDusp4が顕著に抑えられることを見出した。Dusp4は、MAPリン酸化経路のErkを基質にすることが報告されていることから、Erk1/2のリン酸化状態が変化を観察した。Hesr1, Hesr2の過剰発現系でErk1/2のリン酸化が全体にわたって見られることが明らかとなってきた。さらに、Dusp4を心血管系特異的に過剰発現させると、血管のリモデリングの異常が観察された。これらの結果から、Notchシグナル伝達系がHesr1,Hesr2の発現を誘導することによってDusp4を抑制し、Erk1/2のリン酸化状態を規定することによって血管リモデリングを制御している可能性が示唆された。
中世末の英文学における宗教と医学の共生的関係についての表象文化論的研究

1千年に及ぶ西洋中世は、キリスト教を受容・発展させ、キリスト教的価値観を社会の隅々まで浸透させた。西洋中世の文化的・宗教的連続性は近代を経て現代に及んでいる。21世紀の西洋中世文学研究において、文化の多元性、多様性、流動性に目配りし、固定化された認識から抜け出し、柔軟な視点を構築することが必要である。本研究は、病気、健康、生、死などの人間学的問題について、教会の考え方が支配した中世末のヨーロッパ社会に焦点を当て、中世末の宗教と医学・医療の接点を探り、文学作品、宗教書、医学書の新たな読みを提示した。本年度は12-13世紀にラテン語に翻訳され、その後、俗語に翻訳された健康規範Secreta SecretorumとRegimen sanitatisが中世末の様々なジャンルの書物に吸収される過程を探り、15世紀末にイギリスで編纂されたThe Kalender of Shepherdesを集中的に研究した。The Kalender of Shepherdes(Kalendar『羊飼いの暦』)は、フランス語版Le Compost etkalendrier de bergiersから1503年に英語に翻訳され、16世紀のイギリスで版を重ねた実用書兼キリスト教的道徳書である。本研究では同書を中世のホリスティックな治療の文脈に位置づけ、医学と宗教の共生的関係を読み解いた。特に、16世紀初頭にロンドンの印刷業者Richard PynsonがSecretaに由来するLydgateのテクストを付け加えて出版したことに着目し、SecretaやRegimen Sanitatisが神秘主義的テクストの中にどのように組み込まれ、身体と魂の治療にいかなる特徴を与えたかを検討し、その上で、Kalendarが健康規範の理論とキリスト教会の言説とが並存する宗教書兼家庭の医学書であり、身体と魂の健康の実践的理論が英語版のKalendarに開花したことを検証した。本年度は宗教文学における霊的治癒の言説を検討するために、13-15世紀のイギリス神秘主義文学に大きな影響を与えた北ドイツのヘルフタ修道院の修道女、ハッケボーンのメヒティルト(Mechtild of Hackeborn)が著したLiber Spiritualis Gratiae(以下Liber)を精査し、霊的治療のテクストとして新たな解釈を試みた。また、同書は15世紀初頭に、ラテン語からThe Booke of Gostlye Graceと題して中英語に翻訳され、多くの読者を得た。よって、本研究はラテン語テクストと中英語テクスト比較研究を前提として展開した。尚、同学会では、オーガナイザーとしてReligion, Medicine and Gender in Late Medieval Culture, I and IIの2つのセッションを企画、運営し、Drs Catherine Batt, Liz McAvoy, Christine Leeなどの欧米の著名な研究者6名によるセッションを行なった。本研究では、病気、健康、生、死などの人間学的問題について、教会の考え方が支配した中世末のヨーロッパ社会に焦点を当て、中世末の宗教と医学・医療の接点を探り、文学作品、宗教書、医学書の新たな読みを提示した。2012年度は研究計画に沿って、ジェンダーの観点から神秘主義文学と医学の言説についての研究に取り組んだ。具体的には、この分野で先端的研究を行っている研究者の協力を得、静岡大学・人文社会科学部において、国際シンポジウム`Medicine and Religion in Late Medieval England'を2012年9月8日に開催した。また慶應義塾大学において、同課題に関連するワークショップを行った。招聘した研究者、Dr Liz McAvoy (Swansea University)、Prof. Diane Watt (University of Surrey)は中世英文学におけるジェンダー研究の第一人者であり、西洋中世の死生観をジェンダーの観点から報告した。また、松田隆美教授(慶應義塾大学)による中世末の宗教詩における医学の言説についての報告も行われた。本課題代表者はシンポジウムとワークショップの企画・運営、司会・総括を行った。1.International Medieval Congress,2011で行った2つのセッションで本研究課題について各方面から高い評価を得、国際的な研究ネットワークを構築できたため。2.目的達成のための調査、研究の質と量がエフォートと対応しているため。25年度が最終年度であるため、記入しない。国際的な研究チームを組織して、当課題をさらに発展させるための協力体制を整える段取りがついた。今後は研究計画に沿って、ジェンダーの観点から神秘主義文学と医学の言説についての研究に取り組む。来年度はこの分野で先端的研究を行っている研究者の協力を得、静岡で国際シンポジウムを開催し、書物にまとめる準備をしている。本年度は当課題の総括をし、国際学会(2回)と国内の学会(1回)で報告する予定である。
階層的セグメンテーションを用いたデータマイニングシステムの構築

本研究では,領域を階層的セグメンテーションの概念を用いて分割し,最適階層構造による結合ルールの表現法を提案する.数値属性又は複数の数値属性に関しての最適な階層構造でデータの近似を行い,高速に数値属性結合ルールを生成し,診断木をつくる.本研究で提案するデータマイニングシステムは階層的セグメンテーションによるやわらかいデータ分割を用いて,確率的な非決定性診断木構造を用いてシステムをより柔軟に構築するという独創性をもっている.アソシエーションルールを用いた決定木はデータマイニングにおける意思決定システムとして広く用いられている.しかしながら、数値属性を含むデータにおいては、データのカテゴリ属性への変換による情報損失があり、この損失と決定木における過学習のバランスを取る事が重要になる.そのために、数値属性の情報をエキスパートとして付加した決定木を構成する.データから知識獲得の概念を数理モデル化し,高速多次元数値属性結合ルールアルゴリズムの設計,階層的セグメンテーションを用いたエキスパート付決定木の構築を行った.具体的には(1)高次元数値属性結合ルールの高速アルゴリズムの設計と改良を行った.(2)抽出されたルールの意思決定をするためのエキスパート付決定木の設計を行った.(3)階層的セグメンテーション概念を用いた多次元数値属性結合ルールをエキスパート付決定木に移植し,確率的な非決定性診断木構造を用いたシステムの実装を行った.九州大学の定兼助教授との研究打ち合わせと韓国のKAISTのTheory of Computation Laboratoryに訪問し研究打ち合わせを行った.研究結果を計算理論の国内・国際会議にて成果発表を行った.さらに論文を国際・国内のジャーナル誌に発表を行った.本研究では,領域を階層的セグメンテーションの概念を用いて分割し,最適階層構造による結合ルールの表現法を提案する.数値属性又は複数の数値属性に関しての最適な階層構造でデータの近似を行い,高速に数値属性結合ルールを生成し,診断木をつくる.本研究で提案するデータマイニングシステムは階層的セグメンテーションによるやわらかいデータ分割を用いて,確率的な非決定性診断木構造を用いてシステムをより柔軟に構築するという独創性をもっている.アソシエーションルールを用いた決定木はデータマイニングにおける意思決定システムとして広く用いられている.しかしながら、数値属性を含むデータにおいては、データのカテゴリ属性への変換による情報損失があり、この損失と決定木における過学習のバランスを取る事が重要になる.そのために、数値属性の情報をエキスパートとして付加した決定木を構成する.データから知識獲得の概念を数理モデル化し,高速多次元数値属性結合ルールアルゴリズムの設計,階層的セグメンテーションを用いたエキスパート付決定木の構築を行った.具体的には(1)高次元数値属性結合ルールの高速アルゴリズムの設計と改良を行った.(2)抽出されたルールの意思決定をするためのエキスパート付決定木の設計を行った.(3)階層的セグメンテーション概念を用いた多次元数値属性結合ルールをエキスパート付決定木に移植し,確率的な非決定性診断木構造を用いたシステムの実装を行った.九州大学の定兼助教授との研究打ち合わせと韓国のKAISTのTheory of Computation Laboratoryに訪問し研究打ち合わせを行った.研究結果を計算理論の国内・国際会議にて成果発表を行った.さらに論文を国際・国内のジャーナル誌に発表を行った.
統計力学的観点からの学習の理論的研究

主に次の2つのテーマに関して研究を行なった。i)パーセプトロン学習における解空間の連結性学習に伴い解空間の連結性が失われる簡単なパーセプトロン型モデルを用いて、その幾何学的な性質が例題数の増加とともにどのように変化するかを調べた。その結果、マルチフラクタルの解析手法と類似の方法をレプリカ法に適用することにより、ある種の熱力学極限に対して解空間の飛び地の個数を定量的に評価することに成功した。解を探索するための時間的コストも考慮したより現実的な学習を論じるため多層パーセプトロンのオンライン学習について研究を行なった。具体的なネットワークとしてはParity Machineを取り上げ、Least Action Algorithmを用いた学習を解析的・数値的に調べた。その結果、ある種の熱力学極限において学習時のノイズレベルを臨界値以上にすると全く学習ができなくなるという一種の相転移現象が生じることが明らかになった。
糖鎖工学に基づいた自己免疫性神経障害の発症機序の解析

自己の糖鎖が抗原として認識されることで発症する自己免疫性神経障害が知られている。本研究では、その発症メカニズム解明の鍵分子である複合糖質の合成とその機能の解析に取り組んだ。標的分子の一種は複雑な構造を有する生体超微量ガングリオシドGalNAc-GD1a、Lacto-Ganglio-1とLacto-Ganglio-2である。これらは生体に豊富に存在するガングリオシドGM2と共通のエピトープを包含し、抗GM2抗体との交差反応で障害され、その機能が阻害される。本研究では3種のガングリオシドの全合成に成功し、現在機能を解析している。もう一種の鍵物質は、Campylobacter jejuni(C.jejuni)が有するリポ多糖(LPS)で、特異な構造として非還元末端側にガングリオシド様糖鎖を持つ。この菌の感染により、LPS中のガングリオシド様糖鎖に対する抗体が生じ、それが生体中のガングリオシドを障害する機構が提案されている。本物質はガングリオシド様糖鎖部分、コア糖部分、リピドAの3つの部分から成り、本研究ではLPSに特異的に含まれるヘプトースの効率的合成を達成し、それをユニットとするコア糖分の合成に成功した。更にガングリオシド様部分としてGD3相当糖鎖を縮合し、目的物質の部分構造を合成した。従来原因不明とされてきた神経疾患の中に、自己の糖鎖抗原に対する抗体が関与する疾患が含まれることが明らかにされてきた。本研究では、この疾患発症の鍵分子を化学合成することで、疾患発症のメカニズムを解明することを目的として研究を進めている。この鍵分子の一つが神経系に含まれる超微量ガングリオシドGalNAc-GM1b及びGal NAc-GD1aである。これらは、主要な糖脂質であるガングリオシドGM2と同一のエピトープを有しており、本疾患の患者血清中に見い出される抗GM2抗体の標的分子となり得る可能性が示されている。しかし、これらは超微量ガングリオシドであるため、その生物機能は明らかではなく、化学合成による純粋な標品の大量供給が必要とされている。両ガングリオシドを系統的に合成するために、共通構造であるGM2エピトープ3糖を構造単位として用いることとし、ガラクトースにシアル酸及びN-アセチルガラクトサミンを順次結合させることにより、目的の3糖を得た。この3糖を糖供与体の形に変換した後、Gg3アクセプターと縮合することにより、Gal NAc-GM1bを、またGM2アクセプターと縮合することにより、Gal NAc-GD1aの糖鎖部分を構築した。今後、脂質部分であるセラミドを導入することにより、目的であるガングリオシド2種に導く。一方、本疾患発症のもう一つの鍵分子であるC.jejuniのリポ多糖についても化学合成を進めており、ガングリオシド様エピトープ部分の合成と、KDOやヘプトース等の特異糖を含むコア部分の合成を完了した。今後は、両者を縮合することで全合成を達成する。糖鎖を抗原とする自己免疫疾患に関与する分子として、2群の化合物群が見出されている。1群は神経系に存在する超微量ガングリオシドであり、本年はそれらの分子のうち、Lacto-ganglio-1 [GalNAcβ1-4(NeuAc2-3)Galβ1-3GlcNAcβ1-3(Galβ1-3GalNAcβ1-4)Galβ1-4Glc]及びLacto-ganglio-2[GalNAcβ1-4(NeuAc2-3)Galβ1-3GlcNAcβ1-3(GalNAcβ1-4)Galβ1-4Glc]の化学合成に成功した。本合成では、Galの3位にGlcNAc,4位にGalNAcを持つ3糖構造の合成が鍵であったが、アミノ基の保護基を工夫することで解決することができた。もう1群は、カンピロバクター変異株が持つリポ多糖で、非還元末端にガングリオシド様構造を持つ。

本年は、ミラーフィッシャー症候群の発症との関連が示唆されている糖類[NeuAcα2-8NeuAcα2-3Galβ1-3Hepα1-3(Glcβ1-4)Hep]の全合成に成功した。本合成では、Galβ1-4Hepへの更なるHepの導入が鍵反応であったが、糖供与体、糖受容体における保護基として立体障害の少ない置換基を用いることで解決した。
ヒト癌幹細胞に対するIFN-α賦活BID遺伝子/放射線集学的治療の検討

アポトーシスを誘導するBID遺伝子を発現するレトロウィルスベクター及びコントロールベクターを作成し、これらをヒト神経膠芽腫幹細胞株(MD13)にin vitroで感染導入した。次いでヌードマウス脳内にこれらMD13を移植後、PEG-IFN-αを4回(1回/週)皮下注射した。その結果、BID+IFNで生存期間の有意な延長を得た。これらの脳検体で免疫染色を行うと、BID+IFNでBCL2 (アポトーシスを抑制)発現が抑制され、AIFの核内発現(アポトーシで誘導)が増加していた。このようにBID+IFNは神経膠芽腫幹細胞に対してもin vivoで抗腫瘍効果を示した。我々は、ヒト癌細胞を用いたこれまでの自験in vitro/in vivo研究において、インターフェロン(IFN)-α賦活によるヒトBH3 interacting domain death agonist (BID)遺伝子/放射線集学的治療(以下、BID遺伝子集学的治療)が有意な抗腫瘍効果を示すことを見出した。しかし癌幹細胞に対するその効果は不明であった。本研究は、BID遺伝子集学的治療がヒト癌幹細胞に与え得る抗腫瘍効果を検討し、癌治療効果の更なる向上を目指すことを主目的とした。平成26年度は、これまでに得られた自験in vivo腫瘍標本に対し癌幹細胞特異的抗体を用いて免疫染色を行い、in vivoでのBID遺伝子集学的治療による癌幹細胞への治療効果を検証した。まず基礎データとして環状ペプチドiRGDとの結合性をみるため、当大学脳神経外科グループ所有のヒト神経膠腫幹細胞株に於けるインテグリンレセプター発現について解析した。またこれらの細胞株がヌードマウス脳内で生着することは同脳神経外科グループの実験で証明されている。よって同細胞株をヌードマウス脳内に移植しインターフェロン(IFN)、BID遺伝子治療の感受性(集学的治療含む)を確認しようとしたが今回は生着せず、何らかの細胞条件等が不適だったと判断、再実験を要する結果となった。尚、これらの細胞株は同脳神経外科グループのその後の実験でやはりヌードマウス脳内で生着することが再現された。続いてヒト肺癌細胞株に於けるIFN、BID遺伝子治療、放射線治療感受性(集学的治療含む)をin vivo皮下腫瘍モデルにて確認した。またプラスミド静脈内注射、皮下腫瘍内注射による遺伝子発現効率を同in vivo皮下腫瘍モデルにて比較、確認した。通常の細胞株に比較し、幹細胞の作成、維持等の特殊性、困難性があると考える。動物実験時も毎回必ずしも生着するとは限らず、再実験を要することもあるためと考える。また集学的治療(併用療法)検証実験も兼ねるため単独治療実験と比較し、in vitroでもin vivoでも必然的に所要n数が増加する。これによりマンパワー増加等なければ物理的実験時間も必然的に増加することとなると考える。平成27年度に成し得なかった、関西医科大学大学脳神経外科グループ所有のヒト神経膠腫幹細胞株をヌードマウス脳内に移植後、比較的安定的に生着させることが平成28年度に可能になった。また我々はこれまで、ヒト肺癌細胞株に於けるインターフェロン(IFN)-α、BH3 interacting-domain death agonist (BID)遺伝子治療、放射線治療感受性(集学的治療含む)実験に於けるin vivo皮下腫瘍モデルに於いては、BID遺伝子発現プラスミドベクターをヌードマウス尾静脈内に注射しBID遺伝子導入実験を行ってきたが、この行程は煩雑で、毎回のBID遺伝子導入実験の度に多くの時間を必要としてきた。よってin vivoに於ける脳内移植ヒト神経膠腫幹細胞に、より確実に且つ簡便にBID蛋白を発現させるために、最初のベクター作成には時間を要する可能性はあるが、BID遺伝子を発現するレトロウィルスベクター及びコントロール(empty)ベクターをまず作成し、それらをin vitroで感染導入させた同ヒト神経膠腫幹細胞株をヌードマウス脳内に移植することとした。そのためそれらレトロウィルスベクターを作成したが、この行程にやはり少々時間を要した。次いで、これらのベクターを同ヒト神経膠腫幹細胞株に感染導入させ、BID過剰発現ヒト神経膠腫幹細胞株とそのコントロールヒト神経膠腫幹細胞株を作成した。続いて、ヌードマウス脳内にこれらのヒト神経膠腫幹細胞株を生着させた。現在、これらのヌードマウスにIFN-α及びplaceboを投与し、BID遺伝子治療に対するIFN-α感受性を確認している過程である。BID遺伝子発現レトロウィルスベクター及びコントロール(empty)ベクター作成に時間を要した。また通常の細胞株に比較し、幹細胞の作成、維持、レトロウィルスベクター感染導入等の特殊性、困難性があると考える。動物実験時も幹細胞が脳内に生着しない場合もあり、時に再実験を要することもあるためと考える。まず、BH3 interacting-domain death agonist (BID)遺伝子を発現するレトロウィルスベクター及びコントロールベクター(mock)を作成し、これらのベクターを関西医科大学大学脳神経外科グループ所有のヒト神経膠腫幹細胞株にin vitroで感染導入させ、BID過剰発現ヒト神経膠腫幹細胞株とそのmock幹細胞株を作成した。次いで、ヌードマウス脳内にこれらの幹細胞株を生着させ、生体内で消失半減期の長いpegylated interferon (PEG-IFN)-α及びplacebo (生理食塩水)を4回(1回/week)、ヌードマウスに皮下注射し、BID遺伝子治療に対するIFN-α感受性をin vivoで検討した(Mock+saline, Mock+IFN, BID+saline, BID+IFNの4群,各群n = 6)。

その結果、生存期間解析としてKaplan-Meier法によりlog-rank検定を行うと、BID+IFN群で生存期間の有意な延長が見られた(p = 0.0251)。これら各群の脳検体を用いて、アポトーシスに関する蛋白質発現を免疫染色法にて検討すると、BCL2 (アポトーシス抑制に関与)発現がBID+IFN群で、他の3群に比し抑制されている傾向が見られた。よってBID遺伝子/IFN-α併用療法で、アポトーシス誘導抑制を減少させることにより、抗腫瘍効果を発現する機序が考えられた。我々は以前、in vitroに於けるBID遺伝子/IFN-α併用療法でアポトーシスが誘導されることを報告している(Tsuno T, et al. 2012)が、今回のin vivoでの結果も、以前のin vitroでの結果と矛盾しないと考えられた。以上のように、BID遺伝子/IFN-α併用療法はin vivoでも抗腫瘍効果が期待できると考えられた。アポトーシスを誘導するBID遺伝子を発現するレトロウィルスベクター及びコントロールベクターを作成し、これらをヒト神経膠芽腫幹細胞株(MD13)にin vitroで感染導入した。次いでヌードマウス脳内にこれらMD13を移植後、PEG-IFN-αを4回(1回/週)皮下注射した。その結果、BID+IFNで生存期間の有意な延長を得た。これらの脳検体で免疫染色を行うと、BID+IFNでBCL2 (アポトーシスを抑制)発現が抑制され、AIFの核内発現(アポトーシで誘導)が増加していた。このようにBID+IFNは神経膠芽腫幹細胞に対してもin vivoで抗腫瘍効果を示した。ヒト肺癌A549細胞での人工癌幹細胞樹立が困難な状況である。幹細胞の安定性向上、共同研究の推進等、要すると考える。集学的治療(併用療法)検証については、場合によっては動物愛護も兼ねて、実験計画に矛盾しない範囲内でのn数削減を可能な限り考慮する。また予算内での委託実験等、考慮する。幹細胞の作成、維持、レトロウィルスベクター感染導入等の安定性向上、共同研究の推進等、要すると考える。よって関西医科大学脳神経外科学研究室との共同研究を更に進めていく。集学的治療(併用療法)検証についてはIFN-α単独治療実験よりも、in vitroでもin vivoでも必然的に実験時間及びn数を要する。そのため場合によっては動物愛護も兼ねて、実験計画に矛盾しない範囲内でのn数削減を可能な限り考慮する。また予算内での委託実験等も考慮する。細胞死このままヒト肺癌A549細胞での人工癌幹細胞樹立が困難な状況であれば、他のヒト癌幹細胞を用いる。他のヒト癌幹細胞とは、ヒト神経膠腫から得られた幹細胞であり、それを使用する予定である。そして研究実施計画に記載してあるように、ヌードマウスに移植しBID遺伝子集学的治療の有用性を検討するin vivo実験に移行していく予定である。または、やはり研究実施計画に記載してあるように、A549細胞に癌幹細胞
情報システム学に基づくプログラミング教育システムの再構築

本研究ではプログラミング教育を「情報システム学」の観点から再構成し,一般国民を対象とする次世代プログラミング教育基盤の構築を行った.主要な成果は,1)ブロックエディタからテキストプログラミングへのシームレスな移行についての学習時間計測による実証,2)オブジェクト指向プログラミングの理解支援ツールの開発,および3)コンパイルエラーの修正時間減少指標とその視覚化ツールの開発,である.それぞれの項目について実践を行うカリキュラムも開発された.「目標1.情報システム学に基づく要求駆動型カリキュラムの開発」について,情報システム学に基づく要求駆動型カリキュラムの初級編を開発し,Web公開を行った.「目標2.抽象化を促進するビジュアルプログラミングツールの開発」について,OpenBlocksを利用して開発しているブロック方式のビジュアルプログラミング言語の開発を進めた.24年度のデータの分析と論文化を実施し,25年度での実践でもインターフェイスの改善を行い,継続して現場での使用実験を行いデータを収集した.これに並行してオブジェクト指向に対応したブロック編集機能の洗練開発を行い,26年度に現場で実施できる状態になっている.さらに,オブジェクト指向プログラミングのデバッグを容易にするツールenPolyの開発と論文化も行った.「目標3.プロセス測定とデータ検証による教育効果検証」について,本年度はコンパイルエラー修正時間の減少速度の指標化と,学習者自身が進捗状況を確認できる視覚化ツールの開発を行った.「目標1.情報システム学に基づく要求駆動型カリキュラムの開発」について,情報システム学に基づく要求駆動型カリキュラムの中級編プロトタイプを開発,現場での実験を実施した.「目標2.抽象化を促進するビジュアルプログラミングツールの開発」について, OpenBlocksを利用して開発しているブロック方式のビジュアルプログラミング言語の開発を進めた.特にメソッド機構,オブジェクト指向機構についてのブロック表現の設計と実装を行い,現場での使用実験を行った.これらの成果について,ビジュアルプログラミング言語の効果について国際会議で発表を行った.メソッド機構,オブジェクト指向機構の効果については国内学会で発表を行った.「目標3.プロセス測定とデータ検証による教育効果検証」について,昨年度に引き続き,コンパイルエラー修正時間の減少速度の指標化と,学習者自身が進捗状況を確認できる視覚化ツールの開発,実証実験を行い,国内学会での発表を行った.さらに,本研究の対象を協調的プログラミング学習作業に拡張する試みを行った.具体的には,プログラミング入門教育で行われるグループプロジェクト場面における,プロセス測定とデータ検証のフレームワーク開発の試みを行った.「目標1.情報システム学に基づく要求駆動型カリキュラムの開発」について,これまでに開発したカリキュラム(初級編,中級編)をまとめて,Webに公開した.目標2で開発したツールとともにフリーウェアとして公開され,誰でも現場に展開可能な形態となっている.「目標2.抽象化を促進するビジュアルプログラミングツールの開発」について, OpenBlocksを利用して開発しているブロック方式のビジュアルプログラミング言語,および開発環境のパッケージ化を行った.並行して,メソッド機構,オブジェクト指向機構の効果についての成果報告を7月の国際会議で行った.さらに,4年間の実施成果をまとめ,プログラミングにおける創造的作業への集中度を高めることができたことを検証をする論文を国際会議に投稿中である.「目標3.プロセス測定とデータ検証による教育効果検証」について,昨年度に引き続き,コンパイル修正時間の減少速度の指標化と,学習者自身が進捗状況を確認できる視覚化ツールの開発,実証実験を行い,国際会議での発表,およびジャーナル論文出版を行った.協調的プログラミング学習作業に拡張する試みについても,プロラミング入門教育で行われるグループプロジェクト場面における,プロセス測定とデータ検証のフレームワーク開発の試みを行い,国際会議での発表を行った.本研究ではプログラミング教育を「情報システム学」の観点から再構成し,一般国民を対象とする次世代プログラミング教育基盤の構築を行った.主要な成果は,1)ブロックエディタからテキストプログラミングへのシームレスな移行についての学習時間計測による実証,2)オブジェクト指向プログラミングの理解支援ツールの開発,および3)コンパイルエラーの修正時間減少指標とその視覚化ツールの開発,である.それぞれの項目について実践を行うカリキュラムも開発された.学習を支援する教材とツールの開発を順調に進めることができ,成果として,国内会議3編,国際会議1編の発表を行うことができた.発表はいずれも論文賞を受賞するなど,高評価を得ることができた.これらの成果に基づく国際会議論文を現在3編投稿中であり,翌年度以降に複数の雑誌論文の出版が期待できる.内容的には教材開発からツール開発へと若干予定を変更しているが,成果は当初予定を上回るものと考えている.情報教育,情報システム平成27年度は,これまで開発したツールの実証実験を中心に研究を進める予定である.ビジュアルプログラミング言語のメソッド・オブジェクト指向表現,コンパイルエラーデータの分析方法,および協調プログラミングのデータ分析フレームワーク,について実証実験の結果に基づき,論文化することが目標である.これと並行して,これまでに開発した教材,ツールについて成果をまとめて第三者が利用できるような形態とし,Webページとして整備する.最終年度の成果として,情報システム学に基づくプログラミング教育の概念モデルの作成や,次の課題へつながる新しいメトリクスの開発も可能なかぎり行っていく予定である.学習を支援する教材とツールの開発を順調に進めることができ,成果として,論文2編,国際会議論文2編を出版することができた.これは24年度から継続する成果も含まれているものの,当初計画した25年度の予定を超える成果である.平成26年度は,オブジェクト指向対応教材とツールの開発を中心に進める.これまでの成果の洗練も加えて,Webでの情報配信を充実させ,第三者の教師集団が利用できる環境を整備していく計画である.抽象化技法の効果的な利用を測定するためのメトリクスの開発も急務である.
アルゴリズム設計能力育成のためのブレンド型導入教育に関する研究

本研究の目的は,プログラムとして記述可能なアルゴリズムを組み立てる能力を育成するプログラミング導入教育の提案・実践・検証を行うことである.平成28年度は,プログラミング導入教育で学習者に4つの経験((1)システムを開発する立場で考える経験,(2)問題の解決方法は1つではないことを知る経験,(3)曖昧さのない日本語の手順書を書く経験,(4)プログラム言語で表現・実行・確認する経験)をさせることを提案した.その教材として,経験(1)は自動販売機システム,経験(2)はパズル,経験(3)と(4)は2桁の整数の和を手計算のように求める手順書作成およびCプログラム作成を実践した.実践後のアンケート調査の結果,経験(3)の課題は学生にとって難しいことが分かった.そこで,平成29年度は経験(3)の課題の難しさを解消するために,経験(3)の課題を1÷1桁の整数を手計算で求める手順書作成の後,昨年度実施した2桁の整数の和を手計算で求める課題を行わせた.実践後のアンケート調査の結果,2桁の整数の和を手計算で求める課題を難しくないと感じさせることができた.平成30年度は,経験(3)の手順書作成段階でアルゴリズム作成の基本制御構造(順次,選択,反復)を意識させる課題を検討し,授業実践を試みた.実践後のアンケート調査の結果,基本制御構造の組み合わせで手順を組み立てることができることを経験することができたと学習者が肯定的に思っていることが分かった.今後は,1年生の導入教育,2年生のプログラミング教育,3年生のアルゴリズムとデータ構造の学習内容の関連性を精査し,関連付を強化した導入教育とプログラミング教育の設計・実践を行い,その教育効果を検証する.研究期間の1年目が副校長,2年目が校長特別補佐という役職になり,学校運営のための校務が多忙になった.そのため,本研究の1年目から研究の進捗が遅れた.科学研究費助成事業の補助事業期間は,平成28年度から30年度までであったが,研究期間を1年延長する申請を行い,承認を得ることができた.延長することにより,アルゴリズム設計能力を育成するためのブレンド型導入教育の授業実践・評価を行い,研究を遂行する予定である.当初の研究計画では,eラーニングシステムのMoodleとeポートフォリオシステムのMaharaを連携した協調学習環境の構築を行う予定であったが,Moodleの小テスト機能を活用したeラーニングをブレンドしたブレンド型導入教育に重点を置くこととする.さらに,1年次の導入教育,2年次のプログラミング教育,3年次のアルゴリズムとデータ構造の学習内容を精査して,1年次の導入教育にプログラミング教育の学習内容を組み入れ,2年次のプログラミング教育に3年次のアルゴリズムとデータ構造の学習内容を組み入れるくさび形教育を設計・実践・評価を行う.本研究の目的は,論理的に考え,プログラムとして記述可能なアルゴリズムを組み立てる能力を育成するためのプログラミング導入教育を提案・実践・検証することである.そこで本研究では,論理的に曖昧さのない日本語のシナリオを作成する導入教育を提案して,その教育効果を検証する.平成28年度は,プログラミング導入教育のための教材の要件を検討し,その要件を満たす教材を用いたプログラミング導入教育の試行を行った.プログラミング導入教育の教材要件は,(1)システムを開発する立場であることを意識させることができる,(2)問題解決方法は1つではないことを知ることができる,(3)具体的に処理手順を示す日本語のシナリオが作成できる,(4)プログラム言語で表現・実行・確認することができることとした.特に(3)具体的に処理手順を示す日本語のシナリオ作成できる,(4)プログラム言語で表現・実行・確認することができるの2つの要件を満たす教材として,1桁の数字が書かれたカードを用いて2桁の足し算を筆算で行うことを課題とした.この課題のシナリオ作成およびプログラム作成はグループで行わせた.シナリオは,あいまいな表現をしない,1つの処理を箇条書きにする,カードを置く場所に名前を付けるなど,シナリオを作成するためのルールを決めた.シナリオ作成およびそのシナリオに従ってCプログラムを作成する導入教育を試みた結果,曖昧さのない手順書を書く重要性(アルゴリズムの重要性)を学生が認識していることがわかった.しかし,今回の2桁の足し算を筆算で行わせる課題は,学生にとっては難しいと思っていることがわかった.今後は,学生にとって身近な課題であり,最終的にコンピュータ処理ができる教材を検討する必要がある.アルゴリズム構築能力を育成するためのプログラミング導入教育として,平成28年度は,(1)論理的思考のイメージとその難しさの要因調査を行うこと,(2)シナリオ教材の開発を行うことを目標にした.目標の(2)シナリオ教材の開発では,シナリオ教材として,カードを使って小学生に2桁の足し算を筆算で行わせることを課題とした.シナリオ作成からCプログラム作成までを試行し,試行後のアンケート調査の結果,プログラミング導入教育が楽しく,プログラミングへの学習意欲を向上させると学生が思っていることがわかった.さらに,シナリオ作成の課題が難しいと感じている学生がいることもわかり,学生の能力に適応したシナリオ作成課題を提案する必要がある.一方,目標の(1)論理的思考のイメージとその難しさの要因調査は,調査内容や調査方法等の検討も実施することができなかった.この要因調査を行い,プログラミング教育へのハードルを低くする導入教育を検討する必要がある.本研究の目的は,論理的に考え,プログラムとして記述可能なアルゴリズムを組み立てる能力を育成するためのプログラミング導入教育の提案・実践・検証を行うことである.

本研究では,論理的に曖昧さのない日本語のシナリオ(手順書)を作成する導入教育を提案して教育実践を試行している.平成28年度は,プログラミング導入教育のための教材要件を,(1)システムを開発する立場であることを意識させることができる,(2)問題解決の方法が1つではないことを知ることができる,(3)日本語のシナリオ(手順書)が作成できる,(4)プログラム言語で表現・実行・確認することができることとした.特に,(3)日本語のシナリオ(手順書)が作成できる,(4)プログラム言語で表現・実行・確認することができる教材として,整数2桁の足し算を筆算で行う手順を課題とした.学生全員がプログラム作成までを行うことができたが,導入教育実践後のアンケート調査の結果,この課題を難しいと感じる学生が多かった.そこで,平成29年度はシナリオ作成において,1÷整数1桁を筆算で行う課題を先に行い,次に整数2桁の足し算の筆算を課題とした.学生全員が2つの課題のシナリオ作成からプログラム作成までを行うことができた.しかし,シナリオを書くことに慣れていない学生にとっては,まだまだハードルが高いと感じたようである.これまでのシナリオ作成では,最初から最後まですべての手順を学生に書かせるようにしていた.しかし,シナリオ作成のハードルが高いと感じている学生がいるので,このハードルを低くする教材を今後は検討する.プログラミング導入教育では,(1)システムを開発する立場であることを意識させること,(2)問題解決の方法が1つではないことを知ること,(3)日本語のシナリオ(手順書)の作成,(4)プログラム言語で表現・実行・確認することの4つの項目をすべて実施している.授業実践が90分5回ということで,(3)(4)の実施内容の時間不足で,学生同士の相互評価などの協調学習ができていない.さらに,論理的思考の難しさの要因調査項目の検討ができず,調査を実施することができなかった.また,論理的思考を育成するための有効なシナリオ教材の開発が遅れているために,シナリオ教材を活用したブレンド型授業の設計もできなかった.本研究の目的は,プログラムとして記述可能なアルゴリズムを組み立てる能力を育成するプログラミング導入教育の提案・実践・検証を行うことである.平成28年度は,プログラミング導入教育で学習者に4つの経験((1)システムを開発する立場で考える経験,(2)問題の解決方法は1つではないことを知る経験,(3)曖昧さのない日本語の手順書を書く経験,(4)プログラム言語で表現・実行・確認する経験)をさせることを提案した.その教材として,経験(1)は自動販売機システム,経験(2)はパズル,経験(3)と(4)は2桁の整数の和を手計算のように求める手順書作成およびCプログラム作成を実践した.実践後のアンケート調査の結果,経験(3)の課題は学生にとって難しいことが分かった.
E1A 誘導性クロマチン制御因子による感染増殖阻止機構の解析

アデノウイルス感染によって誘導される転写因子のひとつATF-2とコアクチベーターのp300/CBPの発現を完全に抑制する宿主防御因子JDP2(Jun dimerization protein 2)を同定した。JDP2は、それ自身ヒストンと会合しクロマチン重合反応を促進すると同時に、p300/CBPのヒストンアセチル化を阻止する活性を有する新規ヒストンシャペロンである。一方、我々は、ウイルス感染において、JDP2がヒトサイトメガロウイルスプロモーターからの転写を著しく抑制する事を見いだし、その抑制活性はプロモーター上のAP-1サイトに依存する事を明らかにした。1. JDP2の全アミノ酸に対する連続アラニン置換変異体を用いてドメイン解析を行った。2. JDP2の核移行シグナル(NLS)と核排出シグナル(NES)を同定し、その野生型変異体を用いた局在性を明らかにした。3. JDP2と会合する因子をエピトープタグ、アフィーニティクロマトグラフィー法によって精製し同定した。4.サイトメガロウイルスプロモーターのAP-1サイトの変異体を用いた解析によりJDP2の抑制活性はAP-1に基因することを明らかにした。5.サイトメガロウイルスプロモーター上のAP-1サイトに対するオリゴヌクレオチドをプローブとしてゲルシフトアッセイをin vitro及びin vivoで行い、JDP2がAP-1サイトにリクルー卜されることを明らかにした。6.ヒト不死化線維芽細胞にJDP2遺伝子を発現させた形質転換HIFFを用いて、JDP2のサイトメガロウイルスに対する感染阻止活性をみいだした。7. JDP2の個体レベルでの作用機序を解析するため。CMV-Creトランスジェニックマウスを作製し、その発現能を臓器別に解析した。<成果の内容>EIA誘導性クロマチン制御因子JDP2の構造と機能を明らかにするため、研究計画にそって実験を行い、以下の点を明らかにした。1.JDP2の全アミノ酸連続アラニン置換変異体を使用して(1)DNA結合領域を塩基性領域(アミノ酸残基70-102)(2)二量体形成領域をZipper領域(アミノ酸102-135)(3)ヒストン結合領域(アミノ酸35-70)(4)ヒストンアセチル化阻止領域(アミノ酸35-102)(5)ヒストン・ヌクレオソーム形成促進領域(アミノ酸35-102)(6)転写制御領域をアミノ酸35-102領域(7)分化制御領域(アミノ酸35-135)を決定した。(8)のウイルス増殖阻止領域のマッピングは次年度へ継続する。2.JDP2の核内移行シグナルNLSをアミノ酸74-79に、核外排出シグナルNESをアミノ酸114-123と128-152に同定し、その局在性を明らかにした。3.JDP2を含む転写因子複合体をHeLa-S細胞核抽出液より精製し、質量分析法により会合分子を同定した。JunB,JunDのAP-1ファミリーの他、未同定の蛋白質を数種類同定した。4.JDP2の野生型及び148位のリン酸化部位変異体を用いて、アデノウイルスの293細胞に対する殺効果能を解析し、148位のリン酸化の重要性を検証した。5.ウイルス感染阻止を解析するため、CMV-Creマウスを作製し、発現の異なる3系統を樹立した。<意義>JDP2蛋白質のドメイン解析を通じて、DNA結合とクロマチン、ヒストンとの会合領域を明らかにした。これによりウイルスプロモーターの抑制機構を分子レベルで把握できる様になる。<重要性>サイトメガロウイルス感染初期、及び後期のウイルス増殖におけるJDP2の分子的理解のため、CMV-Creのマウスを作製できたことは感染防止研究に重要である。
固体における弾性効果と相転移現象の研究

1)構造相転移における中間状態の提唱。数多くのマルテンザイト転移をする固体では前駆現象として知られている異常な効果がある。即ち転移温度の周りのある温度範囲で低温相と高温相が共存する。ここでは今まで気がつかれていなかった「非線型弾性効果による共存メカニズム」を示を提唱した。即ちある温度範囲で低温相が高温相中に埋め込まれた中間状態が平衡状態もしくは準安定状態として存在するようになることが示した。2)過冷却液体中での拡散の研究。液体ではそれぞれの粒子が勝手にほとんど無相関に運動しているが、ガラス状態に近づくにつれて勝手な運動は活性化エネルギーが高いために凍結される。結果としてガラス転移の近傍では、1つ1つの粒子の運動に強い相関をもった共同運動が生き残り、それが系の動的性質を支配することが最近の実験や計算機シミュレーションで示唆されている。最近我々は大規模な分子動力学シミュレーションを行い、動的不均一性という新しい概念を導入することにより過冷却・ガラス状物質の動的性質やレオロジーを理解しようと試みた。この動的不均一性は粒子の共同運動を反映した量である。我々のシミュレーションでは液体からガラス状態に近づくにつれて動的不均一性の空間的な大きさを示す相関長が増大することを確認している。さらにこの不均一性の相関長と系の動的性質との間にスケーリング則が成立していることを見出した。これまでの解析により、過冷却状態では動きやすい粒子と動きにくい粒子がガウス分布で期待されるよりずっと幅広く分布しており、それが長時間での拡散運動のStokes-Einstein則からの大きな破れを引き起こしていることがわかった。そしてそのような動きやすい粒子の空間分布を調べた。
電気化学反応の本質を理解させる実験プログラムの開発及び技術者教育モデルの確立

本研究は、電気化学反応の本質を学習できる実験内容、実験キットの開発を行い、簡単に目にすることができない電子、イオン、電流の理解度を調査した。実験プログラムを腐食防食分野に関係する同大学公開講座、民間企業への出前講座の中で実践し、アンケート調査により教育効果の検証を行った。その結果、受講者の7割程度が電子およびイオンに関して理解ができる実験教材であることが分かった。本研究は,電気化学反応の本質を学習できる実験内容,実験キットの開発を行い,簡単に目にすることができない電子・イオン・電流を実験を通して体得できる教育モデルを提案する.さらに,腐食防食の実験に組み込みアレンジし,地方自治体,民間企業対象者へ公開・出前講座として実施し,教育モデル開発からその試行の一連の研究を行い教育効果の検証を目的とする.本年度は,実験内容,キットの開発および腐食防食教育講座プログラムを検討した.(1)類似実験の探索と実験内容調査これまでに,実施及び研究されている電気化学反応を理解させるための実験内容に関して,研究論文及び参考書等を調査し,内容,実施対象者,その教育効果等を整理した.(2)実験内容・キットの開発電子・イオン・電流の概念を体得できる実験内容・キットの開発を行った.具体的には,電子・イオンの存在は,視覚的に見ることが困難であるため,色の変化や測定機器の針の動きなどアナログ的な変化を効果的に見せることができる実験キットを,簡単な材料を用い製作した.(3)(2)を組み込んだ新しいプログラムでの腐食防食教育講座の開発これまでに,研究代表者らが実施してきた腐食防食講座の内容に,(2)を組み込み入れた新たなプログラムを作成した.本プログラムは,各実験の時間配分,順番に関しても綿密に計画し効果的なプログラムとした.(4)ティーチングアシスタントの配置方法とその仕事内容の検討開発した実験プログラムは,受講生のみで進めていくものではなく,実施の際には講師を含めたティーチングアシスタントの補助が必要となる.そこで,このティーチングアシスタントの配置方法とその仕事内容,育成や訓練プログラムを開発した.(5)効果的な実験テキスト及び説明用資料の作成実験内容を効果的に理解するために,実験テキストはもちろん実験説明用資料の検討も行い,実験で学んだ内容を再度復習し理解ができる資料の作成を行った.本研究では、電気化学反応の本質を学習できる実験内容、実験キットの開発を行い、簡単に目にすることができない電子、イオン、電流を実験を通して体得できる教育モデルを提案し、腐食防食の実験に組み込み、設備配管の腐食事例を抱える技術者へ講座を行い教育効果の検証を行った。教育モデルの開発からその試行の一連の研究を行い、その教育効果の検証を目的とした。本年度は、昨年度作製した電気化学反応の本質を理解できる実験内容、キットの開発およびこれらを組み込んだ腐食防食教育講座プログラムを実施し、その教育効果を検証した。以下に得られた成果を示す。(1)開発した実験内容を組み込んだ新規プログラムの実施検証19年度に開発した新規プログラムを、横浜国立大学工学研究院主催公開講座を3講座(受講者総計145名)において実施し、民間企業技術者向け出張講座を2社(受講者総計60名)において実施した。それぞれの対象者の教育効果、その必要・妥当性をアンケートにより詳細に調査した。特に、民間企業向け講座の受講者には、講座当日及び受講後約半年後の追跡調査を実施した。多くの受講者から、「この講座で習得した内容が、実際の現場で発生する腐食事例にフィードバックでき、どのような反応が生じているかを考えることができた」という意見があり、講座の有用性が実証された。(2)教育効果の解析と教育モデルの一般化アンケートの結果を解析することにより、講座の試行問題点、改善点等を抽出しより高効率に理解が可能な実験内容、キットに修正を加え教育効果の高いモデルを再検討した。さらに教育システムとして一般化することを考え、他分野の産業教育.技術者教育への適用法を提案した。
自律的に最小エネルギー動作を実現する集積回路設計技術

本研究では、集積回路を所定の速度制約の下で消費エネルギー最小の動作点(MEP)で動作させるという新規動作機構を提案し、その一実現手法を世界に先駆けて開発するものである。研究内容は、最小エネルギー動作点を求める問題(MEP探索技術)と、動作環境により変動するMEPにどのように追従するかという問題(MEPT動作機構)に分類できる。MEP探索技術については、制御対象回路のMEPの解析・モデル化と、オンチップモニタによる動作状況情報の取得方法を検討する。MEPT動作機構については、VthとVddの更新アルゴリズムの開発と、Vth制御用基板バイアス生成回路の開発を計画している。本年度における研究実勢の概要は以下の通りである。MEP探索技術についての実績は、次の2点にまとめられる。第1の成果は、nMOSトランジスタとpMOSトランジスタのしきい値を独立に設定する事により、電源電圧一定の条件において最小エネルギー動作点(MEP)に到達するアルゴリズムを明かにした事である。第2の成果は、静的消費電力と動的消費電力の割合を一定に保つことにより、MEPに準ずる消費エネルギーで回路が動作することを示したことである。MEPT動作機構については、基板バイアス生成回路をセルベース設計により実装する設計技術を開発した。実際に、65nmのSOIプロセスにおいて基板バイアス生成回路のテストチップを試作し、詳細な動作特性を評価した。開発回路の特徴は、B級出力段により基板容量の充放電を効率的に行うバッファ回路にある。その設計手順を明確化し、制御対象の回路に応じて基板バイアス生成回路を迅速に設計する方法を明かにした。本研究の内容は、最小エネルギー動作点を求める問題(MEP探索技術)と、動作環境により変動するMEPにどのように追従するかという問題(MEPT動作機構)に分類できる。MEP探索技術に関しては、昨年度にMEP動作を行うための必要十分条件を求めた。今年度は、より簡便なMEP探索技術として、静的な消費エネルギーと動的な消費エネルギーの割合を一定に保つという方法について検討を行った。本方式では、厳密な意味ではMEPに到達することは出来ない。しかしながら、わずかな消費エネルギーの増加を許容することにより、より簡便にMEP動作点近傍に到達することができる。この方式は当初計画では想定していないものであり、当初計画の厳密なMEP探索方法との利害得失について今後検討する。MEP動作機構については、当初計画通り基板バイアス生成回路を65nmのSOIプロセスにおいてセルベース設計し、その動作特性を実チップにおいて評価することができた。更に、制御対象の回路に応じて基板バイアス生成回路を迅速に設計する方法を明らかにすることができた。今年度、MEP探索技術に関して、静的な消費エネルギーと動的な消費エネルギーの割合を一定に保つという方法について検討を行った。必要なオンチップモニタについても、静的な消費エネルギーを求めるためのリークモニタに集約できる。ハードウェア化の観点からもMEP探索機構が大幅に簡略化される。そこで、厳密なMEP探索とともに、簡略化した擬似MEP探索機構についても検討を行うものとする。MEPT動作機構については、バッファアンプを用いた基板バイアス生成回路の設計手法を今年度に開発することができた。来年度については、MEPT動作機構の更なる低消費エネルギー化と設計容易化を図るために、PLL/DLLの位相同期機構を応用してアナログ回路部分をできる限り削減した回路方式を開発し、基板バイアス生成回路のIP化を図るものとする。MEPT動作機構については、VthとVddの更新アルゴリズムの開発と、Vth制御用基板バイアス生成回路の開発を行う事を計画している。本年度は、MEPの解析とモデル化について、65nmプロセスで設計された32bit RISCプロセッサと、スタンダードセルで構成したオンチップメモリについて、回路シミュレーションによりMEPの動作条件を解析した。また、実際に試作されたテスト回路を用いて、MEPの実測を行った。その結果、0.3Vから1.2Vの電源電圧の範囲において、391kHzから47.5MHzの動作速度要求に対するMEP状態の動作を確認することができた。また、オンチップモニタとしてリーク電流で駆動するリングオシレータの活用を検討した。プロセス変動量の推定用に昨年度開発した再構成可能リングオシレータにおいて、リーク電流に発振周波数が敏感になる新規回路構成を考案し、動作温度とプロセス変動量が同時に推定可能であることを明らかにした。MEPT動作機構については、基板バイアス生成回路において電圧生成精度を高める方策について検討を行った。回路全体をセルベース設計で実装する事を想定し、DA変換の必要精度を達成するための寄生容量の制限値を導出した。

MEP探索技術に関しては、当初計画通り再構成可能型リングオシレータを用いて、リーク電流駆動型回路構成を新たに考案し、この回路構成において温度とプロセス変動量を同時観測する方法を明かにすることができた。また、プロセッサとオンチップメモリのMEPを、回路シミュレーションに基づく探索に加えて、実際に試作したチップにより求めることができた。実測によりMEPを評価できた事は、当初計画以上の進展といえる。一方、MEPT動作機構については、当初計画通りセルベース設計にて実装する基板バイアス生成回路の回路構成法について検討することができた。METPを実現するためのVddとVthの更新アルゴリズム検討については、nMOSトランジスタとpMOSトランジスタの独立制御法について検討を開始した段階であり、次年度も引き続き検討を続ける。以上、ほとんどの研究内容について当初計画通りの進捗状況である。本研究では、集積回路を所定の速度制約の下で消費エネルギー最小の動作点(MEP)で動作させるという新規動作機構を提案し、その一実現手法を世界に先駆けて開発するものである。研究内容は、最小エネルギー動作点を求める問題(MEP探索技術)と、動作環境により変動するMEPにどのように追従するかという問題(MEPT動作機構)に分類できる。MEP探索技術については、制御対象回路のMEPの解析・モデル化と、オンチップモニタによる動作状況情報の取得方法を検討する。MEPT動作機構については、VthとVddの更新アルゴリズムの開発と、Vth制御用基板バイアス生成回路の開発を計画している。本年度における研究実勢の概要は以下の通りである。MEP探索技術についての実績は、次の2点にまとめられる。第1の成果は、nMOSトランジスタとpMOSトランジスタのしきい値を独立に設定する事により、電源電圧一定の条件において最小エネルギー動作点(MEP)に到達するアルゴリズムを明かにした事である。第2の成果は、静的消費電力と動的消費電力の割合を一定に保つことにより、MEPに準ずる消費エネルギーで回路が動作することを示したことである。MEPT動作機構については、基板バイアス生成回路をセルベース設計により実装する設計技術を開発した。実際に、65nmのSOIプロセスにおいて基板バイアス生成回路のテストチップを試作し、詳細な動作特性を評価した。開発回路の特徴は、B級出力段により基板容量の充放電を効率的に行うバッファ回路にある。その設計手順を明確化し、制御対象の回路に応じて基板バイアス生成回路を迅速に設計する方法を明かにした。本研究の内容は、最小エネルギー動作点を求める問題(MEP探索技術)と、動作環境により変動するMEPにどのように追従するかという問題(MEPT動作機構)に分類できる。MEP探索技術に関しては、昨年度にMEP動作を行うための必要十分条件を求めた。