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多文化主義的時代における、正義論と国民国家の役割に関する、哲学的探究

本年度は、昨年度までの業績をもとにして、三年間の研究のまとめとなる論文2本の執筆に取り組んだ。まず、イギリスの政治哲学者であるデイヴィッド・ミラーの著作を幅広く分析し、リベラルナショナリズムと歩調をあわせつつも、やや異なる市場社会主義の観点から「道具的ナショナリズム」を擁護している彼の理論を批判的に検討し、特にグローバルな正義の議論において、彼と正反対の立場からナショナリズム批判や貧困緩和のための国際的な制度枠組みの構築提言を展開しているトマス・ポッゲの理論との比較を試みた。この論文は、リベラルナショナリズムやミラーの社会主義的なナショナリズムを含む「道具的ナショナリズム」の議論が、グローバルな正義論からの挑戦に対して、どのように応答できるのかを明らかにすることを目的としたものである。次に、リベラルナショナリズムは、非リベラルなナショナリズムに対して、どのような態度をとりうるのかという問題関心から、他者の文化を批判することの意味について検討した論文を執筆した。これは、カナダの政治哲学者であるジョセブ・カレンズが主張する文脈主義的な多文化主義の議論を参考にして、我々が他者の文化を批判することに伴うさまざまな問題点を明らかにし、文化批判の作法について一定の指針を示すことを目的としたものである。それは文化的に多元的な世界において、りベラルナショナリズムが他の文化に対して示すことのできる寛容の限界を明らかにし、同時に他者の文化への批判に伴う独善的な自文化中心主義を回避する方法を模索するものである。初年度の実績は、当該研究の目的を達成する上で、大きな進歩と言えるものであった。まず、5月に、法理学研究会において研究報告を行なった。題目は、「ウィル・キムリッカのナショナリズム共和主義・連邦制・コスモポリタニズムの批判的検討」である。この報告は、修士論文から今後の研究課題に最も密接に関連する一部を取り上げたものである。これは、高い評価を得ながらも、有益な批判を受けることとなり、今後の研究を進める上での有意義な指針となった。次に、9月には法理学研究会と東京法哲学研究会の合同合宿においても、研究報告を行なった。主題は「ナショナリズムの不可能性キムリッカ・カノヴァン・タミールによせて」である。この報告の内容は、5月の法理学研究会での報告内容を基本的に踏まえつつも、より幅広い視点から多文化主義やナショナリズムの問題について取り組んだものである。東京圏における、問題関心を共有する多くの研究者からアドバイスを受けることができた。また、京都大学の法学研究科においては、法哲学と政治史の講義に出席した。法哲学の講義において基本的な素養を得るとともに、政治史の講義では、研究課題に直結するナショナリズムの歴史に関する知見を得た。さらに、一年目の集大成として、リベラルナショナリズムに関する公表論文を完成させた。題目は「リベラリズムとナショナリズム」であり、未だ日本では広く理解されているとは言えないリベラルナショナリズムに関する論点を緻密に整理したものとなっている。これは、平成19年度中に公表される予定である。科学研究費補助金によって、法哲学やナショナリズムの理論に関する、主に和書を、十分ではないとしてもかなり揃えることができた。これらは当該研究を進める上で不可欠の知識を与えてくれるものである。本年度は、一本目の論文である「リベラリズムとナショナリズム-道具的ナショナリズムのリベラルな正当化-」を発表した。それと同時に現在、二本目の論文である「ナショナルな自己決定とリベラリズムからの批判-批判の作法としてのリベラルナショナリズム論-」を執筆中である。これは一本目の論文で示したりベラルナショナリズムの擁護論に基づいて、民族自決や内政不干渉に関する実践を評価・批判するためのより深い理論的考察を試みるものである。後者(二本目の論文)は未だ完成段階にはないが、次年度中には公表することを目指す。その後さらに時間が残されれば、深刻な南北格差問題などを扱うグローバルな配分的正義の要請に対してリベラルナショナリズムがどのように応答できるかに関する論文の執筆にも取り組み、この三つの論文を以って、博士論文の基盤としたい。それによって多文化主義やナショナリズムの規範的な一つの理論を構築するという本研究の目的は達成されるだろう。また本年度は、法理学研究会においてリベラルナショナリズムの理論家であるマーガレット・ムーアの著作The Ethics of Nationalismの文献紹介を行った。そこでは、ムーアの理論と同時に本研究の一端を紹介したので、多くの法哲学研究者から多様な意見・批判を受けることができ、研究遂行のための非常に有益な機会となった。通常の大学院の講義に関しては、一年目と同様に、法哲学と政治史のスクーリングに参加した。法哲学スクーリシグでは、主に日本の法哲学思想を多角的に検討し、政治史スクーリングではミシェル・フーコーの著作やフランス政治文化に関する文献を原書で講読し、本研究のテーマに関する知識を得ると同時に語学力の涵養としても有意義であった。両スクーリングには、法哲学と政治理論の一貫した知識を獲得するために、次年度も参加する予定である。

この論文は、リベラルナショナリズムやミラーの社会主義的なナショナリズムを含む「道具的ナショナリズム」の議論が、グローバルな正義論からの挑戦に対して、どのように応答できるのかを明らかにすることを目的としたものである。次に、リベラルナショナリズムは、非リベラルなナショナリズムに対して、どのような態度をとりうるのかという問題関心から、他者の文化を批判することの意味について検討した論文を執筆した。これは、カナダの政治哲学者であるジョセブ・カレンズが主張する文脈主義的な多文化主義の議論を参考にして、我々が他者の文化を批判することに伴うさまざまな問題点を明らかにし、文化批判の作法について一定の指針を示すことを目的としたものである。それは文化的に多元的な世界において、りベラルナショナリズムが他の文化に対して示すことのできる寛容の限界を明らかにし、同時に他者の文化への批判に伴う独善的な自文化中心主義を回避する方法を模索するものである。
著しく大きな破壊エネルギーを有し、塑性変形を示すセラミックス複合材料の合成

セラミックス材料の力学的安全性と信頼性を向上させるには、その破壊様式を金属類似の塑性変形(応力とひずみが非線形の関係を示す)へ改善するとともに、破壊に要するエネルギーを大きくしてクラックの進展を阻止する必要がある。本研究では鉄筋コンクリートをモデルとして、鉄筋の役割をセラミックス長繊維にもたせ、砂、岩石に対応するフィラーとしてセラミックス微粉体を、そしてセメントに対応する反応性接着剤としてセラミックス収率の高い無機高分子を用いて材料合成を行うこととした。直径11μmの長繊維を平織りにしたSi-Ti-C-O繊維織物(Si:54,Ti:2.0,C:31.6,0:12.4mass%)をセラミックス粉体40vol%の水性サスペンション中に含浸し、これを13枚積層した。ここでのセラミックス粉体にはゾルーゲル法ムライト(3Al_2O_3・2SiO_2、メディアン径1.53μm)、α-アルミナ(メディアン径0.60μm)、α-SiC(メディアン径0.70μm)を用いた。成形体を1100°Cのアルゴン雰囲気中で1h仮焼した。積層材の開気孔にキシレン溶液に溶かしたポリチタノカルボシラン(Si44,Ti2,C42,03,H9mass%)を含浸し、アルゴン雰囲気中、1000°Cで熱分解した。この工程を8回くり返し、積層材の緻密化を計った。合成した積層材の相対密度は86-91%で、四点曲げ試験において著しい塑性変形を示した。ムライトをフィラーに用いた複合材料の引っ張り試験においても塑性変形挙動を示した。2.5mm厚さの試料の破断強度は、250MPaで、破壊エネルギーは64-221kJ/m^2であった。アルミナを用いた複合材料の変形強度の最高値は73112MPaであり、変位量3mmにおける変形エネルギーは2433kJ/m^2であった。SiCをフィラーとした複合材の変形強度の最高値は218242MPaであり、変形のエネルギーは3653kJ/m^2であった。これまでの3種類のフィラーを用いた複合材の実験結果より、変形強度はアルミナ<炭化ケイ素<ムライトの順に大きく、変形エネルギーはアルミナ<ムライト<炭化ケイ素の順に大きくなった。メディアン径1.7μmのムライト粉体(3Al_2O_3・2SiO_2)を水溶液に分散させ、このサスペンション中で直径11μmのSi-Ti-C-O繊維(Si 54.0,C 31.6,O 12.4,Ti 2.0 mass%)の織物を10枚積層させた。その後、この成形体を1100°Cのアルゴン雰囲気中で1h仮焼した。積層材の開気孔にキシレン溶液に溶かしたポリチタノカルボシラン(Si 44,Ti 2,C 42,O 3,H 9wt%)を含浸し、アルゴン雰囲気中、1000°Cで熱分解した。合成した積層材の相対密度は約90%で、四点曲げ試験において著しい塑性変形を示した。最高強度は310MPaで、変位量1.6mmまでの破壊エネルギーは25kJ/m^2に達した。一方、高温の酸化雰囲気で使用できる複合材料をめざし、セリア被覆アルミナ長繊維/アルミナマトリックス系材料の開発を検討した。直径10-15μmのアルミナ繊維及びシリカ-アルミナ繊維表面を硝酸セリウムの熱分解物(CeO2)でコートした。これとアルミナマトリックスからなる積層材(繊維量48-57vol%)を1200°Cの加圧焼結法で作製した。積層材は相対密度98%まで緻密化した。しかし、この材料はぜい性破壊を示し、繊維の引き抜き等は認められなかった。

成形体を1100°Cのアルゴン雰囲気中で1h仮焼した。積層材の開気孔にキシレン溶液に溶かしたポリチタノカルボシラン(Si44,Ti2,C42,03,H9mass%)を含浸し、アルゴン雰囲気中、1000°Cで熱分解した。この工程を8回くり返し、積層材の緻密化を計った。合成した積層材の相対密度は86-91%で、四点曲げ試験において著しい塑性変形を示した。ムライトをフィラーに用いた複合材料の引っ張り試験においても塑性変形挙動を示した。2.5mm厚さの試料の破断強度は、250MPaで、破壊エネルギーは64-221kJ/m^2であった。アルミナを用いた複合材料の変形強度の最高値は73112MPaであり、変位量3mmにおける変形エネルギーは2433kJ/m^2であった。SiCをフィラーとした複合材の変形強度の最高値は218242MPaであり、変形のエネルギーは3653kJ/m^2であった。これまでの3種類のフィラーを用いた複合材の実験結果より、変形強度はアルミナ<炭化ケイ素<ムライトの順に大きく、変形エネルギーはアルミナ<ムライト<炭化ケイ素の順に大きくなった。
イメージセンサ受信機を用いた可視光通信による車車間アドホックネットワークの構築

本研究では,交通信号機や車の発光ダイオード(LED)から送信されるデータを,高速度カメラに備えられたイメージセンサで受信する可視光通信において,その通信可能な範囲を拡大するための符号化技術と,異なるフレームレートで動作する高速度カメラ受信機が混在する今後のVLC環境において,異なる送信レートの情報系列を1つの送信機で収容する送受信方式を確立した.さらに,高度道路交通システムに応用可能な新たな二次元通信路の確立に必要と考える2つの要素技術を開発した.イメージセンサを用いたVLCでは,二次元状に配置された複数のLEDを撮像する際に,LEDの数よりも少ないピクセル数でしかイメージ平面上で捕捉できない問題がある.たとえば,二つのLEDからの送信光がイメージセンサ平面上の1ピクセルで捕捉されるようなVLC通信路では,通常,個々のLEDから送信される情報を,受信側では分離できず,正しく復調することができない.このような低ピクセル解像度となった距離において,申請者は,時空間符号化(STC: Space-Time Coding)送信とその復号方法を提案した.二つのLEDから送信するビットを,予め時空間符号化して送信することで,低ピクセル分解能となった通信距離においても,受信機側で分離し正しく復号することが可能であることを実験的に明らかにした.低ピクセル解像度にある通信距離では,一般的なレンズの場合,送受信機間距離が数百メートル以上も送信機から離れるが,このような通信距離では,二つのLEDがそれぞれ別々の情報を送信する場合,イメージセンサによるVLCによる通信は不可能となってしまう.しかしながら,申請者が提案した階層的に時空間符号化を用いた送信方式によれば,そのような低ピクセル解像度にある距離においても,二つのLEDから送信されるビットを,誤りなしで,正しく復号できることを実験により実証した.これまでVLCによる通信が不可能であった距離であっても,距離に応じたVLC復号がが可能となり,可視光通信の適用範囲が大幅に拡大できることが示された.研究計画度通りに,おおむね順調に進展している.イメージセンサを用いたVLCでは,二次元状に配置された複数のLEDを撮像する際に,LEDの数よりも少ないピクセル数でしかイメージ平面上で捕捉できない問題がある.たとえば,二つのLEDからの送信光がイメージセンサ平面上の1ピクセルで捕捉されるようなVLC通信路では,通常,個々のLEDから送信される情報を,受信側では分離できず,正しく復調することができない.このような低ピクセル解像度となった距離において,申請者は,時空間符号化(STC: Space-Time Coding)送信とその復号方法を提案した.二つのLEDから送信するビットを,予め時空間符号化して送信することで,低ピクセル分解能となった通信距離においても,受信機側で分離し正しく復号することが可能であることを実験的に明らかにした.低ピクセル解像度にある通信距離では,一般的なレンズの場合,送受信機間距離が数百メートル以上も送信機から離れるが,このような通信距離では,二つのLEDがそれぞれ別々の情報を送信する場合,イメージセンサによるVLCによる通信は不可能となってしまう.しかしながら,申請者が提案した階層的に時空間符号化を用いた送信方式よれば,そのような低ピクセル解像度にある距離においても,二つのLEDから送信されるビットを,誤りなしで,正しく復号できることを実験により実証した.これまでVLCによる通信が不可能であった距離であっても,距離に応じたVLC復号がが可能となり,可視光通信の適用範囲が大幅に拡大できることが示された.研究計画度通りに,おおむね順調に進展している.本研究は,交通信号機や交通情報板,車のヘッドライト・テールライトの発光ダイオード(LED)から送信されるデータを,高速度カメラに備えられたイメージセンサ(IS)で受信する可視光通信(Visible LightCommunication: VLC)において,その通信可能な範囲を拡大するための符号化技術と,異なるフレームレートで動作する高速度カメラ受信機が混在する今後のVLC環境において,異なる送信レートの情報系列を1つの送信機で収容する送受信方式を確立した.高度道路交通システム(IntelligentTransportSystems: ITS)に応用可能な新たな二次元通信路の確立に必要と考える2つの要素技術,具体的には,i)二次元状に配置されたLEDアレイの送信機から,ピクセル解像度による限界で伝送距離が制限されるIS型VLCの通信可能範囲を拡大するための符号化方式の異なるフレームレートで動作する複数の高速度カメラ受信機に対して,それぞれの動作フレームレートに応じた速度でデータ受信できる変復調方式,ii)オクルージョン(遮蔽物)があった場合にも復調可能な送受信方式について,その適用範囲の拡大や基本特性を実証実験を通じて明らかにし,それらの技術によるVLC技術を,路車間・車車間を対象とするアドホックネットワーク(Vehicular Ad-hocNETwork: VANET)で利用するためのアプリケーションを開発した.1つのLED交通信号機から複数の異なるデータストリームが送信され,道路上に複数ある車両(車載カメラ受信機)は,LED交通信号機からのそれぞれの距離(ピクセル分解能)に応じて,復号可能な受信ビット列数が増加する路車間通信が可能となった.したがって,提案方式によれば,受信機が送信機に接近するにつれて受信レートが高くなった.また,ITS応用の上では,データ通信が突然遮断されるのは望ましくないが,送受信機間が遠ざかっていくにつれて,徐々に受信レートが低下するような技術に応用可能となった.

本研究では,交通信号機や車の発光ダイオード(LED)から送信されるデータを,高速度カメラに備えられたイメージセンサで受信する可視光通信において,その通信可能な範囲を拡大するための符号化技術と,異なるフレームレートで動作する高速度カメラ受信機が混在する今後のVLC環境において,異なる送信レートの情報系列を1つの送信機で収容する送受信方式を確立した.さらに,高度道路交通システムに応用可能な新たな二次元通信路の確立に必要と考える2つの要素技術を開発した.研究計画書における平成28年度の実施計画の通り,推進する方策である.研究計画書における平成29年度の実施計画の通り,推進する方策である.通信工学機器備品費として計算機の拡充に使用したが,当初の見積もり予算とのずれにより,未使用額が生じた.平成29年度の研究成果発表費用や平成29年に発表される機材購入に充当するのが研究進捗の上で,適切であると判断したためこのため,未使用額はその経費に当てることとしたい.論文誌別刷り代金や研究成果発表のための旅費に充当する予定である.
18世紀日本の対外観の研究―対中国・朝鮮観を中心に―

最近の日本思想史研究で、方法的視点として注目されているものとして、国民国家論がある。すなわち、一国的境界に仕切られた、それ自身近代の産物に他ならない領域の内部の固有性を過去に遡って自明視しつつ記述する一国思想史学こそが、実はナショナリズムを言説・学問上に構成する強力なイデオロギー装置の一つであったこと俎上に載せられ、告発されているのである。国民国家論の提示している問題は、戦後思想史学がその土台に埋め込んできた枠組み、「日本固有の思想史」の実在、思想文献に論理的に妥当な解釈を施すことで思想史の記述が可能となるという方法を、根底から揺さぶっている。だが、確かに徳川時代までは、日本国家を自明なものとして、その固有の歴史を記述するということは基本的にはなかったといえる。徳川時代の知識人に欠けている認識は、日本の固有性・特殊性という認識である。無論、一七世紀の明清王朝交代という大事件によって、中華と夷狄をめぐる構造的変動に関わっての「自己」認識が、例えば山崎闇斎学派などでは開始されている。だが、それも中華文明圏内での普遍的文明を前提とした優劣の議論であって、固有性やましてや排他的特殊性が問題とされているわけではない。固有性や特殊性についての認識は、中華文明圏の最終的解体を促した西洋帝国との蝦夷地などでの遭遇によって開始されたのであり、具体的には宣長学・幕末国学・経世論・水戸学などの対外認識に胚胎するのである。これを受けて、近代に形成された日本思想史学は、一国思想史の扱う地理的領域の固有性を前提し、ついでその閉域での国民性の特質、人種・民族の、思想的特性を太古に遡って記述する。それは、同じく西洋から輸入された歴史学・人類学や哲学・倫理学などを援用しながら、西洋国民国家を基準とし、中国を差異化しそれとの異質性を強調して日本の固有性を記述するという技法を用いる。この技法こそが、実は近現代日本の思想・学術の視点と方法を根底的に規定してきたのである。本年度は、研究代表者のこれまでの科学研究費補助金による研究を総括するために、『思想史の十九世紀』を五月に刊行した。また、研究代表者が主催する華夷思想研究会を合計7回開催し、研究代表者を含めた日本在住の研究者から以下のような報告が行われ、古代から近世日本における華夷思想(対外観)に関する研究の現状について理解が深められた。4月16日「近世仏教の世界観の変容」「日本国王冊封をめぐる自他認識」、5月30日「明の遺民黄宗義における明清交代」「徂らい学の継承と創出」、6月18日「華夷思想のための試論」「神功皇后像の変容と対外観」、7月24日「元治元年十月大島友之允建白書をめぐる覚書」「近世の自国意識」、9月25日「老人と衆夷」「沖縄空手をめぐる歴史叙述」、10月24日「考証家における古今と華夷」「自然観の変容と華夷思想」、1月29日「植民地朝鮮における東方という境界とナショナルな知の形成」。また、8月17日から20日にかけては、韓国済州島済州大学校で開催された日韓宗教フォーラムで報告し、日韓の対外観について研鑚を深め、相互の議論を行った。

これと並行して、近世北方史関係の史料の収集、及び最近の対外観についての研究書、及び明清時代の対外観についての史料・書籍の収集を行った。これらの研究活動を通じて、来年度以降における研究代表者を編者とする『華夷思想の転回と解体』(仮題)刊行の目処がほぼ得られた。今後は、東アジアの思想連鎖の検討が課題となるだろう研究代表者は、平成12年度前期に国際交流基金から北京日本学研究センターに派遣された。このため、本研究を遂行するために、きわめて有利な環境に恵まれ、前期は中華人民共和国における資料収集、図書購入、中国人研究者との意見交流を行った。主として意見交流を行った研究者は、北京日本学研究センター、北京大学、中国社会科学院、天津南開大学に所属する中国人研究者である。なお、中国における資料収集、図書購入や研究交流には、本科学研究費補助金は用いられていない。7月に帰国後は、こうした中国での研究に基づき、日本において資料・図書の整理・分析を行うと共に、研究代表者が主催する華夷思想研究会や、関西における思想史研究の代表的研究会である思想史・文化理論研究会で報告を行った。9月には、カナダ、モントリオールで開催されたアジア・北アフリカ研究会議(ICANAS)において国民国家論との関連での本研究に関する報告を英語で行った。この報告は、京都大学、京都産業大学やシンガポール大学の研究者と共同で行った。10月以降は、引き続き立命館大学において華夷思想研究会を継続し、知見の拡大と関西在住、東京・米沢在住の研究者との意見交換に努め、また東京等での史料調査も実施した。こうした研究の上で、本年度は、徳川時代の中国観について、それがアヘン戦争前後にどのように変化するのか、また幕末にかけての知識人・志士等の中国見聞が、どのような中国観の変化をもたらすのかについて、一定の結論を得ることができた。簡単にまとめるならば、従来はアヘン戦争で決定的に変化するといわれる中国観は、未だ華夷思想の範疇で捉えられるもので、むしろ1850年代以降の直接的見聞によってその解体が促進されるのではないか、ということである。それがどのような情報網、あるいはネットワークを通じて幕末維新期の中国観・アジア観を構成していくのかについては、今後の研究課題である。以上については、適時小文を発表してきたが、来年度において学術雑誌に掲載する予定にしている。本年度は、研究代表者のこれまでの科学研究費補助金による研究を総括するために、「宣長の外部--十八世紀日本の自他認識」「華夷思想の解体と自他認識の変容--十八世君末十九世紀初頭期を中心に」の二本の論文を十二月に公刊した。また、研究代表者が主催する華夷思想研究会を合計4回開催し、研究代表者を含めた日本在住、および中国北京日本学研究センターの研究者から以下のような報告が行われ、徳川日本における華夷思想(対外観)に関する多様な論点について理解が深められた。5月19日「石器のもたらす『夷』の烙印--古物趣味と文化起源論」「宮崎滔天のアジア主義問題設定と先行研究の整理を中心に」、7月26日「室町幕府の華夷思想--満済の場合」「明治維新期の朝鮮政策--対外理念を中心に」、9月28日「東洋の構築--田辺尚雄の音楽論考」「室町期准后宣下と足利将軍」、12月1日「宣長の『外部』と18世紀末19世紀初頭期の自他認識の変容」「朝鮮時代研究史と朝鮮儒学史」。また、8月17日から20日にかけては、韓国精神文化研究院で開催された日韓宗教研究フォーラムで報告し、日韓の対外視について研鑚を深め、相互の議論を行った。さらに12月8日に開催された神道宗教学会で、宣長の対外観に関する報告を行った。
ヤマセ雲の形成・変質機構の解明と数値モデル化の研究

海洋大気境界層の下層雲は海洋表面のほぼ1/3を覆い,地球の放射収支に大きな影響を及ぼしているが,数値予報モデルや気候モデルでは適正に表現できない.本研究計画は,ヤマセ雲を対象にして,地上・船舶・航空機による総合観測,衛星データ解析,および雲解像モデルによる数値実験を組み合せた総合的研究により,海洋下層雲の形成・変質の機構を解明する.それをもとに低分解能モデルのための雲パラメタリゼーションを開発して,ヤマセ雲の数値予報の改善に寄与することを目的とする.総合観測に関しては,仙台管区気象台と函館海洋気象台との間で「やませ共同観測」として実施した船舶観測により,ヤマセ現象の発現から消滅に至る間の大気構造およびヤマセ雲の変化の様相を初めて捉えることに成功した.航空機観測によりヤマセ雲の微物理特性の実態が初めて観測され,他の海域における下層雲とほぼ同様の特性であることが示された.また,航空機実測データをもとにNOAA衛星データから抽出された雲物理パラメータを検証し,衛星リモートセンシングは妥当であることを実証した.ついで,NOAA衛星データを用いて北西太平洋域における下層雲特性の広域分布を解析し,領域あるいは空気塊の経歴により雲物理特性が異なることを示した.これらの観測データをもとにヤマセ現象をもたらす空気塊と海洋との熱交換を解析し,ヤマセ雲の形成・変質には大気海洋相互作用が重要な要因であることを確認した.数値モデル化の研究では,観測されたヤマセ現象の再現実験によりモデルの問題点を洗い出し,雲放射スキームや乱流スキームなどを改善した結果,著しい再現性の向上が得られた.水平方向に不均質な雲の放射場を適正に計算するために異なる方法による3次元放射伝達計算スキームを開発した.これらの成果は,従来の気象データ解析に基づくヤマセ研究に対して新しい物理的視点と貴重な知見を与えるものである.海洋大気境界層の下層雲は海洋表面のほぼ1/3を覆い,地球の放射収支に大きな影響を及ぼしているが,数値予報モデルや気候モデルでは適正に表現できない.本研究計画は,ヤマセ雲を対象にして,地上・船舶・航空機による総合観測,衛星データ解析,および雲解像モデルによる数値実験を組み合せた総合的研究により,海洋下層雲の形成・変質の機構を解明する.それをもとに低分解能モデルのための雲パラメタリゼーションを開発して,ヤマセ雲の数値予報の改善に寄与することを目的とする.総合観測に関しては,仙台管区気象台と函館海洋気象台との間で「やませ共同観測」として実施した船舶観測により,ヤマセ現象の発現から消滅に至る間の大気構造およびヤマセ雲の変化の様相を初めて捉えることに成功した.航空機観測によりヤマセ雲の微物理特性の実態が初めて観測され,他の海域における下層雲とほぼ同様の特性であることが示された.また,航空機実測データをもとにNOAA衛星データから抽出された雲物理パラメータを検証し,衛星リモートセンシングは妥当であることを実証した.ついで,NOAA衛星データを用いて北西太平洋域における下層雲特性の広域分布を解析し,領域あるいは空気塊の経歴により雲物理特性が異なることを示した.これらの観測データをもとにヤマセ現象をもたらす空気塊と海洋との熱交換を解析し,ヤマセ雲の形成・変質には大気海洋相互作用が重要な要因であることを確認した.数値モデル化の研究では,観測されたヤマセ現象の再現実験によりモデルの問題点を洗い出し,雲放射スキームや乱流スキームなどを改善した結果,著しい再現性の向上が得られた.水平方向に不均質な雲の放射場を適正に計算するために異なる方法による3次元放射伝達計算スキームを開発した.これらの成果は,従来の気象データ解析に基づくヤマセ研究に対して新しい物理的視点と貴重な知見を与えるものである.本研究計画は,地上・船舶・航空機による総合観測,衛星データ解析,および雲解像モデルによる数値実験を組み合せた総合的研究により,ヤマセ雲の形成・変質の機構を解明する.さらに,それをもとに低分解能モデルのための雲パラメタリゼーションを開発して,ヤマセ雲の数値予報の改善に寄与することを目的とする.研究活動は,総合観測,気象・衛星データ解析,数値モデル化に大別することができ,互いに密接に連携して推進される.平成17年度は,総合観測に関しては,これまでの船舶観測データを共用データセットとして整備するとともに,次年度以降の本観測に備えた準備活動を行った.航空機観測に関しては,機種選定と搭載機器の動作試験を行い,2006年2月に試験飛行を実施して,航空機および機器の機能を確認した.一方,データ解析による研究では,2003年6月の船舶観測時に発現したヤマセ事例について,そのときの気象データをもとに流跡線解析を行い,ヤマセ雲をもたらした空気塊がどこから来たかを明らかにした.また,その事例の船舶観測および衛星リモートセンシングの結果を論文にまとめて発表した.さらに,衛星データから雲物理特性を抽出するアルゴリズムや放射収支に及ぼす雲の影響評価において,実際のヤマセ雲の不均質性を考慮した放射伝達計算をするためのMonte Carloスキームを開発した数値モデル化に関する研究では,雲解像モデルを用いて過去のヤマセ事例のシミュレーションを行った.そこで得られた詳細な計算値データをもとに,低解像モデルのための乱流混合と水の相変化の過程のパラメタリゼーションを考案し,その適用性を調べた.また,検証用観測データが豊富なカルフォルニア層積雲の事例について再現実験を行い,数値モデルの性能を調べた.その結果,再現された雲の高度は観測に比べてかなり低く,使用したモデルは系統的な誤差を含むことが分かった.

本研究計画は,地上・船舶・航空機による総合観測,衛星データ解析,および雲解像モデルによる数値実験を組み合せた総合的研究により,ヤマセ雲の形成・変質の機構を解明する.それをもとに低分解能モデルのための雲パラメタリゼーションを開発して,ヤマセ雲の数値予報の改善に寄与することを目的とする.研究活動は,総合観測,気象・衛星データ解析,数値モデル化に大別することができ,互いに密接に連携して推進される.平成18年度は,2006年6月下旬から7月上旬にかけて三陸沖にて大気境界層および下層雲の総合観測を行った.特に,ヤマセ模様の天候となり下層雲が出現した6/256/26および7/87/9の間は,3時間毎のGPSゾンデの船舶観測により,詳細な時間-高度変化の様相を捉えた.6/26および7/9には船舶観測域にて航空機観測を実施し,大気鉛直構造,雲物理量,エアロゾルの高度・水平分布を測定した.その結果,このときの下層雲は,平均有効半径が9μmと比較的小さい雲粒からなる薄い水雲であることが判明した.また,この期間に千葉大・鷹野助教授の協力を得てFM-CW雲レーダーによる雲観測を実施した.6/27には仙台市上空にて航空機観測を行い,雲レーダー検証のデータを得た.解析研究では,上記のヤマセ模様の2事例について,衛星データ等を利用した熱収支解析および流跡線解析を行い,それぞれの気象場と下層雲形成の特徴を明らかにした.数値モデル化に関する研究では,前年度に開発した乱流パラメタリゼーションを低解像度モデルへ導入し,ヤマセ雲の再現性を調べた.LES結果を基にした詳細な乱流パラメタリゼーションによる熱の鉛直輸送の効果により,従来のモデルでは過剰となっていた雲水量の生成を抑制できることがわかった.また,東北大学で開発した局地気象予報システムを用いて観測時の予報実験を行い,予報モデルの問題点を洗い出した.さらに,3次元不均質な雲におけるMC放射伝達計算の高速化を図かり,力学モデルへの適用を試みた.本研究計画は,地上・船舶・航空機による総合観測,衛星データ解析,および雲解像モデルによる数値実験を組み合せた総合的研究により,ヤマセ雲の形成・変質の機構を解明する.それをもとに低分解能モデルのための雲パラメタリゼーションを開発して,ヤマセ雲の数値予報の改善に寄与することを目的とする.研究活動は,総合観測,気象・衛星データ解析,数値モデル化に大別することができ,互いに密接に連携して推進される.平成19年度の船舶観測の期間中にヤマセの発現はなく,さらに,台風4号の影響を受けたため,本研究に有効な船舶観測データは得られなかった.一方,航空機観測では,衛星リモートセンシング検証のために衛星と同期した4回の観測飛行が実施された.その事例について,NOAA/AVHRRデータから抽出した雲物理量を航空機による実測値と比較したところ両者は誤差の範囲内で一致し,下層雲の衛星リモートセンシングが有効であることを確認した.過去のヤマセ時およびヤマセ類似の事例について,空気塊の流路および大気-海洋間の熱交換を見積もったところ,ヤマセ雲の形成や構造には三陸沖における熱交換量が大きく影響していることがわかった.3次元不均質な雲の放射伝達の研究では,多波長・高解像度の衛星データから雲の不均質構造を考慮して雲の光学的厚さと雲粒有効半径を推定するアルゴリズムを開発した.
組成傾斜化による広温度域高誘電導性材料の開発

高誘電率セラミックスコンデンサーは、BaTiO_3に種々の添加物を均一に加えて、BaTiO_3が持つ相転移温度(120°C)付近の高誘電率ピークを室温付近に移動させ、その急激な誘電率の温度変化を小さくすることにより製造されている。本研究では、酸化物強誘電体の誘電率が相転移の際に増大することと、その相転移温度が固溶体の形成とその組成で移動することを利用し、固溶体組成の傾斜化により誘電率の温度変化そ調整することで、広範囲の温度領域で所望の温度係数を有する高誘電材料の開発を目標とした。BaTiO_3-SrTiO_3固溶体では、粉末試料を積層し固相拡散によりBa-Srの組成傾斜化を試みた。BaTiO_3と(Ba_<0.5>Sr_<0.5>)TiO_3の積層試料間では、1450°C、15hの条件でわずかにBa-Srの相互拡散が認められた。SrTiO_3との組み合わせでは拡散が遅く、種々の組成傾斜分布を実現するためには、より高温での合成が必要と考えられる。K (Ta_<1-x>Nb_x)O_3傾斜固溶体の作製では、融液の非平衡冷却による方法を試みたところ、1mm程度の比較的大きな単結晶が得られた。これらの単結晶では、冷却過程に依存して内部から周辺部にっけてTaからNbへの組成傾斜がみられ、誘電率の温度依存性も組成分布に対応して変化した。この系では、冷却温度プログラムや融液などの作製条件と生成物の組成分布、誘電特性との関係を明らかにすることにより、様々な誘電特性を有する傾斜機能材料が作製できることが示された。
骨格筋アミノ酸代謝と筋量制御における転写調節因子FOXO1／PGC1αの役割

本研究では、転写制御因子FOXO1およびPGC1αを骨格筋アミノ酸代謝の主要制御因子と想定し、その分子機序を解明した。骨格筋においてFOXO1はグルタミン代謝を、PGC1αは分岐鎖アミノ酸(BCAA)代謝を制御することを見出した。本研究においては、運動が身体にどのように良い効果を与えるかという分子説明を可能とした点について学術的な価値がある。これは運動が、どのように生活習慣病を予防・改善するかという分子的な説明を与え得るものであり、今後の機能性食品の開発につながるものである。本研究では、FOXO1およびPGC1αを骨格筋アミノ酸代謝の主要制御因子と想定し、その分子機序を明らかにし、さらに、FOXO1とPGC1αが骨格筋量を調節する作用機序について検討を行うものである。FOXO1を骨格筋で過剰発現したマウスおよびFOXO1を骨格筋特異的に欠損させたマウスを使用し、それぞれの野生型同腹仔の骨格筋と比較して、タンパク質・アミノ酸代謝に関する遺伝子発現および代謝産物を測定した。その結果、FOXO1はグルタミン合成酵素遺伝子を発現制御することが判明し、さらにアンモニア消去を促進することが示唆された。一方、PGC-1α骨格筋で過剰発現したマウスで発現増加した遺伝子についてアレイおよびバイオインフォマティクス解析を行った。その結果、これまでにPGC-1αとの関連が知られていなかった分岐鎖アミノ酸(BCAA)代謝関連経路が検出された。骨格筋におけるPGC-1αはBCAA代謝に貢献し、運動により生じるPGC-1αの発現増加はBCAA代謝に関与している可能性が示唆された。転写共役因子PGC1α(Peroxisome proliferator-activated receptor (PPAR)γcoactivator 1α)は、骨格筋等において運動により発現増加し、ミトコンドリアの生合成・筋線維タイプの変化・脂肪酸酸化促進など、エネルギー代謝や運動に関連する遺伝子発現を活性化することが知られている。PGC1α過剰発現マウスにおけるマイクロアレイ解析を完了した。PGC1α-Tgマウスで発現増加した遺伝子についてバイオインフォマティクス解析を行った。その結果、これまでにPGC1αとの関連が知られていなかった分岐鎖アミノ酸(branched-chain amino acids;BCAA)代謝経路が検出された。骨格筋におけるPGC1αはBCAA代謝に貢献し、運動により生じるPGC1αの発現増加はBCAA代謝に関与している可能性が示唆された。一方、Forkhead box O1(FOXO1)は転写因子であり、インスリンシグナルを負に制御することが知られる。我々はこれまでに、エネルギー欠乏状態においてFOXO1遺伝子の発現が骨格筋で著しく増加し、骨格筋特異的FOXO1過剰発現マウス(FOXO1 Tgマウス)では、骨格筋萎縮が生じることを示した。本研究において、FOXO1がグルタミン合成酵素遺伝子を発現制御することが明らかとなった。FOXO1によるグルタミン合成酵素の発現促進は、異化時に生成されるアンモニアの消去にも役割を果たす可能性がある。筋萎縮(寝たきりや加齢)は生活の質を低下させる。予防法確立に分子機序理解は重要である。適度な運動は骨格筋機能を向上させ、全身に作用し、生活習慣病等の予防・改善に有効である。FOXO1およびPGC1αはそれぞれ、筋萎縮を促進、運動能力を改善する転写制御因子であると想定している。本研究では、FOXO1とPGC1αに着目して、標的遺伝子の探索と分子機序・機能解析を行った。メタボローム解析によりPGC1αがアミノ酸を含む様々な基質を利用してTCA回路を活性化し、運動時のエネルギー源としている可能性が示唆された。また、ロイシンによるmTORの活性化(4EBPのリン酸化)に転写制御因子PGC1αが寄与している可能性を検討し、PGC1αがロイシンによるmTORの活性化に寄与していることが示唆された。さらに運動トレーニングがPGC-1α依存的にn-3系多価不飽和脂肪酸含有リン脂質を増加させることを明らかにした。一方、転写制御因子FOXO1は骨格筋の再生を阻害している可能性が示唆された。すなわちC2C12とマウス筋損傷実験の結果から、FOXO1による筋芽細胞の増殖抑制が不活動時における骨格筋再生遅延の原因のひとつである可能性が示唆された。さらにFOXO1およびPGC1αの活性を指標とする食品成分の評価系の作成に成功した。本研究は、筋萎縮予防・筋機能向上のための機能性食品や医薬品の開発につながるものである。すなわち、BCAAは運動時の骨格筋の重要なエネルギー源であり、サプリメントとしての需要が高まっている。しかし、運動時にどのようなメカニズムでBCAA利用が生ずるかは不明であった。

本研究において、運動とBCAA利用をつなぐ欠けたピース「missing link」がPGC1αであることを発見した。これは運動生理学のみならず、機能性食品の開発等の応用にとっても重要な知見であると考える。これは運動が、どのように生活習慣病を予防・改善するかという分子的な説明を与え得るものであり、今後の機能性食品の開発につながるものである。本研究は、当初の研究計画をおおむね順調に推進し、本年度中に複数の論文発表および学会発表をすることが出来た。また本研究に関する学会発表を行なった大学院生が計4回表彰を受け(うち1回は国際学会における表彰)、加えて日本栄養食糧学会にてトピックス演題として選出された。加えて、本研究を遂行する過程で、当初予想していなかった興味深い研究成果を得ている。27年度が最終年度であるため、記入しない。分子栄養学本研究では転写調節因子であるFOXO1とPGC1αによる骨格筋アミノ酸代謝を解析し、アミノ酸代謝と密接に関連する筋萎縮・肥大について分子機序を明らかにすることを目指し、以下の実験を行う。(1)遺伝子改変マウスのDNAマイクロアレイによる発現変動解析、骨格筋特異的なFOXO1、PGC1αの遺伝子改変マウスのDNAマイクロアレイ解析を行い、FOXO1、PGC1αの標的遺伝子候補を抽出する。(2)PGC1αによるアミノ酸代謝(BCAA分解)の機能解析、代謝産物の変動を測定した。BCAAを投与する事により、持久的運動能力が野生型マウスに比べて向上するか否かを検討する。(3)指標アミノ酸酸化法におけるタンパク質必要量の測定、指標アミノ酸酸化法のマウス実験系の確立を行ない、制限アミノ酸の必要量を測定することを試みる。(4)メタボローム解析、PGC1αおよびFOXO1遺伝子改変マウスの骨格筋のメタボローム解析(アミノ酸類の測定が可能なCE-TOF-MS解析)を施行する。(5)筋萎縮および筋肥大の分子機序の解明に関する研究、PGC1α欠損マウスにBCAA投与や運動刺激等を与え、BCAA代謝および筋肥大・萎縮の表現型およびシグナル(mTOR活性)を検討する。また、FOXO1とFOXO3aおよびFOXO4遺伝子を骨格筋で欠損させるトリプルノックアウトマウスの作出を行なう。研究は「研究の目的」に沿って、順調に進捗している。研究成果を、本年度、英文専門誌に発表した(PGC-1α-mediated branched-chain aminoacid metabolism in theskeletalmuscle, PLOS ONE: 9, e91006, 2014)。さらに、国内外の学会や研究会おいて研究成果を発表した。また、本研究の成果が日本栄養・食糧学会近畿支部大会にて若手奨励賞を受賞した(第52回日本栄養・食糧学会近畿支部大会(2013年10月)「マウス骨格筋における転写共役因子PGC-1αによるBCAA代謝調節」。加えて、日本栄養・食糧学会大会のトピックス演題として採択された(第68回日本栄養・食糧学会大会(2014年5月)
大面積広帯域X線望遠鏡の開発

本年度は、三年計画の最終年度として、X線薄型多重望遠鏡のプロトモデル2号の製作とその性能評価をめざして研究を進めてきた。プロトモデル2号の製作については、若干の遅れはあるが、有効直径240mm、ミラー長100mm2段の望遠鏡を設計・製作してきた。ミラー本体はアルミでできており、1段目と2段目の間及び円周方向48本のミラーサポート治具に対する微調機構をつけた。この微調機構については、単独の円錐鏡に対するアラインメントにより、その有効性を確認した。プラスチック(ポリイミド・フィルム)で作る円錐鏡については、アルミの円錐金型を数μmの精度で精密加工により製作し、この金型を用いて製作したものが、当初の目標である3分角の角分解能を満たすことを確認した。また大量に作られた円錐鏡のミラー本体枠に組み込む前の歪み評価システムとして、大面積の可視当平行ビームと、画像解析装置からなる光学評価システムを製作した。これによりmm以上のスケールにおける歪みを、効率的に評価する手法が確立した。一方X線鏡面としてのミクロなスケールにおける粗さ評価の方法として、従来のX線散乱測定法に加えて、走査型トンネル顕微鏡による測定を試みた。その結果、1μmスケール以下数〓の横スケールの領域に対して、高さ方向数〓の精度で評価することができることがわかった。これは今後鏡面評価の有力な方法となる。X線による結像評価システムでは、X線望遠鏡を真空槽内で、X線ビームに対して垂直に走査する駆動システムを製作した。X線検出器のシステムについては、計画が遅れており現在整備中である。今年度に行った、大面積広帯域X線望遠鏡の開発項目は以下の通りである。1.X線反射鏡素材と鏡面の製作、及びその評価鏡面素材検討の過程で、表面特性に優れたポリイミド・フィルムを見つけその熱・機械的特性等について検討した結果、有力素材候補としてこれを用いることにした。当初、AlやCFRPを鏡面基板として予定していたが、これらに比べ、当フィルムは、円錐整型が非常に容易であり、かつ、表面特性に優れていることがわかった。表面粗さの評価は、X線の散乱強度分布測定により金を約500【A!゚】蒸着した当フィルムについて行った。X線の評価システムについては、その整備のために、本補助金により購入した真空ポンプ、真空計、ハードディスク装置等を用いた。評価の結果、表面粗さは約10【A!゚】(rms)であり最終目標(【<!】5【A!゚】)には劣るが、積分反射率では約80%で比較的良いことがわかった。さらに、この表面粗さの改良については、ディッピング法やレプリカ法により数cm角の小さなサンプルについては、数【A!゚】までの改良に見通しを得たが、より大きな面での改良は今後の課題である。(ディッピング法には、ドラフト・チェンバー、レプリカ法には送風恒温乾燥器の備品を用いている。)2.プロト・モデルの製作及び光による結像性能の評価今年度は、前半において一層一段に対するサポートの製作とこれを用いた円錐鏡の光学評価を行い、ほぼ目標値である、1分角の角分解能を得る見通しを得た。ここで主要備品である。X線ミラー較正用平行光源装置を用いた。その後さらに多層2段(今回は5層まで)のプロトモデルを設計製作し現在ほぼ部品がそろい組上げる段階に来ている。来年度は、このプロトモデルの光及びX線による結像性能評価を行い、サポート方式や円錐整型方式を確立する。又、後半には、より最終モデルに近い多層2段モデルの設計・製作を行う予定である。本年度はX線鏡面加工法及び円錐形状精密製作法を中心に研究を進めた.前者については, X線望遠鏡の素材として昨年度探し当てたポリイミドフィルムの,表面粗さを改良する方法を研究した.その結果イオンクラスタービーム(ICB)蒸着法が非常に有力である事がわかった.この方法は通常の真空蒸着と異なり,蒸着原子をクラスター化した上でイオン化し,電場で加速して基板につける.この為,平滑で,ち密な面が得られる.我々はポリイミドフィルムにこの方法で金蒸着を行なった.その表面にX線ビームを当て,散乱強度から表面粗させ測定したところ,通常の蒸着法に比べ約半分の粗さ,表面のrms高とで5が得られ,全反射率も理論値の90%に達している事が明らかになった. X線の波長領域でこの様な特性を明らかにしたのは本研究が最初で,現在投稿論文にまとめている.円錐形状製作法の開発では,今年度, 5層2段のエンジニアリングモデルを作り,製作手法を形状評価法の確立を見指した.円錐成形法としては精密加工した円錐金型に扇型のフィルムを押しつけて接合する方法を用いた.その結果できた円錐形状は,今年購入した実体顕微鏡を用いた直接測定と,平行光を当てて得られる結像の解析から評価した.更に,円錐鏡の支持・微調機構を備えた望遠鏡本体枠を製作し,実際に組み上げてみた.これに平行光を当て,鏡面のミクロなうねり,マクロな形状のゆがみを調べた結果,全体としては少なくとも3分角の結像性能を有する事がわかった.現在は,数10層2段の,より完全なモデルの製作を見指して準備を進めている.本年度は、三年計画の最終年度として、X線薄型多重望遠鏡のプロトモデル2号の製作とその性能評価をめざして研究を進めてきた。

プロトモデル2号の製作については、若干の遅れはあるが、有効直径240mm、ミラー長100mm2段の望遠鏡を設計・製作してきた。ミラー本体はアルミでできており、1段目と2段目の間及び円周方向48本のミラーサポート治具に対する微調機構をつけた。この微調機構については、単独の円錐鏡に対するアラインメントにより、その有効性を確認した。プラスチック(ポリイミド・フィルム)で作る円錐鏡については、アルミの円錐金型を数μmの精度で精密加工により製作し、この金型を用いて製作したものが、当初の目標である3分角の角分解能を満たすことを確認した。また大量に作られた円錐鏡のミラー本体枠に組み込む前の歪み評価システムとして、大面積の可視当平行ビームと、画像解析装置からなる光学評価システムを製作した。これによりmm以上のスケールにおける歪みを、効率的に評価する手法が確立した。一方X線鏡面としてのミクロなスケールにおける粗さ評価の方法として、従来のX線散乱測定法に加えて、走査型トンネル顕微鏡による測定を試みた。その結果、1μmスケール以下数〓の横スケールの領域に対して、高さ方向数〓の精度で評価することができることがわかった。これは今後鏡面評価の有力な方法となる。X線による結像評価システムでは、X線望遠鏡を真空槽内で、X線ビームに対して垂直に走査する駆動システムを製作した。X線検出器のシステムについては、計画が遅れており現在整備中である。
3次元物体の偏角分光イメージングとYのリアルな画像再現

電子美術館やインターネットショッピング等においては,対象物の正確な色と光沢の再現が望まれている.そこで本研究では,マルチバンド画像入力システムで得た画像から分光反射率を推定する方法,および光沢特性を推定する方法の研究を行い,以下の成果を得た.まず,数バンドの画像から分光反射率画像を推定する方法を確立した.最小平均2乗誤差規範をベースに,帯域フィルタの最適化を行うとともに,推定の際に問題となるノイズ特性を詳細に調査し,この特性を組み込んだ推定手法を新たに考案した.さらに計算機シミュレーションによりその効果を確認した.さて,よりリアルな画像再現のためには,色のみならず物体の光沢感の再現が必要となってくる.そのためには物体表面上での分光反射率の角度依存性を記録する必要がある.本研究では,多方向照明によるマルチバンド画像撮影を基本とする偏角分光イメージング法を提案し,よりリアルな画像再現を可能とするシステムを確立した.照明・撮影系のプロトタイプを構築し,まず単純な物体を用いて基礎実験を行い,原理の確認を行った.しかし,画像再現の精度が未だ十分でないこと,撮影に先立つ撮影系の調整が容易でないこと,などの問題点が明らかとなった.そこで,バックグランド成分をモデルに導入し,また影の扱いを工夫し,複雑な物体に対しても色・光沢再現が適切に行えるようにした.以上の成果を学術論文誌に2通投稿しいずれも価値があると認められ掲載された.電子美術館やインターネットショッピングにおいては,正確な色や光沢感など対象物のリアルな再現が求められている.このためには,物体表面上の各点での分光反射率および光沢特性を記録し,これを任意の光源下で再現できるシステムが必要である.本研究では入力,出力に対応した以下の2点に関して研究を進めている.(1)3次元物体の各点での偏角分光特性を,多方向照明によるマルチバンド撮影画像群から推定する手法を確立する.(2)推定された偏角分光情報に基づいて,任意の光源分光特性と光源位置で照明したときの物体の像を,ハンドリングの容易なグラフィカルインターフェースのもとで再現する手法を確立する.これまでの研究で,多方向照明マルチバンド撮影のシステムを試作した.またウィナー推定およびフォンモデルに基づいた,分光・光沢情報の推定方法を確立し,良好な精度で推定が行えること,モデルに合わない物体に対しては手法の改良が必要であることを確認した.また,再現画像表示のために,MATLABおよびOpenGLを用いたグラフィカルインターフェースを作成し,ユーザーにとってのハンドリング性について検討し,改良を進めている.電子美術館やインターネットショッピング等においては,対象物の正確な色と光沢の再現が望まれている.そこで本研究では,マルチバンド画像入力システムで得た画像から分光反射率を推定する方法,および光沢特性を推定する方法の研究を行い,以下の成果を得た.まず,数バンドの画像から分光反射率画像を推定する方法を確立した.最小平均2乗誤差規範をベースに,帯域フィルタの最適化を行うとともに,推定の際に問題となるノイズ特性を詳細に調査し,この特性を組み込んだ推定手法を新たに考案した.さらに計算機シミュレーションによりその効果を確認した.さて,よりリアルな画像再現のためには,色のみならず物体の光沢感の再現が必要となってくる.そのためには物体表面上での分光反射率の角度依存性を記録する必要がある.本研究では,多方向照明によるマルチバンド画像撮影を基本とする偏角分光イメージング法を提案し,よりリアルな画像再現を可能とするシステムを確立した.照明・撮影系のプロトタイプを構築し,まず単純な物体を用いて基礎実験を行い,原理の確認を行った.しかし,画像再現の精度が未だ十分でないこと,撮影に先立つ撮影系の調整が容易でないこと,などの問題点が明らかとなった.そこで,バックグランド成分をモデルに導入し,また影の扱いを工夫し,複雑な物体に対しても色・光沢再現が適切に行えるようにした.以上の成果を学術論文誌に2通投稿しいずれも価値があると認められ掲載された.
昼側カスプ領域のプロトンオーロラと太陽風流入・イオン流出過程の研究

平成12年度にカスプ領域にあたるスバールバルに設置された地上プロトン全天イメージャーを用いて、定常光学観測を引き続き実施した。今年度は、PCリモートコントロールシステムを実用化させることにより、5日分の良好なデータを取得することができた。このような地上光学観測データを用いたローカルなプロトンオーロラ微細構造の解析に加え、グローバルなプロトン・エレクトロンオーロラ画像データの解析手法を確立した。具体的には、IMAGE衛星に搭載された紫外オーロライメージャー(カリフォルニア大・バークレー校)によって撮像された極域全体のプロトン・エレクトロンオーロラ画像データ及び地上HFレーダー網(通信総合研究所)によって導出された電離圏プラズマ対流パターンに、Tsyganenko 96地球磁場モデルを適用し、これらのデータを磁力線に沿って磁気圏に投影することによってオーロラソース領域を3次元的に可視化する磁気圏リモートセンシングを開発した。この磁気圏リモートセンシング手法を用いることにより、惑星間空間磁場南転に伴うカスプ領域へのプラズマ流入、太陽風動圧の急激な増減に伴う磁気圏前面から電離圏へのプラズマの降り込み、サブストームの発達過程、極冠域オーロラの発達過程、の特徴を複数のイベントについて明らかにした。さらに、惑星間空間磁場南転によって引き起こされた磁気圏夕方側領域の顕著なプロトンオーロラソース領域と太陽方向高速プラズマ対流の対応関係を明らかにした。その物理メカニズムは以下のように考えられる。惑星間空間磁場南転に伴い、カスプ領域で電場が作り出され、この電場が磁力線を介し磁気圏内部へ浸透する。その結果、磁気圏内部ではExBドリフトによってプラズマ対流が駆動され、プラズマ密度及び圧力の不均一が発生する。このうち、プラズマ高密度・高圧力領域がプロトンオーロラソース領域に対応すると考えられる。