hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
非線形ダイナミクスによる創発的現象を用いた適応制御法の開発と歩行ロボットへの応用

本研究で得られた成果を以下のとおりである.1.カオス離散時間システムにおいて,カオスアトラクタに埋め込まれた不安定周期軌道を大域的に安定化するための非線形フィードバックの設計法を提案し,シミュレーションによりその有効性を確認した.さらに,本手法はカオス同期化制御に対しても適用できることを示した.2.サーバとバッファからなる生産システムの理想化モデルであるカオス的スイッチトアライバルシステムにおいて,フェアなスケジューリングに対応する周期軌道を安定化するためにサーバの切替時間を制御する規則を提案した.本手法では,(バッファ数-2)回の切替でその周期軌道に収束することを証明し,シミュレーションにより確認した.3.競合がエージェント集団間に存在するようなマルチエージェントシステムにおいてHogg-Huberman戦略を拡張して,カオスを安定化するためのリワード制御法を提案した.各エージェントがもつ戦略は,その行動に対するリワードに応じて戦略を変更することができ,エージェント集団が取る戦略パターンが環境に応じて創発的に生成され,環境に最適な状態が安定化される.このことをシミュレーションにより確認した.4.歩行機械の運動制御を多自由度非線形システムの機能発現問題ととらえ,歩行機械の定常歩行について非線形力学の観点から解析し,次いで定常歩行を実現する運動制御則を検討した.成果として軌道計画系,運動制御系から成る階層構造制御系を提案し,数値シミュレーション及び実験によりその有効性を検証した.本研究で得られた成果を以下のとおりである.1.カオス離散時間システムにおいて,カオスアトラクタに埋め込まれた不安定周期軌道を大域的に安定化するための非線形フィードバックの設計法を提案し,シミュレーションによりその有効性を確認した.さらに,本手法はカオス同期化制御に対しても適用できることを示した.2.サーバとバッファからなる生産システムの理想化モデルであるカオス的スイッチトアライバルシステムにおいて,フェアなスケジューリングに対応する周期軌道を安定化するためにサーバの切替時間を制御する規則を提案した.本手法では,(バッファ数-2)回の切替でその周期軌道に収束することを証明し,シミュレーションにより確認した.3.競合がエージェント集団間に存在するようなマルチエージェントシステムにおいてHogg-Huberman戦略を拡張して,カオスを安定化するためのリワード制御法を提案した.各エージェントがもつ戦略は,その行動に対するリワードに応じて戦略を変更することができ,エージェント集団が取る戦略パターンが環境に応じて創発的に生成され,環境に最適な状態が安定化される.このことをシミュレーションにより確認した.4.歩行機械の運動制御を多自由度非線形システムの機能発現問題ととらえ,歩行機械の定常歩行について非線形力学の観点から解析し,次いで定常歩行を実現する運動制御則を検討した.成果として軌道計画系,運動制御系から成る階層構造制御系を提案し,数値シミュレーション及び実験によりその有効性を検証した.
不均衡分析・不完全競争・株式:循環と成長理論の新展開

本研究における不均衡(「個別経済計画が整合性を欠いたまま運営され続ければ、やがて破綻・崩壊に至る」)動学の構造は以下のように把握される。自然人、自然人の結合体としての法人、銀行・政府が貨幣・実物・貸借等をめぐる計画と実行とその破綻・改編について、所有権移転の有無・使用期間・支払い方法・納期・引渡し時期・先物取引(数量・価格)・保険・オプション取引・ローン・担保・優先返済順位などの諸要素を考慮した契約の総体を確定する。動学的展開は以下のように展開される。総契約の確認・清算・部分的返済・破産手続・返済の繰り延べ・財貨金融資産等の引渡しを検討し、清算結了したあとの更正過程に入った自然人と法人の所有権確認とその他の自然人・法人への転移を終えた時点における資産保有量と諸契約を確定しておく。そのあと、市場は、新貸借を踏まえて、需給計画の展開と実施の策定にはいる。前期の該当市場で超過需要であったか、超過供給であったかによって、今期の価格・利子率は、前期の価格・利子率と前期の需給逼迫度の関数として、表出されるものと考える。その価格・利子率を用いて、ひとまず仮の需要と供給が申し出られる。その結果、実際の需給はshort side principleで定められる。時間の進行とともに、事態は新取引を含む総契約が展開され、それらの清算に入り、次の新取引の準備過程に進む。諸経済主体の経済計画のマッチングを探索・適応する場が市場であるが、それらの計画の整合性が過剰計画・過小計画という形で崩壊する場合が訪れる。一般不均衡理論の準備は、均衡・成長・景気変動を包摂する以上に、崩壊からの再出発を用意する理論にならざるをえないであろう。以上のような諸階梯をモデルとして記述したものが「不均衡動学の経済表」、北海道大学『経済学研究』48巻4号(1999)、23-40である。■その他の研究実績は、「検討:借地借家法の中立性」、Discussion Paper NO.481,99年6月、「借地借家法の中立性命題の再検討」、『住宅土地経済』NO.35(2000),18-27、「多重共線性問題と一般化された逆行列について」、『オイコノミカ』、March 2000『オイコノミカ』、36巻3号4号(2000)、1-22であることは、研究成果報告書に述べた通りである。■今後の研究展開:財需要の予測と加速度原理による資本形成原理を展開し、資本財市場・消費財市場・労働市場の需給アンバランスをShort-side Principleで解析し、価格と財蓄積の動学分析を、原始的とはいえ、これらの基本要素と構造を組み込んでパラメタ-を与えて、不均衡時の生産主体・消費主体の意思決定モデルを、Basic Programmingを用いて開発する研究を機会を捉えて公開する予定である。

■今後の研究展開:財需要の予測と加速度原理による資本形成原理を展開し、資本財市場・消費財市場・労働市場の需給アンバランスをShort-side Principleで解析し、価格と財蓄積の動学分析を、原始的とはいえ、これらの基本要素と構造を組み込んでパラメタ-を与えて、不均衡時の生産主体・消費主体の意思決定モデルを、Basic Programmingを用いて開発する研究を機会を捉えて公開する予定である。上場企業や都市銀行の倒産が多発し,不良債権問題は焦眉の急となっている。ほぼ10年にわたる不況と大型倒産の流れのなかで,現代経済学は,倒産や不良債権処理のメカニズムを内挿していない。元来,一般均衡理論は,その理論構成上,各経済主体の経済計画のバランスを解明する構造となっているので,計画の崩壊に位置する事象を分析の対象とすることには適していない。このような難点を克服するため,論文「不均衡動学の経済表」ISER Discussion PaperNo.469(北海道大学『経済学研究』第48巻第4号99年3月)は,一般(不)均衡理論が倒産や不良債権処理に関連する諸現象の構造的側面を内挿してモデル化した。不均衡問題との関連では,利潤率均等化論に関する置塩コンファレンスが1998年9月に国際高等研究所にて開催された。このコンファレンスは森嶋通夫教授を主催者として,置塩信雄教授を論文発表者として多くの研究者を集めて開催されたが,久我は集会の運営・研究連絡に当たった。その意見交換が今後の研究に大きな影響を与えることは疑いがない。マクロ動学の焦点は,貯蓄投資のアンバランスが実物資本形成にどのように結実するかという回路解析にある。その際,新資本財需要について加速度原理を重視する場合と期待利潤率の部門間格差で考察する場合などのアプローチの違いが如何なる影響を及ぼすかということを明らかにする準備として,標準的な宇沢型二部門経済成長モデルを資本財が製造法人によって所有されていて,家計は株式のみを所有するというモデルに変容させることに着手した。家計が資本財を所有し,それを製造セクターに賃貸するという現在の標準的な二部門経済構造は,資本ストックの移動を最も効率の高い形態で利用していることに通じる一方で,製造法人側の設備投資関数の導入を拒否する構造にもなっている。製造法人セクターを資本財所有者・投資者として把握し,また新資本財需要について加速度原理を導入して,二部門経済成長モデルを展開することが可能となるものと思われる。この研究テーマは置塩コンファレンスにおける討論の延長上で展開されている。論文「不均衡動学の経済表」の研究に併せて,上記の新展開モデルのモンテカルロ実験を準備中であるが,およそあと半年ほどのあいだで終了させたあと,製造セクターの設備投資を支える金融構造を問う研究を進める予定である。これらの諸問題を含めて,一時的均衡から不均衡二部門経済成長モデルに昇華させることがこれからの本研究の課題である。旧来の価格メカニズムとの差違・資本主義経済の機能と限界の解明を指向するとともに,マクロ動学・不均衡ミクロの理論・不均衡理論の動学的把握から,日本経済の再生条件を探る方向に研究を展開したい。日本経済の現状は、不良債権問題がなお背景にあって企業の予算制約式のバランス状態が好転せず、また需要の将来状況が実物資本形成を促進するような業況とはなっていない。論文「不均衡動学の経済表」(北海道大学『経済学研究』99年3月)は、景気変動理論と一般不均衡理論との接合局面を設定し、倒産・不良債権処理に関連する諸現象の構造的側面を内挿してモデル化したものである。■現日本経済の今ひとつの焦点は貯蓄投資の不均衡にある。
BRSコホモロジーへの調和積分論的アプローチ

研究課目の「BRSコホモロジー」は,このBRS対称性に基づいてゲージ理論における物理的状態空間並びに物理的観測可能量を決める理論の基本量である.これを,時空のde Rhamコホモロジーおよび内部対称性のリー環コホモロジーに基づく二重複体のコホモロジーとして捉えなおすことによって,量子論の確立解釈との整合性をモデルの詳細によらない一般論の範囲で明らかにし,その結果をシンポジウムの講演で発表した.上記シンポジウムにおける討論を通じて,2次元Einstein量子重力理論の場合,確立解釈との整合性を破る恐れのある「BRS singlet pair」の存在が阿部光雄・中西襄両氏により明らかにされたが,この場合の「ghost閉込め」の問題は,従来のコホモロジー的考察を一歩拡張して,任意個のべき零荷電の存在下における補助条件設定の問題に一般化することが可能であり,それによってEinstein量子重力理論では「singlet pair」が存在する場合にも確立解釈を保持できることを明らかにした(阿部・中西・小嶋,Resolution of the BRS-Singlet-Pair Problim in Quantum Einstein Gravity,プレプリント1996年3月).研究課目の「BRSコホモロジー」は,このBRS対称性に基づいてゲージ理論における物理的状態空間並びに物理的観測可能量を決める理論の基本量である.これを,時空のde Rhamコホモロジーおよび内部対称性のリー環コホモロジーに基づく二重複体のコホモロジーとして捉えなおすことによって,量子論の確立解釈との整合性をモデルの詳細によらない一般論の範囲で明らかにし,その結果をシンポジウムの講演で発表した.上記シンポジウムにおける討論を通じて,2次元Einstein量子重力理論の場合,確立解釈との整合性を破る恐れのある「BRS singlet pair」の存在が阿部光雄・中西襄両氏により明らかにされたが,この場合の「ghost閉込め」の問題は,従来のコホモロジー的考察を一歩拡張して,任意個のべき零荷電の存在下における補助条件設定の問題に一般化することが可能であり,それによってEinstein量子重力理論では「singlet pair」が存在する場合にも確立解釈を保持できることを明らかにした(阿部・中西・小嶋,Resolution of the BRS-Singlet-Pair Problim in Quantum Einstein Gravity,プレプリント1996年3月).
光学赤外観測による南天高赤方偏移GRBの探索

名古屋大学のMOA 1.8m光学望遠鏡(ニュージーランド)IRSF1.4m赤外望遠鏡(南アフリカ)を用いたガンマ線バースト(GRB)残光探索システムの立ち上げを行った。ニュージーランドと名古屋に、GCN受信システムを設置し、受信したGRBの座標、時刻によって観測可能性を判定、観測者にアラートを、日本のエキスパートにメールを送信するシステムを完成させた。ニュージーランドでは3例のGRBにしてテスト観測を行い、初期解析ツールを用いて一例について残光の検出に成功した。これらの観測例をもとにアラート・解析システムの改良を行い、新年度早期には定常運転が可能になる。南アフリカには観測者へのアラートシステムを設置した。観測手順・初期解析方法について決定したが、年度内に観測には至っていない。新年度早期にこれらを整備する。これらの情報を早期に公開するためのWebページ(www.stelab.nagoya-u.ac.jp/moastaff/GRB)を立ち上げ、観測情報を随時公開する。GRBの観測には色情報が重要であるため、問題があったMOA 1.8m望遠鏡のフィルター交換システムの改良を行った。望遠鏡製作会社・西村製作所との協力のもと、新しいシステムが完成した。これによって、MOAによるGRB残光観測の際に、複数の標準フィルター(V, I)による観測が可能になる。MOA, IRSFによる、V, I, J, H, Kバンドでの観測によって、分光観測の前に重要な波長情報を供給することが可能になり、計画研究の高赤方偏移GRB発見の効率を上げることができる。
プーチン政権下の現代ロシアにおける垂直権力の構築と官僚制の変容

前年度に引き続き2000年以降のプーチン政権における「垂直権力の構築」の過程における統治機構の変容およびエリートの動態に関する研究を推進した。平成28年度は,法令データベース等を用いた分析を進め,6月にはロシア連邦における調査活動を実施した。本研究成果の一端は,査読付き論文(「プーチン政権下の現代ロシアにおける国家安全保障政策の形成ー『プーチン-パートルシェフ・ライン』と安全保障会議附属省庁間委員会」『ロシア・ユーラシアの経済と社会』第1009号,2-21頁,2016年)において発表した。本論文では,安全保障会議附属省庁間委員会,とくに戦略立案問題省庁間委員会に焦点をあてて,法令や人事政策等を分析した。同時に,パートルシェフ安全保障会議長官(兼戦略立案問題省庁間委員会議長)のキャリアがプーチン大統領と極めて密接に関連していることに注目し,これを「プーチン-パートルシェフ・ライン」と位置付けた。その上で,安全保障会議長官による命令の発令及び「プーチン-パートルシェフ・ライン」を背景として,戦略立案問題省庁間委員会の決定は,各省庁にとって重要な意味を持つものであると指摘した。そして,国家安全保障戦略の形成過程における戦略立案問題省庁間委員会の機能がパートルシェフ安全保障会議長官のもとで拡大しつつある,と結論付けた。また,本論文では,「ロシア連邦国家安全保障戦略」の改訂(2015年12月31日承認)に関して,2009年5月12日に承認された「2020年までのロシア連邦国家安全保障戦略」との対比における戦略環境認識や対外政策の変容についても言及した。28年度が最終年度であるため、記入しない。初年度の中心的課題は,2000年5月以降のプーチン政権における「垂直権力の構築」の過程における統治機構の変容およびエリートの動態を分析・検討することであった。統治機構については,「垂直権力の構築」において「司令塔」の役割を果たしたと考えられるロシア連邦安全保障会議(各国のNSC: National Security Councilに相当)を主たる分析対象とし,エリートについては,特に外交・安全保障政策コミュニティーに焦点を当てた。本研究成果の一端は,下記の論文及び学会報告において発表した。また,国家安全保障政策決定機構の制度構築に関する研究も推進し,その成果は,論文(「現代ロシアにおける国家安全保障政策決定機構ー安全保障会議の制度構築に関する一考察ー」『ユーラシアの経済と社会』第1001号,2016年2月)として刊行した。本年度は,おおむね研究計画通り,学術論文の刊行及び国内・国際学会(研究会)での報告を通じて一定の研究成果を出すことができた。とりわけICCEES IX World Congressにおいては,現代ロシア政治・安全保障を研究している諸外国の研究者と広く交流し,プーチン政権下の政治的エリートの動態や国家安全保障政策に関わる政策決定過程について議論を重ね,本研究の点検・評価を実施した。また,2015年12月31日には,現代ロシアにおける最高レベルの戦略文書である国家安全保障戦略が改訂された。本戦略文書の内容は,あらゆる政策領域を包含しているため,その策定には,省庁間の政策調整を要し,本研究に極めて深い関係を持つ。従って,同文書の立案を主導していると見られる安全保障会議附属戦略立案問題省庁間委員会に焦点を当て,法令データベース等を使用した分析を鋭意行い,現在これに関わる論文を執筆している。平成28年度は,引き続き法令データベース等を用いた分析を推進するとともに,ロシア連邦における調査活動を実施する予定である。同時に最近改訂された「国家安全保障戦略」に関係する学術論文の刊行などにより,ロシア政治・外交の喫緊の動向についても研究成果を広く社会に発信する。
筋肥大効果を最大限に引き出す時計遺伝子制御メカニズムの解明

筋組織特異的な時計遺伝子の存在が明らかにされたことにより、骨格筋にも独自の日内変動が存在することが明らかにされてきたが、これらの変動が運動・トレーニング効果の獲得にどのような影響を与えるかについては明らかではない。本研究は、ヒトの筋特異的な時計遺伝子および下流の伝達因子の日内変動により、運動を実施するタイミングの違いは骨格筋の適応(筋肥大の程度)に影響を与えるとの仮説について、生理・生化学的な指標から検討を行う。運動・トレーニングの効果を最大限に活かすためのタイミングが存在することを明らかにすることで、スポーツ健康科学および医科学の分野に貢献するエビデンスの蓄積を目指して本研究を遂行する。
抗体ミルクを用いた小児腸管感染ウィルス感染防御効果の検討

平成18年度は、前年度までに作製した各種腸管感染ウィルスに対する抗体ミルクに関して、宿主免疫応答における有用性を中心に研究を進めた。これまでの研究結果より、抗体ミルクは高い中和抗体価を有し、スキムミルク状の粉末体でもその機能は保持されていることが判明している。抗体ミルクの生体への作用について解析するため、免疫した7種のエンテロウィルスの中でマウスに感受性のあるCVB3を用いて、腸管粘膜免疫誘導における抗体ミルクの作用機序およびi-IELの機能について検討した。予め抗体ミルクを経口投与したC3H/HeN幼若マウスにCVB3を経口感染させ、ウィルス感染後経時的に腸管を初めとする主要臓器中におけるウィルスを病理組織学的手法および分子生物学的手法を用いて検出した。陰性対照ミルクを投与したマウスにおいては、CVB3感染後経時的にウィルスの感染像が認められたのに対し、抗体ミルクを投与したマウスにおいては標的臓器におけるウィルス感染像ならびにRNAレベルでのウィルスは検出されなかった。また、糞便中からもウィルスは検出されなかったことを新たに証明した。さらに抗体ミルク投与マウスにおいてCD4陽性T細胞の増加とさらにCD25分子の発現増強が観察された。また、妊娠親雌マウスに抗体ミルクを与え、同仔マウス幼若時にCVB3感染を同様に行った場合においても、ウィルス感染抵抗性の増強が認められた。近年になり、CD25陽性T細胞の一部は制御型T細胞として注目を集めており、抗体ミルクによる宿主の免疫賦活効果が推察された。また、CD4陽性CD25陽性T細胞を単離し、ウィルス抗原刺激に対する応答性を解析したところ、IL-2およびIFN-γの著しい産生増強が認められた。さらに、CVB3以外のウィルス抗原刺激においても、同様の反応が認められたことより、抗体ミルク投与による宿主免疫応答の亢進が示唆された。一方、異種蛋白による免疫応答が惹起されたことも示唆されたが、非免疫ウシ由来の陰性ミルクではそのような応答は認められなかった(第36回日本免疫学会総会・学術集会(大阪)にて発表)。さらに、抗体ミルクを酵素処理した場合にも同様の免疫賦活傾向が観察され、FCRを介した非特異的な免疫応答よりはむしろ抗体ミルク成分中に免疫賦活因子が存在する可能性が推測された。免疫不全動物などを用いた解析を行うことで抗体ミルクの有用性が明らかになるものと思われる。平成17年度は、前年度までに作製した各種腸管感染ウィルスに対する抗体ミルクに関して、宿主免疫応答における有用性を中心に研究を進めた。また、CD4陽性CD25陽性T細胞を単離し、ウィルス抗原刺激に対する応答性を解析したところ、IL-2およびIFN-γの著しい産生増強が認められ、抗体ミルク投与による宿主免疫応答の亢進が示唆された。一方、異種蛋白による免疫応答が惹起されたことも示唆されたが、非免疫ウシ由来の陰性ミルクではそのような応答は認められなかった。等電点電気泳動により、抗体分子以外に40kD以下のタンパク質でpH7付近に活性化分子が存在することが判明し、中和抗体と活性化物質の相乗作用により、腸管免疫機構の機能亢進が行われているものと推察され、小児腸管ウィルス感染症に対する抗体ミルクの有用性が示唆された。

予め抗体ミルクを経口投与したC3H/HeN幼若マウスにCVB3を経口感染させ、ウィルス感染後経時的に腸管を初めとする主要臓器中におけるウィルスを病理組織学的手法および分子生物学的手法を用いて検出した。陰性対照ミルクを投与したマウスにおいては、CVB3感染後経時的にウィルスの感染像が認められたのに対し、抗体ミルクを投与したマウスにおいては標的臓器におけるウィルス感染像ならびにRNAレベルでのウィルスは検出されなかった。また、糞便中からもウィルスは検出されなかったことを新たに証明した。さらに抗体ミルク投与マウスにおいてCD4陽性T細胞の増加とさらにCD25分子の発現増強が観察された。また、妊娠親雌マウスに抗体ミルクを与え、同仔マウス幼若時にCVB3感染を同様に行った場合においても、ウィルス感染抵抗性の増強が認められた。近年になり、CD25陽性T細胞の一部は制御型T細胞として注目を集めており、抗体ミルクによる宿主の免疫賦活効果が推察された。また、CD4陽性CD25陽性T細胞を単離し、ウィルス抗原刺激に対する応答性を解析したところ、IL-2およびIFN-γの著しい産生増強が認められた。さらに、CVB3以外のウィルス抗原刺激においても、同様の反応が認められたことより、抗体ミルク投与による宿主免疫応答の亢進が示唆された。一方、異種蛋白による免疫応答が惹起されたことも示唆されたが、非免疫ウシ由来の陰性ミルクではそのような応答は認められなかった(第36回日本免疫学会総会・学術集会(大阪)にて発表)。さらに、抗体ミルクを酵素処理した場合にも同様の免疫賦活傾向が観察され、FCRを介した非特異的な免疫応答よりはむしろ抗体ミルク成分中に免疫賦活因子が存在する可能性が推測された。免疫不全動物などを用いた解析を行うことで抗体ミルクの有用性が明らかになるものと思われる。
離散ウェーブレット変換に基づく動画像符号化・復号化器のVLSI化設計に関する研究

本研究では離散ウェーブレット変換を用いた動画像および音声符号化/復号化システムの実現を目標に,フレームメモリ・ワークメモリ量を削減した離散ウェーブレット動画像符号化アルゴリズムとアーキテクチャに関する研究を行った.具体的には1)時間冗長性を考慮したウェーブレット手法の検討,2)ウェーブレット演算部のVLSI化設計,3)4相NMOS回路技術のCAD実装,4)ウェーブレット符号化・復号化システムの性能評価,および5)音声符号化処理のVLSI化設計を行った.研究を以下のとおり分担し,研究代表者がこれを統括するという形で研究を推進した.1.時間冗長性を考慮したウェーブレット手法の検討)動き検出をとりいれたアルゴリズムや,3次元ウェーブレットと本手法を演算量,圧縮率によって比較し,本手法の有効性を確認した.2.ウェーブレット演算部のVLSI化設計前年度に設計を行った演算コアの検証を行った.さらに,復号処理も含めた結合テストを行い,システム全体としての面積,遅延,消費電力の評価を行った.その結果をフィードバックすることにより,アーキテクチャ,詳細設計の改良を行った.3.4相NMOS回路技術のCAD実装前年度に設計を行ったアルゴリズムを改良し,ワークステーション上に実装した.大規模な回路へ適用し,その評価を行った.さらに処理の高速化のためのプログラムの最適化を行った.4.ウェーブレット符号化・復号化システムの性能評価(石浦)本手法を他のアルゴリズムやDSPによるソフトウェア処理を行った場合と比較し,実用化に向けての問題提起および改善を行った.5.音声符号化処理のVLSI化設計前年度に設計を行ったアーキテクチャ考案に基づき,検証用のCモデルを作成した.さらに詳細なRT(Register Transfer)レベルの設計を行い,ハードウェア記述言語を用いて設計,検証を行った.本研究では離散ウェーブレット変換を用いた動画像および音声符号化/復号化システムの実現を目標に,フレームメモリ・ワークメモリ量を削減した離散ウェーブレット動画像符号化アルゴリズムとアーキテクチャに関する研究を行った.具体的には1)時間冗長性を考慮したウェーブレット手法の検討,2)ウェーブレット演算部のVLSI化設計,3)4相NMOS回路技術のCAD実装,4)ウェーブレット符号化・復号化システムの性能評価,および5)音声符号化処理のVLSI化設計を行った.研究を以下のとおり分担し,研究代表者がこれを統括するという形で研究を推進した.1.時間冗長性を考慮したウェーブレット手法の検討)動き検出をとりいれたアルゴリズムや,3次元ウェーブレットと本手法を演算量,圧縮率によって比較し,本手法の有効性を確認した.2.ウェーブレット演算部のVLSI化設計前年度に設計を行った演算コアの検証を行った.さらに,復号処理も含めた結合テストを行い,システム全体としての面積,遅延,消費電力の評価を行った.その結果をフィードバックすることにより,アーキテクチャ,詳細設計の改良を行った.3.4相NMOS回路技術のCAD実装前年度に設計を行ったアルゴリズムを改良し,ワークステーション上に実装した.大規模な回路へ適用し,その評価を行った.さらに処理の高速化のためのプログラムの最適化を行った.4.ウェーブレット符号化・復号化システムの性能評価(石浦)本手法を他のアルゴリズムやDSPによるソフトウェア処理を行った場合と比較し,実用化に向けての問題提起および改善を行った.5.音声符号化処理のVLSI化設計前年度に設計を行ったアーキテクチャ考案に基づき,検証用のCモデルを作成した.さらに詳細なRT(Register Transfer)レベルの設計を行い,ハードウェア記述言語を用いて設計,検証を行った.本研究では離散ウェーブレット変換を用いた動画像および音声符号化/復号化システムの実現を目指し,使用メモリ量を削減した離散ウェブレット動画像符号化アルゴリズムとアーキテクチャの研究開発およびそれに基づいたVLSI化設計を行なった.動画像処理との結合に適した音声処理部のアーキテクチャおよびVLSI化設計を行い,さらに,これらの設計の効率かを目的として,低消費電力化実現の要素技術である4相NMOS設計技術のCADへの応用,高位論理合成に関する研究を行った.具体的には1)ウェーブレット関数の評価およびサブバンド符号化手法の考案,2)動画像符号化/復号化VLSIの高位合成,アーキテクチャ評価手法の研究,3)ウェーブレット符号化システムの構築,zero-tree符号化部の設計をおこなった.1)はウェーブレットマザー関数の評価を行い,最適な関数を求め,さらに,メモリを削減するサブバンド符号化手法の性能評価を行った.2)は離散ウェーブレット変換による動画像符号化/復号化VLSIの設計は速度と回路規模のトレードオフの元で演算器を割り付ける,最適化問題と考え,高位レベルの論理設計を支援する高位合成手法や,アーキテクチャレベルでの設計された回路の性能を評価する手法について研究を行なった.3)はサブバンド符号化,フィルター演算およびzero-tree符号化部間のデータフローを検討し,最適なインターフェース及び動作タイミング等を決定した.また,zero-tree処理のデータフローを解析することによって,ピットプレーンの並列処理部およびゼロツリー探索処理部に機能分割し,データをできる限り有効に利用するアーキテクチャを考案した.本研究では離散ウェーブレット変換を用いた動画像および音声符号化/復号化システムの実現を目標に,フレームメモリーワークメモリ量を削減した離散ウェーブレット動画像符号化アルゴリズムとアーキテクチャに関する研究を行った.具体的には1)時間冗長性を考慮したウェーブレット手法の検討,2)ウェーブレット演算部のVLSI化設計,3)4相NMOS回路技術のCAD実装,4)ウェーブレット符号化・復号化システムの性能評価,および5)音声符号化処理のVLSI化設計を行った.1.時間冗長性を考慮したウェーブレット手法の検討

動き検出をとりいれたアルゴリズムや,3次元ウェーブレットと本手法を演算量,圧縮率によって比較し,本手法の有効性を確認した.2.ウェーブレット演算部のVLSI化設計前年度に設計を行った演算コアの検証を行った.さらに,復号処理も含めた結合テストを行い,システム全体としての面積,遅延,消費電力の評価を行った.その結果をフィードバックすることにより,アーキテクチャ,詳細設計の改良を行った.3.4相NMOS回路技術のCAD実装前年度に設計を行ったアルゴリズムを改良し,ワークステーション上に実装した.大規模な回路へ適用し,その評価を行った.さらに処理の高速化のためのプログラムの最適化を行った.4.ウェーブレット符号化・復号化システムの性能評価(石浦)本手法を他のアルゴリズムやDSPによるソフトウェア処理を行った場合と比較し,実用化に向けての問題提起および改善を行った.5.音声符号化処理のVLSI化設計前年度に設計を行ったアーキテクチャ考案に基づき,検証用のCモデルを作成した.さらに詳細なRT(Register Transfer)レベルの設計を行い,ハードウェア記述言語を用いて設計,検証を行った.
分子生物学的技術を用いた環境適応反応の解析技術の開発

本研究では、環境適応反応の制御機構における脳内早期遺伝子およびサイトカインの産生動態とアンチセンスオリゴDNA(AS-ODN)を用いた発現阻を試み、以下の点が明らかになった。(1)ラットおよびマウスの脳内のIFN-αおよびIL-1βの産生が、感染などの炎症のみならず、拘束ストレスや暑熱(33°C)寒冷(5°C)暴露などの非炎症性ストレスによっても増強されることを明らかにした。(2)脳内のFos蛋白およびサイトカインのmRNA量を、ミミックcDNAを用いた競合的PCR法、およびキャピラリーを用いたリアルタイムPCR法などで、定量的に測定することを可能にした。(3)拘束および温度ストレスによって視床下部視索前野(MPO)、室傍核(PVN)、および腹内側核(VMH)などでFos蛋白が発現することを明らかにした。(4)暑熱、または寒冷環境暴露時の、c-fos mRNAをリアルタイム・キャピラリーRT-PCR法で定量すると、暑熱暴露時でも視床下部各部位においてc-fos mRNAが増加したが、寒冷暴露時の視床前野(MPO)、外側野(LHA)、および腹内側核(VMH)の増加が著明であった。(6)c-fos mRNAのAS-ODNを視索前野に注入すると、暑熱および寒冷暴露時のFos蛋白の発現を有意に阻害し、この時結腸温は、暑熱暴露ではセンス-ODN投与群より低く、寒冷暴露でもセンスODN群より低かった。従って、視索前野におけるFos蛋白は、体温を上昇性に(熱産生の亢進、または熱放散抑制、あるいはその両者)働くことが明らかになった。(7)MPOにc-fosのAS-ODNを注入すると、c-fos mRNA量はむしろ増加した。これは、Fos蛋白によるc-fos mRNAの転写に対する自己抑制が阻害されたためと考えられた。さらにこのことは、AS-ODNの作用機序がFos蛋白の翻訳を阻害であることを示唆している。また、AS-ODNによって、暑熱暴露時のIFN-αmRNAの発現が抑制された。従って、体温上昇に関与するFos蛋白の標的遺伝子の一つとして、IFN-αが示唆された。本研究の目的は、環境適応反応の機序を解析する新しい方法を開発するために、次の2点を解析することである。(1)環境適応反応のうち、体温調節、発熱、痛覚修飾などの発現に伴う脳内のimmediate early gene(IEG)である。c-fosやサイトカイン(IL-1β、インターフェロンαなど)の発現及びそれらタンパク産生の空間的、時間的変化を確認する。(2)特定の脳内部位で、特定の信号物質産生やその受容体、細胞内情報伝達を遺伝子レベルで、修飾変化させるアンチセンスオリゴDNA法の生体内応用を開発し、IEGや上記のサイトカイン遺伝子発現を脳内の特定部位で欠損させた時、上記の環境適応反応発現にどのような影響を及ぼすかを調べ、これらの物質の生理的役割を明らかにする。本年度は、次の3点を明らかにした。(1)脳内にはIFNαがconstitutiveに存在し、拘束ストレスによりIFNαmRNAが脳内で増加することを見出した。

(2)拘束あるいは高温及び低温ストレスにより、FOSタンパクが、視床下部室傍核、視索前野、腹内側核、第3脳室前腹側壁などに発現することを明らかにした。(3)competitive RT-PCR法により、mRNAの定量化に成功した。この方法を用い、拘束ストレス開始30分後より視床下部、下垂体、肝臓でIL-1βmRNA発現が増加するが、海馬、脾臓では変化しないこと及び拘束ストレスによる脾臓NK活性低下は抗IL-1血清の前投与で抑制されることから、この免疫抑制の少なくとも1部は脳内に発現するIL-1βにより媒介されることを明らかにした、(4)c-fosのアンチセンスオリゴ-DNAを視索前野に注入したラットでは高温及び低温下における体温調節機能が正常と異なることを見出した。(5)脳組織微細切片(0.9mm径)のmRNA量の定量化にも成功した。研究目的:環境適応反応の機序を解析する新しい方法を開発するために、次の2点を解析することを目的とする。(1)環境適応反応のうち、体温調節、発熱、痛覚修飾などの発現に伴う脳内のimmediate early gene(IEG)であるc-fosやサイトカイン(IL-1β、インターフェロンαなど)の発現及びそれらタンパク産生の空間的、時間的変化を確認する。(2)特定の脳内部位で、特定の信号物質産生やその受容体、細胞内情報伝達を遺伝子レベルで、修飾変化させるアンチセンスオリゴDNA法の生体内応用を開発し、IEGや上記のサイトカイン遺伝子発現を脳内の特定部位で欠損させた時、上記の環境適応反応発現にどのような影響を及ぼすかを調べ、これらの物質の生理的役割を明らかにする。研究成果:本年度は、次の2点を明らかにした。(1)ラットを高温及び低温に暴露すると、体温調節中枢機構の中心である視索前野にFOS蛋白が発現することを免疫組織化学法で明らかにしたので、c-fosのアンチセンスオリゴーDNAを視索前野に注入し、高温及び低温下における体温調節機能を調べた。中性環境温下における結腸温は、アンチセンス投与群とセンス投与群(対照群)ともに正常であったが、アンチセンス投与群では、センス投与群に比べ、高温暴露に対する結腸温上昇が軽度で、低温暴露に対する結腸温低下が大きかった。尚、アンチセンス投与群では、視索前野におけるFOS蛋白の発現が見られぬことが確認された。これらのことから、視索前野におけるFOS蛋白の発現は、体温上昇性に(熱産生の亢進、または熱放散抑制、あるいはその両者)働くことが明らかになった。(2)拘束ストレスを与えると、competitive RT-PCR法でみたIL-1βmRNA量は視床下部、下垂体で増加し、海馬、前頭前野では変化しないことを確認した。本研究の目的は、環境適応反応の機序を解析する新しい方法を開発するために、次の2点を解析することである。(1)環境適応反応のうち、体温調節、発熱、痛覚修飾などの発現に伴う脳内のimmediate early gene(IEG)であるc-fosやサイトカインの発現およびそれらタンパク産生産生動態を解析する。本年度は、以下の4点を明らかにした。
衛星写真とスタイン・ヘディン地図を用いた探検隊調査地の解明に関する基礎的研究

本研究では、20世紀初頭のシルクロード地域を探検したオーレル・スタインの地図をデジタル化して解析することで、探検隊の調査後に所在地が不明となっている遺跡の地点を系統的に解明する手法を確立した。スタインの地図には、作成技術上の制約から地域ごとに異なる誤差が存在する。本研究では、スタインが作製した2種類の地図上の誤差の発生状況を解明した。ついで、トルファンとコータンという二つの地域で、誤差情報と現地調査に基づいて地図上に描かれた遺跡の位置を特定することに成功し、これらの成果を共有するためのシルクロード遺跡データベースの作成を進めた。本研究は、20世紀初頭のシルクロード地域を探検したスタイン(Aurel Stein)と(Sven Hedin)の地図をデジタル化して解析することで、所在地が不明となっている探検隊の調査対象地点を系統的に解明することを目的とする。スタインらの地図には、作成技術上の制約から地域ごとに異なる誤差が存在する。本計画では、(1)スタイン及びヘディン地図上の誤差の発生状況を解明する。(2)(1)で判明した地図の誤差情報を用いて地図上に描かれた遺跡の近傍点の誤差を算出し、これに基づいて遺跡の現在位置を推定する。次に現地文物局の研究者と協力し、スタインらが残した遺跡の写真・平面図と現状の照合を行う。これを繰り返すことで20世紀初頭のシルクロード探検隊調査地の全貌解明を目指す。本計画の特徴は、これまで注目されることの無かった古地図の誤差に注目し、そのデータを蓄積することによって、地図上に描かれた地物の実際の位置を算出するところにある。そこで、初年度は研究を進めるための基礎情報と古地図の誤差データの収集を集中的に行った。データ収集にはGoogle Earth(以下、GE)を利用し、GE上にピンを刺すことで位置情報を取得した。取得したデータは、情報学専門の研究協力者が誤差計算を行い、データとして保存している。また、ヘディンのCentral Asia Mapの高解像度画像の撮影を行い、GEで閲覧できる環境を整えるための基礎とし、次年度以降の調査利用に備えた。次に、平成22年度の調査対象地域としては、第一にトルファン地区の遺跡について、誤差に基づいた同定作業を行った。その結果、トルファン地域において、探検隊が調査した遺跡の全貌をほぼ明らかにすることができ、その結果を論文として発表した。さらに第二の調査対象として、コータン地区を対象に地図の誤差にもとづいて遺跡同定を行い、その結果を検証するために現地調査を行った。両地域において誤差を用いて遺跡位置を特定することで、本研究の手法が有効であることを示した。本研究は、20世紀初頭のシルクロード地域を探検したAurel SteinとSven Hedinの地図をデジタル化して解析することで、所在地が不明となっている探検隊の調査対象地点を系統的に解明することを目的とする。Steinらの地図には、作成技術上の制約から地域ごとに異なる誤差が存在する。本計画では、(1)Stein及びHedin地図上の誤差の発生状況を解明する。次に現地文物局の研究者と協力し、Steinらが残した遺跡の写真・平面図と現状の照合を行い、これによって20世紀初頭のシルクロード探検隊調査地の全貌解明を目指す。(3)同定成果をデータベース化することで、国内外の研究者と探検隊遺跡の所在データを共有し、シルクロード研究の基礎とする。平成22年度の研究では、とくにコータン地区の調査を行い、データを揃えにくい砂漠地帯の遺跡同定の事例を積み上げるとともに、その同定結果の検証のための現地調査を行った。その結果、ウェブ上の同定でも遺跡の特徴などを用いてある程度の同定が可能であり、現地調査を重ねることでさらに精度の高いデータが得られることが明らかになった。この成果を受けて、平成23年度は、まず照合結果を公刊するための遺跡データベースの構築に取り組み、システムモジュールの一部として、古地図の誤差を収集するシステム「マッピニング(Mappinning)」を作成し、ウェブ上で公開した。ウェブ上の公開によって多くの研究者と成果を共有することが可能になったため、古地図の誤差収集・遺跡同定の速度と精度の向上が期待できる。次に、「マッピニング(Mappinning)」と対になる遺跡同定データ蓄積ツール「シルクロード遺跡データベース」の構築も開始し、遺跡データベースの設計案を確定した。この設計案に基づいて、平成24年度にデータベースの実装作業を行う予定である。これによって、データ収集・遺跡同定作業を同時進行で行い、同定成果を国内外で直ちに共有し、検討することが可能になる。平成25年度は、ヨーロッパや中国の研究者との相互連絡を緊密にし、今後の発展に向けた研究体制の構築に取り組んだ。

本研究では、これまで地理情報と遺跡同定を重視してきたが、データベースの本格的な構築が始まるにつれて、少人数だけでの研究だけでなく、シルクロードに関するさまざまな専門家が参加しやすい研究体制が必要であることが明らかになってきた。そのため、特にヨーロッパ方面の学界に積極的に参加し、かつてのシルクロード探険隊を送り出した機関やシルクロード探険隊の将来品を所蔵・研究する機関と連絡をとりあい、これまでの成果を広めるとともに、今後のための共同研究計画を立てた。具体的には、ドイツが派遣した第一次・第二次ドイツ・トルファン探検隊が収集したウイグル語やソグド語の文書史料を所蔵・研究するBerlin-Brandenburgische Akademie der Wissenschaften, Turfanforschungにおいて講演を行い、これまでの成果をヨーロッパの学界に知らせるとともに、今後の研究の進め方について討論した。またドイツ・トルファン探検隊のグリュンウェーデルが所属していたMuseum fur Asiatische Kunstを訪問し、ドイツ隊が収集した写真や遺物の調査を行い、今後の共同研究計画を話し合った。また、西北科学考察団(Sino-Swedish-Expedition)に参加した黄文弼が撮影した古写真や日本の大谷探検隊が撮影した古写真についても調査を進めた。この他、HedinのCentral Asia MapsおよびKarte von Ost Persienの位置あわせを行い、KMLファイルを公開して今後の研究の展開に備えた。平成24年度は、本研究の目的の一つである「シルクロード遺跡データベース」の作成に向けたデータ整備を重点的に行った。具体的には、平成22年度に作製した「スタイン地名データベース」に対して、地図全域にわたって地名データに位置情報を附与し、ほぼ全ての地名データがスタイン地図上に当該位置マッピングされるようになった。これは「マッピニング」を用いて誤差データを系統的に収集するためのデータ基盤になると共に、遺跡データベースの遺跡照合結果集積の基礎となるものである。シルクロード遺跡の現地調査については、新疆ウイグル自治区の治安状況を勘案してトルファン地区の調査を行った。本調査では、都市遺跡である高昌故城を対象として取り上げ、第一次・第二次ドイツ調査隊が調査した遺構を確定することを目的として、トルファン地区文物局と協力しつつ城内の全遺構の悉皆調査を行った。この結果、都市という小地域に対しても、大地域と同様の手法が有効であり、衛星写真上での同定と現地調査の組み合わせによって、シルクロード探検隊が調査した遺構をほぼ全て確定できることが明らかになった。この成果は既に学会で口頭発表したが、今後中文・英文・日文で公刊する予定である。また、調査成果である写真は「写真でつなぐシルクロード」においてデータベース化してメタデータを附与し、遺跡データベース上で利用できるように整備した。遺跡同定結果などの成果は、今後作成する遺跡データベース上でも公開する予定である。この他、トルファン地区の現地調査では、これまで手付かずのまま残されていたロシアのオルデンブルグの調査地の同定にも取り組んだ。
膵管癌におけるNecl-4の関連miRNAの解明と新規診断・治療への応用

応募者はこれまで細胞間接着分子のひとつであるNecl-4の膵管癌での発現について検討を行ってきた。その結果、Necl-4の発現が低下する膵管癌は予後不良で高悪性度であることを明らかにし報告した。本研究ではこれまでの研究を発展させ、Necl-4の発現を制御するmicro RNA (miRNA)の発現と機能について検討することを計画した。平成30年度では、Necl-4の発現制御に関わるmiRNAをマイクロアレイにより網羅的に探索した。膵癌細胞株(MiaPaCa2)を対象として、siRNA法を用いNecl-4の発現をノックダウンした。RT-PCR、western blotによりNecl-4のノックダウンを確認後、Necl-4ノックダウン細胞およびコントロール細胞(非Necl-4ノックダウン細胞)よりtotal RNAを抽出し、miRNAマイクロアレイによりNecl-4ノックダウン細胞とコントロール細胞のmiRNA発現量を比較した。その結果、コントロール細胞と比較しNecl-4ノックダウン細胞では81個のmiRNAで2倍以上の発現亢進および123個で2倍以上の発現低下がみられた。統計学的解析の結果、発現亢進miRNAの1個、発現低下miRNAの7個がコントロール細胞よりもNecl-4ノックダウン細胞で有意な発現亢進または発現低下をしていることを同定した。研究実施の前後はあるものの概ね計画通りに進んでいる。Necl-4の発現制御に関わるmiRNAをマイクロアレイにより網羅的に探索し、Necl-4の発現を優位に亢進または低下させるNecl-miRNAの絞り込みを行うことができた。マイクロアレイ解析で同定したNecl-4の発現制御に関連すると考えられるmiRNAをmiRNA mimicとして膵癌細胞株に導入を行う。miRNAmimicを導入した膵管癌細胞ではコントロール細胞と比較しNecl-4のタンパク発現が変動するかRT-PCR、western blotで確認する。また、同定したmiRNAを対象としたin situ hybridizationやin vitro実験を行うことで、膵癌の悪性化や予後に関連するか検討する。
肝がん発がんにおける異常へのがん・幹細胞関連遺伝子Bmi1の関与の解明

1)肝細胞がん/Hepatocellular carcinoma(HCC)におけるBmil発現の検討Bmil mRNAの発現を5種のヒトHCC株を用いて定量的PCR法により検討を行った結果、全ての細胞株でBmil mRNAの発現が認められた。さらに蛋白の発現レベルをウエスタンブロット法で検討したところ、ほぼmRNA同様の発現パターンが認められた。最も発現の高い細胞株は高分化型肝細胞がん由来の細胞株であった。次に16症例のHCC臨床検体試料を背景の非がん部とがん部からサンプリングし、定量的PCR法にて検討した。その結果、がん部でのBmil mRNAの発現増加が統計学的な有意差を持って認められた。病理組織学的検討として100症例のHCC臨床検体試料を免疫組織化学染色法で検討したところ、ほぼ全例にBmil蛋白の発現が認められた。特に早期肝がん、ないし高分化型肝がんにおいてもBmil蛋白の高発現が認められる傾向を示した。また、背景の非がん部肝細胞ではその発現は見られなかった。このことからBmil分子は早期肝細胞がんを診断するマーカーとして病理組織学的診断への応用が可能であると考えられた。Bmil蛋白の局在については、免疫電子顕微鏡法による検討で、核クロマチン上に最も強い発現が見られ、一部で凝集する様に存在が認められた。2) Bmil過剰発現およびノックダウン細胞による機能の検討レトロウイルスベクターによりヒト由来初期培養肝細胞へ恒常的なBmilの過剰発現系を用いBmilの生物学的な意義の検討を行った。その結果、コントロールに比較し約倍の80日まで細胞増殖が見られた。しかしながら細胞の不死化は認められなかった。この結果からBmil分子は肝細胞において、がん化の早期プロセスに関与している可能性が示唆された。
パイ共役系分子含有カーボンナノチューブを用いた可視光応答スイッチの創製

本研究では分散力を考慮した密度汎関数法計算を行うことにより,カーボンナノチューブ内部のパイ共役系分子集合体の配向がチューブ直径に依存して変化するを見出した.ここで,パイ共役系分子としてオリゴチオフェン,オリゴフラン,およびジメチルアミノニトロスチルベンを取り扱った.これらパイ共役系分子集合体の配向は,光吸収特性や二次の非線形光学特性との相関を持つことも明らかとなった.その結果,ナノチューブ内部のパイ共役系分子の光学特性は,チューブ直径を変化させることで調整できることがわかった.以上の知見は,ナノチューブを基礎にした可視光応答材料を構築する上で重要になるものと考えられる.本年度の研究では、カーボンナノチューブ内部空間に存在するパイ共役系オリゴマー集合体の配向制御に関する知見を得るため、分散力を考慮した大規模密度汎関数法計算を行った。本研究では、パイ共役系オリゴマーとしてチオフェンオリゴマーとフランオリゴマーを考え、チューブホスト内部でのゲストの配向を比較した。密度汎関数法計算の結果、チューブ直径に依存して内部パイ共役系分子ゲストの配向は多様であることが分かった。さらにこの配向は、パイ共役系オリゴマーの種類にも依存することが明らかとなった。チューブ内部のパイ共役系オリゴマーの配向を決定する最も重要な要因としてホストーゲスト相互作用が挙げられる。太いチューブにパイ共役系オリゴマーが内包される場合、ホストーゲスト相互作用由来の安定化エネルギーを最大化するようにオリゴマーが配向することが分かった。一方、細いチューブに多数のパイ共役系オリゴマーの内包される場合、ホストーゲスト相互作用とゲストーゲスト相互作用、つまり鎖間相互作用のバランスによりオリゴマーの配向が決定されることが明らかとなった。この鎖間相互作用はパイ共役系オリゴマーの種類で異なり、その結果としチューブ内部の配向の差異を引き起こすことも見出した。チューブ内部のパイ共役系オリゴマーの配向は鎖間相互作用の強さを支配するため、オリゴマー集合体のフロンティア軌道のエネルギー準位を決定する上での重要なファクターになる。その結果、ホストチューブの直径やゲストオリゴマーの種類により、オリゴマー集合体の電子状態をチューニング可能なことが大規模密度汎関数法により明らかとなった。昨年度に引き続き今年度も,パイ共役系オリゴマーを内包したカーボンナノチューブにおける電子状態制御に関する知見を得るため分散力を考慮した密度汎関数法計算を行った。パイ共役系オリゴマーとして,オリゴチオフェンと同様に炭素五員環を有するオリゴフランを考えた.密度汎関数法計算の結果、内部パイ共役系オリゴマーの配向はオリゴマーの種類、鎖数、さらにチューブ直径に依存することが分かった。特に,オリゴマーの種類によりオリゴマーの積層様式が異なることも明らかになった。チューブ内部のオリゴマーの配向に依存して,オリゴマー間に働く鎖間相互作用の大きさが異なった。その結果、オリゴマー集合体のフロンティア軌道の特性、とくにエネルギー準位を変調させることも確認できた。更に,ナノチューブ内部でのジメチルアミノニトロスチルベンについても理論的な解析を行った。ジメチルアミノニトロスチルベンは分子内に分極を有するため,分極を持たないチオフェンオリゴマーとは異なる挙動を有することが分かった.実際,反発的なクーロン相互作用のため,ナノチューブ内部のジメチルアミノニトロスチルベンは一列に配向したほうがエネルギー的に安定であることが分かった。この配列は,ジメチルアミノニトロスチルベンの二次の非線形光学特性に影響を与えることが分かった.従って、ナノチューブの直径を変化させることで内部ジメチルアミノニトロスチルベン集合体の電子特性が制御可能であることが明らかとなった。平成27年度の研究目標では、ナノチューブ内部に存在するパイ共役系分子集合体がどのように可視光を吸収するかについての知見を得ることであった。この研究目標に沿い本年度では、ナノチューブ内部のパイ共役系分子集合体の配向を明らかにすると同時に、その集合体では時間依存密度汎関数法計算を行い遷移強度および励起波長を算出した。この時、基底状態および励起状態の対称性を議論し光と相互作用可能な軌道の対称性の組み合わせを明らかにした。従って、本年度の研究目標はすでに達成され、初の研究予定はおおむねに順調に進展している。実際、その成果はPhysical Chemistry Chemical Physicsに掲載済みである。特に、二次の非線形光学特性を有するジメチルアミノニトロスチルベンは、ナノチューブ内部に存在することでその配向を制御可能であり、その結果として非線形光学特性をコントロール可能なことが示唆された。カーボンナノチューブの内部空間には分子(ゲスト)を取り込むことが可能である.その一例として,分極を有するp,p'-dimethylaminonitrostilbene (DANS)を取り込んだという実験報告が挙げられる.この報告では, DANS分子を一列に配列させることにより,分子特有の非線形光学特性の増強が示唆されている.以前の我々の密度汎関数法(DFT)計算により,ホストチューブ直径に依存してゲスト分子の配向が異なることを見出している.実際, 1ナノメートル以下の直径を有するチューブに内包される場合,直線型の配向が選択的に生成されるものの, 1ナノメートル以上の直径を有するチューブの場合,積層型や直線型の配向が許された.チューブ内部のゲスト集合体はその非線形光学特性,つまり超分極率に大きな影響を及ぼすことが予想される.