hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
グローバル製品戦略のための製品・技術プラットフォーム・マネジメント技法の開発

本研究では製造業における製品の企画,設計,製造,販売にわたる製品ライフサイクルを対象に製品プラットフォームと技術プラットフォームの視点に基づき,多品種生産を効率的,経済的に行うための製品・製造設計の“しくみ"を提案するとともに,“しくみ"を実現するための最適化アルゴリズムやICT・IoTシステムの開発を行う.本研究ではグローバルな市場や製造拠点を対象に製品プラットフォームと技術プラットフォームを組み合わせ,多品種生産を効率的,経済的に行うための製品・製造設計の仕組みを提案する.具体的には下記の3テーマの研究により検討する:(1)市場製品の要求分析の結果から新製品の創作,(2)製品機能の視点と製造技術・機構技術の視点から部品・部品構造の組合せによる多品種製品の設計,(3)製造拠点と市場の特徴を考慮した製造現場の設計.平成27年度では以下の研究を行った.(1)について,(1-1)インターネット上の既存製品のレビュー情報を利用した市場要求の分析と(1-2)市場要求の分析結果による製品の部品・部品構造の特徴の分析と新製品の設計法の開発を行った.(3)について,(3-1)作業者の多工程持ち作業に対する作業困難さを評価した作業順序決定法の開発と(3-2)混流・セル生産に対する高生産性を実現するための工程設計・設備レイアウト設計・部品配置設計の統合化と可視化システムの開発を行った.(1-1)では類似・既存製品の利用者のレビューをインターネットから収集し,そのデータから利用者が満足する製品の特徴を定量化し,高評価の機能を分析した.(1-2)では(1-1)の分析結果を製品の「機能」と「部品・部品構造」に関連付け,高評価の具体的な製品の部品や部品構造を抽出し,組合せることで製品の基本設計を行う仕組みを開発した.(3-1)では部品組み立て作業について,作業の困難さを製品の部品構造から定量的に評価し,困難さを最小化する部品組み立て順序を決定する数理モデルを構築し,実験により効果を検証した.(3-2)では混流生産に対する工程設計の数理モデルを構築し,シミュレーションから有効性を示した.セル生産の設備・部品配置の数理モデルを構築し,評価のための可視化システムを3Dゲーム開発ソフトを利用して構築した.本研究では非常に広範囲にわたり,創造性を必要とする内容を対象とする.広範囲の研究分野にもかかわらず,(1)については当初の最終目標の50%,(3)については最終目標の80%ほどは到達していると判断できる.一方で,“仕組み"(基本となる計算方法,分析方法,システムなど)はほぼ完成しているが情報システム化には完成していない部分もある.他の製品設計への検証のため,次年度に情報システム化を進めるとともに,適用範囲を広めるために異なる製品に対する評価の検証が必要である.本研究ではグローバルな市場や製造拠点を対象に製品プラットフォームと技術プラットフォームを組み合わせ,多品種生産を効率的,経済的に行うための製品・製造設計の仕組みを提案する.具体的には次のテーマに取り組む.(1)市場製品の要求分析の結果から新製品の創作,(2)製品機能の視点と製造技術・機構技術の視点から部品・部品構造の組合せによる多品種製品の設計,(3)製造拠点と市場の特徴を考慮した製造現場の設計.本年度の研究内容は以下である.(1)について,製品とサービスの組み合わせによるサービス(製品の利用法)の設計方法を開発し,電動歯ブラシを例に提案法の有効性を示した.提案法ではインターネット上の既存製品のレビュー情報の言語解析から市場要求を分析し,新しいサービス案(製品の利用方法など)を作成する.レビュー情報から利用者に好まれる製品の特徴を分析し,利用者の好ましい動作や利用法のシナリオを作成,製品の要求機能を決定する.そして,要求機能からQFD(Quality Function Deployment)の機能展開を利用して,具体的な製品の構造やサービス案を創造する.提案した方法を学部学生の演習に適用し,有効性を明らかにした.(2)では,既存製品に対してQFDを利用して製品の機能を着目した部品の交換による多品種製品の設計を手順化するためのテンプレートを作成した.手順化した方法を大学学部教育に導入し,要求機能の決定から製品設計の演習を行い,製品のオリジナリティや作業の効率化に関する提案法の効果を調べた.実習では設計した製品案は教育用電子回路システム(LittleBits)を用いて実機を作成しており,設計案の実効性も評価した.(3)に関連して,中部地区の中小規模の製造企業について工場内でのICT化やIoT化に関する調査を行い,工場内のICT化,IoT化を効率的に行うための方法論を検討した.本研究は製品設計と製造設計を同時に対象とし,従来,設計者の暗黙知に基づく位置決定プロセスを理論や情報システムを用いて系統的な手順化するしくみを構築することを目的とする.このため,本研究の対象とする部分は人間の創造性や定式化が困難な問題を,現実場でのデータや実験,市場調査を利用して,理論的な分析と定式化による汎用性を試みている.このような,実験や市場調査を含めて広範囲に渡る研究を必要としているにもかかわらず,現状で(1)については当初の最終目標の80%,(2)については目標の60%,(3)については最終目標の80%ほどは到達していると判断できる.本研究は,(1)市場製品の要求分析の結果から新製品の創作,(2)製品機能の視点と製造技術・機構技術の視点から部品・部品構造の組合せによる多品種製品の設計,(3)製造拠点と市場の特徴を考慮した生産ライン構築のための工程・作業設計,に関するテーマから構成される.本年度では,主に(1)と(3)についてまとめたのでその成果を報告する。

(1)について,前年度に開発した市場の製品の要求機能の分析から新製品を創作するしくみを拡張し,利用に関するサービスを組み込むことで製品価値を高める製品を創造する方法を開発した.提案方法は,類似製品についてWeb上の情報を集め,情報の文書解析からを行うことでポジティブな表現のキーワードと関連する動詞を調べるとともに,ネガティブな情報を調べることで,市場に受け入れやすい機能と利用方法を分析するしくみを開発した。さらに,利用者と企業間の情報交換を行うサービスを組み込むことで,製品とサービスの組み合わせによる付加価値の高い製品を創造するための意思決定のプロセスの方法を提案した.(3)については,製品の部品構造から,部品の組み立て順序を決定する数理モデルを構築した.部品の構造から,組み立て作業において生じる作業の困難さを障害物の配置や中間製品の不安定さによって評価することで作業を容易にする部品組み立て順序を決定できる.部品の構造はCAD情報から獲得できるため,多様な製品に適用することができ,製品設計段階で作業設計を同時に行うことができる.そして,需要の変動や,材料や部品供給の変動に対して,欠品を起こさせず,生産性を高めるために平準化の工程設計を短時間で算出するアルゴリズムを開発した.また,需要の見込み量に対する複数拠点への製品供給に対して,安全在庫を考慮して配送先を選定することで移動経路を削減するためのアルゴリズムを開発し,数値実験によって有効を示した.本研究では製造業における製品の企画,設計,製造,販売にわたる製品ライフサイクルを対象に製品プラットフォームと技術プラットフォームの視点に基づき,多品種生産を効率的,経済的に行うための製品・製造設計の“しくみ"を提案するとともに,“しくみ"を実現するための最適化アルゴリズムやICT・IoTシステムの開発を行う.本研究は(1)市場製品の要求分析の結果から新製品の創作,(2)製品機能の視点と製造技術・機構技術の視点から部品・部品構造の組合せによる多品種製品の設計,(3)製造拠点と市場の特徴を考慮した生産ライン構築のための工程・作業設計,に関するテーマから構成される.平成28年度以降では,(1)について,本年度に開発した製品設計の方法の情報システム化を行い,異種製品に関して開発した設計法の妥当性を検証する.さらに,新しい問題として,既存製品の利用者の意見や市場での対象製品の要求を収得する方法の開発が必要となった.このため,インターネットから,製品の関係する情報を収集し,分析する方法を検討する.具体的には,SNSなどの情報から製品名称や既存製品名を抽出し,要求される事項,満足な事項,さらに不満足な事項を分析し,製品の要求される特徴とともに評価の高い既存製品に関連付ける.これにより,本年度に開発した設計方法と組み合わせることで適用性の高い方法として構築する.(2)について,(1)の部品・部品構造のデータ構造を利用するとともに,製品の機能単位で具現化された製造技術や機構技術に定量的な評価を加えることで品質(Q),コスト(C),開発期間(D)の多目的問題として扱い,適切な製造技術や機構技術の選択するための多目的アルゴリズムを開発する.(3)については,混流・セル生産のための工程設計・設備レイアウト設計・部品配置設計とともに可視化を統合する情報システムを構築する.
ホスホランバン欠損マウスの作製とその心機能解析システムの構築

本研究室においてホスホランバンが発見されて以来、分子生物学的手法により、そのアミノ酸配列及びCaポンプとの相互作用が我々を中心にして解明されてきた。今回、生体内でのホスホランバンの機能解明のため、ホスホランバン欠損トランスジェニックマウスの作製とその心機能の指標として超音波断層装置を導入したシステムの構築を目指した予備実験を行った。マウスジェノミックDNAライブラリーよりホスホランバンのジェノミックDNAをクローニングし、ルシフェラーゼ活性を利用したシステムにより、転写活性部位が-96より-78塩基の領域に存在することが判明した。次にゲルシフトアッセイ法を用いてその領域に結合する蛋白質を検索し、転写因子のNF-YAとNF-YBであることが確認できた。これらの結果よりデザインしたターゲティングベクターを完成させES細胞への遺伝子導入を行った。このようにしてホスホランバン欠損トランスジェニックマウス作製を進めている。本研究室においてホスホランバンが発見されて以来,分子生物学的手法により,そのアミノ酸配列及びCa^<2+>ポンプとの相互作用が我々を中心にして解明されてきた.今回,我々は生体内でのホスホランバンの機能解明のため,ホスホランバン欠損トランスジェニックマウスの作製とその心機能の指標として超音波断層装置を導入したシステムの構築を目指した予備的実験を行った。ホスホランバンは心筋細胞特異的に発現するが,骨格筋には発現がない。マウスジェノミックDNAライブラリーよりホスホランバンのジェノミックDNAのクローニングを完了し,その遺伝子発現の調節部位の同定を行った。ホスホランバンジーンの上流解析により,転写開始点より-300bp以内に存在する複数のエレメントの相互作用によるものと判明した。さらに,そのDNAエレメントに結合し発現調節に関与する転写因子の同定を行った。今後,この部位を含むDNA領域を用いてホスホランバン欠損トランスジェニック作製用のターゲティングベクターの作製によりかかる予定である。生体内でのホスホランバンの機能解明のため、ホスホランバン欠損トランスジェニックマウスの作製とその心機能の指標として超音波断層装置を導入したシステムの構築を目指した予備実験を行っている。ホスホランバンは心筋細胞特異的に発現するため、その調節機構を解明することは心筋特異的に遺伝子導入する際に重要である。前年度、我々はマウスジェノミックDNAライブラリーよりホスホランバンのジェノミックDNAをクローニングし、その遺伝子発現の調節部位の同定を行った。今年度、我々はこの調節に重要なDNAエレメントに結合する転写因子を同定した。この転写因子はNF-YAとNF-YBにより構成され、これらのアンチセンスDNAを心筋細胞に強制発現した系ではホスホランバンの発現が有意に抑制された。従って、NF-YAとNF-YBはホスホランバンのDNAエレメントに結合し、その転写活性を調節していることが判明した。
安全・安心なボランティアコンピューティングによる超大規模データマイニング

本研究は,家庭用ゲーム機の機能・性能を活用するボランティアコンピューティングによって,大規模データマイニングを実現するための基盤技術を確立することを目的としている.平成20年度には,ロケット噴射ノズル近辺での物理現象の解析を行う分散データマイニングシステムを構築し, PLAYSTATION 3およびInTriggerから構成されるボランティアコンピューティング環境で大規模データマイニングの実証実験を行った.その結果,動的負荷分散の実施方法として従来通り集中型のタスクスケジューリングを用いる場合,計算資源の増加に伴い動的負荷分散が効率的に行えなくなり,大規模ボランティアコンピューティング環境で期待する性能を実現することができないことが示された.一方,本研究で提案している分散協調型スケジューリング機構では計算資源の台数が増加しても動的負荷分散を効率的に実施すること可能であることが明らかになった.本評価実験より,提案機構が大規模ボランティアコンピューティング環境における動的負荷分散を実現する有効な機構であることが明らかになった.また,複数のプロジェクトに参加するボランティアが遊休計算能力を浪費しないために,ワーカ側でのスケジューリング手法も提案した.ボランティアコンピューティングの信頼性を高めるための仕組みとして,計算結果の妥当性を効率的に確認する車法も提案した.各ワーカの信頼度を定量化し,計算結果妥当評価に基づいて信頼度を変化させることによって,不正なワーカを検出できることをシミュレーションにより明らかにした.さらに,家庭用ゲーム機が高い描画処理性能を有している点に着目し,その描画処理性能をデータマイニングのために利用する方法について検討し,そのようなプログラミングを容易に行うためのプログラミングフレームワークについても研究した.平成19年度には、ボランティアコンピューティングによるデータマイニングの高性能化を実現するために、膨大な数の計算資源間の動的負荷分散を実現するための分散協調型の動的負荷分散機構を提案し、その有効性を明らかにした。さらに、その動的負荷分散機構をBOINC上に実装し、BOINCサーバがボランティアコンピューティングプラットフォーム全体の性能のボトルネックになる問題を分散協調型負荷分散機構によって解消できることを、情報爆発計算プラットフォームInTriggerを用いた大規模分散計算の実証実験によって明らかにした。さらに、ボランティアコンピューティングによるデータマイニングを安全・安心化させるために、Cellプロセッサの有するハードウェア著作権保護機構を用いて、耐タンパー性を高めた高性能データマイニングアルゴリズムの設計と評価を行った。その結果、暗号処理に関するオーバヘッドは大きいながらも、通常のマイクロプロセッサでの安全性の低いデータマイニングよりも、本方式の方が依然として高速であることが明らかになった。関連して、ボランティアコンピューティングの信頼性を高めるための仕組みとして計算結果の妥当性を効率的に確認する方法も提案し、予備的な実験から、不正なボランティアの存在下においても計算結果の妥当性確認作業を効率化できることを明らかにした。また、無数の計算資源から条件を満たす計算機を効率よく検索するための仕組みとして従来から提案している自己組織化資源管理機構について、その検索効率をさらに高めるための研究を行い、最適化のための重要な成果が得られた。本研究は,家庭用ゲーム機の機能・性能を活用するボランティアコンピューティングによって,大規模データマイニングを実現するための基盤技術を確立することを目的としている.平成20年度には,ロケット噴射ノズル近辺での物理現象の解析を行う分散データマイニングシステムを構築し, PLAYSTATION 3およびInTriggerから構成されるボランティアコンピューティング環境で大規模データマイニングの実証実験を行った.その結果,動的負荷分散の実施方法として従来通り集中型のタスクスケジューリングを用いる場合,計算資源の増加に伴い動的負荷分散が効率的に行えなくなり,大規模ボランティアコンピューティング環境で期待する性能を実現することができないことが示された.一方,本研究で提案している分散協調型スケジューリング機構では計算資源の台数が増加しても動的負荷分散を効率的に実施すること可能であることが明らかになった.本評価実験より,提案機構が大規模ボランティアコンピューティング環境における動的負荷分散を実現する有効な機構であることが明らかになった.また,複数のプロジェクトに参加するボランティアが遊休計算能力を浪費しないために,ワーカ側でのスケジューリング手法も提案した.ボランティアコンピューティングの信頼性を高めるための仕組みとして,計算結果の妥当性を効率的に確認する車法も提案した.各ワーカの信頼度を定量化し,計算結果妥当評価に基づいて信頼度を変化させることによって,不正なワーカを検出できることをシミュレーションにより明らかにした.さらに,家庭用ゲーム機が高い描画処理性能を有している点に着目し,その描画処理性能をデータマイニングのために利用する方法について検討し,そのようなプログラミングを容易に行うためのプログラミングフレームワークについても研究した.
間葉系幹細胞を用いた再生軟骨のMRIによる多角的組織組成評価

関節軟骨の定量的評価が可能な遅延相軟骨造影MRI、T2マッピング、及び3D-SPGR MRIを用いた、再生軟骨のMRIによる多角的組織組成評価法を確立した。また同評価法を用いて、ウサギの間葉系幹細胞を用いた三次元培養軟骨における、良好な再生軟骨を得るための播種細胞数、足場素材の大きさ、生体移植までの三次元培養期間等の最適な条件を明らかにした。増殖能の高い間葉系幹細胞を用いた軟骨再生法は、変形性関節症の有効な軟骨治療法になると期待されている。間葉系幹細胞を用いた軟骨再生技術の確立には、間葉系幹細胞を効率的に軟骨細胞へと分化誘導し、さらに軟骨細胞を軟骨組織に成熟させることが重要な鍵となる。最近のMRI撮像技術の進歩とともに、関節軟骨の基質構成高分子の詳細な情報を非侵襲的に評価可能なMRI撮影法が開発され、基礎研究が行われている。本研究の目的はこれらの新しいMRI撮影法である、dGEMRIC、T2mapping、3D-SPGR MRIを用いて、再生軟骨の多角的組織組成評価を行う方法を確立すること、及び間葉系幹細胞を用いた再生軟骨の成熟過程での組織組成変化をMRIを用いて評価し、より良好な再生軟骨を得るための至適条件を明らかにすることである。平成19年度はウサギ間葉系幹細胞を用いて、播種細胞数、軟骨厚、培養期間を変化させた三次元培養軟骨組織を作成し、その組織学的、生化学的特徴を評価した。同一の軟骨厚では、播種細胞数を増加させるほど単位体積あたりのプロテオグリカン含有量、コラーゲン含有量、DNA含有量などは増加する傾向にあった。一方最も軟骨厚の大きい3mmの軟骨組織では、播種細胞数を100万個/インサート以上に増加させると、軟骨下層を中心に一部不良軟骨組織が形成されたり、また細胞密度にばらつきを生じたりするサンプルがあった。以上の結果から、in vitroにおいて均一で良好な三次元培養軟骨組織を得るためには、播種細胞数125万個/インサート、軟骨厚2mm程度が至適条件と思われた。MRIを用いた三次元培養軟骨組織の多角的評価では、軟骨組織のトルイジンブルー染色による組織像、及び組織中のGlycosaminoglycan含有量はdGEMRICによる評価と相関した。軟骨組織中のコラーゲン含有量はT2 mappingによる評価と相関したが、一般に正常軟骨で認められるコラーゲン配列規則性に伴うT2変化は、培養条件を変化させたいずれの組織でも認めなかった。この理由としてメカニカルストレスのかからない培養軟骨組織中では、リモデリングによるコラーゲン配列の規則化が未熟であり、T2に変化を及ぼすには不十分であったことが考えられた。平成19年度の研究成果は、平成20年度開催の国内、国際学会で発表予定であり、また論文投稿を予定している。平成20年度は、培養条件を変化させた三次元培養軟骨組織をノックマウトの背部脂肪層内に移植し、生体内での成熟による組織学的、生化学的変化を評価するとともに、MRIによる多角的組織組成評価との相関を検討する予定である。平成20年度は前年度に得られたin vitroでの研究結果をもとに、ヌードマウスを用いたin vivo研究を施行した。はじめに最適化した条件で作成された三次元培養軟骨をマウスの背部脂肪層内に移植し、移植後4週で軟骨組織を摘出し、dGEMRIC、T2 mapping、及び3D-SPGR法によるMRI評価と、組織の組織学的、生化学的評価を行った。この結果、マウスの生体内に移植を行う前の軟骨組織と比較し、移植後4週の軟骨組織ではグリコサミノグリカン含有量、コラーゲン含有量ともに大幅に上昇し、ウサギの健常関節軟骨に近づくこが確認された。また摘出軟骨組織の組織学的、生化学的評価はMRI評価と良く相関していた。次に移植した三次元培養軟骨の成熟に伴う経時的変化を評価するため、マウスに静脈麻酔を使用し、移植軟骨組織のin vivo MRI評価を行った。In vivoでは、in vitro MRI評価と同様に移植軟骨組織の評価が可能であったが、マウスの呼吸、心拍動、及び軟骨組織がコイルの中心から外れてしまうこと等が主因と考えられる評価精度の低下が確認された。このため放射線医学総合研究所及びHarvard Medical School, Brighamand Women's Hospitalの両施設より技術提供、指導を受け、撮像シーケンスの開発、最適化、及びコイルの改良と感度補正を施行した。これらの対応策により撮像精度の改善が可能であった。平成19年度、及び平成20年度に得られた研究成果は、放射線科分野、及び整形外科分野の両主要国内学会において発表を行った。また再生軟骨分野の主要な国際学会に演題が採択され、2009年5月に米国で発表予定である。平成21年度は平成19年、20年度に得られた研究成果をもとに、より精度の高いMRI評価法の確立、より良好な再生軟骨を得るための至適条件の解明を行う予定である。平成21度は前年度までに得られた研究結果をもとに、より精度の高いMRI評価法の確立、より良好な再生軟骨を得るための至適条件の解明を目指し研究を行った。

dGEMRIC及びT2mappingでは、それぞれ軟骨部分を徒手的に抽出し解析を行っていたが、本年度は詳細な形態評価が可能な3D-SPGR法による画像を参照画像として、半自動的に軟骨部分の抽出を行う解析システムを開発した。これにより、より再現性の高い客観的評価が可能となった。さらにこのシステムではdGEMRIC、T2mapping、及び3D-SPGR MRIの結果を三次元的にカラー表示し、経時的な変化を視覚的、定量的に評価可能である。本年度はこの解析システムを用いて、生体内に三次元培養軟骨を移植した後、最終的に最も良好な再生軟骨が得られる至適な作成条件の検討を行った。結果は以下のようにまとめられる。1.移植前の三次元培養軟骨は、サイトカインの添加量や添加時期、及び培養期間などを調節することにより、軟骨成熟度の幅広い調節が可能であった。2.移植前の三次元培養軟骨は、成熟がプラトーに達する約7-10日前に生体内に移植すると、最終的に最も良好な再生軟骨が得られた。3.三次元培養軟骨はサンプルにより成熟の速度が異なるが、MRIによる経時的評価を行うことで、最適な移植時期を把握可能であった。4.生体内で最も良好な再生軟骨が得られる三次元培養軟骨は、移植直前の評価で、より高いグリコサミノグリカン濃度と適度なコラーゲン濃度を有する、軟骨厚3mmのサンプルであった。本年度までに得られた研究成果は、2009年5月に米国で開催された、国際軟骨再生学会、及び2009年9月にカナダで開催された国際関節症学会において発表を行った。今後は研究成果の英語医学雑誌への投稿を行う予定である。本研究では、再生軟骨のMRIによる多角的組織組成評価法を確立すること、及び間葉系幹細胞を用いた三次元培養軟骨により、良好な再生軟骨を得るための至適条件を明らかにすること、を目的として研究を行った。本年度は研究の最終年度に当たり、これまで得られた研究結果の総括と、必要な追加研究を行った。MRIによる多角的組織組成評価法に関しては、昨年度までに軟骨の質的評価が可能なMRI撮像法である、dGEMRIC及びT2mapping、詳細な形態評価が可能な3D-SPGR法を組み合わせた解析システムの開発を行った。本年度に行った検証実験により、本解析システムは精度が高く、また高い再現性を持つことが確認された。また本解析システムは三次元培養軟骨組織だけでなく、軟骨再生手術を行った実際のヒト症例にも応用可能であることが示され、今後の臨床評価に有用であると考えられた。良好な再生軟骨を得るための至適条件に関しては、昨年度までに播種細胞数、サイトカインの添加量や添加時期、三次元培養の期間と生体への移植時期等の最適な条件の検討を行った。本年度に行った追加研究により、これらの条件に加え、間葉系幹細胞を採取した個体の違いや、培養軟骨組織中に実際に生着した細胞密度の違いなどによって、サンプルの成熟速度にある程度の差違あることがわかった。この差違に関しては、MRI解析システムにより個々のサンプルの経時的評価を行うことで、最適な生体への移植時期を把握し対応することが可能であった。
神経回路の機能異常を高速多ニューロンカルシウムイメージング法で捉える

記憶や学習を司る脳部位である海馬では、様々な種類の脳波が観察されることが古くから知られている。そうした様々な種類の脳波の中でも、ノンレム睡眠中によく観察される「鋭波」は、一度つくられた記憶を脳回路に定着させるのに重要なはたらきをしている。興味深い事に、「鋭波」が起こっている時には、一度つくられた記憶が脳内で再生(リプレイ)されていることが近年の研究で明らかになってきた。しかしながら、脳にどのような形で記憶痕跡がつくられ、脳がどのような仕組みで一度たくわえた記憶痕跡を再び読み込み、記憶をリプレイすることができるのかについては明らかではなかった。私は記憶にかかわったニューロンを、そうでないニューロンとは区別できる特殊な遺伝子改変マウスを用い、記憶に関わったニューロンが優先的に活動しやすくなることで記憶のリプレイが起こっていることを示した。そして、記憶にかかわったニューロンが平均よりも大きな興奮性シグナルを受け取ることで、記憶のリプレイが起こることを明らかにした。また、幾つかの状況証拠から、「LTP」という学習プロセスによる興奮性の増強こそが、記憶痕跡をかたちつくることを示すことができた。本研究成果により、脳が極めて精細な興奮性調節に基づいて記憶を取り出すことができるという画期的な発見がもたらされ、記憶のメカニズムの解明に向けた大きな研究の進展が得られた。数百個のニューロンの時空活動パターンを同時に記録することができる「多ニューロン画像法」を応用し、従来の技術では解明できなかった記憶のメカニズムを明らかにした。この功績は分野の内外から高く評価され、「東京大学総長賞」を受賞した。虚血による脳障害の形成に関与する機序の全容解明は急務である。これまでの精力的な研究の結果、虚血から細胞死へと至る過程に関与する様々な細胞内シグナル分子が明らかとなってきた。しかし脳というシステムでなされる情報処理では、多細胞が統合された神経回路がその基盤となっている。そのため神経生理機能の異常の原因を特定の分子や細胞に求めるのではなく「回路システムの崩壊」としてマクロに理解する必要がある。申請者は従来の研究においては見過ごされてきた神経回路レベルでの研究こそ、今までに明らかとなってきた分子・細胞レベルでの知見と行動レベルでの知見を結びつけ、さらに両者において捉えられなかった事実を明らかにできると考えた。機能的多ニューロンカルシウム画像法(fMCI)は、個々の細胞レベルの高い空間分解能と高い時間分解能を保持しつつ、数百個の細胞集団の活動を一斉に可視化できる画期的な手法である。神経回路により構築されるシステムとしての脳の特性を、fMCIを用いれば記録することができる。申請研究では、fMCIを脳スライス標本または生体動物に適用し、中枢神経回路の機能異常を解析した。脳スライス標本に対して実験的虚血モデルとしてOxygen Glucose Deprivation法(以下OGD)を適用しfMCIにより観察を行った。OGDとは、虚血時のような低酸素低糖状態のin vitroモデルとして、神経細胞を酸素とグルコースを排除した条件に曝す方法である。その結果、急性的な影響として神経回路の過興奮が起こり、持続的な影響として回路の抑制が起こることを見出した。また興奮性の上昇にも関わらず、ネットワーク活動は非同期性を保持していることを明らかにした。(Biological & Pharmaceutical Bulletinに論文を発表)。脳というシステムでなされる情報処理では、多細胞が統合された神経回路がその基盤となっている。私は従来の研究においては見過ごされてきた神経回路レベルでの研究こそ、今までに蓄積されてきた分子・細胞レベルでの知見と行動レベルでの知見を結びつけ、さらに両者において捉えられなかった事実を明らかにできると考えた。私は神経回路の機能を捉えるための有効な手法のひとつとして、機能的多ニューロンカルシウム画像法(fMCI)に注目した。fMCIは、多数のニューロンの活動を「視る」ことによって観察する技術であり、目的の回路内の個々のニューロンがいつ、どこで、どのように発火したのかを捉えることができるため、脳研究の次世代を担う実験技術として期待されている。私はfMCIを病態解析研究に応用し、様々な脳回路機能異常の病態をイメージングによって捉えてきた。海馬スライス培養系を用いて様々な病態モデルを作成し、神経回路活動をfMCIにより観察した。その結果、高温度条件下(40°C付近)では神経集団が集団同期活動を起こすこと、圧力上昇は神経活動へ影響を及ぼさないこと、エネルギー欠乏条件下では神経回路の過興奮が起こり、持続的な影響として回路の抑制が起こることを見出した(本研究成果によりロレアル-ユネスコ女性科学者日本奨励賞を受賞)。このアプローチは病態研究だけでなく、薬理スクリーニングにも応用することができるため、新薬開発への応用が期待される。

私は記憶にかかわったニューロンを、そうでないニューロンとは区別できる特殊な遺伝子改変マウスを用い、記憶に関わったニューロンが優先的に活動しやすくなることで記憶のリプレイが起こっていることを示した。そして、記憶にかかわったニューロンが平均よりも大きな興奮性シグナルを受け取ることで、記憶のリプレイが起こることを明らかにした。また、幾つかの状況証拠から、「LTP」という学習プロセスによる興奮性の増強こそが、記憶痕跡をかたちつくることを示すことができた。本研究成果により、脳が極めて精細な興奮性調節に基づいて記憶を取り出すことができるという画期的な発見がもたらされ、記憶のメカニズムの解明に向けた大きな研究の進展が得られた。数百個のニューロンの時空活動パターンを同時に記録することができる「多ニューロン画像法」を応用し、従来の技術では解明できなかった病態の発現機構を明らかにした。この功績は分野の内外から高く評価され、権威ある賞「ロレアル・ユネスコ女性科学者日本奨励賞」(ロレアルグループがユネスコとの協力体制で女性科学者を表彰するもの)を受賞した。数百個のニューロンの時空活動パターンを同時に記録することができる「多ニューロン画像法」を応用し、従来の技術では解明できなかった記憶のメカニズムを明らかにした。この功績は分野の内外から高く評価され、「東京大学総長賞」を受賞した。リップル波は海馬に特徴的な脳波である。ヒトの側頭葉てんかん患者の海馬では、周波数が通常に比べて高い特徴的なリップル波(Fast Ripple)が観察されるという事実がこれまで多く報告されており(Bragin et al,1999)、Fast Ripple発生の頻度上昇と、てんかん患者の海馬委縮や神経細胞死の程度には相関があることも指摘されている(Staba et al,2007)。これらの事実から、リップル波を理解することは側頭葉てんかんの病態解明にも大いに貢献することが考えられるため、リップル波に「多ニューロン画像法」を応用する予定である。既に脳切片標本でリップル波を観察し、それをイメージングする実験系を確立しているため、十分に可能であると考えている。
国家主導の社会政策への批判：デュルケム社会学の同時代的／現代的意義

2018年度に実施した研究の最も大きな成果は,『デュルケムの近代社会構造ー有機的連帯から職能団体へ』の出版である.本書の原型は,2016年度の研究成果である学位論文であるが,出版に際して,その後の研究の進展を踏まえた加筆修正を行っている.具体的には,デュルケムが『社会分業論』と併せて提出した博士副論文であるモンテスキュー論に着目し,『社会分業論』の出版以後,職能団体論として展開されるに至った近代社会構造の萌芽が,『法の精神』の君主政論の読解に存在することを明らかにした.本書の成果のうち,本研究課題にとって重要なのは,以下の2点である.まず1点目は,国家主導の社会政策に対するデュルケムの批判が,同時代のドイツの社会科学を分節化して理解する視点と連動している点である.ワグナーとシュモラーに代表されるドイツの講壇社会主義に対してデュルケムは,立法に過度の期待を寄せ,国家による上からの介入を偏愛する結果に陥っていると批判しているが,このデュルケムの主張の背後に存在したのは,ドイツにて講壇社会主義を批判していたシェフレの議論である.デュルケムはその学問的キャリアの最初期からシェフレの議論を肯定的に評価しており,『社会分業論』におけるデュルケムの実践的・思考的な問題関心の基盤となっているのは,シェフレであると評価できる.2点目は,シェフレの社会主義論が,『社会分業論』の後にデュルケムが提示することになる職能団体論にも影響を与えている点である.講壇社会主義に対抗してシェフレの提示した社会主義とは,職能団体の現代的再建により,経済活動の組織化を進めることで,国家の肥大化傾向を抑制すると同時に,自己本位主義の広がりに伴う社会の解体的な傾向を抑制するという構想であった.このシェフレの構想に対して,職能団体と国家との関係を法的に制度化する重要性を加味したのが,デュルケムの職能団体論である.2018年度に実施した研究は,『デュルケムの近代社会構造ー有機的連帯から職能団体へ』の刊行に向け,専らこれまでに蓄積してきた研究実績を振り返り,その意義を明確化する作業にあてることになった.本書の公刊により,デュルケム社会学の同時代的意義を明らかにするという本研究課題の1つ目の基軸については,ある程度の展望を示すことができた.本研究課題のもう1つの基軸であるデュルケム社会学の現代的意義については,作田啓一におけるデュルケム受容への着目という昨年度に得られた着想を具体化すべく,前期作田のテキストの分析結果をまとめる作業を行った.この作業を進めるなかで,1960年代の日本における社会学の位置付けを再検討する必要性を意識するに至り,社会学という枠組みを越えた当時の知的潮流の中で,デュルケムの政治社会学の現代的意義を検討する作業にも着手した.この着想を推し進めるために必要な文献等の収集には一定の目途が立った.今後の研究の推進方策としては,デュルケム社会学の現代的意義を明らかにするため,前期作田におけるデュルケムの政治社会学の受容とその意義に関する研究を推進したい.具体的には,前期作田のデュルケム受容の特徴を,日本社会における集団の位置づけに関する作田の理解を背景として明確化すべく,政治学者の石田雄との関係に注目して分析を試みる.2016年度に実施した研究の成果として最も重要なのは,「デュルケムの近代社会構想ー有機的連帯から職能団体へ」との表題の下にまとめた学位論文である.この成果では,同時代のヨーロッパ社会に対するデュルケムの診断とその現状への危機感,及びその克服に向けた具体的な社会構想を明らかにした.加えてこの成果では,有機的連帯から職能団体へとデュルケムの近代社会構想が展開する背景には,近代社会において国家の担う役割が拡大している現実をデュルケムが明示的に踏まえ,個々人の自由と社会統合との両立という自らの思想的な課題における国家の位置づけを明確化するに至った変化が存在する点を解明した.当該年度の2つ目の成果は,神戸大学から廳茂先生,遠山俊介先生をお招きした学術講演会の開催である.この講演会を通じて,19世紀後半のドイツにおける「社会」をめぐる語り方の多様性と他の学問からの用語の移入の実態,及び明治初期の日本におけるスペンサー翻訳に伴う社会概念の形成過程が明らかになると同時に,国や学問の境界を越えた知識の流通と受容を検討するに際して,その方法論的な枠組みを吟味する必要性が明らかになった.3つ目の成果は,日本社会学会第89回大会でのテーマセッションの開催である.

流王がコーディネーターを務めたこのテーマセッションでは,先に挙げた国や学問の境界を越えた知識の流通と受容を検討する際の方法論的な枠組みを検討すべく,日本において明治期に作成された翻訳語の定着過程を複数の辞典の時系列的な調査を通じて考察する手法,現象学的社会学の展開を20世紀初頭の哲学的思考を社会学へと移入する運動として捉える視点,及び国外の社会学者や思想家の発想を積極的かつ継続的に摂取する中で,独自の社会学理論を提示した社会学者として作田啓一を捉える視点が提起された.当初の計画では,研究代表者が1名で研究を遂行しようと考えていたが,デュルケム社会学の意義を,国や学問の境界を越えた知識の流通と受容といった文脈を踏まえ,「社会的なもの」の展開に関する同時代的な認識のヴァリエイションに照らし合わせて検討を試みる,という本研究の方法論的な特徴の有効性を吟味するには,複数の研究者による協力を通じ,検討の対象を意識的に広げ,社会学的な知の変容とその現れの多様性を,19世紀後半から20世紀半ばにおける思想状況との対照を通じて考察するのが有意義であるとの着想を得た.幸いにも上に記した学術講演会やテーマセッションの開催を通じて,多数の研究者との協力が可能となり,本研究の提起する方法論の有効性を確かめることができた.19世紀後半から20世紀半ばという本研究が主題とする時期の社会学的な知の流通や受容を検討するに際して重要なのは,この時期においては広い意味での社会学的な研究が主題とすべき問題についても,またその問題を言語化するのに必要な用語についても,複数の見解が生じており,かつその見解の複数性が混乱として意識されていた事実を踏まえることである.このような思想状況における知識の流通は,特定の正しい知識がその妥当性を認められて伝播するとの枠組みではなく,1人の論者の中においても複層的な知識の集合の中から,別の論者が自覚的であれ無自覚的であれ,選択的な過程を通じて,その知識を別の文脈において受容するとの枠組みで考えるのが適切であるとの知見が得られた.この方法論的な知見を具体的な研究に活かすには,翻訳や辞典の編纂,学説の整理や紹介といった知識の流通過程の現場に着目し,そこにおける選択の同時代的な意義を考察するのが有意義だと明らかになった.2017年度に実施した研究の1つ目の成果は,マートンのアノミー論におけるデュルケム受容の検討である.マートンのデュルケム受容については,ベナールの研究が存在するが,前年度の研究成果である学位論文で検討したパーソンズのデュルケム受容の偏りを踏まえ,1938年版のアノミー論については,『社会分業論』に関するパーソンズのデュルケム理解の反映として解釈すべきであり,『自殺論』とは切り離して解釈するのが適切であるとの知見に至った.確かに1949年の加筆修正版では,パーソンズのデュルケム理解からの影響は不明瞭となっているが,アノミー概念の位置づけ自体は,加筆後も基本的には変化していないと判断できる.2つ目の成果は,作田啓一におけるデュルケム受容の検討である.この主題については,前年度に開催した日本社会学会第89回大会でのテーマセッションでの着想を展開したものである.まず2017年7月に開催の公開シンポジウムにおいて,1960年代の作田に関する研究を取り上げ,作田のテキストの理解には,作田自身が直面していた同時代の現実との関連のみならず,作田が受容した欧米の学説との関係を考慮するのが有効であるとの視点を提起した.その上で同年11月の日本社会学会大会では,60年代から70年代前半の作田のテキストにつき,デュルケムの政治社会学の批判的摂取という観点から,リースマンや同時代の日本の政治学者による日本社会論への理論的応答として理解を試みる報告を行った.3つ目の成果は,政治社会学という学問領域の困難と可能性を巡る検討である.具体的には,『政治的リベラリズム』を中心とした後期ロールズの政治哲学を,社会学の視点から解釈し直した金野美奈子の『ロールズと自由な社会のジェンダー』の議論の構図を検討し,社会学が政治や公共といった主題を論じる際の課題を検討し,デュルケムの問題提起の現代的意義を明らかにした.2017年度に実施した研究は,デュルケム社会学の意義を,国や学問の境界を越えた知識の流通と受容といった文脈を踏まえ,「社会的なもの」の展開に関する同時代的な認識のヴァリエイションに照らし合わせて検討を試みる,という本研究の方法論的な特徴を生かすべく,専らデュルケム社会学の現代的意義を検討するものとなった.
ソフトマター(特に膜糸)の組織化ダイナミクスに関する研究

膜系の自己組織化について既に、スポンジ・オニオン・ラメラなどのさまざまな相が形成されることはよく知られているが、そのようなトポロジー変化がどのように起きてマクロな構造変化に結びつくのかといった、運動学的な経路の詳細については、ほとんど未解明のままである。特に、膜間に内包された水の存在が、膜系の相転移ダイナミクスにどのような影響を与えるかという問題は、重要な問題でありながらほとんど研究されていないのが現状である。本研究では、ラメラ相という一次元の周期構造が、周期の異なる2つのラメラ相に相分離するという現象について、はじめてそのダイナミクスに焦点を当てて研究を行った。位相差顕微鏡による相分離過程のダイナミクスの直接観察、蛍光標識を内包した2分子膜の共焦点レーザ顕微鏡による3次元観察、顕微ラマン分光による成分の空間分布の測定により、相分離の過程を詳細に研究した。その結果、2つの成分からなる混合系であるにもかかわらず、過渡的に2つの周期の異なるラメラ相のほかに第3の相として水の相が形成されることを見出した。このことは、ラメラ相の膜の間から水を排出し、それをラメラ相の間に吸収するという素過程を経て相分離する際、水の排出と吸収のダイナミクスの非対称性(水の排出は早いが、吸収には長時間を有する)のために、水溜がまず形成され、そののちにゆっくりと水が膜間に取り込まれるという遅い過程が存在することを強く示唆している。これは、2成分系の相分離に過渡的にしろ3相共存が観察された初めての例であり、動的な非対称性の相分離に対する新しい効果として極めて興味深い現象であるといえる。ソフトマターの大きな特徴は、その時空階層性にある。最近、階層性を内包した液晶としてクロマチック液晶が注目を集めている。クロマチック液晶は、多くの場合ディスク状の分子の自己組織化により形成される。すなわち、クロマチック分子が棒状の凝集体を形成し、それがあるパッキング密度を超えるとネマチック液晶に代表されるメゾフェイズを形成する。この系は、分子、棒状凝集体、液晶秩序という階層的な秩序化様式をとり、そのため、流動場などにより、中間階層である棒状凝集体に変化を与えることで、液晶秩序を制御できる可能性という点で際立った特徴を有する。本年度は、クロマチック液晶の代表である、インタール・水混合系において基礎実験を行なった。具体的には、偏光顕微鏡観察により、ネマチック液晶領域、等方相との共存域、等方相の相境界を、温度、組成の関数として求め、相図を決定した。また、レオメータにより、各相の流動特性の温度、組成依存性を調べた。この過程で、等方相とのネマチック相が共存する際、界面へのアンカリングと弾性変形の競合により、興味深い形態のドメイン構造が観察された。また、あるずり変形速度以上で、非線形な流動挙動が観察され、このことは、実際に階層的な構造が流れにより変化していることを強く示唆している。現在、動的光散乱により、この液晶の緩和の階層性についての研究を行なっている。これらのデータをもとに、非線形流動がどの階層のどのような構造変化に起因しているのかを明らかにできると期待している。せっけん膜系のラメラ・ラメラ相転移のダイナミクスに関して研究を行い、色素を膜内にとりこませることにより、相分離構造の3次元可視化に成功した。その結果、2成分系の相分離でありながら2つの周期の異なるラメラ相に加え、第3の相として水相が付加的に形成されることが明らかとなった。この成果は、従来の相分離の常識を破るものであり、現在そのメカニズムも含めて検討しているところである。また、液晶の欠陥の可視化にも挑戦しているところである。ソフトマターの特徴である階層性を内包した液晶として、クロマチック液晶が注目されている。まず、クロマチック液晶の代表である、インタール・水混合系において基礎実験を行なった。また、あるずり変形速度以上で、非線形な流動挙動が観察され、このことは実際に階層的な構造が流れにより変化していることを強く示唆している。現在、動的光散乱により、液晶の緩和の階層性について研究を行なっている。

特に、膜間に内包された水の存在が、膜系の相転移ダイナミクスにどのような影響を与えるかという問題は、重要な問題でありながらほとんど研究されていないのが現状である。本研究では、ラメラ相という一次元の周期構造が、周期の異なる2つのラメラ相に相分離するという現象について、はじめてそのダイナミクスに焦点を当てて研究を行った。位相差顕微鏡による相分離過程のダイナミクスの直接観察、蛍光標識を内包した2分子膜の共焦点レーザ顕微鏡による3次元観察、顕微ラマン分光による成分の空間分布の測定により、相分離の過程を詳細に研究した。その結果、2つの成分からなる混合系であるにもかかわらず、過渡的に2つの周期の異なるラメラ相のほかに第3の相として水の相が形成されることを見出した。このことは、ラメラ相の膜の間から水を排出し、それをラメラ相の間に吸収するという素過程を経て相分離する際、水の排出と吸収のダイナミクスの非対称性(水の排出は早いが、吸収には長時間を有する)のために、水溜がまず形成され、そののちにゆっくりと水が膜間に取り込まれるという遅い過程が存在することを強く示唆している。これは、2成分系の相分離に過渡的にしろ3相共存が観察された初めての例であり、動的な非対称性の相分離に対する新しい効果として極めて興味深い現象であるといえる。
劣VANET通信環境を想定した車両クラスタリング及び災害時車両クラウドの実現

近年,高度交通システムの実現に向けて,車両アドホックネットワーク(VANET)を用いた運転支援システム実現の取組が進められている.車両アドホックネットワーク(VANET)を利用することで,より正確かつ迅速な交通情報案内,災害時における携帯基地局に依存しない情報共有(車両クラウド)が可能となる.本研究では,車両が高密度で分布する,または車両間リンクの中断が多発する(断続的な接続環境)劣悪な通信環境を考慮したVANET通信プロトコルを提案した.高密度環境においては,クラスタリングで送信者の数を削減することにより無線チャンネル利用効率を上げる方法を採用し,断続的な接続環境では,車両の移動,車両分布,ワンホップとマルチホップ通信のトレードオフ,路側装置の位置を考慮した中継車両選択とネットワークコーディングによるデータ量削減方式を組み合わせることを特徴とする.平成28年度には,高密度環境におけるクラスタリングに基づいた通信プロトコルを提案して,コンピュータシミュレーションを用いて提案プロトコルを評価した.強化学習を用いて,ファジィ論理に利用するファジィルール,メンバシップ関数を最適化することに焦点をあて,より現実的な無線電波伝搬モデル,車両移動モデルを用いて,提案プロトコルの評価と改善を行った.また提案プロトコルを実デバイスに実装して,実VANET環境での動作検証を行った.2年度目においては断続的な接続環境における通信プロトコルを提案して実証実験を用いて動作検証を行った.3年度目には,1年度目と2年度目のプロトコルを組み合わせて,通信環境の変化に迅速に適応できる通信プロトコルを設計した.実VANET環境,現実なアプリケーションにおける動作検証により提案手法を評価した.初年度においては,高密度環境におけるクラスタリングに基づいた通信プロトコルを提案して,コンピュータシミュレーションを用いて提案プロトコルを評価した.強化学習を用いて,ファジィ論理に利用するファジィルール,メンバシップ関数を最適化することに焦点をあて,より現実的な無線電波伝搬モデル,車両移動モデルを用いて,提案プロトコルの評価と改善を行った.本プロトコルでは,自律分散的にクラスタリングを行い,クラスタヘッド(中継ノード)のみによりパケットを中継することで送信者の数を削減し,より効率的な無線リソースの利用を図る.クラスタヘッドの選択が適切ではないと,効率が悪くなるまたは信頼性が低下するなどの問題が生ずる.しかしながらこれらの評価尺度は互いに相反する.この相反の状況はVANETにおける車両の分布や移動速度に依存し,最適解を求める画一的な評価式を求めるのは難しいと考えられる.各ノードで保持している情報は定期的なHelloメッセージの交換から得られたものであるため,必ずしも正確ではなく,不完全,不確かであるといえる.また次の中継ノードとのリンクがよくても,経路全体の品質がよいとは限らない(経路はクラスタヘッドの選択で決まる).これらの理由からクラスタヘッドを選択することは難しい問題となる.そこで本研究では,ファジィ論理により車間距離,移動状況,信号強度を統合化する,また強化学習を用いて全体的に最適なパラメータを決定することで安定かつ効率的な通信を可能にする方式を提案した.ファジィ論理は人間の思考と似たような近似的な推論を扱うことができ,複雑なシステムを制御することが可能となる.強化学習は,現在の状態を観測し,一連の行動を通じて報酬が最も多く得られるような方策(ファジィルール,メンバーシップ関数)を学習できる.本研究では,車両が高密度で分布する,または車両間リンクの中断が多発する(断続的な接続環境)劣悪な通信環境を考慮したVANET通信プロトコルを提案することを目標としている.初年度の計画では,高密度環境におけるクラスタリングに基づいた通信プロトコルを提案して,コンピュータシミュレーションを用いて提案プロトコルを評価することを予定した.当初の計画通り,プロトコルの提案を行い,ファジィ論理に利用するファジィルール,メンバシップ関数を最適化することに焦点をあて,より現実的な無線電波伝搬モデル,車両移動モデルを用いて,提案プロトコルの評価と改善を行った.さらに,2年目に予定していた断続的な接続環境対応プロトコルの一部の提案と評価を行った.研究成果を国際会議1件,研究会発表2件にて発表した.また論文誌1件,国際会議2件は投稿中である.本研究の目的は,車両アドホックネットワーク(VANET)における劣悪な通信環境を考慮した通信プロトコルの提案並びにシミュレーションと実証実験による評価を行うことである.平成29年度には,断続的な接続環境を想定したVANET通信手法に焦点をあてた.中継車両の選択が適切ではないと,データが目的地まで届かない,または無線リソースの利用効率及びスループットが低下する場合がある.そこで本研究では,車両間距離,移動速度,信号強度をファジィ論理により統合し,無線リンク品質,車両の移動予測,ノード分布情報に基づいて,中継車両を選択する方式を提案した.さらに,無線通信のブロードキャスト特性に対するネットワークコーディングの有効性を利用して,低オーバヘッドでデータを複数の車両に配布することにより,低遅延,高スループットを達成した.中継車両の数と通信品質(スループット,遅延)の関係を強化学習コントローラで学習することで,ネットワーク環境に応じて自動的にパラメータを調整できる通信プロトコルを提案した.またエンドツーエンド接続に依存するマルチホップ通信方式とDTN方式を組み合わせることでスループットの最大化を実現した.コンピュータシミュレーションを用いて,他の既存研究と比較しながら,提案プロトコルの評価を行った.シミュレーションにより,様々なネットワークトポロジにおいて提案プロトコルの性能評価を行い,問題点を見つけて提案プロトコルを改良することを繰り返した.また実ネットワーク環境にて提案プロトコルの性能を評価し,提案プロトコルの改良を行った.当初の計画通り,断続的な接続環境における通信プロトコルを提案して実証実験を用いて動作検証を行った.

具体的には,車両の移動,無線リンク品質,車両分布に基づき中継車両を選択する,またネットワークコーディングを用いて全体送信データ量を削減し,送信効率を向上させる方式を提案した.さらに,エンドツーエンド接続に依存するマルチホップ通信方式とエンドツーエンド接続に依存しないDTN方式の組み合わせを最適化する手法を提案した.より柔軟且つ知能的なプロトコルを設計するためには,ファジィ論理を用いて複数の要素を統合的に考慮する,強化学習を用いて最適な通信パラメータを選択する方式を利用した.また平成30年度研究計画の一部は既に実現できている.近年,高度交通システムの実現に向けて,車両アドホックネットワーク(VANET)を用いた運転支援システム実現の取組が進められている.車両アドホックネットワーク(VANET)を利用することで,より正確かつ迅速な交通情報案内,災害時における携帯基地局に依存しない情報共有(車両クラウド)が可能となる.本研究では,車両が高密度で分布する,または車両間リンクの中断が多発する(断続的な接続環境)劣悪な通信環境を考慮したVANET通信プロトコルを提案した.高密度環境においては,クラスタリングで送信者の数を削減することにより無線チャンネル利用効率を上げる方法を採用し,断続的な接続環境では,車両の移動,車両分布,ワンホップとマルチホップ通信のトレードオフ,路側装置の位置を考慮した中継車両選択とネットワークコーディングによるデータ量削減方式を組み合わせることを特徴とする.平成28年度には,高密度環境におけるクラスタリングに基づいた通信プロトコルを提案して,コンピュータシミュレーションを用いて提案プロトコルを評価した.強化学習を用いて,ファジィ論理に利用するファジィルール,メンバシップ関数を最適化することに焦点をあて,より現実的な無線電波伝搬モデル,車両移動モデルを用いて,提案プロトコルの評価と改善を行った.また提案プロトコルを実デバイスに実装して,実VANET環境での動作検証を行った.2年度目においては断続的な接続環境における通信プロトコルを提案して実証実験を用いて動作検証を行った.3年度目には,1年度目と2年度目のプロトコルを組み合わせて,通信環境の変化に迅速に適応できる通信プロトコルを設計した.実VANET環境,現実なアプリケーションにおける動作検証により提案手法を評価した.平成29年度には,断続的な接続環境を想定したVANET通信手法に焦点をあてる.中継車両の選択が適切ではないと,データが目的地まで届かない,または無線リソースの利用効率及びスループットが低下する場合がある.そこで本研究では,車両間距離,移動速度,信号強度をファジィ論理により統合し,無線リンク品質,車両の移動予測,ノード分布情報に基づいて,中継車両を選択する.さらに,無線通信のブロードキャスト特性に対するネットワークコーディングの有効性を利用して,低オーバヘッドでデータを複数の車両に配布することにより,低遅延,高スループットを達成する.