hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
墳墓築造の経緯と展開からみる古墳時代社会の特質

今年度は、三角縁神獣鏡の相対年代についての分析、さらにその成果をふまえた地域における受容のあり方を中心に、古墳時代前期における墳墓築造の経緯と展開について研究を実施した。三角縁神獣鏡の相対年代については、生産面の特徴を共有する鏡群の抽出をもとに、舶載鏡と位置づけられる例を全体で4段階に区分した。そのうえで、生産の画期を3段階目と4段階目の間と考えた。そのうえで、ひとつは東海地方におけるケーススタディをおこない、いまひとつは兵庫県揖保川流域における三角縁神獣鏡出土古墳を具体的にフィールドワークの対象として検討を試みた。その結果、古墳時代前期の中頃に、地域圏の形成のあり方に変動をうかがうことができ、古墳築造のあり方に強い影響をうかがえる可能性があることを指摘した。すなわち、前期中葉までの地域間交流は、地域という大きな枠組みを期盤に展開したものではなく、複雑な地域圏が多様な交流をおこなっていたものと想定できる。その後、前期中葉に至ると、より広域で地域圏が形成されるようになり、その結果として古墳の築造場所の変化、首長墳の数的な統合が現象として表出するものと考えた。そして、さらに時期が下降すると、地域間交流は安定的なものとなり、各地において定型化した埴輪や葺石をもつ前方後円墳が出現するものと想定した。なお、上記の分析のほか、これまでにも継続してきた古墳出土青銅器についての技術的な比較検討や、日韓の古墳時代・三国時代の併行関係を考える材料の提示などを試みた。今年度は、主に古墳出土の副葬品の生産と流通にかかわる分析を実施した。対象とした副葬品は、鉄製刀剣、筒形銅器、三角縁神獣鏡である。まずは、これまで資料化を進めていた鉄製刀剣類にかんする論考を作成した。おもに鉄剣を中心的にとりあつかい、その装具の形態が機能と密接にかかわる可能性を考慮して、装具の形態変化から鉄剣の変遷を説明した点が特徴である。あわせて、その生産体制についても素描し、中期初頭段階に画期があったことなどを指摘した。また、筒形銅器にかんしては日本列島出土例について資料見学を実施し、実測図の作成、写真撮影などの資料化を進めた。そのうえで、本年度はとくにその使用と副葬のあり方について検討を深め、古墳に副葬されるその背景を考察した。副葬方法や分布、出土古墳の特徴などから、すべての筒形銅器が倭王権による分配によって各地の古墳被葬者のもとにもたらされたと考える必要がないことを説いた。従来、筒形銅器は王権内の勢力抗争に用いられた器物と評価されてきたが、そうした考えを根本から検証する必要性を指摘した。さらに、いまだ十分な成果発表をおこなっていない、舶載三角縁神獣鏡について未見の資料について閲覧をおこない、断面図の作成、写真撮影を実施した。なお、この過程でこれまでの自身の三角縁神獣鏡にかんする研究成果について、口頭発表の機会をもつとともに、一部の例を用いて、三角縁神獣鏡の鋳型をおこす際に使用された挽型の実態と挽型の複数回使用についての論考を作成した。そのなかで、挽型の共有が三角縁神獣鏡の生産面の特徴のひとつに数えることが可能であると指摘した。そして、上記の成果を含めたこれまでの論考を博士課程論文にとりまとめ、提出した。なお、フィールドワークとして、兵庫県香美町文堂古墳の測量調査を実施した。今年度は、昨年度の成果に基づいて論考を作成・発表するとともに、古墳という場における副葬品のあり方について分析を試みた。対象とした副葬品は、鉄製品、筒形銅器、三角縁神獣鏡である。まずは、発行年は2006年3月であるが、実際の刊行は2007年3月となった鉄製刀剣類にかんする論考である。古墳出土の鉄剣を対象に、外装の形態が機能と密接にかかわる可能性を考慮して、変遷と画期を明らかにした。また、筒形銅器にかんしては、製作時に残る技術的な痕跡を詳細に観察し、その製作技術を復元するとともに、鋳型の構造の違いに基づく新分類を試みた。その結果、筒形銅器を新古に編年することが可能となった。さらに、出土古墳の様相、とくに分布や出土点数、墳丘規模との関係を整理することにより、その特徴的な流通形態についても把握することができた。さらに、私見の提示をおこなっていなかった舶載三角縁神獣鏡について、断面形態の異同に基づく規格という観点から、その変遷を跡づけた論文を投稿した。三角縁神獣鏡が生み出された背景を含めた、製作動向について整理し、生産面における特質を明らかにした。古墳という場における副葬品のあり方にかんする研究については、埋葬儀礼を復元する材料として、とくに埋葬施設の展開過程に着目している。現在、分析を継続中であるが、来年度の早い段階で成果をまとめる予定である。また、ケーススタディとして、東海地方における古墳築造の経緯と展開について、ちり的な特性も考慮しながら整理を試み、地域的な特質を抽出した。こうした観点に基づき、兵庫県内の古墳について検討する必要があると考え、フィールドワークとしてたつの市に所在する龍子三ツ塚古墳群の測量調査を実施した。あわせて同古墳群から出土した遺物の調査を実施し、基礎的な資料の再検討についても試みた。

三角縁神獣鏡の相対年代については、生産面の特徴を共有する鏡群の抽出をもとに、舶載鏡と位置づけられる例を全体で4段階に区分した。そのうえで、生産の画期を3段階目と4段階目の間と考えた。そのうえで、ひとつは東海地方におけるケーススタディをおこない、いまひとつは兵庫県揖保川流域における三角縁神獣鏡出土古墳を具体的にフィールドワークの対象として検討を試みた。その結果、古墳時代前期の中頃に、地域圏の形成のあり方に変動をうかがうことができ、古墳築造のあり方に強い影響をうかがえる可能性があることを指摘した。すなわち、前期中葉までの地域間交流は、地域という大きな枠組みを期盤に展開したものではなく、複雑な地域圏が多様な交流をおこなっていたものと想定できる。その後、前期中葉に至ると、より広域で地域圏が形成されるようになり、その結果として古墳の築造場所の変化、首長墳の数的な統合が現象として表出するものと考えた。そして、さらに時期が下降すると、地域間交流は安定的なものとなり、各地において定型化した埴輪や葺石をもつ前方後円墳が出現するものと想定した。なお、上記の分析のほか、これまでにも継続してきた古墳出土青銅器についての技術的な比較検討や、日韓の古墳時代・三国時代の併行関係を考える材料の提示などを試みた。
重度頭部外傷における衝撃波・キャビテーションの関与 : 治療法と防止機構の開発

再現性のある衝撃波脳損傷ラットモデルを用いた(免疫)組織学的検証、音響インピーダンスの観点から妥当性を有する頭蓋模擬モデルを用いた可視化・圧測定による機序解明を行った。10MPa以上で照射側に照射部を中心に出血・壊死、対側に神経細胞の紡錘化、照射側病変を中心とした広範な血管透過性亢進を認めた。対側では頭蓋骨に反射した反射波と膨張波の干渉、さらにキャビテーションの存在が対側損傷に関与しているものと考えられた。本研究は頭部外傷、とくにblast injuryの機序解明に知見をもたらしたと考えられる。本研究の目的は頭部外傷受傷時における衝撃波、それに付随して発生するキャビテーションの関与の有無を明らかにし、それが脳損傷に与える影響と機序を解明した上で、受傷時の予防手段の開発に繋げることにある。本年度は1).衝撃波頭部外傷動物モデルを用いて衝撃波およびキャビテーションにより起こる変化を組織学的・免疫組織学的・機能的に経時的に検証し、既に方法論が確立されている既存の頭部外傷モデル、脳虚血モデルにおける組織学的・免疫組織学的・機能的変化との比較を行い、脳実質損傷における衝撃波およびキャビテーションの関与の有無を明らかにすることを目的として検討を行った。8週令雄性SDラット右頭頂部に全麻下に骨窓を設け、アジ化銀を用いて衝撃波を発生、硬膜上から脳に単発照射を行った。照射過剰圧によりI.5MPa以下、II.510MPa、III.1015MPa、IV.1520MPa、V.2025MPaの5群に分けた。経時的変化としては照射1、3、24、72時間後において標本を摘出した。これまでのところ、II.III群においては衝撃波照射側に組織学的には前者では照射部を中心に脳内出血・壊死が認めらた。また、エバンスブルーを照射直後に静脈内投与すると、出血・壊死が認められた領域外から脳梁を介して反対側におよぶ範囲内に色素の漏出が認められ、血管透過性の亢進を示唆する所見と考えられた。血管透過性の変化を示す機序としては摘出標本に対して免疫組織学的検討を行い、matrix metalloproteinase (MMP)2および9の増加を認める傾向にあったが、経時的変化を含めて検討を継続している。次年度は本動物モデルを用いた検討を継続し、IVおよびV群における組織学的検討により対側損傷の有無、また照射から72時間以内の組織学的所見の経時的変化を明らかにし、これらが引き起こす損傷を抑えるための急性期治療法を開発することを目的として損傷機序に関する検討をすすめる予定である。本年度も引き続き衝撃波頭部外傷動物モデルを用いて衝撃波およびキャビテーションにより起こる変化を組織学的・免疫組織学的・機能的に経時的に検証し、既に方法論が確立されている既存の頭部外傷モデル、脳虚血モデルにおける組織学的・免疫組織学的・機能的変化との比較を行い、脳実質損傷における衝撃波およびキャビテーションの関与の有無を明らかにすることを目的として検討を行った。照射過剰圧により1.5MPa以下、II.510MPa、III.1015MPa、IV.1520MPaの4群に分けた。III群以上では衝撃波照射側に照射部を中心に脳内出血・壊死が認められ、対側には神経細胞の紡錘形変形を認めた。これは過去の文献から衝撃波通過後に生じる変化と考えられた。エバンスブルーを照射直後に静脈内投与すると、出血・壊死が認められた領域外から脳梁を介して反対側におよぶ範囲内に色素の漏出が認められ、血管透過性の亢進を示唆する所見と考えられた。血管透過性の変化を示す機序としては摘出標本に対して免疫組織学的検討を行い、matrix metalloproteinase(MMP)2および9の増加を認める傾向にあり、経時的変化・閾値を含めて検討を継続している。本年度はさらに対側損傷を起こす機序の考察として頭蓋模擬モデル(音響インピーダンスの観点から頭蓋骨はアクリル、髄液は生理食塩水、硬膜はセロファン膜、脳は10%ゼラチンで模擬)を作成し、衝撃波を照射後の対側で起こる現象の圧測定と高速度撮影による可視化実験を行った。

その結果、対側では頭蓋骨に反射した反射波が組織内を通過するのに同期してキャビテーションの発生が圧履歴と可視化実験より示唆され、本研究で得られた画期的な結果であると思われる(英文誌投稿)。本研究はカリフォルニア大学脳脊髄外傷センターと共同して7TMRIによる浮腫、高次の機能評価へと発展・移行する。損傷防止機構に関しては引き続き流体研との共同研究により検討する予定である。
大規模遺伝子解析データの活用による食品成分の効果の個人差に関する包括的検討

個別化疾病予防のため、食品の効能に対する個人差をゲノムレベルで解明することが重要であるが、日本人集団を対象とする研究は乏しかった。本研究は食品因子と一塩基多型(SNPs)の関連の解明を目的とし、大規模日本人SNPsデータベースと食品摂取に関するアンケート調査を用いてゲノムワイド関連解析を実施した。着目した4つの食習慣に有意に関連するSNPsを同定し、インターネットによるゲノムコホート研究が有用であることを示した。特に、遺伝型によって魚の摂取頻度が変化することを初めて明らかにした。さらに、ヨーロッパ系集団と異なるSNPが日本人集団では食習慣に影響することを示した。疾患とヒト遺伝子多型(SNP)との関連については既に大規模なゲノムコホート研究が多数報告されているが、本研究では、これまで研究報告が少ない食品因子とSNPの関連について研究を行った。食品因子の中でも、コーヒーの摂取量とSNPとの関連については比較的研究が進んでおり、欧米では既にゲノムワイド関連解析(GWAS)により同定されたSNPsがコーヒーの健康増進メカニズム解明の糸口となる可能性が示唆されている。一方で、コーヒーの摂取量に関して日本人集団を対象とした大規模ゲノム解析の研究報告はないため、本研究ではまずコーヒー摂取量とSNPの関係について解析を行った。インターネット経由で募集した日本在住の健康な男女約1万人からコーヒーの摂取量に関するアンケート行い、同時に郵送キットにより唾液試料の回収を行った。アンケートは、1ヶ月あたりのコーヒー摂取量を7段階に分け、回答を得た。唾液試料からDNAを抽出した後、SNPアレイを用いてゲノムワイド(約30万SNPs)に遺伝子型タイピングを行い、pLINKを用いてGWASを行った。GWASによりゲノムワイドな有意水準(p値<5.0×10-8)を満たす遺伝子座を少なくとも2箇所同定した。このうち1つはカフェイン代謝やコーヒー摂取量との関連が既知であるaryl-hydrocarbon receptor(AhR)の近傍にあり、新規のSNPとしてはacyl-CoA dehydrogenasefamily member 10(ACAD10)の近傍の遺伝子座を同定できた。本研究で関連が明らかとなったACAD10は脂肪酸代謝に関連する遺伝子として知られており、コーヒー摂取による脂質代謝改善作用に関与する可能性が示唆された。また、本研究ではインターネットによるゲノムコホート研究でも食品因子に関わるSNP候補を抽出可能であることが示された。当初から初年度の研究として計画していた、既に解析を受けてゲノム情報を取得した集団を対象にした、食品摂取に関するアンケート調査を行い、ゲノムワイド関連解析を行うという研究を行うことができた。また、その研究を行った結果、これまで研究されてこなかった食品機能性とゲノムとの関連について新しい知見を得ることができた。食品摂取に関わる新規のSNPも抽出でき、インターネットによるゲノムコホート研究でも食品因子に関わるSNP候補を抽出可能であることが示された。また、研究成果は論文発表および学会発表を控えていることから、研究はおおむね順調に進展している。本研究は、ヒトに与える影響の重大性にもかかわらずこれまで研究報告が乏しかった、食品因子とSNPの関連を明らかにし、パーソナルゲノムの活用により食品の健康効果を個人に合わせて最適化する方法を提供するための基盤を整備することを目的としている。本年度は前年度ゲノムワイド関連解析(GWAS)により明らかにした、コーヒー摂取量と有意に関連づけられるSNPについて、男女による層別化解析を実施し、男女で影響が異なるSNPを同定した。結果、特にSNP rs11066015が、女性より男性で強い効果を持つことが示された。rs11066015は脂肪酸代謝に関連するACAD10遺伝子上に存在し、かつアルコール代謝に関連するALDH2遺伝子と連鎖することが知られている。また、日本文化に深く結びついた食習慣として、魚の摂食頻度に着目し、前年度と同様にインターネット経由のアンケート結果と遺伝子型タイピング結果を用いて、それぞれの形質についてPLINKを用いたGWASおよびメタ解析を行い、p<5.0×10-8を有意水準として関連するSNPを同定した。解析の結果rs11066015が同定された。本研究成果から、複数の食品因子についても、大規模アンケート結果とGWAS解析により影響SNPを特定できることが実証され、本手法が様々な食分野に応用可能であることが示された。また、同一のSNPによる異なる食習慣への影響が明らかになったことから、本SNPの判別が生活習慣の改善指導に有用である可能性が示唆された。現在、食習慣の個人差に強く影響する味覚の嗜好性について、同様の手法により解析を実施している。さらに本年度、より詳細な食習慣および栄養補助食品に関する追加アンケートを実施しており、食品因子や食品機能性とゲノムの関連性についてさらなる知見を得るための基盤を整備した。既に解析を受けてゲノム情報を取得した集団を対象に、追加のアンケート調査を行う。

これまでの研究から、対象とする食品成分の範囲を広げ、例えば特定保健用食品や健康食品、サプリメント等を摂取しているか、それらの摂取量や期間、摂取頻度についての情報を取得する。サプリメント等で通常利用されない栄養素に関しても特定のものを食品から積極的に摂取することを心がけている場合についてアンケートを実施する。またそれらのアンケート情報の中で母数が多い食品因子の上位いくつかについて、SNPとの関連を調べる。その際、これまでの摂取期間が長い、頻度が高い、摂取量が多い、実感がある、といった場合に重み付けがされるようにして解析を行う。関連解析は、線形回帰分析によりp-値が0.05未満の時に、統計的に有意であったと判断する。この際全ての統計解析にはPLINK (1.07)を使用する(http://pngu.mgh.harvard.edu/purcell/plink/)。このフェーズでは、これまでの研究に加えさらなる食品因子や食品機能性とゲノムとの関連について新しい知見を得られることが期待できる。食品科学データ解析を外注に頼らなくて良い項目に絞ったこと、システムの変更は当面必要なかったこと、サンプル作成は次年度に行うこととしたことからこれらを次年度に使用することとした。上記理由の内訳は本年度に必要となるので、使用予定である。
細胞分裂を完了させる新規切断因子の分子制御機構

染色体不安定性はがん細胞に広く見られる染色体分配異常であり、がんの悪性形質獲得や抗がん剤耐性獲得の要因であると考えられている。本研究では、細胞質分裂の完了に関与するOGG1の分子機序を明らかにする基礎研究を行い、さらにがん患者由来の臨床検体を用いてOGG1発現プロファイルと染色体不安定性の関連性を検証することで、OGG1の関与する細胞質分裂不全の分子病態と染色体不安定性の全体像を明らかにし,染色体不安定性を標的としたがん治療の可能性にアプローチするための学術的基盤を確立することを研究目的とした。前年度までにライブイメージングによる観察から,OGG1ノックダウンにより細胞質分裂の二細胞への切断遅延が起こることを発見している。ここで見出された現象の詳細な観察を可能とするために,染色体と細胞質分裂期ブリッジの構成成分であるチューブリンの可視化細胞を樹立した。また細胞質分裂期におけるOGG1の局在性を明らかにするために,OGG1特異的抗体を用いた蛍光免疫染色やOGG1-FLAGタンパク質を発現させた細胞をFLAG抗体で蛍光免疫染色を行い,ミッドボディーと呼ばれる細胞質分裂期ブリッジの切断部位に形成される構造体部位にOGG1が局在することが観察された。さらに細胞質分裂の二細胞への切断遅延誘導に対するOGG1関与を確証を得るために,ゲノム編集技術(CRISPR/Cas9システム)を用いてOGG1遺伝子ノックアウト細胞の樹立を試み,HeLa細胞を用いてOGG1ノックアウト細胞を樹立した。以上より、細胞質分裂期においてOGG1がミッドボディ因子の一員として細胞質分裂期ブリッジの切断への関与を強く示唆する結果を得ており,この発見の確証を得るためのさらなる検証を行っている。研究申請時の研究計画では平成29年度ー31年度の研究予定期間のうち、はじめに基礎研究として細胞質分裂の完了に関与するOGG1の分子機序を明らかにする基礎研究を行い、さらにがん患者由来の臨床検体を用いてOGG1発現プロファイルと染色体不安定性の関連性を検証することで、OGG1の関与する細胞質分裂不全の分子病態と染色体不安定性の全体像を明らかにすることを予定した。平成29年度はOGG1が細胞質分裂に関与する分子機序の解明に向けて,細胞質分裂の二細胞への切断遅延誘導に対するOGG1関与の確証および酸化ストレス除去因子とは異なる、細胞質分裂で特異的に有するOGG1の機能を検証した。平成30年度にはこれまでに得られた知見がOGG1遺伝子ノックダウンによるものであるために,OGG1タンパク質を細胞内から完全に除くことが困難であると考えられたため,ゲノム編集技術(CRISPR/Cas9システム)を用いてOGG1遺伝子ノックアウト細胞の樹立を試みた。平成29年度HeLa細胞を用いてOGG1ノックアウト細胞の樹立を試みたが,当研究室で実績のある方法ではノックアウト細胞は樹立できなかった。ここでOGG1遺伝子ノックアウトの方法を工夫することで最終的にはHeLa細胞を用いたOGG1ノックアウト細胞が樹立できたものの,当初計画していたよりも期間を有したと考えている。最終年度である令和元年度には、平成30年度にHeLa細胞を用いて樹立したOGG1ノックアウト細胞を用いて細胞質分裂の完了に関与するOGG1の分子機序を明らかにする基礎研究を進めていく。細胞質分裂の完了に関与するOGG1の分子機序を明らかにする基礎研究に関しては,時期特異的なタンパク質分解誘導系であるオーキシンデグロン法を用いてOGG1を分裂期特異的に分解することでOGG1が細胞質分裂における機能を有するかの検証を予定しており,すでに細胞の樹立を試みている。また,すでに細胞質分裂期ブリッジの切断部位に形成されるミッドボディにOGG1が局在することを示唆する結果を得ている。ミッドボディには多くのタンパク質が局在して協調的に切断に関わることが知られており、OGG1がどのような因子と結合し機能的に切断に関与するのかを明らかにするOGG1の結合因子群を同定していく。OGG1と同定された結合因子との免疫共沈降や共局在性の観察を行い、生理的な結合因子としての検証を行う。また、既知因子との機能的・局在的ヒエラルキーを決定するために、既知の切断責任因子の局在性がOGG1によって制御されるかをOGG1ノックアウト細胞を用いて明らかにする。まず細胞質分裂の二細胞への切断遅延誘導に対するOGG1関与を確証するために,ゲノム編集技術(CRISPR/Cas9システム)を用いてOGG1遺伝子ノックアウト細胞の樹立を試みた。当初はHeLa細胞を用いてOGG1ノックアウト細胞の樹立を試みたが,HeLa細胞が高度の異数性細胞であるためノックアウト細胞は樹立できなかった。現在正倍数性細胞であるHCT116細胞株を用いて再度OGG1ノックアウト細胞の樹立を試みている。また,OGG1ノックダウンにより見出された細胞質分裂の二細胞への切断遅延の詳細観察を可能とする染色体と細胞質分裂期ブリッジの構成成分であるチューブリンの可視化細胞を樹立した。

現在ライブイメージングによる詳細観察を行っている。また細胞質分裂期におけるOGG1の局在性を明らかにするために,OGG1特異的抗体を用いた蛍光免疫染色やOGG1-FLAGタンパク質を発現させた細胞をFLAG抗体で蛍光免疫染色を行い,ミッドボディーと呼ばれる細胞質分裂期ブリッジの切断部位に形成される構造体部位へのOGG1局在が観察された。以上より、細胞質分裂期においてOGG1がミッドボディ因子の一員として細胞質分裂期ブリッジの切断への関与を強く示唆する結果を得た。研究申請時の研究計画では平成29年度ー31年度の研究予定期間のうち、はじめに基礎研究として細胞質分裂の完了に関与するOGG1の分子機序を明らかにする基礎研究を行い、さらにがん患者由来の臨床検体を用いてOGG1発現プロファイルと染色体不安定性の関連性を検証することで、OGG1の関与する細胞質分裂不全の分子病態と染色体不安定性の全体像を明らかにすることを予定した。平成29年度はOGG1が細胞質分裂に関与する分子機序の解明に向けて,細胞質分裂の二細胞への切断遅延誘導に対するOGG1関与の確証および酸化ストレス除去因子とは異なる、細胞質分裂で特異的に有するOGG1機能の検証を計画した。研究開始時に得られていた生命現象の解析における進捗は、研究実績の概要に示したとおりOGG1関与する生命現象の多方面からの確証を得ることができたと考える。さらにOGG1の酸化ストレス除去因子としての機能を阻害する阻害剤の存在下においてOGG1遺伝子ノックダウンとの表現型の一致を観察できなかったことより,OGG1が細胞質分裂で特異的な機能を有することが強く示唆された。またがん臨床検体を用いたOGG1発現プロファイルの観察を胃がん,大腸がん,肺がん等の臨床検体を用いて免疫組織化学染色法によりOGG1発現量の評価を行った。染色体不安定性はがん細胞に広く見られる染色体分配異常であり、がんの悪性形質獲得や抗がん剤耐性獲得の要因であると考えられている。本研究では、細胞質分裂の完了に関与するOGG1の分子機序を明らかにする基礎研究を行い、さらにがん患者由来の臨床検体を用いてOGG1発現プロファイルと染色体不安定性の関連性を検証することで、OGG1の関与する細胞質分裂不全の分子病態と染色体不安定性の全体像を明らかにし,染色体不安定性を標的としたがん治療の可能性にアプローチするための学術的基盤を確立することを研究目的とした。前年度までにライブイメージングによる観察から,OGG1ノックダウンにより細胞質分裂の二細胞への切断遅延が起こることを発見している。ここで見出された現象の詳細な観察を可能とするために,染色体と細胞質分裂期ブリッジの構成成分であるチューブリンの可視化細胞を樹立した。また細胞質分裂期におけるOGG1の局在性を明らかにするために,OGG1特異的抗体を用いた蛍光免疫染色やOGG1-FLAGタンパク質を発現させた細胞をFLAG抗体で蛍光免疫染色を行い,ミッドボディーと呼ばれる細胞質分裂期ブリッジの切断部位に形成される構造体部位にOGG1が局在することが観察された。
フラクタル理論と超越数論の組織的研究

フラクタル理論と超越数論の横断的,組織的研究を目指した本研究において,以下に述べるような個別的結果が得られたので,これを報告したい.目標であった統一的結果を得るまでには至らなかったが,目標に向かって着実な土台ができたものと自負している.まず,自然なパラメータの入った特殊なセルフアファイン集合の連結性の問題を研究した.実際,代数的な問題と密接に関係しており,いわゆるマンデルブロー集合の自己相似版として力学系からみても極めて興味深い問題である.カイヤニエロの神経回路モデル(単独ニューロンに対する南雲・佐藤モデル)に関しても,超越数論に登場するマーラー関数と密接な関係があり,ニューロンモデルを摂動することによって超越数論に対する新たな寄与が生じるだろうと期待できる.今後も引き続き研究を進めていきたい.研究分担者の結果としては,未知空間におけるパスプランニングアルゴリズムを研究し,到達可能性の自動判定問題を論じた(桜川).動的パターン投影法を提案し,ビデオカメラとビデオプロジェクタを用いたプロトタイプシステムを実装した(日置).無限自己相似格子上のラプラシアンのスペクトルを研究し,ある種の対称性のない場合にはスペクトルがpure pointになることがわかった.DiamondFractal上にラプラシアンを構成する方法を開発し,数値実験を行った,自己相似集合上のラプラシアンに対応する熱核の漸近挙動を研究した(以上,木上).複素力学系と超関数の理論をエルゴード理論に結び付けて研究を行い,力学的ゼータ関数を,複素リュエル作用素のフレッドホルム行列式とみなして,その固有関数を特定した(宇敷).畑は、神経回路の離散モデルであるCaianiello方程式に注目し、その簡単な場合である南雲・佐藤モデルの変形を詳しく考察した.その結果、今まで超越数論で良く知られていたマーラー関数(2変数)がごく自然に登場し、カオス力学系やフラクタルと超越数論との意外な関係が見い出された.より一般のCaianiello方程式に対する研究が、今後の課題である.脳神経回路におけるカオスやフラクタルの役割を解きあかす上で、興味深い一石を投じることになるであろう.また、超越数論自体への何らかの寄与もあるのではないかと期待される.櫻川は、未知空間におけるパスプランニングアルゴリズムの研究において、ゴールへ到達可能かどうかをロボットが自動的に判定できるかどうかを問題とし、いくつかのアルゴリズムがその能力を持つことを示した.宇敷は、Ecalleの再生関数の理論を、復素力学系に適用し、高次元への拡張を試み、これが復素力学系の解析不変量の研究への手がかりとなることを見い出した.木上は、一般フラクタル領域上のラプラシアンの定義、ラプラシアンのスペクトル分布と漸近挙動なる問題を取り扱い、Dirichlet形式とBernoulli測度に関する詳しい関係を得た.日置は、動的パターン投影法という三次元シーン計測法を提案し、ビデオカメラとビデオプロジェクタを用いたプロトタイプシステムを実装した.この手法は、計測中にシーンから得られた情報を用いて、シーンに投影するパターン光を適応的に変更していくものであり、これにより短時間でより多くの三次元データを収集することが期待できる,フラクタル理論と超越数論の横断的,組織的研究を目指した本研究において,以下に述べるような個別的結果が得られたので,これを報告したい.目標であった統一的結果を得るまでには至らなかったが,目標に向かって着実な土台ができたものと自負している.まず,自然なパラメータの入った特殊なセルフアファイン集合の連結性の問題を研究した.実際,代数的な問題と密接に関係しており,いわゆるマンデルブロー集合の自己相似版として力学系からみても極めて興味深い問題である.カイヤニエロの神経回路モデル(単独ニューロンに対する南雲・佐藤モデル)に関しても,超越数論に登場するマーラー関数と密接な関係があり,ニューロンモデルを摂動することによって超越数論に対する新たな寄与が生じるだろうと期待できる.今後も引き続き研究を進めていきたい.研究分担者の結果としては,未知空間におけるパスプランニングアルゴリズムを研究し,到達可能性の自動判定問題を論じた(桜川).動的パターン投影法を提案し,ビデオカメラとビデオプロジェクタを用いたプロトタイプシステムを実装した(日置).無限自己相似格子上のラプラシアンのスペクトルを研究し,ある種の対称性のない場合にはスペクトルがpure pointになることがわかった.DiamondFractal上にラプラシアンを構成する方法を開発し,数値実験を行った,自己相似集合上のラプラシアンに対応する熱核の漸近挙動を研究した(以上,木上).複素力学系と超関数の理論をエルゴード理論に結び付けて研究を行い,力学的ゼータ関数を,複素リュエル作用素のフレッドホルム行列式とみなして,その固有関数を特定した(宇敷).
リンの動態と富栄養化発現の予知指標

1.無機ポリリン酸塩およびフルオロリン酸塩は,加水分解されてオルトリン酸塩へ変換されるが,触媒が存在すると,著しく速くなる。迅速な分解過程を追跡できるフローインジェクション分析系(FIA)を設計した。このFIAでは,オルトリン酸と選択的に反応するMo(VI)試薬を利用してあるので,オルトリン酸の発色反応が迅速に,定量的に進行する。また,極低濃度のリン化合物(0.1 μM)も定量できるように,高感度化した。2.基質であるポリリン酸塩やフルオロリン酸塩と生成物であるオルトリン酸を同時に測定するために,高速液体クロマトグラフィーを設計した。分離系として,イオン交換樹脂(TSK gel SAX)をつめたカラムを用いた。検出系として高温・高圧リアクターを配置したのが,このHPLC系の大きな特徴である。発色するのはオルトリン酸のみであるから,ポリリン酸塩のオルトリン酸への変換とオルトリン酸の発色反応を同時に進行するように,試薬組成の選択とリアクターの温度・圧の調整をした。3.上記のFIAシステムとHPLCシステムを酵素反応の解析へ応用した。無機ピロホスファターゼ(EC3.6.1.1)とアルカリホスファターゼ(EC3.1.3.1)によるポリリン酸塩とフルオロリン酸塩の酵素分解反応が対象である。これらの反応を速度論的に解析し,Michaelis-Mentenパラメーターを求めた。また,種々の金属イオンや陰イオンによる酵素の活性化や阻害効果をしらべ,さらに触媒機構(活性部位)のモデルを提唱した。4.上記の酵素反応に関する基礎データを参照して,環境水中におけるリン化合物の動態や富栄養化発現の要因を解析した。金属イオンがリン化合物の酵素分解(転位)反応,ひいては赤潮発生を制御していると推論した。1.リン化合物の分解速度を追跡するために、フローインジェクション分析法による迅速な選択的分析法(1時間に約100サンプル)を開発した。反応コイル中でのポリリン酸塩やモノフルオロリン酸塩の加水分解反応と呈色反応を同時に進行させるために、高温高圧リアクターを設計した。2.環境水に溶解したリン化合物とその分解生成物を同時分析するために、フローインジェクションシステムを検出系とする高速液体クロマトグラフィーを設計した。分解カラム(イオン交換)や溶離液の適合性を検討し、重合度や酸化数の異なる種々のリン化合物の分析法の最適化をはかった。3.酵素反応を追跡できるように、P-31NMRの測定条件を最適化をはかった。4.河川水、海水、井戸水、市水、精製水について、リン化合物を溶解して分解速度を追跡し、分解反応の特性を調べて反応機構を推定した。5.環境水中に存在して、リン化合物を分解する可能性のある活性物質のスクリーニングを行なった。金属イオンやアミン類の他に生物起源の触媒(遊離酵素や微生物)についても検討した。6.博多湾の海水を対象として、ピロリン酸をセンサー分子としてフェイトアナリシスによる解析をした。強い活性を示す酵素類似機能物質の存在を確認した。

分離カラム(イオン交換)や溶離液の適合性を検討し、重合度や酸化数の異なる種々のリン化合物の分析法の最適化をはかった。3.酵素反応を追跡できるように、P-31NMRの測定条件の最適化をはかった。4.河川水、海水、井戸水、市水、精製水について、リン化合物を溶解して分解速度を追跡し、分解反応の特性を調べて反応機構を推定した。5.環境水中に存在して、リン化合物を分解する可能性のある活性物質のスクリーニングを行なった。金属イオンやアミン類の他に生物起源の触媒(遊離酵素や微生物)についても検討した。6。博多湾の海水を対象として、ピロリン酸をセンサー分子としてフェイトアナリシスによる解析をした。強い活性を示す酵素類似機能物質の存在を確認した。
日本列島最古の化石人骨の発見を目指して-ひょうたん穴遺跡の旧石器時代文化層の調査-

日本列島における人類の歴史がこれまでの常識よりも大きく遡る可能性が高まった状況にありながら、肝心の主人公である旧石器時代の人類化石に関する学術調査による発見は現在までにほとんど報告されておらず、日本列島の旧石器時代人の系統や進化の実態については、全く手がかりのない状況が続いている。そこで、東北旧石器文化研究所と東北福祉大学考古学研究会、地元の研究者らに呼びかけ、ひょうたん穴遺跡調査団を組織し、1995年から旧石器時代の化石人骨発見を目指して学術調査を実施した。この間、人類学・古生物学・地質学・地形学・年代測定学など多くの分野との学際的研究による様々な成果は今後の考古学における調査・研究方法のあり方として新しい方向性を示した。ひょうたん穴遺跡が位置する岩手県岩泉町一帯は国内最大規模の石灰岩地帯で、大小さまざまな洞穴や岩陰が存在している。標高178mに立地するひょうたん穴遺跡は現河床面との比高差約50mで、高位段丘群形成期以前に侵食され、少なくとも30万年前には開口していたと考えられている。ひょうたん穴洞穴は間口・奥行約20m、高さ約10mで、最奥部に幅約10m、奥行約4m、高さ約3m.の小洞穴が付随している。1995年の第1次調査では斜軸尖頭器などの石器とクマの臼歯(C区6層)が、1996年の第2次調査では石器とシジミ(A区18層)、局部磨製石斧(D区3層下部)などが発見され、1997年の第3次調査でもA区18層やE区6層などで石器が出土している。1998年の第4次調査では、洞穴最奥部(F区)で東西80cm、南北60cm、深さ45cm土坑が検出され、中から斜軸尖頭器などの石器とシカの肋骨が発見された。A区18層でも石器が発見され、ひょうたん穴洞穴の下位約22mに位置する岩陰では、石器とシカの骨片が発見された。1999年の第5次調査では、A区で縄文時代早期の条痕文土器、ひょうたん穴式の無文土器、骨針などの骨角器や貝製平玉などが層位的に出土した。縄文時代早期以前と考えられる無文土器も出土している。F区5層では狭い範囲に石器が集中して発見された。また付近からシカ・カモシカ・クマの骨が出土したことから、食料の残滓と道具としての石器が共伴した国内最古の事例と考えられた。F区3層では現生種ではない可能性のある大型のイノシシ目の大腿骨が出土し、同様に石器との共伴例と考えられた。これらの調査により明らかとなった、獣骨と小規模な石器集中地点が共伴する状況や、土坑内の遺物の状況などから、ひょうたん穴洞穴の最奥部が何らかの儀礼的な行為に関わる場であった可能性が考えられた。また、洞穴中央部では縄文時代早期の土器・石器・骨角器などの豊富な遺物と共に獣骨が多量に出土し、当時の食生活に関する豊富な情報を得ることができた。

また付近からシカ・カモシカ・クマの骨が出土したことから、食料の残滓と道具としての石器が共伴した国内最古の事例と考えられた。F区3層では現生種ではない可能性のある大型のイノシシ目の大腿骨が出土し、同様に石器との共伴例と考えられた。これらの調査により明らかとなった、獣骨と小規模な石器集中地点が共伴する状況や、土坑内の遺物の状況などから、ひょうたん穴洞穴の最奥部が何らかの儀礼的な行為に関わる場であった可能性が考えられた。また、洞穴中央部では縄文時代早期の土器・石器・骨角器などの豊富な遺物と共に獣骨が多量に出土し、当時の食生活に関する豊富な情報を得ることができた。最近の研究によって日本列島の旧石器時代の始源が5060万年前に溯る現状にあるとき肝心の主人公である人類化石の学術的な発見は皆無に等しく、その系統や進化についてまったく手掛りがない現状にあります。そこで、東北旧石器文化研究所と東北福祉大学考古学研究会は瓢箪穴遺跡調査団を組織し、岩泉教育委員会の協力を得て、人類学・古生物学・地質学・地形学・理化学年代などの研究者や地元の研究者にも呼びかけて1995年(第1次)から1997(第4次)まで発掘調査を実施してきました。本年も上記の目的を達成するため4月24日から5月5日まで第4次調査を実施しました。遺跡の位置と立地瓢箪穴遺跡が位置する岩手県下閉伊郡岩泉町一帯は、約12億年前に形成されたわが国最大規模の石灰岩地帯で、周辺には100カ所以上の大小様々な洞穴や岩陰が点在しており、そのうち約20カ所が人類に関わる遺跡とされています。瓢箪穴遺跡は標高178m、現河床面との比高差約50mに位置し、間口・奥行き共に約20m、高さ約10mで、高位段丘群形成期以前に侵食され,少なくとも30万年前以前に開口したと考えられています。第4次調査は本年4月24日から5月5日までで実施されました。今回の調査はA区、C区とE区の間,そして新たに新設した洞穴の奥(F区),さらに,瓢箪穴の下位22mに位置する「しんいち岩陰」を対象として行われました。(A区)18層各種の頁岩でできた斜軸尖頭器2点.両面加工尖頭器5点.スクレイパー1点.両極剥離痕のある石器1点。土壙大きさは東西80cm×南北60cm×深さ45cmを計り,埋土が6枚あり,埋土を2枚上げたところ(10数cm下)で、土壙の全面に30個ほどの1030cmの扁平な石灰岩が敷きつめられ,さらに下層3枚の埋め土を取り上げると堅い底になります。遺物は埋土の最上層から頁岩でできた斜軸尖頭器1点,スクレイパー1点.流紋岩で出来た抉り入れ石器(斜軸尖頭器)1点、そして敷石の頂下からシカの骨片1点、底面からスクレイパー1点が発見されました。(しんいち岩陰)岩陰全体に及ぶ撹乱層から縄文土器片少数.弥生土器片200点以上.小さな茎部のついた石槍1点が発見されました。旧石器時代包含層:頁岩製の斜軸尖頭器1点.二次加工石器1点,剥片1点,シカの骨片1点が発見されました。調査の成果と今後の課題1.洞穴最奥部のF区で発見された土壙は、約45万年前とされる地層が覆っているので、ほぼ同年代のものと考えられます。また、土壙の構造は、ヨーロッパなどで発見されている同時期のネアンデルタール人の墓と非常に良く似ていますが,肝心の人骨は全く発見されませんでした。そして遺物もそれぞれが「置いた」状態で発見されており,何かを意図したのかも知れません。この土壙の性格については今後類例を発見して解明したいと思います。2.今回新たに調査対象とした「しんいち岩陰」から旧石器時代後期終末の遺物が発見されたことから旧石器時代に属する洞穴・岩陰が瓢箪穴遺跡周辺に多数点在すると予想され,ますます旧石器時代人骨の発見が期待されます。A区18層発見の9点の石器が120cm×90cmの範囲に集中して発見され、瓢箪穴の使われ方を解明する糸口がつかめました。
多数の同期ビデオ映像からの3次元動作情報の取得と時空間データベースの構成

本研究では、CCDビデオカメラを被写体の周囲に配置し、同期して撮影された別々の複数のビデオ・フレーム列をネットワーク経由で収集し、そこで被写体位置に関する大雑把な実時間解析を行うと同時に時区間クラスタリングを行って、あらかじめ定義されたスキーマに沿ってデータベースに蓄積する、という3次元動作データベースの基礎技術を確立することを目的としている。2年間にわたり、サッカーやバスケットボール等、複数の選手が自立協調的に動くスポーツを対象とし、選手の姿勢・動作の解析や、集団(協調)動作における戦略の解析など、多くの実際的な情報の収集方法を検討し実験を行った。ネットワーク基盤としては、ギガイーサネットを用いて、離れた建物にある並列計算機システムに複数カメラのビデオストリームを集約し、その上で同一時点のフレーム群に対して被写体検出と対応点検出を数秒程度の時間遅れで行う手法を開発した。この際に純粋な画像処理的な手法だけでなく、被写体についての知識(被写体が人間であるならば、簡素化した人体の3次元グラフィックモデル)を用いて画像マッチングをとることにより探索時間の減少と精度の向上を図る手法も開発し、その有効性を検討した。申請者らが既に開発している関数型マルチメディアデータベースエンジンを用い、以上の取得データ及び解析データに適合するスキーマ設計を行った。特に各ビデオカメラから送られる生データと、解析データ(3次元オブジェクトの位置情報)とが対応がとれて蓄積されることに留意した。従来のデータベースではイメージ列のような大容量データのリアルタイムローディングには適応しないと言う問題があったが、データ落ちが無くスキーマに沿って蓄積する手法を開発した。以上の手法の有効性を検証するため、現在開発中の「画像蓄積型広域モーションキャプチャのビデオフレーム列およびカメラパラメータ時系列をデータベースに蓄積し、姿勢動作解析に適用して問題なく動くことを確認した。本研究では、複数のCCDビデオカメラを対象とする被写体の周囲に配置し、同期して取得された別々の複数のビデオ・フレームデータをネットワーク経由で収集し、そこで被写体位置に関する大雑把な実時間解析を行うと同時に時区間クラスタリングを行って、あらかじめ定義されたスキーマに沿ってデータベースに蓄積する、という3次元動作データベースの基礎技術を確立することを目的としている。本年度においては、サッカーやバスケットボール等、複数の選手が自立協調的に動くスポーツを対象とし、選手の姿勢・動作の解析や、集団(協調)動作における戦略の解析など、多くの実際的な情報の収集方法を検討し実験を行った。このため、ギガイーサネットを用いて、離れた建物にある並列計算機システムに複数カメラのビデオストリームを集約し、その上で同一時点のフレーム群に対して被写体検出と対応点検出をオフライン的に行う手法を開発した。この際に純粋な画像処理的な手法だけでなく、被写体についての知識(3次元グラフイックモデル情報)を用いてゆるいマッチングをとることにより探索時間の減少と精度の向上を図る手法も開発し、その有効性を検討した。データローディングの性能については次年度の研究に持ち越しされた。従来のデータベースではイメージ列のような大容量データのリアルタイムローディングには適応しないと言う問題があったが、申請者ら手持ちのデータベースエンジンのローダ部を改善し、データ落ちが無くスキーマに沿って蓄積する手法を開発する。(ストリーミング等の技法を考慮する)本研究では、CCDビデオカメラを被写体の周囲に配置し、同期して撮影された別々の複数のビデオ・フレーム列をネットワーク経由で収集し、そこで被写体位置に関する大雑把な実時間解析を行うと同時に時区間クラスタリングを行って、あらかじめ定義されたスキーマに沿ってデータベースに蓄積する、という3次元動作データベースの基礎技術を確立することを目的としている。

2年間にわたり、サッカーやバスケットボール等、複数の選手が自立協調的に動くスポーツを対象とし、選手の姿勢・動作の解析や、集団(協調)動作における戦略の解析など、多くの実際的な情報の収集方法を検討し実験を行った。ネットワーク基盤としては、ギガイーサネットを用いて、離れた建物にある並列計算機システムに複数カメラのビデオストリームを集約し、その上で同一時点のフレーム群に対して被写体検出と対応点検出を数秒程度の時間遅れで行う手法を開発した。この際に純粋な画像処理的な手法だけでなく、被写体についての知識(被写体が人間であるならば、簡素化した人体の3次元グラフィックモデル)を用いて画像マッチングをとることにより探索時間の減少と精度の向上を図る手法も開発し、その有効性を検討した。申請者らが既に開発している関数型マルチメディアデータベースエンジンを用い、以上の取得データ及び解析データに適合するスキーマ設計を行った。特に各ビデオカメラから送られる生データと、解析データ(3次元オブジェクトの位置情報)とが対応がとれて蓄積されることに留意した。従来のデータベースではイメージ列のような大容量データのリアルタイムローディングには適応しないと言う問題があったが、データ落ちが無くスキーマに沿って蓄積する手法を開発した。以上の手法の有効性を検証するため、現在開発中の「画像蓄積型広域モーションキャプチャのビデオフレーム列およびカメラパラメータ時系列をデータベースに蓄積し、姿勢動作解析に適用して問題なく動くことを確認した。
移動知の力学的共通原理の発見と展開-人工物と生物の共通理解-

無限定環境に適応することを行動仕様として与えられた移動主体は,それが生物であっても非生物であっても,環境の複雑さに対処する必要がある.その能力を移動知と呼んでおく.その具体的方法は「種」によって異なってくるが,本研究班では,その中心には共通の原理が存在しているとする.以上のような背景のもと本研究では,移動主体ごとに内在する移動知の共通原理をさらに貫く共通原理を,力学的アプローチにより解明する.無限定環境に適応することを行動仕様として与えられた移動主体は,それが生物であっても非生物であっても,環境の複雑さに対処する必要がある.その能力を移動知と呼んでおく.その具体的方法は「種」によって異なってくるが,本研究班では,その中心には共通の原理が存在しているとする.以上のような背景のもと本研究では,移動主体ごとに内在する移動知の共通原理をさらに貫く共通原理を,力学的アプローチにより解明する.「移動知」の具体的具現化は「種」によって異なってくるが,本研究班では,その中心には共通の原理が存在しているとの作業仮説に立脚する.そのような考えのもと本研究では,他の班によって構築されるそれぞれの想定されている移動主体ごとに内在する移動知の共通原理をさらに貫く共通原理を,力学的アプローチにより解明する.そしてその解明の正当性を示すためにさまざまな「種」のメカニカルシステムを構築し,他の班で得られた知見が内挿できることを示し,さらに外挿することで新しい人工物における移動知が発現できることを示す.以上の研究目的を達成するために,本年度は,以下のことを検討した.1)同領域内の他の班における移動知の考え方およびその具体例を調査した.2)「移動知」の核になる原理を探求する際の指針を検討した。その結果,a)二つの両極端の事例を考えることの重要性,b)制御とメカニズムの合理的なミーティングポイントの存在可能性が認識できた.3)上のa)b)を考える際の具体的事例として次のような両極端のロボットを考えた.一端は最もシンプルな対象として二脚受動的動歩行機械を,もう一端は,アメーバーのような連続体移動体を考えた.4)二脚受動的動歩行機械についてはその歩行の安定性の解析,非線形バネを用いた歩行安定化の試みを行った.連続体移動体については構成要素ロボットを複数台構築し,アメーバーロボットの基本構成を行い,基本動作の確認が行われた.本班における力学的共通原理の発見指針は,「移動主体が無限定環境に適応してゆくメカニズムは「種」によって見かけ上異なっているがそれは手段の違いであって,その駆動力には共通的な力学的原理が働いている」という作業仮説に基づく.この作業仮説の妥当性を示すためには,さまざまな複雑度を有する移動主体を同時に考察する必要性がある.本年度は特に(あ)粘菌ロボットの群知能に関する実証実験(石黒),(い)四脚受動的動歩行の安定化原理の理論的研究(大須賀),(う)マニピュレータの身体性に基づいた制御方策の具現化(鄭),(え)A, B, C班で提案されてくる種々の移動知モデルについて,制御理論的・力学的観点から考察し,安定論を展開した.具体的には(あ)小型粘菌ロボットを20台試作した.また,シミュレーションによって500台,1000台の粘菌ロボットのコヒーレントな行動実現を確認した.(い)4脚受動的動歩行についてのシミュレータを試作し,また同時に実験機を試作し,歩行実験に成功した.これによって4脚受動的動歩行の存在性が示された.(う)同じ動作のように見えてタスクが異なる作業として石臼を回す作業と茶筅を回す作業を取り上げ適応的な制御則を考えた.そしてそれを,無限定環境下における見なし情報の利用という観点から考察を行った.(え)D班をはじめ,A班,B班,C班の研究者に対して,長時間のインタビューを実施し,その中から,受動的適応機能と能動的適応機能というテンプレートの考え方を提案した.本年度は,A.究極に単純化したシステム(受動的動歩行)における適応機構の解析ならびに多脚受動歩行への展開,B.究極に大自由度を想定したシステム(モジュラーロボット)の実時間形態変形制御と実機プロトタイプの製作を重点的に行った.・受動的動歩行を用いた事例研究からは,受動歩行機械と環境との間に陰伏的なフィードバック構造(implicit feedback structure)が存在していることが明らかになっている。このことは,行動主体の振る舞い生成のために必要となる「計算」の一部を,機構系(身体)自体に何らかの形で埋め込む(委譲する)ことの重要性を示唆している.・モジュラーロボットを用いた事例研究からは,制御系から機構系への振る舞い生成のための計算の委譲を,モジュール間の受動的・自発的着脱制御機構から生み出される身体の可変形性(deformability)という観点から議論している.可変形性の度合いは,現在進行中の行動主体の動きに対して自然かつ無理のない程度に持たせたときに適応的運動機能が最大化されるという興味深い知見が得られている.本研究で行われた二つの事例研究から,制御系と機構系は対等の存在として扱い,振る舞い生成のために必要な計算の一部は制御系から機構系へと委譲する必要が明らかになった.これまでの議論を通して,移動知発現を数理的に考察するためには力学系が重要な言葉となることのコンセンサスが得られている。そこで次年度以降は,力学系に基づいて,・制御系から機構系へとどのように計算の委譲を行うべきか.

・制御系と機構系に計算の委譲が適切に行われた状態はどのような力学系となっているのか.などを重点的に調べる予定である.無限定環境に適応することを行動仕様として与えられた移動主体は,それが生物であっても非生物であっても,すなわち「種」が異なっても,環境の複雑さに対処する必要がある.その能力を移動知と呼んでおく.これまで我々は,移動知の共通原理に関連する重要なキーワードとして,「階層構造」委譲性(受動と能動の二重構造化),最下位層の身体性と最上位層の非構造性「多重フィードバック構造」個の中の多重性と個間の多重性,「制御原理」拘束化問題(物理法則,コヒーレンシー),多重最適化問題(最適集合),予測問題(みなし情報),などを提示してきた.今年度は,移動知問題をより根源的に考えるとまず制御則と制御対象の関係を明確化する必要があることがわかってきた.そして制御則を考える際の根底には制御対象と制御則と環境が不可分であるという「不可分問題」と閉ループ系においてその内部特性を同定しようとする「閉ループ問題」が存在しており,それを明確に定式化し解かなくてはならないことが見えてきた.より具体的には,制御対象と環境との間に陰的フィードバックが構成され,そして陰的制御則が構築される図式が描けることがわかってきた.われわれはこの問題を「埋め込み問題」として定式化し,このような問題における制御系の考え方について,事例をもって探求した.具体的な事例として,受動的ロコモーションと重力場におけるマニピュレータがその例であることを示した.本研究では移動知の共通原理を力学的に探求することを目的としている.前年度までに当該グループではその共通原理に対するいくつかの作業仮説を設け検討してきた.今年度はそれらの仮説をより発展させた結果次のようなことがわかった.1)生物制御系は「不可分問題(制御対象,制御則,場を明確に区別できない)」と名付けられる問題が本質的に重要な側面をもっており,これを何等かの形で解決しなくてはならない.2)「不可分問題」を合理的に考察するために「埋め込み問題」を定義した.3)「埋め込み問題」への一つの解答として「陰的制御則」の存在を仮説した.これは,制御対象と場の間に新しい要素を想定することで両者の重なりを表現しようとするものである.最も特徴的な性質は「陰的制御」は制御対象と場の相互作用によって生まれるもので,両者の相互作用が消えると同時に消え去る存在だということである.4)「陰的制御」の一般解はすぐには求められないので,まずは特解を求めることにし,マニピュレータの姿勢制御問題、受動的ロコモーション問題,移動ロボット問題などにおける陰的制御の存在性について検討し,一部具体的な表現がもとめられた.5)陰的制御と考えることによって,それと対比的な存在として「陽的制御」が定義され,本研究の一つの大きな結論として「移動知は陰的制御と陽的制御の両者から成立する」という仮説を提案した.
信頼と交渉に基づく緩やかな保護機構をもつオペレーティングシステムに関する研究

状況に応じて保護のレベルを変更できる緩やかな保護機構に関する研究を行った。そのための基本的な枠組みとして、抽象オペレーティングシステムという概念を提案した。その概要を以下に示す。主たる応用分野としては、コンポーネントソフトウェアやモ-バイルオブジェクトなどの近年注目を集めている柔軟なソフトウェアの構成法を取り上げた。これらの新しい構成法に基づくソフトウェアを効率的かつ安全に実行するために、オペレーティングシステムに求められる機能としては、以下のようなものがある。1.複数のコンポーネントよるなるソフトウェアを効率的に稼働されるために、密接に関連し合うコンポーネント間でアドレス間を共有できなければならない。2.モ-バイルオブジェクトのような信頼できないコードを含むコンポーネントを安全に実行するために、信頼できるコードと信頼できないコードを異なる保護ドメインで実行する必要がある。この二つの相異なる要求に答えるために、以下のような枠組みを設計した。1.アプリケーションは、メモリ管理のAPIを用いて、アドレス空間と保護ドメインの管理を自分で行う。2.実行環境の管理者が許す場合には、アプリケーションのメモリ管理部はカーネルモードで動き、上記APIコールがMMUを直接操作する。それ以外の場合には、ユーザモードで動き、APIコールはシステムコールに変換される。本年度は、このようなメモリ管理用のAPIの仕様決定と、その実現方式の検討を主に行った。このような枠組みにより、信頼できるコードに対しては効率を重視し、信頼できないコードに対しては保護を重視するアプリケーションの実行環境が設計可能であることを確認した。