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エネルギー資源の海上輸送における地政学的リスクと経済合理性に関する研究

我が国はエネルギー資源の多くを海外からの輸入に頼っており,そのほとんどは船舶によって輸送されている.本研究では,エネルギー資源を輸入する際の不確実性をリスクと考え,輸入先のカントリーリスクと輸送ルート上の輸送リスクを定義した上で,輸入先の組み合わせと輸入量および輸送方法(船舶の割り当て)が与えられたときの2つのリスクを評価するモデルを構築した.本年度は研究計画に基づき,「輸送形態に基づくリスク評価指標の開発と国間比較」を実施した.まず,1船舶時空間ネットワークの構築に関して,2012年のLNG船の船舶動静データベースを購入し,新たに寄港実績があった地点を中心として,デジタル海上航路ネットワークのアップデートを実施した.次に,2海賊の出没状況の調査に関して,最新のIMB Live Piracy Mapデータを入手し,地理情報システムを用いて海賊活動の空間分析を行った.特にソマリア周辺海域を中心として,カーネル密度推定法を用いた分析を行い,この結果を関連学会で公表した.そして,3リスク評価指標の開発に関しては,地政学的リスクの一つであるチョークポイント比率をプロトタイプのリスク評価指標として定めて,船舶動静データと海上航路ネットワークを活用して分析した.同評価指標をもとに輸入先・輸送ルート決定問題を数理計画モデルにより定式化し,経済性の分析を行った.その結果,チョークポイント比率を低減させるためには余分な輸送コストを負担する必要があることが明らかになった.輸入先を自由に選択することは難しいが,輸送ルートはある程度自由に選択することができるので,チョークポイントを通過しない迂回ルートを通れば,輸送コストは増加するものの,地政学的リスクを低減することは可能であるという知見が得られた.そして,プロトタイプのリスク評価指標をもとに,輸入先自体で問題が発生するカントリーリスクと輸送ルート上で問題が発生するチョークポイントリスクを対象として,金融工学の分野で用いられているポートフォリオ選択理論(平均分散モデル)を適用する新たなリスク評価指標を開発した.本成果も既に関連学会で公表している.ただし,現在の指標は輸送回数の違いによるリスクの相違を表すことができないため,次年度では輸送方法を考慮した指標に拡張する予定である.本年度は研究計画に基づき,「輸送リスクの経済性評価と感度分析」を実施した.まず,エネルギー資源を輸入する際の不確実性をリスクと考え,輸入先のカントリーリスクと輸送ルート上の輸送リスクを定義した上で,輸入先の組み合わせと輸入量および輸送方法(船舶の割り当て)が与えられたときの2つのリスクを評価するモデルを構築した.本研究で想定するカントリーリスクは,資源を輸出する国において固有に発生するリスクとし,輸送リスクは,海賊リスクと海難事故リスクで構成されるものとする.海賊リスクは輸送ルート上のチョークポイント(ホルムズ海峡,マラッカ海峡,ソマリア沖,スエズ運河,パナマ運河)を通る際に海賊に遭遇する可能性,海難事故リスクは,輸送中に海難事故に遭遇する可能性を意味している.本モデルを利用することで,カントリーリスクと輸送リスクに対して重視する比率を決めれば,現状より2つのリスクを低減できる輸入先・輸入量と輸送方法を得られることが期待できる.例えば,カントリーリスクを低減するには,大きな船舶を利用してロシアから輸入しつつ,政情的に不安定な国からも小さな船舶を利用して輸入する必要があることが明らかになった.また,感度分析を行うことで,近年の船舶の大型化は,輸送コストの低減に繋がるものの,カントリーリスクと輸送リスクの両者を悪化させる可能性があるという知見を得ることができた.さらに,地理情報システムを用いて海賊出没位置の空間データベースを作成した上で,東南アジア周辺海域で発生する海賊活動の地理的特性を明らかにした.そして,カーネル密度推定により,海賊出没ホットスポットの経年変化を確認した.最終年度の本年度は,研究計画に基づき「輸送リスク低減のためのシナリオ分析とツール開発」を実施した.まず,前年度に構築した輸入先のカントリーリスク(資源を輸出する国において固有に発生するリスク)と輸送ルート上の輸送リスク(輸送ルート上のチョークポイントを通る際に海賊に遭遇する可能性を表す海賊リスクと輸送中に海難事故に遭遇する可能性を表す海難事故リスク)を評価するモデルに対し,複数の国でカントリーリスクが同時に発生するシナリオを追加することで,地域リスクを考慮した場合の影響を感度分析によって把握した.その結果,地域リスクを追加するとカントリーリスクが増加し,輸送リスクは追加する地域によって変動することがわかった.中東地域を追加した場合においては地域での発生確率を増加させると輸送リスクが減少した.一方,東南アジア地域を追加した場合では輸送リスクがほぼ変わらない結果になった.これは今回のモデルにおいて発生確率が大きい時には,地域リスクを考慮し,その地域からの輸入を避ける傾向があるため,地域外の国の輸送リスクに大きく影響されたのではないかと考えられる.これより地域リスクが発生するシナリオを追加した場合でも,地域リスクを考慮し,リスク分散されることがわかる結果となった.これらの結果は地理情報システムを用いて可視化されるので,地域の特徴を容易に把握することができる.さらに,輸送リスクにおける海賊リスクを低減することを目的としてレーダーセンサーを上空に配備した場合の効果を評価する数理モデルを構築した.我が国はエネルギー資源の多くを海外からの輸入に頼っており,そのほとんどは船舶によって輸送されている.本研究では,エネルギー資源を輸入する際の不確実性をリスクと考え,輸入先のカントリーリスクと輸送ルート上の輸送リスクを定義した上で,輸入先の組み合わせと輸入量および輸送方法(船舶の割り当て)が与えられたときの2つのリスクを評価するモデルを構築した.本研究は平成25年度を初年度とし,本年度は2年目にあたる.本研究の目的は,(1)輸送形態に基づくリスク評価指標の開発と国間比較,(2)輸送リスクの経済性評価と感度分析,

(3)輸送リスク低減のためのシナリオ分析とツール開発,の3つである.本年度までで(1)および(2)を達成しており,次年度(最終年度)に(3)を遂行することにより,当初の研究目的を全て達成することが見込まれる.社会システム工学次年度は最終年度にあたり,研究計画に基づき「輸送リスク低減のためのシナリオ分析とツール開発」を実施する.これまで,LNG輸入に係わるリスクとして,カントリーリスクとチョークポイント通航の輸送リスクを考えてきた.しかし,両リスクとも日本の社会・経済・政治状況とは独立なものであり,それぞれの輸入先と日本との関係は考慮されていない.そこで,本年度は,それぞれの輸入先と日本との政治・貿易関係の現状を考慮したリスクも取り入れて分析を行う.また,米国のシェールガスの影響により,現状より米国からの天然ガスの輸入が増加するものと考えられ,これらも含めた将来の考えられる天然ガス輸入のシナリオ分析にも取り組む予定である.さらに,政策効果を地図上に可視化するための簡易的なソフトウェアも開発する予定である.本計画を遂行するにあたり,研究代表者および研究分担者が所属している大学の大学院生にも協力してもらう予定である.本研究は平成25年度を初年度としている.当初の研究計画では,平成25年度に「輸送形態に基づくリスク評価指標の開発と国間比較」を実施することとしており,予定通り遂行した.海賊出没状況の調査では,ソマリア周辺海域における海賊問題,海賊対策について纏めた上で,過去9年における海賊出没位置の地理的特性に関する分析を行った.ソマリアからの海賊出没位置の広がりと分布を明らかにする為に,300km距離帯を生成して各距離帯に含まれる海賊事案を罪種毎に集計した.得られた結果から,2008年まではソマリア沿岸付近で多く発生していたのが,2009年以降ソマリアから離れた海域でも海賊被害が生じていることが分かった.また,罪種別の集計を行ったことで,発砲,ハイジャック被害が2009年から範囲を拡大していったことを確認した.さらに,ソマリア周辺海域における海賊出没位置のホットスポットを検出する為に,カーネル密度推定法による空間平滑化を行った.空間平滑化を行ったことにより,海賊被害が集積する海域を捉えることが出来た.また,可視化したホットスポットを時系列にみることで,ホットスポットが転移したことを確認した.また,リスク評価指標の開発では,輸入先自体で問題が発生するリスク(カントリーリスク)と輸送ルート上で問題が発生するリスク(チョークポイントリスク)を取り上げ,金融工学の分野で用いられているポートフォリオ選択理論(平均分散モデル)を適用することでリスクの評価指標とした.ただし,このままでは輸送回数の違いによるリスクの相違を表すことができないため,輸送方法を考慮した指標に拡張する必要がある.
脂資過酸化物耐性酵母の活性酵素消去系の解析

脂質過酸化物は管理不十分な食品中にしばしば発生し、食品の質の劣化を惹起する。また生体内においては、様々な生体成分に影響を与え、ガンなどの原因物質の可能性も指摘されている。本研究では、脂質過酸化物に対し耐性を示す酵母Hansenula mrakii IFO 0895株の耐性機構を解析し、本菌の活性酸素種からの生体防御機構について考察した。H.mrakii IFO 0895株は、リノ-ル酸ヒドロペルオキシドやtertーブチルヒドロペルオキシドなどの脂質過酸化物存在下で培養すると、グルタチオンペルオキシダ-ゼ(GPx)を誘導する。本酵素の細胞内分布を調べるため、オルガネラをショ糖密度勾配で分離した。その結果、本酵素は原形質膜に結合して存在することを明らかにした。更に、ミトコンドリア、もしくはペルオキシソ-ムにも本酵素活性が検出された。そこで、原形質膜に結合したGPxをLubrol PXで可溶化し、DEAEーsepharose,Blue Sepharoseカラムクロマトにより精製した。精製酵素はSDSーPAGEで分子量28,000の単一バンドを与えた。本酵素の基質特異性を検討した結果、H_2O_2には全く作用しなかった。H_2O_2に作用しないことから、グルタチオンSートランスフェラ-ゼ(GST)の可能性も示唆されたが、1ークロロ2,4ージニトロベンゼンをはじめその他のGSTの基質にも全く作用しないことから、本酵素はGPxと考えられた。更に本酵素は種々の脂肪酸ヒドロペルオキシドにも作用するほか、膜リン脂質の主要構成成分であるホスファチジルコリンヒドロペルオキシドにもよく作用した。ホスファチジルコリンヒドロペルオキシドに作用するGPxとしてはF.UrsiniらによってホスホリピドヒドロペルオキシドGPxが報告されているが、それらは細胞質画分から精製されており、本酵素は膜画分から得られている点で、大きく異なっている。以上の結果から、H.mrakiiのGPxは膜結合型の新規なGPxであると結論された。
中国新疆ウイグル族におけるコンテクストの変化にともなう楽器文化の変容

本研究は、2003年度から2005年度までの3年間、中国新彊ウイグル自治区において、フィードワークを行った。この地域の主要民族であるウイグル族の音楽を楽器に焦点を当て、調査・研究をおこない、あわせて、この地域は、今日、イスラム教を信仰するウイグル族などの人たちが生活を営むが、シルクロード交流の最盛期は、佛教王国が繁栄していたので、このふたつの時代の音楽は、何らかの影響関係にあったかを着眼点のひとつとして、この地域の過去と現在の音楽を調査した。佛教時代の音楽に関しては、この地域の残る石窟の壁画に描かれた音楽描写を調査した。調査した石窟は、キジル、クムトラ、キジルガハ、ベゼクリク、トヨクの各千仏洞であった。,これらの石窟に描かれる音楽は、楽器が多く、それらの楽器の形態の比較研究を行い、当時の音楽状況を探った。今日のウイグル族の音楽も同様に楽器に焦点を当てて、楽器の形態、製造工程、演奏法などを中心に、ウイグル族の楽器データを収集した。調査した楽器は、ラワップ、ドッタル、タンブル、ギジェク、サタール、ホシタル、シャフタール、チャン、カールン、ダップ、ナグラ、タシ、サパイ、ネイ、スルナイ、バリマンであった。これらの楽器について今日の形態を調査し、地域差、楽器改良による材質や形の変化をたどり、楽器がウイグル族の人たちのなかで、いかに扱われ、変遷を経たか考察した。この地域の楽器は、今日も改良を重ね、新しい楽器を考案続けている。蛇皮の使用が良い例である。これを用いはじめたのは新しい。改良や材質の変化、新楽器の考案は、つねに新しい音楽表現と結びついている。ウイグル族の最高音楽芸術である12ムカムの演奏が楽器を中心とする音楽文化の頂点にあり、そこに向かって、楽器は変容を重ねているのである。なお、佛教時代と今日のムカムに至る楽器文化には、直接の関係は見いだせず、佛教時代の楽器は、中国(漢族)、朝鮮半島、日本へと繋がる雅楽の楽器として位置づけられる。本研究における視点は、申国新彊ウィグル自治区において、ウィグル族の人々が演奏する楽器の実態を構造・法量・調弦・楽器制作、演奏法、楽曲などの面からせまるとともに、この地域における仏教時代の音楽との関連を見いだしえるかということにある。そのために、クチャ、トルファン、ウルムチにおいて、今日のウイグル族の音楽のフィールドワークを実施した。今日のウイグル族の音楽への具体的アプローチとして、楽器制作者へのインタビューを行った。これにより、楽器制作上、通常目に触れない個所への考慮など、好みの音を求める種々のポイントが明らかになってきた。これは、ウイグル族の人々が持つ音楽に対する担い手としての音楽観の表出である。この視点から、楽器を通してウイグル族の音楽の持つ意味を明らかにできる可能性を見いだす可能性をえた。仏教隆盛期におけるこの地域の音楽状況と今日のウイグル族の音楽との歴史的関連性に迫るため、はじめに、仏教時代のこの地の音楽状況を知る重要な史料であるキジル千仏洞、クムトラ千仏洞、クズルガハ千仏洞の各石窟の壁画に描かれた音楽場面の調査を行った。これらの千仏洞の壁画に描かれた音楽シーンについて、描かれた楽器の種類と形態、石窟内での描かれた表現の持つ意味論などから、この時代の人々の音楽観を明らかにしつつある。

なお、比較のために、ほぼ同時代の龍門石窟、鞏県石窟の演奏シーンの調査を日時を変えて実施した。石窟に描かれた諸楽器と現行のウイグル族の人々の演奏する楽器はあきらかに異なる。接点となるポイントは何か。次年度はこの問題にせまる。本研究は、中国新疆ウイグル自治区において、ウイグル族の人々が演奏する楽器について、その形態、演奏法、楽曲などの調査、収録を行い、ウイグル族の人々の音楽文化を楽器を通して解明すると共に、この地域における仏教時代の音楽との関連を見いだして、今日のウイグル族の音楽の生成に迫ろうとするものである。そのために、2004年度は、カシュガル、ヤルカンド、ホータン、ウルムチにおいて、楽器制作者へのインタビューを通して、楽器制作過程、ウイグル族の人々が持つ楽器を通しての音楽的思想などを明らかにしようと試みた。この楽器調査の結果、楽器制作のプロセス、材料、製法には、地域による相違が見え、それが時代的な製法の変遷とも関連することが見えてきた。確かに、楽器は生命を持って生きており、人々は生きた楽器を用いて音楽を作り出すのである。その実態が、楽器制作の過程、多くの楽器の実測において、明らかになってきた。このような楽器文化は、大規模な合奏音楽を創造した。ウイグル族の大規模な合奏音楽は、12ムカムである。この演奏は、50名ほどの演奏者を要する大アンサンブルで、12ムカムの各々のセクションは、1時間半の長時間かけて演奏される。したがって12ムカムの全曲は長大な大曲となっている、今回の調査において、ムカムの一部分を、カシュガル、ウルムチにおいて収録した。ムカムの分析は、今後の重要な課題となった。今日のウイグル族の音楽とともに、仏教時代の音楽について、合わせて、石窟壁画を調査した。今回は吐魯番のベゼクリク千仏洞、トヨク千仏洞を対象とした。合わせてラワックの仏教遺跡へも訪れた。これらの調査から、過去と現在の新疆における音楽文化を明らかにする手がかりを得た。2005年度は本研究の最終年度であるので、3年間の調査の補完とともに、調査地をピシャンの東に位置するハミまでひろげ、さらに、昨年調査を対象としなかった西のメーキットにおいて、調査を実施した。今年度は、東西に調査地をひろげたため、A、Bふたつのグループにわかれてフィールドワークを実施した。Aグループは、2005年8月9日から22日まで、ウルムチ、トルファン、ピシャン、ハミにおいて、各地域の演奏家による演奏の収録、楽器の製造過程の記録、楽器の実態調査をおこなった。まず、これらの各地域において、演奏家によるムカムと民謡の演奏の収録、ハミにおいて用いられる固有な楽器であるハミラワップとハミギジャックを中心に、現在演奏に用いられている楽器について、演奏とともに、楽器の構造を記録した。ハミにおいて演奏されるハミギジャックは、ハミ固有の形態と考えられ、アイディアの一部に漢族の胡琴の影響があると感じられた。また、このはミグジャックを奏しつつ歌われるハミムカムは、後述するドーランムカムとは、様式を異にするが、ムカムの成立を考察するさいの重要な様式ではないかと考えられる。Bグループは、8月29日から9月6日まで、カシュガルとメーキッド、吐魯番において、同様に楽器制作調査、メーキットに伝承されるドーランムカムを収録した。このドーランムカムは、先述のハミムカムとともに、今日の新彊ウイグル自治区において演奏されるムカムのなかでは特異な存在であり、ダップというタンブリン型の太鼓を打ちつつ歌われていく。
大気圧ＰＣＶＤ成長ナノチューブを用いたフレキシブルＴＦＴの作製とＭＳＩの動作実証

大気圧プラズマCVD装置を開発して、大気圧中で成長したカーボンナノチューブが薄膜トランジスタとして動作することを始めて明らかにした。この装置はカーボンナノチューブを大面積に成膜できることを電気特性から示した。また、ポリビニルアルコールを用いた簡便な転写法でプラスチック基板上にフレキシブル集積回路を作製して遅延時間1.1μsecのリング発振動作を実証した。今年度は大気圧プラズマでカーボンナノチューブ(CNT)の成長条件の検討と、成長条件が確立しているマイクロ波プラズマで成長したCNTを使って転写方式や転写材料の選定などの検証を行い、フレキシブル基板(PEN:ポリエチレンナフタレート)にCNTを転写しトランジスタ動作を確認すると共に、リング発振器を作製してPEN基板上で発振動作を実証した。初めに大気圧プラズマの成長条件について、キャリアガスのヘリウムとプロセスガスのメタン、水素の流量比との間に放電安定性との相関があることが分かった。プロセスガスがメタンだけの場合は成長したCNT表面にアモルファスカーボンと思われる微粒子が付着するため、水素ガスの添加は重要である。しかし添加水素量が増加すると放電が不安定(放電停止や放電が集中する)になることから、安定した放電が維持できる条件は広くない。またCNTはある時間を経過して後、急激に成長し始め短時間でバンドルを形成することから、CNTがトランジスタチャネル用のネットワークを構築する時間の見極めが難しい。触媒の膜厚が0.05nm以下の超極薄膜のFe触媒がチャネル形成に有効ではあるが薄膜作製の再現性から、別なアプローチの検討が必要である。フレキシブル基板への転写については、転写材としてポリビニルアルコール(PVA)の有用性を示した。シリコン基板上に成長したCNTにPVAを塗布し、凝固後に剥離してバックゲートと原子層体積法低温成膜アルミナをゲート絶縁膜としたPEN基板に転写、温水洗浄してPVAを除去することでCNT転写基板を作製した。その後オーミック電極を形成して、トランジスタ動作および11段のリング発振器の動作を確認した。n型伝導については、大気圧プラズマによるCNT成長が不安定であったことから、まずはポリエチレンイミン(PEI)による化学ドーピングを行って、n型伝導制御を行った。本年度は平行平板型構造の大気圧プラズマCVD装置を開発して、イオンダメージの少ないカーボンナノチューブの成長を目的とし、既設の真空チャンバに大気圧プラズマの発生部となる電極と基板加熱機構の設計と製作を行った。キャリアガスとしてHeを使い、プロセスガスにCH4,H2を持ちいて大気圧プラズマ放電を確認した。大気圧プラズマはプロセスガスの比率及び大きな高周波電力の印加で不安定となることからHeに対するCH4及びH2のガス流量依存性と高周波電力との関係性を調べた。基板加熱は大気圧中で700°Cまで昇温することが確認したので、従来の鉄触媒を使ってナノチューブ成長を試みた。少量ではあるがナノチューブの成長を確認できたが、再現性は得られていない。大気圧プラズマは放電範囲が狭いことから、減圧下でのナノチューブ成長条件とは異なる条件設定が必要となった。ナノチューブトランジスタでは大気中ではp型を示すことが多く、ソース、ドレインの電極材料で伝達特性や伝導系が変わることが知られているので、電極材料についての検討を行った。ここではグラフェンをナノチューブのコンタクト材料に使い、ソース、ドレインに用いて通常の金コンタクトと比較検討した。金コンタクトよりオン電流が増加し良好な特性が得られ、グラフェンでコンタクト抵抗が低減すること、真空中では両極性となることからコンタクト電極と伝導系の関係性を示すことができた。本研究は大気圧プラズマを用いたカーボンナノチューブ(CNT)の成長と、CNTを使ったフレキシブル薄膜トランジスタ(TFT)の作製と集積化を実証することを目的とした。初年度から大気圧プラズマ用CNT成長装置の開発とCNT成長の最適な条件だしを行い、本年度、大気圧でもTFTのチャネルに使用可能なネットワークを構成するCNTが成長することを確認した。また、大気圧プラズマはイオンダメージが少ないことからグリッドを挿入することなく約1nmのCNTが成長することを示した。バックゲート型CNT-TFTを作製して電気特性を評価したところ4桁のon/off比が得られデバイス作製可能なCNTであることを確認した。集積化についてはグリッド挿入型マイクロ波プラズマCVD法で成長したCNTにポリビニルアルコール(PVA)を使ってプラスチック基板に転写後、リング発振器を作製してCNT-TFTを集積化した。PVAが転写材として有用であること、プラズマCVDで成長したCNTがフレキシブルデバイスとしても高いポテンシャルであることを明らかにした。また、n型伝導の一つの方法としてポリエチレンイミンを用いた化学ドーピングを行いn型制御が可能であることを示した。大気圧プラズマにおいてはCNT成長中に窒素を添加することでn型伝導CNTの可能性を調べた。ここでは窒素ガスやアンモニアガスを成長装置に導入して実験を行ったが窒素イオンによるダメージから結晶性が悪くなるなど、結果は得られていない。窒素ドープは長期に安定したn型伝導特性が得られる可能性があることから、引続きアンモニアガスを使い成長条件やアニール温度などを検討しn型伝導CNTの成長を試みる。

電子工学本研究で開発した大気圧プラズマ装置のCNTの成長条件(ガス流量、基板温度、成長時間、触媒材料と膜厚、放電高周波電力)は、ほぼ確立されつつある。しかし成長開始から短時間でCNTがバンドル化へと進むため作製したトランジスタは変調動作を示さないことがあり、成長条件の更なる検討が必要である。転写材のPVAは日常生活に使われる物質で無害であることから、人体や環境に優しいこと、低コストで取り扱いが簡便であることから有効な材料である。しかし温水洗浄の際、アルミナのゲート絶縁膜の劣化が見られ長時間洗浄ができないことからPVAは完全に除去できず、CNTとオーミック電極とのコンタクト抵抗の増大による電気特性の低下がみられる。今後は洗浄工程の再検討とアルミナに代わるゲート絶縁膜の検討を行い、特性改善を進める。集積化については、11段のリング発振器をPEN基板上に作成して発振動作を確認した。集積度は少ないものの転写したCNTにおいてもCNTの均一性は保たれ、フレキシブルなプラズチック基板上でも集積化が可能であることを示した。本年度は大気圧プラズマ装置の製作とナノチューブの成長条件を検討することとし、装置を製作して大気圧プラズマ放電を確認した。しかし、大気圧プラズマの放電条件はプロセスガスに大きく依存し、十分なナノチューブを確認できておらず成長条件を詰め切れていない。しかし少量ではあるが単層ナノチューブを走査型電子顕微鏡で観察しており、今後は基板温度、触媒膜厚と触媒材料など、今までの減圧下でのナノチューブ成長とは異なる条件も含めて検討する必要がある。また、キャリアガスであるHeの入手が困難であったことから当初予定から若干遅れる結果となった。最終年度となるため大気圧成長CNTの変調性向上と窒素ドープCNTの成長、ゲート絶縁膜の検討について取り組む。CNTのバンドル化の抑制は成長時の基板温度や成長時間等を再検討する。また、また金属パスを減らす工夫として酸素雰囲気中の紫外線照射や成長時のキャリアガスによるプラズマ照射などを検討する。窒素ドープn型伝導の取り組みについては、表面保護膜の無い状態では大気中の酸素、水分の影響を受けてp型伝導になることが予想されるため真空中で電気測定を行い、窒素依存性についてはラマン分光法を用いて調べる。PVA除去の問題については、温水洗浄の際ALD(原子層体積法)成膜のアルミナ膜が劣化しゲートリークが問題となっている。PEN基板上ではアルミナの高温成膜ができないためであり、ポリイミドなどでリーク電流を抑えるなどアルミナとの2層絶縁膜を検討する。1.大気圧プラズマCVDによるナノチューブ成長の検討24年度で再現性が得られていなので、引続き成長条件の検討を行う。新たに鉄触媒以外の材料と膜厚などパラメータを増やして成長条件を精査する。
有限剛体モデルを用いた薄肉骨組構造の極限強度算定法の開発

鋼骨組構造の極限強度の評価法の開発の一環として、本研究では川井によって構造物の極限解析用として開発された剛体ーばね系モデルのコンセプトを薄肉断面材の3次元的不安定挙動を含む終局状態の解析に応用した。提案した解析用モデルは、有限個の薄肉剛体要素と、断面上に一様に分布し相隣る剛体要素間を連結する垂直ばねとせん断ばねからなるばね系要素とによって構成される。従来、剛体ーばね系モデルの薄肉材への適用においては、曲げねじれによる断面の反り現象の取扱いがあい路となっていたが、ここでは対応する薄肉材の変位場の差分表示を用いることによって、モデルの有限変位場を近似的に導出した。これに基づき仮想仕事式により増分形式の線形化剛性方程式を導くなど、解析に必要な定式化を行った。このような離散化モデルによる解析の具体的な適用例として、次のような薄肉材の代表的なケースについて数値解析を行った。(1)曲げとねじりを受ける薄肉材の弾性解析(2)曲げと軸力を受ける薄肉はりの弾性横倒れ座屈解析(3)曲げとねじりを受ける薄肉材の弾ー塑性解析による崩壊状態の追跡(4)曲げを受ける薄肉はりの弾性ー塑性横倒れ座屈解析(5)有限変位解析による座屈後挙動のような大変位問題の解析弾性解析においては、本研究の定式過程の検証を行うとともに、解の精度・収束性を支配する諸要因の影響特性を把握した。また、座屈問題を含む弾ー塑性解析においては、とくに低自由度の解析による極限耐力の概算値の簡易算定法としての有効性を調べた。それらの結果は全体的にほぼ満足のいくものであり、ここに提案した薄肉剛体ーばね系モデルが、鋼構造部材や鋼骨組構造のねじりをともなう極限状態の解析モデルとして、今後その威力を発揮していくものと考えられる。本研究は,東大生研の川井教授らによって構造物の極限強度解析用として提案され,その有効性が実証されつつある剛体-ばね系モデルのコンセプトを拡張して,ねじりを伴う薄肉骨組構造の極限状態の簡易解析法の開発を目指して遂行されている.薄肉断面材の剛体-ばね系モデルへの置換に際して,まず比較的妥当と思われる3種類の離散化モデルを設定した.従来ネックとなっていた断面のワーピング現象の取扱いは,有限変位場の定式化過程に差分法を組み込むことによって対処するなどして,これらの離散化モデルの解析に必要な増分形式の線系化剛性方程式の誘導等の基礎理論を構築することが出来た.構造系全体に対する剛性方程式の組立てにおいては,有限要素法と比較して,本解析法の有位性を確認することができた.具体的な数値解析を行う際に問題となる幾何学的非線形性ならびに材料非線形性に対する反復収束計算材料の降伏条件の組み込み,残留応力の影響評価等,基礎理論を実際の薄肉骨組構造の有限極限解析に適用する場合に必要な数値解析の手法を確立すべく各種の検討を行った.薄肉断面材を対象として設定した3種の剛体-ばね系モデルを用いて,いくつかの代表的な剛骨組構造要素の有限極限解析を実行し,それぞれのモデルについて,反復収束の計算の効率性,解の精度と分割ならびに計算時間との関係,各種の支持条件に対応する最適な分割状態等の基本特性を調べた.

これらの計算は,大型コンビュータおよびパーソナル・コンピュータで行い,また常に有限要素法と対照させるかたちをとった.本年度は解析モデルの設定,基礎理論の構築,数値解析手法の検討等の基本問題の扱いに留まったが,次年度においては,薄肉骨組構造の極限状態の簡易解析法としての完成を目指す.構造物を合理的に設計するには、その構造物の極限状態を的確に把握することが必要不可欠な条件の一つであるが、鋼骨組構造に関する限り、その極限状態に対する汎用性のある解析方法はまだ確立されていないのが現状である。本研究では、鋼骨組構造の極限強度の評価法の開発の一環として、川井によって構造物の極限解析用として開発された剛体一ばね系モデルのコンセプトを拡張して、薄肉断面材の3次元的不安定挙動を含む薄肉骨組構造の極限状態の簡易解析法の開発を目指して遂行されてきた。本研究において提案したモデルは、有限個の薄肉剛体要素と、断面上に一様に分布し相隣る剛体要素間を連結する垂直ばねとせん断ばねからなるばね系要素とによって構成されるものである。剛体一ばね系モデルの薄肉材への適用においては、曲げねじれによる断面の反り現象の取扱いがあい路となっていたが、前年度の研究においては、対応する薄肉材の変位場の差分表示を用いることによって、モデルの有限変位場を近似的に導出し、仮想仕事式により増分形式の線形化剛性方程式を導くなど、主として基礎理論の構築とその検証を努めた。本年度の研究においては、曲げとねじりを受ける薄肉材の弾-塑性解析による崩壊状態の追跡、曲げを受ける薄肉はりの弾性-塑性横倒れ座屈解析、有限変位解析による座屈後挙動のような大変位問題の解析等に重点をおき、本モデルの極限解析用としての特性を検討した。その結果、座屈問題を含む弾一塑性解析例から、とくに本解析モデルの本来の狙いとしている低自由度の解析による極限耐力の概算値の簡易算定法としての有用性を明らかにすることができた。ここに提案した薄肉剛体一ばね系モデルが、鋼構造部や鋼骨組構造のねじりをともなう簡易解析3次元的な終局状態の簡易解析モデルとして、今後鋼構造設計の分野で活用されるものと考えられる。
双曲空間の等長写像から成る離散群の一般的基本多面体の存在証明と、その視覚化

三次元双曲多様体内の点に対し、そこを中心とするディリクレ多面体を考える。このとき、殆ど全ての点に対し、得られる多面体が「一般的」と呼ばれる形となる事が予想されている。二次元の場合には、この予想は肯定的に解決されている。本研究では、この予想を解く為の予備的研究として、三次元の場合にも適用可能な証明の方針に基づく、二次元の場合の別証明を与えた。更に、中心が無限遠境界内にある場合に、同様の結果が得られるかどうかに関しても、研究も行った。本年度の研究では、申請時の研究計画・方法に従い、双曲曲面に対する一般的基本多角形の存在定理に向けての証明を進めた。研究計画・方法で挙げた通り、上記の研究成果は本研究が取り扱っている問題を二次元化したものであるが、この結果を三次元化するのが今後の研究目標の一つとなる。また二次元版の問題の今後の展開としては、一般的双曲多角形の中心が無限遠に行った場合の対応物の存在証明がある。この結果に関してはこれまで知られている研究成果が無い事から、引き続き研究を進める意義があると言える。上記に挙げたこれらの研究の方針を確認する目的もあり、本年度末には研究計画・方法での予定通りMinnesota大学にAlbert Mardenを訪ねる事とした。そこでは当該研究に関する有益な議論をする事が出来た。また本年度にはその他、国内の複数の研究集会にも参加して有益な議論が出来た。双曲曲面をディリクレ基本多角形に分割する際に、それが一般的と呼ばれる局所的に簡単な形で無ければ、微小変形により常に一般的な形に出来るかという問題がある。この問題は曲面では既に解かれているが、三次元では未解決である。本研究の主題は、曲面の場合の別証明を考える事で、三次元の場合にも適用出来る方法を探る事であった。本年度は、前年度の研究を踏まえ、上記の問題の解決に向けての研究を更に進めた。その結果、Madrid大学のRaquel Diazとの共同研究により、証明の概略を得る事が出来た。現在は、研究論文雑誌への投稿に向けた準備として、証明の細部を詰める作業を進めている。証明の細部を詰める段階では、他の研究者からのコメントを得る事が欠かせない。その為、今年度は研究集会以外にも、専門家の下への個人的な訪問や、また逆に専門家を金沢大学へ招く事も重点的に行った。
デキストラン合成・分解酵素の構造と機能および応用に関する国際共同研究

200nm以下の紫外線は高度な真空が要求され(真空紫外線)、微生物変異への利用が困難であった。近年、共同研究者のKim準教授は技術的問題を克服し、デキストラン合成酵素の生産株を変異させ、酵素高発現に成功した。一方、デキストランとその短鎖オリゴ糖は多彩な生理機能を示す。本研究は、デキストラン合成・分解酵素の構造と機能の関係究明ならびに合成・分解酵素を利用したデキストランや短鎖オリゴ糖の生産研究を最終目的とした国際共同研究であり、以下の成果が得られた。(1)変異株は合成酵素生産能を上昇させ、ショ糖誘導能の欠損を示した。酵素遺伝子を単離後、塩基配列を解析し、プロモータ領域に変異を見い出した。この変異は酵素高発現あるいはショ糖誘導欠損に関与する可能性が考えられた。(2)イソマルトトリオ-デキストラナーゼ遺伝子を単離した。上領域にはα-グルコシダーゼ遺伝子が存在し、同一プロモーターに支配されるクラスター構造を形成していた。本酵素遺伝子を大腸菌で大量発現させた。(3)変異株から高発現する合成酵素を用いてデキストランを大量に調製した。本糖の分岐構造を温和な酸処理で切断した。イソマルトトリオ-デキストラナーゼを作用させ、直鎖三糖類であるイソマルトトリオースの生産条件を決定した。(4)デキストランから四糖類の生成酵素を精製した。安定性などの性質を調べ、基質特異性や生成物の解析を行った。精製酵素をデキストランに作用させると、四糖類のみならず五-八糖類も調製でき、より長鎖のオリゴ糖を獲得できることが見い出された。(5)デキストラン分解酵素に対する新規なmechanism-based inactivatorのデザイン・合成を行い、自殺基質的に酵素を失活させていることを明らかにした。200nm以下の紫外線は高度な真空が要求され微生物の変異操作への利用が困難であった。近年、共同研究者のKim助教授は技術的問題を克服し,デキストラン合成酵素の生産株を変異させ,酵素高発現に成功した。我々との共同研究により、酵素機能も改変することが見い出された。本研究は、デキストラン合成・分解酵素の構造と機能の関係究明ならびに合成・分解酵素やその生産菌を利用したデキストランや短鎖オリゴ糖の生産研究を、最終目的とした国際共同研究であり、本年度は以下の研究成果が得られた。(1)真空紫外線(数nm-200nmの波長領域)照射によって得られた変異株から、デキストラン合成酵素遺伝子のクローニングに成功した。得られた酵素遺伝子のプロモーター部分を含む塩基配列について解析し、アミノ酸一次配列の推定を終了させた。(2)変異株のデキストラン合成酵素の生産能は野生株の約2000倍に上昇し、かつ、ショ糖誘導能の欠損が認められることから、プロモータとORF領域に複数の変異が予想された。ORF近傍の上流域に塩基置換が見い出され、高発現あるいはシヨ糖誘導欠損に関与する可能性が考えられた。(3)イソマルトトリオ-デキストラナーゼから単離した遺伝子の塩基配列からアミノ酸一次構造を推定したところ、エンド型のデキストラナーゼと相同性が認められた。本酵素のデキストランに対する作用を調べたところ、エンド型の氷解様式が見い出された。本酵素遺伝子のプロモーター配列がORF近傍にないことから、上領域の塩基配列を解析した。α-グルコシダーゼ遺伝子が見い出され、クラスター構造を形成すると予想された。

本酵素遺伝子を大腸菌に組み込み、大量発現に成功した。200nm以下の紫外線は高度な真空が要求され(真空紫外線)、微生物変異への利用が困難であった。近年、共同研究者のKim準教授は技術的問題を克服し、デキストラン合成酵素の生産株を変異させ、酵素高発現に成功した。一方、デキストランとその短鎖オリゴ糖は多彩な生理機能を示す。本研究は、デキストラン合成・分解酵素の構造と機能の関係究明ならびに合成・分解酵素を利用したデキストランや短鎖オリゴ糖の生産研究を、最終目的とした国際共同研究であり、本年度は以下の研究成果が得られた。(1)真空紫外線変異株から高度に発現するデキストラン合成酵素を用いて、デキストランの大量調製に成功した。本多糖の構造解析を行い、分岐構造の存在を明らかにした。酵素的加水分解により直鎖オリゴ糖を調製するため、温和な酸処理を行い、選択的に分岐構造を切断した。イソマルトトリオ・デキストラナーゼを作用させ、直鎖三糖類であるイソマルトトリオースの生産条件を決定した。(2)デキストランから四糖類の生成酵素を与える菌株の培養条件を改良し、酵素高生産条件を決定した。本条件で培養した菌体から酵素精製を行い、電気泳動的に単一な標品を得た。安定性などの性質を調べ、基質特異性や生成物の解析を行った。精製酵素をデキストランに作用させる際、反応条件を変えると四糖類のみならず五-八糖類も調製でき、より長鎖のオリゴ糖を獲得できることが見い出された。(3)デキストラン分解酵素に対する新規なmechanism-based inactivatorのデザイン・合成を行い、自殺基質的に酵素を失活させていることを明らかにした。
乳がんサバイバーにおける病経験を通じて得た肯定的変化と関連要因

がんサバイバーの支援において、病経験を経て得られる、成長など自己の変化や他者との関係性の変化、人生観の変化などのポジティブな変化が注目されている。しかし、方法論的限界から構成概念や適応における意義、変化の基本的なプロセスや促進要因について十分明らかになっていない。そこで本研究では、乳がんサバイバーが病とともによりよく生きるための支援における具体的方法の示唆を得るため、本研究課題により実施する面接調査と、先行して実施している乳がんサバイバーを対象とするコホート研究(縦断研究)を組み合わせ、ポジティブな変化の分布や変化、変化に関連する要因、予後や長期的QOLに与える影響を明らかにすることとした。本研究課題では、数十人の乳がんサバイバーを対象に面接調査を行い、ポジティブ・ネガティブの両面から対象者の変化を継時的に明らかにし、そのきっかけや関連要因を因果関係も含め詳細に明らかにする。本研究課題では、当事者参加型アクションリサーチの方法を参考に、研究の企画段階から当事者である乳がんサバイバーの方に研究グループに加わってもらい、当事者と研究者との協働により研究を進めている。初年度である2018年度は、まず研究体制作りとして、当事者である乳がんサバイバーに協力を依頼して研究実行委員会を立ち上げた。次いで実行委員会でのディスカッションを重ね、研究計画の作成を行った。研究計画の作成やインタビューガイドの作成にあたっては、学術論文を中心とする文献レビューに加え、サバイバーの生の声を聞くため、「キャンサーギフト」や「がん・得たもの」、「がん・成長」などをキーワードにがんサバイバーの手記やブログなどについてもレビューを行うとともに、がんサバイバーのイベント等にも参加し、当事者の思いや経験を収集した。また、がんサバイバーへのヒアリングを行い、インタビューガイドの修正を行った。当初の研究計画では、スケジュールに関して、面接調査の実施期間は3年とし、1年目で研究計画の作成、2年目・3年目で面接調査の実施、3年目後半よりデータの分析を行うとしていた。1年目にあたる今年度は、当事者である乳がんサバイバーを交えた研究実行委員会を立ち上げ、様々なレビューやヒアリングを行い研究計画書やインタビューガイドを作成するなどして、当初の計画どおり研究計画書を作成することができた。当初の計画どおりに遅延なく研究計画を進めているため、「当初の計画以上に進展している」とまでは言えないが、「おおむね順調に進展している」と言える。作成した研究計画書は現在、研究代表者が所属する国立がん研究センターの倫理審査委員会での審査に向け、研究実行委員会で最終確認中である。倫理審査委員会での審査および研究実施の承認を得次第、速やかに面接調査を実施できるよう、研究計画書の最終確認に並行して、面接調査を実施するフィールドの確保や研究協力者との調整など、面接調査の実施に向けた準備を進めている。2年目である2019年度の後半より面接調査を開始し、3年目まで面接調査を続ける。その際には、面接と並行してトランスクリプトの作成や質的な分析、研究実行委員会でのディスカッションを進めることで、その後に続く面接へのフィードバックを行い、最終的な解析のベース作りも行う。面接調査が終了し次第、3年目の後半からすべての面接のデータを用いたデータの分析を実施する予定である。以上のように、先を見据えて研究実施や分析準備を並行して進めることにより、研究計画を順調に推進することとしている。

当初の計画どおりに遅延なく研究計画を進めているため、「当初の計画以上に進展している」とまでは言えないが、「おおむね順調に進展している」と言える。作成した研究計画書は現在、研究代表者が所属する国立がん研究センターの倫理審査委員会での審査に向け、研究実行委員会で最終確認中である。倫理審査委員会での審査および研究実施の承認を得次第、速やかに面接調査を実施できるよう、研究計画書の最終確認に並行して、面接調査を実施するフィールドの確保や研究協力者との調整など、面接調査の実施に向けた準備を進めている。2年目である2019年度の後半より面接調査を開始し、3年目まで面接調査を続ける。その際には、面接と並行してトランスクリプトの作成や質的な分析、研究実行委員会でのディスカッションを進めることで、その後に続く面接へのフィードバックを行い、最終的な解析のベース作りも行う。面接調査が終了し次第、3年目の後半からすべての面接のデータを用いたデータの分析を実施する予定である。以上のように、先を見据えて研究実施や分析準備を並行して進めることにより、研究計画を順調に推進することとしている。2018年度は書籍の購入や文献の取り寄せを主とする物品費で100,000円使用予定であったが、図書館等の蔵書や無料の文献取り寄せサービスを活用することができたため、物品費を31,428円に抑えることができた。残額は次年度の物品費に活用することを予定している。
歯周病の新規予防物質としてのウナギガレクチンの有効性評価

歯周炎は歯周病原細菌が引き起こす感染性疾患である。その予防や治療に有効な物質として、これまでにウナギ体表に存在するガレクチンAJL-1が歯周病原細菌に対し、一定の効果があることを報告してきた。本研究では同じウナギ体表に存在するレクチンAJL-2に注目し、歯周病原細菌の内毒素が誘導する炎症性サイトカイン産生と、バイオフィルム形成に対するAJL-2の影響について調査した。その結果、AJL-2は炎症性サイトカインの誘導を抑制したが、AJL-1と同等のバイオフィルム形成抑制はみられなかった。タンパク質構造の違いなどから、作用機序の相違を検討し、今後の新たな歯周病予防物質の開発に応用する。研究代表者は過去に日本ウナギ体表上皮粘液由来のガレクチンAJL-1が、歯周病原細菌Aggregatibacter actinomycetemcomitansのバイオフィルム形成を抑制することを報告してきた(Takayama S. et al, 2009)。同様にウナギ体表に存在するレクチンAJL-2もバイオフィルム形成抑制能をもつ可能性がある。本年度は、前年度に純度および濃度を確認したウナギレクチンAJL-2を用いて、その歯周病原細菌バイオフィルム形成に対する抑制作用について検討した。また、バイオフィルムを形成していない浮遊菌の量および浮遊菌のbioactivityに対するAJL-2の影響を検討した。その結果、AJL-2はA. actinomycetemcomitans ATCC 29523および29524のバイオフィルム形成を濃度依存的に増加させる傾向がみられた。また、それとは対照的に、浮遊菌量および浮遊菌のATP量は濃度依存的に減少しており、各濃度間の差は統計学的に有意であった。AJL-2の細菌培地への添加により浮遊菌量、およびbioactivityが減少したが、それはAJL-2のbiofilm形成促進作用によるものと考えられ、AJL-2に殺菌の効果は無いものと考えられる。前年に行ったヒト大動脈内皮細胞からの炎症性サイトカイン誘導抑制試験の結果より、AJL-2がA. actinomycetemcomitansLPSに結合することにより誘導が抑制されるのではないかと考察されたことから、AJL-2のバイオフィルム形成促進作用には、細菌間の付着にAJL-2の介在が関与すると考えられる。AJL-1との分子構造の相違から、細菌に対する作用の違いを検討し、それぞれの作用機序を解明することで、AJL-1の臨床応用への可能性を探究するとともに、新たな歯周病予防物質の開発に応用する。ゲル濾過、アフィニティクロマトグラフィにてウナギ体表上皮粘液から分離したウナギレクチンAJL-2の純度をSDS-PAGEにて確認した。以前の報告(Saito E. et al, 2005)の通りのバンドの形成がみられ、不純物を疑うようなバンドは認ず、精製AJL-2は純度の高い状態であることが確認できた。また、濃度をプロテインアッセイを用いて確認し、以降の実験に用いた。研究代表者が過去に行ってきたウナギガレクチンAJL-1についての研究では、AJL-1が歯周病原細菌Aggregatibacter actinomycetemcomitansのバイオフィルム形成を抑制することを報告した。またAJL-1はA. actinomycetemcomitansY4由来内毒素(LPS)によるヒト正常臍帯静脈血管内皮細胞からの炎症性サイトカイン誘導も抑制させた(Takayama S. et al, 2009)。AJL-2も抗内毒素活性をもつ可能性が高いため、ヒト大動脈内皮細胞を用いて歯周病原細菌LPSによる刺激で炎症性サイトカインを産生させ、それに対するAJL-2の影響を検討した。その結果、AJL-1と同様A. actinomycetemcomitansY4 LPSによるIL-6産生誘導に有意な抑制がみられ、その抑制は添加AJL-2の濃度依存的であった。また、LPSとAJL-2の細胞への刺激時期をずらし、サイトカイン量を測定したところ、AJL-2はLPSに結合する可能性があると推測できた。IL-6は炎症反応において最も重要なサイトカインのひとつであり、AJL-2がその産生を抑制するという本結果は、A. actinomycetemcomitansが引き起こす歯周組織の炎症を抑制できる可能性があることを示唆する。さらに、AJL-2は本菌のバイオフィルム形成も抑制する可能性が高い。ウナギ体表から抽出した精製AJL-2の分析を行い、過去の報告と同等の結果が得られた。このAJL-2を用い、本年度に得られた結果は、A. actinomycetemcomitans感染に対する炎症反応の抑制能をAJL-2がもつ可能性を示唆すると同時に、その機序はAJL-2がLPSに結合することによるものであると考えられ、AJL-2が歯周組織での宿主防御機構に対し有益である可能性を見出した。

また、同知見よりAJL-2が本菌のバイオフィルム形成に対する抑制作用をもつ可能性が高まったことから、今後の研究に使用するバイオフィルム細菌のスクリーニングを行うことができた。精製したAJL-2を用い、A. actinomycetemcomitans Y4, ATCC 29523, ATCC 29524のバイオフィルム形成に対する抑制効果の有無を検討する。また同時に、浮遊菌の菌数とbioactivityを測定し、AJL-2の抗菌活性の有無も検討する。また、他の歯周病原細菌に対しても同様の実験を行い、AJL-2の更なる有効性を検討する。当該年度の研究に必要な物品の購入費、および学会参加のための旅費として、支払請求額とほぼ同額の研究費を使用した。次年度使用額ならびに次年度分として請求した助成金は、研究に必要な物品、試薬、学会発表旅費、論文校正、投稿費用等に使用する予定である。
センサネットワークの多端子情報理論と決定理論によるモデル化と最適化

本研究では,センサネットワークを含むネットワーク分散処理の問題に対して,多端子情報理論と統計的決定理論に基づいた基礎モデルを構築し,構築したモデル上での最適解の導出及び最適解またはその近似解を実現するアルゴリズムを設計した.本研究では,センサネットワークを含むネットワーク分散処理の問題に対して,多端子情報理論と統計的決定理論に基づいた基礎モデルを構築し,構築したモデル上での最適解の導出及び最適解またはその近似解を実現するアルゴリズムを設計した.近年,ネットワーク上の分散情報を処理する問題について多くの研究が行われている.例えば,センサネットワークでは,分散し配置されたセンサー等によって集められた多様な情報をネットワーク経由で伝送し,それらを統合することで何らかの決定や制御を行う.本研究ではセンサネットワークを含むネットワーク分散処理における基礎的な理論研究を中心に,大きく次の2つのステップで研究を行い,それぞれのステップを研究の目的としていた.(1)ネットワーク上に分散した情報の伝送と決定・制御に関する多端子情報理論と統計的決定理論を用いた基礎モデルを構築と,構築したモデル上で各問題の目的に応じた評価関数を定義,最適解や理論的性能限界についての定式化.(2)定式化した最適解,またはその近似解を実現するアルゴリズムをグラフ上のメッセージ伝播アルゴリズム等を用いて設計,その性能や計算量の解析的・実験的な評価.平成18年度は主に(1)のステップを中心に研究を行った.ネットワーク分散情報の処理の分野における主問題の調査及び整理と,いくつかの主問題に対する基礎モデルの構築を行った結果を踏まえ,構築されたモデルの理論的性能限界の定式化と数値計算手法ならびに最適な決定・制御方式の研究を行った.具体的には,暗号分野におけるいくつかのモデルに対する理論性能限界の数値計算手法の提案や,双方向通信における理論的性能限界の定式化などを行った.また,簡単なモデルについてはステップの(2)についても先行的に研究を進め,フィードバックがある場合の通信路モデルにおける符号化・復号化法について様々な角度から実験的・理論的評価を行った.近年、ネットワーク上の分散情報を処理する問題について多くの研究が行われている.例えば、センサネットワークでは、分散し配置されたセンサー等によって集められた多様な情報をネットワーク経由で伝送し、それらを統合することで何らかの決定や制御を行う.本研究ではセンサネットワークを含むネットワーク分散処理における基礎的な理論研究を中心に、大きく次の2つのステップで研究を行い、それぞれのステップを研究の目的としていた.(1)ネットワーク上に分散した情報の伝送と決定・制御に関する多端子情報理論と統計的決定理論を用いた基礎モデルを構築し、構築したモデル上で各問題の目的に応じた評価関数を定義し、最適解や理論的性能限界についての定式化を行う.(2)定式化した最適解またはその近似解を実現するアルゴリズムをグラフ上のメッセージ伝播アルゴリズム等を用いて設計し、その性能や計算量の評価を解析的・実験的に行う.今年度においては、(1)のステップに対応するものとして、一対一の通信路において盗聴者が存在するモデルにおいて誤りなくかつ安全に通信が行えるときの符号化効率の限界値を計算するアルゴリズムを導出した.また、多対多の通信路を扱うネットワーク符号化の問題においても、ネットワーク内の通信路を盗聴し、さらにはその通信路を流れる情報を改ざんする攻撃者が存在する問題をモデル化し、そのような状況で安全に通信を行うことが出来る符号化効率の限界を導出した.(2)のステップに対応するものとして、前年度に引き続き、記憶を有する通信路モデル、帰還通信路を有する通信路モデル、符号分割多重アクセス通信路モデルのそれぞれに対して、確率伝搬アルゴリズムを適用し、その性能を解析的・実験的に行った.近年,ネットワーク上の分散情報を処理する問題について多くの研究が行われている.例えば,センサネットワークでは,分散し配置されたセンサー等によって集められた多様な情報をネットワーク経由で伝送し,それらを統合することで何らかの決定や制御を行う.本研究ではセンサネットワークを含むネットワーク分散処理における基礎的な理論研究を中心に,大きく次の2つのステップで研究を行い,それぞれのステップを研究の目的としていた.(1)ネットワーク上に分散した情報の伝送と決定・制御に関する多端子情報理論と統計的決定理論を用いた基礎モデルを構築し,構築したモデル上で各問題の目的に応じた評価関数を定義し,最適解や理論的性能限界についての定式化を行う.(2)定式化した最適解またはその近似解を実現するアルゴリズムをグラフ上のメッセージ伝播アルゴリズム等を用いて設計し,その性能や計算量の評価を解析的・実験的に行う.今年度においては,(1)のステップに対応するものとして,平成18年度・平成19年度において構築した基礎モデルを拡張したモデルを構築し,最適解や理論的性能限界についての定式化を行った,主に,盗聴者通信路における秘匿容量計算アルゴリズムを,より一般的な関数を最大化するアルゴリズムに拡張した.(2)のステップに対しても同様に,平成18年度・平成19年度において構築した近似アルゴリズムを拡張したモデルに適用可能な形に拡張し,実験的に評価を行った.CDMA通信路におけるマルチユーザ検出アルゴリズムを符号化CDMA通信路においても適用可能な形に拡張した研究が主な成果である.