hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
時系列解析ソフトウェアの組織化の研究

本研究の目的は,飛躍的に発展した計算機環境にもとづいて,高度な時系列解析の手法を実用化して,多様なモデル・アルゴリズム・計算法・ソフトウェアを効率的に利用するための解析環境を組織化することにあった.このような目的のために,具体的には以下のような課題に関連する研究を行なった.(1)統一的なモデル表現の方法と関連する計算手法の改良一般型の状態空間モデルに基づいて,非定常・非線形・非ガウス型などの多様な時系列モデルに対応できる汎用性の高い解析法を確立した.この問題に関しては,本研究の開始以前からも継続的に研究を行っていたこともあり,研究期間中に多くの論文を公刊することができた.(2)新しい情報量規準EIC,GICに関する研究情報量規準に関してはEICとGICの二つに関する研究を行った。EICはブートストラップ法によって対数尤度の平均対数尤度の推定量としてのバイアスを推定するものである.一方,GICは統計的汎関数で定義される任意の推定量に対してバイアスを求めたものである.これらのふたつの新しい情報量規準によって,最尤法以外の推定量で定められたモデルも同じ土俵で評価・比較することが可能となった.さらに,GICの方法を精密化することによって,改良型の一般化情報量規準を導出した.(3)ソフトウェアの組織化のためのインターフェイスの開発インターネット等のコンピュータネットワークの発達は最新の時系列解析法の普及を著しく容易にした.本研究では佐藤がWebを利用してソフトウェアを統一的に公開する方法を考案した.この方法では,すべての計算を研究所内においたサーバ側で行うので,利用者はブラウザとインターネット接続があれば,常に研究所で開発したプログラムを利用できる.本研究では季節調整プログラムDECOMPに焦点をあて,研究・開発を行った。一方,石黒は多変量ARモデルにもとづく多変量システムの解析のためのソフトウェアを開発した.本研究の目的は,飛躍的に発展した計算機環境にもとづいて,高度な時系列解析の手法を実用化して,多様なモデル・アルゴリズム・計算法・ソフトウェアを効率的に利用するための解析環境を組織化することにあった.このような目的のために,具体的には以下のような課題に関連する研究を行なった.(1)統一的なモデル表現の方法と関連する計算手法の改良一般型の状態空間モデルに基づいて,非定常・非線形・非ガウス型などの多様な時系列モデルに対応できる汎用性の高い解析法を確立した.この問題に関しては,本研究の開始以前からも継続的に研究を行っていたこともあり,研究期間中に多くの論文を公刊することができた.(2)新しい情報量規準EIC,GICに関する研究情報量規準に関してはEICとGICの二つに関する研究を行った。一方,石黒は多変量ARモデルにもとづく多変量システムの解析のためのソフトウェアを開発した.1.時系列モデル・計算アルゴリズムに関する研究本研究の基礎となる非線形・非ガウス型状態空間モデルに対するモンテカルロフィルタのアルゴリズムを改良するために,分布の近似を改良する方法とリサンプリングの方法に関する研究を行った.この結果,事後平均フィルタと呼ばれる新しい計算法が得られた.また状態空間モデルを利用して時系列のモデリングを統一的に行う方法に関する研究を行った.2.モデル評価法の研究モンテカルロ法にもとづく新しい情報量規準EICについて,その近似誤差(分散およびバイアス)を減少する方法の研究を行い,二次のバイアスまでを補正する方法を開発した.3.ソフトウェアの統合化の研究インターネットを用いて時系列解析ソフトウェアを統合する方法の研究を行った.特に状態空間モデルを用いた統一的な時系列解析ソフトウェアを試作するとともに,その利用方法に関する検討をおこなった.その結果にもとづき,計算結果をWWW上に表示するシステム試作し,問題点を検討した.4.実データによる問題点の検討開発中のソフトウェアを経済データ,地震データなどに適用し,モデル・計算法・ユーザインターフェースの改良の可能性について検討を行った.来年度はこれらの検討結果にもとづき汎用性の高い時系列解析ソフトウェアの組織化をめざした研究を行う予定である.状態空間モデルを用いて時系列解析の統一的なソフトウェアを開発する方法に関して研究を行った.計算効率のよいカルマンフィルタが利用できる線形・ガウス型の状態空間モデルに関しては,すでに季節調製や時変スペクトル推定のためのソフトウェアが開発した.非線形・非ガウス型の状態空間モデルに関しては,数値積分に基づく非ガウス型フィルタやシミュレーションに基づくモンテカルロ・フィルタ,モデルのパラメータを自動的に調整する自己組織型フィルタを利用して,1.構造変化を自動的に検出する方法2.異常値を自動的に処理する方法3.離散データの解析法

4.非線形・非ガウス型非定常時系列の解析法を開発した.これらの方法に関しては,統一的なソフトウェアを開発をめざして研究中である.さらに,これらのソフトウェアをホームページを利用して組織的に配布する方法を開発し,Web-DECOMPというシステムを試作した.これにより,従来のように配布先の計算機にインストールする必要はなく,ユーザ側はホームページさえ利用できれば直ちに最新版のソフトウェアによる計算が可能となった.状態空間モデルと情報量規準を用いて時系列解析のための統一的なソフトウェアを開発し,さらにそれをインターネット上で効率的に公開する方法に関する研究を行った.特に最終年度の本年度は以下のように情報量規準の一般化,精密化とインターネットによる公開システムの開発を中心に研究を行った.(1)情報量規準に関連する研究GICは統計的汎関数で定義される任意の推定量に対してバイアスを求めAICを拡張したものである.本年度の研究ではさらに,GICの方法を精密化することによって,バイアスの2次補正を行った改良型の一般化情報量規準を導出した.さらに,バイアスをデータから推定した場合に生じる影響を解析した.さらにブートストラップ法を用いてバイアス補正を行うEICにおけるサンプリング誤差の分散減少の方法に関する解析も行った.(2)ソフトウェアの組織化のためのインターフェイスの開発インターネット等のコンピュータネットワークの発達は最新の時系列解析法の普及を著しく容易にした.すなわち,従来のTIMSAC等は磁気テープあるいはフロッピーディスク等の媒体で利用者に配布し,利用者側の計算機にインストールして計算を行った。この場合の問題点として、(a)インストールの困難さ(b)計算速度の問題(c)バージョンアップ時の対応の問題これらの問題点を解決する方法のひとつとして,本研究では佐藤がWebを利用する方法を考案した.この方法では,すべての計算を研究所内においたサーバ側で行うので,利用者はブラウザとインターネット接続があれば,常に研究所で開発したプログラムを利用できることになり,上記の問題点は一挙に解決できることになった.本研究では季節調整プログラムDECOMPに焦点をあて,研究・開発を行った。試作したWebサイトには平成10年1月以降の14か月だけで約2万件のアクセスが世界各地からもあり,極めて大きな反響を得ることができた.
東アジアにおける風成塵供給源及び運搬ダイナミクスの時間空間的変化

中国内陸乾燥域から飛来する風成塵は、北半球の気候や北太平洋域の生物生産に大きく影響している。こうした影響を評価する上で、風成塵の発生,運搬、堆積過程を知る事は重要であり、そのためには風成塵の供給源を知る必要がある。そこで、風成塵の鉱物・化学組成を利用し供給源を推定する試みが行われてきたが、未だに有効な手段は確立されていない。我々は、その原因が、鉱物・化学組成の粒度依存性や、風化・変質の影響が十分考慮されていない事にあると考え、風成塵の主要構成鉱物であり、風化・変質にも強い石英に的を絞り、その形成年代、晶出温度/速度という2つの指標で特徴づける事を考えた。石英の電子スピン共鳴(ESR)信号強度は母岩の形成年代を反映し、結晶化度(CI)は晶出温度や速度を反映する。そこでまず、中国、モンゴルの9砂漠について表層試料を採集し、5つの粒度区分に分画して、各粒度区分中の石英のESR信号強度とCIを測定した。その結果、16μm以下、32-64μ、64μm以上の3つの粒度区分が、それぞれ異なるESR信号強度とCIで特徴付けられ、異なる運搬様式に対応する事がわかった。特に16μm以下は、風による高高度運搬によると考えられた。そこで、9砂漠から採取された37試料について、特に、16μm以下の石英についてESR信号強度とCIを測定し、ESR信号強度対CI図上にプロットした結果、9砂漠全てが図上の異なる領域にプロットされ、明確に識別出来る事が明らかになった。全データは、タクラマカン、テンガー、グルバンチュンギュット、ゴビ(モンゴル)の4砂漠に対応する領域を結んだ4角形の中にプロットされるが、これら4砂漠はそれぞれクンルン、キリアン、アラタウ、アルタイ山脈の麓に位置し、それら山脈から供給された土砂を起源とすると考えられる。それに対し、他の5砂漠は、これら4砂漠起源の砕屑粒子の混合で説明出来る。本年度は、Sun博士が11月22日に来日してから3ヶ月半の間に、以下の事を行った。先ず、Sun博士が、持参した合計900を超える中国西方砂漠表層試料および黄土高原レス-古土壌試料の採取地点、採取層準のリストを作成し、そのリストを元にこれから2年間での研究計画を議論した。その結果、先ず、偏西風や冬季モンスーン風により日本や北太平洋域に運搬される風成塵の供給源と考えられている中国西方砂漠、中北部ゴビ地域、東北部乾燥地域の表層試料についてその特徴を把握し、記述する事が、風成塵の起源を推定する上で重要であり、合わせて、黄土高原のレス-古土壌堆積物試料について、氷期-間氷期や、第三紀末から第四紀を通じての風成塵供給源変化が認められるかどうかの見通しを立てる事も重要であるとの結論に達した。本研究室では既に、風成塵中の石英について、その起源を特徴づけるパラメーターとして電子スピン共鳴(ESR)信号強度と結晶度を組み合わせて用いる方法を考案している。また、風成塵の運搬過程の違いが、しばしばその粒度に反映される事も、既に知られている。そこで、Sun博士が持参した表層試料のうちから、代表的な試料を選び出し、,粒度分画を行った上で、個々の粒度分画フラクションについて、予察的にESR信号強度測定および結晶度測定を行っている。現時点では、その結果の一部しか出ていないが、1)供給源地域により、また、粒度により、石英のESR信号強度および結晶度に違いが見られる事、2)そうした特徴を用いれば、風成塵の供給源が、ある程度特定できそうな事、3)黄土高原のレス-古土壌堆積物においては、細粒フラクションと粗粒フラクションとで、ESR信号強度が大きく異なり、更に、氷期-間氷期サイクルに伴った変化が、両フラクションともに見られそうである事が解ってきた。昨年度の結果をもとに、中国乾燥地域の8つの砂漠について代表的な試料を選び出し、5つのフラクションに粒度分画を行った上で、個々のフラクションについて石英のESR信号強度測定および結晶度測定を行った。更に、レスー古土壌6試料についても、3つのフラクションに分画した後、石英のESR信号強度および結晶度測定を行った。その結果、1)供給源地域により石英のESR信号強度に違いが見られ、南西部で低く北東部へ向かって高くなる事、2)粒度によるESR信号強度の違いも顕著で、16ミクロンを境に細粒で高く、粗粒で低い傾向がある事、3)結晶度については、ESR信号強度ほど顕著な地域差がない事、4)粒度による結晶度の違いは顕著で、一般に細粒フラクションで高いが、タクラマカン砂漠は例外である事、などが明らかになった。特に細粒フラクションについては、高いESR信号強度と高い結晶度で特徴づけられる中国東北部、中程度のESR信号強度と高い結晶度で特徴づけられる中国中北部砂漠、低いESR信号強度と低い結晶度で特徴づけられるタクラマカン砂漠の3つの供給源が識別された。レスー古土壌試料について行なった予察的分析でも、細粒フラクションの石英のESR信号強度および結晶度が、粗粒フラクションに比べて高く、また、バルクおよび細粒フラクションで、古土壌がレスに比べて高いESR信号強度を示す事も明らかになった。

この事は、レスー古土壌堆積物の細粒フラクションと粗粒フラクションの供給源が異なる事、細粒フラクションへのタクラマカン砂漠周辺からの寄与が予想外に大きい事を示す。更にSun博士は、2005年8月には、受け入れ研究者である多田および2名の大学院生とともに中国黄土高原へ出かけ、レスー古土壌堆積物や、その下位に分布する紅土層と呼ばれる風成堆積物試料の追加採取を行なった後、単独で中国西方砂漠の試料採取を行なった。中国内陸乾燥域から飛来する風成塵は、北半球の気候や北太平洋域の生物生産に大きく影響している。こうした影響を評価する上で、風成塵の発生,運搬、堆積過程を知る事は重要であり、そのためには風成塵の供給源を知る必要がある。そこで、風成塵の鉱物・化学組成を利用し供給源を推定する試みが行われてきたが、未だに有効な手段は確立されていない。我々は、その原因が、鉱物・化学組成の粒度依存性や、風化・変質の影響が十分考慮されていない事にあると考え、風成塵の主要構成鉱物であり、風化・変質にも強い石英に的を絞り、その形成年代、晶出温度/速度という2つの指標で特徴づける事を考えた。石英の電子スピン共鳴(ESR)信号強度は母岩の形成年代を反映し、結晶化度(CI)は晶出温度や速度を反映する。そこでまず、中国、モンゴルの9砂漠について表層試料を採集し、5つの粒度区分に分画して、各粒度区分中の石英のESR信号強度とCIを測定した。その結果、16μm以下、32-64μ、64μm以上の3つの粒度区分が、それぞれ異なるESR信号強度とCIで特徴付けられ、異なる運搬様式に対応する事がわかった。特に16μm以下は、風による高高度運搬によると考えられた。そこで、9砂漠から採取された37試料について、特に、16μm以下の石英についてESR信号強度とCIを測定し、ESR信号強度対CI図上にプロットした結果、9砂漠全てが図上の異なる領域にプロットされ、明確に識別出来る事が明らかになった。全データは、タクラマカン、テンガー、グルバンチュンギュット、ゴビ(モンゴル)の4砂漠に対応する領域を結んだ4角形の中にプロットされるが、これら4砂漠はそれぞれクンルン、キリアン、アラタウ、アルタイ山脈の麓に位置し、それら山脈から供給された土砂を起源とすると考えられる。それに対し、他の5砂漠は、これら4砂漠起源の砕屑粒子の混合で説明出来る。
InGaSb大型バルク混晶半導体の成長と応用

(In,Ga,Al)Sb四元混晶は、将来の長波長光通信用デバイスの重要な材料であるが、この混晶のもつ特徴を発揮させるためには、全組成領域で格子整合が可能である(In,Ga)Sb三元混晶基板が不可欠である。本研究は混晶基板製作のための均一組成、大型(In,Ga)Sbバルク混晶の引上げと、(In,Ga,Al)Sb四元混晶の液相エピタキシャル成長への応用を目的としておこなった。均一組成の(In,Ga)Sb混晶を引上げるためには、常に成長溶液の組成を一定に保たなければならない。これを実現するためにIn-Ga擬二元系の熱力学的性質を利用し、GaSb補給源を備えたルツボを用いて回転引上げ法による混晶引上げ実験をおこなった。まず、GaSb(111)Bを種子結晶として、673°Cに成長温度を保つことによってInSb0.95モル分率の混晶成長を試みた。一例として直径約2cm,長さ約8cmの混晶が引上げられた。成長途中から双晶や多結晶の発生が見られたが、組成分析の結果、全体に亘ってInSbモル分率が0.975で一定であり、GaSbの補給が充分高速におこなわれたこと、また種子結晶の組成が引上げる混晶と若干異っていても単結晶の引上げが可能であること等が判った。混晶組成のくい違いは成長溶液用合金の融解過程を改良することによって無くすことができる。また、種子結晶に関する知見は、InSb成分のより多い混晶の引上げへと移行できることを示すものであり、種々の組成をもつ(In,Ga)Sb混晶基板製作の見通しが得られた。さらに、混晶基板の利用を想定して、GaSb(111)B面上への(In,Ga,Al)Sb四元混晶の液相エピタキシャル成長実験をおこなった。そのために必要な四元系の平衡状態図を検討し、さらに成長溶液として均質な飽和溶液を得るため成長手順の改善をおこなった。その結果、良好な四元混晶成長層が得られるようになった。またデバイス設計に必要な禁制帯幅、格子定数等のデータが測定できた。
非線形散乱の長距離理論

非線形のSchrodinger方程式、Klein-Gordon方程式で長い有効距離をもつ相互作用系を散乱問題および初期値問題として扱った。これら古典場の偏微分方程式は場の量子論の正当性を根底で支える理論的拠り所であるばかりでなく非線型偏微分方程式の理論体系から見ても重要な数学的対象である。非線型効果の長時間的影響には方程式のもつ様々な個性が関与する為既存の一般論では的確に取扱えないという困難を常に内包している。特に時空1+1次元の三次非線型性或いは1+2次元の二次非線型性は物理的にしばしば現れるモデルであるが時間無限大においてその波動函数は漸近自由解には収束しない。これは漸近自由解を立脚点とする従来の非線型散乱理論においては深刻な問題であり1970年代に始まり現在に至る迄少しずつ認識されてきた経緯がある。一般的に云ってこの問題は低次元空間における低次非線型性をもつ偏微分方程式に数多く起こり物理的には波動函数の位相因子の歪みとなって現れる。さて上記問題を合理的に解決せよというのがReadの問題であり長年に亘り未解決であった。研究代表者はまずFlato-Simon-TaflinのMaxwell-Dirac系を扱った研究を手掛りとし上記問題を空間一次元のSchrodinger方程式について解決した。次いでその理論の高次元化に取組みGinibreとの共同研究にてこれを成功させた。同様の試みはKlein-Gordon方程式についても成功するものと思われるが現在の所完成していない。但し空間二次元の二次非線型性の相互作用系についてはその数学的機構はほぼ明らかとなった。具体的には波動函数のもつ光円錐状での特異性発生の構造をポワンカレ群の生成作用素のなす不変ソボレフ空間にて解析的に記述することに成功し位相因子の歪みの統制が可能であることを示した。
視覚的認識のコンテクスト依存性に関する構成的・実験的研究

人間の知的能力の本質は情報の統合にあり、パターンと記号作用により柔軟で高度な情報処理が可能になる。脳の高次処理の立場からも情報統合は重要である。視覚的認識においても入力パターン情報と知識・コンテクストなどの記号情報の相互作用が重要である。この統合処理機構の解明のためには、実験的研究と構成的研究の双方が不可欠である。相互作用が存在する認知心理現象としてボウル/カップ問題を取り上げ被験者実験を行う。Labovは被験者の回答にコンテクスト依存性があることを示した。Labovは反応時間は考慮していないが、反応時間がモデルの適合度を評価する重要な因子であることから本研究では取り入れる。高さと幅の比が異なる7種類の容器、および葡萄、花、無背景、瓶、パンを背景とする5種類のコンテクストを考える。これらのコンテクストの下で各容器を提示し、ボウルかカップかの被験者実験を行なう。回答のコンテクスト依存性が得られ、Labovの実験結果と符号する。反応時間に関しては、認知境界の近傍での反応時間が最大になるという新しい実験結果が得られた。併せて、両者を統合したプロトタイプモデルを構築した。これは、パターン、記号、コンテクストの各モジュールから構成される動的モデルである。被験者の回答に基づいて学習によりモデルパラメータを調整し、反応時間を用いてモデルの妥当性を評価する。さらに被験者実験と統合モデルの対比を行う。動的なモデルなので、出力値の時間変化からモデルの応答時間を推定でき、この結果は被験者実験結果とほぼ合致する。モデル構築と評価に異種のデータを用いる方法は、有効に方法論であると考える。
同種事件の認知件数密度は地理的プロファイリングを精度向上させる新たな要因となるか

【研究目的】本研究は、離散選択モデルを使って、住宅侵入盗犯の犯行地選択プロセスにおける、地域の魅力度の影響について検討した。先行研究(e. g., Bernasco & Nieuwbeerta, 2005)で示された指標である、被疑者宅からの距離、世帯数、戸建て率、住民移転率、外国人人口率のほかに、新たに過去の犯罪データ(同種事件の認知件数及び認知率)を地域の魅力度の指標として加えて検討した。地域の魅力度の指標として、過去の犯罪データの妥当性が示されれば、犯人の拠点が存在する可能性が高い場所を推定する地理的プロファイリングに応用できる。【研究方法】平成19年から平成27年の間に、仙台市内に居住し、仙台市内で住宅侵入盗を敢行して検挙された単独犯の被疑者70名の369件を解決事件データとして使い、仙台市の1,134エリア(500m四方のグリッドセル)を選択肢として条件付ロジットモデルを生成した。エリアの地域特徴として、世帯数、戸建て率、住民移転率、外国人人口率については平成22年の国勢調査データを用い、認知件数については平成16年から平成18年の間に仙台市内で認知された住宅侵入盗の認知件数の3年間の中央値を用いて、更に認知件数をそのエリアの世帯数で除して認知率を算出して用いた。標準偏回帰係数を算出し、指標の影響の強さを比較した。【研究成果】住宅侵入盗犯は次のような場所に惹きつけられたことを示した。(1)被疑者宅に近いエリア、(2)世帯数が多いエリア、(3)戸建て率が高いエリア、(4)過去に住宅侵入盗の認知件数が多い、又は認知率が高いエリアである。被疑者宅からの距離は最も影響が大きかった、世帯数と戸建て率と認知件数は同程度の影響であった。この結果は、過去の犯罪データが、住宅侵入盗に対しての地域の魅力度の指標として妥当であることを示している。
高齢者尿失禁の誘発・増悪に関与する危険因子の解明および予防と緩和法に関する研究

本研究は、以下の目的で平成2年度から3年間にわたって行った。(1)高齢者の尿失禁の発生状況や発生に関わると考えられる身体的、心理的、環境的要因および対処の実態を明らかにすること(2)尿失禁の原因や増悪に関与する因子を探索し、それらの因子がどのように関連しているかを解析する(3)尿失禁の予防および緩和・自立の方法を検討する。初年度は、尿失禁の予防および緩和・自立の方法を検討する上での基礎資料を得るために、病院・老人ホームで65齢以上の尿失禁経験者とその受持ち看護婦・介護者を対象とした面接および参加観察と、尿失禁に対する医師や看護婦、介護者の意識を明らかにするための質問紙調査を行った.その結果、身体的要因として「歩行障害・寝たきり」、物理・化学的要因として「留置カテーテルの挿入」、心理的要因として「意欲の低下・うつ」、環境的要因として「間に合わない」等が組合わされて尿失禁を発生・増悪させていること、および尿失禁に対する医師や看護婦、介護者の意識が明らかになった.平成3年度は、尿失禁に特有な因子の探索と因子間の関連および尿失禁を予測する判別式を明らかにするために、一般・老人病院に入院している高齢者(失禁群・非失禁群)とその受持ちの看護婦を対象として、平成2年度の調査結果をもとに作成した質問結果をもとに作成した質問紙を用いた面接を行った。その結果、尿失禁の発生・増悪に特有な12因子が明らかとなり、これらをもとに「尿失禁に対する看護婦の意識」「尿禁制力」「知的状態」「尿失禁に対する患者の考え方」の4因子による判別式が明らかとなった。平成4年度は、この判別式の信頼性、有効性とその適用の現実性を明らかにするために予測・判別のための質問紙を用いた面接を行った。その結果、判別式の信頼性、有効性が明らかとなり、尿失禁の予防および緩和・自立の方法として看護婦の意識に働きかける重要性が示唆された。本年度は尿失禁の発生に関わる身体的、心理的、物理的、環境的要因と対処法ならびに尿失禁に対する意識の実態調査を行った。1.尿失禁の実態調査:全国10カ所の病院,特別養護老人ホ-ムにおいて65才以上の尿失禁者61名と受持看護婦あるいは介護者を対象に面接法、参加観察法を用いて調査を行った。その結果、現在尿失禁のある49名のうち尿意のある者21名(42.9%)、尿意のない者13名(26.5%)で15名は留置カテ-テルが挿入されていた。尿意のある者のうち16名にはおむつの使用に加えて、時間毎の排尿誘導や尿器、カモ-ド使用などによる複数の対応が行われており、他はおむつのみであった。尿意のない者のうち8名はおむつのみで、他の者はおむつの使用に加えて、時間毎の排尿誘導が行われていた。尿失禁の発生に関わる身体的要因として、歩行障害・ねたきり、意識レベルの低下,排尿が我慢できない,頻尿,熟眠,眠剤・精神安定の服用、身体の抑御(抑制帯など)が、心理的要因として混乱・不穏,意欲の低下があげられた。また物理的要因として留置カテ-テルの挿入、環境的要因として,間に合わない(点滴台を押す、衣服の着脱困難,蓄尿)、看護婦らの対応の遅れがあげられていた。2.尿失禁に対する意識

調査:全国11カ所の病院,特別養護老人ホ-ムの医師40名、看護婦・介護者103名の計143名を対象に質問紙を用いて調査を行った。その結果、医師の58%、看護婦らの78%は尿失禁がうる程度改善可能と考えていた。医師,看護婦らの多くは、尿失禁患者に心理的負担をかけないよう配慮し、皮膚のトラブルや尿路感染に注意して治療、ケアを行っていた。尿失禁への対処法として医師は、薬剤,留置カテ-テルの使用や手術などの治療をあげ、看護婦らは、時間毎の排尿誘導やおむつの交換、心理的負担の軽減などを多くあげていた。本年度は、尿失禁の発生、増悪に関与する因子ならびにそれらの因子間相互の関連および関与度について明らかにすることを目的として行われた。方法は、全国4カ所の老人病院および一般病棟に入院している65歳以上の患者224名とそのケアに携わっている看護婦を対象として、4段階尺度による質問紙を用いた面接調査を行った。分析は、尿失禁の発生・増悪に関与する因子については、対象を尿失禁群(122名)と非失禁群(102名)に分け、各々の因子得点を両群間で比較検討を行った。また尿失禁の発生を予測するために、判別分析を行った。その結果、尿失禁の発生・増悪に関与する因子について尿失禁群と非失禁群の間で有意な得点差の見られたものは、「日常生活動作」「身体的苦痛」「痴呆」「意識集中」「留置カテ-テル」「患者の意欲の低下」「看護婦の態度」で、いずれも失禁群に高い傾向がみられた。また、尿失禁の有無と失禁に関与する因子との関係では、「身体的苦痛」「痴呆」「尿意」「意欲の低下」「看護婦の態度」「看護婦の意欲」が、相関係数0.441ー0.709で高い相関がみられた。さらに、尿失禁の発生を予測するための因子として「援助者への気兼ね」「失禁へのあきらめ」「人間関係」「意識集中」「留置カテ-テル」「尿禁制」「看護婦の意欲」「環境の変化」「看護婦の対応の遅れ」「日常生活動作」が尿失禁との関与度が高く、今後の患者の尿失禁発生を予測する上で有効な因子であることが明らかとなった。本年度は、前年までの研究により導かれた尿失禁の発生・増悪を予測する判別式の信頼性、有効性と、その適用の現実性を明らかにすることおよび尿失禁の発生・増悪を予防緩和する方法について検討を行った。方法は、判別式を適用するための〈予測・判別のための質問紙〉およびその回答の根拠についての面接を行った。対象は一般病院に入院している65歳以上の高齢者とそのケアに携わっている看護婦である。〈予測・判別のための質問紙〉は、平成3年度の研究により明らかになった判別式の4つの因子「尿失禁に対する看護婦の意識」「尿禁制力」「知的状態」「尿失禁に対する患者の考え方」で構成されており、看護婦に対して5問、患者に対して3問の合計8問で4段階尺度で回答するものとした。また、その回答の根拠について自由に述べてもらった。その結果、対象となった患者は27名で、性別は男性12名、女性15名で、年歳は68歳から92歳(平均79.9歳)であった。そのうち失禁してしる者は4名で、3名が全失禁で1名が夜間のみの失禁であった。判別式の信頼性を検討するために、これらの患者について失禁の発生・増悪の予測を行ったところ、誤判別されたのは3名で誤判別率は11.1%であった。この3例は実際には失禁していないが失禁群と判別され、失禁発生高リスク者と考えられた。また、有効性を検討するために各因子の関与度をみると、実際に失禁している4名のうち全失禁の3名は4つの因子とも高く関与し、特に、「看護婦の失禁に対する意識の低さ」が高かった。高リスク群の3例は「患者の失禁に対するあきらめ」と「看護婦の失禁に対する意識の低さ」が高く関与していた。判別式適用の現実性としては、〈予測質問紙〉の回答にかかる時間は看護婦、患者とも5分程で、回答に困難は見られなかった。
圧縮データ上の高速パタン照合アルゴリズムを用いた知的全文検索システムの開発

圧縮データ上のパターン照合アルゴリズムの開発に関しては,理論的観点からのアプローチとして,辞書式データ圧縮法の統一的枠組み(Collage system)を開発し,その枠組みの上で,Knuth-Morris-Pratt型(KMP)とBoyer-Moore型(BM)の両方の照合アルゴリズムを開発することに成功した.KMPとBMは,通常のテキストに対する最も基本的な照合アルゴリズムである.これらをByte-Pair-Encoding(BPE)圧縮に適合させることで,実用上,最も高速な圧縮文字列照合アルゴリズムが得られることを実験的に確認した.さらに,このCollage Systemに対して,一般的な複数文字列照合アルゴリズムの開発にも成功した.この手法は,近似文字列照合を行う際にも有用であることも確認できた.この手法を,有望な圧縮プログラムSequiturに対して容易に適用でき,また実用上も有用であることが明らかになった.さらに,テキストのみならずパターンも圧縮された設定において,平衡直線的プログラムに対する圧縮文字列照合アルゴリズムの開発も行った.この平衡直線的プログラムは,圧縮率という観点からは一般の直線的プログラムよりも劣るが,しかしながら圧縮文字列照合の観点からはより有用であることがわかった.また,文字列の部分列を判定するための効率のよいデータ構造である部分列オートマトンを高速に構築するオンラインアルゴリズムの開発を行った.このアルゴリズムは,現在知られている中で最も高速であり,知識発見システムの実行速度を上げるためにも有用であることを確認した.一方,データベースからの知識発見に関しても,例から木の変換規則を学習するアルゴリズムや,大きなテキストデータベースから語の最適な結合規則を見つけるアルゴリズムを開発できた.圧縮データ上のパターン照合アルゴリズムの開発に関しては,理論的観点からのアプローチとして,辞書式データ圧縮法の統一的枠組み(Collage system)を開発し,その枠組みの上で,Knuth-Morris-Pratt型(KMP)とBoyer-Moore型(BM)の両方の照合アルゴリズムを開発することに成功した.KMPとBMは,通常のテキストに対する最も基本的な照合アルゴリズムである.これらをByte-Pair-Encoding(BPE)圧縮に適合させることで,実用上,最も高速な圧縮文字列照合アルゴリズムが得られることを実験的に確認した.さらに,このCollage Systemに対して,一般的な複数文字列照合アルゴリズムの開発にも成功した.この手法は,近似文字列照合を行う際にも有用であることも確認できた.この手法を,有望な圧縮プログラムSequiturに対して容易に適用でき,また実用上も有用であることが明らかになった.さらに,テキストのみならずパターンも圧縮された設定において,平衡直線的プログラムに対する圧縮文字列照合アルゴリズムの開発も行った.この平衡直線的プログラムは,圧縮率という観点からは一般の直線的プログラムよりも劣るが,しかしながら圧縮文字列照合の観点からはより有用であることがわかった.また,文字列の部分列を判定するための効率のよいデータ構造である部分列オートマトンを高速に構築するオンラインアルゴリズムの開発を行った.このアルゴリズムは,現在知られている中で最も高速であり,知識発見システムの実行速度を上げるためにも有用であることを確認した.一方,データベースからの知識発見に関しても,例から木の変換規則を学習するアルゴリズムや,大きなテキストデータベースから語の最適な結合規則を見つけるアルゴリズムを開発できた.情報の電算化とネットワーク化が進み,我々は膨大な情報にアクセスできるようになってきた.ところが,逆にあらゆる情報がネットワーク上に氾濫しているため,ユーザにとって真に必要な情報を取り出すための手間がむしろ増大しているという皮肉な現象が深刻な問題となりつつある.本研究は,情報検索を前提とした知識情報処理技術の開発と,そのために必要な理論の展開を目的とする.初年度である今年度は,まず,その基本となる照合アルゴリズムの高速化に力点をおいて研究を展開した.Huffman符号によるデータ圧縮に対してはデータの先読みの手法によって文字列照合の高速化が達成されることを計算機実験により検証した.また,Unixの基本ツールとして知られている圧縮プログラムCompressで採用され広く用いられているLempel-Ziv圧縮のデータに対しては,ビット演算を巧妙に利用したアルゴリズムを開発することによって,データを一旦展開することなくそのまま文字列の照合を行ことに成功し,これをシステムとして実働化した.この方式を用いれば.圧縮データを展開しながら照合するよりも早いことはもちろんのこと,もともとのデータを通常の方法で照合するよりも早いという成果が得られた.一方,学習機能についての観点から,和歌データベースからその特徴を抽出する課題に取り組み,記述長最小原理に基づく手法を開発し,計算機実験を行った.さらに,質問学習のモデルにおいて,概念クラスが多項式回の質問によって学習可能になるための統一的な特徴付けを与えることに成功した.この特徴付けは,これまで等価性質問,所属性質問,およびその組み合わせについてそれぞれ個別に研究されてきたものであるが,この成果はそれを包含している.これらの研究成果を踏まえ,次年度はさらに効率のよい圧縮・展開・照合アルゴリズムの開発と,学習機能の強化を目指す.情報の電算化とネットワーク化が進み,我々は膨大な情報にアクセスできるようになってきた.ところが,逆にあらゆる情報がネットワーク上に氾濫しているため,ユーザにとって真に必要な情報を取り出すための手間がむしろ増大しているという皮肉な現象が深刻な問題となりつつある.本研究は,情報検索を前提とした知識情報処理技術の開発と,そのために必要な理論の展開を目的とする.二年目にあたる今年度は,前年度の研究成果を踏まえ,パタン照合アルゴリズムのさらなる効率化に力点をおいて研究を展開した.

まず,理論的観点からのアプローチとして,辞書式データ圧縮法の統一的枠組み(Collage system)を提案し,この枠組みに対する照合アルゴリズムを開発した.このCollage systemは,現在使用されている主要なデータ圧縮法を統一的に表現することが可能である.すなわちこのことは,様々なデータ圧縮法に対する統一的照合アルゴリズムが得られたことを意味している.またこれより,パタン照合の観点から各データ圧縮法を統一的に評価することができた.その結果,圧縮率の低さからデータ圧縮の分野では注目されなかったBinary Pair Encoding(BPE)という圧縮法が,パタン照合の高速化という観点からは非常に優れた圧縮法であることが判明した.上述の知見をもとに我々が開発したBPE圧縮データ上の照合アルゴリズムは,既存の検索ツールとしては最速とされるAgrepよりも高速であるという結果が得られた.一方,学習機能の研究としては,前年度に引き続き,和歌データベースからの特徴抽出に取り組んだ.より柔軟な特徴抽出システム構築のため,文字列のおける類似性指標の統一的枠組みを提案し,既存の多くの指標がこの枠組みで表現できることを示した.また,この枠組みを用いた新しい指標を提案し,計算機実験を行ったところ,これまで知られていなかった類似歌を発見することができた.これらの研究成果を踏まえ,最終年度の次年度で知的全文検索システムの完成を目指す.まず,圧縮データ上のパターン照合アルゴリズムの開発に関しては,理論的観点からのアプローチとして我々が開発してきた,辞書式データ圧縮法の統一的枠組み(Collage system)についてさらに深く掘り下げ,Boyer-Moore型の照合アルゴリズムを開発することに成功した.これをByte-Pair-Encoding(BPE)圧縮に適合させることで,実用上,最も高速な圧縮文字列照合アルゴリズムが得られることを実験的に確認した.さらに,このCollage Systemに対して,一般的な複数文字列照合アルゴリズムの開発にも成功した.この手法は,近似文字列照合を行う際にも有用であることも確認できた.この手法を,有望な圧縮プログラムSequiturに対して容易に適用でき,また実用上も有用であることが明らかになった.さらに,テキストのみならずパターンも圧縮された設定において,平衡直線的プログラムに対する圧縮文字列照合アルゴリズムの開発も行った.
「資質・能力」育成を促進する教員研修プログラムの開発

本研究は、各学校現場において、現代社会において求められる「資質・能力」を児童・生徒に育成する教育改善を促進するために、教師たちに必要となる力量を保障する教員研修プログラムを開発することを目的とする。具体的には、「資質・能力」育成に関わる教育改善や教師の力量形成についての国内外の研究・政策・実践の動向に関して調査するとともに、研究協力校や協力教育委員会と連携しつつ教員研修プログラムを開発する。それらを集約することによって研修プログラムを開発し、京都大学大学院教育学研究科E.FORUMにて提供する。さらに、それらの成果について国内外の学会や著書等で発信する。
大気螢光検出器におけるデジタルシグナルプロセッサを用いたインテリジェントトリガー

最高エネルギー宇宙線の起源を探る宇宙線望遠鏡計画のため高速デジタル信号処理回路を各入力信号ごとに付け、光電子増倍管にて捉える現象の頻度、強度、時間幅を広いレンジでプログラミングにて可変に扱い、S/Nを最大化しながらフルインテリジェントなトリガーおよびデータ収集を行う統合的システムを開発している。その一環として、本助成金により、プロトタイプ回路を作成し、その原理的確証と基本的性能を得た。本研究にて開発されたプロトタイプは以下のようである。16本の光電子増倍管からのアナログ信号は差動化され、一組のツイステッドペアケーブルにて本製作基盤にフラットケーブルコネクタにて伝送される。6UのVMEバス仕様のユーロカードをベース基板に用い、その上に、16入力信号に対応する16枚のサブボード、その間をつなぐ内部データバス、内部バス制御用のCPLD、FPGA,および外部VMEバスとのインターフェースを制御するCPLD、プログラム格納用フラッシュメモリ、データー時格納用バッファーメモリからなる。上記サブボードの上には入力信号に対して、電荷を逐次積分しトラック&ホールドする機能を持つ回路部分の後、5MHzサンプルのパイプラインADCが入力信号を逐次5MHzずつ12ビットデジタルデータに変換し、その後段のデジタル信号処理素子(DSP)の内部メモリに送りバッファーする。DSPはバッファーされたデータ中30μ秒の範囲ごとにノイズ中にある物理現象からの信号波形らしき領域を探査し、その開始と終了時間をS/N最大となることを条件に決定する。その開始と終了時間、およびその信号波形の積分電荷を光電子増倍管ごとのトリガー用の予備情報としてイベントトリガーに送るように設計されている。本研究により、この信号認識回路の設計開発とラボでのテストを行い良好な結果を得た。ADCによる実効精度は11ビットであり、最高エネルギー宇宙線の起源をつきとめる高感度大気蛍光望遠鏡群に搭載するフロントエンド回路としての有用な感度を持つことが示された。これを引き継ぎ、大気蛍光望遠鏡プロトタイプ実機に搭載して実現象を用いてのテストを平成11年度に行う予定である。
クラスター固体表面衝突における生成物の内部エネルギー・速度・角度分布の測定

平成7年度までの研究により、X_2^-(CO_2)_n(X=I,Br)をシリコン表面に衝突させると、X_2^-結合のくびれ位置に配位しているCO_2分子がX_2^-結合を力学的に切断する現象(くさび効果)を発見した。本年度の研究では、溶媒和構造や中心イオンの質量・電子構造がクラスター・表面衝突過程の重要因子であることに着目し、IC1^-(CO_2)_nの表面衝突解離を調べた。また、化学結合の組み替え反応が期待される(NO)_n^-とシリコン表面との衝突実験を行った。さらに、クラスターイオンと表面との衝突により散乱される、電荷的に中性な生成物を検出する装置、および、清浄固体表面を調整・分析する装置を開発した。ICl^-(CO_2)_nの衝突実験により、ICl^-の分子軸上に溶媒和したCO_2分子はICl^-結合の解離に影響を与えないことを発見した。また、ICl^-の解離により生成したI^-とCl^-とは異なる速度分布を持つことがわかった。さらに、IC1^-(CO_2)_nとシリコン表面との電子的相互作用によるI-Cl間の電子移動を示唆する実験結果を得た。これらの実験結果を理論的に調べるため、分子動力学計算を行った。IC1^-(CO_2)_nの最安定構造を計算し、このIC1^-(CO_2)_nとSi(100)表面との衝突シミュレーションを行うことにより、解離反応速度および散乱速度分布に関する実験結果を再現した。一方、(NO)_n^-の衝突では、3つのNOの不均化反応によるNO_2^-生成反応を発見した。この不均化反応速度は、クラスターサイズとともに増加する。現在、分子軌道法などを用いて、理論的に調べている。今年度新たに開発した電荷中性生成物の検出装置を用いて、(NO)_n^+のシリコン表面衝突により生成したNOの分子の共鳴2光子イオン化に成功した。これを発展させると、NO生成物の内部エネルギー分布を測定することができるものと期待される。また、(Na)_n^+のシリコン表面衝突実験も開始した。生成する(Na)_mは、1光子イオン化により容易に検出できるという長所を持つ。
脳波信号中の眼電位除去による衝動性眼球運動関連脳波の特定に関する研究

本研究は,眼球運動を行う意思を表す脳波を特定し,それを捉えることで意思疎通を行うブレイン・コンピュータ・インタフェースの構築を目指した研究の一部である。眼球運動時に計測された脳波には眼球運動関連脳波の他,自発脳波や眼球運動に伴う眼電位に由来する雑音が背景雑音として計測され,眼球運動関連脳波の特定を困難としている。本研究では,特に眼電位の除去を実現する新たな信号処理手法を提案した。さらに,自発脳波と眼電位をそれぞれ分離するよう拡張し,リアルタイム処理を考慮した高速処理法を提案した。本研究の目的は,信号分離技術の開発とその評価,脳波信号の解析,ハードウェアによる実装である。平成21年度の研究実施計画は1.衝動性眼球運動時の脳波信号に含まれる不要信号除去アルゴリズムの開発,2.その高速解法の開発,3.疑似信号による除去精度の検証である。今年度の研究により,以下の成果が得られた。背景雑音の信号源が2つ存在するという明確な定義のもと,TPE-AEの拡張を行った。その結果,脳波信号との絶対値誤差が最小となる2つの外積を推定することにより,不要信号である眼電位,自発脳波の除去が可能であることを示した。しかしながら,この手法では2つの外積がそれぞれ自発脳波,眼電位に近似しておらず,不要信号以外の衝動性眼球運動関連成分が減衰される可能性がある。そこで,自発脳波が大部分を占め,かつ眼電位を含まない衝動性眼球運動直前の脳波信号から自発脳波の強度を求め,これを初期値とする教師信号つきTPE-AEを提案した。波形,スペクトル成分における評価を行った結果,自発脳波が外積の第一項,眼電位が第二項に現れることが示され,不要信号の的確な除去が可能であることが確認された。さらに,教師信号つきTPE-AEは非線形関数を含む最小化問題を解くため乱数による解法を採用しているが,リアルタイム処理には計算の高速化が欠かせない。教師信号つきTPE-AEの高速化を目的とし,メジアンを用いた解法について検討を行った。疑似信号を用いて評価を行った結果,メジアンによる解法は乱数による解法に比べ高速かつ,解のばらつきが小さいことが示された。以上の成果は,国際会議,研究会において一件ずつ報告した。本研究の目的は,サッケード時の脳波信号から眼電位の影響を除去し,サッケード関連脳波を抽出する信号分離技術の開発とその評価,脳波信号の解析,ハードウェアによる実装である。期間延長を申請した平成23年度の計画は,平成22年度の研究実施計画である1.衝動性眼球運動時の脳波信号に含まれる不要信号除去アルゴリズムの改善,2.サッケード関連脳波の特定,3.ハードウェアの実装に関する研究成果を報告することである。したがって,研究成果は平成22年度のものとなる平成21年度には,自発脳波の強度比を参照信号とした教師信号つきTPE-AE(Tensor Product Expansion with Absolute Error)を提案し,従来のTPE-AEでは困難であった自発脳波と眼電位成分の分離を実現した。しかし,教師信号つきTPE-AEは乱数探査の影響によりリアルタイム処理に適さない。そこで,高速な自発脳波,眼電位の推定法として非線形フィルタによる教師信号つきTPE-AEを提案した。疑似信号による評価の結果,メジアンによる解法は乱数による解法に比べ高速かつ,解のばらつきが小さいことが示された。さらに,サッケード時の脳波信号に対して適用した結果,眼電位成分および自発脳波成分が脳波信号より除去されることが明らかとなった。一方でサッケード関連脳波に関する新しい知見は得られず,提案手法による既知の特徴を抽出するにとどまった。以上の成果は,国際会議に一件,シンポジウムにおいて一件報告した。
タンパク質モジュールとエクソンとの対応の普遍性

立体構造既知の蛋白質のすべてをモジュールに分解し、モジュール境界と遺伝子上のイントロンの位置との対応を統計的に調べ、モジュール境界とイントロンの対応がタンパク質に普遍的に成り立つ事実であることを明らかにすることが本研究の目的であった。本研究で完成したモジュール全自動同定法を使って、立体構造が既知であって原子座標が公開されているすべてのタンパク質をモジュールに分類した。最終的に50を越える多数のタンパク質について、モジュール境界とイントロンの位置が統計的に有意に相関していることを示すことができた。この結果は、モジュールとエクソンの相関がタンパク質に普遍的に成り立つ事実であることを示している。これはイントロンが生物進化において重要な役割を担ってきたことを示す、新しい構造生物学的知見である。イントロンの起源が古いことを示しており、イントロンの起源論争に大きく寄与する重要な結果が得られた。さらに、いくつかの酵素において、イントロンを介在者として、基質特異性がモジュール交換によってもたらされた可能性が示された。本研究はモジュールとエクソンの相関がタンパク質に普遍的に成り立つこと、モジュールが機能部品であることを明らかにした。特に、細胞壁の糖分解酵素であるキシラナーゼにおいては、この酵素単独でも、モジュール境界とイントロン位置が有意に相関していることがわかった。興味深いことに、基質結合部位は数個のモジュールに局在していた。イントロンはエクソンすなわちモジュールの連結や混成を仲介したデバイスであった。モジュールを部品として生物が行ったタンパク質デザインを、生物進化的束縛を離れて、人の手で行うことが可能な事を示している。これはタンパク質工学に新たな展開をもたらす結果であり、実際に、本研究の応用としてキシラナーゼのキメラタンパク質による新機能の創出に発展させることができた。エキソンの混成が新規タンパク質を生み出すためには、エキソンがコードするタンパク質セグメントが、機能や構造の単位に対応していることが必要である。モジュールはタンパク質の構造部品として立体構造情報から定義される。立体構造が既知のタンパク質をモジュールに分解し、モジュールは機能の単位でもあるのか、機能を持つために要求される構造の安定性をもつか、さらにモジュール境界と遺伝子上のイントロンの位置との対応を調べた。研究成果は、(1)モジュール同定法の完全な自動化、(2)単独モジュールの力学的安定性、(3)モジュール境界とイントロンの相関を統計的に検定する方法の開発、(4)プラスチドの転写産物IRF170がコードするタンパク質がホメオドメインとの類似性をもつことを示して、イントロンとモジュールの関係の有無を調べ、(5)転写因子のモジュール構成を明らかにした。各項の内容は以下の通りである。(1)これまでの方法では困難であった、タンパク質の両末端モジュール同定法を開発した(2)真空中と水中における、バルナーゼのモジュールの分子動力学計算により、ほとんどのモジュールが単独でも力学的安定性を持つことがわかった。(3)2項分布により、イントロンとモジュールとの相関を検定できることが分かった。(4)IRF170がプラスチドの分化を制御していることが示唆され、IRF170の一個のイントロンは、挿入配列の位置とよく対応しているものの、モジュール境界とは一致していなかった。(5)転写因子は塩基認識モジュールとリン酸基結合モジュールとの組み合わせであること、原核生物由来の2種類の転写因子と真核生物由来のDNAポリメラーゼβとの間に、共通のリン酸基結合モジュールが見つかった。これはモジュールのかき混ぜの痕跡であることが示唆された。DNAポリメラーゼβ遺伝子のイントロンはモジュールとよく対応していた。本研究の目的は、立体構造既知のタンパク質のすべてをモジュールに分解し、モジュール境界と遺伝子上のイントロンの位置との対応を統計的に調べ、これによって、モジュール境界とイントロンの対応がタンパク質に普遍的に成り立つ事実であることを明らかにすることである。

今年度は主として3つの成果が得られた。第1にモジュール同定法の開発と改良を行い、全自動同定法の第1版が完成した。イントロンの中には、エンドヌクレアーゼをもったグループIイントロンのように、DNAに挿入できるものもあり、モジュールとイントロン位置との対応の普遍性を調べるためには、まずモジュールの正確な同定法の開発が必須であった。開発した方法を使うと、以前よりも高精度でモジュールを同定できる。第2に、タンパク質毎にモジュールとエクソンの対応を統計的検定により調べた。すでに、解糖系酵素ではモジュールとイントロンが有意に相関していることを示したが、イントロンの位置が多数わかっていれば、タンパク質単独でも統計検定が可能である。モジュールとイントロンの相関をタンパク質毎に解析した結果、両者は有意に対応していることが、数種のタンパク質において明らかになった。さらに、AIC(赤池情報理論)を導入したところ、モジュールとイントロンとの相関モデルは、イントロンのランダム挿入モデルよりも、適切なモデルであるという評価が得られた。第3に、イントロンの起源は原核生物の時代にまでさかのぼれることが、初めてわかった。これらの結果から、イントロンはエクソンすなわちモジュールの連結や混成を仲介したデバイスであったことが強く示唆された。立体構造既知のタンパク質のすべてをモジュールに分解し、モジュール境界と遺伝子上のイントロンの位置との対応を統計的に調べ、モジュール境界とイントロンの対応がタンパク質に普遍的に成り立つ事実であることを明らかにすることが本研究の目的である。最終年度である今年度は以下の成果が得られた。昨年度に完成したモジュール全自動同定法を使って、立体構造が既知であって原子座標が公開されているすべてのタンパク質をモジュールに分解した。モジュール境界とイントロン位置との対応を調べるためには、モジュールの正確な同定法の開発が必須であるが、特にタンパク質の両末端のモジュール境界の同定の精度が向上した。最終的に50を越える多数のタンパク質について、モジュール境界とイントロンの位置情報から、両者が統計的に有意に相関していることを示すことができた。この結果は、モジュールとエクソンの相関が特殊なタンパク質において成り立つのではなく、タンパク質に普遍的に成り立つ事実であることを示している。特に、細胞壁の糖分解酵素であるキシラナーゼにおいては、この酵素単独でも、モジュール境界とイントロン位置が有意に相関していることがわかった。興味深いことに、基質結合部位は数個のモジュールに局在していた。キシラナーゼの遺伝子でイントロンを持つものの多くは焼酎酵母やマッシュルームなど人の生活に有用な真菌類由来であり、基質特異性を決めるモジュールの両端にイントロンが存在していた。