hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ニューラルネットワークの特異点の解消

その結果、重み等のパラメータが従う確率分布の確率密度関数が偶関数(縦軸に関して対称)であるならば、当該2つの仮定が満足されることを数理的に証明した。当該2つの仮定を外すことに成功したのは本結果が最初であると思われる。そして、その性質を満足するようなパラメータをもたらす初期化方法(even initialization)を提案した。これによって、最急降下法を使う場合は、少なくとも学習開始直後において、悪い局所解が存在しない状態を作り出すことが可能になった。提案したeven initializationがもらたすパラメータが取る値は、これまでに発見的に使われてきた一様分布を使う方法、およびKaiming Heらが提案した(正規分布を使った)He初期化法がもらたすパラメータが取る区間の一部に含まれることも明らかにした。本年度から、世界的な研究動向に鑑みて、個々の特異点の特定と解消に関する研究から、特異点の定性的な特性に関する研究に重点を移し、特異点の一種である悪い局所解の特性の解明がある程度進んだ。本研究課題全体としては、概ね順調に進展していると考えている。特異点に関する研究の進展が世界的に早いため、当該年度は最新の研究動向の調査にも時間を割いた。理論的な成果も出始めていて、競争が激しくなっているとの印象を受けている。深層ニューラルネットワークの特異点はそのほとんどが鞍点であり、性質の悪いローカルミニマムはあまり存在しないとの報告もある。その辺りを念頭に置きながら、個々の特異点の特定も大切ではあるが、特異点の定性的な情報にも注意を払う必要があると考えている。個々の特異点の特定も大切ではあるが、急変しつつある世界的な研究の動向に鑑みて、特異点の定性的な情報に関する研究に重点を移してゆく予定である。特異点の一種である悪い局所解の特性のさらなる解明に取り組む。具体的には、最急降下法を用いた場合の学習の全過程における悪い局所解の特性の解明に取り組む予定である。・パーソナルコンピュータの周辺機器の購入を予定していたが、扱うデータが想定していたよりも少なく、既存の周辺機器で対応できることが判明したため、購入を見合わせた。・国内開催の国際会議において研究成果を発表したため、旅費が想定よりも少なく済んだ。・英文原稿を英文校正に出す予定をしていたが、論文投稿締切日に間に合わなくなり、やむを得ず中止した。<次年度使用が生じた理由>国内開催の国際会議において研究成果を発表したため、旅費が想定よりも少なく済んだ。コンピュータ・シミュレーション用にパーソナルコンピュータを1台購入したが、想定していた性能の製品を予定の価格よりも低価格で購入することができた。英文校正費として残していたが、2017度中に間に合わなかったため2018年度使用とした。<使用計画>成果発表用のタブレット端末、論文掲載料、研究調査・成果発表のための旅費、学会参加費、英文校正、和文英訳などに支出する予定である。
軌道の秩序と揺らぎによる格子異常・超音波による研究

本研究班は格子歪みが軌道自由度系の四重極子と結合することを積極的に利用し、超音波による軌道秩序と揺らぎの研究を行なった。極低温超音波計測によって、Ce_xLa_<1-x>B_6の磁気相図を確立した。x=0.75ではIV相から磁気秩序III相への転移が見られるが、x=0.70、x=0.65ではIV相がT=0Kまで安定である。弾性定数C_<44>の極低温測定によるとx=0.70、x=0.65の低温極限は一致しているが、x=0.60、x=0.50では違った極限となっている。中村らの比熱の結果と照らし合わせて、x=0.60、x=0.50では秩序相は出現せず非磁性状態となると結論した。x=0.75とx=0.70のIV相の熱膨張実験を行い、[001]方向では膨張し[111]方向では収縮することを見いだした。これはIV相で三方晶系に歪んでいることを示しており、O_<yz>=O_<zx>=O_<xy>≠0の強四重極子転移を示唆している。HoB_6の強四重極子転移でも三方晶系への歪みを観測し、Ce_xLa_<1-x>B_6のIV相の理解を大いに助けた。HoB_2C_2では横波超音波(C_<11>-C_<12>/2,C_<44>,C_<66>にソフト化が見られE2重項とAもしくはB1重項が偶然縮退をした3重項模型がよいことを示した。巨大磁気抵抗を示すLa_xSr_<1-x>MhO_3、Pr_xCa_<1-x>MnO_3の軌道秩序に関しても研究が進展した。これらの系では軌道秩序直上で共通して(C_<11>-C_<12>/2にソフト化が見られた。Mn^<3+>のEg軌道の四重極子O^0_2,O^2_2とのJan-Teller結合が重要であり、その大きさは10100Kであり、Millsの理論予想よりもはるかに小さいことがわかった。また、電荷揺らぎによるソフト化を見いだし、Pr_xCa_<1-x>MnO_3(x=0.50)の電荷秩序ではランダウ相転移に基づく解析に成功した。後藤班では超音波による軌道秩序と揺らぎの研究を行い、4f電子系と3d電子系との相違点を明らかにすることを目的としている。軌道縮退がもたらすCe_xLa_<1-x

>B_6、の四重極子秩序と揺らぎの研究は最も重要課題であり、とくに極低温実験を推進し、超音波、比熱測定を行っている。単結晶試料は國井(東北大)によって供給されている。x=0.75のIV相の秩序状態の本質、極低温での近藤効果との競合などが解明すべき課題である。新潟大では新たに希釈冷凍機による超音波測定が可能となり、Ce_xLa_<1-x>B_6の極低温での基底状態の解明を進める。弾性定数の磁場依存性による相図の決定、磁歪の精密測定など実験が進み始めた。また、横波C_<44>の超音波吸収による動的揺らぎの決定も実験準備を進めている。HoB_6は強四重極子秩序の典型であり、Donni(新潟大学)の中性子線散乱、超音波、磁歪などの研究により、四重極子秩序の磁場依存性を解明する。遷移金属化合物における軌道秩序(四重極子秩序)の重要な課題であり、La_xSr_<1-x>MnO_3の超音波実験を推進させている。Mn^<3+>イオンのd(eg)二重項と(C_<11>-C_<12>)/2との結合が重要である事が明らかとなってきた。Pr_<1-x>Ca_xMnO_3やYVO_3の超音波実験も開始した。ドープされたMn^<4+>イオンの電荷秩序や揺らぎも超音波で観測され、新しい課題となってきた。これらは、富岡(JRCAT)、朝光、十倉(東大)、有馬(筑波大)との共同研究である。一次元磁性鎖を示すYb_4As_3の電荷秩序と揺らぎの研究を進めている。超音波によって見いだされたソフトモードと結合する電荷揺らぎモードが凍結すると理解できる。また、Sm_3Te_4は電荷グラス状態であり、InTに比例する弾性定数の極低温でのソフト化は4f電子のトンネルによる二準位系と解釈できる。試料は落合(新潟大)によって供給された。本領域研究は2年半と短期間であり、既存の設備による成果を急ぐ必要がある。新潟大は幸運にも昨年度に導入した希釈冷凍機が立ち上がり、本領域研究で威力を発揮できる。新規の希土類化合物の開発のためモノアーク炉を導入した。また、並列計算による軌道・電荷状態の解明のため、計算機システムを設置した。希土類金属化合物の4f電子や遷移金属化合物の3d電子の最も著しい特徴は、軌道自由度が格子と結合ることにある。本研究では格子歪みが軌道自由度系の四重極子と結合することを利用し、超音波により弾性定数や吸収係数の測定を行い、軌道秩序と揺らぎのを解明し、4f電子系と3d電子系との相違点を明らかにする。本年度は特に、トップローディング型希釈冷凍機を定期的に稼働させ,極低温・強磁場下における超音波実験を進めた.(1)近藤物質Ce_xLa_<1-x>B_6(x=0.70,0.65,0.60)の超音波実験を20mKまで行い,詳しい磁気相を決定した.その結果x=0.70,0.65ではIV相が絶対零度まで安定であることを示した.比熱の実験結果と合わせて,x=0.60では0.50と同様に極低温低磁場領域では近藤非磁性基底状態が出現していることを提案した.(2)重い電子系化合物CeRu_2Si_2のメタ磁性の起源を探索するため,極低温強磁場下での超音波実験を行った.その結果メタ磁性転移点近傍では体積歪みに関係した超音波モードC_<11>,C_<33>の顕著な異常を見出し,それがCeイオンの価数転移に起因していることを提案した.(4)約12T近傍でJz=0からJz=7へ準位交差を示すHoVO_4の超音波および熱膨張磁歪測定を行った.準位交差における磁化や磁歪,弾性定数の異常にはサイト間の四重極子相互作用が本質的に重要であることを示した.(5)Ce_3Pd_<20>Ge_6の超音波実験,熱膨張実験を行い,四重極子転移が強的であり構造相転移を伴うことを明らかにした.またPr_3Pd_<20>Ge_6でも四重極子転移の可能性がある結果を得た.
組込みシステム設計への近似計算の積極適用による効果的省エネルギー化手法

近年Internet of Things (IoT)や人工知能(AI)のアプリケーションを処理する組込みシステムでは、従来システム以上に小規模化・高速化・省エネルギー化の設計制約が課せられている。一方、これらのアプリケーションの多くは「計算の正確さを100%担保する必要はない」という大きな特徴を持つ。本研究は、積極的・体系的にIoT/AIアプリケーションの許容誤差を活用する、組込みシステムの新たな設計パラダイムを構築する。上記の制約を全て満足する新たな設計ブレークスルーを見出し、最適な組込みシステム協調設計技術を確立する。前年度に引き続き、近似誤差伝搬の定性的解析モデルとそのフレームワークの拡張を行った。オープンソースのKLEE(記号シミュレーションとその正規表現)を用い、変数や演算の近似化が最終的な計算結果にどのような影響を与えるかについて記号表記し、プログラムの実行パスや演算の種類等を総合的に解析することで、近似化の影響が大きい度合いについて変数をランキングする。今年度は、より一般的なプログラムコード(浮動小数点数演算等)や汎用的な解析(ユーザ依存の指定)をできるよう拡張し、成果物をGitHubから公開した。本研究成果は、国際論文誌ACM TODAESに採択済みである。また、実用的アプリケーションに近似計算を適用する場合の知見を得るための調査を行った。IoT/AIにおいて頻繁に活用される教師なし学習の1つであるk-meansクラスタリングに、近似計算の手法の1つであるタスクスキップを適用し処理性能の改善効果を定量的に評価した。タスクスキップは、ある条件を満たした場合、アプリケーションの一部の演算処理を省略して計算量を削減し高速化する手法である。入力データの特徴とタスクスキップによる影響(高速化および最終出力)の関係を解析し、得られた知見を国内研究会で発表した。当初の予定通り、近似計算化解析フレームワークが解析可能なプログラム記述(コーディングスタイル)をより一般化するとともに、ユーザが指定する制約(プログラムパスの頻度や解析対象の変数の指定等)を取り入れる拡張を行った。プログラムパス数の増大による解析時間の指数関数的な増幅が懸念されたが、変数の相対的重要度のランキング付けをする上では、従来の統計的解析より総解析時間はむしろ削減できることを実証した。本研究成果は、組込みシステムの研究に関する国際論文誌では世界最高峰の1つであるACM TODAESに採択された。教師なし学習の1つであるk-meansデータクラスタリングの近似計算化については、入力データ(画像のピクセルの値)の近似度とタスクスキップの挿入箇所・実施条件を総合的・定量的に解析した。入力データの性質からタスクスキップの効果について概ねの傾向を説明することができ、k-meansデータクラスタリングのアルゴリズムとタスクスキップの双方の理解に繋がった点は大きな発展があったと考えらえる。平成30年度に開発したフレームワークを基に、様々なIoT/AIアプリケーションに対して積極的な近似計算化(コード変換)手法を適用するとともに、実アプリケーションの近似計算化手法のノウハウをフレームワークにフィードバックする。IoT/AIアプリケーションを処理するアーキテクチャは、一般的に演算資源制約が厳しいため、浮動小数点数演算の代わりに固定小数点演算を用い、さらに有効ビット幅を大幅に削減する手法が適用される。このとき、有効ビット幅の適切な決定は非常に難しい問題であり、本研究で開発しているフレームワークによる自動解析の成果が期待される。一方、昨年度中に解析フレームワークの開発と並行して行っていた、上述のIoT/AIアプリケーションの手動近似計算化のノウハウ・知見を体系化することで、フレームワークの解析精度や効率化を狙う。今年度は本研究の最終年度にあたるため、これらの手法・知見を統合して、IoT/AIアプリケーションのハードウェア・ソフトウェア近似計算化協調設計をFPGA実機上に実現し、近似計算化の効果を定量的に評価することで、解析フレームワークおよび近似計算化設計の有用性を示す。近年Internet of Things等に用いられる組込みシステムでは、従来システム以上に、小規模化・高速化・省エネルギー化という相反する設計制約が課せられている。一方、これらのアプリケーションの多くは、広範囲の演算タイプにおいて「ある程度の誤差を許容できる」という特徴を持ち、計算の正確さを100%担保する必要はないという大きな特徴を持つ。本研究は、積極的・体系的にアプリケーションの許容誤差を活用する、組込みシステムの新たな設計パラダイムを構築する。これにより、小規模化・高性能化・省エネルギー化を全て満足するブレークスルーを見出し、最先端プロセッサを凌ぐ高性能・省エネルギー化を実現する、最適な組込みシステム協調設計技術を確立する。初年度である平成29年度は、近似誤差伝搬の定性的解析モデルとそのフレームワークを構築した。オープンソースのコンパイラフレームワークLLVMをベースとするKLEEを部分的に利用し、変数や演算の近似化が最終的な計算結果にどのような影響を与えるかについて記号表記する。具体的にはKLEEの記号シミュレーションと正規表現を利用する。さらに、プログラムの実行パスや演算の種類等を総合的に解析し、変数の重要度(近似化の影響が大きい度合い)を相対的にランキングするフレームワークを構築した。組込みシステムで使用する実用的なアプリケーションを用い、既存の統計的手法に比べて圧倒的に短い時間で同一のランキング結果を導き出すことを実証した。当初の予定通り、LLVMをベースとした近似計算の適用可能性を解析・評価するフレームワークの基盤を開発した。実用的なアプリケーションの解析では、実行パスの複雑さ(条件分岐の組み合わせ)やループのイタレーション回数が膨大になり、実時間中に解析することが困難であるという懸念があった。前者については、入力プログラムを解析対象のみに絞り込んだ(サイズ削減)後に解析することで対処できる。

また、後者の特に非有界ループ(変数によってイタレーション回数が定義される場合)やイタレーション数が大きいループについては、展開するイタレーション数をある程度で打ち切ることで、精度と解析時間のトレードオフをとることができる。このように、いくつかの既存技術を流用することで、ほとんどの問題は初年度に解決することができた。近年Internet of Things (IoT)や人工知能(AI)のアプリケーションを処理する組込みシステムでは、従来システム以上に小規模化・高速化・省エネルギー化の設計制約が課せられている。一方、これらのアプリケーションの多くは「計算の正確さを100%担保する必要はない」という大きな特徴を持つ。本研究は、積極的・体系的にIoT/AIアプリケーションの許容誤差を活用する、組込みシステムの新たな設計パラダイムを構築する。上記の制約を全て満足する新たな設計ブレークスルーを見出し、最適な組込みシステム協調設計技術を確立する。前年度に引き続き、近似誤差伝搬の定性的解析モデルとそのフレームワークの拡張を行った。オープンソースのKLEE(記号シミュレーションとその正規表現)を用い、変数や演算の近似化が最終的な計算結果にどのような影響を与えるかについて記号表記し、プログラムの実行パスや演算の種類等を総合的に解析することで、近似化の影響が大きい度合いについて変数をランキングする。今年度は、より一般的なプログラムコード(浮動小数点数演算等)や汎用的な解析(ユーザ依存の指定)をできるよう拡張し、成果物をGitHubから公開した。本研究成果は、国際論文誌ACM TODAESに採択済みである。また、実用的アプリケーションに近似計算を適用する場合の知見を得るための調査を行った。IoT/AIにおいて頻繁に活用される教師なし学習の1つであるk-meansクラスタリングに、近似計算の手法の1つであるタスクスキップを適用し処理性能の改善効果を定量的に評価した。タスクスキップは、ある条件を満たした場合、アプリケーションの一部の演算処理を省略して計算量を削減し高速化する手法である。入力データの特徴とタスクスキップによる影響(高速化および最終出力)の関係を解析し、得られた知見を国内研究会で発表した。当初の予定通り、近似計算化解析フレームワークが解析可能なプログラム記述(コーディングスタイル)をより一般化するとともに、ユーザが指定する制約(プログラムパスの頻度や解析対象の変数の指定等)を取り入れる拡張を行った。プログラムパス数の増大による解析時間の指数関数的な増幅が懸念されたが、変数の相対的重要度のランキング付けをする上では、従来の統計的解析より総解析時間はむしろ削減できることを実証した。
ソーシャルネットワークを用いた情報推薦

本研究ではソーシャルネットワークを用いた情報推薦技術に関する研究を行う。利用者にとって価値のある情報を発見し届けるには,情報の価値を計量する方法,発信者や受信者の社会的関係を捉え利用する方法が重要である。本研究ではここでソーシャルネットワークに着目する。そして課題として,情報推薦のためのソーシャルネットワークの分析と,ソーシャルネットワークを用いた情報推薦アルゴリズムおよびシステムの研究開発の二つを挙げている。平成19年度は,ソーシャルネットワークをべースとしたコミュニティ支援システムを6月に開催された第21回人工知能学会全国大会にて運用した。ここにおいてソーシャルネットワークを用いた推薦システムの試験運用を行った。また,人と人との多様な関係性をシステムが理解するための一手法として,ユーザによる人へのタグ付けを利用する方法についても検討した。さらに平成18年度に試験運用した人による紹介を支援するシステムについて,特に人と人との社会的関係に着目して分析を行った。本システムはソーシャルネットワークを利用して新しい出会いを希望する人に対して紹介者を推薦するシステムであるが,このとき,どのような人が紹介者として適しているのか,また,その支援はどのように行われるのが望ましいのかという点について,紹介を希望する人,紹介を行う人,そして紹介される人によって構成される三者関係のパターン(今回は特に三者が属する所属の関係を利用)を元に分析を行った。利用者にとって価値のある情報を発見し届けるには、情報の価値を計量する方法、情報の発信者と受信者との関係を捉え利用する方法が重要であると考える。そこで本研究ではソーシャルネットワークに着目し、これを用いた推薦技術の研究開発を行った。本研究において取り組む課題として、情報推薦のためのソーシャルネットワークの分析と、ソーシャルネットワークを用いた情報推薦アルゴリズムおよびシステムの研究開発の二つを挙げる。平成18年度は、ソーシャルネットワークを用いたオントロジー抽出手法とそれを用いた情報推薦アルゴリズムの研究開発を行った。これはP.Mikaが2005年に提案したソーシャルブックマークを用いたオントロジー抽出手法に対してソーシャルネットワークを加えることで改良を行うものである。ソーシャルネットワークからコミュニティを見つけ出し、それを利用することで語の多義性問題の解決を図る。データには提案者が開発に参加したSNSおよび既存の商用SNSのデータを利用した。また、コミュニティ支援システムを平成18年6月に開催された人工知能学会全国大会において運用した。ここではソーシャルネットワークを利用した論文推薦と人推薦の2種類を実装し運用した。人の推薦では、推薦され興味を持った相手とインタラクションが成立して始めて推薦は成功であったといえると考え、ただユーザが興味を持つと思われる人を提示するだけではなく、人による紹介を支援するシステムの研究開発を行った。これは実世界における紹介という行為が、人と人とのマッチング手法として優れているという考えの元、その紹介行為をソーシャルネットワークを利用して支援するというものである。
脳内神経伝達からみた吸入麻酔薬の発達脳に与える影響とその解析

シナプス領域外受容体は脳機能調節に重要な役割を担うとされ、なかでもシナプス領域外GABA受容体はGABAに対する高い親和性と緩慢な脱感作特性を有しTonic currentを提供している。本研究では吸入麻酔薬セボフルランの領域外GABA受容体に対する作用を検討した。セボフルラン投与によりP335のマウス脳線条体においてTonic GABA電流は増大をみとめ、その大きさは日齢とともに増加し、GABAtransporter blockerの添加でセボフルランの効果が増強された。吸入麻酔薬投与に伴う発達期のTonic GABA電流増大がその後の脳発達に影響を与える可能性が示唆された。中枢神経系のGABAによる抑制作用は発達期においても重要な役割を果たしていると考えられており、それに対する麻酔薬の影響も懸念されている。我々は脳発達期のtonic電流に対する麻酔薬の影響についての実験を進めている。方法は日齢(P)335のマウス脳スライスを作成し、線条体:medium spiny neuron(MSN)からwhole-cell patch-clampを用いて細胞内電流を測定した。電圧は0mV固定とし、人工脳脊髄液にスライスを灌流、灌流液にセボフルランを添加し吸入麻酔薬のtonic電流に対する作用を観察した。結果はP335でtonic GABA電流が記録され日齢を経るに従い増大し、P28で平衡状態に達した。また全ての日齢でセボフルランの添加によりtonic電流の増強が観られた。さらにGABAtransporter (GAT)のtonic電流への影響を観察するため、GAT-1のblockerであるNO-711を添加した。NO-711の添加で同様にtonic電流は増大しその度合いはP14で有意に増大していた。これらの結果からはセボフルラン投与によってtonic電流が増強されており、吸入麻酔薬の作用機序としてtonic電流が関与していることが示唆された。またNO-711の添加によりtonic電流が増強していたことからセボフルランは内因性GABAに反応することが考えられた。さらにP14ではセボフルランへの作用程度が異なっておりP14付近の発達過程においてセボフルラン作用機序に対する変曲点があるように思われた。発達期においてはGABAA受容体サブユニットの構成変化が生じるとされており、このことがセボフルランの作用に影響している可能性がある。これらの結果をふまえ、発達期における吸入麻酔薬の作用とGABA受容体サブユニットの変化についての研究を進めている。神経細胞間の情報伝達はシナプスを介するネットワークが主要な機能構造であると考えられていたが、1995年頃よりシナプス領域外に存在する受容体の機能と特性が明らかとなり、それまで脇役であったこの領域外受容体が脳機能調節に重要な役割を担うことが理解されてきた。なかでもシナプス領域外GABA受容体はGABAに対する高い親和性と緩慢な脱感作特性から、細胞周囲のGABA濃度センサーとして働き、持続的な電流(Tonic current)を提供している。我々の研究でも、吸入麻酔薬(セボフルラン)の領域外GABA受容体に対する強力な作用が観察された。2MACの吸入麻酔薬投与(MAC;最小肺胞濃度)によりいずれの日齢(P7、P14、P21、P28)でもTonic GABA電流は増大をみとめ、またGABAtransporter blockerの添加でセボフルランの効果が増強されたことから、中因性GABAに反応してTonic GABA電流を増大させていると考えられた。即ち線条体細胞ではセボフルランがTonic GABA電流を増大させた。さらにその大きさは生後7日(P7)から28日(P28)までは日齢とともに増加した。また細胞膜容量(τ)で補正すると、日齢との間に強い相関関係がみられ、この時期のTonic GABA電流の増大が、吸入麻酔薬の『興奮作用』と関連してその後の脳発達に影響を与える可能性が示唆された。今後は脳の成長発達課程におけるGABA受容体サブユニットの変化をも含め解析を進める計画である。さらに老化モデルマウスに対する同様の実験を行い、老化現象とこの領域外GABA受容体との関連性の検討を加えたい。実験を開始し順調にデータを得ることができているが、難しい実験手技に関してはまだ精度が足りない部分もある。継続的に実験を行いながらデータを蓄積し、実験手技にも習熟する必要がある。25年度が最終年度であるため、記入しない。以下に示す実験計画を遂行する。実験1:GABA受容体に与える吸入麻酔薬の影響エーテル麻酔下にマウスの脳を取り出し、スライサーにより250-300μmの厚さの大脳皮質ー線条体ー海馬スライスを作製、のち有酸素下に人工脳脊髄液(pH=7.4)中に置く。

これにより約6時間以上の脳スライスの生存が可能となるが、その後、大脳皮質ー線条体ー海馬スライスを顕微鏡下に移し、Whole cell patch clamp法を行う。刺激電極は大脳皮質上に置き、各細胞の電気生理的発火パターンを確認してそれぞれの細胞の同定を行う。ここで吸入麻酔薬の添付をおこない、興奮性シナプスおよび抑制性シナプス後電位記録を取り、吸入麻酔薬によるシナプスへの影響を観察する。我々は既にGABA受容体の刺激薬であるMuscimolでの反応を得ているが、ここでは線条体や海馬における吸入麻酔薬のGABA受容体への応答を検討する。実験2:虚血神経終末端のGタンパク質の伝達物質放出調節における吸入麻酔薬の影響伝達物質の放出抑制に働く3量体Gタンパク質のほかに神経終末端内には単量体Gタンパク質が存在する。Gタンパク質の活性阻害薬や促進剤をそれぞれcalyx of Held神経終末端内に直接注入し、シナプス反応の振幅に対する作用をみる。また高頻度刺激によるシナプス抑制と回復時間を検討する。この高頻度刺激により枯渇したシナプス小胞の補給をこの単量体Gタンパク質は促進すると予想されるが、吸入麻酔薬への曝露によりどのような影響を受けるかを解析する。25年度が最終年度であるため、記入しない。
ＳＱＵＩＤグラジオメータによる氷床コア中の火山灰の非破壊検出

氷床コアの火山灰層は時間軸提供と大規模噴火確認に重要である。本研究は氷床コア試料に含まれる微量火山灰の非破壊磁気検出を目指したが、氷床掘削コア試料のアクセスと低温実験室使用の困難から、火山灰を含む模擬試料・南極氷試料・雪試料の分析となった。模擬試料は桜島・阿蘇の火山灰およびTiva Canyon Tuffを用いて測定を行った。また、2013年にナンセン氷原で採取した火山灰を含む氷試料について液体窒素で冷却をしながら測定を行った。さらに、2015年2月は阿蘇火山の2014年11月以降の火山灰降灰にあわせて、その南方約50kmに分布する雪からコア試料を採取して液体窒素で冷却をしながら測定を行った。氷床コアに含まれる火山灰層は異なる地点の氷床コア間に同時間面を提供すること、短期間の気候変化につながる大規模噴火によるものもあるので重要である。SQUIDグラジオメータによる火山灰検出に成功すれば、大陸から運ばれる風成塵、宇宙起源のコスミックダストなども検出可能となり、地球環境復元も期待できる。金沢工業大学では医療用脳磁計システムのでSQUIDグラジオメータによる微弱な磁場を検出を行ってきた。グラジオメータは試料直上と離れたところに2つのピックアップコイルを配置することによって磁気ノイズの影響を受けにくいというメリットがある。前回の報告では、桜島で採取された2008年噴火の火山灰を磁性鉱物の含有量が多い火山灰の例として、北海道で採取された姶良Tn(AT)火山灰(噴出年代約2.8万年)を磁性鉱物の含有量が少ない火山灰の例として、これらを寒天に均一に溶かして直径6cm長さ10cmの半円筒に固めたものを模擬火山灰層としてSQUIDグラジオメータにて測定を行った。試料はヘルムホルツ型コイルで円筒の軸方向に25mTの等温残留磁化を着磁した。桜島火山灰は250μg/ccであれば自然状態で検出可能、着磁をすれば25μg/ccでも検出可能であった。阿蘇4火山灰は250μg/ccであれば検出可能であるがノイズとの分離が困難であった。ノイズレベルは2pT程度であったが、今回はノイズ低減のために新たなサンプル移動装置を利用して計測を行った。ポイントソース・半円筒形の氷床コアを模したTiva Canyon Tuffを均質に分散させたファントム(標準試料)に加えて、2013年にナンセン氷原で採取した火山灰を含む氷試料について測定結果が得られた。また、測定に用いたナンセン氷原の氷試料を液体窒素で冷却しながらマイクロフォーカスX線CTによる高分解能撮像にも成功し、火山灰粒子の3次元分布が確認できた。桜島で採取された2008年噴火の火山灰(宮城ほか,2008)および北海道で採取されたAso4火山灰(噴出年代8.5-9万年)を用いて人工的に作成した氷床コアを模した試料についての予察的結果を得た。金沢工業大学では医療用脳磁計システムのためのSQUIDグラジオメータの開発を行い、脳の微弱な磁場を検出するために感度の向上につとめてきた(Kawai et al., 2008)。桜島で採取された2008年噴火の火山灰を磁性鉱物の含有量が多い火山灰の例として、北海道で採取されたAso4火山灰を磁性鉱物の含有量が少ない火山灰の例として、これらを人工的に作成した氷の間に挟んで火山灰層を模したものを用意してSQUIDグラジオメータにて測定を行った。結果は火山灰をゼラチンと混ぜて地球磁場中で自然に凍らせたものはいずれの試料も検出が困難であるが、その試料をネオジム磁石で後から磁化させた場合は検出可能であることがわかった。センサを氷表面に近づけることにより感度が大幅に向上することもわかった。さらに,寒天に火山灰を混ぜた模擬試料を用いた試料の非破壊検出に成功した.火山灰試料は,Aso4火山灰,桜島火山灰の他に米国で採取された磁性鉱物の粒径が揃っているTiva Canyon Tuff(TCT)試料を用いた.それぞれ5mgあるいは50mgの火山灰を200ccの寒天溶液で薄めたものを地球磁場中で固めた試料を用いたが,自然状態の試料は50mgの桜島火山灰とTCTが検出可能であった.電磁石によって25mTの等温残留磁化を着磁させた試料についてはAso4火山灰以外は十分に検出できた.

Aso4火山灰は検出限界に近いが,測定ノイズを減らすことで安定的に検出できると思われる.本研究は金沢工業大学および国立極地研究所と協力することにより、氷床コア試料に含まれる微量火山灰の検出を目指すものである。氷床コアに含まれる火山灰層は異なる地点の氷床コア間に同時間面を提供すること、短期間の気候変化につながる大規模噴火によるものもあるので重要である。SQUIDグラジオメータによる火山灰検出に成功すれば、大陸から運ばれる風成塵、宇宙起源のコスミックダストなども検出可能となり、地球環境復元も期待できる。金沢工業大学では医療用脳磁計システムでSQUIDグラジオメータによる微弱な磁場検出を行ってきた。グラジオメータは試料直上と離れたところに2つのピックアップコイルを配置することによって磁気ノイズの影響を受けにくいというメリットがある。本年度は阿蘇火山の2014年11月以降の火山灰噴出にあわせて、2015年2月にその南方約50kmに位置する五ヶ瀬ハイランドスキー場周辺に分布する雪から直径7cm、長さ50cmのコアを3本採取して測定を行った。雪試料断面の目視確認で着色した層準が確認された。これら雪試料について超伝導岩石磁力計およびSQUIDグラジオメータで測定を行ったが、雪が融けないように液体窒素で-100°C程度まで冷却の後に10分以内に測定を行った。岩石磁力計による自然残留磁化強度は2-7x10-6 emu程度であり、伏角は50度程度であった。3本のコアのうち1本についてSQUIDグラジオメータによる測定を行ったが、自然残留磁化の測定で、表面から深さ5.5cm、28cm、および39cmにおいて-6pT, +5pT, +24pTのシグナルがZ軸ピックアップコイル(試料からの距離が最も近い)で得られた。同じ試料に25mTで等温残留磁化を着磁したところ、上記3カ所の深さにおいて-0.1nT, -0.6nT, -1.9nTの信号が得られた。これらが実際に阿蘇火山の噴火に伴う火山灰を多く含むか検討が必要である。古地磁気学・岩石磁気学日本国内の液体ヘリウム供給の悪化により国立極地研究所で予定していた実験が行えなかった。このため補助事業期間延長承認申請を行い平成26年度に完結することとした。金沢工業大学で2回の実験を行い,人工試料に含まれる火山灰の検出に成功した.氷試料のハンドリングの改善およびノイズ低減が必要なことが判明したので,この点について改良を進めている.国内の液体ヘリウム供給の状況が思わしくないので,若干実験が遅れ気味である.実際の氷床コア試料(みずほコア)の測定は貴重な試料を使うことになるので,次年度に準備を整えて行うこととした.ドームフジの氷床コア試料は極めて貴重であり現段階ではリスクが大きすぎるので,本研究課題の次のステージとして検討を進めることとなった.今年度は液体ヘリウムを確実に入手するため、国立極地研究所ではなく液体ヘリウムの大口ユーザーである金沢工業大学を通して購入することを検討する。研究協力者に南極の裸氷地域で採取された氷の中に含まれる火山灰を提供いただくことができたので,この試料を用いた実験を行う予定である.コアの移動機構の発生ノイズが大きく位置決め精度が低いので,既存の帯磁率測定用試料移動装置を流用することで改善を試みる予定である.
アポトーシス細胞のホスファチジルセリン露呈機構

アポトーシス細胞のホスファチジルセリン(PS)露呈機構を研究目的として研究を進めた。結果、Ca^<2+>をPS露呈のエフェクターとして絞り込み、Ca^<2+> ionophore A23187を用いることで、細胞が生きたままPSを露呈する実験系を樹立することができた。赤血球細胞膜を用いて、細胞膜リン脂質の非対称性を試験管内で再構築することを目的とした。具体的には、研究実施計画に記載した通り、Birchmeier et al (1979, J Biol Chem)によって報告された、細胞膜の表裏が反転したInside-out vesicleを作成することを試みた。色々と条件を改良しBirchmeier et alの実験を追試したが再現できないことが分かった。そこでアプローチを変えて、申請書に記載した通り「システイン残基を修飾するMaleimide」を用いた実験系を構築することにした。細胞をMaleimideで処理すると、15分以内に細胞表面にホスファチジルセリン(PS)が露呈する。この時、細胞外カルシウムが無くとも細胞内カルシウムがPSの露呈に関与することが分かった。一方で、細胞外にカルシウムが存在する条件下においてMaleimideで処理したところ、無い条件と比較して、より速くPSを露呈することが分かった。次に細胞内ATP量を調べたところ、Maleimideで処理すると15分程度で細胞内ATP量は激減することが分かった。そこで、ATPの減少がPSの露呈に必要とされるか調べるために、ATPのレベルを変化させずカルシウムの流入を起こすカルシウムイオノフォアを用いて実験した。細胞外にカルシウムが存在すると、細胞はネクローシス様の細胞死を起こしたが、細胞外にカルシウムが無い条件では、細胞内カルシウムを用いて速やかにPSが露呈することが分かった。以上の結果は、細胞内カルシウムの上昇によってPSが露呈することを明確に示しており、カルシウムに特化してPS露呈を検出する実験系を確立したことに意義があると考える。前年度までに、カルシムイオノフォアにより細胞を刺激すると、15分程度でPSが速やかに露呈することを明らかにしている。この時、細胞外カルシウムを除いてやれば、小胞体などに蓄えられたカルシウムを用いて、細胞がバーストすることなくPSを露呈することが分かった。この反応がカルシウム依存的であることを確かめる為に、細胞内カルシウムをBAPTAによりキレートした後、イオノフォアで刺激したところ、PS露呈は完全に阻害された。次に、PS露呈の維持にカルシウムが必要であるかを調べる為に、イオノフォアによりPSを露呈した細胞の細胞内カルシウムをBAPTAによりキレートした。すると、カルシウムの除去によりPSが再び細胞膜内側に局在化したことから、この系においては、細胞が生きたままPSを露呈している可能性が示唆された。そこで、イオノフォアによりPSを露呈した細胞をフローサイトメトリーによってソーティングし培養できるか確かめた。すると、PSを露呈した細胞のほとんどが、24時間の培養により、PSを細胞膜内側に偏在化させ増殖し始めることが分かった。これは、培養の間にイオノフォアが失活することで細胞内カルシウムが通常状態に戻った結果、細胞表面のPSが再び細胞膜内側に局在化したと解釈できる。この結果を踏まえ、細胞をイオノフォアにより刺激後、PSを速やかに露呈した細胞群(上位5%以内)をソーティングし培養した。この刺激とソーティングの操作をイオノフォアの濃度を段階的に下げながら、十回以上繰り返すことで、親細胞においてはPS露呈を誘導しない低濃度のイオノフォアによっても、速やかにPSを露呈する細胞を得ることができた。細胞が生きたままPSを露呈する系を樹立し、それを用いて、PS露呈に関わる分子の同定に有用な変異細胞を樹立したところに意義があると考える。
造血幹細胞からリンパ球系への分化の分子機構

1)adult mouse骨髄中の造血幹細胞の同定:我々はこれまでにFACSとモノクローナル抗体を利用し、マウスならびにヒト造血幹細胞を純化する方法の開発を試みてきた。その結果、マウスにおいては、骨髄細胞中の約0.005%を占めるCD34陰性c-kit陽性Sca-1陽性分化抗原陰性の分画に造血幹細胞が高濃度で存在することを明らかにした。さらに、このようにして純化した造血幹細胞一個を移入することにより、致死量放射線照射したマウスの骨髄を1年以上にわたって再建できることを示し、造血幹細胞の「多能性」と「自己複製能」を直接的に証明した。一方で、CD34陽性c-kit陽性Sca-1陽性分化抗原陰性の分画にはリンパ球系、骨髄球系の両分に分化できるが、自己複製能を持たない、造血前駆細胞が含まれていると考えられた。2)造血幹細胞からリンパ球系細胞への分化におけるbcl-2の役割: bcl-2KOマウスでは、リンパ球系細胞の分化の阻害が見られる。しかし、これらのマウスは多嚢胞腎により生後6週を限度として死んでしまうため、造血幹細胞の寿命等、bcl-2欠損の長期に渡る造血系への影響を観察することは困難である。そこでbcl-2欠損マウスより造血幹細胞を分離し、致死量放射線照射した正常マウスに移植して造血系を再構築させることにより血球細胞分化におけるbcl-2の役割を明らかにすることを試みた、その結果、i)造血幹細胞の自己複製と長期的な造血の維持および非リンパ球細胞の分化増殖にはbcl-2を必要としないこと、ii)リンパ球の分化はT,B共通の前駆細胞のレベルで強く阻害されていること、iii)胸腺内T細胞分化を維持するために前駆細胞を恒常的に供給するにはリンパ球幹細胞のレベルでbcl-2の発現を必要とすること、iv)成熟マウス造血幹細胞と胎仔性造血幹細胞とではリンパ球初期分化における必要性が異なっていることなどが明らかとなった。
脱神経電位による予後予測の実験的研究

SD系ラット各3匹ずつに対し、2種混合麻酔(ミダゾラム、ベトルファール)の腹腔内注入後、以下の操作を行った。右大腿部背側より、鈍坐骨神経を露出させた後、顕微鏡下に以下の4パターンの外科的処置を加えた。処置後は5ー0ナイロン糸で縫合した。1支配神経切離(幅5mm)2支配神経全切断・縫合3支配神経1/2切断4支配神経圧挫術後、3日、7日、2週間、4週間、8週間目に、大腿二頭筋(坐骨神経支配)から針電極による安静時筋電図を記録した。前述の麻酔法で全身麻酔をかけた後、筋電図計(Neuropack S1)を用い、安静時の筋電図を測定した。記録時間は30秒、電位としては振幅50μV以上を有意としてカウントした。発火回数、波形(initial positive FP、initial negative FP、positive sharp wave、3相波、多相波、200μV以上を巨大FPとした)について測定、分析した。各4グループそれぞれ1週、2週、4週、8週経過した群の大腿二頭筋を採取し、HE染色とATPase染色を-行った。ATPase染色標本では筋線維タイプ分類を行った。筋線維の断面積を測定するため50個の筋線維の短径を測定し平均値をとった。また、筋繊維の明度の最大値、最小値、平均値を測定し、各時期においての明度の差や平均値を比較した。脱神経電位の発火頻度は3日目でピークを迎えた。その後、各群において経時的減少を認め、切断群を除いて8週目でほぼ消失した。実験群ごとに短期的な発火頻度の差が認められ、神経損傷程度の目安になることが示唆された。また、損傷からの時間経過を示す可能性が考えられた。しかし、組織学的検査では切断群では染色されにくく、明らかな筋委縮を認め、安静時電位との相関が考えられたが、それ以外の群については両者の相関は明らかではなかった。1.顔面筋群SD系ラットに三種混合麻酔薬の腹腔内投与後、腹臥位に固定し、下顎縁切開にて顔面神経頬骨枝を露出した。顔面神経に対し、以下の操作を行った。一側では、頬骨枝を切離し、他側では頬骨枝を切離後、直ちに10-0ナイロンにて再縫合した(n=5)。実験後、1、2、4週目に、同じく麻酔をかけ、眼輪筋に針電極を刺入し、安静時筋電図を記録した。2.四肢筋肉群A群と同様の麻酔後、腹臥位固定し、大腿後面に皮膚切開を加え、腓骨神経を剥離露出した。一側で腓骨神経を切離し、他側では腓骨神経を切離後、直ちに10-0ナイロンにて再縫合した。実験後、1、2、4週目に、同じく上記の方法にて麻酔をかけ、EDL(extensor digitorum longus)に針電極を刺入し、安静時筋電図を記録した。筋電図検査においては、アース、照明器具、術者の位置など非常に微妙な環境の変化で、ハムが入り、微小な電位の記録に難渋した。そのため、アルミ箔でラットを覆う、フィルターの調整、照明器具の変更などの工夫を重ねた。また、両群とも、麻酔深度が深いと安静時電位はほとんど記録されなかったため、麻酔剤の量を半減させて安静時電位の記録を行った。眼輪筋に記録針電極をおいたA群では近傍の咬筋の電位が混入し、有意性の確認が難しかったため、次年度予定の下肢筋を用いた実験を行った。その結果、再現性のある安静時電位を得ることができるようになった。安静時電位はふつうヒトでしられているように切断後2週間を経てから出現するのではなく、1週後にはすでに認められた。そして、波形は線維束電位が主体であり、陽性棘波に相当するものはほとんど見られなかった。神経縫合側と非縫合側との違いに関しては、脱神経電位の頻度、波形上の違いとして確認することが現時点ではできていない。しかし、測定確率は明らかに上昇しており、今後の進捗が期待される。実験対象であるラットの筋肉が小容量であったためか、筋電図測定において再現性のあるデータを得るのが難しいため。各4グループ

それぞれ1週、2週、4週、8週経過した群の大腿二頭筋を採取し、HE染色とATPase染色を-行った。ATPase染色標本では筋線維タイプ分類を行った。筋線維の断面積を測定するため50個の筋線維の短径を測定し平均値をとった。また、筋繊維の明度の最大値、最小値、平均値を測定し、各時期においての明度の差や平均値を比較した。脱神経電位の発火頻度は3日目でピークを迎えた。その後、各群において経時的減少を認め、切断群を除いて8週目でほぼ消失した。実験群ごとに短期的な発火頻度の差が認められ、神経損傷程度の目安になることが示唆された。また、損傷からの時間経過を示す可能性が考えられた。しかし、組織学的検査では切断群では染色されにくく、明らかな筋委縮を認め、安静時電位との相関が考えられたが、それ以外の群については両者の相関は明らかではなかった。対象とするラットの筋肉を、顔面のみならず下肢に求めるほか、筋電計の設定を変化させてハムのない環境を整える。
経済見通し予測誤差の要因とその税収見通しへの影響

税収見通しと経済見通しのデータ(1955年度以降)を収集した。税収見通し、経済見通しについて各内訳項目の予測誤差を明らかにした。予測誤差について、景気循環との明確な関連は見られなかった。税収項目と経済見通し項目の多くでバイアスが検出された。所得税については楽観的な予測が生じるバイアスが見られるのに対して、法人税についてはやや慎重な予測が生じる傾向がある。消費税については、バイアスがほとんど見られなかった。1955年以降の変化を見ると、近年(特に2000年以降)になるほどバイアスが縮小、消失しており、中立的な見通しが公表されるに至っていることが分かった。本研究の目的は、政府の発表する税収と経済見通しの予測誤差を把握し、税収見通しの予測誤差がどのような要因から生じるかを明らかにすることである。より具体的には、(1)政治的圧力によるバイアス、(2)経済状況の悪化(景気後退)の認知ラグによるバイアス、の2要因を同時に考慮した上で、予測バイアスがどちらの要因、またどちらの要因が大きな影響を税収見通しに与えているかを検証することである。平成28年度の研究は以下のように行った。第一に、税収見通し、経済見通しのデータを収集、データベースの作成を行った。両見通しともに1955年度以降のものを収集しており、戦後日本経済についての包括的な分析が可能となった。第二に、税収見通し、経済見通しについて各内訳項目の予測誤差を明らかにした。予測誤差については、内訳項目やサンプル期間により異なる結果が得られた。そのため、予測誤差と経済構造や景気循環との関連がうかがわれる。第三に、税収項目の予測誤差を被説明変数、経済見通しの予測誤差を説明変数の一部として回帰分析を行った。これにより、税収項目の予測誤差は、関連のある分配面の経済見通しの予測誤差と関連があることが分かった。例えば、所得税収の予測誤差が雇用者報酬の予測誤差から、法人税収の予測誤差が営業余剰の予測誤差から生じている。最後に、非対称損失関数を仮定した上で、それぞれの変数について損失関数のバイアスを一般化積率法(Generalized Method of Moments)を用いて推定した。明確な傾向は見られていないものの、高度成長期までは下方バイアスとなるものが多い、高度成長期以降は上方バイアスとなるものが多い、ことが分かった。さらに、近年(特に2000年以降)になるほどバイアスが縮小、消失している。本年度は、所属機関において新たに行政的業務を担当し始めたため,研究活動に費やせる時間が大幅に減ってしまった。また、研究を補助してもらうアルバイト学生の確保が遅れてしまった。これらの計画策定時には想定していなかった事由により、研究の遂行、特に分析がやや遅れてしまった。ただし、分析手法についてはすでに習熟しており、分析の遅れを取り戻すことは十分に可能であると考えている。予測誤差については、内訳項目やサンプル期間により異なる結果が得られたものの、景気循環との明確な関連は見られなかった。平成29年度は、非対称損失関数を仮定した上で、Quantile Regression(Patton and Timmermann, 2009)の手法により(1)政治的圧力によるバイアス、(2)経済状況の悪化(景気後退)の認知ラグによるバイアス、の2要因が各変数、特に税収見通しの予測誤差に与える影響を推定する。

これにより、政策的なインプリケーションを導くことを主眼とする。さらに、研究成果を国際学会で発表し、英文学術誌に投稿する。経済予測、マクロ経済学研究の進捗がやや遅れたため、参加を予定していた学会への参加を見送ったため。研究補助の学生を活用することから、彼らへの謝金に充てることに加えて、国際学会で成果を発表するための費用に充てる。
放射圧を用いた生体組織の硬さ計測に関する基礎的研究

本年度は主に硬さ計測システムの構成を行った。計測システムは放射圧発生系と変位測定系からなる。放射圧発生系は広帯域RFパワーアンプ、凹面振動子、波形生成機(Function Generator)およびトランス等により構成される。変位測定系は超音波振動子、XYステージ、超音波診断装置、AD変換ボード等により構成することができる。1.生体試料内に放射圧による変形を生じさせるために広帯域RFパワーアンプを用いる。高周波超音波による微小変位を試料内で得るためには、高速高利得でかつ歪みの少ない広帯域RFパワーアンプが不可欠である。本年度はこの広帯域RFパワーアンプを導入した。その結果、振動子に与える入力パワーを増大させても、波形の歪みが少ないため、再現性の良い実験が可能となった。2.変位変化データを分解能よく長時間測定するために、ロングメモリをもつAD変換ボードを用いる。メモリに蓄えられた大量のデータをHDに高速に転送するには高速インターフェイスが必要である。本年度は高速なSCSIインターフェイスを導入し、処理の高速化およびデータ転送プログラムの改善を行った。上記のような硬さ計測システムを構成し、比較的新鮮な試料(臓器等)を用いた計測を行う予定である。また従来の手法との比較を行って本手法の有効性を確かめたのち、実験動物を使ってよりin vivoに近い条件での検討を行う予定である。
射影極小曲面の定める微分方程式系の研究

超幾何微分方程式から得られる3次元双曲空間内の平坦曲面の定義を与え、その特異点の種類と各々が方程式のパラメータにどのように依存するかを、計算代数を用いた解析、写像の特異点論の詳細化によって示し、無限遠挙動の分析を行った。また、ある種の離散可積分系の解を用いた3次元双曲空間内に離散的平坦曲面を定義する方法の提案、射影極小曲面の研究についての総合報告を行い、線叢による射影極小曲面の変換と関係する微分方程式系の研究についての今後の研究課題を提案した。また、研究発表欄に記すように、射影極小曲面の重要なサブクラスをなすアフィン曲面の幾何の方程式系との関係及び凸領域の幾何との関係について及び射影極小曲面の変換理論の枠組みについての総合報告を行った。また、Bedlewo(Poland)での微分幾何についての研究集会において、双曲シュバルツ写像についての学会発表欄に記す総合的講演を行い、またOberwolfach(Germany)での超幾についての研究会, Geometry and Arithmetic around Hypereometric Functions,においては超幾何微方程式の特質を述べる観点から双曲シュバルツ写像についての総合的講演を行った(2009.10.2)。Granada(Spain)大学微分幾何コロキウム(2009.9.25)においては双曲主バルツ写像に特有な特異点についての講演を行った。T.Hoffman,W.Rossman,M.Yoshidaと共同してある種の離散可積分系の解を用いて3次元双曲空間内に離散的平坦曲面を定義する方法、その曲面を基に離散的線形Weingarten曲面を定義する方法を提案し、解の存在を示して曲面を描画した。さらに、それら離散曲面の特異点の現れ方について、昨年までの3次元双曲空間内の(連続)曲面の特異点の研究を参照して、焦曲面の定義、曲面の無限遠挙動を研究した。これらは論文"Discrete flat surfaces and linear Weingartensurfaces in hyperbolic 3-space"にまとめ投稿中である。また、射影極小曲面についての総合報告を研究集会「複素幾何2010(Mabuchi 60)」、大阪大学、2010年3月19日-21日、において、"射影極小曲面の幾何"と題して行った。内容は、射影極小曲面の定義、その非線形微分方程式による特徴付けとアフィン微分幾何の方法による特徴付け、Demoulin変換との関係、Weingarten線叢による射影極小曲面の変換等である。
学術研究機関の実験室における相互巡視活動の方法論の開発

多くの大学では自主的リスク管理の一環としてチェックシートを用いた研究者の点検がなされ、第三者チェック的な役割として産業医巡視の指摘事項に基づく実験室の改善が広く行われているが、その内容の整理や有効性に関する十分な検討はこれまで行われていない。本研究ではチェックシートや産業医巡視の活用を中心に、実験室安全における自主的リスク管理における点検や巡視のあり方について検討した。まず、チェックシート項目と産業医巡視の指摘事項の現状について、内容の分類や項目数、評価方法などに着目し、国内の大学で使用されるチェックシートと大学に報告された産業医巡視記録の調査を行った。シート項目を大学毎に比較すると項目はほぼ重複し、大学独自の項目はほとんど存在しなかった。これらを整理し、各種観点で網羅的な項目リストを得た。さらに、チェックシート評価結果と産業医巡視指摘項目とを比較すると、差異のある項目の存在が明らかとなった。研究室当事者と第三者評価とで異なる結果になる項目は、研究内容や実験者習熟度の多様性を考慮すると、リスクは当事者毎に評価する必要があるという大学実験室の特徴を表していると考えられる。加えて、仮に前述の全ての項目が達成できたとして、発生した事故が防止できる割合について検討を行った。本学で2013・14年度に報告された事故事例を収集して解析したところ、約60%の事故防止には有効であるが、40%の事故はヒューマンエラーやコミュニケーション不足に起因すると示唆された。以上の結果をふまえ、本学内で初学者(Ml)を対象に、研究内容に合わせてデザインした自他複数の研究室を見て回る相互自主巡視を実施した。自分の実験室では見慣れない工夫による安全面の向上を実感したとの回答を得た他、実験安全には研究室全構成員や建物全体として捉えることが重要と気付いたなど他の研究室での知見を自分の研究室に置換える視点が養われた等が確認された。