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インドネシアにおける活動的火口湖の地球化学的研究

インドネシアの活動的火口湖の調査は1996年7月26日から8月17日までの期間で行われた。この間に次の調査を行った:(1)イジェン火口湖の湖盆形態の測量と測深,(2)各深度における採水,(3)各深度水の溶*ガスの測定,(4)湖底の熔融硫黄溜りの測温と試料片採取,(5)湖畔の硫気吼ガスの採取,(6)周辺淡水湖,河川水の同位体(D,^<38>O)測定のための採水。得られた結果としては(1)湖の最深度は165mで以前より浅くなっている。これは一部には湖面レベルの下降によるが、主として土砂の流入によるものと思われた。(2)熔融硫黄溜りは残念ながら発見できなかった。恐らく湖底噴気活動が現在弱くなっているため,例え存在してもその大きさが湖面から探るには小さすぎるためと結論された。(3)SO_2濃度は湖水で34から45ppmであるがHisは一例を除いて検出されなかった。この結果は湖底噴気のSO_2/H_2S比が大体0.7付近であることを示している。(4)湖水のポリチオン酸は700800ppmであった。インドネシアから女性火山学者1名を日本に招待し、希望によりポリチオン酸分析法を伝授した。また草津白根観測所および箱根火山の見学を行った。1.はじめにインドネシアのKawah Ijen火山湖は世界最強の酸性湖であり(pH=0.2)、噴火泥流災害の危険性がもっとも高い湖の一つである。この研究では噴火予知の観点から、次のような現地調査を行った。2.調査組織日本人4名,ロシア人1名,ベルギー人1名,インドネシア1名の計7名で行った。3.調査実施状況平成8年7月4日7月6日まで群馬県草津白根火山湯釜火口湖で携行ボ-トの組立ておよび操船訓練と帯行機器類の動作試験を実施した。平成8年7月26日8月17日の期間に、ジャワ島Kawah Ijen火口湖周辺にキャンプを設営し、以下の観測を行った。(1)音響測深器による湖盆形態の観測(2)各深度別採水と温度測定(3)各深度における溶存火山ガスの測定(4)湖底溶融硫黄の温度測定と試料採取(5)火山ガスの温度測定および試料採取(6)水素,酸素同位体測定用河川、淡水湖水の採取4.調査結果(暫定)現時点での最深度は165mであり、オランダ植民地時代の測定による200mよりもかなり浅くなっている。湖水面は近年約5m下がり、湖底噴気活動も弱いせいか、湖底噴気吼周りの溶融硫黄溜りは火口湖の規模とこれまでの活動と比較して、大へん小さくて押さえられているように見える。湖水の溶存ガスは二酸化硫黄が主体であり、硫化水素は表面水を除いて検出限界以下であった。このことは湖底噴気の二酸化硫黄・硫化水素比が0.7以上であることを示唆している。湖水の化学分析は現在続行中であるが、予察的データではポリチオン酸濃度は合計700800ppm程度であった。インドネシア科学者の日本招へいメラピ火山観測所員1名と2週間日本に招き、草津白根火山,箱根火山および東工大、神奈川県の研究所の視察を行った。また特殊化学分析の実地研修を行った。
粥状動脈硬化に関する分子細胞生物学的研究

動脈硬化発症に関わる細胞生物学に関し海外の一流の科学者との共同研究を通じて、海外とも有効に共同研究を進め、本年度は以下の成果を得た。(1)すでに、動脈硬化巣形成には低比重リポ蛋白質(LDL)の酸化が重要であることが我々を含む世界の研究室で明らかにされてきたが、我々の見出した酸化LDL受容体LOX-1に可溶型が存在することを明らかにした。また、LOX-1ハは糖化されるが、その糖化機構を明らかにし、糖化が機能発現に重要であることを示した。(2)酸化LDLで増加するリン脂質Lysophosphatidylcholine(LPC)が転写因子Egr-1を発現誘導し、Egr-1を介して動脈硬化に関わる遺伝子発現を制御することを見出した。(3)新規酸化LDL受容体SR-PSOXを見出し、動脈硬化への関与を示すとともに、桿菌の接着にも重要であることを明らかにした。(4)動脈硬化の形成には、マクロファージの遊走が重要であるが、遊走因子MCP-1がマクロファージを活性化する際、細胞接着と遊走には、異なる細胞内情報伝達経路で情報が伝わることを明らかにした。(5)動脈硬化の最終段階は、血小板活性化に引き続く血栓形成にあるが、我々が見出した内皮細胞に発現している細胞接着因子JAMが血小板にも発現しており、血小板活性化に伴い強くリン酸化されることを見出した。さらに、セミインタクト血小板のシステムを確立し、血小板凝集には低分子量GTP結合蛋白質Rhoが、また、α顆粒放出にはRab4が重要な働きをしていることを見出した。これらのデータは、2000年に行われた国際動脈硬化学会、欧州生命科学学会、国際細胞生物学、米国循環器学会等にて発表することができ、国際的にも評価を得た。従来より我々は粥状動脈硬化の初期イベントとして血管内皮細胞の機能障害と活性化に焦点を当てて研究に取り組んできた。今回はとりわけ我々が従来明らかにしてきた酸化LDLの主要成分であるリゾフォスファチジルコリン(LPC)の役割、なかでもその分子機構を明らかにすることを目指すと共に、新規酸化LDL受容体LOX-1の発現調節ならびにヒト粥状動脈硬化病変におけるLOX-1の発現を証明した。さらにその生物学的役割について解析を試みるとともに、新規細胞間接着分子JAMに着目しその機能解析を行ない、その細胞内分布に果たす炎症性サイトカインの役割につき解析した。現在粥状動脈硬化、血栓形成との関連性を追及するべく、血小板におけるJAM分子の挙動、分子機能につき解析中である。また血管内皮細胞の活性化に引き続き生じる事象である白血球とくに単球の血管内皮細胞下層への侵入、マクロファージへの分化の生物学的意義につき、M-CSF受容体であるc-fms情報伝達遮断をおこなうことにより解析するとともに、その血管再構築過程への関わりについても研究を続けている。本研究費を得て、海外とも有効に共同研究を進め、本年度は以下の成果を得た。動脈硬化初期病変形成の分子メカニズム解明に向け研究を進め、本年度は以下の結果を得た。また、lOX-1は糖化機構を明らかにし、糖化が機能発現に重要であることを示した。

(3)新規酸化LDL受容体SR-PSOXを見出し、動脈硬化への関与を示すとともに、桿菌の接着にも重要であることを明らかにした。(4)動脈硬化の形成には、マクロファージの遊走が重要であるが、遊走因子MCP-1がマクロファージを活性化する際、細胞接着と遊走には、異なる細胞内情報伝達経路で情報が伝わることを明らかにした。(5)動脈硬化の最終段階は、血小板活性化に引き続く血栓形成にあるが、我々が見出した内皮細胞に発現している細胞接着因子JAMが血小板にも発現しており、血小板活性化に伴い強くリン酸化されることを見出した。さらに、セミインタクト血小板のシステムを確立し、血小板凝集には低分子量GTP結合蛋白質Rhoが、また、α顆粒放出にはRab4が重要な働きをしていることを見出した。これらのデータは、2000年に行われた国際動脈硬化学会、欧州生命科学学会、国際細胞生物学、米国循環器学会等にて発表することができ、国際的にも評価を得た。
平安・鎌倉物語文学の享受と展開に関する総合的研究 絵と本文の不連続性について-

本研究は、平安・鎌倉物語文学の中で、絵を伴って作られ、絵とともに読者に享受された作品において、本文と絵の内容が一致をみない場合があることに着目して、その様相を考察したものである。特に、『伊勢物語』のように、多くの享受者層を得て、絵と本文の読み解きが相互に作用しあい、さらに新しい作品として再生産されていくという作品享受のありようを具体化するという点、また、『平家公達草紙』のように、これまであまり取り上げられなかった作品の文学性・芸術性を発掘するという点について、一定の成果を上げることができた。本年度は、三年間の研究期間中の初年度にあたり、基礎研究としてできる限り多数の物語絵作品を熟覧・調査することを主眼とした。絵本・絵巻等絵画資料を中心として、特に以下のような作品について熟覧・調査を行った。「伊勢物語」(駒澤大学図書館所蔵)、「村松物語」、「田村の草子」、「木曾物語」、「住吉物語」(三冊本・一冊本)、「舟のゐとく」、「武家繁昌」、「長良」(以上國學院大學図書館所蔵)、「平家公達絵模本」、「義経軍記絵巻模本」、その他の関連古典籍として「清輔奥義抄」、「綺語抄」、「永久百首」、「日吉社五十番歌合」(以上金刀比羅宮所蔵)、「平家公達草紙模本」(東京国立博物館所蔵)。本研究が対象としている平安・鎌倉期の物語の絵画資料だけでなく、多彩な絵画資料を多数実見できたことは、作品の絵画化の展開を把握することにつながり、今後の研究の推進にあたってきわめて大きな収穫であった。また、五回にわたって行った研究会では、主に、平安時代の歌物語「伊勢物語」が絵物語として享受されていくプロセスや、「平家公達草紙」の絵画化についての問題等を多角的に検討したが、特に「平家公達草紙」が平安・鎌倉物語文学の光芒を放つ物語として鑑賞し得ることと、その絵画化された場面との連関性にメンバーの興味が集約されつつあり、新しい視点での研究の可能性の萌芽が見えたと思われる。また、基礎資料の蓄積の一環として、駒澤大学図書館所蔵の奈良絵本「伊勢物語」について、その調査結果と画像の概要をまとめたものを、「駒澤大学図書館所蔵『伊勢物語』(奈良絵本)の概要」と題して『駒澤日本文化』第4号に発表し、資料の共有化と研究情報の発信を行った。その他の本年度蓄積した基礎研究に加えて、次年度では、さらに研究内容の精度を高めて、研究成果の発表へとつなげてゆきたい。本年度は、三年間の研究期間中の二年目にあたり、昨年度に引き続いて基礎研究の充実をはかるのに有用な物語絵作品の数々を熟覧・調査するとともに、四回の会議・研究会を持ち、昨年度の研究会においてメンバーの興味が集約されつつあることを確認した『平家公達草紙』を中心とした平安・鎌倉物語文学について知見を広めるための研究を進めた。なお、今年度に絵本・絵巻等絵画資料を中心として熟覧・調査を行った主なものは以下のとおり。「紙本白描隆房卿艶詞絵巻(一巻)」(国立歴史民俗博物館所蔵)、「いはや(三巻)」、「いはや断簡(一軸)」(以上駒澤大学図書館所蔵)」、「花鳥風月(一冊)」、「いは屋(三冊)」「いは屋(二冊)」、「秋月物語(三巻)」(以上東洋文庫所蔵)、「羅生門(絵巻二軸)」、「田村の草子』(三冊)、「ひな鶴(絵巻二軸)」、「酒呑童子(絵巻一軸)」、「呉越絵(絵巻二軸)」(以上國學院大學図書館所蔵)など。また、基礎資料の蓄積の一環として、駒澤大学図書館所蔵の奈良絵本『伊勢物語』の調査結果を、「解題と翻刻駒澤大学図書館所蔵『伊勢物語』(奈良絵本)」と題して、本学大学院生阿部昌子との共著にて「駒澤大学総合教育研究部研究紀要」第6号に発表し、資料の共有化と研究情報の発信を行った。その他の本年度までに蓄積した基礎研究を土台にして、最終年度に向けて、特に「平家公達草紙」の平安・鎌倉物語文学としての価値、その絵画化された場面との連関性の問題を中心にして成果をまとめる計画を立てた。本年度は、3年間の研究期間の最終年度にあたるので、昨年度・一昨年度に積み重ねてきた基礎研究の充実をはかりながら、これまでの研究活動の総括をすることを大きな目標とした。まず、基礎研究として、今年度は以下の作品について熟覧・調査を行った。「平家公達草紙」(宮内庁書陵部所蔵)、「平家公達草紙」(福岡市美術館所蔵)、「尹大納言絵詞」(福岡市美術館所蔵)。さらに、本年度は3回にわたって会合を持ち、昨年度までにメンバーの興味が集約されつつあることを確認した『平家公達草紙』を中心とした平安・鎌倉物語文学について知見を広めるための作業を進めた。

『伊勢物語』については、昨年度までに基礎資料の蓄積の一環として行ってきた駒澤大学図書館所蔵の奈良絵本「伊勢物語」の調査結果を基に、本文と絵の関わりに着目しつつ当該本の絵の読み解きの作業を進めた。年度末には、これらの研究成果の総括として、『伊勢物語』や『平家公達草紙』を中心とする平安・鎌倉物語作品の文学としての価値、その絵画化された場面との連関性の問題についての考察と資料(翻刻)を収録した研究成果報告書を公表した。基礎研究の充実をはかりながら、平安・鎌倉物語文学における絵と本文の関わりにターゲットを置いた本共同研究において、『伊勢物語』のように絵と本文の読み解きが相互に作用しあって再生産されていくという作品享受のありようや、『平家公達草紙』のようにこれまであまり取り上げられなかった作品の文学性・芸術性を発掘するという具体的な目標に一応の総括がつけられたことは、物語絵の研究史においても新しい視点を打ち出せたことになり、意義が認められよう。基礎研究の充実をはかりながら、平安・鎌倉物語文学における絵と本文の関わりにターゲットを置いた本共同研究の過程で、これまであまり取り上げられなかった作品の文学性・芸術性を発掘するという具体的な目標が絞れたことは、有意義であると評価される。24年度が最終年度であるため、記入しない。最終年度となるので、今後は研究の総括をすることが目標となる。引き続き広く絵画資料に接して基礎研究の充実をはかりつつ、昨年度に的を絞った対象作品を中心に、メンバーがそれぞれに進めてきた成果や研究会での合同成果を総括して活字媒体での公表を目指している。現段階で、そのために特に支障をきたすような問題は生じていない。
統計的計量から見える運動と言語の空間設計と幾何操作による新しい表現形の創造

実世界は多種多様な連続情報で満たされている.人間は言語を基盤とした分節・記号化処理を通じて実世界を認識・理解する高度な知能を築き上げてきた.記号化・言語を背景として高度に体系化された人間社会にロボットが浸透するためには,実世界の言語化能力をロボットに実装することが必要不可欠となる.本研究課題では,人間の全身運動を分節・記号・言語化するロボットの人工知能の基盤として,運動データと自然言語を結びつける統計数理の枠組みを構築する.動きと言語を結びつける統計数理モデルの変数が作り上げる多様体を抽出することによって,動きから言語,および言語から運動の双方向変換を実現する.これは,日常生活で人間の行動を言語として理解するロボット,言語指令に応じて人間らしい行動を実行するロボットの基盤技術となる.当該年度では,以下の研究開発を行った.(1)運動データとその行動を表現する文章の学習データセットを継続して収集・蓄積した.運動はビデオカメラによる画像データとIMUセンサを利用した3次元運動データである.これら運動データに,インターネットユーザーおよび大学生が英語文章を付与する.(2)運動と言語表現を結びつける統計数理モデルを開発した.運動を入力層,文章中の単語を出力層,それらを結びつける複数の中間層からなる統計モデルであり,各層の連想関係を表す統計パラメータは,学習データセット中の運動から単語が生成される確率が最大となるように最適化される.1層のみの中間層を有するこれまでのモデルから,中間層を複数に拡張することによって運動と言語の結びつきを詳細に表現する方法を切り開いた.(3)カメラの2次元画像中での身体部位の位置情報から全身の特徴ベクトルを設計し,その特徴量と言語を結びつける数理モデルを開発した.被験者を撮影する1台のカメラ画像のみから,その行動を言語として理解する知能計算を開発した.本研究課題では,以下のとおり各研究開発進めている.(1)日常生活の行動や言語表現は多様であり,その多様性を克服するためには膨大な運動および言語の学習データセットが不可欠である.昨年度から継続して,日常生活の行動および言語データの計測・収集を行っている.クラウドソーシングの利用や状況に応じた計測デバイス(IMU,ビデオカメラ,光学式モーションキャプチャ)を活用することによって,効率的にデータ収集を進めている.(2)昨今の深層学習からヒントを得て,運動,単語および複数の中間層を統計的に接続する数理モデルを提案した.中間層の数が増えると,統計数理モデルのパラメータ数が増加し,その最適化の計算コストが膨れ上がる問題がある.中間層の深部へ計算を進める手順において,前の中間層までの計算結果を利用する再帰計算アルゴリズムを考案し,最適化計算の高速化を実現した.運動と言語の関係を中間層の状態として詳細に記述することが可能になった.ただし,局所最適解へ収束する問題が明らかになった.(3)これまでは,3次元空間中における全身部位の位置情報として人間の行動を表現していた.日常生活では,3次元データを取得するためのIMUセンサーや光学式モーションキャプチャを利用することはできない.ロボットに搭載されたカメラ映像から人間の行動を言語化する技術が必要である.カメラ画像中において各身体部位を検出し,両腰の中間を原点とした2次元座標系における各部位の位置からなるベクトルを全身運動の特徴量として考案した.この特徴量と言語表現を統計数モデルによって繋げることによって,1台のカメラから撮影された画像データから人間の行動を言語化する技術を開発した.(1)運動と言語表現の結びつきを詳細かつ正確に記述する数理モデルの開発と(2)カメラ映像から行動を言語化する技術の向上を進めていく.特に,本年度の研究開発を進めていくことで,以下の問題点が明らかになったので,その問題解決に注力して研究を進めていく.(1)運動データを入力層,言語表現を出力層,それらを結びつける複数の中間層からなる統計数理モデルを考案した.中間層が増えるにつれて,最適化する確率パラメータ数や計算複雑度の増加によって,局所最適解に収束してしまい,学習が留まってしまう問題が明らかになった.中間層の数を段階的に増やしながら学習を進めることによって局所解に補足される傾向を低減する方法,アニーリング処理に基づいた確率パラメータに乱数を加えることによって局所解から抜け出す方法,最適解に到達するする確率パラメータの初期値を探索するアルゴリズムの開発を行う.(2)カメラ画像中のおける両腰の中間を原点,原点と頭部を結ぶ軸をX軸,原点と右腰を結ぶ軸をY軸とした2次元座標系を定義する.この座標系における各身体部位の位置を要素としたベクトルを全身運動の特徴量とした.カメラ画像中における被験者の位置やカメラ姿勢に対して不変な特徴量である.しかし,被験者を撮影するカメラの方向に対して特徴量が変化することや,X軸・Y軸が消失してしまう特異点付近での特徴量の不安定性が明らかになった.カメラ画像から3次元空間における全身運動を復元する技術を開発することによって,撮影するカメラの位置・向きや特異点の問題は解消される.また,これまで開発してきた3次元全身運動と言語を結びつける数理モデルの技術と簡易に接続することが可能となる.実世界に溢れている連続情報から離散表現である記号を取り出す情報処理に人間の高度な知能の根源がある.人間の身体運動を計測する技術の向上,ロボティクスの運動学・動力学計算の発展,機械学習アルゴリズムの進展を背景に,身体運動と自然言語を統合する統計数理モデルが開発されてきている.

しかし,運動と言語の間の双方向変換は,学習に利用できる小規模の運動データおよび言語表現に強く制限を受け,生成される運動や言語表現は画一的で無味乾燥なものにならざるを得なかった.膨大な運動データと多様な言語表現を扱える枠組みへと拡張することが求められる.本研究課題では,平成29年度は以下の研究開発に着手した.(1)人間の全身運動を光学式モーションキャプチャにて計測する場合,被験者に貼り付けたマーカの位置計測とラベリング処理が必要である.マーカ間の幾何関係を利用した自動ラベリングが広く普及しているが,俊敏・複雑・隠れが発生する動きに対して誤ったラベルを付けることが多々ある.そのため運動計測およびその後処理に膨大な時間が掛かり,多くの運動を計測・蓄積することが困難であった.そこで,予め人手によって正しくラベリングされた運動データを学習データとして,オートエンコーダ方式の深層ニューラルネットワークを構築することで誤ったラベルを検出する方法を開発した.(2)IMUセンサを活用することで,日常生活にて全身運動を計測できる環境とそれら運動データに多様な言語表現を付与するためのクラウドソーシングの活用基盤を整備した.(3)全身運動を統計モデルによって記号化する計算,その記号から関係がある単語を生成する機能と文書中の単語の並びを計算する機能を有する2つの深層ニューラルネットワークを構築し,それらを繋げることによって運動から文章を生成する計算方法を構築した.本研究課題では,膨大な運動データとその言語表現を結びつける人工知能の枠組みを構築する.平成29年度では,以下の研究開発を実施した.(1)光学式モーションキャプチャの自動ラベリング法:光学式モーションキャプチャでは,被験者に貼り付けたマーカの位置を計測し,そのマーカのラベルを同定することが求められる.従来のラベリングは,マーカ間の距離に基づいてラベルが同定されており,身体部位が接近してマーカが空間的に密集する状況で誤ったラベルが付けられることがあった.局所的なマーカの位置関係だけでなく,大域的な情報を活用することでラベリングの精度を向上させることを狙い,正しくラベリングされた運動データを入力と出力の学習データとして,深層ニューラルネットを利用したオートエンコーダを構築した.誤ってラベリングされた運動データからは入力と異なった出力が生成されることになる.入力と出力の差を計算することで誤ラベリングを検出する方法を開発した.(2)大規模運動と言語の記録:光学式モーションキャプチャでは,計測できる環境が制限される.日常生活空間で利用できるIMUセンサを利用した運動計測システムを導入した.膨大に蓄積した運動データに多様な言語表現を付与するためにクラウドソーシングにて様々なユーザーが動きを閲覧して,動作に文章を付与する環境も整備した.膨大な運動データと言語表現を収集することを可能とした.(3)深層学習による運動と言語の統合:運動データを統計モデルパラメータとして低次元化する.
多面的アプローチによる地球浅部の温度不均質構造解明に関する研究

地殻熱物性に関わるデータベースのプロトタイプを作成した。既存のものに比べ、地殻熱流量と地温勾配値のデータ数は日本列島周辺域では2割程度増加し、従来系統的にデータベース化されていない熱伝導率に関しても収集されている。一方、地球熱構造に敏感な地球物理量と考えられている磁気異常データを用いて磁化層厚のグローバルな分布を求め、それが広域的な温度構造の指標として有用なことを明らかにした。これらを相補的に利用することにより、地球浅部の温度不均質構造の理解が進んだ。本研究では,系統的に取り扱われる機会の少ない熱伝導率の測定や既存データの活用を通じ,地球熱学の基礎的なデータである地殻熱流量値の拡充に努める.一方,それらでは捉えることのできない広域的な地球内部温度構造に敏感な指標のデータ解析手法の開発・改良を行い,従来には無い多様なデータに基づく地球浅部の温度構造を,高分解能かつグローバルに捉えることを目的とする.本年度は,熱的物性値のデータ蓄積に向けて,熱伝導率・熱容量および密度の測定を常温・大気圧条件下で行った.測定には,紀伊半島四国周辺に地下水等観測施設として整備されている[例えば,小泉・他,2009]16地点における162個のサンプル,および,火山噴火予知連絡会コア解析グループ[2011]による37火山の42地点における122個のサンプルを用いた.様々な形状にあわせて,異なる測定装置を用いて測定したが,物性値の間で優位な関係を得ることができた.また,複数回の坑内温度測定が得られている坑井の温度プロファイルデータを整備し,平衡温度の推定を始めた.これら補正された温度データと熱伝導率の測定値によって,地殻熱流量を新たに求める予定である.さらに,系統的にまとめられていないデータや資料の整理を始めた.これらを元に,地殻熱流量データベースの構築の基本設計を始めた.一方,直接的な観測量である地殻熱流量の無い場所の情報を補うために,広域的な温度構造を反映していると考えられている磁化層の下限の分布やそれを規定する要因を定量的な解釈を行うために,その解析適用範囲についての予備的な解析に着手した.ほぼ計画通りに,着実に研究を進めているため.本研究では,系統的に取り扱われる機会の少ない熱伝導率の測定や既存データの活用を通じ,地球熱学の基礎的なデータである地殻熱流量値の拡充に努める.一方,それらでは捉えることのできない広域的な地球内部温度構造に敏感な指標のデータ解析手法の開発・改良を行い,従来には無い多様なデータに基づく地球浅部の温度構造を,高分解能かつグローバルに捉えることを目的とする.本年度は,昨年度に引き続き,熱的物性値のデータ蓄積に向けて,熱伝導率・熱容量および密度の測定を常温・大気圧条件下で行った.火山噴火予知連絡会コア解析グループ[2015, 2016]による4火山の5地点における14個のサンプル,小沢・江藤[2005]において孔内温度が公開されている3地点8個のサンプルなどを用い,様々な形状・状況にあわせて,異なる測定装置を用いて測定した.また,一部のサンプルを用い,有効間隙率の測定も行い,物性値の間で有意な関係を得ることができることを確認した.さらに,昨年度までに得られた平衡温度などを用いて,地殻熱流量を新たに求めた.これらを加え,コンパイルされつつある既存のデータとともに,地殻熱流量データベースの作成を始めた.一方,直接的な観測量である地殻熱流量の無い場所の情報を補うために,広域的な温度構造を反映していると考えられている磁化層の下限の分布やそれを規定する要因を定量的な解釈を行った.当初の計画通り,熱伝導率の測定を行い,それらに基いて,新たに地殻熱流量のデータを得ることができた.また,地磁気異常データを用い広域的な地球内部温度構造に敏感な指標のデータ解析を行っている.本研究では,系統的に取り扱われる機会の少ない熱伝導率の測定や既存データの活用を通じ,地球熱学の基礎的なデータである地殻熱流量値の拡充に努める.一方,それらでは捉えることのできない広域的な地球内部温度構造に敏感な指標のデータ解析手法の開発・改良を行い,従来には無い多様なデータに基づく地球浅部の温度構造を,高分解能かつグローバルに捉えることを目的とする.最終年度である本年度は,地殻熱物性に関わるデータベースの作成・公開に向けて,前年度までの測定値と既存の熱的物性値のコンパイルを精力的に実施し,データベースのプロトタイプを作成した.田中・他[2004]に比べ,地殻熱流量と地温勾配値のデータ数は日本列島周辺域では3割程度増加し,従来系統的にデータベース化されていない熱伝導率に関しても収集されている.これを元に,データベース" Data for heat flow studies in and around Japan"として公開を準備中である.一方,直接的な観測量である地殻熱流量の無い場所の情報を補うために,地球熱構造に敏感な地球物理量と考えられている磁気異常データを用いて磁化層のグローバルな分布を求め,それが広域的な温度構造の指標として有用なことを明らかにした.本成果はTectonics誌において公表された.これらを相補的に利用することにより,地球浅部の温度不均質構造の理解が進んだと考えられる.地殻熱物性に関わるデータベースのプロトタイプを作成した。

一方、地球熱構造に敏感な地球物理量と考えられている磁気異常データを用いて磁化層厚のグローバルな分布を求め、それが広域的な温度構造の指標として有用なことを明らかにした。これらを相補的に利用することにより、地球浅部の温度不均質構造の理解が進んだ。これまではほぼ予定通り研究が進行しているので,今後も計画通りあるいはそれ以上のペースで研究を進めていく予定である.最終年度は,これまでの個別研究をさらに進めるとともに,公表する計画である.得られたデータを加え,収集・コンパイル・解析した,地球浅部の熱物性に関わるデータを,データベース化し,出版物として公開する予定である.一方,地球浅部の温度構造の指標をグローバルに捉えることを試みる.最終年度であるため,これらの公開を順次進める計画である.固体地球物理学熱物性値の測定時期が,公表を予定していた国内学会の予稿集投稿時期より遅くなったため,公表することができなかったためなどによる.最終年度ということもあり,成果の公表に関わる経費に使用する予定である.
テレビ放送受信用アクティブアンテナの開発

誘電体フィルム表面に,ダイポールアンテナと,コプレーナ線路給電線を印刷し,アンテナ素子給電点と給電線先端の間隙に増幅素子を装荷した構造の,テレビ放送受信用アクティブアンテナの開発を行ってきた.平成5年度までに,全長24cmのダイポールアンテナと,増幅素子としてシリコントランジスタ2SC2585を用いて,UHF1362チャンネル(470770MHz)で動作利得10dB以上の性能を実現し、その成果を,平成6年度にBlectronics Lettersで発表した.平成6年度は,VHF,UHF帯の全チャンネルで受信可能なように,アンテナ素子,増幅素子,コプレーナ線路の間のインピーダンス整合を図り,広周波数帯域で電力利得を向上させることを目標として開発を行ってきた.増幅素子にはGaAs FET FHC30LG,アンテナ素子にはループアンテナを採用した.ループアンテナの形状を長方形の向かい合う2辺を半円弧に変形して,特に,VHFチャンネル周波数でのインピーダンス特性を改善した.アンテナの大きさを88mm×168mmとするとき,テレビ放送462チャンネル(周波数170222MHz,470770MHz)で,最大受信方向での動作利得11dB以上と市販のテレビ放送受信用8素子八木アンテナ以上の性能を実現することができた.その成果の一部は,平成7年1月に開催されたテレビジョン学会無線・光伝送研究会で発表した.現在,アンテナの形状を変えて,13チャンネルでの利得向上を図っている.その結果については,平成7年3月開催予定の電子情報通信学会総合大会及び平成7年4月にオランダで開催予定のNinth International Conference on Antennas and Propagationで発表する予定である.誘電体フィルム表面に,ダイポールアンテナと,コプレーナ線路給電線を印刷し,アンテナ素子給電点と給電線先端の間隙に増幅素子を装荷した構造の,テレビ放送受信用アクティブアンテナの開発を行ってきた.平成5年度までに,全長24cmのダイポールアンテナと,増幅素子としてシリコントランジスタ2SC2585を用いて,UHF1362チャンネル(470770MHz)で動作利得10dB以上の性能を実現し、その成果を,平成6年度にBlectronics Lettersで発表した.平成6年度は,VHF,UHF帯の全チャンネルで受信可能なように,アンテナ素子,増幅素子,コプレーナ線路の間のインピーダンス整合を図り,広周波数帯域で電力利得を向上させることを目標として開発を行ってきた.増幅素子にはGaAs FET FHC30LG,アンテナ素子にはループアンテナを採用した.ループアンテナの形状を長方形の向かい合う2辺を半円弧に変形して,特に,VHFチャンネル周波数でのインピーダンス特性を改善した.アンテナの大きさを88mm×168mmとするとき,テレビ放送462チャンネル(周波数170222MHz,470770MHz)で,最大受信方向での動作利得11dB以上と市販のテレビ放送受信用8素子八木アンテナ以上の性能を実現することができた.その成果の一部は,平成7年1月に開催されたテレビジョン学会無線・光伝送研究会で発表した.現在,アンテナの形状を変えて,13チャンネルでの利得向上を図っている.その結果については,平成7年3月開催予定の電子情報通信学会総合大会及び平成7年4月にオランダで開催予定のNinth International Conference on Antennas and Propagationで発表する予定である.
量子効果に基づく世界最高水準の高抵抗精密測定技術の開発

高抵抗の測定技術の高度化を目的として、量子化高抵抗素子の開発を行った。直流抵抗の国家標準に用いられる量子ホール素子を直並列に組み合わせ、1 MΩの量子化抵抗値を示す量子ホールアレー素子を開発し、その精密評価を行った。集積化される個々の量子ホール素子は、二次元電子系へ良質なコンタクトを形成している必要があるため、アレー素子の開発に先立ち、個々のホール素子の歩留まり向上に取り組んだ。その結果を用いて1 MΩ量子ホールアレー素子を作製し、その量子化抵抗値が高い精度で設計値に一致していることを確認した。またその素子を用いて従来の測定システムの評価を行い、高い測定能力を維持できていることを確認した。本研究の目的は、量子ホールアレー素子の作製、およびそれを基準とした高抵抗の精密測定の不確かさ低減である。高抵抗の標準抵抗器は、経年変化や温度依存性、電圧依存性が大きく、そのためそれらを基準として行う測定の不確かさもおのずと大きくなる。そこで、量子ホール素子を直並列に組み合わせたアレー素子で高抵抗の量子化抵抗値を実現することで、高抵抗を精密に測定することを目的としている。平成28年度は、主に1 MΩの量子ホールアレー素子の開発に携わった。8 mm角のGaAs/AlGaAs基板の上にホールバーを88個直並列に組み合わせた素子を作製し、1 MΩ(i=2)や、500 kΩ(i=4)の量子化抵抗プラトーが得られることを確認した。量子ホールアレー素子においては、その内部に集積化されているすべてのホール素子が2次元電子系への良いオーミックコンタクトを持つ必要がある。コンタクト抵抗の歩留まりを確認するため、集積化された素子と同様のサイズのホール素子を作製し、0.5 Kの低温化でコンタクト抵抗の測定を行った。結果、100 %の歩留まりが得られていることを確認し、作製したアレー素子の信頼性を裏付けた。他にも、素子内部の配線抵抗や絶縁抵抗、及び量子崩壊電流特性が量子化抵抗値に影響しないレベルであることを確認した。また、1 MΩ量子ホールアレー素子の量子化抵抗値を室温の高抵抗ブリッジで確認し、7桁のオーダーで公称値(999999.966 Ω)に整合していることを確認した。10 MΩの量子ホールアレー素子の検討及び開発に平成28年度中に着手する予定であったが、共用のクリーンルームの装置の置き換えや部屋の引っ越し作業等で作業が中断され、遅れが生じた。平成29年度6月頃には装置の置き換えが終了する予定ではあるものの、素子作製の条件出しを再度行う必要があり、さらに遅れが生じる見込みである。本研究の目的は、量子化高抵抗を実現し、既存の高抵抗測定システムの信頼性の確認をすると共に、微小電流や高抵抗の測定の不確かさを低減するための基盤技術を確立することである。この量子化高抵抗を用いた世界各国の測定精度の比較を行うことで、従来の巻線抵抗や薄膜抵抗器を用いた場合よりもより小さい不確かさでの測定能力の比較確認が可能となりうる。また、ジョセフソン効果を用いた量子電圧標準、単一電子トンネリング効果などを用いた量子化電流と組み合わせオームの法則を成り立たせることで、各量子効果の解釈の正しさを実証する量子メトロロジートライアングル検証を行う上でも役立つと期待できる。量子化高抵抗は、直流抵抗の標準に用いられる量子ホール素子を直並列に接続することで実現される。GaAs/AlGaAs二次元電子系に低抵抗のコンタクト抵抗が歩留まり良く得られるよう作製条件を出し、77個+11個の量子ホール素子を直並列に接続することにより1 MΩの量子化抵抗を実現した。前者の77個は、直列に接続されており、これにより12.9 kΩ×77個=993.8 kΩとなる。残りの11個は公称値を1 MΩに近づけるように直並列に組み合わされており、最終的な公称値は約999999.966 Ω(1 MΩ×(1-約0.034 ppm))である。平成28年度は、素子の設計・作製を行い、またこの素子を用いて、従来の測定系の信頼性を0.1 ppmの桁で確認した。平成29年度は、集積化素子の精密評価を韓国のグループと共同で行うと共に、イタリアのグループと信頼性の数値解析を行い、約8桁の3(30 ppb)で公称値に整合していることを実験的に確かめると共に、配線抵抗やコンタクト抵抗の実測値から計算された量子化抵抗値も十分小さな不確かさで公称値に整合していることを確認した。作製した量子ホールアレー素子の量子化抵抗値を精密に評価する上で、高抵抗を測定可能な極低温電流比較器のシステムを作製する必要がある。今年度はその設計・製作を進める。

また、共用のクリーンルームの装置置き換え終了後、素子作製の条件出しを行い、10 MΩアレー素子の実現可能性に関する検討を進める。計量標準初年度の支出予定は、機械式冷凍機の改造費用が主であったが、機械式冷凍機の冷却能力の劣化が改善できなかったために、改造が無駄になる可能性を考慮し、次年度に予定していた超伝導巻き線やコネクタ等の消耗品に支出した。そのため差額が生じ、次年度使用額が生じた。機械式冷凍機の冷却能力の回復がうまくいくようであれば再度改造計画を進める。しかしながら極低温環境は他の冷凍機でも得られるため、主にはアレー素子の開発のための共用施設利用料や、極低温電流比較器システム構築のための電子部品やバッテリー等の消耗品の支出に用いる計画である。
幼児期おける美術の前段階のメタファー・表象・スケールの基礎的研究とその教育実践化

幼児期の美術と呼べない前段階での健常児の表象理解、MI知能理論、また障がい児からの視点と2E教育等の関連性の研究を進めた。本年度は、児童の個々の認知的特性と子どもの絵画を見る目、三次元的なミニチュアモデルである人形との関連を明らかにした。昨年度、行った人形についての子どもの理解を調べる実験の分析をさらに進めた。この実験では、三次元的ミニチュア人形を、幼児が表象として理解しているか,もし理解していないとすれば、人形をどのように概念化して理解しているかを明らかにすることを目的として行った。この分析とともに、二次元的なシンボルであるビデオ映像を用いて、幼児期の子どもが自己を含む人の映像をシンボルとして理解しているか否かの実験的観察を行った。その結果、人の映像についてもシンボルとして理解することに困難を示す子どもの存在が明らかになった。この二つの研究から、シンボルの理解にはシンボルを作り出す媒体の理解が鍵となることが示された。比喩的イメージと感性的内容の媒材となる造形言語の関連を観察する実践研究、比喩的イメージの実証を試みた。障がいの視点から、個人の得意なシンボル・システムの活用について、昨年の成果から、どのシンボルについても、ゆらぎがみられ、実は大人がシンボルを実在のごとく楽しむ能力と関連があり、2E生徒は、認知・情緒・社会性の発達の非同期性が大きく、才能と発達障害を併せもつ2Eだけでなく、「超活動性」の特性をもつ「不協和感のある才能児」(GDF児)の存在認識の必要性を提唱した。子どもは知能の領域ごとにシンボルの表象性を理解するのではなく、個々のシンボルについて個別に学習することが明確となっている。幼児期の子どもが、人形を人の象徴として理解しているか、もし理解していないとすれば人形をどのように概念化して理解しているかを実験的に調べ、特に、子どもが人形に心的機能を付与するか否かを取り上げ、写真や映像の表象性を理解するようになる発達過程との関連をみた。描画手順(地と図の構成)の研究が少々遅れている。児童の個々の認知的特性と子どもの絵画を見る目、三次元的なミニチュアモデルである人形との関連を明らかにした。しかし、メタファー研究では、8月1月にかけて、3件の園、私立幼稚園、公立保育園、関東学院こども園で2歳3歳のクラスに入り観察調査を行なったが観察から得られる有益なデータは揃ったものの3園とも日々のカリキュラムが動かせず実証プランは鎮座した。「ヴィジュアル・メタファー」のこれまでの成果を分析精緻化し、イメージの比喩的生成過程について視覚的・感性的内容の媒材となる造形言語の関連研究を進めて遅れを挽回していきたい。平成29年度の研究成果を基に象徴理解、メタファー、MI知能理論、障がい児からの視点と2E教育等の関連性の研究を包括的に進める。子どもの絵画を見る目、三次元的な人形のミニチュアモデル、この二つの実験をもとに,二次元的なシンボル理解のみでなく,三次元的なシンボル理解を包摂した「映像理解の三段階発達モデル」を提案し,研究成果の論文を執筆する。また,幼児期の子どもによる写真理解の研究成果も含めて,幼児期のシンボル理解に関する包括的な理論を構築していく。才能と発達障害を併せもつ2Eだけでなく、いずれの発達マイノリティ=ダイバーシティ集団も、認知・情緒・社会性の発達の非同期性が大きく、独自のシンボル・システムの形成・発達が想定され、今後その特性の解明や発達支援方法の実証が望まれる。障がい児からの視点と2E教育等の研究から、これまでの三次元的なシンボル理解等の幼児教育への応用も構築することを目指す。幼児期における美術とも呼べない前段階での象徴的(自分の前にないモノや世界を想起し操作する)思考の研究である。ガードナーによれば、メタファー生成・表象理解が将来の創造性にも繋がる非常に重要な時期と指摘されている。研究方向を文脈比較を考慮したものに移ったが代表者は全体の方向付けなどの制御を行った。1メタファー生成について本年度は、「メタファーの処理過程」を異年齢集団(小学校)で実施し「視覚的な造形言語」の比喩的処理に働く機能を類型化した。結果、1発想・構想の原基となる総計言語の傾向2イメージ決定を媒介する事象の傾向3造形の初発段階のイメージ構想の傾向4造形言語の表現での関心の傾向5比喩的写像の傾向6他者表現の理解での経験知の傾向を明らかにした。2シンボル理解について基盤作成のモデルの構築に努めた。シンボルの二重性理解での、描画にみられるリアリティを対話に着目し、国際学会で成果発表を行った。シンボルの二重性理解に関する研究、表象について保育学会での自主シンポ(5/7)では「子どもの表現におけるリアリティとは何か」発表と議論をおこなった。3メタファー・表象化に溢れるレッジョ・エミリアの28年度研修に参加し、ワークショップ「イタリアの子どもたちが考える日本的なものとメタファー(日本の色:カワイイ色)」を行い、幼児の表象理解と文化文脈の違いによるメタファーの違いについて、アメリカ教育学会においても(1)(2)(3)の研究成果を踏まえたMI理論とメタファー・見立て・文脈について招待発表を行った。

4シンボルの二重理解の研究の一端として、幼児期の二重表象がその後どのように個性的な発達の道筋を辿るのかを視野に入れるために、ハワード・ガードナーのMI理論の「空間的知能を含め才能と障害を併せもつ2E児のための2E教育」に関して、文脈比較でアメリカの最近研究動向に基づき概念整理を行った。メタファー(比喩)の処理過程を想定した題材から得られた16の成果は、論文発表(査読付き)大きな進歩がみられた。表象の二重性理解に関する研究の一端である子どもの産出した描画から表象からリアリティの移行を考察し、保育学会での自主シンポでは、「子どもの表現におけるリアリティとは何か」研究内容と成果について国際学会において発表と議論を行うことができた。幼児の表象理解と文化文脈の違いによるメタファーの違いについて、アメリカ教育学会においてもMI理論と幼児の表象理解と文化文脈の違いによるメタファーの違いについて、アメリカ教育学会においても(1)(2)(3)の研究成果を踏まえた「メタファー・見立て・文脈」について招待発表を行うことができた。幼児期の二重表象がその後どのように個性的な発達の道筋を辿るのかを視野に入れるために、空間的知能を含め才能と障害を併せもつ2E児のための2E教育に関して二重表象研究の可能性の広がりがみられた。少し方向を海外との比較研究、文脈に向い、それらのディスカッションを行うことで深め、28年度の実践・理論構築の方向性を明示できた。幼児期の美術と呼べない前段階での象徴的思考と象徴理解(自分の目の前に無いモノや世界を想起し操作する)、メタファー、スケール理解、MI知能理論、障がい児からの視点と2E教育等の関連性、認知的個性の研究を進めた。児童の個々の認知的特性と子どもの絵画を見る目、象徴理解、絵画表現の関わりや教科学習との関連を詳らかにした。1.児童の個々の能力特性と子どもの絵画を見る目、象徴理解、絵画表現の関わりや教科学習との関連を明らかにした。2.比喩的イメージの生成過程において比喩処理を媒介する感性的材料について、小学校異年齢を対象に比較分析を行った。3.三次元的なミニチュアモデルの実験から、子どもは領域一般的にシンボルの表象性を理解するのではなく、個々のシンボルについて個別に学習すること、また、どのシンボルについても、完全な理解に至るまでにいは、かなりのゆらぎがあり、そのゆらぎは、実は大人がシンボルを実在のごとく楽しむ能力と関連があることが示唆された。4.障がいの視点から、個人の得意なシンボル・システムの活用について、アメリカ・カリフォルニア州の2E生徒対象の私立学校、メリーランド州モンゴメリー郡公立小中学校での、2E教育(才能と発達障害を併せもつ子どもへの特別支援)プログラムの実践研究の実態調査を進めた。2E生徒は、認知・情緒・社会性の発達の非同期性が大きく、才能・障害特性プロフィールが個性的であるため、得意や興味、等を包括的に把握して、学習の場・集団・材料・方法等を工夫して、個人の得意なシンボル・システムを活用するという、支援の個性化の方法の有効性が実証されている。児童の個々の能力特性と子どもの絵画を見る目、象徴理解、絵画表現の関わりや教科学習との関連を詳らかにした。MI理論の「身体運動的知能」は表現の行為性,「対人的知能」は絵画の感覚的な表現と関係があり絵画表現は学習環境を形成する重要な一要素であるコミュニケーション能力との関わりが深いことが確認された。子どもは知能の領域ごとにシンボルの表象性を理解するのではなく、個々のシンボルについて個別に学習することが明確となった。
下水処理系での新興汚染物質の削減の予測と機構

本研究はナノ粒子のうち、フラーレンについての分析手法を確立し、下水に含まれるナノ粒子の活性汚泥法での動態、水環境と下水処理への影響を評価した。次に下水処理により移行した下水汚泥中の医薬品類の消化過程での動態を調査した。また下水に流入する抗インフルエンザ薬濃度変化からインフルエンザ患者数を把握する方法を検討した。さらにオゾン、UV、AOPによる医薬品類の除去性について文献を中心に整理した。日常生活から排出される化学物質の中で、インフルエンザなど集団感染対策や老齢化に伴い使用量が増加している医薬品などの生理活性物質やQOLの向上や地球環境対応への必要性から使用量が急増しているナノ粒子のような新興汚染物質は、使用されたあと下水道を経て環境に排出されている。本研究の目的は、ホルモンや医薬品類、ナノ粒子を含む新興汚染物質に焦点を当て、活性汚泥法による阻止・除去機構を把握するための現地調査、室内や屋外実験の実施を行う。今後開発され、使用される新興汚染物質による環境汚染の未然防止に資するため、新興汚染物質の下水処理過程での動態予測モデルを作成し、環境影響評価と対策を検討する。本研究での目的と範囲は以下のとおりである。1)ナノ粒子のうち、フラーレンについての分析手法を確立する。この方法によって、現場使用レベルで下水に含まれるナノ粒子がどのように下水中に存在するのか、活性汚泥法でどの程度除去されるのか、また除去されたナノ粒子は活性汚泥表面に存在するのみか内部にまで侵入しているのか?もし、活性汚泥処理後に残存ずるとすると、どのような方法で除去すればいいのか?2)水生生態系に影響を与える恐れが高いと判断されているエストロゲンや医薬品類が、活性汚泥での下水処理で、どのように制御すれば除去性能が上げられるのか?その除去機構はどのようなものか?今後新たに開発されていく生理活性物質は、活性汚泥法でどのように除去されるのか、されないのか?3)下水処理で除去され、汚泥に移行しているエストロゲンや医薬品類は、今後下水汚泥のバイオマス利用が進められる場合に、消化過程などで分解されるのか、残留しているのか?4)下水に流入する生活由来の生理活性物質は、使用実態の変化で今後どの程度増大し、その結果、季節変化も考慮した場合、下水処理水にはどの程度残存すると予想されるのか?もし環境への影響が懸念される場合、影響削減は可能か?今年度はフラーレンのナノ粒子の分析手法を確立し、純水や下水に存在する形態サイズについての把握を行った。また回分式活性汚泥で除去性などを把握した。また活性汚泥処理での医薬品類の除去特性を物質収支から把握した。また消化汚泥での除去や分配の特性を実態調査から把握した。生理活性物質の時間変動を下水処理場で把握した。日常生活から排出される化学物質の中で、使用量が増加している医薬品などの生理活性物質やQOLの向上や地球環境対応への必要性から使用量が急増しているナノ粒子のような新興汚染物質は、使用されたあと下水道を経て環境に排出されている。本研究の目的は、水生生態系に影響高いと判断される医薬品類やナノ粒子などの新興汚染物質に焦点を当て、活性汚泥法による阻止・除去機構を把握するための現地調査、実験を行う。この結果をもとに新興汚染物質の下水処理過程での動態を予測し、環境影響評価と対策を検討する必要がある。1水中のフラーレンについての分析手法を検討し、環境試料での定量法を確立する。2新興汚染物質の下水処理での除去性能とその改善法と除去機構を検討する。2新興汚染物質の排水管理方法を検討する。平成25年度は、下水処理における生物処理および物理化学処理における新興汚染物質の除去や河川へ流出した際の環境中運命の予測精度を向上させるため、以下の点に着目して研究を進めた。1ナノ粒子の下水処理での挙動の解明:フラーレンナノ粒子を対象に活性汚泥による吸着性や処理影響性の評価結果を基に、下水処理での除去性を評価した。2新興汚染物質の除去:医薬品類などを対象に異なる下水処理法や汚泥への分配特性、生分解速度を継続して把握した。今年度はフラーレンのナノ粒子の分析手法を確立し、純水や下水に存在する形態サイズについての把握を行った。

また回分式活性汚泥の除去性、様々な活性汚泥への吸着性などを把握した。また活性汚泥処理での医薬品類の除去特性を物質収支から把握するとともに、消化過程での除去や汚泥への分配特性を実態調査をもとに把握した。さらに生理活性物質の時間変動を下水処理場で把握した。上記1)4)が予定通り進行しているため。25年度が最終年度であるため、記入しない。フラーレンナノ粒子の測定法が確立し、下水処理実験が行えるようになり、活性汚泥での動態解析が行えるようになったこと、医薬品類についても消化過程を含めて実態把握ができるようなったため。計画に従って、室内実験、実態調査、分析等を行い、適宜、査読論文、国際・国内発表を行うとともに、一般国民へも講演会などを通じて得られた成果を分かりやすく伝えていく。
非可換関数解析による低次元無限自由度量子系の研究

(1)非平衡定常状態の研究:複数の相異なる温度をもつ平衡状態を接触させて得られる非平衡定常状態の存在と特徴付けを研究した。強い漸近的可換性を時間発展について仮定すると非平衡定常状態の存在、得られた状態がおよびZubarev型の長距離相互作用を持つハミルトニアンに関しての平衡状態(KMS状態)となることが分かった。自由粒子系に限られず、適当な赤外切断を行えば相互作用をいれても同じ結果が得られることが分かった。1次元可解模型であるXY模型では、非平衡定常状態は、どのような時間発展をとってもKMS状態にならないことも証明した。XY模型の非平衡定常状態では形式的Zubarev型ハミルトニアンに対して自由エネルギーを極大にするという意味での変分原理により定まることも証明した。(2)量子スピン系のソリトンセクター:1次元反強磁性XXZ模型でイジング相互作用が強い場合に(時間発展に対して)正のエネルギーをもつ表現の完全決定を行った。さらにソリトンセクターでのハミルトニアンのスペクトル解析を行いスペクトルの下端が点スペクトルではないことを証明した。この結果、1次元反強磁性XXZ模型では非周期的基底状態は存在しないことを証明した。(4)非可換中心極限定理:Goderis-Verbuere Vets型の中心極限定理を1次元系で相関関数が一様指数減衰する場合に証明した。次に対称性の破れと1次元量子スピン系の純粋状態の一様混合性の関係を研究した。一様混合性条件が、成立することと、ある部分因子環がsplitであることとが対応する。このため一様混合性をもつ純粋状態とI型因子環のシフトの共役類が対応する。これらを考察すると一様混合性を持つ純粋状態はpure finitely correlated stateの自然な拡張となることが分かる。Popescu系を調べることで、対称性の破れと対称性の破れに関しての二分率を証明した。更に、2点相関関数の指数的減衰とPopescu系のスペクトルギャップの関係を考察した。この場合、スペクトルギャップは2点相関関数の指数的減衰よりさらに強いある種の一様な指数的減衰と等価であることが判明した。転送作用素が、このコンテクストで自然に定義される。この転送作用素の完全有界ノルムのある種の評価があれば上述のsplitが成立することが判明した。1次元量子スピン系の厳密統計力学の理解のための関数解析的研究を続けた。CUNTZ代数の表現とそのゲージ不変部分代数であるUHF代数の並進不変状態の性質に関する研究、CUNTZ代数の一般化である両側双加群代数の構造の研究、作用素平均とユニタリー不変ノルムの研究を行った。これらの研究から得た成果は次ぎに述べるものである。(1)CUNTZ代数と非可換転送作用素の関係:1次元格子上の量子スピン系の並進不変状態がUHF代数のある完全正値写像の合成を使い表されることは既に知られている。しかし、並進不変状態のGNS表現とこの完全正値写像の具体的関係はこれまで知られてなかった。この完全正値写像しばしば標語的に古典系での転送作用素であると言われてきたが、この研究では1次元シフトを片側無限系への制限を考えることで得られるUHF代数の準同型の左逆作用素として上述の完全正値写像が得られることを示した。この結果、Fannes, Nachtergaele, Werneが考えたfinitely correlated stateは常に、C^*-finitely correlated stateとして表されることが分かり、副産物的成果として混合性のあるfinitely correlated stateでは、常に(非局所的観測量に対しても)相関関数が一様指数的減衰することが証明できる。さらに中心極限定理の成立も分かる。(2)1次元量子スピン系の研究で、密度行列繰り込み法は数値解析しやすいため盛んに使われる。しかし、数学的な基礎付けがないため多くの研究で、経験則にたより試行状態を選択している。我々の研究では、基底状態でのCUNTZ代数の表現とUHF代数の表現の関係を使うことで、対称性についての密度行列繰り込み法における作業仮説の数学的証明ができることが分かった。