hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
特異的DNA切断分子の開発のための修飾オリゴタクレオチドの大量合成とその高度利用

核酸を塩基配列特異手に切断する分子の開発は、ヒト遺伝子全塩基配列決定の実現やアンチセンス、アンチジーン法など特定遺伝子の発現制御を行なうために達成しなければならない新技術である。制がん性抗生物質には、塩基配列特異手に切断するものが知られており、しかも活性種をデオキシリボースの特異な水素を引き抜くように空間手に配置し、特異的でしかも高効率DNA切断を達成しているものがある。これらのもつ精密な分子機能を明らかにし、これらをDNA切断分子の分子設計に生かすことは重要である。核酸有機化学の手法を駆使し切断分子のその分子認識とDNA切断の化学を一挙に解明しこれに基づいて画期的な特異的DNA切断分子を開発することが本研究の目的である。本研究では短鎖DNAを用いた解析手法をもちいネオカルチノスタチン(NCS)によるDNA切断について、5位および4位の競争手水素引き抜きが引き起こされていることを示した。この結果に基づいてNCSがいかに特異手に-AT-サイトを認識するかを分子レベルで明らかにし、結合モデルを提案した。またデュオカルマイシンによるDNAアルキル化と切断については反応の全容を明らかにした。上記天然物の特つ巧妙な分子認識について詳しく評価し、その相互作用の体系化を試みた。次にこれら小分子DNA切断結果をふまえDNA切断分子の設計を行なった。システマティックで迅速な合成を目ざし、DNA自動合成機で合成ができるように設計した。DNA切断部位としてトリペプチドグリシルグリシルヒスチジンNi錯体を用い、ホスホロアミダイトとしてDNA認識部位であるオリゴヌクレオチドの5末端に一挙に導入した。切断分子の構造は酵素分解、マススペクトルおよび^1H-NMRにより確認した。切断分子の切断機能はHPLCおよびゲル電気泳動により解析した。その結果1本鎖DNAを配列特異的に効率よく切断することが明らかになった。
VR技術を用いた半側空間無視のリハビリテーション手法の開発

半側空間無視とは脳卒中後の高次脳機能障害の一種で、大脳半球病巣と反対側からの刺激に対する反応が低下する病態で、リハビリテーションの阻害因子となり、日常生活にも影響を与えます。今まで半側空間無視に対して、視野の角度を調整させる眼鏡を用いるなどいくつかのリハビリテーションの手法が用いられてきましたが、大きな成果を上げている手法はありません。今回は半側空間無視に対して、コンピューターを使用したバーチャルリアリティ(仮想現実)の手法によるリハビリテーションの手法の開発を行うことを目的とした研究を行います。
大学発ナノ・メディソン・ベンチャーの創業におけるプライベート・イクィティの役割

当該プロジェクトの最終年度で、大学発ナノ・メディソン・ベンチャーの創業とベンチャーキャピタルを中心とするプライベート・イクィティの役割とに関する現状での研究成果のまとめを行なった。先ず、バイオ技術とナノ技術との融合の直接的な成果の代表例としては、日本ではDNAチップ、プロテインチップ、ラボチップなどが、スウェーデンではCDに微細加工し光学的に読み取り、チップと同様に診断等に使われる装置がそれぞれ開発されている。大学発ベンチャーの中で当該領域でも例えば(株)DNAチップ研究所は、2004年にIPOを達成し、日本の研究支援型バイオベンチャーの層の厚さを示した。ものづくり技術と生命科学との融合する事業領域にて、大学の研究成果、ベンチャーキャピタルによる支援、製薬大企業との提携によって、アイデアの事業化を図るプロセスは国内においても着実に構築されつつあるように思われる。但し、シンガポールがEDB、A-Starなどの政府機関主導でアジアのバイオ産業ハブを目指してBiopolisを構築し、主に研究支援型バイオベンチャーの育成施策を、NovartisやSGKなどの欧州製薬大企業との提携で行ないつつある時、コスト競争力では劣位の日本における高付加価値且つ独自のバイオベンチャー育成の仕組みを模索する必要性を強く感じる。そのような課題に対する解決法の1つとして、創薬型の大学発ベンチャーの創業・IPO等を支援する仕組みを、大学、産総研などのインキュベーター、ベンチャーキャピタル、提携先としての製薬大企業、分業型提携先としての支援型バイオベンチャーをパートナー候補として構築する必要がある。それには、国内・シンガポールのナノメディソン・創薬型のバイオベンチャー、インキュベーター、ベンチャーキャピタル、大学研究者、TLOなどの聞取り調査なども踏まえ、プライベート・イクィティにおける評価・管理手法の観点からも、創薬型バイオベンチャーの創業初期のデスバレーを克服するビジネスモデル、知財の評価、R&Dプロジェクトでのリスクヘッジの仕組みを整備することが将来、一層に重要になると思われる。故に、今後、これらの領域におけるMOT(技術的経営)手法の研究を進めたいと考えている。「大学発ナノ・メディソンの創業におけるプライベート・イクィティの役割」に関する研究プロジェクトの初年度として、ナノ・メディソン領域でのベンチャーによる事業化の枠組みに関する国内外の基本事例の収集を主に行なった。すなわち、欧州・米国・インド及び国内における当該領域での基礎研究機関、ベンチャー企業、そして専門的投資機関としてのベンチャーキャピタル・インベストメントバンクに対する聞き取り調査を行い、中間報告として国内外の学会等で報告を行なった。革新的技術の代表例として、情報技術、バイオテクノロジー、そしてナノテクノロジーの並存ならびに世代交代的な開発・事業化の動きが、先進国だけでなく、インドのような途上国にも、バンガロールのような特定地域を中心に大学・公的機関・民間の分業の中で生じている。バイオテクノロジーと情報技術との融合では、バイオインフォマティックスがみられるように、バイオテクノロジーとナノテクノロジーの融合領域でも、分子医療としてのナノ・メディソンを既に幾つかのハイテク集積地域において志向する動きがみられる。また、事業化の主要な推進力としては、政府による大学等基礎研究機関への基礎研究助成・サイエンスパーク整備・事業化支援、大学からの基礎研究成果に基づくスピンオフ、そして製薬大企業等のリストラによる科学者・技術者・経営者のベンチャーへの参加、ベンチャーキャピタル・投資銀行による資金的経営的支援というサイクルが一般的に見られる。特に、IPO以前の段階のベンチャーがベンチャーキャピタル等によるプライベート・イクィティを継続的に受け入れ可能となり自律的な好循環に入る1つの契機は、有望な疾病ターゲットあるいは、医薬候補としてのリード化合物の特許化にある。その意味では、ターゲットやリード化合物のバリュエーションの仕組みが、シード段階でのベンチャーが成長の軌道に乗る可能性を左右する重要な要素であると思われる。ベルギーでは、Biocode Hycel社、ドイツでは、大学のTUHH、VCのBioAgency、Noxxon Pharma社、スウェーデンでは、Affibody社、インドでは、大学のIISc、VCのICICI Venture、Gangagen社、米国では、Stanford Univ.、Inspire社、英国では、Univ. of Cambridge、VCのMerlin、スイスのUniv. of Basel、Novartis Venture Fund、Gene Data社、フランスのINSERM、Proteogenix社などが主要な訪問事例として挙げられる。当該年度の他の関連プロジェクトには、平成14年度創造開発研究(文科省)、(財)バイオインダストリー協会「バイオ産業基盤形成調査」、(財)科学技術交流財団研究会などがある。「大学発ナノ・メディソン・ベンチャーの創業におけるプライベート・イクィティの役割」のプロジェクトでは、第2年度にあたり、実態調査を行なった。スウェーデンのストックホルム及びウプサラ地域のバイオクラスターでは、医薬バイオベンチャーのBiovitrum、バイオツールベンチャーのGlobal Genomics、Gyros、そして治験データ収集サービスベンチャーのBerzelius Clinical Research Centerに対し聞取り調査し、医薬系バイオベンチャーのメディカルスクールKIを中心とするストックホルムへの、バイオツールベンチャーのウプサラ大学を中心とするウプサラへの専門別集積を確認した。すなわち、分子標的医薬開発という共通テーマを目指しながらも、2大製薬系総合大企業のM&Aを契機とした、科学者・技術者・管理者などの専門的人材のベンチャーへの流入による開発のクリティカルマスには、ベンチャーによる大企業との間の提携だけでなく、公的研究支援や大学からの研究成果も活用したベンチャー間の提携的分業によるニッチ市場の専門的深耕の重要性を示しているといえる。米国の調査では、Salk Inst.、UCSD及びCaltechの各TLO、ベンチャーキャピタルForward Ventures、バイオベンチャーのMedicinivaの各聞き取り調査を行った。

カリフォルニアの、サンフランシスコベイエリア、サンディエゴ、そしてロサンジェルス域内パサディナの各地域を比較すれば、大学発ベンチャーによる分子医薬開発を目指すバイオクラスターの要件としては、政府の研究助成金の支援による基礎研究基盤の強化に加えて、研究の事業化に向けてナノバイオに特化したベンチャーキャピタルの役割が、基礎研究成果の事業化に向けて、きわめて重要であることが判った。特に、サンディエゴでは、伝説的人物の一人I.Royston博士から直接、研究・創業精神・ベンチャーキャピタルの経歴を踏まえた哲学を聞けた。この他、英国オックスフォーでも、大学発分子医薬開発ベンチャー及び支援機関への聞取り調査を行ない、政府による基礎研究基盤への投資に加えて、大学からの研究成果を事業化する際の民間のリスク資本の先導的投資・創業支援、地域開発ビジョンの重要性が理解できた。特に、産業形成の際の中核的人物の多面的役割の大きさがここでも理解できた。また、研究成果の一部は、国内外の学会等で報告した。当該プロジェクトの最終年度で、大学発ナノ・メディソン・ベンチャーの創業とベンチャーキャピタルを中心とするプライベート・イクィティの役割とに関する現状での研究成果のまとめを行なった。先ず、バイオ技術とナノ技術との融合の直接的な成果の代表例としては、日本ではDNAチップ、プロテインチップ、ラボチップなどが、スウェーデンではCDに微細加工し光学的に読み取り、チップと同様に診断等に使われる装置がそれぞれ開発されている。大学発ベンチャーの中で当該領域でも例えば(株)DNAチップ研究所は、2004年にIPOを達成し、日本の研究支援型バイオベンチャーの層の厚さを示した。ものづくり技術と生命科学との融合する事業領域にて、大学の研究成果、ベンチャーキャピタルによる支援、製薬大企業との提携によって、アイデアの事業化を図るプロセスは国内においても着実に構築されつつあるように思われる。但し、シンガポールがEDB、A-Starなどの政府機関主導でアジアのバイオ産業ハブを目指してBiopolisを構築し、主に研究支援型バイオベンチャーの育成施策を、NovartisやSGKなどの欧州製薬大企業との提携で行ないつつある時、コスト競争力では劣位の日本における高付加価値且つ独自のバイオベンチャー育成の仕組みを模索する必要性を強く感じる。そのような課題に対する解決法の1つとして、創薬型の大学発ベンチャーの創業・IPO等を支援する仕組みを、大学、産総研などのインキュベーター、ベンチャーキャピタル、提携先としての製薬大企業、分業型提携先としての支援型バイオベンチャーをパートナー候補として構築する必要がある。
組織工学による小口径人工血管の開発

実験動物として子犬を用い、大腿静脈を清潔化に採取し自己細胞の起源とした。通常の細胞培養手法を用いて単離された細胞の大量生産を行った。十分な細胞数を得た後、生分解性ポリマーにin vitroで播種しポリマー上での培養を約一週間継続した。ポリマーのサイズは直径3mm、長さ3cmである。その後、細胞を採取した同一の動物に対して移植手術を行った。移植前日にポリマー上の細胞に対して蛍光色素を用いた細胞の追跡用マーキングを行い播種された細胞と自己細胞との鑑別を試みている。移植3-12ヶ月後に作成された組織に対して生化学的、生力学的、免疫組織学的検討を行う予定である。生化学検査として、組織中コラーゲン、エラスチン、カルシウム濃度の測定を行い、インストロン張力検査機を用いて作成された組織の最大張力を測定し自己の同じ部位の組織と比較検討する。組織学的には免疫染色の手法を用いて内皮細胞の指標である第八因子を染色すると共に細胞間隙の間質蛋白質を染色し自己組織と比較検討する。実験モデルとして両側内頚動脈置換モデルを使用し、片側を細胞を播種しないコントロールとする。現在は細胞播種の段階で、今後実際に移植することになる。同種細胞(allogenic)は拒絶反応の因子を排除できないため、細胞は全て自己(autologous)細胞を用いる。
大規模社会調査における欄外記入文のデータ化と分析手法の探究

本研究は、大規模社会調査の調査票枠外に書き込まれた「欄外記入文」の重要性に着目し、データとしての整備および再分析手法の開発を探求する。具体的には、2011年11月に福島大学が実施した「双葉地方の住民を対象とした災害復興基本調査」における回収済み調査票原票を対象に、調査票欄外の書き込み文を電子化後、再統合・分析し、集計データだけでは見えない被災者の現実を描き出そうとする試みである。同時に、電子化データを東京大学社会科学研究所附属社会調査・データアーカイブ研究センターに寄託し、福島においてもっとも過酷な経験を強いられた層である双葉地方の人々の、事故当時の声を正確に記録し、次世代へと継承する。
環境保全型経済成長に向けての技術・経済システムに関する日中共同研究

本研究は、中国における環境保全型技術システムおよび経済システムのあり方を、ミクロ(企業の投資行動等)とマクロ(環境政策等)の両面から明らかにすることを目的に、広島大学と中国・復旦大学との共同研究プロジェクトとして行ったものである。最終的な研究組織は広島大学側7名、復旦大学側3名の計10名で、双方の研究者の招聘・派遣にあわせ、研究報告会を企画・開催をしてきた。平成10年度は、9月(広島)、12月(復旦)に合同研究会を開催し、広島大学メンバーをはじめ、復旦関係部局からの参加もあり、活発な討論が行われた。9月には復旦メンバーとともに北九州市を視察し、12月の中国では、市内の製鉄所等を見学、さらに、北京の日中友好環境保全中心を訪問し、調査や施設見学を行った。平成11年度は、10月(広島)、および12月(復旦大学、北京・日中友好環境保全中心)に合同研究会を開催した。12月の中国では、上海市環境保護局を訪問し環境政策の現状について、ヒアリング調査を行った。さらに、北京の日中友好環境保全中心訪問においてヒアリング調査を行った。最終年である平成12年度は、12月に復旦大学を訪問し、今後の双方の学術交流の方向性を確認しあった。また、上海市環境保護局や北京・日中友好環境保全中心を訪問しヒアリング調査を行なった。1月には復旦大学代表が来日し、中国環境問題について報告がなされ、これをもって、プロジェクトの総括とした。以上3年間の活動を通じて、日中両国の環境政策への経済的手段の現状と課題、マクロ分析とともに地方政府や企業単位でのミクロの歴史分析・現状分析や、「環境保全型経済成長」のための技術システム・経済システムについて、クリーン開発メカニズム(CDM)等の経済的手法を用いた環境管理システムを導入するための条件に焦点をあてた、多くのケーススタディ、ミクロ分析を積み上げることができた。本研究は、中国における環境保全型技術システムおよび経済システムのあり方を、ミクロ(企業の投資行動等)とマクロ(財政金融政策等)の両面から明らかにすることを目的に、広島大学と中国・復旦大学との共同研究プロジェクトとして行ったものである。研究組織は広島大学側7名、復旦大学側3名の計10名であり、双方の研究者の招聘、派遣にあわせて、研究報告会を企画・開催した。広島大学側担当の研究報告会は、1998年9月14日に広島大学において開催し、復旦大学メンバーをはじめ、広島大学、九州大学からの報告も含めて計5本の報告が行われた。復旦大学担当分の研究報告会は、1998年12月21日に復旦大学において開催し、広島大学メンバーをはじめ、復旦大学の関係部局からの参加もあり、活発な討論が行われた。また、1998年9月には復旦大学メンバーとともに北九州市を訪問し、北九州市の公害対策の歴史や環境保全型技術・経済システムの確立に向けた地域レベルの取り組みついて、ヒアリング調査・現地視察を行った。1998年12月の中国の現地調査の際には、復旦大学メンバーとともに、上海市内の比較的環境対策の進んだ大規模製鉄所と、対策の遅れている中規模の製鉄所を見学した。さらに、北京の日中友好環境保全中心を訪問し、中国における環境保全技術の導入や人材育成の現状について、ヒアリング調査と施設見学を行った。以上の活動をとおして、日中両国の環境問題について、マクロ分析とともに地方政府や企業単位でのミクロの歴史分析、現状分析を行うことができ、今後の課題が明らかになった。

次年度は、「環境保全型経済成長」のための技術システム・経済システムについて、クリーン開発メカニズム(CDM)等の具体的な取り組み焦点をあて、より多くのケーススタディ、ミクロ分析を積み上げていく計画である。本研究は、中国における環境保全型技術システムおよび経済システムのあり方を、ミクロ(企業の投資行動等)とマクロ(財政金融政策等)の両面から明らかにすることを目的に、広島大学と中国・復旦大学との共同研究プロジェクトとして行ったものである。研究組織は広島大学側7名、復旦大学側4名の計11名であり、双方の研究者の招聘、派遣にあわせて、研究報告会を企画・開催した。広島大学側担当の研究報告会は、1999年10月4日に広島大学において開催し、広島大学メンバーをはじめ、復旦大学、中国国家環境保護総局からの報告も含めて計5本の報告が行われた。復旦大学担当分の研究報告会は、1999年12月20日に復旦大学において開催し、広島大学と復旦大学の双方のメンバーより計4本の報告が行われた。研究報告会は関係部局からの参加もあり、活発な討論が行われた。また、1999年12月の中国現地調査の際には、復旦大学メンバーとともに、上海市環境保護局を訪問し大気・水質汚染を中心に環境モニタリング制度、汚染課徴金制度の現状についてヒアリング調査を行った。さらに、北京の日中友好環境保全中心を訪問し、中国における大気汚染モニタリング制度、汚染課徴金制度、大気汚染防止技術の開発の現状と課題について、ヒアリング調査を行った。以上の活動をとおして、日中両国の環境問題について、環境政策への経済的手段の現状と課題、マクロ分析とともに地方政府や企業単位でのミクロの歴史分析、現状分析を行うことができ、今後の課題が明らかになった。次年度は、「環境保全型経済成長」のための技術システム・経済システムについて、クリーン開発メカニズム(CDM)等の経済的手法を用いた環境管理システムを導入するための条件に焦点をあて、より多くのケーススタディ、ミクロ分析を積み上げていく計画である。本研究は、中国における環境保全型技術システムおよび経済システムのあり方を、ミクロ(企業の投資行動等)とマクロ(環境政策等)の両面から明らかにすることを目的に、広島大学と中国・復旦大学との共同研究プロジェクトとして行ったものである。研究組織は広島大学側7名、復旦大学側3名の計10名であり、双方の研究者の招聘、派遣にあわせて、研究報告会を企画・開催した。過去2ヵ年の研究報告会は、平成10年10月(広島大学)、同年12月(復旦大学)、平成11年10月(広島大学)、平成11年12月(復旦大学)に行った。プロジェクトの最終年である平成12年度(本年度)は、12月に復旦大学を訪問し、今後の双方の学術交流の方向性を確認した。また環境保全型技術システムおよび経済システムのあり方についてのセミナーを開催し、活発な討論を行なった。さらに前回に引き続き、上海市環境保護局を訪問し、上海市における環境政策を中心とするヒアリング調査を行なった。続く北京においても日中友好環境保全中心を訪問し、今年度の研究成果を報告や、日本の経験を通じて、中国環境政策が抱える課題を提言し、また現況についてのヒアリング調査を行なった。平成13年1月には復旦大学を代表して孫莱祥副学長、陳立民教授が来日し、中国の環境問題と研究の現状をテーマにシンポジウムを開催し、最近の動向についての報告がなされた。
エンタテインメントコンピューティングにおける偶然の演出に関する研究

本研究は、エンタテインメントコンピューティングにおける偶然性の役割を分析・調査し、新たな応用を模索し切り拓くことを目的とした。偶然性を保証しつつコンピュータでエンタテインメント性を高める手法として、物理的な抽選器具とコンピュータによる音と映像の演出を融合する装置を2種類作成し、演出の効果について調査した。また、日常的な偶然性を扱うアプリケーションを複数制作しエンタテインメントとしての可能性を示した。本研究の目的は、エンタテインメントコンピューティングにおける偶然性の役割を分析・調査し、新たな応用を模索し切り拓くことにある。そのために、1.演出装置の開発、2.期待感と信頼度の調査、3.偶然を扱うアプリケーションの開発、の3項目について、平成27年度は下記の研究開発を行った。1.演出装置の開発についてはARダイスタワーを作成した。これは、模様の似た6つのARマーカを各面に配置したサイコロを使用し、投入口から投入するとカメラで出目を認識し、出目に応じて(使用するゲーム等において好ましい/好ましくない程度に応じて)期待感を盛り上げる、がっかりさせる、一旦期待させておいてがっかりさせる、などの演出をプロジェクタで投影した後に出目を通知する装置である。ARマーカは類似しているので人間が見て瞬時に判別することは困難であるが、出目との対応表を予め用意しておき、必要に応じて確認できるようにして、偶然性を保証することができる。2.期待感と信頼度の調査については、1.で作成したARダイスタワーと連動するすごろくゲームを作成し、実際にプレイして演出の効果を調べた。すごろくにはプレイヤにとって止まると良いマスから悪いマスまで5種類のマスが設定されており、ARダイスタワーはサイコロの出目を認識してマスの善し悪しに応じた演出を選択する。演出により期待感や残念感を一層感じたなどの意見を参加者から得ることができた。3.偶然を扱うアプリケーションの開発については、プロフィールに登録した好きなもののキーワード中の一致を検出して会話を促進するアプリケーション、使用者の表情を認識して作業中のPCのスクリーンショットを記録するアプリケーションを試作した。また、これまでに実施してきたプログラミングゲームにおいて、ルールに偶然性をどの程度導入するかを変化させ、参加者が作成するプログラムへの影響を調べた。演出装置の開発については、当初計画していたサイコロにプロジェクションマッピングすることで出目を人間には分からないようにする方法について試行錯誤したが、影の影響や質感の違いなどの問題があったため、上述の方法を採ることにした。しかし、当初の目的である物理的な抽選により偶然性を保証しつつコンピュータによる演出を利用することは達成できた。期待感と信頼度の調査については、試作したすごろくゲームにおける期待度のバランス、演出の頻度と強度の設定が不十分であった。また、すごろくにおいてはプレイヤがどの目が出ると良い/悪いかが分かりにくいという問題もあった。これらを改善して引き続き調査したい。偶然を扱うアプリケーションの開発については、偶然性に関して多方面に広げて解釈し試作・実施した。以上のように、本年度の研究実施計画に対しておおむね順調に進展している。本研究の目的はエンタテインメントコンピューティングにおける偶然性の役割を分析・調査し、新たな応用を模索し切り拓くことにある。そのために1.演出装置の開発、2.期待感と信頼度の調査、3.偶然を扱うアプリケーションの開発の3項目について、平成28年度は下記の研究開発を行った。1.クルーンと呼ばれるルーレット様の抽選装置を作成した。この抽選装置は複数の穴を有する中央部が凹んだ皿状の円盤にボールを投入し、ボールの入った穴で抽選結果を決めるものである。ボールが穴に入るまでに時間を要し、また穴に差し掛かった際に軌道が変化するという特性のため、抽選過程が遊戯者に変動する期待感を与えるというエンタテインメント性を持っている。この装置に、ボールの動きをカメラでトラッキングし、ボールの位置および軌跡に応じて効果音を再生する演出を付与することでエンタテインメント性を高めることができた。2.昨年度作成したARダイスタワーに数当てゲームを実装し演出の影響を調査した。ARダイスタワーは遊戯者が見ても瞬時には出目が分からないような類似したマーカを各面に配したサイコロを振り、カメラで撮影してゲームにおける結果に応じた演出によって遊戯者に結果の善し悪しを思案させることでエンタテインメント性を高めるものである。この演出と結果の対応関係について、相関を持たせたものと無相関のものとで比較した結果、遊戯者は相関の有無に気付くことができ、相関がある方が結果に対する期待感が高まることが分かった。3.プログラミングを題材としたプログラミングゲームおよびカードゲームを制作した。ゲームにおける偶然性の効用を検討するため、前者は偶然性を排除する設計とし、後者は偶然性を採り入れプレイヤはカードの出現確率も勘案してプレイすることが要求される設計とした。演出装置の開発については、当初の計画どおりクルーンを用いた抽選装置を作成し、抽選過程を演出する手法を提案することができた。作成を通じて、適度な盤面の傾斜や穴の位置・大きさ、ボールの素材、投入方法といったノウハウが得られた。演出については、現段階ではカメラに影響しないよう映像を用いず音のみを使用しているが、クルーン盤面以外に投影する方法や赤外線ライトとカメラを使用して投影映像の影響を受けずにトラッキングする方法が考えられる。期待感と信頼度の調査については、偶然の結果を予感させる演出の効果について予備実験的ながら効果の存在を確認することができた。演出の効果は出現確率や相関度によって変化することが予想される。更なる調査に向けて、要因の分析と実験方法を検討している。

偶然を扱うアプリケーションの開発については、偶然性の感じ方や演出の付与を応用するためのテスト環境として使用できるアプリケーションを作成することができた。以上のように、本年度の研究実施計画に対しておおむね順調に進展している。エンタテインメントにおける偶然性の役割を調査し新たな応用を模索することを目的とし、1.演出装置の開発、2.期待感と信頼度の調査、3.偶然を扱うアプリ開発の3項目について下記の研究開発を行った。1.昨年度作成したルーレット様の抽選装置について完成度を高めた。主な改善点としては、a)円盤形状および穴の大きさと配置を再設計した、b)球の投入機構を作成した、c)球の軌跡から落ちそうな穴を予測して強調表示する機能を追加した、d)円盤とカメラの位置合わせ機能を追加した。acの改善により、球を投入してから穴に入るまでの時間を長く、球の動きをより複雑にすることができ、抽選中の期待感と不安感を強調することでエンタテインメント性を高めることができた。dにより装置のセットアップが簡便になり様々な遊びに利用可能であることを示した。2.プレイヤーが偶然の結果を認識する際に、結果を予感させる演出の影響について実験的な調査を行った。8枚のコインを同時に投げ、すべてが表の時に大当たりとなるというゲームを設定し、結果を8枚同時に見せる方法から1枚ずつ段階的に見せる方法まで4パタンを設定してプレイヤーの感じ方を比較したところ、段階的に見せる方が面白さを強く感じることが分かった。次に、これらの4パタンの結果の見せ方と同じ確率となるように大当たりを予感させる演出を結果を見せる前に行うようにし、同様にプレイヤーの感じ方を比較したところ、演出は段階的に見せる方法と同等の効果があることが分かった。3.偶発的なSNS上の情報の閲覧を制御し気分をコントロールする手法として、Twitter上の画像を取得して被写体を分析し、属性に応じてフィルタをかけて表示するビューアを試作した。例えば料理画像に青色フィルタをかけて表示することで深夜に食欲をそそられてしまうといった事態を防止することができる。本研究は、エンタテインメントコンピューティングにおける偶然性の役割を分析・調査し、新たな応用を模索し切り拓くことを目的とした。偶然性を保証しつつコンピュータでエンタテインメント性を高める手法として、物理的な抽選器具とコンピュータによる音と映像の演出を融合する装置を2種類作成し、演出の効果について調査した。また、日常的な偶然性を扱うアプリケーションを複数制作しエンタテインメントとしての可能性を示した。平成28年度は当初の計画に沿って、1.演出装置の開発、2.期待感と信頼度の調査、3.偶然を扱うアプリケーションの開発、4.統合化による検証の4項目について以下のように進める。1.演出装置の開発については、平成27年度に作成した装置の改良を行うとともに、別の手法による装置を作成する。
電気自動車4輪独立駆動用5レグインバータによる2交流モータ独立制御システムの開発

本研究の目的は,電気自動車の独立4輪駆動を行うため1組の5レグインバータまたは4レグインバータで2台の三相交流電動機のトルクと速度を独立に制御できる方式を開発して,電気自動車駆動推進システムを確立することである。最終目標は2組の5レグインバータまたは4レグインバータで電気自動車の4個の車輪を独立に駆動できる4輪完全独立駆動システムを構築して,電気自動車独特の新しい操作機能をもつ駆動方式を確立することである。5レグインバータおよび4レグインバータとその制御システムを研究開発して製作し, 2ACモータの独立駆動実機実験を行うことができた。これらのインバータシステムを2セット使用して電気自動車の4輪独立駆動が可能であることをシミュレーションおよび実機実験で確認した。まず, 5レグインバータおよび4レグインバータで2台の三相誘導電動機を独立に速度制御が可能なPWM制御法の拡張2アーム変調法を考案して開発し,諸特性を明らかにした。次に,同インバータで2台の三相永久磁石形同期電動機の位置・速度が独立に制御可能なPWM制御法を開発した。このPWM変調法をさらに改善して空間ベクトル法を導入し,制御性能の改善を図った。一般に,電気自動車駆動には誘導電動機あるいは同期電動機を用いており,この2種類の交流電動機に適用可能な5レグインバータおよび4レグインバータのPWM制御法を開発して実機実験で検証して,所期の目的を達成した。本研究で得られた多くの成果はアメリカ, IEEEおよび日本,電気学会等の論文誌に掲載され,さらにIEEE主催の関連する多くの国際会議に発表し高い評価をえた。本研究の目的は,電気自動車の4輪駆動を行うため1組の5レグインバータで2台の三相交流電動機のトルクと速度を独立に制御できる方式を研究開発して,電気自動車駆動推進システムを確立することである。すなわち,1台のインバータで容量の大きい交流電動機で前輪を駆動し,容量の小さい交流電動機で後輪を駆動して前輪と後輪にバランスよく駆動推進力を付与して自動車全体の電気エネルギー利用効率を改善し省エネルギー化を図る。さらに2モータの制御装置を一体化することによる小型軽量化と省資源化を図ることができる。本研究のインバータ回路トポロジーは従来にない方式の提案であり,独創的発想の研究であると考える。さらに本研究の方式は,一般産業の鉄板圧延,製紙巻き取り機や印刷輪転機の2速度トルク制御システムにも適用できる技術的内容を持っている。本年度は研究の初年度であり,5レグインバータ装置とその制御システムを製作し,2モータ負荷試験装置を特注購入して実機実験を行うことができた。まず5レグインバータで2台の三相誘導電動機を独立に速度制御を行うPWM制御法の拡張2アーム変調法を考案して開発し,諸特性を明らかにした。電気自動車の駆動には誘導電動機あるいは同期電動機を用いているので2種類の交流電動機に適用可能な5レグインバータのPWM制御法を開発して実機実験で検証した。これらの研究成果は,論文誌論文として1編,さらに国外で2回,国内で1回の国際会議で発表し論文集に掲載された論文は4編であり,国内口頭発表論文は3件であるので本年度の所期の目的を達成している。本研究の方式は,一般産業の鉄板圧延,製紙巻き取り機や印刷輪転機の2速度トルク制御システムにも適用できる技術的内容を持っている。

本年度は研究の2年度であり,5レグインバータを4レグインバータにも展開し,その制御システムを製作し,2モータ負荷実機実験を行うことができた。まず5レグインバータでおよび4レグインバータで2台の三相誘導電動機を独立に速度制御を行うPWM制御法の拡張2アーム変調法を考案して開発し,諸特性を明らかにした。次に,同インバータで2台の三相永久磁石形同期電動機の位置・速度が独立に制御可能なPWM制御法を開発した。電気自動車の駆動には誘導電動機あるいは同期電動機を用いているので2種類の交流電動機に適用可能な5レグインバータおよび4レグインバータのPWM制御法を開発して実機実験で検証した。これらに直接関連する研究成果は,論文誌論文として掲載決定1件,さらに国外の国際学会で4回,国内の口頭発表論文は電気学会研究会で2件,全国大会で2件,部門大会では1件であるので本年度の所期の目的を達成している。本研究の所期の目的は,電気自動車の4輪駆動を行うため1組の5レグインバータで2台の三相交流電動機のトルクと速度を独立に制御できる方式を研究開発して,電気自動車駆動推進システムを確立することであった。すなわち,1台のインバータで容量の大きい交流電動機で前輪を駆動し,容量の小さい交流電動機で後輪を駆動して前輪と後輪にバランスよく駆動推進力を付与して自動車全体の電気エネルギー利用効率を改善し省エネルギー化を図る。さらに2モータの制御装置を一体化することによる小型軽量化と省資源化を図ることができる。しかし,共通レグに2台のモータの電流が流れ,このレグを構成するパワー半導体デバイスの電流定格を他のレグを構成するデバイスより大きくする必要があり,5レグインバータの欠点も明確になった。そこで,共通レグを2直列コンデンサに置き換える改良した4レグインバータが本研究の目的を達成できることを明らかにした。本研究の方式は,一般産業の鉄板圧延,製紙巻き取り機や印刷輪転機の2速度トルク制御システムにも適用できる技術的内容を持っている。本年度は研究の最終年度であり,5レグインバータを改良した4レグインバータに重点的に展開し,その制御システムを製作し,2モータ負荷実機実験を行うことができた。しかし,5レグインバータでおよび4レグインバータで2台の三相誘導電動機を独立に速度制御を行うPWM制御法の拡張2アーム変調法を考案して開発し,諸特性を明らかにした。次に,これらのインバータで2台の三相永久磁石形同期電動機の位置・速度が独立に制御可能なPWM制御法を開発した。5レグインバータについては更なる特性改善が必要である。
閃亜鉛鉱型マンガンカルコゲナイド薄膜単結晶の成長と電子状態の研究

3d遷移金属化合物のひとつであるマンガンカルコゲナイドMnY(Y=S, Se, Te)は、常温常圧下で、NaCl型(MnS、MnSe)あるいはNiAs型(MnTe)をとる。一方、閃亜鉛鉱型をもつMnY(ZB-MnY)は薄膜の形態でのみ存在し、ここ10年の間に作られるようになってきた。ZB-MnYは、II-VI希薄磁性半導体の基本物質であり、その電子状態を調べることは希薄磁性半導体の物性を理解するうえで重要になる。前年度までに、GaAs(100)基板上に作製したZB-MnTe薄膜についてin situで光電子・逆光電子分光実験を行い、価電子帯および伝導帯における電子状態を調べた。得られたZB-MnTeのスペクトルを以前測定したNiAs型MnTeのものと比較したところ、前者は後者に比べてMn3d軌道とTe5P軌道の混成が小さくなり、価電子帯の幅が小さくなっていること、また実験から見積もったMn3d交換分裂エネルギーも、前者ではMn3d軌道間の混成が少ないため、大きくなっていることを見いだした。今年度は、ZB-MnSe薄膜単結晶を育成するため、蒸着速度、成長基板温度などの最適化を行った。ホットウォールエピタキシー装置を用いて、150deg.に加熱したGaAs(100)基板上に、バルクのNaCl型MnSe(C-MnSe)を蒸着した。x線回折を行ったところ、ZB-MnSeによる回折ピークが出現し、他の成分(例えばC-MnSe)は現れなかった。また出現した回折ピークの面指数から、単結晶薄膜が(100)方向に成長していることが判明した。得られたZB-MnSeについてin situで光電子・逆光電子分光実験を行った。その結果、MnTeと異なり、ZB-MnSeとC-MnSeの間でMn3d交換分裂エネルギーの大きさはほぼ同じであることが明らかになった。3d遷移金属化合物のひとつであるマンガンカルコゲナイドMnY(Y=S,Se,Te)は、常温常圧下で、NaCl型(MnS、MnSe)あるいはNiAs型(MnTe)をとる。閃亜鉛鉱型MnTe(ZB-MnTe)薄膜は、バルクであるNiAs型MnTe(H-MnTe)をGaAs(100)基板上に300度で蒸着することにより作製した。x線回折および低エネルギー電子線回折(LEED)により、ZB-MnTe(111)薄膜単結晶が得られていることを確認したのち、光電子・逆光電子分光実験を行い、価電子帯および伝導帯における電子状態を調べた。得られたZB-MnTeのスペクトルを以前測定したH-MnTeのものと比較したところ、前者は後者に比べてMn3d軌道とTe5p軌道の混成が小さくなり、価電子帯の幅が小さくなっていること、また実験から見積もったMn3d交換分裂エネルギーも、前者ではMn3d軌道間の混成が少ないため、大きくなっていることを見いだした。この実験事実はPhysical Review Bに掲載された。次にZB-MnSeの育成を始めるため、ZB-MnTe育成に用いたホットウォール炉のメンテナンスおよび真空槽の洗浄を行った。現在バルクのNaCl型MnSeをGaAs(100)基板上に蒸着することにより、ZB-MnSeの育成を試みている。x線回折によれば、ZB-MnSeによる回折ピークが現れているが、その他にもいくつか不明のピークが出現している。ZB-MnSe薄膜単結晶を育成するため、蒸着速度、成長基盤温度などの最適化を行い、光電子・逆光電子分光実験を行う予定である。

ホットウォールエピタキシー装置を用いて、150deg.に加熱したGaAs(100)基板上に、バルクのNaCl型MnSe(C-MnSe)を蒸着した。x線回折を行ったところ、ZB-MnSeによる回折ピークが出現し、他の成分(例えばC-MnSe)は現れなかった。また出現した回折ピークの面指数から、単結晶薄膜が(100)方向に成長していることが判明した。得られたZB-MnSeについてin situで光電子・逆光電子分光実験を行った。その結果、MnTeと異なり、ZB-MnSeとC-MnSeの間でMn3d交換分裂エネルギーの大きさはほぼ同じであることが明らかになった。
環境ホルモンBPAによる海馬の記憶学習の撹乱の解析

海馬で低用量ビスフェノールA(BPA)の作用を検討した。(1)成熟ラット海馬スライスに10nMBPAを2時間作用させると樹状突起スパイン(特にmiddle-head:頭部直径0.4-0.5μm)が増加した。BPA作用は膜受容体ERRγが媒介していた。MAPキナーゼ・NMDA受容体阻害もBPA作用を抑制した。(2)周産期に母体経由で低用量BPA(30μg/kgBW/day)に曝露されたラットのスパインは成長後のオスで減少した。メスでは性周期依存性変動が消失しオスに近づいた。(3)質量分析法でオスラット海馬に約64nMのBPA蓄積が判明した。代表的な環境ホルモンであるビスフェノールA(BPA)がこの神経伝達を如何に変動させるかを解析した。(A)周産期の母ラットに低容量BPA(30μg/kg)を曝露し、生まれた仔ラットが成獣(3ヶ月齢)になってから海馬神経シナプスに変化が現れているかどうかをスパイン(=後シナプス)の解析を行って調べた。海馬スライスの単一神経にLucifer-Yellowをインジェクションしてスパインを可視化し、共焦点顕微鏡で3次元像を解析した。その結果、オスではBPA曝露によって太いスパインの密度が減少することがわかった。雌では性周期別に調べたが、スパイン密度に対する影響は少なかった。これによってBPA曝露によりオスとメスの間のスパイン密度の差は縮小した。(B)取り出した海馬スライスに10nM BPAを作用させて、2時間で起きる急性的なスパイン増加の分子機構を解析した。その結果、BPAは受容体(多分ERRγ)→MAPKの経路の活性化を介して海馬神経のスパインを急性的に増加させることがわかった。女性ホルモン受容体ERαの阻害剤ICIではBPAの作用は阻害されなかったが、ERRγの阻害剤OH-TamoxifenではBPAの作用は阻害されることを見出した。本年度は海馬神経スパインに対するbisphenol A(BPA)の作用とその機序を確定すべく実験と解析を進めた。成獣オスラットから取り出した海馬スライスに、環境濃度と同程度である10nM程度のBPAを投与すると、海馬CAI錐体神経細胞の樹状突起上の神経スパインに対して急性的(2時間以内)に密度を増加させるという結果が得られた。特にスパイン頭部のサイズが全体の中程度のmiddle-headスパインの密度が有意に増加した。海馬でのBPAの神経スパイン増加作用がどのような受容体を介しているのかに関しては、女性ホルモン受容体(ERa)を介するのではないかと推測されていたが、ERaはBPAと結合能が非常に低いという矛盾があり、世界的に有名な難題であった。BPAのスパイン増加作用には、ERaの阻害剤ICIを加えても抑制がみられなかった。そこで我々は、BPAに高結合能を持つERRgammaに着目した。ERRgammaの阻害剤tamoxifenでBPAのスパイン増加作用が抑制されたことからERRgが受容体であることがわかった。ERRgammaの下流ではMAPキナーゼ活性化され、これによってBPAの神経スパイン増加が引き起こされていることが、MAPキナーゼ阻害剤を加えることで証明できた。海馬では神経の細胞体のみならずシナプス部位にも存在していることを、免疫抗体電子顕微鏡法とウエスタンブロットにより明らかにした。このシナプスにあるERRgammaがBPAの早い効果に関与していると考えられる。これまで培養細胞系を使った研究では、ERRgammaはBPAが結合してもしなくても、恒常的に活性化されているという結果であったので、世界的にはBPAは機能性受容体とはみなされていなかった。従って我々のシナプス効果において、初めてERRgammaがBPAの受容体として働いていることが見つかったことは大きな意義がある。我々はまた、質量分析LC/MS/MSを用いて、成獣オスラットの海馬に約64nMのBPAが蓄積していることを見出した。これには、海馬組織からのBPAを有機溶媒抽出→HPLCで粗精製→BPAのピコリノイル誘導体化という厳密な手順を確立することで、成功した。通常の環境から摂取されるナノモルの低濃度のBPAは、生殖器官では影響が目立たないが、記憶中枢の海馬の脳神経へ影響を及ぼすことをはっきり示したという意義がある。女性ホルモンはシナプス可塑性を制御し記憶学習能を調節している。本研究は代表的な環境ホルモンのビスフェノールA(BPA)が海馬に及ぼす影響の解明を目的とした。本年度は周産期の母ラットにヒトのTDI(tolerable daily intake: 50 micro g/kg/day)

以下の低用量BPA(30 micro g/kg/day)を経口投与して経胎盤及び経乳的(ED15-PND7)に仔をBPAに曝露し、成長後(8週齢程度)の海馬神経シナプス変化をスパイン(=後シナプス)を解析して調べた。BPA曝露ラットより摘出した海馬スライスの単一神経に色素を注入して樹状突起上のスパインを蛍光可視化し、共焦点顕微鏡で3次元像を取得し解析した。数理解析プログラムSpiso-3Dで頭部直径を厳密に解析した。オスでは、BPA非曝露群のスパイン密度は2.29(spines/micro m of dendrite)で、BPA曝露群では2.15に減少した。特に記憶能力の高いlarge-headスパイン(頭部直径0.5-1.0 micro m)の減少が目立ち、BPA曝露による記憶能力低下の大きな要因である可能性がある。一方、メスではBPA非曝露群では性周期に伴いproestrus期(2.33)→estrus期(2.04)→diestrus1期(2.33)→diestrus2期(2.04)と変化するが、BPA曝露群ではproestrus期で減少し、estrus期で増加して、性周期に伴うスパイン密度変動が無くなるよう変化し、BPA曝露オス(2.15)に近づいた。即ち、生殖器官等への影響が見られず危険性が低いとされてきた低用量でも、BPAの周産期曝露は成長後の海馬シナプスに顕著な影響をもたらした。現在北米や欧州でヒトの子供時代のBPA曝露の影響が成人で現れることが問題化しているが、その考察の一助になる。BPAの神経スパインに対する作用点がERRgammaであることを確定させるなど、現時点で当初の目的をおおむね達成している。24年度が最終年度であるため、記入しない。当初計画通りBPAの神経作用における性差、および周産期の母親への暴露が仔ラットに長期的に及ぼす影響を神経スパインへの作用の面から検討し、本年度で研究を完成させることを目指す。
滑り運動の多様性と統一性

本研究では生体運動の多様性と共通原理を探るという立場から多様な運動系の機構を追求した.細菌鞭毛運動は通常水素イオンの菌体内への流入と共役した鞭毛基部体(鞭毛モ-タ-)の回転運動によって生じるが、ある種の細菌では水素イオンではなくナトリウムイオンが使われている.今栄はナトリウム駆動型モ-タ-に対する特異的阻害剤を用いて、モ-タ-中に複数の独立な力発生要素が存在することを示した.真核生物鞭毛では、真行寺によって精子鞭毛内微小菅の滑り運動が外力によって大きく影響をうけることが明らかにされた.それにより、微小管の滑り速度はATP濃度だけで決定されるのではなく、軸糸の力学的状態にも依存するという可能性が生じた.鞭毛運動の原動力を発生しているダイニング内腕に比べて研究が遅れていたが、馬淵は精子鞭毛ダイニン内腕の1種を単離精製し、その微小管結合の様式やATPase活性が外腕と非常に異なっていることを示した.神谷は分画した内腕標品を用いて、内腕ダイニンを構成する多数の重鎖が試験管内で微小管をさまざまな速度で滑走させる活性を持つこと、その多くのものが微小管を回転させる活性を持つことを明らかにした.また豊島は、さきにアクチンミオシン系を使った観察によりミオシン分子の柔軟性を指摘したが、今回、試験管内運動系の観察からダイニンにも同様な柔軟性があることを見いだした.アクチン・ミオシン運動系では筋肉よりはるかに高速で運動する車軸藻の顆粒の運動が茶圓によって解析された.アクチンケ-ブル上を運動中の顆粒の位置の分析から拡散定数が計算できること、その値がATP濃度によって変化することが示された.このような試みはこれまで行われたことがなく、生体運動機能解析のための強力な手法になることが期待される.以上の結果はそれぞれ各運動系の重要な特性を明らかにしたものであり、生体運動の原理を探る上の重要な知見である.本研究では生体運動の多様性と共通原理を探るという立場から多様な運動系の機構を追求した.細菌鞭毛運動は通常水素イオンの菌体内への流入と共役した鞭毛基部体(鞭毛モ-タ-)の回転運動によって生じるが、ある種の細菌では水素イオンではなくナトリウムイオンが使われている.今栄はナトリウム駆動型モ-タ-に対する特異的阻害剤を用いて、モ-タ-中に複数の独立な力発生要素が存在することを示した.真核生物鞭毛では、真行寺によって精子鞭毛内微小菅の滑り運動が外力によって大きく影響をうけることが明らかにされた.それにより、微小管の滑り速度はATP濃度だけで決定されるのではなく、軸糸の力学的状態にも依存するという可能性が生じた.鞭毛運動の原動力を発生しているダイニング内腕に比べて研究が遅れていたが、馬淵は精子鞭毛ダイニン内腕の1種を単離精製し、その微小管結合の様式やATPase活性が外腕と非常に異なっていることを示した.神谷は分画した内腕標品を用いて、内腕ダイニンを構成する多数の重鎖が試験管内で微小管をさまざまな速度で滑走させる活性を持つこと、その多くのものが微小管を回転させる活性を持つことを明らかにした.また豊島は、さきにアクチンミオシン系を使った観察によりミオシン分子の柔軟性を指摘したが、今回、試験管内運動系の観察からダイニンにも同様な柔軟性があることを見いだした.アクチン・ミオシン運動系では筋肉よりはるかに高速で運動する車軸藻の顆粒の運動が茶圓によって解析された.アクチンケ-ブル上を運動中の顆粒の位置の分析から拡散定数が計算できること、その値がATP濃度によって変化することが示された.このような試みはこれまで行われたことがなく、生体運動機能解析のための強力な手法になることが期待される.以上の結果はそれぞれ各運動系の重要な特性を明らかにしたものであり、生体運動の原理を探る上の重要な知見である.
連続的な対象に対する定数時間アルゴリズム

定数時間での二次関数最小化に取り組んだ。以前の研究成果[Hayashi and Yoshida, Advances in Neural Information Processing Systems 29 (NIPS 2016)]において、既に定数時間での二次関数最小化の研究は行なっているが、今回の研究では球面制約に対応することができる。これにより非線形最適化における重要なアルゴリズムである信頼領域アルゴリズムの一要素である信頼領域問題を高速に近似することができるようになる。解析はグラフ極限理論と新たに証明した行列のスペクトル分解を組み合わせることで行った。具体的には、任意のn x n行列Aは構造部分と擬似ランダム部分に次のように分けることができる:構造部分はpolylog(n)個のブロックからなる定数ブロック行列で、擬似ランダム部分はスペクトラルノルムが小さい。この分解はFriezeとKannan (FOCS'16)による既存の分解よりも良いエラー評価を与える。またこの分解を使うと行列の上位の特異値も近似することができる。この結果は[Levi and Yoshida, Approximation, Randomization, and Combinatorial Optimization. Algorithms andTechniques(APPROX/RANDOM2018)]に採択されている。今後の目標はガウス過程による回帰に対する定数時間アルゴリズムである。ガウス過程による回帰はカーネルトリックにより非線形のモデルが表現でき、目的変数の分散が計算できるなどのメリットがあるが、その計算を厳密に行うには逆行列の計算が必要となり、データ点の個数が増えた時には非現実的な計算時間となる。既存の近似手法を用いれば計算時間の問題をある程度緩和することができるが、それでもまだ計算時間が大きかったり、誤差に理論保証が無いなどの問題がある。特にハイパーパラメータのチューニングが必要な場合には、何度も回帰を解いて結果を観察する必要があるため、より高速かつ高精度な手法が求められる。[Hayashi and Yoshida, Advances in Neural Information Processing Systems 29 (NIPS 2016)]では二次関数最小化に対する定数時間近似アルゴリズムを与えているが、この手法を拡張することによって、ガウス過程による回帰に対しても定数時間アルゴリズムが構築できると見込んでいる。まず、テンソルのタッカー分解に対する定数時間アルゴリズムを構築した。このアルゴリズムはランクと呼ばれるパラメータを指定すると、そのランクに基づいてテンソルをタッカー分解した際の誤差を定数時間で近似する(分解に用いる行列・テンソル自体は求めない)。本アルゴリズムの一つの応用に「良いランクを高速に決める」というものがある。ランクの選び方によってその後の応用での性能が大きく変わるが、選んだランクが良いかどうかは実際にタッカー分解してみないと分からない。しかしもともとタッカー分解は実行に時間がかかるので、何度もランクを変えてタッカー分解を行うのは避けたい。しかし本アルゴリズムを用いれば、各ランクに対して誤差が定数時間で求まる為、良いランクを素早く決めることが出来る。この成果はThe 31st Annual Conference on Neural Information ProcessingSystems (NIPS 2017)に採択され、口頭発表が認められた。次に、確率分布の確率密度が微分不可能な場合に確率密度推定を行うアルゴリズムを構築した。これまでのアルゴリズムはすべて確率密度が微分可能であることを仮定していた。このアルゴリズムの手法と解析には、グラフ理論の道具であるセメレディの正則性補題を用いている。また得られたアルゴリズムの収束レート(確率分布からのサンプル数と確率密度の推定誤差の関係)がタイトであることを示した。この成果は、The 21st International Conference onArtificial Intelligence and Statistics (AISTATS 2018)に採択されベストペーパーを受賞した。テンソル分解は計算に時間のかかる連続最適化問題の典型例であったので当初からの計画に含まれていた。しかし確率密度推定に定数時間アルゴリズムの考え方を用いることができ、そこから統計の文脈でも重要な問題を解く推定手法が得られたのは、全く予期していなかった価値のある成果である。他の連続最適化問題に対しても定数時間アルゴリズムの構築を進めていく。具体的には計算量が大きな問題となっているガウス過程回帰などに取り組む予定である。また今回提案した微分不可能な確率密度に対する確率密度推定の手法の収束レートはタイトであるが、微分可能な場合のそれに比べて非常に収束レートが悪い。

次の課題としては、微分不可能な確率密度がどの様な性質を持つときに収束レートを改善できるかを明らかにすることである。今後の目標はガウス過程による回帰に対する定数時間アルゴリズムである。ガウス過程による回帰はカーネルトリックにより非線形のモデルが表現でき、目的変数の分散が計算できるなどのメリットがあるが、その計算を厳密に行うには逆行列の計算が必要となり、データ点の個数が増えた時には非現実的な計算時間となる。既存の近似手法を用いれば計算時間の問題をある程度緩和することができるが、それでもまだ計算時間が大きかったり、誤差に理論保証が無いなどの問題がある。特にハイパーパラメータのチューニングが必要な場合には、何度も回帰を解いて結果を観察する必要があるため、より高速かつ高精度な手法が求められる。[Hayashi and Yoshida, Advances in Neural Information Processing Systems 29 (NIPS 2016)]では二次関数最小化に対する定数時間近似アルゴリズムを与えているが、この手法を拡張することによって、ガウス過程による回帰に対しても定数時間アルゴリズムが構築できると見込んでいる。