hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
拡張された意味論的アプローチによるグラフィック表現の認識機能の分析

本研究課題の目標は、グラフィック表現の認知機能の研究に対して、意味論的分析の側から貢献を行うことである。本研究課題において行っているグラフィック表現の意味論的分析の主な帰結は、ある情報を図で表現する過程において、その情報から論理的に帰結する別の情報が自動的に表現されるという性質(フリーライド特性)を多くの図がもつ、ということである。この性質は、人が図を使って論理的な推論を行うプロセスに強く影響することが考えられ、それを確かめるために、人が図を見ながら推論問題を解いているときの視線の動きを計測するという実験を、平成19年1月と平成20年1月の二度にわたって行った。その結果、たとえ図を物理的に変形できない場合でも、人がフリーライド特性を利用しようとする傾向について、強い証拠が得られた。さらに、与えられた図が従っている意味規則が図の利用者の意味論的選好にマッチしない場合や、図のもつ特定性により、推論の前提が一意に図に表現できない場合でも、同様の結果が得られた。これは、フリーライド特性の利用が、図を使った人間の推論においてきわめて頑健で、それゆえ一般性の高いプロセスであることを示唆している。このように、図の意味論的性質に関する研究が、人間の推論プロセスについて予測したことが心理学的な実験において確かめられたことは、グラフィック表現の認知研究における新たな研究方法の可能性を拓いたと考えられる。平成18年度は、この目標に向けて、主に次の2点で実績をあげた。1.「並行抽象による意味作用」がグラフィック表現の意味論的特質の一つとして重要であることを、様々なグラフィック表現の系を分析することにより明らかにし、さらに、この意味作用の形式意味論的モデルを構築し、概念の精緻化をはかった。さらに、Pinkerによるグラフ読解理論や、Loweらによる図の読解専門性に関する研究など、認知心理学的研究においてしばしば指摘され、前提されている意味作用が、本研究において分析した並行抽象による意味作用の特別な例であることを示し、本研究が、グラフィック表現の認知心理学的研究の概念的基礎を用意するものであること示した。この成果は、Diagrams 2006(図の理論と応用に関する第4回国際学会)、Tends in Logic IV(数学的哲学に向けてのStudia Logica国際会議)、日本科学哲学会第39回大会において発表された。2.本研究課題において行っているグラフィック表現の意味論的分析の主な帰結は、ある情報を図で表現する過程において、その情報から論理的に帰結する別の情報が自動的に表現されるという性質を多くの図がもつ、ということである。この性質は、人が図を使って論理的な推論を行うプロセスに強く影響することが考えられ、それを確かめるために、人が図を見ながら推論問題を解いているときの視線の動きを計測するという実験を行った。視線データを数量的に解析した結果、実験協力者は、ペンやマウスなど、描画のための用具を与えられていない環境であっても、図に特定の要素を描き加えたことを仮定し、その仮定的描画が図の構造に与える結果を推論し、それに基づいて問題を解いていることが確認された。これは、いわば、論理的帰結を自動的に表現するという図の意味論的特質をシミュレーションしていることを意味しており、グラフィック表現の意味論的分析に基づいた仮説により、図の推論効果について有用な知見が得られたことになる。この成果はFUN-AI 2007(はこだて未来大学人工知能研究会)において発表され、また、日本認知科学会第24大会に発表申請中である。

この性質は、人が図を使って論理的な推論を行うプロセスに強く影響することが考えられ、それを確かめるために、平成18年度に引き続き、人が図を見ながら推論問題を解いているときの視線の動きを計測するという実験を行った。その結果、たとえ図を物理的に変形できない場合でも、人がフリーライド特性を利用しようとする傾向について、平成18年度に得たものよりも強い証拠が得られ、図が従う空間的制約の利用が図を使った推論の効率性の重要な要因であることが明らかになった。
河畔林の構造と防災的機能に関する研究

1.河畔林の群落構造と流水の影響2箇所の砂防ダム背後の堆砂域に成立する木本群落を対象に群落の構造を調査した。上層木であるフサザクラやバッコヤナギ、下層のウツギ群落の上伸成長及び肥大成長は堆砂域の幅と関連し、幅の広い下流側ほど良好で、密生する傾向が認められた。生長錐を使用して樹齢を調べたところ、過去の大規模出水時と対応することが判明した。さらに、堆砂域の横断的な微地形変化に応じて木本類及び草本類の分布が異なった。群落構造の縦断方向での相違に関しては、樹高・直径分布が上流側と下流側で異なること、水面からの比高に大差ないにもかかわらず、上流側ほどイヌコリヤナギなどの下層木やツルヨシ・ススキ群落の専有面積率が増加することなどがら、出水時における流水及び流出土砂の影響を上流側ほど受けやすく、また、木本群落の破壊頻度の高いことが推察された。さらに、堆砂域の中央に存在する微高地が側方からの流水の影響を緩和していることがうかがわれた。2.河畔林の樹種構成と冠水頻度砂防ダム等の横断工が存在しない流域において、河床横断形状と河畔の木本群落の分布を対比した。その結果、年に数回冠水する箇所は裸地状態か、若しくはヤナギ低木林が分布し、冠水が1数年確率で生じる箇所にはヤナギ高木林が上層を構成し、下層にはタニウツギやフサザクラの若齢林が認められ、冠水が数十年に1回という箇所にはヤナギが欠落して、サワグルミ、ミズメアカシデ等の広葉樹混交林が形成されるなど、水面からの比高や現流路からの隔たりに応じて樹種構成の異なるタイプの林分が縦断方向に並列して確認された。したがって、冠水頻度が河畔林の群落構造に深く関与していると推察された。(1)河畔林の定義づけ河畔林を対象とした生態学的及び地理学的な研究はこれまで欧米を中心に発展してきたため、わが国で河畔林研究を実施するにあたっては、まず、河畔林と称し得る林分を明確に定義する必要がある。本年度は、まず、これまでの研究で取り上げられた河畔林の分布位置、構造、種特性、土地利用との関連性について、主として外国文献を中心に整理した。その結果、一般に欧米で河畔林と称される河川沿いの林分は、わが国では沖積平野など大規模流域の中流部より河口までの間に存在するヤナギ科およびカバノキ科の樹林帯に相当することがわかった。わが国で河畔林もしくは渓畔林と呼ばれている山地流域の林分は、むしろ渓谷林として、欧米での河畔林と区別した方が混乱を招かないと思われる。また、山地流域では段丘堆積地など河床に成立した林分と、河岸から山腹斜面にかけて成立している林分を外見上、明確に区分することが困難であるため、本研究では林分の分布位置、成立要因、林齢、種構成などを基準に河畔林もしくは渓畔林の定義と立地区分をおこなった。2)研究の対象とした河畔林岐阜県奥飛騨地方の高原川支流の白出沢、岐阜県東濃地方の落合川支流の温川、並びに静岡県の安倍川源流域に存在する河川沿いの林分を調査の対象に選定した。白出沢にはサワグルミとカツラの林分が、温川にはヒノキとヤシャブシの混交林分が、また安倍川にはヤマハンノキの林分がそれぞれ河床から河岸にかけて成立している。

いずれも人為の影響をほとんど受けていない状態で、林齢は若齢から老齢までさまざまである。(3)調査研究の経緯現地において、対象とすべき林分の選定、分布域の把握、調査林分の区割りと面積測量、地域測量、毎木調査、堆積礫の粒径測定などを実施した。次年度は、これらの調査、計測を引き続き実施するとともに、航空写真を利用して林分の推移、破壊と再生の実態を調べ、河床変動との関連性を考察する予定である。1.河畔林の群落構造と流水の影響2箇所の砂防ダム背後の堆砂域に成立する木本群落を対象に群落の構造を調査した。上層木であるフサザクラやバッコヤナギ、下層のウツギ群落の上伸成長及び肥大成長は堆砂域の幅と関連し、幅の広い下流側ほど良好で、密生する傾向が認められた。生長錐を使用して樹齢を調べたところ、過去の大規模出水時と対応することが判明した。さらに、堆砂域の横断的な微地形変化に応じて木本類及び草本類の分布が異なった。群落構造の縦断方向での相違に関しては、樹高・直径分布が上流側と下流側で異なること、水面からの比高に大差ないにもかかわらず、上流側ほどイヌコリヤナギなどの下層木やツルヨシ・ススキ群落の専有面積率が増加することなどがら、出水時における流水及び流出土砂の影響を上流側ほど受けやすく、また、木本群落の破壊頻度の高いことが推察された。さらに、堆砂域の中央に存在する微高地が側方からの流水の影響を緩和していることがうかがわれた。2.河畔林の樹種構成と冠水頻度砂防ダム等の横断工が存在しない流域において、河床横断形状と河畔の木本群落の分布を対比した。その結果、年に数回冠水する箇所は裸地状態か、若しくはヤナギ低木林が分布し、冠水が1数年確率で生じる箇所にはヤナギ高木林が上層を構成し、下層にはタニウツギやフサザクラの若齢林が認められ、冠水が数十年に1回という箇所にはヤナギが欠落して、サワグルミ、ミズメアカシデ等の広葉樹混交林が形成されるなど、水面からの比高や現流路からの隔たりに応じて樹種構成の異なるタイプの林分が縦断方向に並列して確認された。したがって、冠水頻度が河畔林の群落構造に深く関与していると推察された。
次世代レーザー津波計測ネットワークシステムの開発研究

本研究では光学式海底津波計のための周波数シフト帰還型ファイバレーザを光源とした光学式水圧計を開発した.これは光ファイバセンサの光学長の水圧による変化を光周波数領域リフレクトメトリ技術を用いて高精度に計測するものである.センサはアルミニウム合金製のボビンに長さ870mの分散シフトファイバを巻線したもので,水圧感度-2.34 10^<-11>/Paが得られた.周波数シフト帰還型ファイバレーザは波長1.55μmで発振し,距離計測精度は10-<-9>であった.本システムの水圧計測精度は62Paを達成できた.これは水位変化に換算すると6.2mmとなり,津波警報に十分な計測精度であった.また逆伝播手法解析により面的広がりのある津波波源の推定を行った.これは2つの海底津波計それぞれについて津波の第一波の最高水位点およびゼロクロス点に対する波峰線を描き,その交点を波源域として推定するものである.今回,環太平洋を対象とした津波ネットワークについてシミュレーションした結果,ハワイ諸島周辺沖合に海底津波計を追加することにより20%以内の誤差で波源を推定できることが判った.わが国沿岸ではたびたび津波によって人命が奪われ、甚大な物的被害を被っている。津波による被害軽減には,確実な情報をいち早く提供することが必要不可欠であり,そのようなシステムが待ち望まれている.周波数シフト帰還型レーザーを光源とするレーザー水圧計は,その多重化によりリアルタイム多点計測が可能であり,本研究成果にもとづいた広域の海底津波計による計測ネットワークが実現されれば,津波数値シミュレーションによって津波の規模・到達予定時刻を正確に把握し,正確な津波警報を発令することができる.そして津波による被害を最小限にとどめることが可能になるものと期待される.本研究では光学式海底津波計のための周波数シフト帰還型ファイバレーザを光源とした光学式水圧計を開発した.これは光ファイバセンサの光学長の水圧による変化を光周波数領域リフレクトメトリ技術を用いて高精度に計測するものである.センサはアルミニウム合金製のボビンに長さ870mの分散シフトファイバを巻線したもので,水圧感度-2.34 10^<-11>/Paが得られた.周波数シフト帰還型ファイバレーザは波長1.55μmで発振し,距離計測精度は10-<-9>であった.本システムの水圧計測精度は62Paを達成できた.これは水位変化に換算すると6.2mmとなり,津波警報に十分な計測精度であった.また逆伝播手法解析により面的広がりのある津波波源の推定を行った.これは2つの海底津波計それぞれについて津波の第一波の最高水位点およびゼロクロス点に対する波峰線を描き,その交点を波源域として推定するものである.今回,環太平洋を対象とした津波ネットワークについてシミュレーションした結果,ハワイ諸島周辺沖合に海底津波計を追加することにより20%以内の誤差で波源を推定できることが判った.わが国沿岸ではたびたび津波によって人命が奪われ、甚大な物的被害を被っている。津波による被害軽減には,確実な情報をいち早く提供することが必要不可欠であり,そのようなシステムが待ち望まれている.周波数シフト帰還型レーザーを光源とするレーザー水圧計は,その多重化によりリアルタイム多点計測が可能であり,本研究成果にもとづいた広域の海底津波計による計測ネットワークが実現されれば,津波数値シミュレーションによって津波の規模・到達予定時刻を正確に把握し,正確な津波警報を発令することができる.そして津波による被害を最小限にとどめることが可能になるものと期待される.1.津波計測用FSFレーザーの試作・性能評価光ファイバーの最低伝送損失波長である光波長1.5μmにおいて発振するFSFレーザーを,利得媒質としてEr:glassを用いて設計・試作した.通常のレーザー動作において光出力100mWを得ることを確認し,音響光学素子との組み合わせによるFSFレーザーの試作を行った.2.光ファイバー型圧力センサーの試作・性能評価1.064μmで発振するFSFレーザーを用いて,光ファイバ長をビート周波数に変換することにより測定を行った.光ファイバは物理長が約1kmのものを用いた.ビート周波数を繰り返し測定し,そのばらつきを求めたところ,標準偏差で7.2kHzであった.ビート周波数と長さの比例定数が323kHz/mmであることから,約20μmの精度で光ファイバ長を測定できることが明らかになった.さらに,光ファイバを高さ1mの水槽内に設置して水深測定を行った結果,水深測定精度は1mm程度であることを実証した.また,4mの水槽を設置し,さらに深い水深での実験の準備を行った.3.津波数値シミュレーションによる津波計測ネットワークの構成の検討海底津波計をどこにどのように設置すればどのような津波情報が得られるかを,三陸沖や環太平洋全域で検討を行った.過去のプレートテクトニクスやサイスミックカップリングを考慮して想定地震を設定し,波向線を用いて適切な津波計設置の選定方法を開発した.水圧計測用FSFレーザー水圧計測は光ファイバをセンサヘッドとして行うので、光ファイバとの整合性が高いエルビウム添加ファイバ(EDF)を利得媒質とするFSFレーザー(EDF-FSFレーザー)を構成した。EDF-FSFレーザーは発振波長が1.5μmであり光通信波長に一致し、これまでの1.064μm発振の固体レーザーを用いた場合に生じていた光ファイバとの整合性の問題を解決することができた。水圧計測実験水圧計測実験では、センサの形状と水圧測定感度の関係を二種類の環境において行った。

まず、研究所内に高さ4mの水槽を設置し、FSFレーザーを光源とし光ファイバ水圧センサからの信号の周波数(ビート周波数)と水位の関係を検討した。その結果、アルミ製のボビンに約1kmのファイバを巻いた構成が、水圧測定感度およびセンサの強度の点から有望であることがわかった。そこで、本学工学研究科地球工学専攻新妻研究室の高圧加圧装置を用いて、水深060mにおける水圧に等しい圧力を加圧し、ビート周波数と水位の関係を測定した結果、水圧に比例したビート周波数を測定した。津波数値シミュレーション海底津波計をどこにどのように設置すればどのような津波情報が得られるかを、三陸沖や環太平洋全域での検討を、前年に引き続き行った。過去のプレートテクトニクスやサイスミックカップリングを考慮して想定地震を設定し、波向線を用いて最適な津波計設置の選定方法を開発した。水圧計測器光学式海底津波計(OBTM)は,光ファイバ水圧センサの光学長変化を周波数シフト帰還型(FSF)ファイバレーザによる光周波数量域リフレクトメトリ法を用いて計測した.センサのボビン材質は高圧下での弾性特性を考慮した結果,アルミニウム合金を採用した.長さ0.8kmの分散シフトファイバを巻線しエポキシ樹脂で固定した本センサの水圧感度は-2.34 10^<-11>/PAであった。FSFファイバレーザは利得媒質にエルビウム添加ファイバ(EDF)を用い1.55μmにて1mWの出力が得られた.ルビジウム原子発振器を用いてFSFファイバレーザ距離計測の計測精度10^<-9>を達成した.水圧計測精度は生データにおいて460Pa,これに移動平均処理を施して62Pa(波高質換算6.2mm)を達成し、津波警報に十分な計測精度を得た.津波数値シミュレーション2000年6月より発生した伊豆諸島三宅島の群発地震を式根島近海および神津島近海に設置した自己浮上式の水晶型OBTMにより8月20日より9月28日の期間測定した.水圧データより潮汐理論値と大気圧,経時変化によるドリフトを補正除去し,2点間の水圧測定値の差を算出したところ,測定開始時より9月2日までの期間に15.0±0.3hPa/monthの有意な水圧変動が得られた.各島の検潮所の上下変動とこの結果はよく一致した.さらに国土地理院のGPS観測網にて観測した地殻変動活動からNishimuraらが求めた地殻変動源モデルと比較したところ,OBTMが地殻の沈降と隆起による水圧変化を捉えていたことが判った.また,逆転播手法解析により面的広がりである津波波源の推定を行った.これは2つのOBTMそれぞれについて津波の第一波の最高水位点およびゼロクロス点に対する波峰線を描き,その交点を波源域として推定するものである.今回,環太平洋を対象とした津波ネットワークについてシミュレーションした結果,ハワイ諸島周辺沖合にOBTMを追加することにより20%以内の誤差で波源を推定できることが判った.
妊娠初期から産後1ヶ月までの夫の役割変換

昨年度は、妊娠初期から産後1ヶ月までの夫の役割変換における縦断研究のうち、2組の夫婦を対象にし、それぞれの夫について妊娠初期と中期における夫の役割変換の過程を明らかにすることに取り組んだ。その結果、妊娠初期では、「妊娠への関心」、「妻・胎児へ関心を向け始める」、「漠然とした家族像の描写」の3つのカテゴリーが抽出され、妊娠中期では、「妻の身体・心理・社会的変化への関心」、「妻・胎児へ関心の上昇」、「妻・胎児へ関心の低下」、「漠然とした家族像の描写」の4つのカテゴリーが抽出された。そして、これらのカテゴリーは、両時期ともにそれぞれが関連し合っていることが明らかになった。本年度は、昨年度の対象に2組を加えて引き続き、妊娠初期から産後1ヶ月までの夫の役割変換の過程について明らかにした。研究方法は、本年度加えた2組の対象のそれぞれの夫に対しては、1.妊娠確定後妻の状態が安定した時期(1回目)、2.胎動知覚の時期(2回目)、3.分娩前の時期(3回目)、4.産後早期の時期(4回目)、5.産後1ヶ月頃の時期(5回目)に5回の面接を行った。昨年度からの対象の2人の夫には、それぞれ3回目から5回目の面接を行った。4人の夫の面接内容は昨年と同様に質的に分析した。その結果、妊娠確定後妻の状態が安定した時期(1回目)、2.胎動知覚の時期(2回目)においては、新しいカテゴリーの抽出はなかったが、1回日の面接で抽出された、「妊娠への関心」のカテゴリー名を「子どもを持つことへの関心」に、「妻・胎児へ関心を向け始める」のカテゴリー名を「妻・胎児へ関心」に変更した。分娩前の時期(3回目)では、「妻の身体・心理・社会的変化への関心」、「妻・胎児への関心の上昇」、「人間としての成長発達」、「漠然とした家族像の描写」の4つのカテゴリーが、産後早期の時期(4回目)と産後1ヶ月頃の時期(5回目)では、「第1子を迎える」、「妻・第1子への関心の上昇」、「人間としての成長発達」、「漠然とした家族像の描写」の4つのカテゴリーが抽出され、1回目から3回目と同様にそれぞれが関連し合っていた。以上の結果より、妻と第1子に関心を持ち続けることが夫の人間としての成長発達を促していると考えられた。
環境感覚により誘導される植物細胞死のオートファジーによる制御機構の解明

ヒメツリガネゴケにおいて、オートファジー関連遺伝子の一つであるATG5遺伝子を破壊した株(atg5株)を作製した。その表現型を調べ、I.原糸体が暗所で引き起こす老化(細胞死)においては、atg5株は野生株に比べて早く細胞死を引き起こす;II.乾燥ストレスにより野生株は細胞死を引き起こすが、atg5株は乾燥に耐性を示すことを見出した。本研究では、これらの現象をさらに詳しく調べた。(1)原糸体コロニーを暗所に置いたときに誘導される細胞死は、タンパク質合成阻害剤シクロヘキシミドによって阻害された。すなわち、ヒメツリガネゴケ原糸体の暗誘導細胞死は、高等植物の緑葉が暗所で起こす老化と同様にタンパク質合成を必要とするプログラムされた現象であると考えられる。(2)ヒメツリガネゴケ原糸体の暗誘導細胞死の過程では、SAG12などの高等植物の老化過程で発現上昇することが知られている老化マーカー遺伝子が発現上昇すること、老化を早く引き起こすatg5株では野生株よりもこれらマーカー遺伝子の発現上昇が早く起こることを明らかにした。(3)乾燥ストレスを与える際の乾燥時間を24時間から1時間にまで短くしても、その後のコロニーの生死はほぼ影響を受けなかった。このことは、含水率がほぼ0になる脱水過程、含水率0の状態での乾燥時間、含水率0から元の含水率に戻る吸水過程という3つの過程の中で、吸水過程が細胞死に大きく影響を与えていることを示している。(4)吸水過程でいくつかのATG遺伝子の発現が上昇した。さらに、吸水過程の原糸体をオートファジー阻害剤3-methyladenineで処理すると細胞死を起こす細胞の割合は減少した。このことは、吸水過程でマクロオートファジーが活性化しており、これが細胞死と密接に関係していることを示唆している。26年度が最終年度であるため、記入しない。1.ヒメツリガネゴケ暗所で誘導される細胞死の解析(1)暗誘導老化に伴う緑葉の老化マーカー遺伝子の発現パターンを解析し、ヒメツリガネゴケ原糸体の老化過程でもいくつかの高等植物で見出された緑葉老化マーカー遺伝子の転写活性が上昇していることを明らかにした。(2)暗所で誘導される老化過程におけるタンパク質の変動を解析し、リブロース2リン酸カルボキシラーゼが減少することがわかっていたが、その他のタンパク質の変動を詳しく調べるため、二次元電気泳動による解析の実験条件を確立した。2.ヒメツリガネゴケ乾燥ストレスで誘導される細胞死の解析(1)乾燥処理により細胞内の含水量を低下させた後、栄養培地上で吸水させると、吸水過程に入ってからの比較的短時間でLEA-likeタンパク質を含む細胞内タンパク質の激しい分解が起こることがわかった。この分解はオートファジー欠損株atg5株でもほぼ同様に進行したので、まずLEA-likeタンパク質の分解にはオートファジーが寄与していないと考えられた。さらに乾燥ストレス耐性を付与すると考えられるLEA-likeタンパク質などの保護タンパク質がオートファジーにより分解されてしまうことが原因で野生株がatg5株よりも乾燥ストレス感受性になるという考え方はできないと結論した。3.ゼニゴケ葉状体細胞死の解析(1)ゼニゴケ葉状体を暗所に置いたときにおこる老化の変異体をスクリーニングし、暗所に置くことで急速に老化する変異体を得た。さらにスクリーニングを続けている。交付された研究費で植物インキュベーターを購入することができ、ヒメツリガネゴケの培養の設備が改善された。このことなどにより、ほとんどの実験がほぼ計画通りに進行した。

ただ、オートファジー関連遺伝子破壊株の作成が計画よりも遅れており、他のいくつかの実験の中にも研究計画通りに進行しないものがあった。よって、(2)おおむね順調に進展していると自己評価した。1.ヒメツリガネゴケ暗所で誘導される細胞死の解析(1)ATG5遺伝子破壊株以外のオートファジー関連遺伝子破壊株を単離する。(2)二次元電気泳動を用いて、暗誘導老化に伴う野生株とオートファジー欠損株のタンパク質分解の詳細を解析することから、オートファジーの基質タンパク質を明らかにする。(3)細胞の増殖能力を生死判定の指標にして、暗処理時間を横軸に、生きた細胞の割合を縦軸に描いたグラフを作成する。暗処理後に生存を分ける閾値が存在するかどうかを明らかにする。2.ヒメツリガネゴケ乾燥ストレスで誘導される細胞死の解析(1)二次元電気泳動を用いて、吸水後に急速におこるタンパク質分解を解析し、野生株とオートファジー欠損株を比較することから、オートファジーの基質タンパク質を明らかにする。(2)総細胞数が数個からなる小さなコロニーを用いて、乾燥ストレスを与える実験を行い、1つの細胞の生存率を計算できるように実験系を改良する。3.ゼニゴケ葉状体細胞死の解析(1)ゼニゴケ葉状体を暗所に置いたときにおこる老化の変異体をスクリーニングをさらに続ける。(2)得られた突然変異体の原因遺伝子を明らかにする。
ヒト顎関節円板・滑膜病変に対するANK遺伝子を用いた遺伝子診断法の開発

1、ヒト顎関節円板、滑膜におけるANKの発現本学附属病院及びその関連施設にて採取した顎関節内障、変形性顎関節症、滑膜軟骨腫症など種々の臨床病態を示すヒト顎関節円板の標本を用いて、顎関節滑膜細胞を初代培養し、その細胞におけるマウスank遺伝子と相同なヒト遺伝子であるANKHの発現をRT-PCRにて検討し、ANKHのmRNAの発現を確認した。2、ヒトANK遺伝子変異の解析顎関節症に関するヒト遺伝子解析の申請は、平成14年12月9日京都大学医学研究科の医の倫理委員会にて承認された(第G86号)。種々の顎関節円板、滑膜病変のうち本学附属病院を受診した顎関節内障(closed lock/)の患者を対象として、十分なインフォームドコンセントを行った後、同意を得られた患者より、10mlの採血を行い。各サンプルを匿名化後、5mlは冷凍保存し、5mlよりgenomic DNAを抽出している。現在の所、80例ほど保存した。そのうち12例に関して、上記のgenomic DNAをテンプレートして、プロモーター領域と各11エクソンをgenomic PCRにて増幅し、エクソン-イントロン境界部とANKHの全翻訳領域の塩基配列を検討した。エクソン2、8とエクソン-イントロン境界部近傍のイントロン10に新たなポリモルフィズムを見い出した。更に、プロモーター領域にGGC triple repeatのポリモルフィズムを見い出した。GGC triple repeatに関しては、更に症例数を増やし、患者-対照研究を現在行っているところである。1、ヒト顎関節円板、滑膜におけるANKの発現本学附属病院及びその関連施設にて採取した顎関節内障、変形性顎関節症、滑膜軟骨腫症など種々の臨床病態を示すヒト顎関節円板の標本を用いて、顎関節滑膜培養細胞系樹立した。その細胞株におけるマウスank遺伝子と相同なヒト遺伝子であるANKHの発現をRT-PCRにて検討し、ANKHのmRNAの発現を確認した。顎関節内障、変形性顎関節症、滑膜軟骨腫症など種々の臨床病態を示す顎関節円板、滑膜病変を有する患者と正常なヒト顎関節滑液中のPPi濃度の測定し、臨床病態とPPi濃度との関連を検討している。3、ヒトANK遺伝子変異の解析種々の顎関節疾患とANKHの変異、多型との相関を検討するため、現在、ヒトank遺伝子解析計画を本学の医の倫理委員会に申請中である1、ヒト顎関節円板、滑膜におけるANKの発現本学附属病院及びその関連施設にて採取した顎関節内障、変形性顎関節症、滑膜軟骨腫症など種々の臨床病態を示すヒト顎関節円板の標本を用いて、顎関節滑膜細胞を初代培養し、その細胞におけるマウスank遺伝子と相同なヒト遺伝子であるANKHの発現をRT-PCRにて検討し、ANKHのmRNAの発現を確認した。3、ヒトANK遺伝子変異の解析上記初代培養細胞より抽出したmRNAよりRT-PCRにて増幅したANKHの全翻訳領域の塩基配列を複数例検討しているが、現在のところ有意な変異、ポリモルフィズムは見い出されていない。更に症例数を増やして、現在検討中である。
腸肝循環の脱抱合メカニズムにおける薬物相互作用の分子機構解明

29年度に行った検討結果を踏まえ、βグルクロニダーゼを介したグルクロン酸の脱抱合を阻害する薬物について阻害強度の検討を行った。具体的にはミコフェノール酸のグルクロン酸抱合体(MPAG)の脱抱合モデルを作成し、βグルクロニダーゼによるミコフェノール酸(MPA)への脱抱合反応に対する阻害剤共存下の影響について検討を行った。阻害剤にはフェノールフタレインβグルクロニド(PhePG)、エゼチミブグルクロニド(EZMG)、SN38グルクロニド(SN38G)、グルクロン酸構造を有するバイカリン(Baicalin)、アモキサピン(AMOX)、シプロフロキサシン(CPFX)の6剤を用いた。評価項目としてIC50値を算出し、各薬剤の阻害強度について評価した。最初にMPAGの濃度条件下におけるMPAの生成量を測定し、0次反応時間内での速度論的な解析を行ったところ、Vmax値は61uM/min、Km値は1422uMと算出された。次にMPAGをKm値付近で固定し、阻害剤の濃度条件下における脱抱合への影響を検討することで阻害剤のIC50値を算出した。その結果、各阻害剤のIC50値は1.0uM(AMOX)、17.4uM(CPFX)、111.2uM(Baicalin)、217.5uM(PhePG)、306.2uM (SN38G)、340.6uM(EZMG)でありグルクロン酸構造を持たないAMOXやCPFXのIC50値は低濃度で阻害を示すことが明らかになった。グルクロン酸抱合体の脱抱合反応はAMOXやCPFXのように分子構造内にピペラジン骨格を有する薬物が強く影響することから、臨床現場でのミコフェノール酸の血中濃度変動に影響している可能性が示唆された。年間計画通り基礎実験は終了した。今後は臨床データの収集とその評価について検討を行う準備段階に移行している。臨床でのグルクロン酸抱合体の寄与が大きい薬物(ミコフェノール酸やイリノテカンなど)の投薬歴がある患者を抽出する。29年度に検討した阻害剤について併用群と非併用群における薬物の血中濃度変動や、副作用の重症化率について調査を行うことで臨床現場への影響を検討する。既に報告されているβグルクロニダーゼの阻害活性を有する薬剤から臨床現場で使用されている医薬品に限定してイリノテカン代謝物(SN38G)の脱抱合反応における阻害効果について検討を行った。対象薬剤は、βグルクロニダーゼに対して阻害効果を示すアモキサピン(Clin.Cancer.Res.30:3521-3530,2014)を含む抗うつ薬。メフロキン(J.Biomol.Screen.17:957-965,2012)を含む抗マラリア薬、駆虫薬。シプロフロキサシン(Basic.Clin.Pharmacol.Toxicol.118:333-337,2016)を含むニューキノロン系抗菌薬とした。抗うつ薬(アモキサピン、ロキサピン、ノルトリプチリン、クロミプラミン、ミアンセリン)共存下におけるβグルクロニダーゼを介したSN38GからSN38への脱抱合反応はアモキサピン共存下でほぼ完全に阻害された。またノルトリプチリン共存下ではわずかな阻害が認められたが、他の抗うつ薬では阻害は認められなかった。一方、抗マラリア薬(メフロキン、キニーネ)と駆虫薬(メトロニダゾール)共存下におけるβグルクロニダーゼを介したSN38GからSN38への脱抱合反応はメフロキン共存下においてもほぼ完全に阻害された。しかしながら、キニーネやメトロニダゾール共存下では阻害は認められなかった。また、シプロフロキサシン共存下におけるβグルクロニダーゼを介したSN38GからSN38への脱抱合反応は有意な阻害が認められたが、その阻害効果は同濃度のアモキサピンやメフロキンと比較すると軽度であった。アモキサピンやシプロフロキサシンは分子構造上にピペラジン骨格を有している。また、メフロキンの分子構造上にはピペラジン骨格を持たないが同様にβグルクロニダーゼに対して強力な阻害活性を示していた。計画では、阻害活性を示す薬剤のスクリーニングを終了して、次年度より脱抱合反応に用いる基質を変更し、検討を行う予定であった。しかし、測定機器のメンテナンスや試薬の購入に時間を要したこと。当初製薬会社より提供予定であった、基質が一部提供されなかったことから試薬購入費が増加し研究費が不足したために、当初予定していた複数のキノロン系抗菌薬とセフェム系抗菌薬の検討が終了していない。28年度の結果を基に、三環系抗うつ薬であるアモキサピンを用いて、イリノテカン代謝物の脱抱合反応における影響について検討(時間経過による影響,IC50,阻害様式)を行った。脱抱合解析モデルを用いた検討により、アモキサピンはイリノテカン代謝物から活性体であるSN38の生成量を有意に低下した。また、イリノテカン代謝物の脱抱合反応は基質であるフェノールフタレイングルクロニド併用時は時間経過とともにSN38の生成量が徐々に増加していたにも関わらず、アモキサピン併用時には反応開始直後から90分までの間、ほぼ完全に阻害されていた。

さらに、イリノテカン代謝物の濃度条件下におけるSN38の生成量を測定することで速度論的な解析を行ったところ、Vmax値は1263uM/30min、Km値は489uMと算出された。次に、イリノテカン代謝物をKm値付近で固定し、阻害剤の濃度条件下におけるイリノテカン代謝物の影響について検討することでIC50値を算出したところ、フェノールフタレイングルクロニド(基質)は586uMであったが、アモキサピンは1.6uMと極めて低濃度での阻害が認められた。最後に、阻害様式について検討するため、各阻害剤をIC50値付近で固定し、イリノテカン代謝物の濃度条件下による脱抱合への影響について検討を行ったところ、フェノールフタレイングルクロニド(基質)は競合阻害、アモキサピンは非競合阻害の傾向を示した。アモキサピンは過去に我々が報告したシプロフロキサシンよりもβグルクロニダーゼに対する阻害作用をが強く、グルクロン酸代謝物の腸肝循環への影響が大きいことが示唆された。ミコフェノール酸のグルクロン酸代謝物の入手が不可能であったが、何とか購入先を見つけることができ、検討再開した。しかし、イリノテカン以外のグルクロン酸代謝物並びに活性本体の測定系並びに、定量方法について、文献等を参考に検討していたが、当施設での測定機器で検出させるのに時間を要した。しかし、実験条件並びに測定系の再現性の目途がついたため、30年度より検討を開始する予定である。29年度に行った検討結果を踏まえ、βグルクロニダーゼを介したグルクロン酸の脱抱合を阻害する薬物について阻害強度の検討を行った。具体的にはミコフェノール酸のグルクロン酸抱合体(MPAG)の脱抱合モデルを作成し、βグルクロニダーゼによるミコフェノール酸(MPA)への脱抱合反応に対する阻害剤共存下の影響について検討を行った。阻害剤にはフェノールフタレインβグルクロニド(PhePG)、エゼチミブグルクロニド(EZMG)、SN38グルクロニド(SN38G)、グルクロン酸構造を有するバイカリン(Baicalin)、アモキサピン(AMOX)、シプロフロキサシン(CPFX)の6剤を用いた。評価項目としてIC50値を算出し、各薬剤の阻害強度について評価した。最初にMPAGの濃度条件下におけるMPAの生成量を測定し、0次反応時間内での速度論的な解析を行ったところ、Vmax値は61uM/min、Km値は1422uMと算出された。次にMPAGをKm値付近で固定し、阻害剤の濃度条件下における脱抱合への影響を検討することで阻害剤のIC50値を算出した。その結果、各阻害剤のIC50値は1.0uM(AMOX)、17.4uM(CPFX)、111.2uM(Baicalin)、217.5uM(PhePG)、306.2uM (SN38G)、340.6uM(EZMG)でありグルクロン酸構造を持たないAMOXやCPFXのIC50値は低濃度で阻害を示すことが明らかになった。グルクロン酸抱合体の脱抱合反応はAMOXやCPFXのように分子構造内にピペラジン骨格を有する薬物が強く影響することから、臨床現場でのミコフェノール酸の血中濃度変動に影響している可能性が示唆された。年間計画通り基礎実験は終了した。今後は臨床データの収集とその評価について検討を行う準備段階に移行している。まず、次年度前半には脱抱合反応によるスクリーニングを終了し、臨床現場で使用されているβグルクロニダーゼ阻害剤を抽出する。その後、イリノテカン代謝物(SN38G)、エゼチミブ代謝物(グルクロン酸抱合体)の基質を用いて脱抱合反応におけるβグルクロニダーゼの阻害効果について、当初の予定通り時間経過に伴う影響、濃度依存的な影響、阻害様式について検証し、阻害強度について評価する。
ゾーンプレートを用いた硬X線干渉顕微鏡の開発とその応用

ゾーンプレートを2枚用いて同軸で干渉させる新しいタイプのX線干渉顕微鏡の開発を放射光施設SPring・8BL20XUにてエネルギー810keVのX線を用いて行った。分解能評価では、0.2μm線幅まで分解させることができた。また、位相検出感度はλ/62と見積もられた。フリンジスキャンを用いた位相トモグラフィーシステムを構築し、ドライ及び凍結生物試料の3次元位相再構成に成功した。まず、既存のゾーンプレート(直径155μm,最外輪帯幅100nm)を2枚用いてSPring-8 BL20XUにてX線干渉顕微鏡を設計・製作し実験を行った。1枚目ゾーンプレートの1次光と2枚目のゾーンプレートの-1次光を重ねることにより、エネルギー10keVのX線で干渉像を作成した。石英板を用いた位相シフターでフリンジスキャンを行い、視野およそ50μm,分解能約0.3μmの位相再構成像を得ることに成功した。また、90投影/180度の位相再構成像から直径2.8μmのポリスチレン球や人工ダイヤモンドの3次元位相再構成に成功した。次に、より高分解能化、広視野化を図るため、直径330μm,最外輪帯幅50nmのゾーンプレートを2枚作成した。このゾーンプレートを用いたX線干渉顕微鏡を作成し、SPring-8 BL20XUにてエネルギー8keVのX線で実験を行った。これによって視野をおよそ100150μmまで拡大することができた。しかし分解能は0.3μm程度となり、ゾーンプレート自体の理論分解能60nmと比較して悪い値に留まった。これは、拡大倍率が約50倍と低いため検出器として用いた蛍光板の分解能が影響しているものと考えられる。このX線干渉顕微鏡を用いて位相トモグラフィー実験を行い、植物の胞子や毛根等の3次元位相再構成に成功した。これまでの研究で、直径200μm,長さ100μm程度までの乾燥した試料であればフリンジスキャンによる位相再構成によってサブミクロンの空間分解能で位相再構成ができる光学系を完成することができた。今年度は、前年度作成した直径330μm,最外輪体幅50nmのゾーンプレートを用いた干渉計の高精度化、およびフリンジスキャンによる位相再構成を用いた3次元位相トモグラフィーの生物試料への応用実験を行った。今回視野を広くしたことによって、SPring-8BL20XUアンジュレーターを用いても十分な空間コヒーレンスが確保できなくなった。そのため、上流に幅50μmのスリットを導入することによって約200μmの視野全面で干渉像を得ることができた。また、光学系ホルダー類をより剛性の高いものに改良することにより、エネルギー8keVで線幅200nmのTaパターンまで位相像として分解結像することができた。試料として植物の胞子を主に用いて位相トモグラフィーの最適化を行った。試料をガラスキャピラリの先端部に固定して回転ステージに取り付けた。20s露光の4枚の像から位相再構成し、位相アンラッピング処理をして位相像とした。この投影像を2度間隔で90投影記録し、SLフィルターを用いたCBP法で再構成を行った。表面の凹凸等の形状をサブミクロンの空間分解能で再構成することができた。生物試料を生のまま観察する場合、試料の乾燥や放射線損傷の影響を避けるためには試料を凍結して観察することが有効である。しかし、大気中でトモグラフィー観察を行う場合には、試料のぶれが大きくこれまでうまくいかなかった。本研究では、冷却窒素ガスと試料ステージの回転軸を同軸にして工夫することによりぶれを0.1μm程度にまで抑えることに成功した。現在用いているゾーンプレートは厚さ400nmで、8keVでの集光効率は4%と低い。より高い集光効率を得るにはより厚いゾーンプレートが必要となる。そこで、今年度は厚さ800nmのゾーンプレートをさらに2枚作成した。この評価は次年度行う予定である。今年度はこれまでに開発したSPring-8 BL20XUにおけるX線干渉顕微鏡の生物試料、特に軟骨組織のイメージングを目的に実験を行った。ウシの自然軟骨、試験管内培養、ヌードマウス皮下培養試料において、それぞれ凍結乾燥した試料、冷却窒素ガスにより凍結した試料の8keV X線による3次元位相トモグラフイー像を得ることが出来た。凍結試料については位相変化が大きいため、現時点では位相の2π周期のギャップを補正するアンラップが十分に機能していないが、その内部構造をサブミクロン分解能で再構成することが出来、このような再生医療分野などの細胞集合体における観察への有用性を示すことができた。また、Photon Factory BL3Cで開発中のX線位相差顕微鏡においてもそれらの凍結乾燥試料を観察し、5keV X線による3次元位相コントラストトモグラフイー像を得ることに成功した。位相差顕微鏡では正確な位相再構成はできないが、位相によるエッジコントラストの付いた再構成像を得ることが出来た。
アジア・アフリカにおける人の移動とカカオ生産拠点の変容

本研究は、世界トップのカカオ生産を誇るコートジボワールをはじめとしたアフリカのカカオ生産国と、生産量が急進しているインドネシアを主としたアジアのカカオ生産国を対象に、人の移動(労働力の確保・維持の問題)、生産国の構造変化(チョコレートの消費・加工・流通の変化)に注目して、それらがカカオの生産にどのような影響を与えているのかを明らかにする。また、アジアのカカオ生産国が先進地のアフリカと連携できる仕組みを考えたい。
注入同期の実現可能限界を達成する最適設計論の確立および応用開拓

注入同期により発振器の周波数安定性の向上が可能である.そのため様々な応用を念頭に盛んに研究が進められている.ところが注入同期の性能を最適化する理論や解析的設計手法は,その必要性にも関わらず,これまで確立されていなかった.本研究は新規な非線形最適化理論を構築することにより,注入同期の性能最適化を初めて可能にした.さらに本研究は,注入同期型E級発振器を例として,発振器における引き込み周波数帯(ロックレンジ)の最大化の実現可能性を理論,数値シミュレーション,回路実験によりはじめて実証した.近年の電子機器の高周波数化,省電力化,微細化にともない,注入同期という古くからの基盤技術がリバイバルし,様々な応用にその有効性が報告されている.本研究では,種々の現実的制約条件下での注入同期の性能限界(実現可能限界)を解明するとともに,これを達成する最適設計論を構築し,その実験検証を行う.さらに,この最適設計論を援用し応用分野開拓に踏み込む.具体的には,(i)新規な非線形最適化理論を開拓・強化しつつ,現実的な注入同期の制約条件に対応可能な系統的最適設計論とアルゴリズムを構築し,(ii)これをマイクロエレクトロニクス,植物工場(生物時計),さらにナノマテリアルにまで至る応用開拓に組織的に適用することを目的とする.上記の(i)の非線形最適化理論を開拓・強化のために,その単一振動子の場合において理論的土台として,次の3つの基礎を整備する必要がある:「変分解析による極値問題の解法」「関数不等式による極値問題の解法」「位相方程式の基礎の再整備」.これらの前半の2つは,既にほぼ完成している.一方, 3番目の課題は,摂動論からの見直しが必要であり,これが当面の課題である.一方,上記の(ii)の応用開拓として,その対象となるマイクロエレクトロニクス発振器ならびに植物工場での生物時計において,位相応答関数(位相リセット曲線)という非線形特性に係わるデータを精度良く得ることが肝要であるが,その準備が整ってきており,これをもとに, (i)の理論に基づく設計論を構築し,実際にシミュレーションと実験に適用することにより検証をおこなうことが現在の課題である.近年の電子式器の高周波数化・省電力化・微細化にともない,注入同期という古くからの基礎技術がリバイバルし様々な応用にその有効性が報告されている.本研究では,種々の現実的制約条件下での注入同期の性能限界(実現可能限界)を解明するとともに,これを達成する最適設計論を構築し,その実験検証を行う.さらに,この最適設計論を援用し応用分野開拓に踏み込む.具体的には,(i)新規な非線形最適化理論を開拓・強化しつつ,現実的な注入同期の制約条件に対応可能な系統的最適設計論とアルゴリズムを構築する.(ii)これをマイクロエレクトロニクス,植物工場(生物時計),さらにナノマテリアルにまで至る応用開拓に組織的に適用することを目的とする.上記の(i)の非線形最適化理論を構築するために,まず出発点として単一振動子の場合において,次の3つの基礎を整備する必要があった:「変分法による極値問題の解法」「関数不等式による極値問題の解法」「位相方程式の基礎の再整備」.これらは,当該年度に完成している.これを踏まえ、複数の振動子からなる結合系の取り扱いが必要であり,これが当面の課題である.一方上記の(ii)の応用開拓として,その対象となるマイクロエレクトロニクス発振器において,位相応答関数(位相リセット曲線)という非線形特性にかかわるデータを精度よく得ることが肝要であるが,その準備が整備された.これをもとに,(i)の理論に基づく設計論を構築し,実際にシュミレーションと実験に適用することにより検証をおこなうことが可能となった.その成果の一部が論文として出版される予定である.以上のマイクロエレクトロニクス発振器での方法論と成果を,植物工場での生物時計の最適制御に適用することが当面の課題である.当初の計画に先立ち、十分な下準備が行われており、また研究者招聘などにより共同研究を活性化してきたことが良好な進捗に貢献していると考えられる。近年の電子機器の高周波数化・省電力化・微細化にともない,注入同期という古くからの基礎技術が一層深化しつつあり,現在の様々な応用においてもその有効性が報告されている.本研究は,種々の現実的制約条件下での注入同期の性能限界(実現可能限界)を解明するとともに,これを達成する最適設計論を構築し,その実験検証を行う.さらに,この最適設計論を援用し応用分野開拓に踏み込んでいる.具体的には,(i)新規な非線形最適化理論を開拓・強化しつつ,現実的な注入同期の制約条件に対応可能な系統的最適設計論とアルゴリズムを構築し,(ii)これをマイクロエレクトロニクス,植物工場(生物時計),さらにナノマテリアルにまで至る応用開拓に組織的に適用することを目的としている.上記の(i)の非線形最適化理論を構築するために,まず出発点として単一振動子の場合において,理論的基礎を整備する必要があり,これはある程度完成した.成果として,この方向に関する成果が論文発表される予定である.また,当初予期しなかった理論的進展もあり,この方向を模索した結果,想定外の成果も得られた.一方,上記の(ii)の応用開拓として,その対象となるマイクロエレクトロニクス発振器において,位相応答関数(位相リセット曲線)という非線形特性にかかわるデータを精度よく得ることが肝要であったが,これについては当該年度に実際の電子回路の実験系に対し一定の成果が得られた.

その結果をもとに,(i)の最適化理論に基づく設計アルゴリズムが適用され,数値シュミレーションと実験系による検証により,理論の有用性が確認された.現在は最適設計アルゴリズムの適用対象を広げる段階である.当初の計画に加え,研究会発表などにより新規な共同研究者との情報交換を経て,新規な理論的展開が進んでいる.近年の電子機器の高周波数化・省電力化・微細化にともない,注入同期という古くからの基礎技術が一層深化しつつあり,現在の様々な応用においてもその有効性が報告されている.本研究は,種々の現実的制約条件下での注入同期の性能向上限界(実現可能限界)を解明するとともに,これを達成する最適設計論を構築し,その実験検証を行なった.その結果,この最適設計論を援用することにより応用分野開拓に成功した.その内容は,次の2点である.(i)新規な非線形最適化理論の開拓・強化.さらに,現実的な注入同期の制約条件に対応可能な系統的最適設計論とアルゴリズムの構築.(ii)これをマイクロエレクトロニクス,植物工場(生物時計),さらにナノマテリアルにまで至る応用開拓に組織的に適用すること.上記の(i)の非線形最適化理論を構築するために,まず出発点として単一振動子の場合において,理論的基礎を整備した.成果として,これに関する成果が論文発表される予定である.また,当初予期しなかった理論的進展もあり,この方向を模索した結果,想定外の成果も得られた.これは論文投稿中である.一方,上記の(ii)の応用開拓として,その対象となるマイクロエレクトロニクス発振器において,位相応答関数(位相リセット曲線)という発振器の非線形特性にかかわるデータを精度よく得ることが肝要であった.これは前年度に解決され,その結果をもとに, (i)の最適化理論に基づく設計アルゴリズムが適用され,数値シミュレーションと実験系による検証が可能となった.この結果も現在論文投稿中である.また,植物工場,ナノマテリアルに至る応用開拓については,現在引き続き研究を進めている.注入同期により発振器の周波数安定性の向上が可能である.そのため様々な応用を念頭に盛んに研究が進められている.ところが注入同期の性能を最適化する理論や解析的設計手法は,その必要性にも関わらず,これまで確立されていなかった.本研究は新規な非線形最適化理論を構築することにより,注入同期の性能最適化を初めて可能にした.さらに本研究は,注入同期型E級発振器を例として,発振器における引き込み周波数帯(ロックレンジ)の最大化の実現可能性を理論,数値シミュレーション,回路実験によりはじめて実証した.当初の計画に先立ち、十分な下準備が行われており、また研究者招聘などにより共同研究を活性化してきたことが良好な進捗に貢献していると考えられる。今後の推進方策として、理論的側面での進捗が著しい現状を踏まえ、応用に特化するフェーズを若干後ろにずらして研究計画のタイムスケジュールの見直しを行う。今後の推進方策として,理論的側面での進捗が計画を上回り進んでいる現状を踏まえ,植物工場などの新規な応用開拓を後に回し,ここまでの研究成果のアウトプットの方向の見直しを行う.具体的には,新規に得られた最適化理論の深化・汎用性の向上を検討し,更に,構築された最適設計アルゴリズムにGUI機能を持たせたソフトとして完成し公開することを目指す.29年度が最終年度であるため、記入しない。
効率的で正しいゲーム木探索アルゴリズムの研究

探索アルゴリズムはコンピュータサイエンスにおける基本的な手法であり、重要な応用分野の一つとしてゲームがある。ゲームの利用者の観点からは、探索アルゴリズム(ゲーム木探索アルゴリズム)が高速にかつ正しく問題を解けることが要求される。ところが、これまでのゲーム木探索アルゴリズムは、探索効率を落としたくないために正当性を保証しないアルゴリズムを利用するか、または解の正当性を保証したいために何千倍も遅い非効率なアルゴリズムを用いるかというどちらかの妥協を行ってきた。本研究では、このような探索効率と正当性の問題を解決するのが目標である。平成18年度の研究では、探索アルゴリズムの正当性を理論的に証明でき、効率的であることが分かったので、平成19年度は、研究目標にある通り、探索アルゴリズムのさらなる効率化を行った。囲碁とチェッカーを探索の題材に選び、コンピュータ上に開発したアルゴリズムを実装し、実験的に効率の良いアルゴリズムであることを示した。本研究の大きな成果として、チェッカーが引き分けであることを証明し、Science誌に掲載され、2007年度の科学的進歩の第10位にランクされた。また、最新の関連研究を調査し、本研究との比較を行い、開発した手法が優れていることが分かった。さらに、囲碁を題材にして、ランダム・サンプリングを用いた方法と効率に関する研究を開始した。ランダム・サンプリングを行う対象としては、囲碁を用いた。ランダム・サンプリングと木探索を組み合わせると非常に有効であることが、実験的に分かった。本年度は、研究目標にある通り、解の正当性を保証するアルゴリズムを構築し、探索アルゴリズムのさらなる効率化を行った。正当性の研究では、探索アルゴリズムが解を返したときには、常に正しい結果であることを理論的に保証することができた。効率化の研究では、囲碁を探索の題材に選び、コンピュータ上に開発したアルゴリズムを実装し、実験的に効率の良いアルゴリズムであることを示した。初期実験では、ランダム・サンプリングは効率的な方法であるが、サンプル数を大幅に増やしてもアルゴリズムの性能が上がりにくいことが実験的に分かった。