hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
実世界動的相互作用下での随伴性検出と利用を導く意図理解を通じた語彙獲得発達モデル

本年度は語彙獲得に必要な共同注意行動において,養育者の内部状態(意図)を理解し,その理解が幼児の共同注意発達過程における様々な行動の獲得に繋がることを計算機シミュレーションで示した,学習者(幼児)が養育者と強調して共同注意行動を行うためには,養育者の内部状態を推定し,それに適した行動をとる必要がある.しかし,学習者にとって,養育者の内部状態は直接観測できない情報である.そこで,養育者の内部状態に随伴して現れる行動を検出し,それをもとに養育者の内部状態を推定し,それに応じて共同注意に達するための最適行動が学習できるシステムを開発した.具体的にはHMMによる隠れ状態(内部状態)を含めた養育者の行動の随伴性をモデル化し,強化学習を用いて,各内部状態に応じた最適行動を学習する枠組みである.共同注意発達モデルの従来研究では,視線追従(応答的共同注意)の発達過程までしかモデル化されていなかったが,本研究の提案システムでは養育者の内部状態の検出に伴う,最適行動の変容により,幼児の応答的共同注意から誘導的共同注意までの一連の発達過程を説明できることを示した.また,養育者の随伴的な行動の検出には,その複雑さによって検出するために見なければいけない履歴の大きさが異なってくる.そこで,提案システムに参照履歴,すなわち記憶容量を導入した.これによって,共同注意と同時期に発達する短期記憶の発達が幼児の誘導的共同注意を引き出すトリガーに成り得ることを示した.また,その記憶機能が低いままであると,共同注意発達に障害をもつ自閉症のような発達過程をたどることを示し,自閉症の共同注意の発達障害が短期記憶容量(もしくはワーキングメモリ)の不足に起因する可能性を示した.ただし,語彙を考慮した発達のモデル化まではたどり着いていない.人とのやりとりを通じて,視線追従および語彙の相互促進的同時学習が可能なマルチモーダル共同注意獲得システムを拡張するため,観測される人の顔情報と注視すべき位置との対応関係を学習する視線追従機能において,粗い顔情報(頭方向を表す情報)の特徴空間と細かい顔情報(視線方向を表す情報)の特徴空間の異なる表現系をもつ特徴空間の同時学習機能を加えた,これにより,異なるモダリティの注意機能の相互促進だけでなく,同一モダリティ内の粒度の異なる注意機能の相互促進的学習を実現した.このモデルでは,人の頭方向を利用した視線追従能力が先に獲得され,徐々に視線情報を利用した視線追従能力も獲得し,それらの二つの注意機能を並行して利用することで視線追従による共同注意の精度を高めるようになるという学習過程を示ている.これによって,人の幼児の視線追従の発達過程へより相同するモデルに拡張できた.また,本研究で提案しているモデルでは,対象物を見ている人の顔情報と対象物の名称を発話している音声情報は常に同期して学習者に与えられていることを仮定していた.しかし,人の幼児が親とやりとりを行う場面において,親が幼児に対し,常に対象物を見ながらその名前を発話しているとは考えにくい,そこで,視線追従獲得前の幼児のような視線をランダムに動かすロボットに,おもちゃの名前を覚えてもらうようなやりとりを被験者に行ってもらう実験を行い,学習すべき顔情報と音声情報のロボットへの提示の同期率について調べた.その結果,人は対象物の名前を発話する前後3秒以内で対象物を見ていることが多いことがわかった.これにより,実際の人とのやりとりからも顔情報と音声情報がある程度同期していることが言え,本研究の提案モデルによる同時学習が人とのやりとりを通じて可能であることわかった.本研究では他者の意図推定およびそれに応じた行動の学習モデルを提案し,語彙獲得の基盤となる乳児の共同注意発達との対応を計算機シミュレーションにより検証した.具体的には,強化学習における状態空間分割の手法であるIshiguro et al.の手法に状態遷移モデルを表現できるHMMを組み合わせることで,教示者の内部状態(主導モード,応答モード,非インタラクションモード)の違いを考慮した自律的な状態空間構築メカニズムおよび状態推定メカニズムを提案した.これによって学習者は,教示者の内部状態による自身の行動とそれに対する教示者の行動の随伴性の違いを学習し,教示者とのやりとりの履歴から教示者の内部状態を推定できる.さらに,学習者が自律的に分割した各状態に対し,報酬(共同注意の成功)を最大化する自身の行動を強化学習によって学習することで教示者の各内部状態に応じた特定の共同注意行動を獲得できる.計算機シミュレーションにより,提案手法では教示者の注意対象を注視する視線追従行動の獲得はもちろんのこと,教示者が非インタラクションモードのときには養育者への振り返り行動や声を発するといった養育者の内部状態および注意対象を遷移させる誘導行動を獲得した.この誘導行動は直接報酬には結びつかないが,2,3ステップ後には共同注意に達することができる行動であり,実際の乳児と同様な共同注意行動を獲得したといえる.今後は言葉の学習も含めることで指示語の学習も可能であると考えられる.本年度は語彙獲得に必要な共同注意行動において,養育者の内部状態(意図)を理解し,その理解が幼児の共同注意発達過程における様々な行動の獲得に繋がることを計算機シミュレーションで示した,学習者(幼児)が養育者と強調して共同注意行動を行うためには,養育者の内部状態を推定し,それに適した行動をとる必要がある.しかし,学習者にとって,養育者の内部状態は直接観測できない情報である.そこで,養育者の内部状態に随伴して現れる行動を検出し,それをもとに養育者の内部状態を推定し,それに応じて共同注意に達するための最適行動が学習できるシステムを開発した.

具体的にはHMMによる隠れ状態(内部状態)を含めた養育者の行動の随伴性をモデル化し,強化学習を用いて,各内部状態に応じた最適行動を学習する枠組みである.共同注意発達モデルの従来研究では,視線追従(応答的共同注意)の発達過程までしかモデル化されていなかったが,本研究の提案システムでは養育者の内部状態の検出に伴う,最適行動の変容により,幼児の応答的共同注意から誘導的共同注意までの一連の発達過程を説明できることを示した.また,養育者の随伴的な行動の検出には,その複雑さによって検出するために見なければいけない履歴の大きさが異なってくる.そこで,提案システムに参照履歴,すなわち記憶容量を導入した.これによって,共同注意と同時期に発達する短期記憶の発達が幼児の誘導的共同注意を引き出すトリガーに成り得ることを示した.また,その記憶機能が低いままであると,共同注意発達に障害をもつ自閉症のような発達過程をたどることを示し,自閉症の共同注意の発達障害が短期記憶容量(もしくはワーキングメモリ)の不足に起因する可能性を示した.ただし,語彙を考慮した発達のモデル化まではたどり着いていない.
昆虫の光周性における光受容器から出力系にいたる中枢機構の解明

本研究は、ホソヘリカメムシとルリキンバエという、分類学的にも変態の経過も異なる2種の昆虫において、光周性における光受容器・光周時計・出力系の全貌を明らかにすることを目的とした。ホソヘリカメムシでは、光周性における光受容に重要な複眼中央部の視細胞群からの中枢への投射を解剖学的に調べ、次に出力系であるアラタ体に終末する2種類の脳ニューロンを同定した。そして、これらニューロンの選択的除去実験からアラタ体へ終末する脳側方部ニューロンが光周性において重要であること、さらに、二群の脳側方部ニューロンはいずれも光周性に関わることを示した。ルリキンバエでは、まず脳内概日時計ニューロンの形態を明らかにし、概日時計ニューロンが光周性において重要な脳側方部ニューロンとシナプス結合していることを示した。また、除去実験によって、概日時計ニューロンの光周性への関与が示唆された。これは、これまで概念的に信じられていた概日時計の光周性への関与を神経レベルで示した初めての成果である。ホソヘリカメムシで概日時計関連遺伝子period,cycle,crytochrome2を単離した。これらには明瞭な発現量の時間的振動はなく、異なる光周期下でも発現パターンに違いはなかった。ルリキンバエでは、periodおよびtimeless遺伝子の発現は明期のはじめに発現量が低下する振動パターンを示し、このパターンには光周期による違いは見られなかった。したがって、他の昆虫の結果から提唱されている「概日時計関連遺伝子の発現パターンの違いが、光周期情報としてはたらく」という仮説はいずれの種でも支持されず、それ以外に光周時計のメカニズムを検討しなければならないことが明らかになった。光周性の神経機構には光受容器、光周時計、出力系が存在すると考えられる。本研究ではホソヘリカメムシとルリキンバエにおいて、光受容器から出力系にいたる中枢機構を明らかにすることを目的とする。本年度は、ホソヘリカメムシを用いてまず光受容器である複眼からHorseradish peroxidaseを注入し、視細胞から脳内への投射形態を調べた。その結果、光周性には関連しない複眼周辺部では、視細胞の軸索がキアズマを経由して視小板周辺部へ投射していた。一方、光周期の受容に重要な複眼中央部の視細胞群は視小板の中央領域へ投射していることがわかった。次に、内分泌出力系を担うアラタ体へ終末する脳ニューロンを形態学的に同定した。そして、脳側方部に細胞体を持つニューロンがアラタ体の内部とその周辺に分枝していることがわかった。一方、アラタ体近くの大動脈へは脳間部に細胞体を持つニューロンが終末することがわかった。ルリキンバエではまず、光受容器の候補としてPt-eyeletの光周性における役割について調べた。除去実験の結果、Pt-eyeletが無くても光周性を示したことから、Pt-eyeletの光周性への関与は支持されなかった。次に、光周時計の神経要素を探る手がかりとして、概日時計ニューロンの形態学的な解析を行った。脳内の時計タンパク質PERIODに対する免疫陽性細胞を調べた結果、ルリキンバエの歩行活動リズムに重要なPDFニューロンおよびそれ以外の3グループのニューロンにPERIODが存在することがわかった。多くの昆虫は光周性によって季節の情報を知り、休眠に入ることによって季節の変化に対応している。光周性の機構には、光受容器・光周時計・出力系が含まれる。本研究では、ホソヘリカメムシとルリキンバエにおいて、光周性における光受容器から出力系にいたる中枢機構を明らかにすることを目的とする。

本年度はホソヘリカメムシでは出力系に近いニューロンを、ルリキンバエでは光周時計部分の候補として考えられるニューロンについて解析し、以下の結果を得た。ホソヘリカメムシアラタ体へ投射している脳間部と脳側方部のニューロンをタングステン針を用いて選択的に除去し、休眠に及ぼす影響を明らかにした。その結果、脳間部ニューロンは光周性に関与しているとは言えず、脳側方部ニューロンが短日条件での休眠維持に重要であることがわかった。さらに、3群の脳側方部ニューロン(PL-1、PL-2、PL-3)の休眠に対する機能を調べるために、タングステン針またはレーザー照射により、これらの選択的除去を行った。その結果、短日条件ではPL-1またはPL-2とPL-3が残っていれば休眠し、ほとんどの脳側方部ニューロンが除去されて初めて非休眠となった。以上より、いずれか一群が休眠に重要な役割を果たしているのではなく、休眠維持にはPL-1またはPL-2とPL-3があればよいと考えられた。ルリキンバエ概日リズムに重要なPDFニューロンは大きく分けて3つの軸策束を持つ。このうち前大脳背側部へ伸びる軸索束にガラス小片をはさみ、情報伝達を遮断し、概日活動リズムへの影響を調べた。その結果、ほとんどの個体において恒暗条件下のリズムが無くなった。このことから、前大脳背側部へ伸びる軸索が概日振動の出力を担っていると考えられた。光周性の神経機構には、光受容器・光周時計・出力系が含まれる。本研究では、ホソヘリカメムシとルリキンバエにおいて、光周性における光受容器から出力系にいたる中枢機構を明らかにすることを目的とする。本年度はホソヘリカメムシでは概日時計関連遺伝子の役割、ルリキンバエでは出力系に関係する中枢神経に注目して解析し、以下の結果を得た。【ホソヘリカメムシ】ホソヘリカメムシにおいて概日時計関連遺伝子の単離とその発現パターンの解析を行った。その結果、period, cycle, vrille, cryptochrome2の単離に成功した。異なる光周期下のさまざま位相でホソヘリカメムシの頭部からRNAを抽出し、これら遺伝子の発現パターンをリアルタイムPCRによって解析した。その結果、いずれの遺伝子にも明瞭な発現量の振動はなく、異なる光周期下でも発現パターンに違いはなかった。したがって、他の昆虫で指摘されている「概日時計関連遺伝子の発現パターンの違いが、光周期情報としてはたらく」という仮説は支持されなかった。【ルリキンバエ】脳間部と脳側方部、概日時計ニューロンの光周性における機能を明らかにするために、まず、脳間部ニューロンがエクジステロイド合成を調節している可能性を検討した。非休眠条件で脳間部を除去し、血リンパ中のエクジステロイド量をラジオイムノアッセイにより調べた結果、脳間部がエクジステロイド合成を調節している可能性は低かった。次に、脳側方部ニューロンとシナプス結合している概日時計ニューロンの役割を調べるため、脳の部分除去を行った。その結果、概日時計ニューロンの細胞体領域を除去すると、光周期による休眠率の差がなくなった。したがって、概日時計ニューロンが光周時計機能に関与することが示唆された。光周性の神経機構には、光受容器・光周時計、出力系が含まれる。
サルモネラのNF-κB活性化制御タンパク質群の包括的機能解析

研究代表者はこれまでにサルモネラIII型エフェクターを網羅的に解析し、宿主の炎症誘導に関わるNF-κB活性化を制御する機能をもつ7つのタンパク質(Signal regulated effectors, SreABCDEFG)を同定した。本研究ではSreABCDEFGの機能を明らかにすることを試みた結果、SreAおよびSreBがzinc metalloprotease活性により感染細胞質中でNF-κB p65を消化することによってNF-κB活性化を制御することが示唆された。しかしながら、SreAおよびSreBによるNF-κB活性化制御の感染における役割をマウスモデルで証明するに至らなかった。本研究の目的はサルモネラ属細菌におけるNF-κB制御タンパク質の機能を解析し、同定した全てのNF-κB制御タンパク質群によるNF-κB制御機構および炎症制御機構をサルモネラ腸炎モデルにより実験で証明することである。平成27年度はNF-κB活性化を制御する機能をもつIII型エフェクターAとアミノ酸相同性を示すタンパク質BおよびCについて生化学的な手法を用いて機能解析を行った。これまでの研究で研究代表者らは、サルモネラIII型エフェクターAがmetalloprotease活性をもち、NF-κB subunit RelA (p65)を特異的に切断することで、NF-κBの核移行を阻害することによりNF-κB活性化を制御することを明らかにした。タンパク質BおよびCはエフェクターAと高いアミノ酸相同性(B: 99%、C: 93% Similarity)をもつことから、タンパク質BおよびCがエフェクターAと同様にNF-κB活性化を制御する機能をもつことが予想された。そこでタンパク質BおよびCをコードする遺伝子を哺乳動物発現ベクターpEGFP-C1にクローニングし、NF-κBルシフェラーゼレポータープラスミドと共にヒト子宮頸癌由来上皮細胞HeLaにco-transfectionし、レポーターアッセイを行った結果、タンパク質BをtransfectionしたHeLa細胞においてのみ、NF-κB活性化が制御されていることを見出した。またタンパク質BはIII型エフェクターAと同様にmetaroprotease活性をもち、NF-κB p65を特異的に切断することで、NF-κBの核移行を阻害することを明らかにした。平成27年度の研究計画は(1)タンパク質BおよびCがNF-κB活性化を制御するか否かを明らかにすること、(2)これらのタンパク質がエフェクターであるか否かをあきらかにすることであった。(1)ではタンパク質BのみがNF-κB活性化を制御するという結果となり、またタンパク質Bは酵素活性および宿主の標的タンパク質もAと同様であったことから、計画どおりに解析が進んだ。一方、タンパク質Cについては、タンパク質AまたはBと異なる酵素活性の解析や宿主細胞内における標的タンパク質の同定などが新たな課題となった。(2)ではタンパク質BおよびCがエフェクタータンパク質であるという報告が他の複数の研究グループから報告されているので、計画から除外した。本研究はサルモネラ属細菌のIII型エフェクターによるNF-κB制御機構を明らかにすることを目的とする。これまでに研究代表者らは、サルモネラ属細菌における既知のIII型エフェクターを網羅的に解析し、NF-κB活性化を制御する機能をもつ7つのタンパク質SreABCDEFGを同定した。平成27年度は互いにアミノ酸相同性を有するSreABCについて、生化学的な機能解析を行い、SreAおよびSreBが金属プロテアーゼ活性をもち、NF-κB p65を特異的に消化し、p65の核移行を阻害することでNF-κB活性化を制御することを明らかにした。平成28年度はまず、SreCについてさらに詳細な生化学的機能解析を行った。その結果、SreCもSreABと同様の酵素活性をもつが、SreCの活性はSreABと比べて弱いことが示唆された。次にサルモネラ属細菌の感染によってNF-κB活性化が制御されるか否かを明らかにするために、これまで同定したNF-κB制御タンパク質SreABCDEFGをコードする遺伝子全てを欠失したネズミチフス菌(Salmonella Typhimurium)を作製し、HeLa細胞に感染させた。その結果、感染2時間後のHeLa細胞において、S. Typhimurium野生株ではp65の消化が認められたに対し、SreABCDEFG欠失株では認められなかった。このことから、サルモネラ属細菌の感染初期においてNF-κB活性化が制御されていることが示唆された。また、SreABCDEFGの各種欠失変異株を作製し、同様の感染実験を行った結果、SreAおよびSreBが感染初期のNF-κB活性化制御に関与することが示唆された。平成28年度以降はサルモネラ属細菌の感染におけるNF-κB活性化制御機構を明らかにする予定である。研究代表者らはこれまでに、既知のIII型エフェクターのアミノ酸相同性からNF-κB活性化制御タンパク質を同定してきたが、NF-κB活性化の制御を感染実験で明らかにすることができなかった。そこで平成28年度は、S. Typhimuriumにおける全てのNF-κB活性化制御タンパク質を同定し、これら全ての遺伝子を欠失させることで、サルモネラ属細菌の培養細胞感染系においてNF-κB活性化制御を明らかにした。さらに同定したNF-κB活性化制御タンパク質のうち、欠失させる遺伝子の組み合わせを変えることで、2つの遺伝子が感染初期のNF-κB活性化制御に関与することが示唆された。

一方、昨年度の研究の推進方策として上げたSreCの基質タンパク質の同定については、精製したSreCタンパク質とHeLa細胞の細胞溶解液を混合したのち、二次元電気泳動により展開し、消化されたタンパク質の断片をゲルから切り出し、質量分析により解析する予定であった。しかしながら、反応させるタンパク質の量を増やしても、消化断片を確認することができなかったため、実験を中止した。以上のことから、本研究課題の進捗状況としては、全体的には概ね進展していると考えられる。これまでに本研究ではSalmonella enterica serovar Typhimurium(S. Typhimrium)のIII型エフェクターSreA、SreBおよびSreCが金属プロテアーゼ活性を有すること、また、これらIII型エフェクターがNF-κB p65を特異的に消化し、p65の核移行を阻害することでNF-κB活性化を制御することを明らかにした。さらに、培養細胞を用いたin vitro感染モデルにより、S. Typhimriumの感染においてSreAおよびSreBがNF-κB活性化制御に関わることが示唆された。平成29年度はサルモネラマウス感染モデルを利用したin vivo感染実験によりSreAおよびSreBがS. Typhimuriumの病原性発現に関与するか否かを明らかにすることを試みた。S. Typhimurium野生型またはsreAおよびsreBの二重欠失株をストレプトマイシンを前投与したC57BK6マウスに感染させ、1-3日後のマウス盲腸にみられる炎症を継時的に比較した。その結果、全ての時間において野生株とsreAsreB二重欠失株感染群に有意差は認められなかった。次に、野生株、sreAsreB二重欠失株またはsreA、sreBおよびsreCの三重欠失株をCBAマウス腸炎モデルに感染させ、4日後および7日後のマウス盲腸における炎症を比較した。しかしながら、両日ともにこれら菌株間でマウス盲腸炎誘導能に違いは認められなかった。以上のことから、S. TyphimuriumによるNF-κBに活性化制御が本菌の病原性に関与することをin vivo感染モデルで証明することはできなかった。研究代表者はこれまでにサルモネラIII型エフェクターを網羅的に解析し、宿主の炎症誘導に関わるNF-κB活性化を制御する機能をもつ7つのタンパク質(Signal regulated effectors, SreABCDEFG)を同定した。本研究ではSreABCDEFGの機能を明らかにすることを試みた結果、SreAおよびSreBがzinc metalloprotease活性により感染細胞質中でNF-κB p65を消化することによってNF-κB活性化を制御することが示唆された。しかしながら、SreAおよびSreBによるNF-κB活性化制御の感染における役割をマウスモデルで証明するに至らなかった。研究計画を作成した時点では、タンパク質BまたはCの標的タンパク質を同定するために、タンパク質BまたはCをEGFPとの融合タンパク質として一過的に発現したHeLa細胞の細胞溶解液を用いて、EGFP-TRAP
可視・近赤外光による光アンテナ搭載完全水分解システム

本研究では、これまで助触媒の最適化やバンドエンジニアリングにより金属から半導体に注入された電子を水素発生助触媒にスムースに輸送する機構について明らかにしてきた。平成28年度は、微小共振器とプラズモンを強結合させることにより可視光の幅広い波長域に吸収を示す光吸収体を構築してプラズモン誘起水分解系における水素・酸素発生効率の増強を図った。ガラス基板上に130 nm厚の金を成膜し、その上に原子層堆積装置を用いて酸化チタンを任意の厚み成膜した後、さらにその上に金のスパッタリング成膜(3 nm)およびアニーリング(300°C)により金ナノ粒子を作製した。反射スペクトル(R)と透過スペクトル(T)を測定したところ、酸化チタンの膜厚が28 nmのときに、波長500 nmから660 nmの領域において90%以上の光が反射や透過を示さず、高効率な光吸収が金ナノ粒子において誘起されていることが明らかになった。3電極系の光電気化学測定により光電流のアクションスペクトルを測定したところ、吸収スペクトル(1-T-R)とほぼ同様の形状のアクションスペクトルが計測された。また、波長500 nmから660 nmの領域において外部量子収率が0.7%程度得られ、従来の研究と比較して高効率なプラズモン誘起光電変換を確認した。特筆すべきは、金ナノ粒子を酸化チタン層に若干埋め込むことにより、微小共振器とプラズモンの結合度合いが強まり、吸収スペクトルが2つのバンドに分裂する現象を明らかにした点である。これにより、吸収スペクトルの広帯域化に成功した。金ナノ粒子が4 nm酸化チタン層に埋め込まれた光電極では、波長525 nmから750 nmの領域で90%以上の光が閉じ込められることが明らかになった。また、光電流のアクションスペクトルもスペクトルの分裂と広帯域化を実現し、さらに2電極系の水分解実験において高効率な水素と酸素の発生を明らかにした。28年度が最終年度であるため、記入しない。プラズモン誘起水分解系において、半導体と金属ナノ構造、あるいは助触媒間のショットキー障壁の制御は、電子移動反応の促進や逆電子移動反応の抑制において極めて重要である。平成27年度は、界面ダイポールを利用してチタン酸ストロンチウム表面のショットキー障壁を制御すること、そしてオーミック接触を有している基板上に種々の水素発生助触媒を配置し、プラズモン誘起水分解の助触媒効果を明らかにすることを目的とした。ショットキー障壁を低減するためには表面100面のチタン酸ストロンチウム単結晶基板の酸化チタン終端面上にパルスレーザー堆積法を用いて、アルミン酸ランタンを一原子層堆積させた。一方、障壁を増大させるためには、チタン酸ストロンチウムの酸化チタン終端面上に酸化ストロンチウムを一原子層堆積させてからアルミン酸ランタンを堆積させた。これにより界面ダイポールの向きが逆転する。これらの基板の電圧電流特性を測定したところ、順バイアス時において電流が立ち上がる電圧がそれぞれ変化し、ショットキー障壁を変化させることに成功した。また、水分解に基づく光電流測定においても変化が見られた。今後、障壁の高さを最適化して効率の向上を図る。次に、チタン酸ストロンチウム基板とオーミック接触が得られているPt基板上に種々の水素発生助触媒(Rh, RhOx, Ru, RuOx, Pt)を配置して、プラズモン誘起水分解反応の助触媒効果を検討した。その結果、RhやRuといった金属だけではなく、RhOxやRuOxにおいても水分解効率が増大した。特に、RhをPt上に3 nm成膜した条件では、既報のPt助触媒に比べて約3倍近い助触媒効果が得られた。そこで、Pt/Rh合金を蒸着源にしてPt上に成膜し、光電流により水分解効率を検討したところ、光電流の増大が観測された。今後、PtとRhがコンポジットを形成しているか、または合金を形成しているかについて、高分解能TEMにより明らかにする。当初の計画では、ニオブドープ酸化チタンをチタン酸ストロンチウム基板の表面上に原子層堆積装置やパルスレーザー堆積法により成膜することによりショットキー障壁を低減することを目的として研究を進めた。しかし、電子移動反応の促進や逆電子移動反応の抑制には、単純にショットキー障壁を低減するのではなく、制御することが極めて重要である。そこで、本研究では界面ダイポールとしてアルミン酸ランタンを一原子層堆積させること、そしてその積層の順番を変化させるといった単純な方法によって界面ダイポールの向きを制御することを試み、ショットキー障壁を制御することに成功した。また、当初の計画通り、すでに半導体基板とオーミック接触が得られている基板上に種々の水素発生助触媒を配置し、その助触媒効果を明らかにするとともに、高分解能TEMを利用して助触媒の膜厚やEDXによる分析など緻密な実験を行った。さらに、最近ではRh/Ptのコンポジットや合金など助触媒効果に原子レベルの議論も入れつつある。以上の理由から、平成27年度は当初の計画以上に進んでいると判断した。

ガラス基板上に130 nm厚の金を成膜し、その上に原子層堆積装置を用いて酸化チタンを任意の厚み成膜した後、さらにその上に金のスパッタリング成膜(3 nm)およびアニーリング(300°C)により金ナノ粒子を作製した。反射スペクトル(R)と透過スペクトル(T)を測定したところ、酸化チタンの膜厚が28 nmのときに、波長500 nmから660 nmの領域において90%以上の光が反射や透過を示さず、高効率な光吸収が金ナノ粒子において誘起されていることが明らかになった。3電極系の光電気化学測定により光電流のアクションスペクトルを測定したところ、吸収スペクトル(1-T-R)とほぼ同様の形状のアクションスペクトルが計測された。また、波長500 nmから660 nmの領域において外部量子収率が0.7%程度得られ、従来の研究と比較して高効率なプラズモン誘起光電変換を確認した。特筆すべきは、金ナノ粒子を酸化チタン層に若干埋め込むことにより、微小共振器とプラズモンの結合度合いが強まり、吸収スペクトルが2つのバンドに分裂する現象を明らかにした点である。これにより、吸収スペクトルの広帯域化に成功した。金ナノ粒子が4 nm酸化チタン層に埋め込まれた光電極では、波長525 nmから750 nmの領域で90%以上の光が閉じ込められることが明らかになった。また、光電流のアクションスペクトルもスペクトルの分裂と広帯域化を実現し、さらに2電極系の水分解実験において高効率な水素と酸素の発生を明らかにした。今後は、界面ダイポールによりショットキー障壁を精緻に制御し、電子移動反応の促進や逆電子移動反応の抑制により水分解反応の効率の向上を図る。また、助触媒効果についても原子レベルでの検討を行う予定である。一方、助触媒効果を検討する上で重要な点は、助触媒や半導体基板の酸化の度合いである。XPS(光電子分光)やSTEM-EELS(走査透過電子顕微鏡ー電子エネルギー損失分光)を用いて金属助触媒の酸化の度合いや基板表面の酸素欠陥の分布を検討する。基板表面は、NaClOなどの酸化剤により処理することにより、酸素欠陥の量を制御する。本研究では、2極での光電変換効率や水素発生能を比較し、酸化の度合いや酸素欠陥がプラズモン誘起水分解の反応効率に与える影響を検討する。まず、種々のガス雰囲気下において電極を高温でアニール処理することにより、助触媒のナノ粒子化を行い、さらに、助触媒の設計が水分解反応に与える影響も詳細に検討する。これらの研究項目を明らかにして最適化を図ることによりプラズモンを利用した可視・近赤外光による水の完全分解システムを構築し、本研究を総括する。28年度が最終年度であるため、記入しない。
地方中心市街地の重要伝統的建造物群保存地区における町並み保存と観光活動設計

この研究では、観光と町並み保存が密接に結びついた地方中心市街地の重要伝統的建造物群保存地区が、その資源としての町並みを維持し高めていくための課題を具体的事例に即して明らかにすることを目的としている。主に八女福島と筑後吉井を事例に、(1)現在までの町並み保存とまちづくりの経緯、(2)現況景観、(3)観光活動、(4)町並み保存事業の内容と進捗状況、(5)町並み保存に関する住民の意識について研究分析を行い、以下のことが明らかになった。(1)両地域とも外部からの評価により町並みの価値を初めて認識し、それを活かしたまちづくりを一部の住民有志や行政が模索し始めている。やがてそれが町並みを舞台とするイベントの創出につながり、観光客が増加している。観光客の増加は地域の経済活性化に貢献し、また訪問者と地域住民との交流は地域住民の町並みの価値認識を高め、地域全体の町並み保存のコンセンサスが形成された。(2)公的制度による町並み整備事業を、町並みの持つ文化財、生活環境、観光資源の三つの価値を用いた視点から分析することにより、町並整備の発展の経緯とそれらが住民に与えた影響及び課題を明らかにできた。当初は観光資源整備としての意識が強かったが、現在では町並みの持つ文化財としての価値を重視しながら町並み整備が進められていることが分かった。それは同時に固有の景観を求める観光客のニーズに応えることになり観光資源の価値も高めている。又それは生活環境としての価値と矛盾する場合が多いが、文化財としての価値が損なわれないように努力がなされている。利便性や快適性だけを求めるのではなく、少々の不便さを感じながらも地域の誇りとして町並み保存が行われている。比較的順調に町並み整備が進められていると考えられる。町並み保存型の観光地形成を目指している地区では、この三つの価値のどの価値に重点を置くかは異なっても、三つの価値を守りお互いのバランスをはかりながら町並みを維持していくことが、良好な町並み景観を形成しまちづくりを進めていく条件になると考える。1.研究の成果平成11年度は八女市福島地区における観光活動と町並み保存についての調査分析を行い、町並みを観光資源とした取り組みにおける現状と課題について以下のことが分かった。(1)伝統家屋の整備は観光資源や生活環境施設としての価値認識から始まったが、伝建調査により文化財としての価値が明らかになると、文化財としての価値も高める修理や、福島の景観特性を理解した修景が行われている。(2)観光客も伝統家屋の価値を認識しており、しかも地域独自の町並み景観や文化を求めている。文化財としての価値を守る町並み整備は、観光資源としての価値も高めることになる。(3)貴重な観光資源である水路は未整備であるが、水路整備は住民が最も望んでいることでもあり、生活環境の向上にも繋がる。(4)町並みボランティアガイドが誕生していることや住民が観光客を歓迎する意向が強いことから分かる様に、町並みを目的に観光客が来ることは、住民の地域文化の再認識と誇りになり町並み保存意識の向上に繋がっている。(5)福島の特徴である線状に形成された町並みの全てを訪れている観光客は少ない。東西の端に酒蔵が残る造り酒屋があり、これを活用する等の往還道に沿った町並みを歩かせる演出とそれに対応した空間整備が必要である。(6)町家の魅力である奥行きの深い空間の見学を観光客は望んでいる。それに加え、伝統工芸の知名度が高いにも拘わらず観光客は伝統工芸の製造過程を見学できる機会がない。空き家の活用など町家の居住環境を侵すことなく観光できる施設の整備が必要である。観光客を町並みのどこまで招き入れるか等、生活空間と観光空間を意識した整備が必要になる。

町並み保存型の観光地形成を目指している地区では、この三つの価値のどの価値に重点を置くかは異なっても、三つの価値を守りお互いのバランスをはかりながら町並みを維持していくことが、良好な町並み景観を形成しまちづくりを進めていく条件になると考える。1.町並み整備事業の検証吉井地区では「伝建制度」と「街なみ環境整備事業」により、福島地区では「街なみ環境整備事業」により、それぞれ町並み整備が進められている。現在までに行われてきた事業について、資料収集と現地踏査により把握を行い、伝統家屋やその修理に対する住民の意識の変化や、修理方法について分析を行った。具体的には、(1)修理・修景物件の所在地、補助金額、修理方法、用途等を調査と、写真撮影を行いデータベースを作成。(2)行政や住民へのヒアリングにより伝統家屋に対する意識や、修理方法を分析。(3)以上の結果より、町並みが持つ文化財としての価値、生活環境としての価値、観光資源としての価値の三つの価値を守るためにどのような保存が行われ、それらはお互いにどのような影響を及ぼしているのか分析を行った。吉井については論文としてまとめ、平成12年度都市計画学会学術論文集に発表を行った。その結論として以下のことが揚げられる。(1)当初は観光資源整備としての意識が強かったが、現在では町並みの持つ文化財としての価値を重視しながら町並み整備が進められていることが分かった。それは同時に固有の景観を求める観光客のニーズに応えることになり観光資源の価値も高めている。又それは生活環境としての価値と矛盾する場合が多いが、文化財としての価値が損なわれないように努力がなされている。吉井では利便性や快適性だけを求めるのではなく、少々の不便さを感じながらも地域の誇りとして町並み保存が行われている。(2)町並み保存型の観光地形成を目指している地区では、この三つの価値のどの価値に重点を置くかは異なっても、三つの価値を守りお互いのバランスをはかりながら町並みを維持していくことが、良好な町並み景観を形成しまちづくりを進めていく条件になると考える。1.伝統技術者の現状分析吉井と福島の町並みの修理修景に関わる大工と左官の伝統技術者について以下の課題がわかった。(1)現在のところ両地区とも伝統技術者は確保されているが、50代と60代が中心で若い技術者は殆どいない。もっとも問題なのは後継者が不足していることである。自分の代までとあきらめている技術者が多い。(2)大工より左官の方がその傾向は強い。一般の住宅では塗り壁などの湿式工法が殆どなくなっており、腕を磨く機会がない。(3)後継者不足の要因としては、(1)徒弟制度が現代の若者には馴染まない。(2)現代の社会では技術者の経済的地位も社会的地位も低い。よって若者にとって魅力ある職業になっていない。また現役の技術者にとっても積極的に若者を勧誘して育てようという意志が湧かない。(3)町家大工及び左官として伝統技術を発揮できる機会がなくなっており、指定文化財の修理を行う宮大工とハウスメーカーの下請け大工とに両極化してきている。
チンパンジー乳児の音列知覚機構からみたヒトらしさの解明

会話などの絶え間なく連続する聴覚情報を分析して単語のような規則性のある音列を抽出する過程は、ヒト言語の特徴の一つである。ヒト以外の霊長類においてこうした能力を調べるため、研究期間内にチンパンジー乳児が入手できなかったため,コモンマーモセットを用い、モールス信号のような刺激パターンの弁別訓練をおこなった。その結果、サルは音の周波数などの物理的特徴を認識できるが、音の順序の特徴を正しく認識できず、音列の規則性を長期記憶に貯蔵できないことが明らかとなった。この結果は、先行研究の結果とは矛盾するが、サル聴覚記憶に関する認知研究や、ヒト言語の神経基盤に関する神経解剖学研究の知見に裏付けられる。ヒト成人では,弓状束による側頭皮質と下前頭皮質との連絡が音列処理には不可欠である。チンパンジーはヒトに最も近縁であるとされるが,弓状束は存在せず,ブローカ野に相同な皮質領野の存在も明らかでない。しかしヒト乳児では,この弓状束が未発達であるにもかかわらず連続する聴覚信号から規則的な音列を抽出できることが脳波研究で明らかにされている。つまり聴覚信号のオンラインでの分節化には弓状束やブローカ野の成熟は必須でないと考えられる。したがって,ヒト乳児同等の音列処理能力はチンパンジーにも備わっている可能性がある。そこで,本研究では,新生仔期のチンパンジーにおける音列処理能力の発達過程を調べることで、ヒト言語の霊長類学的起源あるいは、言語におけるヒトらしさの特徴を解明することを目的とした。当初の計画では,Kudo et al. (2010)に用いられた刺激を用い,推移確率に基づいて,連続する聴覚信号からECC#やDF#A#などの音列を抽出できるかどうかを調べる予定であった。しかし,確率学習はヒト成人でも困難であり,チンパンジーを対象とすることに加え,電極を配置するための手続きなどを考慮すると,実験に費やせる時間が短い。そこで,Yoshida et al. (2010)に倣い,音列の規則を長-強・短-弱・短-弱(あるいは短-弱・短-弱・長-強)のパターンで構成した刺激の物理的特徴に基づいて聴覚信号を分節化できるよう刺激を変更した。受動的に反復提示する3音からなる規則的な音列のうち,特定の1音に対する事象関連電位が他の2音と比べて大きくなるのか,あるいはどの要素に対しても同じ大きさの電位が現れるのかを調べることとした。もし,各要素に対する反応強度に差が,時間の経過とともにその対比が現れるのであれば,その対比が物理的特徴ではなく分節化による刺激音列に対する注意を反映すると考えられる。当初,チンパンジーの誕生と同時に,脳波に反映される音列知覚の能力を縦断的に計測し,ヒト言語の霊長類学的起源あるいは,言語における人らしさの特徴を解明する予定であった。しかし,チンパンジーが生まれず実際の記録には至らなかった。そこで,計画を変更し,計画の着想のきっかけとなったコモンマーモセットにおける音列知覚の認知的仕組みをより深く解明することとした。ヒト以外の霊長類では,ヒトで音列処理に関わる弓状束が未熟であるため,類人猿もサルも程度の差こそあれ音列処理の程度は同等であり,音列知覚に関してマーモセットはチンパンジーの代替種になり得ると考えた。従来,音列知覚の研究は,おもに馴化/脱馴化法により音列に対する反応が観察され,サルは音列内の要素間の関係(順序)を分析できるとされている。本研究では,この方法の潜在的な問題を解決するため,オペラント条件付けによりABABとAABBの二つの音列パターンの絶対弁別訓練を行うことで,音列知覚の能力をマーモセットで調べることとした。このことによっても,ヒト言語の霊長類学的起源あるいは,言語における人らしさの特徴の解明に役立つと考えた。今年度は,計画を変更して研究を行った。先に1個体のマーモセットで行った実験を,新たな個体で追試したところ,先行研究を再現することができた。つまり,従来の方法による結果とは異なり,サルは音列の絶対弁別ができなかった。そこで,手続きを変え,相対弁別訓練を行ったところ,弁別が可能であった。すなわち,長期記憶に依存する絶対弁別はできなかったものの,短期記憶に依存することによって相対弁別ができることがわかった。つまり,音列の局所的な特徴を手がかりにできるが,音列を構成する要素の配列に意味づけできないことが示唆された。こうした成果については投稿準備を進めている。以上のように,変更した計画に従って研究を遂行するとともに,それぞれの個体の弁別方略を新たな課題によって調べている状況である。絶え間なく連続する音声から単語を切り出すこと,つまり,聞こえてくる音素の配列の規則性を分析する能力は,ヒト言語処理能力の一つである。言語におけるヒトらしさの特徴を解明するため,コモンマーモセットを用いて,規則性のある音列の弁別訓練を行った。本年度の成果として,主に下記の3点が挙げられる。1)昨年度までに,サルに音列の弁別ができないのは,音要素の順序や繰り返しの数,すなわち「文法」の処理ができないためだと考えた。今年度はより単純な音列刺激を用いてこれまでの結論を裏付けた。すなわち,マーモセットの弁別行動が,音列の音要素の配列の規則性に影響されなかった。2)テンポに基づくプロソディが音列知覚の手掛かりになりやすいかどうかを調べた。

音列の時間感覚を操作し,規則的に聞こえる条件と規則的に聞こえない条件で弁別訓練を行った。結果,規則的なパターンに聞こえない条件の方が効率的に弁別できる個体と,この条件では弁別できない個体がいた。すなわち種のレベルで,テンポの処理方略に傾向があるわけではないことが示唆された。3)第31回国際心理学会議(2016年7月25日)に開催されたシンポジウムで,これまでの成果をまとめて発表した。最終年もチンパンジー乳児は得られず,この種を対象とする実験は行えなかった。しかし,研究期間全体を通して,サルには音列をその要素の配列の規則性を手掛かりには理解できないことを明らかにした。最近の比較神経画像研究により,ヒト以外の霊長類では聴覚信号の順序を伝える神経回路と言語野に相当する領域が未熟なことがわかってきた。また,この回路が未発達な乳児がプロソディの情報によって単語のような音列を切り出すこともわかってきた。これらの成果によって本研究の結果が裏付けられる。つまり,音列の順序の分析を可能にする神経・認知基盤を持つことがヒトらしさの特徴であると考えられる。会話などの絶え間なく連続する聴覚情報を分析して単語のような規則性のある音列を抽出する過程は、ヒト言語の特徴の一つである。ヒト以外の霊長類においてこうした能力を調べるため、研究期間内にチンパンジー乳児が入手できなかったため,コモンマーモセットを用い、モールス信号のような刺激パターンの弁別訓練をおこなった。その結果、サルは音の周波数などの物理的特徴を認識できるが、音の順序の特徴を正しく認識できず、音列の規則性を長期記憶に貯蔵できないことが明らかとなった。この結果は、先行研究の結果とは矛盾するが、サル聴覚記憶に関する認知研究や、ヒト言語の神経基盤に関する神経解剖学研究の知見に裏付けられる。計画の1年目では,動睡眠中のチンパンジー新生仔から音列刺激に対する事象関連電位を記録する予定であった。しかし,想定していたことではあるが,初年度ではチンパンジーが生まれなかったため,実際の記録には至らなかった。また,研究実施者の所属機関には脳波測定に馴致されたチンパンジーがいないため,成体での測定も行えなかった。一方で,実験装置や用いる刺激は完成しているため,実験動物が準備できれば研究を遂行することができる。マーモセットを用いた音列知覚研究を推進し,当初の計画であった類人猿の音列に対する脳波計測が可能になった際に,本研究の成果が活かせるよう,ヒト以外の霊長類での音列知覚の一般的な枠組を構築する。認知神経科学チンパンジーの妊娠期間・養育期間を考えると,次年度も研究実施者の所属機関では研究の実施が困難である。そこで,脳波測定に馴致された成体チンパンジーのいる他機関での実験を打診した。その機関の都合により初年度での実施はできなかったが,残りの研究期間で、記録を開始し,計画を完成させるべく研究を推進する。当初計画では,チンパンジーの誕生とともに,脳波に反映される音列知覚の能力を縦断的に計測する予定であったが,チンパンジーが生まれなかった。他研究機関の協力も得られなかった。そこで,計画を変更し,計画の着想のきっかけとなったマーモセットにおける音列知覚の仕組みをより深く解明することとしたため,未使用額が生じた。計画の1年目では,被験体とする予定のチンパンジーが生まれず,実際の脳波測定には至らなかった。
空間不均一を伴う高分子系のミクロからマクロにわたる動力学理論

空間不均一をともなう高分子系を対象として、モノマーサイズのミクロスケールから流体力学が支配するマクロスケールまでを階層的に結ぶ理論の開発を行った。高分子系を粗視化レベルで記述する密度汎関数理論をメインに据え、この理論の動的な拡張を行うことで電場や流動場の影響下での構造形成や構造相転移を調べた。また、ミクロな分子モデルと結合させたハイブリッドモデルや、膜内に閉じ込められた高分子の理論などの種々の階層的モデルを提案し、シミュレーションで調べた。非平衡ソフトマター系の代表的な例のひとつが高分子多相系である。この系の特徴は、相分離や動的の不安定性によって誘発される空間的な不均一構造を持つことにある。高分子多相系のマクロな流動特性を決める要因は、ミクロスケールの鎖の動力学(鎖の伸縮や絡み合い、鎖のネットワークなど)だけではなく、相分離の界面や分散粒子の表面などのメソスケールの構造と運動も重要な要因である。このように、高分子系においては多数の階層にまたがる現象が複雑に絡まり合っており、その現象を理解するためには、多階層のモデル化とそれらの融合が必要である。本研究計画においては、高分子のメソスケールの不均一構造を鎖の構造のレベルから導き出すことのできる理論体系として密度汎関数理論(自己無撞着場(SCF)理論およびGinzburg-Landau(GL)理論)を中心に据え、鎖のミクロな動力学の分子モデルや液晶性高分子のモデルなどと組み合わせることで、高分子系のマクロな流動特性や相分離構造のダイナミクスを予想するスキームを完成させることを目的として研究を行っている。高分子に代表されるソフトマター系の空間的な不均一構造とその動力学を、粗視化モデルを用いて解析した。ブロック共重合体の構造相転移の動力学・外場によるジャイロイド相の構造相転移:ブロック共重合体のジャイロイド構造からシリンダ構造への転移の動力学を、高分子の配位の自由度を取り入れながら相分離の動力学を計算することのできる動的自己無撞着場理論を用いて解析した。電場を印可した場合とずり流動を印可した場合で全く異なる運動経路をたどることが示された。特に、電場印可の場合には、5点分岐の中間構造が生成されることや、この中間構造が中性子散乱によって確認されている未解明の準安定構造の1つに対応していることが示された。・高精度・高速な粗視化モデルの開発:動的自己無撞着場理論の持つ高い計算精度とGinzburg-Landau理論の持つ計算の効率性の両立を目指して両者の混合手法を開発した。新しい方法では、従来の動的自己無撞着場理論に比べて、計算制度を損なうことなく数倍10倍程度の高速化が可能であることが示された。・マルチブロック共重合体のミクロ相分離構造およびモルフォロジー変化:望みの相分離構造を生成するブロック共重合体のセグメントシークエンスを予測する手法を開発し、1次元系で検証を行った。これら以外に、以下のテーマについても成果を上げた。・側鎖を持つ高分子濃厚系の粘弾性特性・不均一ゲルの粘弾性特性・ラメラ瞭とゲルと粒子の混合系の構造形成1.薄膜中に拘束されたブロック共重合体の構造相転移の動力学静的SCF理論を用いて、2つの平行平板間に閉じ込められたジブロック共重合体のHPL構造を安定に生成し、この構造に対して電場を印加することで構造相転移を誘起させた。転移が生じるまでの誘導時間と外部電場の強さの間にはべき的な関係があることや、ブロック共重合体の分子構造および壁面との相互作用の強さによって、HPL構造の安定性に違いがあることなどが解明された。2.重合反応を伴うミクロ相分離系の動力学ブロック共重合体とモノマーの混合系において重合反応が進行する系では、ミクロ相分離構造の形成・構造変化と重合反応がカップルした構造形成の動力学が見られる。ブロック共重合体のミクロ相分離構造を予測・設計するために導入した自由エネルギーモデルを用いることで、反応末端の空間分布を正確に反映した重合反応をシミュレートした。ミクロ相分離が生じることで重合反応が促進されることがわかった。3.絡み合い高分子系のシアバンド構造形成の理論絡み合い高分子系の粘弾性特性により発生するシアバンドのような空間不均構造の粗視化理論を構築し、この系の振る舞いが熱力学的な相転移の記述と同様の変分原理によって記述されることが確かめられた。4.紐状ミセル系の絡み合い動力学紐状ミセル系に対して、絡み合いに一定の寿命があるというモデルで記述し、DPDシミュレーションを行った。ずり速度とともにずり粘度が一時的に増加するshear thickeningが見られた。1.トリブロック共重合体薄膜の構造形成動的自己無撞着場理論を用いて、A-B-Aトリブロック共重合体の薄膜を形成し、薄膜の厚みやセグメントと壁面の相互作用パラメタを系統的に変えることでミクロ相分離構造の変化をしらべ、さらに外部電場を印可することで構造相転移の挙動を調べた。

ジブロックの相図に比べて、相図全体が相互作用の強さζに関してシフトした構造になった。また、電場を印可することにより臨界現象的な振る舞いが観測された。2.流体力学効果を取り入れた動的自己無撞着場理論相分離の後期過程において流体効果は構造形成に大きな影響を与える。我々は動的自己無撞着場理論とナビエーストークス方程式を組み合わせることで、流体効果を動的自己無撞着場理論に取り入れた。ブロック共重合体の一様混合状態からのミクロ相分離過程にこのモデルを適用したところ、球状、円筒状および層状の各構造については、流体効果のために長距離秩序を持った相分離構造が得られた。一方、ジャイロイドのような複雑なネットワーク構造を持つ系の場合には流体効果は顕著でなく、相分離構造における長距離秩序を達成することは出来なかった。3.粒子-連続場のハイブリッドによる高分子濃厚系のシミュレーション手法の開発高分子のミクロな化学的性質を取り入れつつメソスケールの相分離構造を計算するためには、高分子の分子描像と連続体描像を組み合わせたハイブリッド描像を提案し、高分子濃厚系およびブロック共重合体メルトに対して適用することで、我々のモデル化の正当性を検証した。1.紐状ミセルの粒子・連続場ハイブリッド・シミュレーション界面活性剤の自発的会合により得られる紐状ミセルは、分裂と再結合を繰り返すことでミセル鎖間の絡み合いを緩和させ、絡み合い高分子系とは著しく異なる粘弾性特性を示す。このような紐状ミセル溶液を効率よくモデル化するために、ミセル成分を粒子で表現し、溶媒成分を連続場で表現するという粒子・連続場ハイブリッドモデルを開発した。このモデルを用いることで、ミセル成分の絡み合い緩和過程を詳細に扱いつつ、長距離の流体力学的相互作用を適切に採り入れることが可能である。大規模なシミュレーションによりパーコレート濃度近傍においてミセルのサイズ分布がベキ分布に従うことも確認した。2.流動誘起相分離現象と熱力学相転移との類似性紐状ミセルなどの複雑液体に高速ずりをかけると、ある速度領域でずり速度の高い領域と低い領域とに分離するシアバンドという現象が知られている。このような現象は平衡から遠い現象であるにもかかわらず、熱力学での一次相転移とよく似た舞いを示す。例えば、応力-ずり速度曲線での応力平坦部の出現や一様流の準安定性などがそれである。これらの類似性は平衡から遠いシステムにも自由エネルギーのような量が存在することを示唆する。我々はこの予想をよりどころに、シアバンディングを定性的によく再現するある力学的な構成方程式(拡散項付きJohnson-Segalman(DJS)方程式)から出発し、方程式の持つ臨界点近傍で方程式の自由度を縮約し、その力学的な構成方程式から自由エネルギーに相当するある量を抽出した。これによりシアバンディングと熱力学での相分離との類似性を、少なくとも臨界点近傍に限って立証した。1.粒子-連続場のハイブリッドによる高分子濃厚系のシミュレーション手法の開発高分子濃厚系およびブロック共重合体メルトに対して粒子-淫続場ハイブリッド描像によるモデルを構築し、応力場を計算する手法を開発した。このハイブリッド手法の並列化を実行することで計算スキームの高速化を実現し、生体膜構造のような大規模系のシミュレーションに成功した。