hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
骨軟部腫瘍の肺転移に対する遺伝子治療

骨肉腫の肺転移の効果的な治療法を考案することは治療成績の向上につながる。NF-□Bデコイを骨肉腫に局所投与することにより肺転移を抑制出来る可能性を考え,in vivoおよびin vitroの実験を行った。マウス骨肉腫高肺転移株(LM8)をC3Hマウスに皮下移植したモデル(n=34)に腫瘍生着後,FITC標識デコイ(10μg)を腫瘍内注入し,経時的にデコイの局在を調べた。その結果,FITC標識デコイは,腫瘍被膜および腫瘍辺縁組織に導入され,投与後2週でも,腫瘍被膜に残存していた。しかし,腫瘍細胞への取り込みは,デコイ注入部位を除き,認められなかった。デコイ注入群とコントロール群の間に,体重,腫瘍体積に優位差は認められなかったが,デコイ注入群で肺転移の数が抑制され,動物の生存期間が延長した。in vitro実験3次元アルジネート腫瘍細胞培養システムを確立し,このシステムを利用してデコイを導入させることを試みた。単層培養下に増殖させたLM8をトリプシン酵素分離した後,アルジネートビーズにて3次元培養をおこなった。本システムが生体の腫瘍により類似していること組織学的に確認された。3次元アルジネート培養下においては,FITC標識デコイは全細胞の核内に導入されることが確認された。さらに,NF-κBデコイによる細胞増殖能の抑制が確認された。アポトーシスもみられた。われわれはNF-κBデコイを悪性骨軟部腫瘍に局所投与することにより、効果的に肺転移を抑制出来る可能性を考え、in vivoおよびin vitroの実験を行った。マウス骨肉腫モデルにNF-κBデコイを腫瘍内注入し、その腫瘍内分布および抗腫瘍効果を検討するため、マウス骨肉腫高肺転移株(LM8)をC3Hマウスに皮下移植したモデル(n=34)に腫瘍生着後、FITC標識デコイ(10μg)を腫瘍内注入し、経時的にデコイの局在を調べた。その結果、FITC標識デコイは、腫瘍被膜および腫瘍辺縁組織に導入され、投与後2週でも、腫瘍被膜に残存していた。しかし、腫瘍細胞への取り込みは、デコイ注入部位を除き、認められなかった。デコイ注入群とコントロール群の間に、体重、腫瘍体積、肺転移結節数に優位差は認められなかった。3次元アルジネート腫瘍細胞培養システムを確立させ、デコイを導入させることを試みた。そのため、単層培養下に増殖させたLM8をトリプシン酵素分離した後、アルジネートビーズにて3次元培養をおこなった。その結果、3次元アルジネート培養下においては、FITC標識デコイは全細胞の核内に導入されることが確認された。今後NF-κBデコイの細胞増殖能、アポトーシス、転移関連遺伝子の発現に対する影響の検討を予定している。
Jmjd3過剰発現マウスを用いたエピジェネティックな前立腺癌発症機序の解明

今年度は、Jmjd3 cKIマウスに発癌促進目的にp53ヘテロ欠失(p53+/-)を交配させ、Jmjd3 cKI,p53+/-を得た。更に前回と同様にHigh fat diet (HFD)を一定期間投与し、表現型の獲得を試みた。HFDの投与期間については十分長期の内服が必要と考えられたが、8ヵ月の投与で全てのマウスが高度の脂肪肝を呈し、一部のマウスは因果関係が否定できない突然死を迎えていた事から、最大でもこれまで同様の8か月程度が限界と思われた。現在Jmjd3 cKI,p53+/-マウス、対照群となるCtrl,p53+/-マウスに高脂肪食投与を行っている。また、表現型獲得が困難であった場合に備えて、我々は本研究と平行してJmjd3と同じヒストンH3K27脱メチル化酵素であるKDM6A(UTX)にも着目した。Utxは、Jmjd3と同じ機能ドメイン(JmjCドメイン)を持つ一方で、その上流に、Jmjd3には存在しないTPRドメインを併せ持つ。更にKMT2D等とCOMPASS-like complexと呼ばれる複合体を形成する事で、H3K4のメチル化にも関与する事が示されている。UTXは前立腺癌においては機能欠失型変異が10%程度報告されている。これはUtx変異が報告されている全癌腫のうち、3番目に高い頻度である。そこで我々はUtxのTPRドメイン上にあるexon11, 12をloxP配列ではさんだUtx floxedマウスを作製し、前立腺特異的CreであるPb-iCreを交配させる事で、Utx conditional KO (cKO)マウスを得た。このUtx cKOマウスを用いて、Jmjd3 cKIマウスと同様の解析プランを実行予定である。昨年度の報告書に記した通り、当初の予定よりもエピジェネティック遺伝子を用いた前立腺癌の表現型獲得は困難であると考えられる。しかしながら、昨年度の「今後の研究の推進方策」に記載した内容、すなわちJmjd3 cKIと、より表現型を得やすいと予想されるp53+/-マウスとの交配によるJmjd3,p53+/-マウスの作製及び、Jmjd3と同じH3K27脱メチル化酵素であるUTXの機能欠失を模倣したUtx cKOマウスの作製を予定通り行う事が出来た。UtxはX染色体上に位置し、またJmjd3には存在しないTPRドメインを持つ。TPRドメインは他の蛋白とのInteractionを担うと考えられており、欠損する事で例えばCOMPASS-like complexの形成不全をきたす事が予想される。UtxcKOマウスに表現型が出現した場合は、H3K4メチル化の脱制御またはメチル化非依存的な遺伝子制御が癌化に関与している事が予想される。このUtx cKOマウスにも、p53+/-マウスを交配させ、更にHFD投与を行う予定である。Jmjd3 cKIに加え、Utx cKOマウスについても同様に早期の前立腺癌発症を目的としたp53+/-マウスとの交配を行う。また、通常飼料またはHFDを一定期間投与したのち、前立腺を解剖学的部位ごと(AP, VP, LP, DP)に採材し、過形成、PIN(前癌病変)または腺癌の有無と局在を比較検討する。また、表現型が得られた場合は対照群と比較したゲノム解析を行う予定である。上記内容にて解析を行い、表現型が得られなかった場合を想定する必要性がある。そこで我々は次に、H3K27脱メチル化酵素UTXに対してY染色体上の男性特異的パラログであるKDM6C (UTY)に着目している。近年、このUTYが、前立腺の分化と前立腺癌に重要な役割を持つNKX3.1遺伝子の活性化に重要であり、前立腺分化に不可欠であるとの報告がなされている。これはUTYによる遺伝子発現制御の破綻が前立腺の癌化にも関与する可能性を示すものであり、Utx cKOにUty機能欠失を追加する事で癌化を誘導できる可能性がある。今後、Uty floxedマウスの作製を検討する。今年度は、Jmjd3 floxed mouseの作製を行い、表現型獲得、病理組織像の観察までを行う予定とした。マウスRosa26遺伝子座にJmjd3 cDNAを導入し、Cre-loxPシステムを用いて、Jmjd3を後天的に高発現させることができるJmjd3 floxマウスを作製した。このマウスと、前立腺特異的CreであるProbasinCre (Pb Cre ;他施設から譲渡)を交配させることにより、Jmjd3前立腺特異的過剰発現マウス(Jmjd3 cKIマウス)を作製した。Jmjd3 cKIマウスとコントロールマウスを、通常飼料群または高脂肪食群に分けて一定期間経過観察した後、前立腺を解剖学的部位ごと(AP, VP, LP, DP)に過形成、PIN(前癌病変)または腺癌の有無と局在を比較検討する。前立腺癌におけるH3K27メチル化修飾の研究は、相反する結果が報告される事もあり、未だ一定の見解を得ていない。より複雑な系でエピゲノムの真の動向を知る必要があるが、これまでにIn vivoで直接的に前立腺癌との関連を示した報告はない。

自然発症モデルの結果が出ていないため一概には判断出来ないが、当初の予想よりも表現型を得にくい可能性がある。申請書に記載の通り、p53ヘテロノックアウトマウスとの掛け合わせを試みる。また、高脂肪食投与自体が本遺伝子改変マウスの前立腺発癌促進にあまり寄与していない可能性もあるため、平行して同じヒストンH3K27脱メチル化酵素に関連した遺伝子改変マウスを検討する必要がある。今年度は、Jmjd3 cKIマウスに発癌促進目的にp53ヘテロ欠失(p53+/-)を交配させ、Jmjd3 cKI,p53+/-を得た。更に前回と同様にHigh fat diet (HFD)を一定期間投与し、表現型の獲得を試みた。HFDの投与期間については十分長期の内服が必要と考えられたが、8ヵ月の投与で全てのマウスが高度の脂肪肝を呈し、一部のマウスは因果関係が否定できない突然死を迎えていた事から、最大でもこれまで同様の8か月程度が限界と思われた。現在Jmjd3 cKI,p53+/-マウス、対照群となるCtrl,p53+/-マウスに高脂肪食投与を行っている。また、表現型獲得が困難であった場合に備えて、我々は本研究と平行してJmjd3と同じヒストンH3K27脱メチル化酵素であるKDM6A(UTX)にも着目した。Utxは、Jmjd3と同じ機能ドメイン(JmjCドメイン)を持つ一方で、その上流に、Jmjd3には存在しないTPRドメインを併せ持つ。更にKMT2D等とCOMPASS-like complexと呼ばれる複合体を形成する事で、H3K4のメチル化にも関与する事が示されている。UTXは前立腺癌においては機能欠失型変異が10%程度報告されている。これはUtx変異が報告されている全癌腫のうち、3番目に高い頻度である。そこで我々はUtxのTPRドメイン上にあるexon11, 12をloxP配列ではさんだUtx floxedマウスを作製し、前立腺特異的CreであるPb-iCreを交配させる事で、Utx conditional KO (cKO)マウスを得た。このUtx cKOマウスを用いて、Jmjd3 cKIマウスと同様の解析プランを実行予定である。昨年度の報告書に記した通り、当初の予定よりもエピジェネティック遺伝子を用いた前立腺癌の表現型獲得は困難であると考えられる。しかしながら、昨年度の「今後の研究の推進方策」に記載した内容、すなわちJmjd3 cKIと、より表現型を得やすいと予想されるp53+/-マウスとの交配によるJmjd3,p53+/-マウスの作製及び、Jmjd3と同じH3K27脱メチル化酵素であるUTXの機能欠失を模倣したUtx cKOマウスの作製を予定通り行う事が出来た。UtxはX染色体上に位置し、またJmjd3には存在しないTPRドメインを持つ。TPRドメインは他の蛋白とのInteractionを担うと考えられており、欠損する事で例えばCOMPASS-like complexの形成不全をきたす事が予想される。UtxcKOマウスに表現型が出現した場合は、H3K4メチル化の脱制御またはメチル化非依存的な遺伝子制御が癌化に関与している事が予想される。このUtx cKOマウスにも、p53+/-マウスを交配させ、更にHFD投与を行う予定である。Jmjd3のノックインのみで表現型獲得が困難な場合はその先の解析が行えない。そこで、表現型のより早期な獲得を期待して、新たにp53ヘテロノックアウトマウスをJmjd3 CKIマウスと掛け合わせ、同様に高脂肪食を内服させる予定である。また、
X線小角散乱法によるフィトクロム光変換に伴う構造変化の研究

フィトクロムは緑色植物に存在する色素蛋白質で、様々な赤ー近赤外光可逆的な生理反応の光受容体であり、近年光による遺伝子発現調節反応の光受容体としても注目されている。上記諸反応はフィトクロムが赤色光吸収型Prから近赤外光吸収型Pfrに光変換する事によって誘発されると考えられているが、その情報変換機構は未知である。そこで光情報変換の分子機構に関する知見を得るべく、シンクロトロン放射光を光源としたX線小角散乱法(SAXS)を用いてその高次構造の解析を行なった。SAXSの測定は、高エネルギー物理学研究所・放射光実験施設共同利用実験を申請(課題番号86ー106)して行なった。62年度は見かけの分子量、慣性半径等の基礎的な分子構造パラメータの測定を行い、四次構造および分子形状の解析を目指しその結果を、日本植物生理学1987年年会(3月、浦和)および日本生物物理学会第25回年会(11月徳島)にて講演発表し、Biochim.Biophys.ActaおよびPhytochrome and Photoregulation in Plants(裏面参照)に出版発表した。63年度はフィトクロムを酵素処理して得られるポリペプチドについても同様な測定を行ない、得られた結果を大型計算機を用いて解析し、分子内領域構造を含んだフィトクロムの分子構造の解明に成功した。得られた分子モデルを日本生物物理学会第26回年会(10月名古屋)で講演発表し、論文をFEBS Lettersに投稿し、受理された。更にコントラスト変調法を用いた測定を行ない分子内の電子密度分布に関する解析を行い、得られた結果を利用して先に提出したモデルの改良と精密化を行った。同結果はまとめて論文執筆中でBiochemistryへ提出予定である。フィトクロムは緑色植物に存在する色素蛋白質で,様Rな赤-近赤外光可逆的な生理反応の光受容体であり,近年光による遺伝子発現調節反応の光受容体としても注目されている.上記諸反応はフィトクロムが赤色光吸収型Prから近赤外光吸収型Pfrに光変換する事によって誘発されると考えられているが,その情報変換機構は未知である.そこで光情報変換の分子機構に関する知見を得るべく,フィトロクロムの高次構造を,シンクロトロン放射光を光源とするX線小角散乱法を用いて研究した.今年度は主としてPr型の分子形状分子量(四次構造),分子内平均電子密度等に関する測定を行い,それらに関する結果を日本植物生理学会1987年度年会(3月,浦和),日本生物物理学会第25回年会(11月,徳島)にて講演発表した.これらの結果のうち分子形状に関する結果, Prは溶液中で二量体として存在し,全体の形状が赤道半径85〓,半軸長9〓の偏平楕円体で近似できる,をBiochim.Biophys.Acta i Protein Structure and Molecular Enzymologyに投稿してacceptされ,現在印刷中である.備品として購入した微量高速冷却遠心機はフィトクロム試料の調整に,電気泳動用電源はフィトクロムの精製に用いた.本研究は一部高エネルギー物理学研究所,放射光実験施設共同利用実験,課題番号86-106を利用して行った.フィトクロムは緑色植物に存在する色素蛋白質で、様々な赤-近赤外光可逆的な生理反応の光受容体であり、近年光による遺伝子発現調節反応の光受容体としても注目されている。上記諸反応はフィトクロムが赤色光吸収型Prから近赤外光吸収型Pfrにに光変換する事によって誘発されると考えられているが、その情報変換機構は未知である。

SAXSの測定は、高エネルギー物理学研究所・放射光実験施設共同利用実験を申請(課題番号86-106)して行なった。63年度は62年度に得られたフィトクロムのSAXS測定の基礎データを基に、更にフィトクロムを酵素処理して得られるN-末端含発色団ポリペプチドについても同様な測定を行った。同ポリペプチドの構造はフィトクロム分子内の含発色団領域の構造を保って居ると考えられ、同ボリペプチドについて得られた結果と、前年度得られたフィトクロムについて得られた結果を組合せてその分子モデルの解析を大型計算機により行った結果、分子内領域構造を含んだフィトクロムの分子構造の解明に成功した。得られた分子モデルを日本生物物理学会第26回年会(10月名古屋)で講演発表し、論文をFEBS Lettersに投稿し、受理された。更にコントラスト変調法を用いた測定をフィトクロムおよびN-末端含発色団ポリペプチドについて行ない分子内の電子密度分布に関する解析を行い、得られた結果を利用して先に提出したモデルの改良と精密化を行った。同結果はまとめて論文執筆中でBiochemistryへ提出予定である。
画像処理によるコンクリート構造物のひび割れ自動検査

構造物に最も幅広く使用される材料である鉄筋コンクリートの表面には,構造物の耐震性や材料劣化の進展を推定する上で極めて重要となるひび割れが生じる.従来は人間による目視・スケッチによりひび割れの検査が行われてきたのに対し,本研究課題は検査の効率化・省力化を実現するために,雑音環境下にロバストでかつ,高精度なひび割れ検出を実現する画像処理手法の確立,実応用に適用可能な効率的な画像処理手法の確立,及び実構造物のコンクリート壁面を対象とした高精度なひび割れ計測手法の確立を実現した.構造物に最も幅広く使用される材料である鉄筋コンクリートの表面には,構造物の耐震性や材料劣化の進展を推定する上で極めて重要となるひび割れが生じる.従来は人間による目視・スケッチによりひび割れの検査が行われてきたのに対し,本研究課題は検査の効率化・省力化を実現するために,雑音環境下にロバストでかつ,高精度なひび割れ検出を実現する画像処理手法の確立,実応用に適用可能な効率的な画像処理手法の確立,及び実構造物のコンクリート壁面を対象とした高精度なひび割れ計測手法の確立を実現した.コンクリート表面のひび割れ検査は、構造物の安全性を検査・診断する上で重要な項目である。本研究では、従来、専門家による目視に頼っていたひび割れ検査に対して、画像処理を適用することにより、自動的でかつ高精度な検査技術を確立することを目的としている。本年度は(1)ひび割れ幅計測の高精細化、(2)ひび割れ検出の高精度化の2つについて特に注力した。ひび割れ幅の計測では、クラックスケールを画像中に写り込ませ、クラックスケールの目盛り幅毎の輝度値を用いることによって、キャリブレーションを行い、画像内のひび割れ幅を実寸で測定する。輝度を用いる場合、照明むらの影響が問題となるが、計測する対象の幅が太くなるに連れて計測精度が減少するものの、幅が細いところでは照明が均一でなくとも、サブピクセル精度の0.1mm未満で計測可能であることを実験で確認し実用性を示した。高精度なひび割れ検出を実現するため、先行研究として提案しているパーコレーションモデルによる画像処理を基に、ひび割れ検出手法を改善した。浸透領域の形状情報と輝度情報を利用するパーコレーション過程を検討し、特にコントラストの低い領域でのひび検出に有効であることを実験的に示した。提案手法は可変局所処理の一種であるが、窓枠の大きさではなく、浸透領域の長さを判定基準に導入することにより、ノイズ除去も可能であることを示した。今後は,現状では各処理におけるパラメータの設定が手動設定である部分が多いため、自動化及び効率化する手法を検討する必要がある。近年,構造物に最も幅広く使用される材料である鉄筋コンクリートの表面には,構造物の耐震性や材料劣化の進展を推定する上で極めて重要となる「ひび割れ」が発生する.従来は,人間による目視・スケッチによりひび割れの検査が行われてきたが,検査の効率化・省力化を実現するために画像処理による検査が注目されている.本年度は.次の3つの研究を進展させた.(1)雑音環境下にロバストでかつ,高精度なひび割れ検出を実現する画像処理手法の確立する,(2)実応用に適用可能な効率的な画像処理手法の実現する.(3)実構造物のコンクリート壁面を対象とした高精度なひび割れ計測の考案する.(1)に関しては,パーコレーション理論を画像処理に適用し,雑音環境下でロバストなひび割れ検出手法を確立し,国際会議にて成果発表を行った. (2)に関しては,コンクリート表面上にはひび割れに相当する画素数が非常に少ないことに着目した効率的な画像処理手法を提案した. (3)に関しては,クラックスケールと呼ばれる目視検査で使用されるスケーラーを画像上に写り込ませてコンクリート表面を撮影し,写り込んだクラックスケールとひび割れを照し合せることで,実寸単位のmm幅でひび割れを計測する手法を提案し,実構造物への適用実験を通してその計測精度を検証し,良好な結果を得た.以上のように,本年度は研究目的を概ね達成できたと言える.今後の課題として,統合アプリケーションを作成し,実現場での実験機会を増やし,産業応用への拡大を試みる予定である.
シナプス伝達を制御するサイクリン依存性キナーゼの作用に関する研究

シナプス伝達を制御するサイクリン依存性キナーゼとその活性化因子の一つであるp35に注目し以下の点を明らかにした。成熟ラット脳ではサイクリン依存性キナーゼ5(Cdk5)は神経細胞の軸策およびシナプス終末にのみ発現しており核周辺部には発現が認められない。ところがCdk5の神経細胞特異的活性化因子であるp35はシナプス前終末には存在せず核周辺部にのみ存在していることが明らかとなった。従って成熟ラット脳の神経細胞においてはp35とは別の因子によりCdk5の活性が制御調節されることが予測された。シナプス伝達におけるCdk5の作用をその阻害剤を用いて検討した。成熟ラット海馬スライスを用いてシェーファー交連線維とCA1錐体細胞間の興奮性シナプス伝達を細胞外から記録した。Cdk5阻害剤であるRoscovitineは興奮性シナプス後電位の振幅を数倍に増大させた。しかし対照薬剤であるOlomoucineは興奮性シナプス後電位の振幅に影響を与えなかった。Cdk5はシナプシンをリン酸化することがすでに明らかとなっている。このリン酸化過程によって、シナプス小胞とアクチンとの結合に影響を与えない。しかしこのリン酸化過程はMAPキナーゼによるシナプシンのリン酸化を抑制する。これらの結果からサイクリンキナーゼ5がシナプス小胞のアクチンからの遊離に対し何らかのフィードバック制御を行うことによってシナプス伝達の調節に関与することが示唆された。シナプス伝達を制御するサイクリン依存性キナーゼとその活性化因子に注目し以下の点を明らかにした。1)成熟ラット脳ではサイクリン依存性キナーゼ5(Cdk5)は軸索あるいはシナプス終末にのみ発現している。しかし脳特異的活性化因子であるp35はシナプス終末には存在せず細胞体にのみ存在していることが明らかとなった。従って成熟脳ではp35以外の因子や制御機構によりCdk5が活性調節されることが予測された。2)海馬スライスによる電気生理学的検索により、Cdk5阻害剤であるRoscovitineは海馬CA1シナプスのEPSPを数倍に増大させる。しかし、コントロール薬剤であるOlomoucineではこの効果は見られない。3) Cdk5はシナプシンをリン酸化する。このリン酸化はシナプス小胞とアクチンとの結合は弱めないが、しかしMAP Kinaseによるシナプシンのリン酸化を抑制する。以上よりサイクリン依存性キナーゼ5がシナプス小胞の遊離に対し何らがのフィードバック制御を行うことによってシナプス伝達の調節に関与することが示唆された。シナプス伝達におけるサイクリン依存性キナーゼ5の作用を検討した。成熟ラット脳海馬切片を用いてCA3とCA1錐体細胞間のシナプス伝達を細胞外から記録した。シェーファー交連線維に矩形波刺激(1Hz)を与え、CA1分子層からガラス電極を用いて興奮性シナプス後電位を記録した。潅流液として人工脳脊髄液を用いたが、その中にサイクリン依存性キナーゼ5の阻害剤であるRoscovitineを加えると興奮性シナプス後電位の振幅が、何も加えなかった対照と比較して数倍に増大した。これは、シナプス前終末からの神経伝達物質の放出量の増加、神経伝達物質不活性化機構の低下、シナプス後細胞の応答の変化が原因になると考えられる。ところで、サイクリン依存性キナーゼ5はシナプシンをリン酸化することがすでに明らかとなっている。シナプシンはシナプス前終末にあり、シナプス小胞とアクチンとの結合に影響を与え、伝達物質の放出機構に関与している。サイクリン依存性キナーゼ5が触媒するシナプシンのリン酸化はシナプス小胞とアクチンとの結合に影響を与えない。ところが、サイクリン依存性キナーゼ5が触媒するリン酸化過程はMAPキナーゼによるシナプシンのリン酸化を抑制する。これらのことからサイクリン依存性キナーゼ5がシナプス小胞のアクチンからの遊離に対し制御を行うことによりシナプス伝達物質の遊離に関与することが示唆された。
作用素論・作用素環論への記述集合論及び超積によるアプローチ

(1) Eberhard Kirchberg氏との共同研究で、以下を示した:Aが可分単純非I型C*-環ならば、Kirchbergの中心列環F(A)で、sub-quotientがIII型因子環となるものが連続個存在する。特に自由群の被約群C*環の中心列環が非可換であるかを問うKirchbergの問を解決した(現在論文投稿中)(2)松澤泰道氏との共同研究で、以下を示した:Hを可分無限次元Hilbert空間とするとき、H上の自己共役作用素全体の空間SA(H)は強resolvent収束に関してPolish空間(可分・完備距離付可能)となる。SA(H)上に様々な同値関係を与えることができるが、私は特にWeyl-von Neumannの同値関係(自己共役作用素A, Bはあるコンパクト作用素Kとユニタリ作用素uに対して、uAu*+K=Bを満たすとき、Weyl-von Neumann同値であると呼ぶ)について2014年にその同値関係としての複雑さの研究を開始した。今年度は次の事を証明した:実数列全体の空間X上の上に「数列a,bはある置換πによってa_{π(n)}-b_nがc_0となるとき同値」として同値関係Eを定めると、EはWeyl-von Neumann同値関係の可換版に相当するものと解釈できる。このEがBorelである事をBecker-Kechrisの定理を用いて証明した。また自己共役作用素のSchatten属作用素による摂動して得られる同値関係はessentiallly K_σである事を証明した。これらは論文を準備中である。27年度が最終年度であるため、記入しない。
認知科学理論に基づいた相補的な日本画学習法の実践と美術教育の汎用性を見いだす研究

1研究の目的本研究は、認知科学理論に基づき、日本画学習における一斉的な授業形態から学習者参加型の言語活動や協力・協働的なグループ活動を通して、互いの「気づき」や理解を共有し、日本の文化を創りだしている普遍的な自然観・精神性を分かる「相互的な日本画学習法」を開発・実践するものである。そして、その実践結果からある一定の「美術教育の汎用性」を見いだし、人間が生きる上で獲得しなければならない能力を解明していく。2研究の具体的内容勤務校の美術の授業で、日本画のカテゴリー概念に基づいた鑑賞教育から実技演習につながる試行授業を実践した。具体的な内容としては、1ウオーミングアップ(言語活動の把握)2エキスパート活動(知識の獲得)3ジグゾー活動(相補的な理解)4インディベント活動(自主調査)5クロストーク活動(自己・他者理解)6制作活動(再構築)7エンディング(内省)である。学習活動の過程記録から学習者のライフキャリア化(美術の汎用化)がどこで発動したのかを検証した。3研究の成果日本人の創造性や思考力、独特の「感性」がどうように形成され、今日に至るのかを学習者同士が互いに教え合い、思索する相補的な学習活動を検証することにより、グループワークから「個」の主体的な活動へと転換される際に効果が最も高まることが分かった。また、これまでの一斉的な日本画学習法での実践時と比較し、鑑賞活動の興味や制作での描きだそうとする題材の幅が大きく広がる結果となった。「美術教育の汎用性」とは、美術で培った能力を他の生活においていかに活用できるかの能力である。今後も自己形成時期に有効的な美術教育でしかできない学習の内容を研究したい。
酵母を用いた増殖定常期での生存率を規定する因子の解析と細胞長寿命化への展開

1.分裂酵母の定常期生存率が野生株に比べ高い変異株L18,L16を取得した。L18変異株についてマイクロアレイ解析を行い、野生株と比較して発現が変化する複数の遺伝子を同定した。さらにL18変異の原因遺伝子を明らかにした。2.分裂酵母のlcf2遺伝子(lcf1と相同性の高い遺伝子)について解析を行い、lcf2は、ミリスチン酸に特異性をもつlong chainfatty acyl-CoA synthetase活性を有することを示した。さらに、lcf1とlcf2との2重破壊株を作製し解析した結果、両者で分裂酵母のlong chainfatty acyl-CoA synthetase活性の大半を占めることが明らかとなった。lcf2変異株は、lcf1変異株とは反対に定常期生存率が上昇した。酵母では定常期での生存率は経時寿命と関連することが知られている。よって長鎖脂肪酸の利用、代謝と経時寿命との関連が示唆された。3.分裂酵母において高発現すると、分裂酵母の経時寿命を延長する新規な遺伝子、ecl1+を同定した。Ecl1は80アミノ酸からなるタンパク質で核に局在すること、mRNAの発現は、対数増殖期から定常期へ移行する際に一過的に増加することがわかった。1.先に申請者は、分裂酵母においてlcf1遺伝子を欠失すると定常期生存率が著しく低下することを見いだした。本年度は、lcf1の高発現株を作製し、定常期生存率に対する影響を調べた。pREP1,pREP41,pREP81の3種類の発現ベクターを用いて、lcf1遺伝子の発現レベルを変えて高発現させた。その結果、どの条件の高発現においても、野生株以上に、定常期生存率を維持することはできなかった。また最も高発現をした場合には、細胞生育が阻害されることを見いだした。2.分裂酵母に存在するlcf1遺伝子のパラログ遺伝子(lcf2)について、解析を行った。lcf2欠失株を作製し、その細胞破砕液を用いて、オレイン酸、ミリスチン酸を基質に活性測定をしたところ、それぞれに対するlong chainfatty acyl-CoA synthetase活性は、野生株の60%、40%程度になった。従ってlcf2も、long chainfatty acyl-CoA synthetase活性を有することが明らかとなった。さらに、lcf2変異株も定常期生存率に影響することが示唆された。現在、lcf1とlcf2との2重破壊株の作製とその解析を進めている。3.分裂酵母の定常期生存率が野生株に比べ高い変異株を取得し、解析を進めた。当該変異は劣性の1遺伝子変異であることを見いだした。さらに、KC1に対する感受性を示すことも明らかとなった。現在、この変異株の原因遺伝子を明らかにするため遺伝学的解析を進行している。1.先に我々は、分裂酵母のlcf1遺伝子がlong chain fatty acyl-CoA synthetaseをコードし、lcf1遺伝子を欠失すると定常期生存率が著しく低下することを報告した。本年度は、分裂酵母に存在するlcf1のパラログ遺伝子(lcf2)について解析を行った。lcf2欠失株を作製し、その細胞破砕液を用いて、オレイン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸を基質に活性測定をしたところ、ミリスチン酸に対するlong chainfatty acyl-CoA synthetase活性は、野生株の半分程度になった。一方、オレイン酸、パルミチン酸に対しては野生株のそれと大きな差はなかった。従ってlcf2は、ミリスチン酸に特異性をもつlong chainfatty acyl-CoA synthetase活性を有することが明らかとなった。さらに、lcf1とlcf2との2重破壊株では、上記全ての基質に対する酵素活性が大幅に低下した。従って、lcf1とlcf2が分裂酵母のlong chainfatty acyl-CoA synthetase活性の大半を占めることが示唆された。2.分裂酵母の定常期生存率が野生株に比べ高い変異株L18,L16を取得した。L18変異は劣性の1遺伝子変異であることを見いだした。さらに、L18変異株についてマイクロアレイ解析を行い、野生株と比較して発現が変化する複数の遺伝子を同定した。

よって長鎖脂肪酸の利用、代謝と経時寿命との関連が示唆された。3.分裂酵母において高発現すると、分裂酵母の経時寿命を延長する新規な遺伝子、ecl1+を同定した。Ecl1は80アミノ酸からなるタンパク質で核に局在すること、mRNAの発現は、対数増殖期から定常期へ移行する際に一過的に増加することがわかった。
女子大学生のうつ病の発症に影響する社会的要因の研究－男女共同参画社会に向けて－

(1)症例の収集と分析東京大学、東京工業大学、お茶の水女子大学、茨城大学において、保健管理センターを利用したうつ病の女子大学生の症例を収集した。調査は各大学の倫理審査を経て行った。今回の調査のために直接学生と面談して情報を得る方法は取らず、情報収拾はカルテを参照して行い、必要な情報をデータシートに集約した。うつ病の診断には疾病及び関連保健問題の国際統計分類第10版(ICD-10)と精神疾患の診断・統計マニュアル(DSM-5)を用い、ICD-10ではF32(うつ病エピソード)とF33(反復性うつ病生障害)、DSM-5では296.21296.30(うつ病)に該当する症例を対象とした。病歴から各要因が直接の発症要因であったのか否かを特定することは困難であり、発症に関与した可能性のある要因は全て抽出することとした。この方針に従い、発症直前に起こったライフイベント等だけでなく、性格傾向や生育歴も調査の対象とした。計50の症例を集め、それらの発症に関わる社会的要因を抽出した。大学入学以前の要因としては、両親の養育態度の著しい偏り、両親の離婚、家庭内暴力など、家庭における要因が多く抽出された。大学入学後の要因としては、環境の変化(主として学部1年生)、就職活動における困難、研究環境に関連する困難、ハラスメントや犯罪の被害、諸事情による多忙などが抽出された。(2)質問紙調査の準備2019年度に調査予定の質問紙を作成した。質問項目は、(1)の分析結果とうつ病に関する先行研究を元に作成した。研究代表者と研究分担者の所属するそれぞれの4つの大学から、うつ病の女子学生の症例を収集したが、予定の症例数を集めることができた。また、これを元に質問紙を作成した。(1)質問紙調査2019年度に1回目の質問紙調査を実施する。当初は複数の大学に呼びかけて一斉に行う予定であったが、まず茨城大学において予備的に実施することとした。2020年度には、当初の計画どおり追跡調査を行う予定である。(2)学会発表症例の収集と分析によって得られた結果をまとめ、2019年度に学会発表を行う予定である。計画当初は打ち合わせのための旅費を計上していたが、学会等に合わせて打ち合わせを行い、メールで補完することによって費用を抑えることができた。また、2018年度の事務は、事務補助を雇用せずに、研究代表者が行なうことができたために人件費が発生しなかった。これらのために次年度使用額が生じた。2019度分と合わせて、学会発表の旅費と質問紙調査のとりまとめの人件費に充て、研究を継続する予定である。
少子高齢化社会における生活支援システムとコミュニティー形成に関する研究

本研究では、以下の二点を重視して調査・研究を進めた。一つは、高齢者の食生活を地域社会でどう保障するかという点である。そのため毎日型配食サービスを実施している全国の市町村社会福祉協議会にアンケート調査し、また東京都と鹿児島県の社会福祉協議会を典型事例として訪問・聞き取り調査を実施した。さらに海外の先駆的な事例として、オーストラリア、スウェーデンを取り上げ、実態調査を実施した。それらを踏まえ、地域で配食サービスを実施するために必要な方策を提言という形でまとめた。具体的には、アセスメント、ケアプランの作成、財源措置、メニューの作成、ボランティアとの関係、苦情処理、安否確認の進め方等々である。また配食サービスに地域の商店街等を位置づけるように配慮した。もう一つは、要介護高齢者を対象としたサービス、施設を地域でどのように整備すべきかという点である。特に重視したのは、高齢者の生活圏と施設、サービスの供給圏を、圏域という概念で一致させられないかということである。そのために全国の市町村を対象に、圏域という概念で要介護高齢者向けの施設やサービスの整備を進めているかどうかを把握するためアンケート調査を実施した。またその中から典型的な市町村を選び、訪問・聞き取り調査を実施した。それらを踏まえ、現状及び実態を把握した。またスウェーデンを取り上げ圏域という概念がどのように変化しているかを調査した。平成14年度に実施した研究は以下の3点である。(1)社会福祉協議会が実施する配食サービスの実態調査全国の市町村社会福祉協議会の中で、週6日以上配食サービスを実施しているところを対象に、内容、財源、マンパワー、今後の方針、問題点などをアンケート調査した。(2)高齢者の食生活調査京都市中京区の高齢者を対象に、食生活の実態について訪問調査を実施した。調査した内容は、食事メニュー、調理者、食材の入手方法、配食・給食サービスなどの利用状況、健康状態、家族構成、近所づきあいなどである。(3)オーストラリアの配食サービスの実態調査配食サービスが組織的に取り組まれているオーストラリアの実態調査を行った。調査対象は、サウスオーストラリアのミールズオンウィールズ、バララットのビクトリア病院である。平成15年度に実施した調査・研究は以下の4点である。(1)社会福祉協議会による毎日型配食サービスの特徴的事例のケーススタディ平成14年度に実施した全国社会福祉協議会による毎日型配食サービスの実態把握調査(アンケート調査)の結果から、運営面において特徴のある事例を都市部と地方部に分けて抽出した。都市部6事例、地方部4例の計10事例に対して、訪問調査を実施した。本研究では、高齢者の栄養や食事を保障するサービスについて地域支援の視点から考察している。(2)民間企業、農協、NPO等による配食サービスについてのケーススタディ社会福祉協議会以外の団体が運営主体となっている配食サービスについて、特徴のある事例を都市部と地方部に分けて抽出した。都市部5例(民間企業1例、財団法人1例、社会福祉法人1例、NPO法人2例)、地方部4例(民間企業1例、社会福祉法人1例、農協2例)の計10事例に対して、訪問調査を実施した。本研究では、配食サービス運営団体が抱えている問題点、事業の継続・発展のために必要な課題を明らかにしている。(3)高齢者の食生活の実態と食事支援のあり方について平成14年度に実施した京都市中京区に住んでいる高齢者への生活実態調査の続きを行った。本年度は、単身高齢者の生活実態を地域別に調査した。調査対象地として、密集市街地(大阪府生野区)、山間部(滋賀県葛川)、近郊住宅都市(大阪府豊中市)を選出した。本研究では、高齢者の生活・食生活にどのような問題点があるかを把握し、地域で暮らしていくために必要な支援について検討している。(4)スウェーデンにおける配食サービスの実態把握調査平成14年度に実施したオーストラリアにおける配食サービスとの比較、および日本の配食サービスとの比較を行うために、スウェーデンにおける実態把握調査を行った。Stockholm(都市)、Eskilstuna(郊外)を選定し、訪問調査を実施した。本研究では大きく二つの内容を検討した。

一つは、高齢者向けの施設サービスを地域でどのように配置すべきかという点(以下の5)、もう一つは高齢者の暮らしを地域でどのように支えるかという点である。後者はその中から食生活を支える配食サービスを具体的な対象とした(以下の1から4)。1、毎日型配食サービスを実施している社会福祉協議会に対し、アンケート調査を実施した。把握したのは、対象者の範囲、配食数、マンパワー、コストなどである。またその中から都市型の社会福祉協議会と農村型の社会福祉協議会を選び、ヒヤリング調査を行った。2、配食サービスを地域で実施している農協、商店街、福祉施設、NPO等を取り上げ、ヒヤリング調査を行い、実態と課題を検討した。3、オーストラリアでは全国的な規模で配食サービスが実施されている。その仕組みと実際の状況を調べた。またスウェーデンでは高齢者福祉の中に配食サービスが位置づけられている。4、以上の調査分析をふまえ、どのようなシステムを構築すれば、地域で配食サービスがスムーズに実施されるかを検討し、その仕組みを具体的に提案した。ポイントは、(1)配食が必要かどうかを公的な団体が調査する。(2)配食を介護保険に位置づける。(3)地域の様々な団体が配食サービスを担当できるようにする。(4)配食時に安否確認を行うこと。5、全国の市、特別区を対象に、高齢者施設、サービスの供給拠点等の立地を決める際に、エリアを意識しているかどうかを調査した(アンケート調査)。
がん予防情報を効果的に創出・普及啓発するためのヘルスコミュニケーションの検討

本研究の目的は、がん予防情報を効果的に創出し、がん予防行動の意思決定を支援するヘルスコミュニケーション方策の検討であった。2年目までに、がん・がん予防情報の受信側(国民)の現状・ニーズや我が国のがん対策目標と、マスメディアから発信されているがん・がん予防情報との間にはギャップがあることが確認された。このギャップを解消するべく、最終年度である3年目は、マスメディアにおけるがん予防情報の創出・増加を検討するために、現在、実際にマスメディアにて情報を創出している記者を対象としたインタビュー調査およびその解析を行った。性別、年齢層等ができるだけ多様になるように機縁法で募集をした国内の新聞などの記者を対象に、1対1の半構造化インタビューを実施した。インタビューでは、がん情報の取り扱い経験、記者自身のがん・がん予防情報に対するイメージ、がん・がん予防情報の取り扱いやすさ・扱いにくさなどを聴取した。得られたデータの逐語録を作成し、質的データをNvivoにて分析し、がん予防情報の創出を阻害している要因、およびその解決方法を検討した。がんに対する記者自身の考えや、これまで取り扱ったがん関連記事の内容や数にもよるが、国民のがん予防情報のニーズが現状より低く見積もられる傾向やがん予防に対して国民の関心が高まることがあるか疑問に持たれている傾向があった。また、がん予防情報の創出を阻害している要因としては、情報自体の新規性が低いこと、一般的な生活習慣病に関する予防と変わらないこと、取り扱うきっかけがないということが概ね共通してあげられた。今後は、正しいがん予防情報を示すだけでなく、より具体的に国民の関心が高まる時期、国民が認知していないことや誤解していることなどを明らかにし、それをマスメディア関係者に示すことが、マスメディアでのがん予防情報の創出につながる可能性が示唆された。本研究では,がん予防情報を効果的に創出し,がん予防行動の意思決定を支援するヘルスコミュニケーション方策の検討を目的としている。1年目である平成28年度は,我が国の新聞に掲載されたがん・がん予防記事を対象とした内容分析を行い,マスメディアによるがん・がん予防情報の発信状況を明らかにした。具体的には,諸外国での先行研究を参考に検索語彙・抽出条件を決定し,その方法にて我が国の全国紙5紙(朝日,産経,日本経済,毎日,読売新聞)各社データベースより,がん関連記事を抽出し,掲出頻度を確認した。また,先行研究をふまえ作成したコード表を用いた分類により,罹患部位,がん局面(予防,検診,治療,予後,終末期など),記事創出に影響を与えたと考えられるトピック(社会問題,著名人,研究,企業,リスクなど)について内容分析を行った。さらに,上記にて抽出されたがん関連記事のうち「予防,検診,リスク」の記載があった記事を対象に,より詳細に内容分析を行った。特に,がん予防記事に対しては,国立がん研究センターの示す人のがんにかかわる要因,生活習慣関連要因(喫煙,食物・栄養,飲酒,運動・身体活動,肥満)やその推奨基準の記載の有無について分析した。がん検診記事に対しては,がん検診部位,厚生労働省の指針が示す対象者,受診間隔の記載の有無,及びがん検診受診を促進する内容であるかを確認した。いずれも内容分析は,研究代表者を含む評価者3名により予備調査を行った上で,評価が一致しないものについては議論し,分類方法の統一を図った。また本調査後には,評価者間信頼性も検証した。当初の予定通り,我が国の新聞を対象とした調査及び内容分析を行った。また国内外の学術誌への論文投稿によりその成果を発表した。2年目である平成29年は,1年目に明らかにしたマスメディアによるがん・がん予防情報の発信状況(我が国の新聞に掲載されたがん・がん予防記事を対象とした内容分析)に,これまでに行ってきたがん・がん予防情報の受信状況とを併せ,包括的かつ双方向に我が国のがん・がん予防情報の現状を検討した。そしてそれを,学会シンポジウムおよび学術雑誌(査読あり)にて発表した。そして,1年目に明らかにされたがん予防情報の少なさ,内容の不十分さや偏りを改善すべく,実際に記事を創出し,発信する記者を対象としたインタビュー調査を開始した。開始前には,詳細な研究デザインを立て,詳細なインタビューガイドの作成,KJ法やNVivoを用いた分析方法の確認・検討をしたうえで対象者のリクルート,研究の説明,半構造化インタビューを開始した。具体的には,マスメディアにおけるがん予防情報の創出に影響を及ぼす要因を整理することを目標とし,がん情報の取り扱い経験(有無,その理由,取り扱った場合はその内容等),がん情報およびがん予防情報のイメージ(自身またはマスメディアが持つがん・がん予防に対するイメージ,現状に関するデータを見た感想等),がん情報およびがん予防情報の取り扱いやすさ(情報としての取り扱いやすさ,扱いやすいところ・扱いにくいところ,どうすればがん予防情報が増えると考えるか等)についてインタビューを行っている。がん・がん予防情報に関する現状を報告する意義,そして2年目に行う調査の前にとりまとめ,インタビュー対象者に提示することがより有用かつ有効であると考え,当初3年目に予定していたこれまでに検討してきたがん情報の受信側の現状と,1年目に明らかにした発信側の現状との間,またその受発信側の現状と我が国のがん対策目標との間にある埋めるべきギャップの検討を行った。そのため,当初2年目に行う予定であったがん予防記事を創出するする記者,編集者などマスメディア関係者を対象としたインタビュー調査を継続して行っているため,インタビュー後の分析などは3年目に行うこととなった。

上記の通り,実施順に多少の変更が生じているが,本研究課題全体としては,おおむね順調に進展していると考えられる。本研究の目的は、がん予防情報を効果的に創出し、がん予防行動の意思決定を支援するヘルスコミュニケーション方策の検討であった。2年目までに、がん・がん予防情報の受信側(国民)の現状・ニーズや我が国のがん対策目標と、マスメディアから発信されているがん・がん予防情報との間にはギャップがあることが確認された。このギャップを解消するべく、最終年度である3年目は、マスメディアにおけるがん予防情報の創出・増加を検討するために、現在、実際にマスメディアにて情報を創出している記者を対象としたインタビュー調査およびその解析を行った。性別、年齢層等ができるだけ多様になるように機縁法で募集をした国内の新聞などの記者を対象に、1対1の半構造化インタビューを実施した。インタビューでは、がん情報の取り扱い経験、記者自身のがん・がん予防情報に対するイメージ、がん・がん予防情報の取り扱いやすさ・扱いにくさなどを聴取した。得られたデータの逐語録を作成し、質的データをNvivoにて分析し、がん予防情報の創出を阻害している要因、およびその解決方法を検討した。がんに対する記者自身の考えや、これまで取り扱ったがん関連記事の内容や数にもよるが、国民のがん予防情報のニーズが現状より低く見積もられる傾向やがん予防に対して国民の関心が高まることがあるか疑問に持たれている傾向があった。また、がん予防情報の創出を阻害している要因としては、情報自体の新規性が低いこと、一般的な生活習慣病に関する予防と変わらないこと、取り扱うきっかけがないということが概ね共通してあげられた。今後は、正しいがん予防情報を示すだけでなく、より具体的に国民の関心が高まる時期、国民が認知していないことや誤解していることなどを明らかにし、それをマスメディア関係者に示すことが、マスメディアでのがん予防情報の創出につながる可能性が示唆された。平成28年度の研究により我が国のマスメディアが発信するがん情報の中でもがん予防情報は少ないこと,また発信されている情報内容は十分とは言えず偏りがあることが確認された。マスメディアにおけるがん予防情報は,記者らにより創出され,発信される。そのため,2年目となる平成29年度は,記者らマスメディア関係者のがん予防情報に対する認識,がん予防情報を取り扱う理由(促進要因),扱わない理由(阻害要因)を確認し,がん予防情報の創出を増加させる方法,創出の阻害を解決する方法を検討する。具体的には,1年目の結果もふまえ,がん予防記事を創出する記者,編集者などマスメディア関係者へのインタビュー調査を行い,マスメディアにおいてがん予防情報を創出することに影響を及ぼす要因を検討する。そのため,事前にインタビューガイドを作成し,それにもとづき,記者はじめマスメディア関係者のがん・がん予防情報に対する意識,今までに記事にしたがん予防内容とその理由,認識していても記事にしない理由などを1対1の半構造化インタビューにて収集する。
高度技術社会における生物としての人間

高度科学技術化による変化を、現代人間社会が内包する問題から分析した。(1)人間行動の生物学的モデル化:集団・社会形成における問題を比較行動論的に検討した。(a)高度技術社会と生活の質・生きがいに主観的度合いを用いると高齢者、慢性疾患、終未期患者などで維持可能である(大井玄)。(b)競争社会モデルにおける要因の交互作用項や非線型を遂次導入し、公正な競争状態やカタストロフ的破綻を予測できた(岩坪秀一)。(2)科学技術と人間・自然環境問題:人間活動や技術が自己矛盾を解決できるかの疑問に応えて、科学史観から対策提案に関する系統的な調査と予測を行った。(a)共生技術の展開から第3次産業革命は情報・エネルギ-の関連においてエコテクノロジ-を基本とすべきことを提言した(合田周平)、(b)TAの技法を用いて、高度先端技術による医療費高騰、高齢人口の受益者増加を前提に社会・経済・技術の評価手段を提案した(藤正巌)、(c)社会指標の国際分析により、重回帰分析、主成分分析で平均寿命+富+情報により平均寿命を高精度で推定した。先進国群ではライフスタイル分析が重要である(古川俊之)、(d)ライフスタイルの再評価を行い、低水準のライフスタイルの集団で染色体変異量が有意に増加するのを発見した(森本兼曩)、(e)病院をモデルとして長寿社会における機能的寿命延長の達成に社会インフラのインテリジェント化を提言した(武田裕)、(f)年齢階級別死亡率曲線のワイブル分析に統一モデル作成と実証を試み、生命力を関数V_0(t^<1ーm>ーh・t)を組み込んだワイブル関数の汎用性を確かめた(古川俊之)。(3)総括と展望として日本の科学研究の偏りと科学的探究の根源である人間の本質の研究の重要性を強調した。高度技術社会においてヒトの生態学的寿命が生物学的寿命に近づくと生活の質に影響する恐れがあるが、有病率を考慮した健康寿命は平均寿命の延長と平行しており保健医療政策と矛盾しない。
遺伝的プログラミングを用いたヒューリスティックの機械学習

ロボットや自律エージェントにおけるタスク割り当てや自動行動計画等の最適化問題および制約充足問題に対する有用なアルゴリズムを開発するのは困難である。本研究は自動プログラミング法の遺伝的プログラミングを用いて、このような問題に対するヒューリスティック(限られた時間内に準最適解を求める場合有用な手法)を自動的に検出・作成するシステムの構築に取り組んだ。大規模クラスタを用いた並列遺伝的プログラミングシステムを実装して、制約充足問題(SAT)に対する新たなヒューリスティックを自動作成した。更に、遺伝的プログラミングを用いて展示場案内ロボットの行動決定ヒューリスティック(コントローラー)を作成した。尚、複数ナップサック問題に対する新たな厳密アルゴリズム、及び、ヒューリスティック法を提案した。本研究の目標は、困難な組み合わせ最適化問題を解くためのヒューリスティクス(発見的探索法)を自動的に生成するために、遺伝アルゴリズムをどのように使用すれば良いのかを調査することであった。昨年、我々はその計画を順調に実行することができた。まず、遺伝アルゴリズムを用いて並列なシステム上でSAT問題を解くための発見的自動探索アルゴリズムを改善した。SAT問題とは与えられたSATの充足可能性を判定する問題で、ジョブスケジューリングやAIのプランニング等幅広い応用がある。一方でNP困難な問題としても知られ大規模なSATに対し充足の可能性を厳密に判定するのは非常に困難である。そのため、様々なヒューリスティクスが考えられている。我々のプログラム中で、並列な遺伝プログラミングシステムはドメイン特定の言語で表現されたSATの探索機能を発達させるために使用されている。実際には自動的に生成されるヒューリスティクス関数はSATのローカルサーチアルゴリズムの一部としてコンパイル・実行されている。この新たなSATに対するヒューリスティクスアルゴリズムはグリッドクラスターを用いた大規模な実験の結果、人間が試行錯誤して探すのは元より既存の逐次のアルゴリズムと比べても非常に高いパフォーマンスを持つことが示せた。また並列遺伝プログラミングシステムを実装する為の基盤として、新たにCommon Lisp内で標準的なMessage Passing Interface(MPI)の機能を簡単に使用するためのライブラリーを実装した。本研究はナップサック問題のような組合せ最適化問題、及びSAT等の制約充足問題を対象とする。これらの問題には、複数のロボットやエージェントへのタスク割り当てや、従来より幅広く研究されているロジスティックス・スケジューリング問題などの、多くの応用があるが、これらの問題に対するアルゴリズムを開発するのは困難である。本研究は進化計算手法を用いて組合せ最適化問題および制約充足問題に対するヒューリスティック手法を自動的に検出する機械学習システムの作成を目的としている。本年度は昨年度から開発している並列遺伝的アルゴリズムを用いてSATソルバーを自動作成するシステムを改良して、若干の性能の向上を得た。又、同システムをべースに、複数ナップサック問題に対する分枝限定法における枝選択ヒューリスティックを自動作成するシステムの開発を始めた。更に、複数ナップサック問題の一種の仮想マシン再配置問題(VMRP : Virtual Machine Reallocation Problem)に取り込んだ。近年、企業のデータセンターでは仮想マシン技術を用いた「サーバ統合」がによる保守・運用費用の圧縮に努めている。サーバー統合により統合された仮想サーバを、負荷の変動に対応する為に再配置する際行われる仮想マシンの新たな割り当ての計算がVMRPである。VMRPに対する新たな分枝限定法を開発し、従来の手法に比べて数十倍以上早く最適解を得られる事を示した。本研究はロボットや自律エージェントにおけるタスク割り当てや行動計画等の最適化問題および制約充足問題を対象としている。これらの問題に対するアルゴリズムを開発するのは困難である。本件急は進化計算手法を用いてこのような問題に対するヒューリスティック手法を自動的に検出する機械学習システムの構築を目的としている。本年度は自律ロボットの行動計画問題に取り組んだ。自律ロボットの行動計画アルゴリズム開発は、実機におけるノイズ等が原因で非常に因難である為、ロボットが実行するアルゴリズムを機械学習法等により自動生成することが可能になるのが望ましい。具体的には博物館などの展示場でガイドロボットを使って、複数の来館者を相手に1台で同時案内するシステムの構築に取り組んだ。まず、この展示場案内問題をモデル化して、ガイドロボットシステムの評価基準となる目的関数を定義した上で、ヒューリスティック・アルゴリズム(ガイドロボットの行動を制御するコントローラー)を数件提案した。このガイドロボットシステムを単純化したシュミレーションモデルを利用した進化プログラミング法を用いて、新たなコントローラーを自動生成した。自動生成したコントローラを実機に移植して、シミュレーションと実機環境両方で性能評価を行った結果、シミュレーションと実機、両方において、自動生成されたヒューリスティックが手作りヒューリスティックより優れた結果を得られる事を実証した。