hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
自閉症児と定型発達児の比較研究:社会性発達成立基盤-自己制御と共感

厚生労働省からの委託事業である「1歳からの広汎性発達障害の出現とその発達的変化:地域ベースの横断的および縦断的研究(こころの健康科学研究事業』」の一貫として、平成22年度3月31日まで2年間にわたり西東京市で実施された2歳児検診における、自閉症スクリーニング評定尺度(M-CHAT : Modified Checklist for Autism in Toddlers)および評価面接実施の結果、定型児と高リスク児に分類された被験児データベースより、参加同意が得られた被験児家族に実験・検査の説明を行い同意書に記入後、参加日の調整をした。実際の参加当日、被験児の親との面接、パズル課題と紙芝居課題の観察実験を実施した。参加時期は異なるが、実験時はそれぞれの被験児は基本的に月齢24か月から48か月までであることを条件とした。西東京市データベースに関する本実験のすべての課題は、研究代表者が所属する独立行政法人、国立精神・神経医療研究センター内の専用の行動観察室内で行った。行動観察室にビデオカメラと三脚を用意し、実験の様子を撮影した。また、行動観察エリアと音響設備室との境にマジックミラーが設置され、音響設備室内から一方向的に行動観察エリア内の様子が伺えるようになっている。年度末には、データの信頼性強化と研究促進を目的に最終年度の研究計画を立てた。例えば、研究代表者や研究分担者が非常勤などで教鞭を取っている他大学の研究室に協力を仰ぎ、定型発達児のリクルートを行うなどである。実験データの検討・解析であるが、研究代表者が非常勤講師として所属する大学の学生に謝金を支払い協力を仰ぐ。最後に、研究発表であるが、データに基づいた検討を行い、大学の紀要や学会などで発表予定である。最終年度の研究計画については、現在埼玉工業大学などと話し合いを行っている最中である。本研究に関しては、過去2年間は、初年度に実施したパイロット・スタディ(予備実験)を通した実験手順などの改良・改善に基づいた本実験を継続して行ってきた。結果、現在までに総計12名の自閉症リスク児の参加をみた。昨年度は、データ取得の継続とともに、データの検討・解析、および結果発表を実施した。具体的には、厚生労働省委託事業である「1歳からの広汎性発達障害の出現とその発達的変化:地域ベースの横断的および縦断的研究(こころの健康科学研究事業』」の一貫として西東京市にて実施された、自閉症スクリーニング評定尺度(M-CHAT:Modified Checklist for Autism in Toddlers)および評価面接実施の結果、自閉症高リスク児に分類された被験児データベースに基づいてリクルートを継続し、本年度は追加5名のこどもの参加があった。本研究参加について、被験児と家族に実験・検査の詳細説明と同意書記入後、被験児の親との面接、パズル課題と紙芝居課題の観察実験を実施した。実験時の被験児の月齢24か月から48か月までであった。また、本実験のすべての課題は、独立行政法人、国立精神・神経医療研究センター2号館の専用の行動観察室内で行った。行動観察室にビデオカメラと三脚を用意し、実験の様子を撮影する。また、行動観察エリアと音響設備室との境にマジックミラーが設置され、音響設備室内から一方向的に行動観察エリア内の様子が伺えた。実験データの検討・解析であるが、研究代表者が所属する大学で行った。結果、日本発達心理学会第23回大会(平成24年3月8-11日:於名古屋国際会議場)において、知見の一部を使ったポスター発表を行い、さまざまな研究者からの関心・フィードバックや将来的な共同研究についても感触が得られた。
歩行動作中の末梢感覚刺激が前頭前野の活動性に及ぼす影響について

本研究では、歩行中の四肢から脳へ伝わる求心性刺激が、前頭前野の活動性に及ぼす影響を明らかにすることを最終目的とする。このために、他動的に脚を動かして歩行と同様の動作を課した際(他動歩行)の前頭前野の酸素化ヘモグロビン濃度(HbO2)の変化を、近赤外線分光法装置を用いて検討した。本年度は、1.通常歩行と同様の立位姿勢における他動歩行、2.仰向けに寝た姿勢(仰臥位姿勢)での他動歩行の2種類を実施した。前者の立位他動歩行については、5名の健常成人男子(20.8±0.4歳)を対象とした。他動歩行のテンポは、通常歩行と同程度の120歩/分のテンポとした。動作時間は80秒間とした。動作開始前のHbO2レベルと比較して、他動歩行中のHbO2には有意な変化は認められなかった。後者の仰臥位他動歩行については、7名の健常成人男子(21.3±2.2歳)を対象とした。他動歩行のリズムは、1分間に60歩(通常歩行は約120歩)に相当するリズムとした。また、左右の足裏それぞれに体重の20%に相当する圧力を加えながら他動歩行を実施する場合(PWM20%)と、圧力を全く加えないで他動歩行を実施する場合(PWM0%)の2通りを実施した。両試技ともに、動作開始前のHbO2レベルと比較して他動歩行中においてHbO2が有意に低下した(P<0.05)。しかしながら、PWM20%とPWM0%の間の交互作用は見られなかった。また、動作開始初期30秒間と動作終了直前30秒間におけるHbO2の低下度合いを比較したが、有意差は認められなかった。以上より、通常歩行より低いテンポの仰臥位他動歩行では、歩行様の動作に伴う求心性刺激により、前頭前野の活動性が低下しやすいことが示唆された。本年度は、仰臥位他動歩行時における前頭前野の酸素化動態について、「足裏に加える圧力の影響」「動作時間の影響」について検討する予定であったが、これを実施することができた。一方、2019年度には、歩行に付随する腕振り動作が、前頭前野の酸素化動態に及ぼす影響を検証する予定であり、この腕振り動作を実現する器具を2018年度中に開発・完成させる予定であったが、現在のところ開発途中である。2019年度は、腕振り動作を実現する器具(他動腕振り動作器具)を年度前半に完成させ、その後に、他動的な腕振り動作による前頭前野の酸素化動態について検証する予定である。

2018年度において、今後の研究に使用する仰臥位他動歩行器具の開発を、実験研究と同時に進めた。この器具の開発段階において、種々の調整・修正が必要となり当初計画よりも開発の進行が遅延した。この遅延に伴い、次年度使用額が生じた。なお、2019年度の前半には繰越金を使用して開発を完成させる予定である。
溶解する法システムの21世紀的統合に向けた法戦略-行政・市場・生活の比較研究-

本研究の目的は、現代社会を構成する政治=行政、経済=市場、生活=消費という3つのサブシステムの内部変化と外部変容(相互関係の変化)を、実定法学という観点から構造的・総合的に把握することである。共同研究を通じて、これら3つのサブシステム相互関係の変容を端的に表現するのが公私のクロスオーバーという現象であることが明らかとなった。また、そのような問題が集中的に現れる問題領域として、競争秩序と環境秩序があることも明らかになった。競争秩序の維持・確保は、その公共的性格のゆえに、伝統的に行政機関が担当すべきものとされてきた。ところが、近時、市民を主体とする民事法的対応の可能性が模索されている。このような動向に応じるためには、市民を主体とするものとして「公共性」を捉え返す必要があること、そして、競争秩序違反に対する損害賠償や差止を可能にする法理もまた、そのような観点から再構成されるべきことが解明された。さらに、競争秩序の形成に関して、上からでなく、下からの自生的秩序形成の可能性とその条件が検討された。競争論の観点からの民法学の原理論的考察も行われ、物権・債権の二分法に基礎には競争観念があることが明らかにされた。環境秩序に関しては、近時、理論的にも実践的にも重要な争点となっている景観問題などを素材として、公私のクロスオーバー現象が分析された。行政法の領域からは、公益、個別的利益および共同利益の相互関連が検討され、民事法の領域からは、差止を可能にする法理として、地域的ルール違反に対するサンクションとしての差止という法理が提示された。そして、刑法の領域からは、環境を保護法益として捉える場合のおける近代刑法原理の限界に関する分析が行われた。さらに、「憲法と民法」の相互関連という問題を通じて、公私の再構成に関する原理的な検討が行われた。現代社会を構成する政治=行政、経済=市場、生活=消費という3つのサブ・システムの内部変化と外部変容(相互関係の変化)を、実定法学の観点から、構造的・総合的に把握しようとする本プロジェクトは、当初の予定通り、本年度は各班ごとに個別的な検討を行って下記の成果を上げ、また全体的研究集会において分析視角のすり合わせを行った。《政治=行政班》では、亘理が行政手法を、村上が情報公開を、それぞれ検討し、成果を上げた(亘理格「フランスのPFI的手法」会計検査研究25号119-139頁、村上裕章「国境を越えるデータ流通と個人情報の保護」『情報社会の公法学』321-351頁)。《経済=市場班》では、稗貫と田村が競争政策及び知的財産に関する検討を進め(稗貫俊文「知的財産権と市場支配力」『経済法講座1』310-348頁、田村善之「効率性・多様性・自由」法哲学年報2001年号38-50頁)、瀬川が市場で行政が果たすべき役割とその消費者に対する影響を検討した(瀬川信久「2つのO-157判決」判夕1107号,69-75頁)。《生活=消費班》では、瀬川の問題関心も視野に入れつつ、池田が内閣府の「消費者組織に関する研究会」に参加し、消費者団体の団体訴権に関する立法提言を行い(同研究会に関する内閣府のホームページ参照)、潮見はドイツ法の現況を検討した(潮見佳男「2002年のドイツにおける医薬品被害賠償責任に関する規定改正」『現代民法学の理論と課題』423-446頁)。

他方、労働環境や生活保障に関する検討も行われた(道幸哲也「不当労働行為法理の基本構造』(北大図書刊行会)、倉田聡「社会連帯の在処とその規範的意義」民商法雑誌127巻4=5号612-641頁)。最後に研究代表者である吉田が本研究の綱領的成果を上げるとともに(吉田克己・「民法学と『公共性』の再構成」創文444号1-5頁)、全体集会で今後の研究の指針を堤示した。現代社会を構成する政治=行政、経済=市場、生活=消費という3つのサブ・システムの内部変化と外部変容(相互関係の変化)を、実定法学の観点から、構造的・総合的に把握しようとする本プロジェクトは、当初の予定通り、各班ごとに各論的検討を行って成果を上げるとともに、総論的考察においてはシンポジウムを開催し、その成果を公表した。《政治=行政班》では、亘理と山下が「公と私」という観点から、行政法理論の再検討を行い、成果(「11.研究発表」参照)を上げ、村上は情報法の分野で研究を一層深化させた(村上裕章「集団食中毒の発生と情報提供のあり方」ジュリスト1258号112-118頁)。《経済=市場班》では、田村が斯界の水準を抜く大著(「11.研究発表」参照)を著し、稗貫は日本のみならず、広く東アジアの知的財産・競争政策の研究に歩を進めた(「11.研究発表」に掲げた業績の他にも、関連業績として、稗貫俊文「日韓両国の独占行為規制の有効性の比較と東アジアの競争原理」北大法学論集54巻5号115-129頁がある)。さらに本プロジェクトの理論的な中間総括を行うべく、民科法律部会でシンポジウムを行い、吉田と長谷川がその成果を公表した(「11.研究発表」に挙げた業績、及び、長谷川晃「<憲法と民法>と法概念の問題」法律時報76巻2号78-81頁)。また年度末に全体的研究集会を開催し、本年度の総括を行うとともに次年度の研究計画を策定した。現代社会を構成する「政治=行政」、「経済=市場」、「生活=消費」という3つのサブ・システムの内部変化と外部変容(相互関係の変化)を、実定法的観点から構造的・総合的に把握しようとする本プロジェクトは、当初の予定通り、各班ごとに各論的検討を行って成果を上げるとともに、成果公表の一環として「競争秩序」に関するシンポジウムを開催し、全国から多数の研究者が参加する盛会となった。まず個別的な研究成果としては、《政治=行政班》では、たとえば亘理が環境に関連する業績を上げた(亘理格「総合的土地利用計画制度の立法化構想」地域開発477号22-27頁)。また《経済=市場班》では、稗貫、曽野、瀬川の業績(「11.研究発表」参照)のほか、田村が成果を上げた(田村善之「包括的クロスライセンスと職務発明の補償金額の算定」知的財産法政策学研究2号1-16頁)。《生活=消費班》では、道幸、潮見、水野の業績(「11.研究発表」参照)のほか、池田清治「不特定物と瑕疵担保-特に目的物「受領」の法的意味づけについて-」民事研修566号3-14頁もある。次に2004年10月に行われた「競争秩序」シンポジウム(「競争秩序への多元的アプローチ-実定法学のクロスロード-」)は、午前の部で森平明彦(経済法・高千穂大学)と長谷川の報告に田村がコメントした後、討論を行い、午後の部では吉田と曽野に加え、伊東研祐(刑法・慶應大学)が刑事法の観点から報告し、藤岡康弘(民法・早稲田大学)、潮見、和田俊憲(刑法・北海道大学)の他、厚谷襄児(経済法・帝京大学)がコメンテーターに加わり、さらに討論を続けた。午前10時から午後6時にまで及ぶ本シンポジウムの成果は北大法学論集56巻1号以下に連載されるので、詳細はそちらを参照されたい。
ガン細胞内亢進酵素と低分子ゲル化剤による選択的抗ガン活性の発現

低分子化合物の集合体から成る超分子ゲルは、ゲル化剤が低分子であるため精密な分子設計が可能であり、様々な刺激応答性のゲル化剤を作製しやすいといった利点がある。本研究では、一部のガン細胞が過剰生産するマトリックスプロテイナーゼ(MMP)に応答して、抗ガン活性を発現するペプチド脂質の開発を行った。MMP認識配列および非認識配列を含むペプチド脂質を合成した。各種培養細胞を用いて細胞毒性を検討した結果、ある種のペプチド脂質でガン細胞種により細胞毒性が変わることが明らかになった。本研究で開発したペプチド脂質がMMPにより加水分解され、ガン細胞内側での自己組織化が細胞毒性につながっているものと考えられる。本研究では、精密に分子設計した低分子ゲル化剤分子前駆体が特定のガン細胞に取り込まれ、細胞内で過剰発現した酵素の作用により自己組織化し、特定のガン細胞のみを選択的に殺傷する、全く新しい薬理活性発現システムの確立を目指す。我々は、ガン細胞内でのペプチド脂質の自己組織化が細胞質の流動性を著しく低下させ、細胞機能に大きな損傷を与えることを実証してきた。そこで本研究では、ガン細胞内で亢進している酵素の基質となるペプチド脂質を合成し、この酵素の働きで、自己組織化を誘導することを考案した。現在のところ、我々が開発したペプチド脂質型低分子ゲル化剤の分子構造(Palmitoyl-Gly-Gly-Gly-His)を元に種々のペプチド脂質(低分子ゲル化剤前駆体)およびオリゴペプチドをFmoc固相合成法により合成し、この自己組織性および細胞毒性を評価している。ペプチド脂質の自己組織化は、ゲル化の目視観察、粘弾性測定で評価し、透過型電子顕微鏡観察により微視的な評価も行い、自己組織化体のナノファイバー形成の確認も行った。またヒトガン細胞由来の細胞株を用いて、in vitroの細胞毒性評価系も確立した。細胞毒性評価は、生細胞内還元酵素活性測定および生細胞内エステラーゼ活性測定により、定量的かつ視覚的に評価している。次年度は、ガン細胞(消化管間質腫瘍細胞)内で過剰発現する酵素(キナーゼ)によるこのペプチド脂質のリン酸化を検討し、ガン細胞の死滅を目指す。ペプチド脂質を複数合成し、その自己組織性および細胞毒性を評価できているため。生物化学工学今後は、ガン細胞が生産するキナーゼに応答して、ペプチド脂質が自己組織化すること、ならびに目的のガン細胞(GIST)に対して選択的な細胞毒性を示すことを実証していく。
フィクション作家としてのHarriet Martineauと19世紀の心理学

ヴィクトリア朝の論客として知られるHarriet Martineau(1802ー1876)による1820年代から30年代初めの修作に青少年向けの教訓物語群がある。本研究はこれらの作品に当時マーティノウが傾倒していた18世紀の道徳哲学者David Hartleyによる心の仕組みに関する理論、観念連合説の影響が見られることを明らかにした。マーティノウの心に対する見方や心理の描き方はユニテリアン派の知的伝統とも結びついており、一世代前に同じくハートリーの思想の影響をうけたAnna Barbauldの作品に見られる合理的思考や感覚と結びついた道徳的感情を重視する姿勢を受け継いでいることも明らかにした。H27年度は、H.マーティノウのフィクション作品における心理表象の特色を1820年代後半の習作的な著作に的を絞って分析した。最初の著作である宗教指南書DevotionalExercisesは、具体的な状況設定や個性を備えた架空の語り手による内省など、フィクション的な要素を多分に含んでいる。今回の分析は、そのような要素が同書を同時代の数多くの宗教指南書の中で特色あるものにしただけでなく、マーティノウが後年(1830年代末)の自身の小説Deerbrookで示したいくつかの特色の萌芽ともみられることを明らかにした。すなわち、中産階級の家庭生活を舞台とし、そこでの人間関係を軸に人物の内的な葛藤や成長を描くことで道徳的な主題を提示する、という特質である。この特質は、19C半ば以降のヴィクトリア朝小説の主流ともいえ、10年近く時代に先駆けてそのような特質を備えた小説を書いたマーティノウは何をその文学的源泉としたのかを考える上で重要な成果となった。マーティノウの最初のフィクション作品Christmas Dayの分析でも有意義な成果が得られた。同作品は、18C末から19Cにかけて数多く流通した宗教的小冊子(tract)のひとつとして書かれた宗教的訓話であるが、執筆当時、非国教徒のユニテリアン派の信仰を持っていたマーティノウの宗教的見解や心の問題に対する強い関心などのために、この物語が当時の一般的な宗教的訓話とは明らかに異なっていることを明らかにした。また、マーティノウが既存のジャンルの形式を利用しつつ、自らの目的に沿った内容を語るために巧みにその枠組みを変容させていることも示した。これらのうち前半の成果は、2015年7月に英国のノリッジで行われたマーティノウ協会の年次大会にて口頭発表を行った。H27年度中にマーティノウの初期フィクション作品における心理表象の分析を完了する予定であったが、予定していた4作品のうち2作品の分析にとどまった。その理由は、すでに分析を終えた2つの作品とも、対象とした作品が属しているジャンルの中での位置づけを明確にするために、当初よりも範囲を広げて資料の収集と読み込み、分析を行ったことによる。進捗状況としては予定に遅れることになったが、研究成果としては、作品の分析により大きな意味を付加することができ、今後の研究について新たな発展の可能性も見いだせた点でよかった。また、研究成果の発表が学会での口頭発表のみとなったことも、計画通りにならなかった点である。すでに口頭発表済みの論文は早めに学会誌に投稿したい。H28年度は、前年度に引き続き、H.マーティノウが1820年代に発表した初期のフィクション作品を分析した。マーティノウの初期のフィクション作品は、同時代に一世を風靡していた子供や青少年向けの宗教小冊子(tract)の体裁をとっていたが、これらの宗教小冊子は主に福音主義派の信仰にもとづくものであった。前年度(H27年度)の研究では、当時ユニテリアン派の信仰をもっていたマーティノウが、いかに既存の宗教小冊子の枠組みを踏襲しつつ、自身の宗教的見解や「心」に対する関心にそった物語を語り始めていたかを明らかにするため、マーティノウの最初の作品Christmas-Dayを福音派の宗教冊子の書き手を代表するMrs. Sherwoodによる作品と比較した。今年度は、マーティノウのユニテリアン派の信仰の特色を明らかにするために、同じユニテリアン派で、一世代前の詩人・子供向けの物語作家であるアナ・バーボールドの影響を検証した。マーティノウが1820年代のエッセイにおいて賞賛しているバーボールドによる数編の詩とエッセイを、マーティノウの初期フィクションと比較・検証した。バーボールドの詩的なイメージの源泉が、マーティノウと同じD.ハートリーの道徳哲学理論の影響を受けたものであることから、両者に共通する感情と理性に対する姿勢などを浮き彫りにすることができた。研究の発表としては、マーティノウの心の表象の特質をC.ブロンテと比較する論考を国内の学会のシンポジウムにおいて講演し、またそれに基づく論文を所属機関の紀要に発表した。H28年度中にマーティノウの初期フィクション作品における心理表象の分析を完了する予定であったが、予定していた3作品のうち、1作品のみが完了し、残り2作品のうち、1作品は手つかずのままになった。分析が完了した1作品(Christmas Day)と、現在分析中のもう1作品(Principle and Practice)は、いずれもH28年度から着手したバーボールドとの比較において検証しているが、当初の想定よりも多くの論点が見つかり、より範囲を広げた資料の収集や分析、考察が必要になったことが遅れの一因となった。H29年度は、H.マーティノウが1820年代後半から1830年代初めにかけて発表した青少年向きのフィクション作品を分析した。

Principle and Practice(1827)の分析では、ユニテリアン派における知的な伝統の影響を浮かび上がらせた。ユニテリアン派の理性重視の傾向は、18世紀後半の子供向けの作品にもみられ、本作品はこの伝統に基づいていることを、ユニテリアン派の作家/教育家のJohn Aikin・Anna Barbauld兄妹による子供向けの物語集、Evenings at Homeとの比較を通じて検証した。マーティノウが伝統を受け継ぎ、人格形成という観点から心を描くという共通点をもちつつ、19世紀初頭の福音主義の高まりやDavid Hartleyの道徳哲学の影響を受け、新たな強調点を加えたメッセージを発信していることを明らかにした。次に、Five Years of Youth(1831)の分析では、同作品とほぼ同時期にマーティノウがユニテリアン派の機関紙Monthly Repositoryに発表したHarleyの観念連合説にもとづく心のメカニズムに関するエッセイとの比較を通じて、本作品の心の描き方の特質を明らかにした。同作品は若い時期に感情や想像力を正しく制御することの重要性を説いているが、この教訓は物語そのものだけでは理解しがたい。教訓の背後にある心のメカニズムについての考え方が可視化されていないためである。Monthly Repositoryのエッセイはこれを補い、マーティノウの意図を明確化することに役立つことを明らかにした。一方、オースティンのSense and Sensibilityとの類似性も指摘される本作品は、前者と異なり、具体的・現実的な核を持たない心の不安や闇を描いている点において、心の問題の新たな側面を描いていることも明らかにした。ヴィクトリア朝の論客として知られるHarriet Martineau(1802ー1876)による1820年代から30年代初めの修作に青少年向けの教訓物語群がある。本研究はこれらの作品に当時マーティノウが傾倒していた18世紀の道徳哲学者David Hartleyによる心の仕組みに関する理論、観念連合説の影響が見られることを明らかにした。マーティノウの心に対する見方や心理の描き方はユニテリアン派の知的伝統とも結びついており、一世代前に同じくハートリーの思想の影響をうけたAnna Barbauldの作品に見られる合理的思考や感覚と結びついた道徳的感情を重視する姿勢を受け継いでいることも明らかにした。H28年度の前半は、H27年度の課題としていた初期作品の残りの2作品、Principle and Practice, Five YearsofYouthの分析を完了することを第一の目的とする。特に後者の分析は、マーティノウが青年期から晩年に至るまで心酔し続け、心というものの構造や性質に関する考え方の根本的な枠組みとしていたと思われるDavidHartleyの観念連合説の考え方がどのように物語のプロットやテーマに織り込まれているかを検証することを目的としているため、本研究全体の要ともなるものである。計画に若干の遅れはあるものの、作品自体に加えて、HartleyのObservations on Manなどの文献の十分な読み込みと考察を行うことを優先する。年度の後半は、シンポジウムへの参加や論文の投稿などの成果の発表に力点を置く。
多入力圧電繊維アクチュエータを用いたスマート複合材構造の 損傷モニタリング

本研究では,圧電アクチュエータ・センサを備えた構造物のアクティブセンシングによる損傷モニタリング技術に着目し,ラム波伝播特性に基づく構造物の運用中の健全性評価技術に対してフェイズドアレイ技術を適用することによる,損傷モニタリングシステムの効率化・高精度化の実現可能性に関して検討を行った.初めに、多入力圧電アクチュエータ素子としての金属コア入り圧電ファイバ/導電性エポキシ樹脂複合材料の試作を行うとともに、同複合材料、およびそれを模擬した複数の圧電繊維複合体(MFC)を用いて低剛性の平板を対象とした励振実験を行い、提案する損傷モニタリングシステムで用いる圧電アクチュエータ素子の作製方法、およびアクチュエーション機能の検証を行った。次に、無損傷のアルミニウム合金平板を対象として、平板表面に貼付した複数の圧電アクチュエータ素子に同位相のサインバースト波電圧を印加して発生させたラム波の伝播特性について、数値シミュレーション、および実験による検討を行った。数値計算結果を通じて、複数の圧電アクチュエータ素子を用いて発生させたラム波の伝播特性に指向性が生じていることが確認できた。また、実験結果を通じて、素子間の個体差、アクチュエータ・センサの配置誤差、等がラム波の伝播特性におよぼす影響はあるものの、数値計算結果と同様に複数の圧電アクチュエータ素子を用いて発生させたラム波の伝播特性に指向性が生じていることが確認できた。また、指向性を有するラム波の進行方向を電子的にステアリングすることを目的としたフェイズドアレイ技術の適用による損傷同定の効率化・高精度化の可能性を検討するために、損傷を模擬した円孔、あるいは貫通き裂を有するアルミニウム合金平板を対象として、平板表面に貼付したMFCアクチュエータとPZT圧電センサを用いたラム波伝播特性に基づく損傷検出に関する数値シミュレーション、および実験を行った。数値計算結果、および実験結果を通じて、MFCの繊維方向、すなわち指向性を有するラム波の進行方向と損傷の位置が損傷からの反射波の特性に大きな影響をおよぼし、損傷からの反射波を用いた損傷同定において有用な情報となり得ることが確認できた。特に、実験結果を通じて、素子間の個体差、アクチュエータ・センサの配置誤差、等が生成したラム波の伝播特性におよぼす影響が大きく、提案する損傷モニタリングシステムの構築におけるより高精度なキャリブレーションの必要性が確認できた。また、指向性を有するラム波の進行方向を電子的にステアリングすることを目的としたフェイズドアレイ技術の適用による損傷同定の効率化・高精度化の可能性を検討するために、貫通き裂を有するアルミニウム合金平板を対象として、平板表面に貼付したMFCアクチュエータとPZT圧電センサを用いたラム波の送受信に関する数値シミュレーションを行った。数値計算結果を通じて、MFCの繊維方向、すなわち指向性を有するラム波の進行方向とき裂の位置がき裂からの反射波の特性に大きな影響をおよぼし、損傷からの反射波を用いた損傷同定において有用な情報となり得ることが確認できた。本研究では、圧電アクチュエータ・センサを備えた構造物のアクティブセンシングによる損傷モニタリング技術に着目し、ラム波伝播特性に基づく構造物の運用中の健全性評価技術に対してフェイズドアレイ技術を適用することにより、損傷モニタリングシステムの効率化・高精度化を実現することを目的としている。平成23年度計画のうち、多入力圧電アクチュエータ素子としての金属コア入り圧電ファイバ/導電性エポキシ樹脂複合材料の作製については、試作を通じて素子の作製方法の検証を行い、加工・成型等における問題点の抽出が概ねできている。また、平板を対象とした励振実験による、圧電アクチュエータ素子のアクチュエーション機能(低周波数帯域,数十Hz程度)の検証についても、同複合材料、およびそれを模擬した複数の圧電繊維複合体(MFC)を用いてアクチュエーション機能の検証を行い、提案する圧電アクチュエータ素子の有用性を明らかにしている。一方、次年度計画のうち、アルミニウム合金平板を対象としたラム波伝播シミュレーションによるフェイズドアレイ技術の有効性の検証、ラム波発信実験による圧電アクチュエータ素子のアクチュエーション機能(高周波数帯域,数十kHz程度)、およびフェイズドアレイ技術の有効性の検証については、既に段階的な検討を開始している。以上より、現在までにおおむね順調に進展していると判断できる。アルミニウム合金平板、CFRP積層板を対象として、pseudospectral Mindlin板要素を用いた有限要素解析に基づくラム波伝播シミュレーションによるフェイズドアレイ技術の有効性の検証、ラム波発信実験による圧電アクチュエータ素子のアクチュエーション機能、およびフェイズドアレイ技術の有効性の検証を継続して行う。数値シミュレーションと実験の両面から検討を行い、提案する損傷モニタリングシステムの有効性を詳細に検証する。

当初計画で見込んだよりも安価に研究を進めてきたために次年度使用額が生じた。次年度の研究遂行に関連して、ラム波発信実験によるフェイズドアレイ技術の有効性の検証を目的とした圧電アクチュエータ駆動用アンプ、圧電セラミック振動子(センサ・アクチュエータとして使用)の購入を行う。ここで、圧電アクチュエータ駆動用アンプの購入は、「研究実績の概要」に示すように、提案する損傷モニタリングシステムの構築に必要とされる高精度なキャリブレーションの実現を目的としている。さらに、損傷検出の対象となるアルミニウム合金平板試験片、CFRP積層板試験片の購入を行う。
野外体験学習と連携した環境教育教材の開発とその実践的利用 -環境教育IT : GPSによる位置同定技術およびGISによる空間情報処理を用いた教材開発-

本研究の目的は、環境教育に衛星リモートセンシングデータと地理情報を活用して、教育現場で活用可能な環境教育情報データベースを構築することである。ここでは下記内容の成果を得た。1)リモートセンシング画像データの大気補正処理に関する研究教材への応用を前提としたNOAA/AVHRRリモートセンシング画像データの大気補正システム構築に関する研究を実施した。衛星に搭載されているセンサーに到達する可視波長域の観測放射輝度値は大気エアロゾルによる大気散乱効果を含んでいる。ここでは解析対象領域における任意の場所の可視波長域の地表面反射率を、中赤外波長域の反射率から求めることができる簡便な大気補正システムを構築した。2)リモートセンシング画像データの解析に関する研究大気エアロゾルの光学的厚さの推定に関する研究を実施した。大気補正システムを構築するにあたって、補正対象画像データから大気エアロゾルの光学的厚さを初期近似として推定する必要がある.ここでは,上記の1)のシステムを活用してNOAA/AVHRR衛星観測放射輝度データから大気エアロゾルの光学的厚さを推定する研究を実施した。3)GPSを用いて位置を同定しながらリモートセンシング画像データを参照するシステムの構築に関する研究NOAA/AVHRR同様に教材への応用を前提としたTERRA/ASTERリモートセンシング画像データから石川県域の正射モザイク画像を作成するシステムを構築した。ASTER画像7シーンを幾何補正してひとつのモザイク画像を作成し、それに地理情報として国土地理院発行の数値地図25000(行政界・海岸線)データを重ねた。GPSからの位置情報がこのモザイク衛星画像上で同定できるようにした。本研究の目的は、環境教育に衛星リモートセンシングデータとGISを活用して、教育現場で活用可能な環境教育情報データベースを構築することである。本年度は環境教育情報データベースに必要な画像データ作成に関する研究を実施した。教材への応用を前提としたNOAA/AVHRRリモートセンシング画像データの解析として、観測された可視波長域データの簡易大気補正システムを構築した。この影響を取り除くための補正システムを構築するにあたって、同センサーが観測している中赤外波長域の観測放射輝度データを補正して求めた地表面反射率から可視域の地表面反射率を近似的に推定するアルゴリズムを活用する。中赤外波長域での地表面反射率の導出に関してはRojerらの方法を採用した。可視波長域での地表面反射率の導出では、大気モデルとして大気エアロゾルに関しては衛星同期の地上観測値を、大気分子に関してはMODTARNの値をそれぞれ採用し、放射伝達方程式を解いて求めた。これらの値から石川県地域における中赤外波長域での地表面反射率と可視波長域での地表面反射率とを関連付けた近似式を求めた。この近似式より解析対象領域における任意の場所の可視波長域の地表面反射率を中赤外波長域の反射率から求めることができる簡便な大気補正システムを構築した。本年度は、1)環境教育情報データベースに必要な画像データ作成に関する研究と、2)GPSから得られた位置座標を用いて衛星画像データ上での位置を同定するシステムの構築に関する研究を実施した。1)教材への応用を前提としたNOAA/AVHRRリモートセンシング画像データの解析として、大気エアロゾルの光学的厚さの推定に関する研究を実施した。この影響を取り除くための補正システムを構築するにあたって、補正対象画像データから大気エアロゾルの光学的厚さを初期近似として推定する必要がある.

ここでは,同センサーが観測している中赤外波長域の観測放射輝度データから求めた地表面反射率から可視域の地表面反射率を近似的に推定するアルゴリズムを活用して、衛星観測放射輝度データから大気エアロゾルの光学的厚さを求めるシステムを構築した。2)NOAA/AVHRR同様に教材への応用を前提としたTERRA/ASTERリモートセンシング画像データから石川県域の正射モザイク画像を作成するシステムを構築した。ASTER画像7シーンを幾何補正してひとつのモザイク画像を作成し、それに国土地理院発行の数値地図25000(行政界・海岸線)データを重ねた。このモザイク衛星画像上での任意の位置をGPSからの位置情報を用いて同定できるようにした。
スパイン形態崩壊因子Homerlaの分解処理経路と精神遅滞疾患の関連性について

本研究では「HomerlaがUbe3aの標的基質であり、生後の脳発達期に双方タンパクの量的バランスの恒常性が崩れることによりシナプス機能を阻害し精神遅滞症状を引き起こすのではないか」という仮説をたてている。本研究を開始した2010年に、Homerlaと同じく神経活動依存的に発現誘導される早初期遺伝子arcの遺伝子産物がUbe3aの標的基質であることが、MEGreenbergらのグループによって報告された(Greer PL. et. Al., Cell, 2010;140(5):704-16.)。この報告では、Ube3aもHomerlaと同様に神経活動依存的に発現が上昇しシナプス発達を制御する、と主張されており、本研究に関わる重要性を鑑み、その再現性を検証することにした。生後2週齢まで暗室飼育したマウスを突如蛍光灯下に30分暴露し、その後経時的に大脳皮質視覚野を回収しUbe3a遺伝子発現レベルをリアルタイムRT-PCRにより定量解析した。その結果、コントロールであるHomerla、arcは発現が有意に上昇した一方で、Ube3aの発現レベルに有意な変化は認められなかった。従って、Ube3aは神経活動に非依存的であり、その発現レベルは恒常的に維持制御されていると結論し、上記報告とは異なる見解となった。また、脳組織におけるUbe3aの発現分布を明らかにするために、市販のUbe3a抗体を用いて、生後5週齢の野生型マウス、Ube3aホモKOマウス、母親由来Ube3a欠失ヘテロマウスの脳組織の免疫組織化学染色を行った。Ube3a発現はゲノムインプリンティングにより制御されており神経細胞では母親由来アレルのUbe3aのみが発現している、という概念どおり、野生型マウスのNeuN陽性の細胞ではUbe3aシグナルは高く、それ以外の細胞群ではUbe3aシグナルが検出されなかった。ところが、母親由来Ube3a欠失ヘテロマウスの線条体組織においては、ホモKOマウスとの比較においてUbe3aのシグナルが有意に検出されたことから、線条体神経細胞では父親由来のUbe3aも発現している可能性がある。後シナプス肥厚部(PSD)分子であるHomerファミリーは、mGluR1α/5やIP3受容体、Shank/NMDA複合体などと結合し、これらの分子群を繋げる足場として機能し、細胞内情報伝達の効率化に関わっている。ところが、HomerファミリーのメンバーであるHomerlaは神経活動依存的に発現誘導され、HomerlaタンパクはHomerファミリーの足場機能を一過性に阻害するドミナントネガティブ体として作用する。神経細胞へのHomerlaの強制過剰発現によるスパイン形態の異常とシナプス伝達効率の低下から、発現したHomerlaタンパクの量的レベルの管理すなわち発現後に続く分解処理制御はシナプス機能にとって重要と考えられる。これまでに、Homerlaはタンパク発現後のユビキチン修飾により直ちにプロテアソーム経路に誘導されて分解処理されることが明らかにされているが、その経路に関わるユビキチン連結酵素の同定など分解処理機構の詳細は不明である。本研究はHomerlaのユビキチン修飾酵素の同定を目的とし、網羅的スクリーニングとともに候補となる修飾酵素を絞った解析を行う。候補分子を探るうえで興味深いことに、重篤な精神遅滞症状を呈するゲノムインプリンティング疾患であるアンジェルマン症候群は、E3ユビキチン連結酵素であるUbe3aを責任遺伝子とし、Ube3a遺伝子欠損マウスではスパイン形態の異常を呈することで知られる。今年度はHomerlaとUbe3aとの関連性を明らかにするため、免疫組織学による発現神経細胞の同定、細胞内局在の解析、暗室飼育マウスへの光暴露による遺伝子・タンパク発現の制御など、HomerlaとUbe3aの特性を比較した。その結果、発現特性は完全に一致しなかったが、重なる部分もあった。現在in vitro相互作用の解析を進行中である。また、脳組織におけるUbe3aの発現分布を明らかにするために、市販のUbe3a抗体を用いて、生後5週齢の野生型マウス、Ube3aホモKOマウス、母親由来Ube3a欠失ヘテロマウスの脳組織の免疫組織

化学染色を行った。Ube3a発現はゲノムインプリンティングにより制御されており神経細胞では母親由来アレルのUbe3aのみが発現している、という概念どおり、野生型マウスのNeuN陽性の細胞ではUbe3aシグナルは高く、それ以外の細胞群ではUbe3aシグナルが検出されなかった。ところが、母親由来Ube3a欠失ヘテロマウスの線条体組織においては、ホモKOマウスとの比較においてUbe3aのシグナルが有意に検出されたことから、線条体神経細胞では父親由来のUbe3aも発現している可能性がある。
無機収着材を用いた放射性廃液の群分離と固化処理法の開発

本年度は、Cs,Sr,アクチノイド元素のそれぞれに対して最も適した交換特性を有する無機収着材を選択することを目的として以下の検討を行った。含水酸化チタン(IV)を鉄(III)で修飾した材料のイオン交換性を調べ、既に明かにしたチタン系複合含水酸化物の検討結果と比較した。本交換体のイオン交換性は含水酸化チタン-ジルコニウムの場合と同様に含有している含水酸化チタンのイオン交換性に支配され、含水酸化チタン-ケイ素の場合に見られたような構成金属酸化物間の相互作用による新たな性質の交換基の形成はないことが分かった。これらチタン系複合材料の中で含水酸化チタン-ケイ素は種々の金属イオンに対して最も大きな収着容量を有しており、強酸性イオン交換樹脂と同程度の交換速度が期待できる。更にこの交換体は他の交換体にはない優れた放射性元素の固定化性能を示すので、種々放射性元素に対する良好な収着性能と処分のための安定な形態に容易に転換できる性質を合わせ持った無機収着材として有望である。チタン系複合材料は高酸性溶液中でH^+に強い親和性を示すので、アクチノイド元素に対する有効な収着材とはなり難い。これに対して交換反応の立体障害がない非晶質リン酸ジルコニウムではリン酸基との錯生成のためにアクチノイド元素に対する良好な収着性能が期待できるが、リン酸基の含有量が多い交換体ではリン酸基の化学的安定性が著しく低下する。そこで、リン酸とジルコニウム塩溶液の混合条件と生成沈殿の熟成条件を検討し、交換容量の余り犠牲にしないでリン酸基の安定性を増大させた非晶質リン酸ジルコニウム(P/Zr=1.7)の合成法を確立した。今後は、設定した条件で合成した非晶質リン酸ジルコニウムを放射性廃液からのアクチノイド元素の選択的除去とその固定化を一連の操作で行うのに利用可能かを評価する。
宇宙システムの高電圧化に向けた超小型衛星による帯電・放電現象の軌道上観測

衛星帯放電に関する諸現象の軌道上観測並びにその抑制技術の軌道上実証を超小型衛星「鳳龍四号」を用いて実施した。5年の研究期間内に、ミッション機器を開発し、2016年2月17日に高度575km・軌道傾斜角31度の軌道に打ち上げ、現在に至るまで運用を継続している。太陽電池アレイ上の放電について、放電発光像と放電電流波形の取得に世界で初めて成功した。それ以外にも、ダブルラングミュイアープローブによるプラズマ計測、光電子電流計測等で、有意義な軌道上データを取得できた。衛星ミッションでなく、バス系や衛星試験手法等も含めて、5年間で査読付き雑誌14件を発表した。鳳龍弐号をベースに鳳龍四号の開発を開始した。H25年度の主な目標は、衛星の基本設計と熱構造モデルの製作・試験及びミッション機器の設計と試作であった。衛星バス系は、衛星の信頼度を向上させると共に、ダウンリンク速度の増加、軌道位置並びに姿勢の確実な把握を達成するため、以下のような設計の改善を行った。(a)高精度ジャイロとGPSを搭載, (b)太陽電池は高効率(29%)のものを搭載, (c)UHF/VHFアンテナの保持・展開は宇宙用部品を使用,(d)オンボードコンピュータにハードウェアリセットをかける, (e)S-band送信機並びに1.2GHz帯受信機を搭載ミッション機器については、放電電流計測及び画像取得については、ブレッドボードモデル(BBM)により10MHz以上の帯域幅で電流計測を実施できることを確認した。画像取得についても、太陽光の影響を避けるためのフードの設計、カメラブームの固定化による信頼度向上を図ると共に、電子回路の基本設計を行った。プラズマ環境計測については、BBMによるダブルプローブの原理検証をすすめ、10^10/m^-3程度の密度まで測定可能なことをチャンバー実験により確認した。これらの結果に基づいて、熱構造モデルの設計図面を完成させた。周波数申請のために、アンテナの基本設計を行い、UHF/VHF及びS-Bandアンテナを試作し、アンテナパターン計測を行った上で、周波数申請を行った。新たに必要となるS-Band地上局については入札仕様書を確定した。打ち上げ機会確保のために、外国での商業打ち上げとH2Aロケット相乗りの両面で各方面と折衝を行った。また、鳳龍弐号で実施したHVSA実験とELF実験について、実験結果をまとめ、論文を作成した。この作業により、鳳龍四号の軌道上実験でなすべき課題がより明らかになった。鳳龍弐号をベースにして鳳龍四号の開発を継続した。平成26年度の主な目標は、ミッション機器の試作・試験、熱構造モデルの熱・機械系試験、衛星システムのエンジニアリングモデル(EM)の認定試験である。また、鳳龍弐号の運用を引き続き実施することであった。平成25年度に実施した基本設計により衛星の概要が固まったので、ブレッドボードモデル(BBM)の試験及び熱構造モデルの振動・熱平衡試験を行い、7月にPreliminary Design Review(PDR)を実施した。PDRの後に、EMの製作にとりかかり、各コンポーネントの統合・電気性能試験、ハーネスルーティングの検討を行った。また、コンピュータボードの放射線試験によるリセット系システムの確認を行った。メインミッション機器である放電電流計測と画像取得装置の動作試験も実施した。これらの衛星の開発と平行して、S-Band地上局を調達し、既存の衛星を追跡して基本性能を確認すると共に、搭載予定通信機からの微弱電波を受信できることを確認した。また地上局用ソフトウェアの開発を行った。宇宙航空研究開発機構のH2Aロケット相乗り公募に応募したところ、平成27年度の打ち上げ衛星として選定された。周波数免許申請を行うと共に、H2A打ち上げに伴う安全審査フェーズ1を終えた。鳳龍弐号が1年半ぶりに復活し、軌道上実験を再開した。打上後2年経った後も、全ての機器が正常に動くことを確認でき、鳳龍四号で使用する部品の宇宙耐性、特に放射線耐性、について、確信を得ることができた。平成27年度の主な目標は、衛星フライトモデル(FM)のJAXAへの引き渡しであった。平成27年7月にFMの開発に移行し、平成28年1月にFMを無事JAXAに納入した。同時平行で、地上局の運用練習を繰り返した。衛星は平成28年2月17日に種子島宇宙センターからASTRO-H相乗り衛星として、高度575km、軌道傾斜角31度の円軌道に打上げられた。打ち上げ直後の可視機会に、九工大地上局で衛星からの電波を受信し、衛星の生存を確認した。打ち上げ後1週間に亘って衛星の基本機能の確認を行った後、メインミッションである放電実験を行い、放電発光と放電波形の同時計測に成功した。未だかつて、誰も宇宙空間での放電をカメラでとらえたことはなく、放電電流波形の計測に成功したこともない。これは世界初の画期的な成果である。放電発生箇所は地上実験と同様で、放電電流波形も地上実験から予測されるものと大きな違いはない。このことから、これまでの地上試験は正しかったと言える。平成28年4月早々に速報を学術雑誌に投稿すると共に、プレス発表を行った。衛星の状態は現在も良好である。衛星が平成28年2月17日に無事に打上がり、現在のところ衛星の基幹機器並びにメインミッション機器は正常に動作している。既に鳳龍四号のミニマムサクセスクライテリアである、放電発光画像と放電電流波形の取得に成功している。

平成28年2月17日に打ち上げられた鳳龍四号の軌道上実験と地上での検証実験を行った。DISミッションについて、放電発生箇所と電流波形の違いについての軌道上データを取得し、論文として発表した。また、多チャンネルオシロスコープの実証を行い、電圧と電流の波形を同時に取得することに成功した。HVSAミッションについて、異なるタイプの太陽電池アレイの軌道上放電実験を行い、放電頻度の違いについてデータを取得した。DISとHVSAミッションについて、真空チャンバー内に太陽電池サンプルをおいて放電させる地上検証試験を繰り返した。DLPミッションについて、軌道上データを取得し、軌道上での動作を確認した。PECミッションについて、軌道上データを取得し、3つのサンプルからの光電子放出電流を測定した。INKミッションについて、軌道上でのイメージデータを蓄積している。VATミッションを実施し、アークイグニッションのための放電発生を確認し、他システムへのノイズの影響がないことを確認した。衛星バス機器の軌道上データを取得した。蝕の前後で衛星搭載コンピュータにリセットがかかることが判明した。衛星搭載電子部品の放射線試験・熱試験を地上で実施したが、未だ原因は不明である。衛星のミッション遂行に問題はないが、衛星運用に関するあらたな知見が得られる可能性がある。バッテリについて、80度近い異常な高温状態が周期的に現れるが、その原因についても不明である。しかしながら、バッテリの健全性は確保されている。地球撮影を行い、300枚以上の写真を撮影して、ネット上で公開した。宇宙からの音楽配信イベントを行った。鳳龍四号の地上試験について、試験を実施する過程でいかにして不具合を見つけ出していったかをまとめ、シミュレーションとの比較を行った。Lessons Learnedを行い、新衛星プロジェクトの運営に活かしている。衛星は打ち上げ後一年たった今も動作している。各ミッションを着実に実施しており、研究成果も論文として出始めている。2016年2月に打ち上がった鳳龍四号を使った軌道上実験を継続した。軌道上放電データを引き続き取得し、放電波形には、短時間(1μ秒程度)でピーク値の大きい(50A以上)もの、短時間の大電流だけれども放電終了時に12μ秒程振動しているもの、比較的長い(34マイクロ秒程度)パルスでピーク値の低い(10A以下)ものの3つのパターンがあることが分かった。2017年度末に打ち上げ後2年が経過した後でも、太陽電池表面での放電を確認することはできるが、放電による太陽電池の劣化は確認されていない。DLP実験の結果をコンピュータシミュレーションにより検証した。電子温度を出すために低電圧バイアスでのサンプリングを早くすること、衛星の飛行姿勢が測定結果に大きく影響することなどの教訓が得られ、その結果を論文として発表した。VATミッションについては、放電電流波形を取得するには至らず、また回転速度の変化を検出するには至っていない。
ＧＰＵ指向の計算集約型統計アルゴリズムの高度化と実用ソフトウェアの開発

統計計算のアルゴリズムの研究においては、計算機環境の変化にも常に敏感でなければならない。近年、マルチコアやメニーコアと呼ばれる、複数のCPUを格納したマルチプロセッサを搭載した計算機や、画像処理専用の演算装置を汎用計算用演算装置に転用する動きが注目を浴びている。繰り返し計算の多い統計アルゴリズムを高並列計算向きに進化させ、次元の呪いにより従来は困難とされている問題を超並列計算機システムでシンプルに解決することを目標に、多段階層的分散超並列計算機上で効率よく統計的推測を行うための方法を研究した。アルゴリズムの開発においては、計算機環境の変化にも常に注視しておくことが大切である。近年、プロセッサのマルチコア化が劇的に進んでおり、GPGPU(General Purpose computation on Graphical Processing Units)、マルチコア等の100を超えるスケールの並列プログラミング環境もデスクトップパソコンで実現されつつある。逐次モンテカルロ法やブートストラップ、ブースティング、クラスタリング等のアルゴリズムを高並列計算向きに進化させることで、次元の呪いにより従来は困難とされている問題を超並列計算機システムでシンプルに解決することを目指す。その結果、GPGPUから次世代スーパーコンピュータまで、多段階層的分散超並列計算機上で効率よく統計的推測を行うための方法を確立することを本研究の目的とする。これまでの準備研究において、素朴な粒子フィルタアルゴリズムのGPGPUへの実装研究を行った。その研究開発においては、a)プロセスエレメント(PE)に直結したオンチップ・メモリーの小容量b)大容量である共有メモリーとPE間の通信の著しい低速度の二つが問題として浮き彫りになった。平成23年度は粒子フィルタのアルゴリズムを題材に、このGPGPUの持つ2大弱点の克服に注力した。前者の困難は、粒子フィルタのアルゴリズムというよりも、求解に逐次ベイズフィルタを必要とする一般状態空間モデル中のシステムモデルの特性(計算サイズ)に由来する問題なので、計算コストやシステムの非線形性と言った、システムモデルの特性に即したアルゴリズムの採用策を探究すればよいことは明らかである。一方、後者は、逐次ベイズフィルタ等のSIR(Sequential Importance Resampling)法の基本的原理である、リサンプリング(ベイズの定理に基づく更新式の数値的実現)プロセスに関係する問題であるので、根源的解決策が必要である。まず粒子フィルタの分散並列アルゴリズムである、Distributed Particle Filter (DPF)(Ex.Shengetal.,2005)の近年の研究動向について調査した。その結果我々は、SIS(Sequential Importance Sampling)のような、各時刻で各粒子の計算結果の情報を非同期で扱うアルゴリズムを採用することにした。計算精度を担保した上での計算資源活用効率性を理論的に考察した結果、SISの計算資源の効率的利用の観点からは無駄である悪い点を勘案しながら、GPGPUの特性に即したアルゴリズムの改良を行った。あわせて、融合粒子フィルタのGPGPUへの適用可能性も探った。粒子フィルタのデータへの適用問題としては、データ同化のパラメータ推定を取り扱う。具体的に言えば、これまでの研究で十分な経験のある、概日周期(動物の行動サイクルがほぼ24時間であることを説明する)パスウェイモデルと、遺伝子/タンパク発現データを統合したデータ同化を題材とする。すでに我々は、単体CPUで長時間計算することで、この問題を解決する方策の有効性を示しているが、GPGPU上で走る新しいアルゴリズムを利用することにより粒子数の飛躍的増大を実現した。概日周期モデルのデータ同化以外に、アルゴリズム改良実験の題材として適切な問題の発掘調査を行うとともに、将来的に次世代スパコンへの実装を考慮した技術的問題の調査研究を行った。代表者・樋口は、分散超並列指向の線形モデル計算を統合するためのベースアルゴリズムの開発のために、統計パッケージでGPGPUを含めた大規模並列化済みの関数群の調査を行い、開発状況の把握とボトルネックとなっている問題点の同定につとめた。分担者・中野と長尾は、23, 24年度開発したアルゴリズムを、大規模PCクラスタ向けに変更する作業を行うとともに、平成26年度に稼働予定の本研究所に設置される3つのタイプのスーパーコンピュータシステムに実装するための問題点の洗い出しも行った。これまでMPI等をベースとした並列アルゴリズムの開発を行ってきたが、次期システムの一つは世界最大の共有メモリをもつユニークなシステムであることから、OpenMPを利用した並列化も視野に入れ、多様な並列化のスキルアップにつとめた。斎藤は、複数の並列計算システムを利用し、実際のデータに対する判別問題を題材に手法の評価を行った。具体的には、銀河のスペクトルデータから銀河の形状を判別する問題に適用を試みた。その結果を、米国の研究者らがクラウドソーシングにより求めた結果と比較し、科学的な観点から判別結果に大差がないこと、および提案手法が計算効率の面で優れていることを確認した。これまで開発した計算システムを一般ユーザにも利用してもらうため、GPGPU向けのプログラムを整理し、メモノートを作成した。あわせて、諸オフライン的におこなっている計算サービスの中で、オンライン化により劇的に有益性が増すと考えられるビジネスモデルの調査を行った。