hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
対話的アプローチによる価値観の獲得に関する研究

本研究では,対話システムがユーザと対話を行う中,ユーザの価値観を推定し,それを対話戦略に活用することで,人と情報システムとのスムーズなインタラクションを支援する技術の確立を目指している.本研究の成果は誰もが簡単に自分の興味や関心,および潜在的なニーズに合わせた情報サービスを受けられる社会の実現に貢献する.前年度までに,人間同士の対話ログから話者の価値観推定を行うニューラルネットワークベースのモデルの提案を行ったが,平成30年度には,本モデルの対話モデルへの応用を見据え,提案モデルの分析と,性能向上のための取り組みを実施した.その結果,提案モデルはユーザの発話に含まれる単語だけを考慮しているのではなく,文意を結果に反映できるモデルであることが明らかとなった.また,性能向上のための効率的なデータ収集方法についても明らかにした.本研究の成果は論文誌に掲載済みである.また,昨年度に引き続き,対話モデルの性能向上のための研究も実施した.今年度は破綻検出手法を対話システムに適用し,被験者実験を行った.その結果,破綻検出手法の適用により性能は向上したものの,「そうですか」や「はい」のような簡潔な応答が増加した.また,被験者のアンケートでも,自然さは増加したものの,対話の楽しさは減少することが明らかとなった.ただし,全体的な満足度は破綻検出手法の適用により向上した.本研究の成果についても論文誌に掲載済みである.今年度は,提案したユーザの価値観推定モデルを対話システムに適用する計画であったが,プロトタイプの試作に留まり,効果的な手法の確立までは到達できなかった.ただし,対話破綻検出についてはシステムへの適用が完了したほか,2編の論文が論文誌に掲載されるなど,体外発表については積極的に実施した.今後は,提案したユーザの価値観推定モデルを対話システムに適用する方法を検討する.本研究課題では,対話システムを用いたユーザの価値観情報の獲得を目的とする.初年度は,(1)対話データ収集とアノテーション,(2)オープンドメイン対話モデルの構築に取り組んだ.(1)対話データ収集とアノテーション:クラウドソーシングを用いた雑談対話データの収集と,データに対するアノテーションを実施した.アノテーションとしては発話行為,価値観情報,および対話の盛り上がりを意味するラベルの3種類を付与することにより行った.本データは来年度以降,対話モデルや対話処理の学習データとして利用する予定である.(2)オープンドメイン統計的対話モデルの構築:これまでの対話モデルは,限られたドメインしか扱うことができず,オープンドメインな価値観情報の獲得には不適であった.そこで,大規模Webデータから自動生成した発話候補から,文脈に応じて適切な発話を選択することで対話を進める対話モデルを提案した.大規模Webデータを用いていることから,扱えるドメインが幅広いことが特徴の1つである.また,本モデルにはリカレントニューラルネットワークと呼ばれる深層学習の技術を使用しており,既存手法と比べ,性能も大きく向上した.また,複数の既存の非タスク指向型対話システムと比較実験を行ったところ,有意に対話が破綻するような発話が少ないことが確認された.本研究成果は,来年度以降,価値観情報を獲得するための対話システムに実装し,活用する.本年は,初年度のためデータの収集と基盤的技術の整備が主なタスクであったが,前述の通り.データの収集と対話モデルの提案を行うことができた.しかしながら,導入予定であった深層学習用システムの導入が部品調達の関係から5ヶ月程度遅れ,その間,効率的な研究の実施に支障が生じた.ただし,以前から所有する機器を使用することで研究を進め,一定の成果を挙げることができた.また,すでにシステムは導入されており,今後の研究の推進に関しては問題はない.本研究では,対話システムがユーザとやりとりを行う中で,ユーザの価値観を推定・獲得し,その価値観をもとに人間らしい自然なやり取りの実現を目指している.本研究ではユーザの価値観を任意のトピックに対する興味・嗜好とし,広範なドメインに関する価値観を獲得する.そこで,平成29年度には,前年度に収集したアノテーション付き対話データをもとに,ユーザの価値観の推定手法に関する研究を実施した.同時に,前年度に提案した対話モデルの自然さの改善にも取り組んだ.それぞれの詳細は以下の通りである.(1)対話ログからユーザ(話者)の価値観を推定するニューラルネットワークベースのモデルを提案した.本手法は,文のドメイン推定を事前学習として実施するとともに,ドメイン別の処理に特化した機構をモデルに導入した.実験の結果,提案モデルは既存手法を大きく上回る性能を確認するとともに,提案したドメイン処理の機構は,事前学習を行うことで適切に学習可能であることを明らかにした.(2)対話破綻検出手法を対話モデルに適用することで,対話性能を向上させる手法を提案した.対話破綻検出とは,対話システムによる不自然な発話を検出する技術である.本研究では,対話破綻検出器の出力を回帰モデルの説明変数として用いることで最も高い破綻回避性能が得られることを確認した.また,平成28年度に提案した統計的対話モデルにも本手法を適用することで,性能が向上することも確認した.当初の研究計画通り,ユーザの価値観を推定するためのモデルを提案した.本モデルに関する学会発表は年度内には行っていないが,実験等はすでに完了しており,研究成果をまとめた論文を現在国際学会に投稿中である.また,(2)の内容に関しては国内学会で発表済みであり,国際学会発表も決定している.よって,全体として概ね順調に進展しているといえる.

本研究では,対話システムがユーザと対話を行う中,ユーザの価値観を推定し,それを対話戦略に活用することで,人と情報システムとのスムーズなインタラクションを支援する技術の確立を目指している.本研究の成果は誰もが簡単に自分の興味や関心,および潜在的なニーズに合わせた情報サービスを受けられる社会の実現に貢献する.前年度までに,人間同士の対話ログから話者の価値観推定を行うニューラルネットワークベースのモデルの提案を行ったが,平成30年度には,本モデルの対話モデルへの応用を見据え,提案モデルの分析と,性能向上のための取り組みを実施した.その結果,提案モデルはユーザの発話に含まれる単語だけを考慮しているのではなく,文意を結果に反映できるモデルであることが明らかとなった.また,性能向上のための効率的なデータ収集方法についても明らかにした.本研究の成果は論文誌に掲載済みである.また,昨年度に引き続き,対話モデルの性能向上のための研究も実施した.今年度は破綻検出手法を対話システムに適用し,被験者実験を行った.その結果,破綻検出手法の適用により性能は向上したものの,「そうですか」や「はい」のような簡潔な応答が増加した.また,被験者のアンケートでも,自然さは増加したものの,対話の楽しさは減少することが明らかとなった.ただし,全体的な満足度は破綻検出手法の適用により向上した.本研究の成果についても論文誌に掲載済みである.今年度は,提案したユーザの価値観推定モデルを対話システムに適用する計画であったが,プロトタイプの試作に留まり,効果的な手法の確立までは到達できなかった.ただし,対話破綻検出についてはシステムへの適用が完了したほか,2編の論文が論文誌に掲載されるなど,体外発表については積極的に実施した.ドメインに依存しない対話モデルの構築ができたことで,対話システムによるユーザの価値観情報の獲得の基盤技術を確立することができた.そこで今後は本モデル,および収集済みのデータを利用・拡張し,(1)価値観情報の獲得手法の提案と(2)ユーザの価値観を考慮した対話モデルの研究に取り組む予定である.今後は,提案したユーザの価値観推定モデルを用いて,対話システムをパーソナライズする方法を検討する.また,対話モデルの改善も引き続き実施する.今後は,提案したユーザの価値観推定モデルを対話システムに適用する方法を検討する.
第3世代密度汎関数法の展開とタンパク質ボルン-オッペンハイマー分子動力学法の研究

超並列計算環境に適したタンパク質の正準(標準)分子軌道計算・分子動力学シミュレーションに関する基盤技術の研究開発を行った。第3世代密度汎関数法に基づく正準分子軌道計算ソフトウェアProteinDFの改良と力計算機能の追加・並列化を行った。ProteinDFと分子動力学計算ソフトウェアGromacsとの連成システムを開発し、本システムが小規模タンパク質において動作することを確認した。また、分子動力学シミュレーションの有効性を高めるため、正準分子軌道計算に基づく新規原子電荷の開発を行った。タンパク質などの大規模分子の量子化学計算・量子分子動力学に資する「第3世代密度汎関数法アルゴリズム」を世界に先駆けて展開し、基盤技術を構築することを目的としている。密度汎関数法に基づく電子状態計算のSCF繰り返し計算において、クーロン項・Fock交換項・交換相関項を行列演算できることが第3世代法の特長である。本年度はノード間通信を減らしたクーロン項・Fock交換項計算法の開発、ならびにデータ構造・分散保持方法の研究・開発を行った。計算精度の確保・行列要素へのアクセスの効率化・各計算ノードへのタスクの均等化・ノード間通信量の削減等の要求を満たすデータ構造を採用し、実装した。また、Fock交換項計算において、サイズ依存性の課題が残されていたが、専用のコレスキーベクトルを用いることで、サイズ依存性をクーロン項と同程度まで低減させることに成功した。グリッドフリー法に基づく交換相関エネルギー勾配の計算法の開発も着手した。グリッドフリー法専用の原子基底関数を利用することで交換相関エネルギー改善を達成したものの、まだ高精度な交換相関エネルギー勾配計算の実現には至っておらず今後の研究課題である。量子化学計算に基づく分子動力学計算実施のため、オープンソース分子動力学計算プログラムGROMACSとの連携を検討した。GROMACSプログラムの修正を行い、連携テスト計算をおこなっている。本研究の成果は、大規模量子化学計算プログラムProteinDFに実装し、インターネット上で公開している。第三世代法に基づく量子化学計算プログラムProteinDFの改良・実装を行い、量子化学計算エンジンの目標は達成した。しかし、当初予定していた、タンパク質の量子化学計算・分子動力学法に精通し、C++プログラミングに卓越した研究員(ポスドク)の雇用が叶わず、外注することになった。分子動力学プログラムGROMACSのコード改変に時間を要している。本研究は、タンパク質などの大規模分子の量子化学計算・量子分子動力学に資する第3世代密度汎関数法アルゴリズムを世界に先駆けて展開し、基盤技術を構築することを目指している。第3世代密度汎関数法アルゴリズムは、標準カノニカル分子軌道法で、どのような大規模並列計算機アーキテクチャでも性能を活かすことができ、厳密に計算精度を制御可能である。また、これまで数値積分法で求められていた交換相関積分計算も含めて、すべて解析的に計算可能であり、数値不安定性などが生じない特長を持つ。この第3世代密度汎関数法アルゴリズムを基に、近似なしの大規模カノニカル分子軌道計算1点のみならず、本格的な動的分子構造計算法として展開し、正攻法による自由エネルギー計算法の確立することを目的とした。本年度は、タンパク質カノニカル分子軌道計算が可能なProteinDFをベースとしたBorn-Oppenheimer分子動力学計算(BO-MD)プログラムを開発し、インフルエンザウィルスM2タンパク質のプロトン移動および水素イオンチャネル作用機構を、信頼性の高いBorn-Oppenheimer分子動力学法を用いて解析することを試みた。分子動力学計算パッケージとしてソースが入手可能で改変可能なGromacsを採用し、大規模分子軌道計算ソフトProteinDFと連携するための機能追加・変更を行った。低分子など具体的な分子を用いて、本ProteinDF-Gromacs連携システムが正常に動作することを確認した。また、タンパク質カノニカル分子軌道は高価であり、特にエネルギー勾配計算に対して第3世代密度汎関数法アルゴリズムが適用外であった。ProteinDFにおいてMPIおよびOpenMPによるエネルギー勾配計算の並列化を施し、より早く計算できるように改良した。Gromacsを用い、大規模BO-MD法の基盤となるプログラムを開発した。GromacsはC++で開発されている大規模分子動力学法プログラムであり、様々な解析ツールを利用することができる。また、Gromacsは自由にソースコードを入手し、変更することができる。そのため、我々が開発しているカノニカル分子軌道計算プログラムProteinDFと連携する分子動力学プログラムとしてGromacsを採用した。しかし、GromacsはProteinDFをはじめとする量子化学計算パッケージとBO-MD計算法のための連携・実装が行われていない。本研究では、ProteinDFと連携するためにGromacsのプログラムを修正した。計算構造の原子座標とエネルギー勾配(原子のはたらく力)の受け渡し部分だけでなく、点電荷の受け渡し部分も実装した。点電荷は、様々な溶媒環境でカノニカル分子軌道計算のため必要であり、例えば、電気的に中性にするときには対電荷として付加したり、水分子の力場として取り込んだりする。また、ProteinDFのエネルギー勾配法を実装し、またMPIおよびOpenMPによるハイブリッド並列化を行った。ProteinDFとGromacsの連携によって、カノニカル分子軌道計算に基づくBO-MD法の基盤が整った。インフルエンザウィルスM2タンパク質のモデリングを行い、QCLO法に基づきカノニカル分子軌道計算を試行した。依然としてタンパク質カノニカル分子軌道計算の計算コストが高く、時間不足であることが懸念されたため、オキシトシンなどの小規模なタンパク質でBO-MD計算のテストを行い、ProteinDF-Gromacs連携システムが動作することを確認した。

本研究は、タンパク質などの大規模分子の量子化学計算・量子分子動力学に資する第3世代密度汎関数法アルゴリズムを世界に先駆けて展開し、基盤技術を構築することを目指している。第3世代密度汎関数法アルゴリズムを基に、近似なしの大規模カノニカル分子軌道計算1点のみならず、本格的な動的分子構造計算法として展開し、正攻法による自由エネルギー計算法の確立することを目的とした。本年度は、タンパク質カノニカル分子軌道計算が可能なProteinDFをベースとしたBorn-Oppenheimer分子動力学(BO-MD)計算プログラム、ProteinDF-Gromacs連携システムを利用し、実際に小規模タンパク質のBorn-Oppenheimer分子動力学計算を行った。タンパク質カノニカル分子軌道において、その初期分子軌道の作成にはQCLO法を採用した。また、ProteinDF-Gromacs連携システムにおいて、分子動力学計算における時間ステップごとの計算構造とその電子状態を保存することによって、分子軌道に基づく分子動力学シミュレーション解析が行えるように工夫した。一方、依然としてカノニカル分子軌道計算は高価であり長い計算時間が必要なため、これに代わる高信頼性分子動力学計算法として、カノニカル分子軌道計算から得られた原子電荷を用いた分子動力学法の研究開発とその評価を行った。多くの分子動力学計算ではアミノ酸一残基毎に量子化学計算により求められた静電ポテンシャルを再現するRESP電荷が用いられる。これはアミノ酸残基がタンパク質中の如何なる構造・環境においても同一アミノ酸残基であれば同じ電荷であることを意味する。本研究では、タンパク質全体が生み出す静電ポテンシャルをカノニカル分子軌道計算により算出し、その静電ポテンシャルを反映する原子電荷を回帰計算によって算出した。いくつかの回帰計算によって得られた電荷を用いて実際に分子動力学計算を行い、評価を行なった。超並列計算環境に適したタンパク質の正準(標準)分子軌道計算・分子動力学シミュレーションに関する基盤技術の研究開発を行った。第3世代密度汎関数法に基づく正準分子軌道計算ソフトウェアProteinDFの改良と力計算機能の追加・並列化を行った。ProteinDFと分子動力学計算ソフトウェアGromacsとの連成システムを開発し、本システムが小規模タンパク質において動作することを確認した。また、分子動力学シミュレーションの有効性を高めるため、正準分子軌道計算に基づく新規原子電荷の開発を行った。
地理的ＤＮＡ変異に基づく稲作随伴雑草タイヌビエの日本への侵入・拡散ルートの解明

稲作随伴雑草が本当に稲作の伝播とともに日本に侵入し、拡散したのかという雑草学における根本的問題の解明を目指し、タイヌビエを日本各地から収集するともに、その地理的変異を分析した。692系統のタイヌビエを収集した。タイヌビエの小穂形状と葉緑体DNA変異には日本国内で地理的傾向変異があり、タイヌビエが人為的に拡散した可能性を示唆する結果を得た。近畿地方や福岡県は日本において最初に水田稲作が拡がった中心的な地域であるが、それらの地域では小穂C型や葉緑体1型の頻度が極めて高かった。タイヌビエの日本への侵入拡散と水田稲作の伝播との関連性を推定していく上で注目される変異であることを確認した。稲作とともに日本国内に拡がったとされる稲作随伴雑草タイヌビエを研究対象として、葉緑体非コード領域DNAの広域シークエンス分析(約7000bp)を行い、日本国内および近隣諸国におけるタイヌビエの遺伝的類縁性を明らかにする。さらに、得られた変異をSNPS法で検出する方法を開発し、日本および近隣諸国の多数(約250地点)のタイヌビエの地理的遺伝変異を分析する。稲作随伴雑草タイヌビエが本当に稲作の伝播とともに日本に侵入し、拡散したのかという雑草学における根本的問題の解明を目指す。初年度となる本年度は、まずタイヌビエが未収集である福島県、群馬県、栃木県、茨城県などの南関東地域と南九州地域(鹿児島県と宮崎県)においてタイヌビエを収集した。収集時には水田の管理状況や緯度・経度・高度を記録した。また、大阪府立大学(申請者の出身大学、20002001年にタイヌビエの研究を行う)にタイヌビエ種子の分譲を依頼し、外国産の材料を入手した。次に、葉緑体DNAのイントロンおよび遺伝子間領域を増幅するためのプライマーを20セット設計し、そのプライマーでのDNA増幅の有無を確認し、葉緑体DNAの広域シークエンス分析(約7000bp)が行える体制を整えた。さらに、DNAの増幅が確認できた領域については塩基配列を15系統のタイヌビエと1系統のイヌビエについてシークエンス分析によって解読した。タイヌビエの葉緑体DNAには種内変異があることを見つけた。本年度は、九州北部、中国地方、近畿の一部、中部地方、関東地方、東北の一部地域でタイヌビエをサンプリングした。さらに、約7000bpのシークエンス分析によって日本国内および近隣諸国におけるタイヌビエ(29系統)の遺伝的類縁性と葉緑体DNA変異カ所(13)を明らかにした。さらに、得られた変異をSNPS法で検出する方法を開発し、その手法を活用すれば、タイヌビエを8タイプに分けられることを明らかにした。さらに、その手法を用いて、日本産(79系統)および外国産(134系統)についてタイプ分けを行い、東北北部地域には3型が多く、日本海地域には2型が多く、近畿や九州地方、中国には1型が多いように、葉緑体DNA変異に地理的な傾向があることを明らかにした。また、収集した日本産サンプルの小穂の形態変異(F-C型)についてのデータをまとめ、F型は日本全国に、C型は九州北部、近畿地方などに多いことを明らかにした。稲作とともに日本国内に拡がったとされる稲作随伴雑草タイヌビエを研究対象として、その地理的変異を分析し、タイヌビエが本当に稲作の伝播とともに日本に侵入し、拡散したのかという雑草学における根本的問題の解明を目指した。研究内容は、(1)タイヌビエの収集、(2)小穂2型の地理的分布調査、(3)葉緑体DNA変異による地理的分布調査である(1)ではタイヌビエを日本全国で収集し、平成25年末時点で692系統を保存した。(2)ではF型とC型といわれる小穂形状の変異の地理的傾向を調査した。F型は東北日本に多く、C型は西南日本に多い。さらに、C型の頻度は近畿地方や福岡県において極めて高いことを明らかにした。(3)では葉緑体ゲノムの複数の非コード領域を対象にシークエンス分析(約7000bp)を行い、日本国内および近隣諸国におけるタイヌビエ(29系統)の遺伝的類縁性を明らかにした。

さらに、得られた変異をSNPS法で検出する方法を開発し、日本国内でのタイヌビエの地理的遺伝変異を分析した。東北北部地域には3型が多く、日本海地域には2型が多く、近畿や九州地方では1型が多いように、葉緑体DNA変異に地理的傾向があることが明らかにした。近畿地方や福岡県は日本において最初に水田稲作が拡がった中心的な地域であるが、それらの地域では小穂C型や葉緑体1型の出現頻度が極めて高かった。この小穂形状や葉緑体DNA変異は、タイヌビエの日本への侵入拡散と水田稲作の伝播との関連性を推定していく上で注目されることを確認した。稲作とともに日本国内に拡がったとされる稲作随伴雑草タイヌビエを研究対象として、葉緑体非コード領域DNAの広域シークエンス分析(約7000bp)を行い、日本国内および近隣諸国に分布するタイヌビエの遺伝的類縁性を明らかにする。さらに、得られた変異をSNPS法で検出する方法を開発し、日本および近隣諸国の多数のタイヌビエの地理的遺伝変異を分析する。稲作随伴雑草タイヌビエが本当に稲作の伝播とともに日本に侵入し、拡散したのかという雑草学における根本的問題の解明を目指す。本年度は、九州地方中部、四国地方、近畿地方、東北地方の一部でタイヌビエを収集した。収集した日本産サンプルの小穂の形態変異(F-C型)を分析し、F型は北海道道央部、東北地方と中部地方の日本海側、C型は近畿地方、四国地方、九州地方北部に多いことを明らかにした。さらに、開発したSNPS法によって、日本産(460系統)と外国産(212系統)のタイヌビエの地理的DNA変異を分析した。日本では1型の頻度が高く(53.9%、248系統)、近畿、四国、九州地方に多くある。2型は、1型に次いで頻度が高く(27.8%、128系統)、北海道と東日本に多くある。3a型の頻度は15.7%(72系統)であり、東北地方に多くある。3bの頻度は2.6%(12系統)である。4型はない。葉緑体DNA型の地理的分布が日本国内で異なっていることを明らかにした。また、中国、ミャンマー、タイ、フィリピンでは1型の頻度が高く、韓国では1型、2型と3型の頻度がほぼ同じである。また、栽培タイヌビエ(中国産)は1型であることを明らかにした。日本国内では1型は小穂C型に多くあり、2、3a、3b型はF型に多くある傾向も解明した。タイヌビエのサンプリングも順調に進捗し、日本国内では四国と近畿の一部を残すだけとなった。また、シークエンス分析による変異の特定も完了し、SNPS分析も順調に進捗している。研究は最後の段階に来ており、多くの成果について論文の執筆に取りかかれる段階となった。今夏の四国と近畿のサンプルの収集と分析結果を加えれば論文は完成する。また、当初は予定していなかったタイヌビエの小穂F-Cタイプ分布の成果も得られた。25年度が最終年度であるため、記入しない。日本国内でのタイヌビエの収集が順調に進んだことと、学内資金が採択され、十分な研究費によって収集調査と分析が効率に行えたことによる。研究は順調に進捗している。また、予算的にも関係の研究で大学内研究費に採択され、研究の進捗が早まった。論文の執筆を含め、平成24年度中に本課題の全行程を完了させる予定である。未調査地でタイヌビエを収集し、新規材料についてSNPS分析を行う。研究成果をまとめて投稿論文として公表する。
マルチメディア光多重通信網に対応する光波長集積デバイスに関する総合研究

光通信、光交換および光記憶技術分野において、マルチメディア光多重通信網に対応する、波長に主眼を置いた集積化技術、すなわち波長の異なる多数の光波を的確に処理することによって特徴が一層発揮されるようにデバイス/システムを集積化する技術に関し、下記スケジュールで企画調査を行った。・平成9年7月9日第1回幹事会(研究項目および役割分担の調整)・平成9年7月17日第1回全体会議(研究項目および研究題目の確認・調整)・平成9年9月20日第2回幹事会(シンポジウム開催要領、特定領域展開の討議)・平成9年10月18日第3回幹事会(シンポジウム開催要領、特定領域展開の討議)・平成9年11月25日第4回幹事会、シンポジウム、第2回全体会議(調査研究中間報告、今後の展開、報告書作成に関する討議)課題課題および分担者を「紫外・青色から赤色域までのレーザ/光デバイス材料の基礎物性と制御」(岸野)「青色発光・受光のためのヘテロエピタキシャル結晶物性」(梅野)「シリコン基板上III-V化合物半導体光デバイス」(神保)「多波長発光・受光のためのナロウギャップ光半導体の物性制御」(末宗)「波長制御のための極微3次元構造化光半導体の実現とその物性」(野田)「波長集積光通信用レーザアレイ」(荒井)「多波長集積面発光レーザアレイ」(伊賀)「波長集積化技術を用いた光ルーティング」(水本)「光磁気ディスク用薄膜集積化直交2周波発振半導体レーザ」(後藤)「多波長光増幅デバイス」(山田)「サブミクロン3次元周期構造とフォトニック結晶への応用」(川上)「紫外光領域の光デバイス技術」(西原)「体積グレーティング素子を備えた3次元光導波路網」(伊東)「全光学的波長変換デバイス」(菊池)「広波長域偏光無依存高速光ゲートおよび空間光スイッチ」(多田)「ネットワーク入出力用多波長選択性光導波路デバイス」(國分)「波長選択性光ファイバ素子とその応用」(今井)と決定し、調査研究を行ない、その結果をまとめて、「波長集積光エレクトロニクス」研究展開のため、年度末に研究成果報告書を作成した。
磁性トポロジカル絶縁体の磁性の発現機構に関する研究

遷移金属元素をドープしたテトラジマイト構造を持つトポロジカル絶縁体(Bi,Sb)2Te3の磁性に関する基礎研究を行う。強磁性を示すトポロジカル絶縁体を主対象とし、その磁気秩序の発現機構を明らかにすることを目的にする。試料の作製・物性評価を行い、結果に対する解釈を行い物性の理解を深めることで、強磁性発現機構とそのキュリー温度向上に対する指針等を明らかにする。
冠詞と複数形語尾の使い方がわかる英和辞典の開発：名詞的名詞と動詞的名詞を基に

本研究の最終目的は「名詞的名詞(nN)」と「動詞的名詞(vN)」という名詞区分を前面に押し出した新たな英和辞典を開発することである。動詞的名詞は統語的に名詞が現れるところ(主語、補語、動詞の目的語、前置詞の目的語)にはどこでも現れるが、中でも前置詞の目的語の位置で多用されているので、初年度(H30年度)はまず前置詞の目的語としての動詞的名詞(vN)の用例収集を中心に行い、前置詞ごとの意味的な分類を試みた。その結果、28の前置詞を【進行中系】としてin, out of, on, off, at, under, during、【未来系】としてto, into, for, like, against, from、【過去系】として、for, from, out of, through,【同時系】としてin, with, without, by、【可能性系】としてwithin, beyond, past, above, below,【時間差系】としてbehind, ahead of, according to, after, before、【時・条件系】としてon, atがあるという初期区分を行った。そこでは、それぞれの系に属する前置詞間の差異化についても考察を行い、仮説としてまとめた。ただし、現時点では主に辞書やコーパスからの用例収集であるため、それらの表現がどの程度一般的な表現なのかや、名詞的名詞を使ったときのとの意味の差、など、ネイティブインフォーマントへの聞き取り調査をしていく必要がある。前置詞ofについても動詞的名詞を目的語にとる用法があり、相当数用例は集めて考察をしている段階であるが、ofの用法はほかの前置詞と比べて実に多種・多様・複雑なため、まだ、納得のいく形での整理が行えていない。初年度にできれば前置詞と動詞的名詞の組み合わせについての考察を終えたかったが、前置詞の中でももっとも重要なofについては、相当数収集はしたものの、用法が実に多岐にわたり、まだ十分な考察が行えておらず、納得のいく形での分類もできていないため、前置詞の考察も未完了の状態となっている。また、定期的に依頼できるネイティブインフォーマントの確保ができかなったため、用例の作成や確認、名詞形による意味の違いの検証などの作業も断片的なもので終わってしまった。今後はまずofと動詞的名詞の組み合わせについての考察を行ってから、他の位置(動詞の目的語、主語、補語)の用例収集と考察を進めたい。その上で、重要度、頻度など考慮して、辞書に取り入れる100語程度の名詞の絞り込みを行い、辞書の記述を始めたい。その過程で、ネイティブスピーカーの研究協力者の助けを借りて、収集した用例の検証を行うとともに、新たな用例文の作成を依頼し、最終的に辞書に掲載できる質の高い名詞的名詞と動詞的名詞の例文を集めたい。また、それと平行して、「名詞的名詞」と「動詞的名詞」の理論づけと文章化を進めたい。とりわけ、Grimshaw (1990)の「Simple Event Nominal単純事象名詞」「Complex Event Nominal複雑事象名詞」の区別や、影山(1999, 2011)の「モノ名詞」と「(単純・複雑)デキゴト名詞」、「行為名詞(action nominal)」などがあり、それらとの相違点を明らかにした上で、「名詞的名詞」と「動詞的名詞」の区分の必要性と妥当性を示せるようにしたい。

今後はまずofと動詞的名詞の組み合わせについての考察を行ってから、他の位置(動詞の目的語、主語、補語)の用例収集と考察を進めたい。その上で、重要度、頻度など考慮して、辞書に取り入れる100語程度の名詞の絞り込みを行い、辞書の記述を始めたい。その過程で、ネイティブスピーカーの研究協力者の助けを借りて、収集した用例の検証を行うとともに、新たな用例文の作成を依頼し、最終的に辞書に掲載できる質の高い名詞的名詞と動詞的名詞の例文を集めたい。また、それと平行して、「名詞的名詞」と「動詞的名詞」の理論づけと文章化を進めたい。とりわけ、Grimshaw (1990)の「Simple Event Nominal単純事象名詞」「Complex Event Nominal複雑事象名詞」の区別や、影山(1999, 2011)の「モノ名詞」と「(単純・複雑)デキゴト名詞」、「行為名詞(action nominal)」などがあり、それらとの相違点を明らかにした上で、「名詞的名詞」と「動詞的名詞」の区分の必要性と妥当性を示せるようにしたい。ネイティブインフォーマントの確保ができなかったため。
産業革命期間における鉄道建設と経済界(ブルジョアジー)の対応

平成7年度は、平成5年度からの3年間にわたる本研究の最終年度である。したがって、国会図書館、横浜開港資料館などで若干の補充調査を行なったが、基本的には平成56年度に調査・収集した資料を分析し、研究報告書を作成することが本年度の主要な研究活動となった。これまでに、京都、横浜、川越などの地方ブルジョアジーの鉄道問題への対処の仕方、また産業資本の利害を代弁したと一般に評価されている田口卯吉の『東京経済雑誌』の鉄道問題に対する対応、あるいは鉄道技術者として知られる佐分利一嗣や鉄道経営者でもある南清の鉄道政府論などについては、学術雑誌や単行本に論文として発表してきていたので、これらの緒論文をベースに研究成果報告書を作成した。報告書の章別構成は、第1章・『東京経済新報』の鉄道論、第2章・『東京経済雑誌』の鉄道論、第3章・南清の鉄道建設構想、第4章・佐分利一嗣の鉄道政策論、第5章・横浜鉄道の計画と横浜経済界、第6章・京都鉄道会社の設立と京都財界、第7章・川越商業会議所の鉄道問題、である。報告書によっても果たされなかった課題は、大阪、神戸、名古屋などのブルジョアジーの鉄道問題への対応、『東洋経済新報』の鉄道問題への対応、さらにはこれまで政商・財閥の代弁物として扱われていた渋沢栄一の鉄道構想、また明治の啓蒙思想家福沢諭吉の鉄道論などである。しかし、これからの問題については、すでに本研究の過程でも資料もある程度収集しているので、できるだけ早く論文にまとめ、この研究成果報告書の所論文と合わせて『近代日本の鉄道構想』といったテーマの著書の刊行をめざしたい。本年度は、鉄道および商業会議所関係資料の調査と整理に重点を於いて研究を進めた。調査した機関は山口県立文書館、大阪商工会議所図書館、東大阪市史編簒室、京都府立総合資料館、富山市立郷土博物館、滋賀県立図書館、仏教図書館、交通博物館、運輸省、国立公文書館、国立国会図書館などである。山口県立文書館、富山市立郷土博物館、滋賀県立図書館は、当初の調査機関に予定されていなかったが、資料調査を進めていくなかで、それぞれ山陽鉄道、大津商業会議所、北陸の鉄道と海運などの重要資料が所蔵されていることがわかり調査を実施した。本年度収集した資料の中で特筆すべきは、山陽鉄道、阪鶴鉄道、京都鉄道、成田鉄道の営業報告書を中心とする鉄道関係資料と大阪・京都・名古屋の商業会議所関係資料である。とくに、名古屋を中心とする中京圈の商品流通について研究はこれまでほとんどなかっただけに、今後さらに重点的に資料調査を進めていきたい。また、京阪神地方と北陸地方とが産業革命期においてもなおかなり緊密な経済関係を保っていたことも新知見としてあげることができる。富山市郷土博物館で発見した「宮城家文書」は、北陸地方と京阪神地方との経済関係をみていくうえで参考になろう。そのほか、今年度『東京経済雑誌』の鉄道関係記事を収集した。本研究の課題に即した本格的な論文を作成するにはもう少し資料の整理と分析が必要であるが、今年度はそのための準備作業として「鉄道技術者・佐分利一嗣の鉄道政策論」および「産業革命期の鉄道問題と『東京経済雑誌』の2本の論文を執筆した。今年度の資料調査と研究による一応の結論は、産業資本の鉄道建設に対する対応の仕方は地域経済の有様に規定されてきわめて多様で、従来のように官設か私設かという議論ではとうてい当時の実態を把握できないということである。したがって、さらに緻密な資料調査と研究が必要とされる。1994年度は、前年度に引き続き鉄道会社の『営業報告書』及び『鉄道院文書』、それに商業会議所関係の文献及び『月報』などの収集と整理をすすめた。神戸大学経営・経済研究所に所蔵されている鉄道会社の『営業報告書』の主要なものはほとんど収集することができた。

また、名古屋商業会議所の『月報』も昨年に引き続き収集し、ほぼそろえることができたように思われる。また、総理府の図書館に所蔵されている日本鉄道、甲武鉄道、川越鉄道など鉄道会社の『営業報告書』もほぼ主要なものは収集できた。さらに、川越商業会議所の『月報』も収集できた。富山及び金沢の資料館に所蔵されている日本海の海運との関連で注目される鉄道及び商業会議所の資料も一定の調査を試みたが、なお残された課題となっている。そのほか、埼玉県立文書館、国立国会図書館に所蔵されている鉄道関係の膨大な資料を複写し得たことは1994年度の大きな成果であったと思われる。国立国会図書館では雑誌『鉄道』の主要な記事をほとんど複写できたし、埼玉県立文書館では日本鉄道会社関係の膨大なマイクロ資料を模写した。1994年度の研究成果としては、(1)「鉄道技術者・佐分利一嗣の鉄道政策論」(田中喜男編『歴史の中の都市と村落社会』思文閣出版)、(2)「産業革命期の鉄道問題と『東京経済雑誌』(杉原四郎・岡田和喜編『田口卯吉と「東京経済雑誌」』日本経済評論社)、(3)「川越商業会議所と鉄道問題」(『埼玉県史研究』第30号)をまとめることができた。(1)(2)はこれまで単純に民間の側からの鉄道政策を展開したものとされていたものを、産業革命期の産業資本や商業資本の鉄道問題に対する対応の仕方を実証的に分析しながら通説の再検討を試みたものである。そして(3)は、具体的に川越商業会議所が産業革命期の鉄道問題にどのような立場をとっていたかを検討したものである。1995年度には、これまでの成果をまとめ報告書を作成したい。本年度は、本研究の最終年度にあたる。したがって、若干の補充調査とともに、平成56年度に調査・収集した資料を分析し、研究報告書を作成することが本年度の主要な課題であった。これまでに、京都、横浜、川越などの地方ブルジョアジーの鉄道問題への対処の仕方、また産業資本の利害を代弁したと一般に評価されている田口卯吉の『東京経済雑誌』の鉄道問題に対する対応、あるいは鉄道技術者として知られる佐分利一嗣や鉄道経営者でもある南清の鉄道政策論などについては、学術雑誌や単行本に論文として発表してきた。これらの諸論文をベースに研究成果報告書を作成した。報告書の章別構成は、第1章・『東海経済新報』の鉄道論、第2章・『東京経済雑誌』の鉄道論、第3章・南清の鉄道建設構想、第4章・佐分利一嗣の鉄道政策論、第5章・『横浜鉄道の計画と横浜経済界、第6章・京都鉄道会社の設立と京都財界、第7章・川越商業会議所の鉄道問題、である。報告書によっても果たされなかった問題は、大阪、神戸、名古屋などのブルジョアジーの鉄道問題への対応、『東洋経済新報』の鉄道問題への対応、さらにはこれまで政商・財閥の代弁者として扱われていた渋沢栄一の鉄道構造、などである。これらの問題については、すでに本研究の過程で資料もある程度収集しているので、できるだけ早く論文にまとめ、この研究成果報告書の諸論文と合わせて『近代日本の鉄道構想』といった書名の著書の刊行をめざしたい。
図形充填問題に対するプラットフォームモデルの構築

本研究では,2次元あるいは3次元の物体を充填するMulti-sphere Schemeを提案し,その構成要素の設計や図形や描画に関する基礎理論の研究を行った.3次元物体の三角形メッシュデータからグラフ論的な解析の下で直接,球集合近似データを構築する方法を得た.また,Multi-sphere Schemeに対する3Dインターフェイスを作成し,実験結果の可視化ができるようになった.2次元における矩形のパッキングを厳密に解くソフトウエアの性能を改良し,未解決あったベンチマーク問題を世界で初めて解くことに成功している.基礎理論の結果として,任意の3点連結の分解構造を2次元のグラフ描画を使ったデータ構造の発見や3次元の非凸多面体の作るグラフの特徴付けに関する理論的研究成果が得られた.特に後者の結果は,80年前に得られたSteinitzの定理を非凸多面体の場合へ初めて拡張することに成功した成果である本研究では,2次元あるいは3次元の物体を充填するMulti-sphere Schemeを提案し,その構成要素の設計や図形や描画に関する基礎理論の研究を行った.3次元物体の三角形メッシュデータからグラフ論的な解析の下で直接,球集合近似データを構築する方法を得た.また,Multi-sphere Schemeに対する3Dインターフェイスを作成し,実験結果の可視化ができるようになった.2次元における矩形のパッキングを厳密に解くソフトウエアの性能を改良し,未解決あったベンチマーク問題を世界で初めて解くことに成功している.基礎理論の結果として,任意の3点連結の分解構造を2次元のグラフ描画を使ったデータ構造の発見や3次元の非凸多面体の作るグラフの特徴付けに関する理論的研究成果が得られた.特に後者の結果は,80年前に得られたSteinitzの定理を非凸多面体の場合へ初めて拡張することに成功した成果である研究目的である図形の充填ソルバーであるMulti-sphere Schemeの開発を進め,本年度の研究実施計画に従って,幾何的データ構造として座標によるソートとバケット分割を利用した方法の実装し,計算速度の大幅な高速化に成功した.バケット分割を利用した球集合内で衝突している球の組の検出を行うアルゴリズムは,球の大きさの違いが定数比で抑えられている場合には,計算時間が0(nlog n+K)であることを証明することができた.ここで,nは球の個数,Kは衝突している球の組の数である.この計算オーダーは理論的に最適であり,実装した性能も高く,図形充填ソルバーの全体の計算性能に大きく寄与している.図形充填ソルバーの応用としてラベル配置問題における重なり除去問題への適用を行った.2次元図形として,道路ラベルの貼り付け問題,3次元図形としてデータの可視化に用いられる棘付き球を扱った.棘付き球は形状としては複雑な図形であるが図形充填ソルバーの適用により高速に初期配置から図形同士の重なりを除去することができた.この他,図形の充填問題の特別な場合であるグラフの平面描画問題に関し個別に研究を行い,以下の結果を得た.(i)3点連結グラフに対して知られている平面凸描画を非3点連結平面グラフの場合へ自然に拡張し,そのような描画を得る線形時間アルゴリズムを設計した.(ii)面に面積指定をもつ矩形平面グラフに対して各面が定数角数の多角形で描かれる直交描画の存在証明とそのような描画を計算する線形時間アルゴリズムを設計した(iii)枝交差最小グラフ描画問題に対して,定数近似の近似アルゴリズムを設計した.本研究では,提案するMulti-sphere Schemeに対する性能・機能向上およびグラフ描画・可視化技術の開発とその応用を行っている.Multi-sphere Schemeに対して,インターフェイスを作成し,実験を通じた方法の改良過程を効率化させることができるようになった.インターフェイスに関する説明をホームページで紹介している.海外共同研究者Hong Seokhee博士との協力のもと,グラフの描画に関する2次元非凸直線描画問題の新しい結果や3次元の非凸多面体の作るグラフに関しての特徴づけに関する研究成果が得られた.2次元における矩形のパッキングに関しての分枝限定アルゴリズムの性能の向上が得られた.この他,2部グラフの可視化に基づく分類器の研究を進め,決定木やサポートベクターマシンと遜色のない結果が得られている.2次元あるいは3次元の物体を充填する高速アルゴリズムが配置に関する種々の制約条件に応じて柔軟に設計できるスキームとしてMulti-sphere Schemeを提案しその構成要素としてのモジュールの設計やその構築のための基礎理論の研究を行ってきた与えられた配置から重なりを減らす解を非線形計画問題の局所最適解として求めるものでありこれについては,準ニュートン法の適用の他,衝突判定を空間のスラブ分割を利用して行うアルゴリズムを開発することで高い性能を発揮できているMulti-sphere Schemeの他のモジュールとして,与えらた物体の円や球による近似表現を算出するモジュール,大域的最適解を探索するモジュールなどの設計を主に学生の卒業論文,修士論文の研究として行ってきており一定の改良の成果を得ている特に,3次元物体の三角形メッシュデータからグラフ論的な解析の下で直接,球集合近似データを構築することができているこの他,海外の研究者との共同研究の形で,グラフを図形表現の道具と見たときの2次元,3次元における描画方法についての研究を行うなど基礎理論においても多くの結果を得ることができた特に,任意の3点連結の分解構造を2次元のグラフ描画を使ったデータ構造として表現できる結果は,連結グラフへの3分割を高速かつ容易に行えるようにした重要な理論的結果の一つである
ピリジンヌクレオチド代謝調節による細胞機能の制御

Aspergillus nidulansのSirAが酵母のSir2pと相同性を示すNAD+依存型ヒストンデアセチラーゼ(sirtuin)であることを見出した。SirAはヒストンH4のアセチルリジン16を脱アセチル化することを示した。sirA遺伝子の遺伝子破壊株を用いた解析により、SirAがステリグマトシスチンとペニシリンの生合成遺伝子であるaflRとipnAのプロモーター上のヒストンの脱アセチル化によって、これらの遺伝子発現を抑制していることを示した。一方、Nudix hydrolaseが、細胞内のNAD+濃度を低下させることによってこれと拮抗することも明らかとなった。これまでの先行実験から、既に細胞質型Nudix hydrolase (NdxA)が低酸素環境下でのNADH/NAD+の分解に関わる可能性を示している。そこで以下の研究を行った。1.カビNudix hydrolaseによるエネルギー代謝制御:低酸素条件下で細胞内のNADH:NAD+の比が上昇することにより解糖系・TCA回路の鍵酵素の活性が抑制されることが知られている。そこで、NudT1遺伝子破壊株におけるこれらの酵素の阻害、代謝産物の蓄積を比較し、Nudix hydrolaseによるNADH/NAD+を介したエネルギー代謝制御の機構を明らかにすることができた。2.カビNudix hydrolaseによるエピジェネティクス制御:細胞内NAD+濃度は、Sir2によるヒストンの脱アセチル化に影響することが知られるが、本菌では、これを介してステリグマトシスチンなどの二次代謝系遺伝子の発現が制御される。そこで、NdxA遺伝子破壊株、Sir2遺伝子破壊株と野生型株の細胞内NADH/NAD+およびヒストンアセチル化の定量、ステリグマトシスチン生産に関わる転写因子aflRの遺伝子発現、ステリグマトシスチン生産を比較し、NdxAがNADH/NAD+を介したエピジェネティクス制御をおこなうことを明らかとした。これは、NdxAが細胞内NADHを分解することによって細胞内NADH:NAD+バランスの制御を行うシグナルメディエィターであるという同酵素群の新規な機能が明らかとなった。これまでのカビNudix hydrolaseによるエネルギー代謝制御に関する先行実験から、低酸素条件下で細胞内のNADH:NAD+の比が上昇することにより解糖系・TCA回路の鍵酵素の活性が抑制されることが示された。そこで、Nudix hydrolaseであるNudT1遺伝子破壊株におけるこれらの酵素の阻害、代謝産物の蓄積を比較し、Nudix hydrolaseによるNADH/NAD+を介したエネルギー代謝制御の機構を明らかにすることができた。本年度は引き続き、NudT1によるエピジェネティクス制御に関する研究をすすめた。その結果、NudT1がNdxAが細胞内NADHを分解することによって細胞内NADH:NAD+バランスの制御を行うシグナルメディエィターであるという同酵素群の新規な機能が明らかとなった。DNAマイクロアレイ解析によってSirAが発現抑制する遺伝子を網羅的に解析した。その結果、SirAが機能未知な遺伝子を含む多種の二次代謝系遺伝子を発現制御し、その代謝産物の生産に影響を与えることが示された。また、sirA遺伝子破壊株の培養時にsirtuinの活性阻害剤を添加すると、これらの二次代謝産物の生産が影響を受けたことから、本菌にはSirA以外のsirtuinが存在しそれらがSirAとともに二次代謝系の発現抑制をすると考えられた。以上のことから、SirAが多種の二次代謝系を抑制することが初めて見出された。また、遺伝子発現の網羅的解析をとおして、この機能が広範な遺伝子の発現制御に関わることも明らかとした。この研究成果は、糸状菌に存在する多数の休眠状態の二次代謝生合成遺伝子群の発現を人為的に活性化させ産業利用するために基礎的知見になると期待される。当初計画(上述)を達成できたため。一部の計画は次年度に達成できる見込みである。計画通りにNudix Hydrolaseの遺伝子破壊株および組換え酵素の調製に成功し、当該遺伝子の生理的役割について考察することができた。また、当該酵素によるエピジェネティック制御に関する生化学的検討にも至った。DNAマイクロアレイ解析の準備が整わなかったことから、オミクスを活用した新規ピリジンヌクレオチド制御系の検索の研究を平成25年度に行うこととした。具体的には、NdxA遺伝子の破壊によりup-regulateまたはdown-regulateされる蛋白質(遺伝子)をプロテオームおよびトランスクリプトーム(DNAマイクロアレイを使用)の手法を用いて同定する。これにより、細胞内NADH/NAD+の総量や酸化還元状態に応答して発現調節される新規遺伝子を発見することができる。この戦略により、NudT1と機能的な相関を持つ未知の蛋白質を発見できると期待される。以上を通して「ピリジンヌクレオチド代謝調節による細胞機能の制御」について考察する。

細胞内NAD+濃度は、Sir2によるヒストンの脱アセチル化に影響することが知られるが、本菌では、これを介してステリグマトシスチン(ST)などの二次代謝系遺伝子の発現が制御される。そこで、NudT1遺伝子破壊株、Sir2遺伝子破壊株と野生型株の細胞内NADH/NAD+およびヒストンアセチル化の定量、ST生産に関わる転写因子aflRの遺伝子発現、ST生産を比較し、Nudix hydrolaseによるNADH/NAD+を介したエピジェネティクス制御の分子機構を解明する。DNAマイクロアレイ解析用の消耗品を使用する。また、その結果明らかとなる関連遺伝子の遺伝子破壊等に利用する組み換えDNA用試薬等の消耗品を利用する。成果発表のための国内旅費を申請する。Nudix hydrolaseによる転写制御のターゲットの選定に時間と手間を要する予定であったが、他のグループにより、ST生合成系遺伝子の転写がエピジェネティクス制御を受けることが明確にされた。追試の結果、これが確認されたため、当該ターゲットを予想外に速やかに選定することができ、研究費を節約できた。次年度は、上記の研究を進めるために、次年度配分額に今年度差引額831,840円を加えた研究費を利用する。研究成果の発表のための旅費100,000円のほかは消耗品として利用する計画である。
トカマク核融合炉における燃焼制御に関する研究

トカマク核融合炉において熱的不安定性を抑制し定常燃焼を実現させる方法として、プラズマの圧縮・膨張による制御が本研究代表者らにより以前提案された。今までの解析ではシェル効果を1次の時間遅れで表わした制御磁場モデルを用いた。本研究ではプラズマ、制御用コイルおよびシェルからなる磁気回路を考えることにより、制御コイルの励磁によるシェル上の渦電流効果を解析に取り込れ、圧縮・膨張制御に及ぼすシェル効果を定量的に研究した。まず渦電流をフーリェ余弦関数に展開し、0次および1次の項のみを考慮し自己インダクタンスおよびプラズマ、制御コイルとの相互インダクタンスをアスペクト比が大きいという近似を用いて導出した。これを用いてプラズマ、制御コイルおよび渦電流の2つのフーリェ要素に関する磁気回路方程式を定式化した。プラズマの温度を測定し目標値からのずれを制御コイルの電源電圧に帰還する制御を考え、系の安定性を線形安定解析により調べた。すなわち、プラズマの温度平衡式と位置平衡式(シャフラノフの式)を線形化し、線形化された回路方程式と連立させ、この方程式系の固有値の実部が負である条件(安定条件)より安定化に必要な制御利得をシェルの電気抵抗の関数として求めた。不安定性の成長率はプラズマのエネルギー閉じ込め則に強く依存するので、ここでは4種類の比例則について調べた。Kaye-Goldston則の場合、SUSシェルの厚みが30cm以下、最もきびしいMirnovのHモード則の場合、SUSシェルの厚みが7cm以下であれば圧縮・膨張による熱的安定性の制御は制御コイルに加える電圧を温度の平衡値からのずれに比例して帰還制御することにより導電性シェルがある場合にも安定化できることが明らかになった。トカマク核融合炉における熱的不安定性の抑制と定常燃焼実現のためのプラズマの圧縮膨張による制御に関して,炉心プラズマと制御用コイルおよび他のコイル系(すなわちプラズマ電流誘起のためのポロイダルコイル系,シェルおよび真空容器)との磁気的結合がこの圧縮膨張制御に及ぼす影響を調べた.シェルおよび真空容器は多数のポロイダルコイルの集合と考え,炉心プラズマのエネルギー平衡および位置平衡の式(シャフラノフの式),ポロイダルコイル系の回路方程式を連立させて安定性の解析を行った.ポロイダルコイル系(シェル等を含む)の影響は安定化に必要な制御ゲインを約2倍にするが圧縮膨張による制御は有効に効くことが示された.圧縮膨張による燃焼制御をトカマク以外の炉形式であるアドバンス燃料のFRC(逆磁界配位)炉に適用した場合について, D-T燃焼よりD-^3He自己点火燃焼への起動加熱制御を検討した.プラズマの平衡式,エネルギーおよび各イオン毎の密度の平衡式,磁場を制御する式を用いて,ある初期条件の下にプラズマパラメータの時間発展を求めた.小さい圧縮膨張を繰り返し熱的不安定性を抑制し,徐々に外部磁場,プラズマ電流,プラズマ温度を上昇させると共に燃料混合比をD-^3He燃料に漸近させ, D-^3He定常燃焼への移行動特性を得た.この動特性よりプラズマが過剰に伸びるのを抑制するために外部よりプラズマ電流を増大させる手段が不可欠であるがこの制御により核反応生成イオンによる加熱のみでD-^3He自己点火が可能であることが明らかとなった.トカマク核融合炉における熱的不安定の抑制と定常燃焼の実現のためのプラズマ圧縮・膨張による制御に関して、制御用コイル系が真空容器の外側に置かれたモデルを考え炉心プラズマ、制御コイルおよび真空容器(あるいはシェル)との磁気結合を考慮しシェルが圧縮・膨張制御に及ぼす影響を調べた。まず渦電流をフーリエ余弦関数に展開したときの0次および1次のモードのみを考えこれらの自己インダクタンスおよびプラズマ、制御コイルとの相互インダクタンスを近似的に導出し炉心プラズマ、制御コイルおよび渦電流に関する回路方程式を定式化した。

制御については、プラズマ温度を測定し目標値からのずれを制御コイルの電源電圧に帰還する制御を考えた。帰還制御を行なったときの系の安定性を線形安定解析により調べた。すなわちプラズマの温度平衡式と位置平衡式(シャフラノフの式)を線形化し、線形化された回路方程式と連立させ線形システム方程式を作りこの方程式系の固有値の実部が負の条件(安定条件)より安定に必要な制御利得をシェルの抵抗値の関数として求めた。熱的不安定性の成長率はエネルギー閉じ込め則に強く依存するので、ここでは4種類の閉じ込め則で計算を行なった。Keye-Goldston則の場合、SUSシェルの厚みが30cm以下、最もきびしいMirnovのHモード則の場合、SUSシェルの厚みが7cm以下であれば圧縮・膨張による熱的安定性の制御は制御コイルに加える電圧を温度の平衡値からのずれに比例して帰還制御することにより導電性シェルがある場合にも安定化できることが明らかになった。