hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
磁化シランプラズマ中におけるラジカル生成と微粒子輸送

反応性シランプラズマ中におけるシリコン微粒子の発生,成長,結合,輸送,消滅などの機構をラジカルや負イオンとの関連を通して調べた.さらに電界に垂直なクロスフィールド磁界の印加によるE×Bドリフトがシリコン微粒子の空間分布に及ぼす影響を定量的に診断することにより,シリコン微粒子の動的制御を試みた.その結果を要約すると以下のようになる.1.微粒子が存在する磁化プラズマ中の空間電位分布をエミッシブプローブにより初めて測定した.その結果微粒子が存在する領域の空間電位が存在しない領域よりも高いことがわかり,電界の方向が微粒子のない純Arプラズマと反対になっていることが明らかになった.その理由としては負イオンの形成が考えられる.すなわち,純アルゴン中では拡散の早い電子を閉じ込めるように電位分布が形成されるが,重い負イオンが存在するプラズマでは,逆に正イオンを閉じ込めるように電位分布が形成されるため,負に帯電した微粒子が存在する領域の電位がその周囲の電位より高くなる.2.シリコン微粒子分布の時間変化の各種パラメータ依存性の計測および・シリコン微粒子成長および減衰の周期と各種制御パラメータ依存性の計測を行い,放電電流の時間変化との比較を行った.その結果,核形成期,微粒子成長期,成長飽和期における放電電流の変化との比較から微粒子成長の初期過程を考察した.3.同一周波数の低周波変調電磁界下で微粒子の輸送を実験的に調べた結果,常に一定の方向のE×Bドリフトにより数nmの微粒子が放電空間から効率的に排除されることが確かめられた.4.シリコン微粒子に働く力を総合的に考慮した流体方程式により,負電子,正イオン,帯電微粒子のドリフト速度を計算した.このモデリングにおいて上記13の測定データを反映させることができた.反応性シランプラズマ中におけるシリコン微粒子の発生,成長,結合,輸送,消滅などの機構をラジカルや負イオンとの関連を通して調べた.さらに電界に垂直なクロスフィールド磁界の印加によるE×Bドリフトがシリコン微粒子の空間分布に及ぼす影響を定量的に診断することにより,シリコン微粒子の動的制御を試みた.その結果を要約すると以下のようになる.1.微粒子が存在する磁化プラズマ中の空間電位分布をエミッシブプローブにより初めて測定した.その結果微粒子が存在する領域の空間電位が存在しない領域よりも高いことがわかり,電界の方向が微粒子のない純Arプラズマと反対になっていることが明らかになった.その理由としては負イオンの形成が考えられる.すなわち,純アルゴン中では拡散の早い電子を閉じ込めるように電位分布が形成されるが,重い負イオンが存在するプラズマでは,逆に正イオンを閉じ込めるように電位分布が形成されるため,負に帯電した微粒子が存在する領域の電位がその周囲の電位より高くなる.2.シリコン微粒子分布の時間変化の各種パラメータ依存性の計測および・シリコン微粒子成長および減衰の周期と各種制御パラメータ依存性の計測を行い,放電電流の時間変化との比較を行った.その結果,核形成期,微粒子成長期,成長飽和期における放電電流の変化との比較から微粒子成長の初期過程を考察した.3.同一周波数の低周波変調電磁界下で微粒子の輸送を実験的に調べた結果,常に一定の方向のE×Bドリフトにより数nmの微粒子が放電空間から効率的に排除されることが確かめられた.4.シリコン微粒子に働く力を総合的に考慮した流体方程式により,負電子,正イオン,帯電微粒子のドリフト速度を計算した.このモデリングにおいて上記13の測定データを反映させることができた.
燃料電池の高耐久性化に向けた理想的ナノ反応場の確立

燃料電池の高耐久性化に向けた理想的反応場の確立のために、1カーボンのナノ構造制御と電極触媒の創成、2Ptとナノカーボン接合界面の電子・イオン伝導性の特性評価、3高耐久性燃料電池の試作・開発と実作動条件下での評価、4関連する電気化学デバイスへの新規電極触媒の応用について検討した。その結果、10ナノメートル程度の細孔を持つカーボンを用い、Ptを細孔内にとどめることで、劣化を抑制できることが出来、燃料電池の耐久性向上に向けて、ナノ空間の効果を明らかにできた。初年度目標であったカーボンのナノ構造制御に取り組んだ。異なる界面活性剤の使用および反応条件をコントールすることにより、カーボンナノチャンネル直径サイズの拡張(8 nm →20 nm)に成功した。また、ビーズミル粉砕により、カーボン粒子径(=ナノチャンネルの長さ)を制御し、100nm以上のカーボン粒子サイズ60 nm前後まで粉砕することに成功した。更に、初年度計画に無かったカーボン表面のグラファイト化制御なども行った。これらのナノ構造制御された担体をもとに白金を担持し、電極触媒として電気化学評価を行い、その活性や耐久性について調べた。特に、本研究プロジェクトでは、新たにその場STEM観察手法に取り組んだ。実際に燃料電池で起こる劣化を、加熱+空気導入により加速劣化させるという方法で模擬し、in-situ SEM/STEM同時観察することで、触媒の耐久性評価を行った。特に、グラファイト化表面の有無でカーボン上の白金の挙動が異なり、アモルファス表面では白金がカーボン中に埋没していくという新しい劣化メカニズムを発見することができた。1.電極触媒の創製について、H25年度にカーボンナノチャンネル直径(8 nmから20 nm)とカーボン粒子径(60 nm)の制御は達成できている。カーボンの粒子径は60 nmに微粒子化したことで、物質移動の向上により電極触媒としての活性を向上できている。H26年度は、ボールミル粉砕で微粒子化したカーボンの表面再疎水化を行うことで、電極触媒性能を向上し、充分なカーボン表面の疎水性の必要性を示した。また、窒素ドープカーボンについても合成を始めたが、窒素ドープ量が多いとナノチャンネル構造が崩れやすくなるなどの課題も抽出できた。2.物性評価・解析(固体電気化学)について、H25年度には、カレントインターラプト法からオーミック抵抗について検討し、ナノカーボンが特に市販のカーボンより抵抗が高いなどの問題がないことを見出している。H26年度は、インピーダンス測定の結果をもとに、各種抵抗成分の分離を行った。その結果、活性化過電圧においては、市販のカーボンを用いた場合よりも若干低いことが証明できた。しかしながら、濃度過電圧が大きいという課題も出てきた。3.燃料電池開発実証について、H25年度は、Pt/ナノカーボンからなる燃料電池を作製し、標準サンプルと同等以上の活性を有することを示している。H26年度は、耐久性についても検討し、カーボンナノ空間内のPtは安定で、耐久性が向上できることが明らかとなった。また、カーボン表面のグラファイト化度を向上することで、カーボン酸化に対する耐久性も向上できることが分かった。燃料電池の高耐久性化に向けた理想的反応場の確立のために、3年間を通して1電極触媒設計と材料プロセシング工学:カーボンのナノ構造制御と電極触媒の創成、2電極触媒の固体電気化学:Ptとナノカーボン接合界面の電子・イオン伝導性の特性評価、3燃料電池設計工学:高耐久性燃料電池の試作・開発と実作動条件下での評価、4電気化学デバイス工学:関連する電気化学デバイスへの新規電極触媒の応用について検討した。H27年度分のみ以下に示す。1電極触媒設計と材料プロセシング工学:H26年度中に完了2電極触媒の固体電気化学:燃料電池セルにした形で、電流電圧応答測定およびインピーダンス測定を行うことで各種過電圧を分離し、活性化過電圧に着目し評価した。カーボン表面の結晶化度を向上することで、またカーボンナノファイバーを添加することで、活性化過電圧が低下し、つまり、電子伝導性が向上したことを示した。3燃料電池設計工学:ナノ構造を制御した電極触媒を用いて燃料電池セルを作製した。プロトン伝導体のナフィオンイオノマーをナノ空間内に導入する点で、より疎水性であるヘキサフルオロプロパノールに分散し更にドライアッププロセスを用いることで、燃料電池セル作製の最適化に成功した。10nmと20nmのナノ空間の効果を比較すると、20nm空間のほうが、特に高電流密度領域で高い発電性能を示した。一方で、Pt劣化における耐久性に関しては、10nmの空間においてより効果が表れた。4電気化学デバイス工学:カーボンの2000°Cまでの高温焼成により、水電解セルへの適応を試みたが、カーボン酸化に対する効果はあるものの、2V程度の電圧には長時間は耐えられないことが分かった。水素純度センサー材料への適用も試みたが、ナノ空間内で不純物が濃縮されることで微量のCOを検出できる一方で、センサー機能として重要な反応応答性(時間)が低下することが分かった。

その結果、10ナノメートル程度の細孔を持つカーボンを用い、Ptを細孔内にとどめることで、劣化を抑制できることが出来、燃料電池の耐久性向上に向けて、ナノ空間の効果を明らかにできた。H26年度までに当初計画していた、カーボンナノチャンネル直径と活性及び耐久性の相関性評価、窒素ドープカーボンの活性評価、カーボン担体の電子・イオン伝導率測定について、まだ完了できていないが、それ以外は予定通り進めることができている。また、当初の計画にはなかった、in-situ SEM/STEM観察という新しい手法を導入し、劣化メカニズムの解明に取り組み、更に次世代の燃料電池を視野に入れ、作動温度の高温化に取り組むことができている。27年度が最終年度であるため、記入しない。電気化学H26年度までに当初計画していた、カーボンナノチャンネル直径と活性及び耐久性の相関性評価、窒素ドープカーボンの活性評価、カーボン担体の電子・イオン伝導率測定について取り組むとともに、H27年度の目標である関連デバイス(水電解セル、水素純度センサー)への展開を検討する。また、これまで抽出した課題についても、研究期間内にできる限りの研究アプローチを行う。初年度に予定していた細孔径の制御やカーボン粒子径の制御に取り組んだ。そのサイズ効果の解明までには至らなかったものの、初年度予定していなかったカーボン表面のグラファイト化処理にも取組み、またin-situ SEM/STEM観察という新しい手法も取り入れ、ナノ構造と電極触媒の耐久性の相関性についても知見を得ることが出来たと考える。予定していた消耗品の多くが、別プロジェクトとの共同購入ができ、予定額を下回ったため、交付申請書に記載したH26年度物品費の額を下回る結果となった。予定して旅費も学内支援等を受けたことで使用する必要がなくなり、また謝金についても必要なくなったため、次年度に繰り越すこととなった。白金とカーボンナノ構造との界面の電子・イオン伝送性の評価など、基礎基盤研究を続けるとともに、平成25年度計画にある実際の燃料電池セルの試作・評価を行う。H27年度は、最終年度として研究成果をまとめていく目的で、研究を加速するための燃料電池評価システムの追加のためや、成果発表のための旅費、電子情報発信などを行うための費用に使用する。50万円以上の物品であげていたオシロスコープが、学内の別予算での購入が可能になったことや、予定していた消耗品の多くが、別プロジェクトとの共同購入ができ、予定額を下回ったため、交付申請書に記載したH25年度物品費の額を下回る結果となった。また、予定していた学生の旅費も学内支援受け、H25年度分は使用する必要がなくなった。H26年度は、昨年度からの成果を発信していくために、成果発表の旅費や、さらに迅速に研究を進めるために追加する、電気化学測定装置等の購入のために使う。
BRCA1によるユビキチンリガーゼ活性を介した染色体安定性調節機構

研究者は2001年にBRCA1が、BARD1とともにRINGヘテロダイマー型ユビキチンリガーゼを形成することを発見した。本研究ではユビキチンリガーゼ活性がBRCA1による染色体安定性維持にどのようにかかわっているかを解明するため、基質を含めた活性の下流の機構を解析した。独自のスクリーニング法によって同定した基質のうち、平成16年度は主にヌクレオフォスミン/B23(NPM)に関する解析を行った。BRCA1-BARD1はN末端側にてNPMと結合し、in vivoおよびin vitroにてNPMをポリユビキチン化した。ポリユビキチン化は非定型的なLys-6連結型のポリユビキチン鎖で、これによってNPMは分解されず、逆に安定化した。分裂期にBRCA1-BARD1とNPMはクロマチン周囲および中心体に共在し、この際にNPMはユビキチン化していることが判明した。BRCA1の欠失によって生じる中心体過剰複製、AneuploidyにNPMのユビキチン化不全が関与していると考えられる。17年度はプロテオミクス解析から同定したもう一つの基質であるRNAポリメラーゼのサブユニットであるRPB8を主体に解析を行った。RPB8とBRCA1-BARD1の結合を確認。in vivoおよびin vitroの系でRPB8はBRCA1-BARD1によりにてユビキチン化した。FLAG-RPB8安定的発現HeLa細胞株を作成、UV照射10分後のRPB8のユビキチン化を同定。このユビキチン化はsiRNAによるBRcA1のノックダウンによって抑制された。ユビキチン化されないRPB8の変異体を安定的に発現する細胞株は、UV照射に対する感受性が更新した。以上よりBRCA1はRPB8のユビキチン化を介して転写共役DNA修復にかかわっており、染色体の安定性に寄与していると考えられる。研究者らは2001年に家族性乳癌および卵巣癌の癌抑制遺伝子であるBRCA1が、BARD1とともにRINGヘテロダイマー型ユビキチンリガーゼを形成することを発見した。BRCA1は、DNA修復、細胞周期制御、転写制御、アポトーシス制御、中心体複製制御、と多様な生物学的機能を有するが、本研究ではどのようにユビキチンリガーゼ活性がこれらの生物学的機能にかかわっているかを解明するため、基質を含めた活性の下流の機構を解析している。これまでに以下の点が解明された。質量分析計(LCQイオントラップLC/MSシステム)を用いた独自のスクリーニング法を開発し、2つのBRCA1-BARD1の基質を同定した。また、蛍光標識二次元ディファレンスゲル電気泳動解析システムを用いたプロテオミクス解析から、さらに1つの基質を同定した。このうちの1つはNucleophosmin/B23(NPM)で核内ではクロマチンのリモデリングに関与しており、細胞質では中心体過剰複製を抑制している。間期の細胞ではNPMは核小体に存在し、BRCA1-BARD1は核小体以外の核内に存在するのに対して、分裂期ではBRCA1-BARD1とNPMはクロマチン周囲および中心体に共在し、この際にNPMはユビキチン化していることが判明した。

これらの結果の一部はJ. Biol. Chem. 270 (30) 30919-22にて報告した。BRCA1の欠失によって中心体過剰複製、Aneuploidyが生じるが、この際にNPMのユビキチン化不全が関与していることが考えられる。現在さらに詳細な機構を解析中である。平成16年度の研究にて研究者は質量分析計(LCQイオントラップLC/MSシステム)を用いた独自のスクリーニング法を開発し、2つのBRCA1-BARD1の基質を同定した。また、蛍光標識二次元ディファレンスゲル電気泳動解析システムを用いたプロテオミクス解析から、さらに1つの基質を同定した。このうち16年度はNucleophosmin/B23(NPM)を主体に解析を行った。17年度はプロテオミクス解析から同定したもう一つの基質であるRNAポリメラーゼのサブユニットであるRPB8を主体に解析を行った。2D-DIGEにてBRCA1存在下にDNA傷害によってユビキチン化される蛋白質としてRPB8を同定。内因性、過剰発現、リコンビナント蛋白にてRPB8とBRCA1-BARD1の結合を確認。過剰発現系でRPB8はBRCA1-BARD1によりin vivoにてユビキチン化した。大腸菌より精製したリコンビナントRPB8もBRCA1-BARD1によりin vitroにてユビキチン化した。FLAG-RPB8安定的発現HeLa細胞株を作成、UV照射10分後のRPB8のユビキチン化を同定。このRPB8のユビキチン化はsiRNAによるBRCA1のノックダウンによって抑制された。ユビキチン化されないRPB8の変異体(5KR)を作成し、安定的発現細胞株を作成した。RPB8-5KRは野生株と同等にRNAポリメラーゼII, IIIに結合し、ポリメラーゼ活性を有した。RPB-5KR細胞株は、UV照射に対する感受性が著明に更新した。上記の原因としてUV照射後にRNA pol IIがDNA傷害部にstuckしていることがわかった。これらの結果は現在投稿中である。BRCA1はRPB8のユビキチン化を介して転写共役DNA修復にかかわっており、染色体の安定性に寄与していると考えられる。
共有結合型層状無機／有機複合体の層間での構造制御された光化学ナノ反応場の構築

本研究の目的は、固体中のナノオーダーの二次元空間に、光化学反応基質(色素等)を共存させることにより、光誘起電子移動反応やエネルギー移動反応が起こる光化学ナノ反応場を構築し、さらに、光化学反応の高度制御を可能にすることである。このため、光化学反応基質間の距離や配向、割合等のナノオーダーでの構造制御にも挑んだ。目的達成のため、新しい手法による異種基質共存系の構築、新規前駆複合体の創成、新規光化学ナノ反応場の構築を試みた。その結果、光に応答する新規ナノ二次元空間の構築を達成した。本研究は、固体中のナノオーダーの二次元空間に、光化学反応基質(色素等)を共存させることにより、光誘起電子移動反応やエネルギー移動反応が起こる光化学ナノ反応場を構築し、さらに、光化学反応の高度制御を可能にすることである。このため、光化学反応基質間の距離や配向、割合等のナノオーダーでの構造制御にも挑む。具体的には、層状ケイ酸塩等の層状無機化合物と光化学反応基質が共有結合した共有結合型層状無機化合物/光化学反応基質複合体(前駆複合体と呼ぶ)を構築し、前駆複合体の層表面の化学修飾により、第二の光化学反応基質(ゲスト基質と呼ぶ)を共有結合で強固に固定することで、異種の光化学反応基質が共存し、光化学反応が起こる光化学ナノ反応場を創製する。平成26年度は、モデル前駆複合体を用いて、新しい手法による異種基質共存系の構築を試みた。モデル前駆複合体として、共有結合型層状ケイ酸塩/アルキルアンモニウム複合体を用い、モデル前駆複合体の層表面と各種化合物(ゲスト基質)との親和性や反応性を調べた。このモデル前駆複合体は、これまでの我々の研究で、比較的多くの知見が得られている。層表面には、アルキルアンモニウム基が共有結合で固定されており、さらに、シラノール基も存在する。その結果、固体中のナノオーダーの二次元空間での様々なゲスト基質とアルキルアンモニウム基の共存が達成された。特筆すべきは、従来のインターカレーションなどの方法では共存が困難であると報告(Sitoke and Guy, 1985)されていたアルカノールアミンとのアルキルアンモニウム基の共存に成功したことである。本研究の手法が固体中のナノオーダーの二次元空間の利用範囲を広げる可能性が示された。さらに、トリエタノールアミンとアルキルアンモニウム基をナノオーダーの二次元空間に共存させた系では、これまでに報告されていない非常に珍しい湿度応答特性を示した。本研究の目的は、固体中のナノオーダーの二次元空間に光化学反応基質(色素等)を共存させることにより、光誘起電子移動反応やエネルギー移動反応が起こる光化学ナノ反応場を構築し、さらに、光化学反応の高度制御を可能にすることである。具体的には、層状ケイ酸塩等の層状無機化合物と光化学反応基質が共有結合した共有結合型層状無機化合物/光化学反応基質複合体(前駆複合体と呼ぶ)を構築する。さらに、構築した前駆複合体の層間のナノオーダーの二次元空間に第二の光化学反応基質を共存させることで、光化学反応が起こる光化学ナノ反応場を創製する。平成27年度は、新規前駆複合体の創製を中心に研究を進めた。新規前駆複合体では、層状の無機部分の層間に光化学反応基質が共有結合で強固に固定されている。ワンポット合成法を駆使して創製を試みた。さらに、新規前駆複合体の合成が可能な範囲、すなわち、光化学反応基質の種類、割合を検討した。その結果、比較的広い範囲で新規前駆複合体を創製できた。特筆すべきは、無機部分の組成を広範囲で制御できるようになったことである。無機部分の組成を当初の計画より広範囲で制御できるようになったため、次年度に研究予定の新規光化学ナノ反応場は、当初の計画より多様な光化学反応が起こる可能性が高くなった。固体中のナノオーダーの二次元空間に色素などの光化学反応基質を取り込む研究は多数あるが、その多くは静電引力などの弱い力で吸着されている。このため、異種の光化学反応基質の共存は特異的な組み合わせ以外は困難だと報告されている。新規前駆複合体の創製は、当該研究分野の従来の課題を克服しうる重要な結果であると思われる。当初の計画通りモデル前駆複合体を用いた異種基質共存系の構築と評価、新規前駆複合体の創製を達成し、おおむね計画通りの進捗である。さらに、新規前駆複合体の無機部分の組成を、当初の計画より広範囲で制御可能となった。このため、次年度に実施予定の新規光化学ナノ反応場の構築可能範囲が広がり、多様な光化学反応が起こる可能性が高くなった。本研究は、固体中のナノオーダーの二次元空間に光化学反応基質(色素等)を共存させることにより光化学ナノ反応場を構築し、さらに、光化学反応の高度制御を可能にすることである。次に、前駆複合体中のナノオーダーの二次元空間に第二の光化学反応

基質(ゲスト基質と呼ぶ)を閉じ込め、異種の光化学反応基質が共存し、光化学反応が起こる光化学ナノ反応場を創製する。平成28年度は、平成27年度までに創成したモデル前駆複合体を用いて、固体中のナノオーダーの二次元空間に異なる種類の基質が共存した新規ナノ二次元空間の構築を中心に研究を行った。その結果、光に応答する新規ナノ二次元空間の構築を達成した。さらに、異種基質間の距離や配向、割合等のナノオーダーでの構造制御に挑み、光化学反応基質の割合と光応答性の関係を明らかにした。また、構築条件を制御することで、異種基質間及び同種基質間の距離を制御できる場合があることを見出した。さらに、光化学反応評価装置を本年度導入し、本研究で構築した異種基質共存系の評価を行い、特性をより詳細に明らかにした。さらに、新たな興味深い光化学反応が起こる可能性を示唆する若干の結果も得られた。本研究の目的は、固体中のナノオーダーの二次元空間に、光化学反応基質(色素等)を共存させることにより、光誘起電子移動反応やエネルギー移動反応が起こる光化学ナノ反応場を構築し、さらに、光化学反応の高度制御を可能にすることである。このため、光化学反応基質間の距離や配向、割合等のナノオーダーでの構造制御にも挑んだ。目的達成のため、新しい手法による異種基質共存系の構築、新規前駆複合体の創成、新規光化学ナノ反応場の構築を試みた。当初の計画通り、モデル前駆複合体と各種ゲストとの親和性についての知見を得た。さらに、本課題で計画していたナノオーダーの二次元空間に異種基質を共存させる方法の優位性も示された。この方法は、当初計画時の予想よりも広い範囲で異種基質の共存が可能であることも示された。また、異種基質の共存により、各々の単独の基質の機能を単に混合した以外の機能が発現されることも示された。平成27年度までに研究したモデル前駆複合体を用いた異種基質共存系の構築と評価の結果を踏まえ、平成27年度に創成した新規前駆複合体を用いて、新規光化学ナノ反応場の構築の研究を推進したい。さらに、当初の計画より多様な光化学反応が起こる可能性が高くなったので、光化学反応の評価に当初の計画より力を入れて研究を進めたい。材料化学平成26年度に、モデル前駆体を用いて得られた研究結果を基に、計画通り、異種基質共存系の光学特性の研究、新規前駆複合体の合成、と研究を進めていきたい。本課題の方法は、当初計画時に予想していたよりも広い範囲で異種基質の共存を達成できることが示されたので、平成27年度以降の研究も、当初計画より広い範囲で異種基質の構築を行いたい。また、機能についても広い範囲で評価するべきだと思われる。平成28年度は、新規前駆複合体を用いて新規光化学ナノ反応場の構築を研究する計画であるが、平成27年度に推進した研究の結果、新規前駆複合体の無機部分の組成が当初の計画より広い範囲で制御できるようになった。このため、当初の計画より多様な光化学反応が起こる可能性が高くなった。このような研究状況であるので、当初導入を計画していた赤外分光分析装置より光化学反応評価装置の方が、本研究課題においては重要な評価装置となった。平成28年度に光化学反応装置を導入する方が、本研究課題の成果が高く見込めるため、次年度使用額が生じた。平成26年度の研究の結果、本課題の手法を用いると当初計画より広い範囲で異種基質の共存の可能性が示された。
複数台の屋外移動ロボットを用いた実環境でのエネルギ管理および作業計画に関する研究

本年度は2年度目として、1複数台のロボットシステムを用いて地上を移動するロボットの移動の消費エネルギを予測すること2複数台のロボットの作業計画について検討した。1:不整地でのロボットの移動効率の向上を目的として、小型UAVを利用し事前にロボットが移動する路面の移動コストを推定する手法について検討した。UAV単体で屋外での作業を試みた場合、複雑な環境を自律で移動することが困難である。その一方、長時間人間がUAVの操作をする方法も負担が大きい。そこで、UAVと地上を自律移動するロボットを組み合わせることで、人の手間と時間を節約しながら長期間の作業ができると考えた。ロボットはUAVが取得した画像データをもとに算出されたコストマップを利用して、木や丸太なのどの障害物や植生度の高いエリアを避けながら移動することが確認された。また本手法を利用した場合と利用しなかった場合とで比較を行った結果、本システムを利用した場合においては丸太などの障害物を回避し、また比較的走行が容易である路面を選択して走行をしたため、消費電力量や目的地までの移動時間に有意差が確認された。2:複数台のロボットが効率よく運用するためには、ロボットが作業を行うための巡回経路を生成するシステムが必要となる。これまで多くのシミュレーションによる研究や屋内の単純な環境での検討がなされてきているが、屋外で複数台のロボットを実際に利用しての研究は少ない。本研究では、1の手法によって取得した環境情報を既知として、複数台のロボットが効率的に巡回をする方法について検討した。本手法を利用した場合と利用しなかった場合とで比較を行った結果、本システムを利用した場合においてシステム全体の消費電力量においてに有意差が確認された。29年度が最終年度であるため、記入しない。研究では複数台のロボットを充電ステーションを基点として長期間に渡って運用させることを目指している。その中の課題として(1)走行に要する消費エネルギを予想すること(2)それぞれのロボットの作業計画を定めることの2点を掲げており、年次ごとに段階的に取り組むことを計画している。本年度は初年度として、走行に要する消費エネルギを予測することと、その要素として走行のメカニズムの解明に向けての力学的な理論の構築に取り組んだ。走行の消費エネルギを予測するために使用するデータとして、ロボットがこれまで走行のデータをコストマップとしてサーバに蓄積させる方法をとった。コストマップは、2m四方のグリッドの集合によって形成され、各々のグリッド内で移動した際の消費電力量が保存される仕組みである。また、ロボットが木や岩などの大きな障害物によって転倒する可能性や草などに絡まって移動不能状態になる可能性を考慮し、これらのリスクも含めたコストを表現する新たな評価関数を導出した。これらの方法の検証として、東京大学田無演習林の実験環境にてロボットの走行実験を実施した。結果として、ロボットは搭載された電流センサ、エンコーダ、IMUのセンサのみを用いてグリッド内のコストを推定することができた。算出されたコストの高い箇所には木や丸太なのどの障害物があったことが確認され、カメラなどの外界センサを用いることなくこれらの環境の認識が可能であることがわかった。また本手法にて得られた各グリッドのコストをマップ化し、その情報を用いてロボットの最適なルートをA*アルゴリズムという方法によって算出し、コストマップを利用した場合と利用しなかった場合とで比較を行った。その結果、コストマップを利用した場合においてはコストマップを利用しなかった場合と比べて約1/3程度の消費電力量で目的地まで走行することが確認された。研究初年度の目標として掲げた消費エネルギの予測に関して、長期間の屋外運用のロボットで使用可能な新たな環境認識の方法論を構築でき、次年度の研究の基盤ができたという点で研究が順調に進捗していると判断した。一般的に、ロボットの移動におけるコストはロボットに搭載されたカメラやレーザーなどの外界センサによって地形の情報を認識する手段が取られる。しかしながら、複雑な不整地路面においてロボットの姿勢は不安定となり、また背丈が低く草などの障害物の影響を受けやすいため、従来の方法を用いることは困難であった。また、長期間に渡る運用を考えた際には雨や泥などがセンサの障害となる可能性があり、外界センサを主に利用しての自律の運用は困難であると考えた。そこで、今回はロボットの筐体内に格納できる内界センサのみを使用し、移動に要するコストを推定する方法を試み、一定の成果が得られた。

また本手法を利用した場合と利用しなかった場合とで比較を行った結果、本システムを利用した場合においては丸太などの障害物を回避し、また比較的走行が容易である路面を選択して走行をしたため、消費電力量や目的地までの移動時間に有意差が確認された。2:複数台のロボットが効率よく運用するためには、ロボットが作業を行うための巡回経路を生成するシステムが必要となる。これまで多くのシミュレーションによる研究や屋内の単純な環境での検討がなされてきているが、屋外で複数台のロボットを実際に利用しての研究は少ない。本研究では、1の手法によって取得した環境情報を既知として、複数台のロボットが効率的に巡回をする方法について検討した。本手法を利用した場合と利用しなかった場合とで比較を行った結果、本システムを利用した場合においてシステム全体の消費電力量においてに有意差が確認された。本年度の研究で得られた成果を基盤技術として次年度の研究を進めていく予定である。具体的には、ロボットの環境認識によって移動に要するエネルギを推定する技術を複数台ロボットの運用に応用し、エネルギを軸とした複数台のロボットの作業計画を作成する予定である。実環境で複数台のロボットの運用を想定した際には、ロボットが障害物等で移動不能状態になることや、ロボットの通信が途絶えてしまうことなど様々なアクシデントが考えられる。これらの状況を認識しながらリアルタイムで柔軟に対応ができるシステムの構築を目指す。研究は当初の研究計画で掲げた方針をもとに進めていく予定である。29年度が最終年度であるため、記入しない。
Pseudomonas sp. A9 におけるホモコリン分解経路の酵素学的研究

蛋白質のディファレンシャル分析により,ホモコリン生育菌体で特異的に発現している蛋白スポットを約90個見出した.主要なスポットをゲルから抽出し,トリプシン消化後,MALDI-TOF-MS分析を行った.ホモコリンの分解経路と考えられる蛋白質(コリン及びベタインアルデヒド脱水素酵素)を見出した.さらに,ホモコリン生育菌体でもっとも特異的に発現していた蛋白質は海洋性の細菌で見出されているDddD遺伝子産物と80%のホモロジーがあった.DddDはdimethylsulfoniopropionate(DMSP)のC-S結合を切断し,dimethylsulphide(DMS)と3-hydroxypropionateを生成する酵素[(CH_3)_2S^+CH_2CH_2COOH→CH_3SCH_3+CH_2(OH)CH_2COOH]である.この結果から,この蛋白質はβ-アラニンベタインのC-N結合を開裂し,トリメチルアミンと3-hydroxypropionateを生成する酵素と推定した.また,DddB(iron-containing alcohol dehydrogenase)やDddC(methylmalonate semi-aldehyde dehydrogenase)と高い相同性を持った蛋白質スポットを同定した.サブトラクション法を用いてゲノムのディファレンシャル分析を行い,約60個の特異的なDNA断片を同定した.これらのDNA断片中にコリン脱水素酵素,ベタインアルデヒド脱水素酵素,DddD,DddB,DddC遺伝子の一部を見出し,DNA配列を解読した.この配列と,プロテオミクス分析により決定したN-末端のアミノ酸配列の情報を元にプライマーを設計し,PCR法によりこれらの全長の塩基配列を決定した.Ddd遺伝子クラスター(6.2kbp)の全塩基配列を決定したが,DMSP分解細菌のDdd遺伝子クラスターで見出されているDddT遺伝子(ベタイン,カルニチン,コリントランスポーター)は存在しなかった.1)Pseudomonas sp.A9のホモコリン生育菌体の風乾菌体を用いてホモコリン分解反応を検討した.ホモコリンの減少に伴いトリメチルアミン,β-アラニンベタインが増加し,NAD^+の添加により菌体反応生成物が増加した.NAD^+依存性ホモコリン脱水素酵素及びトリメチルアミノブチル(TMAP)-アルデヒド脱水素酵素の存在が明確となった.2)両酵素の生成におよぼす培地条件を本菌及びホモコリン分解菌であるRhodococcus sp.A4について検討した.Pseudomonas sp.A9はペプトンの添加(0.1%)により両酵素生成が増加した.一方,Rhodococcus sp.A4はペプトンではなく,硫酸アンモニウムの添加(0.1%)により両酵素の生成が増加した.3)電気泳動法によるTMAP-アルデヒド脱水素酵素蛋白質の同定.ホモコリン生育菌体の無細胞抽出液をNative-PAGEに供した.酵素活性染色により発色した部分を切り取り,抽出した.抽出液を濃縮後,SDS-PAGEに供した.泳動後のゲルをPVDF膜に転写し,CBB染色を行った.6本の明瞭なバンドが観察できた.現在,N-末端アミノ酸配列を分析中である.4)ホモコリン脱水素酵素遺伝子及びTMAP-アルデヒド脱水素酵素遺伝子のショットガンクローニング.Pseudomonas sp A9株のゲノムDNAを制限酵素(BamH I)で消化し,この消化物をベクター(pUC18)に組込み,大腸菌に形質転換し,Pseudomonas sp A9のゲノムライブラリーを作成した.現在,酵素活性を指標にし,目的の遺伝子を保有する形質転換体をスクリーニング中である.1.ホモコリン脱水素酵素遺伝子及びTMAP-アルデヒド脱水素酵素遺伝子のショットガンクローニング:Pseudomonas sp A9株のゲノムDNAを制限酵素(BamH I及びEcoRI)で消化し,この消化物をベクター(pUC18)に組込み,大腸菌に形質転換し,Pseudomonas sp A9のゲノムライブラリーを作成した.両酵素活性を指標にし,目的の遺伝子を保有する形質転換体を約2500株のライブラリーからスクリーニングし,十数株の活性保持形質転換体を得た.これらの株(BH1BH7)の無細胞抽出液を調製し酵素活性を測定したところ,全ての株はTMAP-アルデヒド脱水素酵素活性を保持していた.このプラスミドに挿入されていたA9株由来のDNAは4.7kbpであった.現在,塩基配列を決定中である.2.プロテオミクスプロファイルによるホモコリン分解酵素の特定:A9株をホモコリン添加培地と無添加培地で培養し菌体から全タンパク質を抽出した.この2種類のタンパク質混合物を2D電気泳動法により分離し,出現タンパク質のプロファイルを比較した.ホモコリン生育菌に特異的なタンパクスポットを約50個を見出した.これらのタンパクスポットをゲルより切り出した.次に・トリプシンでin-gel digestionを行った後,MALDI-TOF-MSやtandem MS/MSで分析し,ペプチドのmass fingerprintをデータベースと比較した.また,大きなスポットのN-末端アミノ酸配列も決定した.その結果,dimethylsulfoniopropionate開裂酵素と80%のホモロジーを示すタンパク質を見出した.このタンパク質はβ-アラニンベタイン開裂酵素と推定した.蛋白質のディファレンシャル分析により,ホモコリン生育菌体で特異的に発現している蛋白スポットを約90個見出した.主要なスポットをゲルから抽出し,トリプシン消化後,MALDI-TOF-MS分析を行った.

ホモコリンの分解経路と考えられる蛋白質(コリン及びベタインアルデヒド脱水素酵素)を見出した.さらに,ホモコリン生育菌体でもっとも特異的に発現していた蛋白質は海洋性の細菌で見出されているDddD遺伝子産物と80%のホモロジーがあった.DddDはdimethylsulfoniopropionate(DMSP)のC-S結合を切断し,dimethylsulphide(DMS)と3-hydroxypropionateを生成する酵素[(CH_3)_2S^+CH_2CH_2COOH→CH_3SCH_3+CH_2(OH)CH_2COOH]である.この結果から,この蛋白質はβ-アラニンベタインのC-N結合を開裂し,トリメチルアミンと3-hydroxypropionateを生成する酵素と推定した.また,DddB(iron-containing alcohol dehydrogenase)やDddC(methylmalonate semi-aldehyde dehydrogenase)と高い相同性を持った蛋白質スポットを同定した.サブトラクション法を用いてゲノムのディファレンシャル分析を行い,約60個の特異的なDNA断片を同定した.これらのDNA断片中にコリン脱水素酵素,ベタインアルデヒド脱水素酵素,DddD,DddB,DddC遺伝子の一部を見出し,DNA配列を解読した.この配列と,プロテオミクス分析により決定したN-末端のアミノ酸配列の情報を元にプライマーを設計し,PCR法によりこれらの全長の塩基配列を決定した.Ddd遺伝子クラスター(6.2kbp)の全塩基配列を決定したが,DMSP分解細菌のDdd遺伝子クラスターで見出されているDddT遺伝子(ベタイン,カルニチン,コリントランスポーター)は存在しなかった.本研究の目的はホモコリン分解酵素(ホモコリン脱水素酵索,トリメチルアミノブロビオンアルデヒド脱水素酵素及びβ-アラニンベタイン開裂酵素)の酵素科学的特性解明と酵素遺伝子のクローニングであり,今年度はトリメチルアミノブロビオンアルデヒド脱水素酵素遺伝子のクローニングとβ-アラニンベタイン開裂酵素の特定を行い,おおむね順調に進展している.当初の目的を達成するため計画どうり研究を進める.具体的にはトリメチルアミノブロビオンアルデヒド脱水素酵素遺伝子の塩基配列の決定・酵素の単離・諸性質の解明を行う.さらに,β-アラニンベタイン開裂酵素活性の検出・酵素の精製を実施する.
次世代極域気候モデル開発と広域観測によるグリーンランド氷床質量損失メカニズム解明

本研究課題では、近年、雪氷質量損失が急激に進行しているグリーンランド氷床(Greenland Ice Sheet; GrIS)の質量変化を精度良く推定出来る世界最先端の極域気候モデルの開発を最大の目標に掲げている。当初掲げた研究実施計画では、「1.極域気候モデルNHM-SMAPの開発、2009年以降の長期計算、及びモデル感度実験の実施」、「2. NHM-SMAPの定式化・計算設定の説明と初期評価結果に関する論文執筆」、「3.モデル精度評価の深化に特化したGrIS機動観測の実施」、及び「4. GrIS機動観測結果とNHM-SMAP計算結果の比較に関する論文執筆」をサブテーマとして設定していた。項目1と2については、既報の通り初年度に達成した。2年度目は、4月に、北西GrISにおいて、共同研究者とともにGrIS機動観測を行い、貴重な現場雪氷物理データの取得に成功した。本観測成果の一部を日本雪氷学会の和文誌「雪氷」に報告した。また、当初の研究実施計画には含んでいなかった下記2項目を達成した:「A1. GrIS表面質量収支計算モデル相互比較プロジェクトSMBMIPへの参加」初年度に発表したNHM-SMAP論文を読んだSMBMIP主催者より参加を打診され、NHM-SMAPによる1980年から現在にかけての長期計算を実施し、結果を提出した。本成果は、IPCC AR6に引用される可能性が高い。「A2.雲放射がGrIS表面質量収支に与える影響を評価する感度実験システムの構築」2012年にGrISで発生した記録的な大規模表面融解イベントに対する雲の影響がいくつかの論文で指摘されてきたものの、定量的な理解にまでは至っていなかった。本研究では、モデルの中で仮想的に雲をオフにする感度実験システムを構築し、それを用いた影響評価を行った。その結果を論文にまとめて投稿し、現在査読中となっている。研究実績の概要で記した通り、当初掲げた研究実施計画はほぼ達成した。極域気候モデルNHM-SMAPにおいて仮想的に雲をオフにする感度実験機能に関する論文が現在査読中となっており、その出版が2019年度にずれ込む見込みとなったため、本研究課題の実施期間を1年延長することとした。3年度目は、その論文出版を期す。また、2年度目に北西GrISで実施した雪氷機動観測の英文報告論文の執筆・出版(和文報告は出版済み)も行う。本研究課題では、近年、雪氷質量損失が急激に進行しているグリーンランド氷床の質量変化を精度良く推定出来る極域気候モデルの開発を最大の目標に掲げている。初年度は、当初計画通り、水平解像度5km・時間解像度1時間の高解像度グリーンランド向け極域気候モデルNHM-SMAPの開発に注力し、ヴァージョン1を提示することに奏功した。更に、2011-2014年に取得された現地観測データと衛星データを用いて多角的なモデル精度評価を行った。結果、NHM-SMAPは、グリーンランド氷床の気候変化のみならず日々の日変化まで精度良く再現できることが示された。2012年の記録的な表面融解イベントを高精度で再現することに成功したことは特筆に値する。本モデルにとって特に重要な計算要素である雪氷表面質量収支(Surface Mass Balance; SMB)については、平均誤差、二乗平均平方根誤差、及び決定係数はそれぞれ0.75 m w.e.、1.07 m w.e.、及び0.86と、この種のモデルとしては良好であった。NHM-SMAPの標準設定では、雪氷内部水分移動を精緻かつ現実的なRichards式で計算しているのに対し、多くの既存の領域気候モデルは非常に簡易的な所謂バケツスキームを採用している。バケツスキームを採用した上でirreducible water contentを2 %及び6 %とする感度実験を行ったところ、SMBの推定精度はRichards式を用いた場合に最も良くなることが示され、NHM-SMAPの優位性が実証された。各感度実験間の年積算SMB推定差は200 Gt/yearに達した。このことは、雪氷内部水分移動計算手法の選択がグリーンランド氷床のSMB推定に大きな影響を与えることを示す重要な結果である。以上の結果を欧州地球科学連合の専門誌The Cryosphereにて発表した。申請書記載の平成29年度研究実施計画、及びその進捗状況は以下の通り:1.極域気候モデルNHM-SMAPの開発、2009年以降の長期計算、及びモデル感度実験の実施→計画通りのスペックを有する極域気候モデルNHM-SMAPの開発に成功、現在気候下の長期計算を実施、また、特に雪氷内部水分移動に関するモデル感度実験を実施した。2.NHM-SMAPの定式化・計算設定の説明と初期評価結果に関する論文執筆→上記1の内容を記した論文を執筆し、EGUの専門誌The Cryosphereにて出版した。3.モデル精度検証の深化に特化したGrIS (グリーンランド氷床)機動観測の実施(のための準備)→観測準備を予定通り実施した。なお、本報告執筆時点(4/28)で、観測はグリーンランド氷床北西部において予定通り実施された(観測実施期間:4/64/18)。

当初掲げた研究実施計画では、「1.極域気候モデルNHM-SMAPの開発、2009年以降の長期計算、及びモデル感度実験の実施」、「2. NHM-SMAPの定式化・計算設定の説明と初期評価結果に関する論文執筆」、「3.モデル精度評価の深化に特化したGrIS機動観測の実施」、及び「4. GrIS機動観測結果とNHM-SMAP計算結果の比較に関する論文執筆」をサブテーマとして設定していた。項目1と2については、既報の通り初年度に達成した。2年度目は、4月に、北西GrISにおいて、共同研究者とともにGrIS機動観測を行い、貴重な現場雪氷物理データの取得に成功した。本観測成果の一部を日本雪氷学会の和文誌「雪氷」に報告した。また、当初の研究実施計画には含んでいなかった下記2項目を達成した:「A1. GrIS表面質量収支計算モデル相互比較プロジェクトSMBMIPへの参加」初年度に発表したNHM-SMAP論文を読んだSMBMIP主催者より参加を打診され、NHM-SMAPによる1980年から現在にかけての長期計算を実施し、結果を提出した。本成果は、IPCC AR6に引用される可能性が高い。「A2.雲放射がGrIS表面質量収支に与える影響を評価する感度実験システムの構築」2012年にGrISで発生した記録的な大規模表面融解イベントに対する雲の影響がいくつかの論文で指摘されてきたものの、定量的な理解にまでは至っていなかった。本研究では、モデルの中で仮想的に雲をオフにする感度実験システムを構築し、それを用いた影響評価を行った。その結果を論文にまとめて投稿し、現在査読中となっている。研究実績の概要で記した通り、当初掲げた研究実施計画はほぼ達成した。本報告執筆時点(4/28)で、研究実施計画3「モデル精度検証の深化に特化したGrIS (グリーンランド氷床)機動観測」の実施に成功した。平成30年度は、そこで取得した観測結果とモデル計算結果の比較を行い(研究実施計画4「GrIS機動観測結果とNHM-SMAP計算結果の比較に関する論文執筆」)、その結果を論文等にまとめて報告する。極域気候モデルNHM-SMAPにおいて仮想的に雲をオフにする感度実験機能に関する論文が現在査読中となっており、その出版が2019年度にずれ込む見込みとなったため、本研究課題の実施期間を1年延長することとした。3年度目は、その論文出版を期す。また、2年度目に北西GrISで実施した雪氷機動観測の英文報告論文の執筆・出版(和文報告は出版済み)も行う。複数の観測用消耗品が当初見込みよりも若干安く購入出来たため、そこで生じた残額を次年度に回すこととした。その分は雪氷観測用消耗品購入費用の一部に充てて有効活用する。現在査読中となっている極域気候モデルNHM-SMAPの感度実験機能に関する論文の出版を確実に行うため、381,575円を次年度使用する。また、既に日本語報告を出版した2018年春グリーンランド氷床機動観測の英文報告の執筆・出版にも充てる。
茎頂分裂組織のサイズ調節に関わるCLVシグナル伝達系の解析

1:clv2エンハンサー突然変異体について、次世代シーケンサーを用いた原因遺伝子の単離を行った。その結果、#12-2,#16-1,#16-3について、BAM1遺伝子エキソン内にアミノ酸置換を伴う変異を見いだした。また、タグライン(単独突然変異体)もペプチド耐性を示した。さらに、bam1 rpk2二重突然変異体はbam1やrpk2単独突然変異体よりも、強いペプチド耐性を示したことから、BAM1,CLV2,RPK2は独立に根端分裂組織の維持に関わることが示唆された。また、根端領域においてCLV1は機能していないことが示唆されることから、地上部と地下部で、CLV1,BAM1がそれぞれ使い分けられていることが明らかとなった。BAM1はCLV1と最も相同性が高く、ロイシンリッチリピート・受容体様キナーゼをコードしている。また、BAM1は、CLEペプチドと直接結合することが生化学的実験によって明らかにされている。そのことを考慮すると、BAM1は、根で根端分裂組織の活性を制御するペプチドホルモンの受容体として機能することが考えられた。2:CLV3ペプチド耐性突然変異体の原因遺伝子として、PUB4を単離した。PUB4はユビキチンリガーゼをコードすることから、CLVシグナル伝達系にはタンパク質分解系が関わることが示唆された。現在PUB4のターゲットは明らかになっていないが、CLEシグナル伝達系の受容体や、CLV3シグナル伝達系を抑制的に支配する蛋白質脱リン酸化酵素などがよい候補として考えられた。研究の目的器官分化のほぼ全てが胚発生段階で完了する動物と異なり、植物は分裂組織により、死ぬまで新しい器官を作り続ける。このことから、この分裂組織は植物の形態形成において根本を担う重要な組織であり、その性質やサイズは厳密に、また遺伝的に制御されなければならないと考えられる。そのためには、分裂組織を中心とした空間認識機構・細胞間情報伝達機構は高度に発達していると考えられるが、現在、その分子基盤が整っているとは言い難い状況にある。本研究では、茎頂分裂組織・根端分裂組織におけるサイズの維持機構を中心に解析することで、植物における細胞間シグナル伝達系の分子機構の解明につなげたいと考えている。その中でも、CLV3ペプチドの合成・修飾・移動・受容・受容後のシグナルとCLV3ペプチドの機能様式を総合的に解析する。今年度の成果1: clv2エンハンサー突然変異体について、次世代シーケンサーを用いた原因遺伝子の単離を行った。今年度、clv2エンハンサー突然変異体について、次世代シーケンサーを用いた原因遺伝子の単離を行った。1年での遺伝子単離は極めて順調であると思われる。24年度もペプチド耐性突然変異体の原因遺伝子の単離・機能解析を行う。

また、ペプチダーゼの生化学的解析も行い、CLV3シグナル伝達機構の総合的な理解を目指すことで、幹細胞の活性を制御するペプチドホルモンの作用機構について、その全体像を明らかにしたいと考えている。
インタラクションにおける感情誘導過程のモデル化

本研究では,対人インタラクションの基本となる感情過程の計算モデル化と計算機シミュレーションを試み,それに対応した感情誘導が日常的にリアルに行われているフィールドとしての幼稚園での活動の観測と分析を行った.残念ながら,感情過程のモデルでフィールドでの観察現象の説明を行う段階には至らなかったが,その要素としてのモデルとデータがそろった点に,本研究の意義があった.今後の残された課題は,本来の目的であるインタラクションによる感情誘導の計算モデル化に向け,以下のものが考えられる.(1)感情=価値計算システム仮説の脳科学的検証:感情がその本質とする「価値」がいかに行動決定に利用されるかという点については,脳科学や行動経済学などで科学的に検証されてきている.しかし,その脳内過程に関しては未解明の部分が多く,仮説としての脳内過程の仮説生成と計算モデルの構築,さらにその検証に向けての神経科学的な知見の再確認が必要である.その後に,その仮説を説明可能な計算過程の理論構築とシミュレーションによる妥当性の検証が求められる.(2)フィールドで観察された感情誘導現象のモデル化:観察された感情誘導過程を定量的に記述するには,その記述用語としてのオントロジが必要であり,その構築と記述の試行による妥当性の検証と感情誘導過程の定量的分析が求められる.次に本研究では,各記述用語が表す感情誘導の要素現象の内部過程を考慮した定性的モデル化を行い,現象分析を通じてその妥当性検討を行う.(3)フィールドで観察された感情誘導過程の計算論的解明:保育士は子どもに対して日々に感情誘導を行っており,観察されたその過程を上記の計算モデルにより説明することを試みる.誘導とは相手に働きかけるプロセスのプランニングが本質であり,感情の変化を導く行為のシーケンスを探索する過程としての感情誘導の理解が求められる.28年度が最終年度であるため、記入しない。28年度が最終年度であるため、記入しない。子ども(3歳児5歳児)を対象に,インタラクション場面でその感情状態を良好な状態に誘導するアルゴリズムの開発のため,1.感情過程のサーベイと概念モデル化,2.子どもの行動計測のためのセンサシステムの構築,3.幼稚園での子どもの予備的行動調査,を行った.1.感情過程のサーベイと概念モデル化では,脳神経系における情動過程をサーベイし,価値の起源としてカルテットセオリーを検討した.さらに環境の状況に対する価値の評価のモデルを検討し,大脳基底核の強化学習モデルと前頭葉の推論モデルの組み合わせが適切であると考え,全体として感情=価値システムモデルを提唱するに至った.2.子どもの行動計測のため,KinectV2を複数台接続する3次元の行動計測をおこなうセンサシステムを構築した.研究のツールとして,計測後に必要になる可能性の高い高解像度画像はフルに保存すると同時に,オンラインで子ども達や保育者の行動を計測することが可能となった.3.幼稚園での子どもの予備的行動調査を行った.具体的には,自由行動場面,ロボットPepperと保育士による紙芝居場面,Pepperと子どもの一対一の対話場面などを計測し,その過程での子どもの心的状態が外部からの働きかけによりどのように変化するか,観察した.そしてこの場面を書き起こし,その中から子どもの心的状態の変化,それを引き起こした要因などを分析する準備とした.これにより,今後の行動調査のタスクのデザイン,その行動アノテーションのためのオントロジー構築の準備となった.申請書に提案したとおり,1.サーベイによる概念モデル構築,2.行動調査のためのセンサシステムが構築できた.また,3.子どもの予備的行動調査を通じて行動アノテーションのためのオントロジー構築の準備ができた.1.サーベイによるモデル構築は,感情=価値システム仮説の提案につながり,価値計算システムの計算モデル構築におけるモデルの空白部分である前頭葉の推論システムの計算モデル化が,当初の計画通り行う準備として実現できた.2.当初の計画にはなかった,自身による行動調査の準備として3次元行動計測システムの構築がなされ,子ども達の行動の定量的な観察が継続的にできるようになった.3.本研究として当初は行動調査を計画していなかったが,幼稚園にて子どもの予備的行動調査を行い,保育の意図に応じた行動アノテーションと評価を行う準備ができた.元の計画では調査の企画までとなっていたが,それが自身で遂行できる状態になったことは,元の計画以上の進展といえる.本研究では,対人インタラクションの基本となる感情過程の計算モデル化と計算機シミュレーションを試み,それに対応した感情誘導が日常的にリアルに行われているフィールドとしての幼稚園での活動の観測と分析を行った.残念ながら,感情過程のモデルでフィールドでの観察現象の説明を行う段階には至らなかったが,その要素としてのモデルとデータがそろった点に,本研究の意義があった.今後の残された課題は,本来の目的であるインタラクションによる感情誘導の計算モデル化に向け,以下のものが考えられる.(1)感情=価値計算システム仮説の脳科学的検証:感情がその本質とする「価値」がいかに行動決定に利用されるかという点については,脳科学や行動経済学などで科学的に検証されてきている.しかし,その脳内過程に関しては未解明の部分が多く,仮説としての脳内過程の仮説生成と計算モデルの構築,さらにその検証に向けての神経科学的な知見の再確認が必要である.その後に,その仮説を説明可能な計算過程の理論構築とシミュレーションによる妥当性の検証が求められる.