hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
身体的インタラクションに対応して集合知を活用する博物館学習支援システムの作成

多様で個性的な興味や関心をもつユーザの博物館における学習を支援するためには、「なにを見るのか」だけでなく「どのように見る(鑑賞・学習する)のか」という身体的インタラクションに対応することが重要である。そこで、ユーザの身体的インタラクションに対応して展示解説や集合知の検索を行い、個性的な発見を創造的に発展させることができる博物館学習支援システムを作成した。平成27年度は、まず計画通りに言語資源を収集し、関連研究のサーベイを進めながら、身体的インタラクションに対応した学習支援システムを作成するために、ユーザの多様で個性的な興味や関心に関連する情報を、その身体的インタラクションに対応して示す方法について検討を行った。まず、メガネ型ウェアラブルデバイスに搭載されたさまざまなセンサを用いてユーザの身体的インタラクションを測定し、その結果をユーザが携帯するスマートフォンにBluetoothを用いてリアルタイムに送信して記録できる環境を構築した。次に、ユーザの顔の向きをメガネ型ウェアラブルデバイスに搭載された加速度センサと地磁気センサとジャイロセンサを用いて高精度に測定する方法を明らかにした。そして、環境に設置したカメラを用いて測定したカラー画像および深度画像でおおまかな姿勢計測を行い、さらに深度情報を精査することで、ユーザの顔の向き、体幹の向き、手と肘の位置を高精度に推定する方法を明らかにした。さらに、複数の注意対象が存在するとき、ユーザはそれらにどのように注意を分配するのかについても検討を行った。また、コミュニケーションのパターンを調査し、ユーザのコミュニケーションの円滑さを評価するため、発話や身体的インタラクションの一貫性を指標化する方法についても検討した。さらに、集合知の信頼性を損なうおそれのある情報やそれを投稿したユーザを検出する方法についても検討した。身体的インタラクションに対応した学習支援に利用する言語資源(博物館の展示資料・図録、wikipedia日本語データ、Yahoo!知恵袋コーパス、新聞記事、百科事典、シソーラスなど)の収集と関連研究のサーベイは予定通り行っている。メガネ型ウェアラブルデバイスおよび環境に設置したカメラを用いてユーザの身体的インタラクションを測定・記録する基本システムを予定通り試作した。博物館をさまざまなできごとが発生する現場(フィールド)としてとらえ、複数の注意対象が存在するとき、それらにどのようにユーザが注意を分配するのかについての研究は予定よりも早く進んでいる。平成28年度は、計画通りに言語資源を引き続き収集し、関連研究のサーベイを進めながら、身体的インタラクションを測定・記録するために試作した基本システムを改良するために、ユーザの多様で個性的な興味や関心に関連する情報を、その身体的インタラクションに対応して示す方法について検討を行った。まず、ユーザの負担を軽減するため、メガネ型ウェアラブルデバイスではなく、環境に設置したカメラを用いて、ユーザの顔の向き・体幹の向き・手と肘の位置を高精度に推定し、その身体的インタラクションを記録できる環境を構築した。次に、ユーザの指差し動作を検出すると、ユーザが指示しているものや場所を推定し、それらに関連づけてユーザのコメントを記録する方法について検討した。さらに、指差し動作によって指示した位置にポインタを表示するポインティングインタフェースを設計することを目的に、指示方法の多様性に着目し、種々の指示方法がどのような特性を持つのかを制御理論を用いて系全体をモデル化して解析する方法について検討した。また、複数の対象に対して注意を払う状態で、われわれがどのように注意を分配しているのかを推定するため、顔向き・手の向き・体幹の向きの分析を行った。その結果、注意分配の状態に対応する特徴的な動作のパターンが現れることを明らかにした。さらに、コミュニケーションのパターンを調査し、聞き手が不特定である場合、話し手の態度が言語によって異なることも明らかにした。身体的インタラクションに対応した学習支援に利用する言語資源(博物館の展示資料・図録、wikipedia日本語データ、Yahoo!知恵袋コーパス、新聞記事、百科事典、シソーラスなど)の収集と関連研究のサーベイは、引き続き予定通り行っている。環境に設置したカメラを用いてユーザの身体的インタラクションを測定・記録する基本システムを予定通り改良し、指差し動作によってユーザが指示したもの・場所にユーザのコメントを関連づけて記録するシステムを試作した。博物館をさまざまなできごとが発生する現場(フィールド)としてとらえ、われわれの注意分配と指示方法がどのような特性を持つのかについての研究は予定よりも早く進んでいる。平成29年度は、計画通りに言語資源を引き続き収集し、関連研究のサーベイを進めながら、これまでに試作した基本システムを改良し、ユーザの多様で個性的な興味や関心に関連する情報を、その身体的インタラクションに対応して示すシステムの開発を行った。まず、環境に設置したカメラを用いて、ユーザの顔の向き・体幹の向き・手と肘の位置を高精度に推定し、その身体的インタラクションを記録する環境を構築した。次に、ユーザの指差し動作を検出すると、ユーザが指差しているものおよびユーザの頭部・体幹・手の位置を推定し、それらに関連づけてユーザのコメントを記録するシステムを作成した。そして、それぞれのユーザが博物館でどのように展示物を見て、どのような印象を受けたのかという学習体験を、作成したシステムによって共有できることを示した。また、日常動作における身体の使い方が注意の状態によって変化する様子を計測・解析できるようにするため、複数の対象に対して注意を分配する状況下で、頭部・体幹・手の動きや、それらの相互関係について分析を行い、特徴的なパターンが現れることを明らかにした。さらに、指差しジェスチャを用いた指示インターフェイスについて調査・分析を行い、指示動作を制御理論にもとづいてモデル化することを試みた。

そして、指示インターフェイスにおけるポインタサイズの指示動作への影響が、非線形な視覚特性で表せることを明らかにした。さらに、コミュニケーションのパターンを調査し、鑑賞中の行動について話し手が述べたコメントを、その行動の局面を考慮して取り出せることを示した。多様で個性的な興味や関心をもつユーザの博物館における学習を支援するためには、「なにを見るのか」だけでなく「どのように見る(鑑賞・学習する)のか」という身体的インタラクションに対応することが重要である。そこで、ユーザの身体的インタラクションに対応して展示解説や集合知の検索を行い、個性的な発見を創造的に発展させることができる博物館学習支援システムを作成した。平成28年度は、初年度(平成27年度)で試作した基本システムをさまざまな観点から改良する。具体的な改良として以下の項目を検討する。(1)身体的インタラクションに対応した集合知の作成、(2)さまざまなセンサによる博物館でのユーザの行動記録、(3)ユーザビリティの低いスマートグラスと携帯情報端末での情報表示方法の検討。(2)のユーザの行動記録を用いて作成する(1)の集合知の情報の表示には、(3)のユーザビリティの低い情報端末での情報表示方法に密接に関わるので、それらを関連づけて研究を推進する。予定よりも進行しているユーザの注意分配の研究についても、さまざまなセンサを利用する方法についてさらに検討する。平成29年度は、平成28年度に試作したシステムをさまざまな観点から改良する。(1)身体的インタラクションに対応した集合知の作成、(2)さまざまなセンサによるユーザの行動記録の研究、(3)集合知の信頼性を損なうおそれのある情報やユーザの調査。(2)のユーザの行動記録を用いて作成する(1)の集合知の情報には、(3)の信頼性を損なうおそれのある情報が含まれるおそれがあり、それらを関連づけて研究を推進する。予定よりも進行しているユーザの注意分配と指示方法の研究についても、さまざまなセンサを利用する方法についてさらに検討する。メディア工学研究の効率的・効果的に進めた結果、経費を削減することができた。研究を効率的・効果的に進めた結果、経費を削減することができた。削減した経費は、新開発されたセンサやデバイスの購入などに用いる。
東南アジアにおける癌発生要因についての調査研究

東南アジアにおける癌の実態については,国による生活様式の違いにより数多くの要因が関与しておるが,癌の実体については総合的調査が行なわれていない.インドネシア,フィリピン,タイ,ビルマ,マレーシア等で直接,剖検・生検診断の実態を調査することにより癌を新しい角度から捕える.このことは協力各国のためになり,比較疫学的に癌の要因の究明にも役立つと考えられる.また全般的に癌を調査するとともに特に肝癌,消化器癌等に重点をおき,癌発生の要因について調査研究する.昭和62年度はインドネシア,およびビルマにおいて癌の疫学と癌発生要因に関する調査を行った.インドネシアでは主として西部ニューギニアのジャヤプラ,メナド,西部ジャワのバンドンにおいて,ビルマではラングーンとマンダレーにおいて調査を行った.いずれにおいても十分な調査協力が得られた.ニューギニアに関しては,原住民とインドネシア人との間に癌の頻度が少し異なっていた.皮膚癌と悪性リンパ腫は肌色の黒い原住民に多くみられた.この地域では,各々の疾患の診断は臨床医師の診断に依存するところが多く,検査項目が少ない事,病理診断の不備が顕著であった.バンドンにおいては,パジャジャラン大学医学部の協力を得た.検査項目はかなり満足できるものであった.皮膚癌,血液癌,肝癌が多かった.肝炎B型ウィルスとアフラトキシンにつき調査し.HBs抗原陽性率12%の値を得た.アフラトキシンは日常使用する食用油中にも認め,アフラトキシンの摂取は避けられないものであり,血中アフラトキシンの測定では住民の約35%にみとめた.肝癌発生率は10万人当40人以上と推定された.調査中にこの地域では約70%の人が貧血であることがわかり,栄養の調査の必要性を感じた.ラングーン総合病院の癌統計によっては.男子においては肺癌が最も多く177例(全癌の13.5%),食道癌155例(11.8%),肝癌121例(9.2%),胃癌104例(7.9%).喉頭癌86例(6.6%),等が上位を,女子では子宮勁癌228例(21.2%),乳癌189(17.6%),肺癌85(7.9%),胃の純で,肺癌,上部消化管癌,性器癌が主要な位置を占めた.ラングーンでは,葉巻たばこや,ビンロウジュの実を噛む習慣が重要な因子と考えられた.ビルマでは病理標本設備は整備されていたが,感染症がより重要で,癌への対策は無に等しいことが明らかになった.東南アジアにおける癌の実態については,国による生活様式の違いにより数多くの要因が関与しておるが,癌の実体については総合的調査が行なわれていない.インドネシア,フィリピン,タイ,ビルマ,マレーシア等で直接,剖検・生検診断の実態を調査することにより癌を新しい角度から捕える.このことは協力各国のためになり,比較疫学的に癌の要因の究明にも役立つと考えられる.また全般的に癌を調査するとともに特に肝癌,消化器癌等に重点をおき,癌発生の要因について調査研究する.昭和62年度はインドネシア,およびビルマにおいて癌の疫学と癌発生要因に関する調査を行った.インドネシアでは主として西部ニューギニアのジャヤプラ,メナド,西部ジャワのバンドンにおいて,ビルマではラングーンとマンダレーにおいて調査を行った.いずれにおいても十分な調査協力が得られた.ニューギニアに関しては,原住民とインドネシア人との間に癌の頻度が少し異なっていた.皮膚癌と悪性リンパ腫は肌色の黒い原住民に多くみられた.この地域では,各々の疾患の診断は臨床医師の診断に依存するところが多く,検査項目が少ない事,病理診断の不備が顕著であった.バンドンにおいては,パジャジャラン大学医学部の協力を得た.検査項目はかなり満足できるものであった.皮膚癌,血液癌,肝癌が多かった.肝炎B型ウィルスとアフラトキシンにつき調査し.HBs抗原陽性率12%の値を得た.アフラトキシンは日常使用する食用油中にも認め,アフラトキシンの摂取は避けられないものであり,血中アフラトキシンの測定では住民の約35%にみとめた.肝癌発生率は10万人当40人以上と推定された.調査中にこの地域では約70%の人が貧血であることがわかり,栄養の調査の必要性を感じた.ラングーン総合病院の癌統計によっては.男子においては肺癌が最も多く177例(全癌の13.5%),食道癌155例(11.8%),肝癌121例(9.2%),胃癌104例(7.9%).喉頭癌86例(6.6%),等が上位を,女子では子宮勁癌228例(21.2%),乳癌189(17.6%),肺癌85(7.9%),胃の純で,肺癌,上部消化管癌,性器癌が主要な位置を占めた.ラングーンでは,葉巻たばこや,ビンロウジュの実を噛む習慣が重要な因子と考えられた.ビルマでは病理標本設備は整備されていたが,感染症がより重要で,癌への対策は無に等しいことが明らかになった.
複雑ネットワークの支配問題に対するアルゴリズムの高度化と応用

グラフにおいて、任意の節点vからk本以下の枝で到達できる点の集合をN_k(v)と記し、vがN_k(v)の点を支配するという。すべての節点を支配するのに必要最小限の節点の部分集合を求める問題は、最小距離k支配集合問題といい、NP困難と知られている。さらに、NP≠Pなら最良近似比がΩ(log|V|)となるほど近似困難である。ただしVは節点集合を表す。本研究は、特に大規模な複雑ネットワークに特化した理論的保証の高いアルゴリズムを開発し、それを用いてネットワークの大きさと最小距離k支配集合等の大きさの間にあるアロメトリー(allometry、対数線形関係)とその仕組みを明らかにする。応用として適切な国会議員定数割当(「一票の格差」問題)の数理モデルを根本から見直す。H30年度では、アロメトリーとその仕組みを考察した。民主的に代表点を決めるモデルとして、半数以上(すべてでもよい)の節点を支配する(=代表できる)必要最小限の節点集合の大きさRを考える。k=Ω(log|V|)の場合(=スモールワールドモデル)、妥当な仮説(=節点間距離による代表性ピラミッド構造の存在)のもとでアロメトリーの存在を理論的に示しパラメータの評価を行った。現実のソーシャルネットワークを用いて実験した結果、ネットワークの大きさnとRとの間に、R ≒n^{2/5}/3の関係を明らかにした。この関係式は、従来のモデルである平方根理論や立方根理論より実の国会議員定数データによく合うことを確認した。論文は投稿中である。本研究の核心となす学術的問いは、Q1:最小距離k支配集合等の大きさとネットワークの大きさの間に見られたアロメトリーは、どこまで普遍的なものであろうか、Q2:なぜそのような現象が起こるのか(アロメトリーの仕組みに関する理論解析)、Q3:応用上の意味があるか(本研究では「一票の格差」問題等を検討する)からなる。現在アルゴリズムの精度について理論的に解析できていなくて課題であるが、下界の計算なら実験的にできるため、問題なく実験が進展している。大規模な実ネットワークに対して実験した結果、Q1の一部とQ2を答えるアロメトリーの理論的解析やその仕組み(スモールワールドモデルと節点間距離による代表性のピラミッド構造の存在)の解明まで進んでおり、現在はQ3の一票の格差問題の検討に入っている。よって、順調に進展していると考える。今後は、アルゴリズムの理論的解析、必要なら改良を行いながら、理論と実験の両面からより多くの複雑ネットワークを考察する。また、応用として考えている議員定数と一票の格差問題については、提案モデルは、従来のモデルと同様、現在の法律的な認識(議員定数は人口と線形関係でないと平等でないこと)と噛み合わないことが分かり、今後、歴史的認識の調査を含め根本的な見直しを考える。論文は投稿中である。

また、応用として考えている議員定数と一票の格差問題については、提案モデルは、従来のモデルと同様、現在の法律的な認識(議員定数は人口と線形関係でないと平等でないこと)と噛み合わないことが分かり、今後、歴史的認識の調査を含め根本的な見直しを考える。一つ目は、2018年度に参加する予定の国際会議に投稿した原稿がリジェクトされ2019年度の国際会議に投稿することになったため次年度で旅費・参加費等を使用する必要が出てきた。二つ目は、学生募集の関係で次年度で大規模な実験を実施することになり、謝金等を次年度で使用する必要が出てきたため。
「まちの物語論」構築のための記憶・忘却・喪失・再生に関する現象学的解釈学的研究

個別の自我と共同体における記憶、忘却、喪失、再生について、その全体像を現象学と解釈学の理論を応用して明らかにした。その過程で、共同体を共時的なつながりとしてだけでなく、世代性を踏まえた発生と消滅の弁証法的運動として記述する理論的基礎が得られた。それにより、まちづくりの基礎となり得る「まちの物語」のもとであるエクリチュールとイマージュなどの断片を「小さな物語」として再構成する理論構築に関する哲学的基礎が築かれた。平成25年度は、本研究課題の準備段階から取り組んでいる「固有名と記憶」に係る研究を継続した。「固有名は人間の記憶とどのように関わるのか。固有名は集合的記憶にどのような影響を与えているのか。」本研究は、ベンヤミンの言語論と記憶論を主要な理論的手がかりに、「固有名と記憶」について思索を進め、これらの問いに応えるものである。平成25年度の研究成果として、「固有名と記憶」研究全体の第2部にあたる論文を公表した。そこでは、固有名のうち「まちの名」に焦点を絞って論究した。まず、遊歩者がまちの名の磁力に惹きつけられるあり方を描写した上で、レヴィナスのテクスト読解における「懇請」の概念を援用し、アウラにも言及しながら、その言語論的な原理を解明した。その結果、まちの名の磁力が世界の根源への門でもあることを示した。その上で、まちの名が弁証法的形象であることを示し、「歴史の原現象」としての、その歴史性を明らかにした。以上の成果をもとに、次に取り組むべき主題を二つ明確化した。第一に、ベンヤミンが人名から創造した架空の街路名について考察することで、まちの名と人名が相互に浸透することにより、個人的記憶と集合的記憶に何をもたらしているのかを解明すること。第二に、「アゲシラウス・サンタンデル」という名を手がかりに、原理的に想起し得ない記憶について考察すること。さらに、研究計画に基づき、リクールが『時間と物語』と『他者のような自己自身』で提示した「物語的自己同一性」に関する文献研究を進めた。また、「まちの物語」に繋がり得るエクリチュールとイマージュを含む資料の収集を行った。昨年度の研究の結果、今後取り組むべき二つの具体的課題が明らかとなった。1ベンヤミンが人名から創造した架空の街路名について考察することで、まちの名と人の名が相互に浸透することにより、個人的記憶と集合的記憶に何をもたらしているのかを解明すること。2「アゲシラウス・サンタンデル」という名を手がかりに、原理的に想起し得ない記憶について考察すること。これらの課題に取り組む準備作業として、申請時に立てた研究計画も踏まえ、今年度は「文化的記憶」を巡るアライダ・アスマンの理論に関する研究を開始した。彼女は、単数形の歴史(「大きな物語」)という抽象的なジンテーゼに、今日では多種多様な、互いに矛盾し合う複数の記憶が対峙していると考えている。そして、これらの記憶は社会的承認を求めて自らの権利を主張していると言う。この多種多様な記憶の承認という問題こそ、まちに関する断片的なエクリチュールとイマージュから「小さな物語」としての「まちの物語」が作りうるのか否かという研究課題に強く関わっている。この観点から、具体例としてヴィシー政権下のパリにおけるユダヤ人の行動を歴史的記録と文学的記述をテクストとして分析することが重要であるとの見通しを得た。これと並行して、ハイデガーの『存在と時間』における解釈学的現象学の理論、特に「気遣い」と「時間性」をベースに、個人の記憶を表出する語りを分析する方法の開発を進めた。物語的自己同一性を「まちの物語」に適用する際に、個人の記憶を「まちの物語」の「部分」として解釈し、「全体」としての「まちの物語」のなかに組み込むことが必要となるという着想からこの取組を開始した。今年度は、老年看護学分野で要介護高齢者の語りを対象に質的研究を行っているチームに対するスーパーバイズを通じて、この開発作業を進めた。前年度までの研究成果を踏まえ、共同体における集合的記憶の忘却・喪失・再生について「ベルリン」という固有名を手がかりに探究するため、ベルリンにある「虐殺されたヨーロッパのユダヤ人のための記念碑」と「ベルリン・ユダヤ博物館」を導きの糸として、瓦礫と廃墟を記憶する行為がどのような空間と時間において生じているのか、そしてこうした空間で誰かを何かを記憶し記念することが可能なのかを明らかにする作業を開始し、研究成果の一部を公刊した。そこでの、議論の順序としては、まずコメモラシオンについて考えるために有力な手がかりとなるピエール・ノラの「記憶の場」とアライダ・アスマンとヤン・アスマンによる「文化的記憶」の理論について概観した。また、その過程で「記念の場所」についても整理した。次に、記念の場所が置かれた空間を論じ、この空間をジル・ドゥルーズの概念を応用して「消尽した空間」として描き出した。その上で、こうした空間がいかにしてコメモラシオンとしての記念の場所になり得るのかをヴァルター・ベンヤミンの「弁証法的形象」と「固有名」を手がかりに解明した。なお、この研究の過程で、現象学的地理学における「空間」と「場所」に関する研究を援用し、「記念の場所」の概念を定義した。また、これまでの研究成果のうち、物語的自己同一性に関わるものを終末期医療の緩和ケアにおける患者へのナラティヴ・アプローチのなかに導入し、緩和ケアに携わる医療職向けのリカレント教育に活用した。

現在、本研究課題を申請する際に提出した「研究実施計画」にほぼ沿って研究が進んでいる。ただし、平成27年度後期28年度前期に国際的学術集会で口頭発表を行う予定であったが、想定していた学会が延期されたため、「研究実施計画」どおりに成果の発信をすることは不可能となった。最終年度の研究として、デリダの言う「灰」を忘却から救出することができるかどうかを解明する作業を行った。これにより、永久に喪失しつつある「まちの物語」を忘却から守り、再生する理論的方法を哲学的に解明する上で、重要な知見が得られる可能性があるからだ。具体的には、まず、灰を忘却から救出しようとするときに現出する問題系を整理し、俯瞰する作業を行った。デリダの描写する灰の存在様式を見定めた上で、「灰それ自体を忘却するとはいかなることか」を問いに付した。研究の結果、灰は「自らを与えつつ、存在の彼方にある存在」であり、「忘却の忘却」であることが明らかとなった。さらに、ドゥルーズの「消尽したもの」とナンシーの「記憶しえない記憶」の議論を参照しつつ、灰を忘却することの意味を探究した。その結果、灰を忘却することは、絶対的な非ー回帰の形象を喪失することであり、それによって、日付と固有名をもつあらゆる経験は特異性の中に閉じ込められ、いかなる反復も不可能になり、すべての経験は我有化の回路に閉じ込められることになることが解明された。本研究の結果、個別の自我と共同体における記憶、忘却、喪失、再生について、その全体像を現象学と解釈学の理論を応用して明らかにすることが出来た。その過程で、共同体を共時的なつながりとしてだけではなく、世代性を踏まえた発生と消滅の弁証法的運動として記述する理論的基礎が得られた。それにより、まちづくりの基盤となり得る「まちの物語」のもととなるエクリチュールやイマージュなどの断片を「小さな物語」として再構成する理論構築に関する哲学的基礎が築かれた。こうした成果を踏まえて、次の研究段階として、個別の都市に関する記憶を含む、詩、日記、書簡、断章を手がかりとして、モザイクの思考により、そのエクリチュールのなかにベンヤミンの言う「弁証法的形象」を発見する方法を構築することが必要となる。個別の自我と共同体における記憶、忘却、喪失、再生について、その全体像を現象学と解釈学の理論を応用して明らかにした。その過程で、共同体を共時的なつながりとしてだけでなく、世代性を踏まえた発生と消滅の弁証法的運動として記述する理論的基礎が得られた。それにより、まちづくりの基礎となり得る「まちの物語」のもとであるエクリチュールとイマージュなどの断片を「小さな物語」として再構成する理論構築に関する哲学的基礎が築かれた。なお、平成26年度当初に、計画を一部変更して、スタインボックの世代発生的現象学に関する研究を延期していた。これは本研究課題の最終年度に、研究成果をまとめる過程で取り組むこととしている。今研究課題は平成28年度が最終年度である。「研究実施計画」に従い、研究の総括を行う。また、これまでの研究成果を踏まえて、平成29年度以降の、科学研究費補助金により推進する新たな研究計画をデザインする。
環境浄化を担う嫌気性微生物のエネルギー源となる還元型固体腐植物質の生成・維持機構

平成30年度では、固体腐植ヒューミンの電気化学的解析、酸化還元に伴う化学構造変化の解析、ヒューミン酸化還元に関与する微生物の解析を行った。固体腐植ヒューミンの電気化学的解析では、電気化学インピーダンス法による測定をおこなった。ナイキストプロットから等価回路を推定し、固体腐植ヒューミンの電気抵抗と電気容量を求めた。電気容量は、主に有機画分にみられた。固体腐植ヒューミンの酸化還元中心となる有機官能基は一つ一つバラバラに存在しており、その間は非導電性であることが推定された。細胞外電子伝達には水(プロトン)の電気輸送が推察された。また、固体腐植ヒューミンの酸化還元条件下での構造変化の有無を、シンクロトロン光によるXPSのC1s測定およびXAS測定(C, N, Fe, Si, O)を行った。しかし、酸化還元による構造変化は不明瞭であった。引き続き、測定を進める予定である。なお、XPS測定では、固体腐植ヒューミンの非導電性によるチャージアップの結果起こるスペクトルのエネルギー位置のシフトのため、データ解釈が難しかった。そこで、固体腐植ヒューミンを銅粉末とともにペレット化する試料調製法を開発し、測定試料の導電性を高めシフトを最小限にすることに成功し測定を可能とした。固体腐植ヒューミンを還元する微生物群として、炭酸水素イオンをpH緩衝剤とし、水素を電子供与体とする固体腐植ヒューミン依存性ペンタクロロフェノール脱塩素微生物群の群集構造を次世代シークエンサーによる16SrRNA遺伝子部分配列に基づき解析した。酸化型の固体腐植ヒューミンの存在下、水素無しでは嫌気性ペンタクロロフェノール脱塩素反応は観察されなかった。一方、還元型の固体腐植ヒューミンを用いたところ脱塩素反応が進んだ。ホモ酢酸生成菌により生成される酢酸を電子供与体とし、固体腐植ヒューミンを電子受容体としている微生物群が含まれていることが推定された。初年度の平成29年度に実験方法の細かい手順の不確かさのために試行錯誤に時間を費やしたが、2年目の平成30年度では測定方法・培養方法が確立されて、データを多く得ることができたため。引き続き、固体腐植ヒューミンの電気化学的特性評価を行うとともに、固体腐植依存性ペンタクロロフェノール嫌気脱塩素菌の活性が安定してきたので、固体腐植ヒューミンの酸化還元電位を変えた集積培養を行って、固体腐植ヒューミンの機能する電位を明らかにするとともに、微生物群集構造解析を行って解析する。
非妊娠豚を用いた人為的初乳作出法の開発

本研究では、非妊娠豚に人為的に泌乳を誘起することが可能かどうか検討を行うため、持続性エストロジェン製剤(EDP)の単回投与により作出した偽妊娠豚を応用し、偽妊娠豚に泌乳を誘起するための薬剤投与条件の検討および得られた乳成分の解析を行った。その結果、61.5%の供試豚で泌乳が認められた。偽妊娠豚から得られた乳中IgG濃度は黄体退行処置後24時間目に最高値を示し、その値は自然分娩豚から得られた初乳中濃度に比べて有意に高値を示した。以上のことから、非妊娠豚に人為的に泌乳を誘起することが可能であることが明らかとなった。さらに、非妊娠豚から得られた乳中には高濃度のIgGが含まれることが判明した。ブタは、胎盤を介した母体から胎子への抗体の移行が行われないため、分娩後の子ブタにとって質の良い初乳を十分量摂取することは、その後の生存性および発育性に大きく影響する。しかし、何らかの理由で子ブタが本来必要とする栄養ならびに抗体が含まれる乳を十分得られない場合、このような子ブタを育成可能な画期的な代替法は存在しない。我々は、これまでに、ブタの妊娠認識機構を利用し、持続性エストロジェン製剤(EDP)の単回投与によりブタに妊娠様状態(偽妊娠状態)にさせることが可能であることを明らかにした。本研究は、この偽妊娠豚に対し、乳腺発達を目的としたエストロジェン投与を行うことによる泌乳誘起の可能性に着目し、偽妊娠豚へのEDPおよびPGF2α投与による人工初乳の作出条件を検討し、簡便かつ安定的に人工乳を得る技術を開発することを目的としている。今年度は偽妊娠豚にホルモン剤を投与することで、泌乳誘起が可能であることが明らかとなった。しかし、効率よい泌乳制御モデル作出のためのEDPおよびPGF2αの投与条件については継続して検討中である。また、偽妊娠豚から得られた乳汁中の免疫グロブリン(IgGおよびIgA)濃度は、泌乳開始後時間とともに急激に減少することが判明した。なお、泌乳誘起後1日目の偽妊娠豚から得られた乳汁中のIgGおよびIgA濃度は、分娩後0日目の分娩豚から得られた乳汁中のものと同等であることが示されたことから、偽妊娠豚から得られた乳は代用初乳となりえる可能性が示唆された。本研究は、まず偽妊娠豚において、人工初乳が作出可能なEDPおよびPGF2α投与条件の検討(H2829年度)を行い、得られた人工乳の成分解析(H29年度)を行う予定である。今年度は人工初乳作出のための条件検討がおおむね順調に進んでおり、進行状況に問題はない。ブタは、胎盤を介した母体から胎子への抗体の移行が行われないため、分娩後の子豚にとって質の良い初乳を十分量摂取することはその後の生存性および発育性に大きく影響する。しかし、何らかの理由で子豚が本来必要とする栄養ならびに抗体が含まれる乳を十分得られない場合、このような子豚を健康に育成することができる画期的な代替法はない。我々はこれまでに、ブタの妊娠認識機構を利用し、持続性エストロジェン製剤(EDP)の単回投与のより、ブタに妊娠様状態(偽妊娠状態)にさせることが可能であることを明らかにした。しかし、この偽妊娠豚に黄体退行処置(模擬分娩誘起)を施しても乳腺発達ならびに泌乳は認められない。そこで本研究では、この偽妊娠豚を用いた泌乳誘起方法の可能性を検討し、簡便かつ安定的に代用乳を得る技術を開発するための基礎的知見を充実されることを目的とした。黄体退行処置前の追加EDP投与量は泌乳誘起効率に影響を及ぼさないものの、追加EDP投与から黄体退行処置までの日数が5日に比べて10日で泌乳誘起効率が高くなる傾向が認められた。偽妊娠豚から得られた乳中免疫グロブリン濃度は黄体退行処置後24時間目に最高値を示し、その値は自然分娩豚から得られた初乳中濃度に比べて有意に高値を示した。さらに、非妊娠豚から得られた乳中には高濃度の免疫グロブリンが含まれることが判明した。次年度は、人工初乳作出のためのホルモン剤の投与条件検討を継続して行うとともに、得られた血液および乳成分の解析を行い、偽妊娠豚を応用した泌乳制御モデルの作出技術の確立を行う。
カルシウム・リン代謝からみた動脈硬化および血管石灰化の発症機序の解明

本研究において、カルシウム・リンの代謝障害が直接血管石灰化に影響を与えているという仮説のもとに、ヒト血管平滑筋細胞を用いてin vitroで石灰化を誘導する実験系を用いて、血管石灰化過程においてOsteoprotegerin(OPG)、Matrix Gla protein(MGP)およびOsteopontin(OPN)などの骨関連蛋白の遺伝子発現および蛋白発現・分泌を検討した。血管石灰化の進行とともにOPGの発現は増加し、MGP、OPNの発現は減少した。また血管石灰化の調節経路としてナトリウム-リン共輸送担体が主要な機序であることが明らかになりOPGおよびMGPの発現もこの機序を介して調節されていることを明らかにした。これらより血管石灰化の進展には骨関連蛋白の発現パターンの変化が重要な因子であることが明らかになった。次にこの現象が臨床的な病態を反映しているかを明らかにするために、冠動脈石灰化の程度と骨関連蛋白の血中レベルとの関係を検討した。冠動脈石灰化量の多い群において血中OPGレベルは高く、MGPレベルは低下しており基礎的検討とほぼ同様の結果を得たことより、これらの因子は石灰化の病態を反映する鋭敏なマーカーである可能性が示唆された。さらにOPGには遺伝子多型があることが報告されており、遺伝子多型と血中レベルおよび疾患との関係を検討した。OPGは冠動脈疾患や糖尿病を有する患者において血中レベルが上昇しており、OPG遺伝子多型の一つが血中濃度および糖尿病の発症と強い関係があることが明らかになった。以上のことから、我々は動脈硬化および血管石灰化の進展には従来からの冠危険因子に加え、カルシウム・リン代謝異常も強く関係していることを明らかにした。ヒト血管平滑筋細胞による血管石灰化実験系を用いて、石灰化の進展と骨関連蛋白との関係を検討した。骨関連蛋白としては、TNF受容体ファミリーに属するosteoprotegerin(OPG)と骨基質蛋白であるmatrixGla protein(MGP)について検討した。石灰化の進展に伴いOPGの遺伝子および蛋白発現は増加し、石灰化を抑制することによりOPGの発現は減少した。このことからOPGは血管石灰化の進展に深く関与している可能性が示唆された。次に石灰化の進展過程におけるMGPの発現を検討した。MGPは石灰化の進展に伴い遺伝子・蛋白発現ともに低下し、石灰化を抑制することによりその発現は回復した。このことよりMGPが減少することで血管石灰化が進展する可能性があり、MGPが血管石灰化抑制因子であることを示唆させる結果であった。そこでOPGおよびMGPが臨床的に血管石灰化の病態に関与しているかどうかを検討した。血管石灰化の評価としてCTにて冠動脈石灰化量を定量し、同時に冠動脈造影にて病変の重症度を検討した。血清OPGおよびMGP濃度はELISA法を用いて測定した。冠動脈石灰化および冠動脈病変の重症度が増加するに伴い、血清OPG濃度は上昇傾向を示し、血清MGP濃度は低下傾向を示していた。この知見は血管平滑筋細胞を用いた基礎的検討と合致しており、臨床的にも血清OPGおよびMGP濃度は血管石灰化や動脈硬化の病態を反映している可能性が考えられた。以前我々は、in vitro石灰化実験系において血管石灰化の調節経路としてナトリウム-リン共輸送担体が関与していることを報告した。進展した動脈硬化病巣において血管石灰化は高頻度に認められるため、動脈硬化促進因子であるPDGFやIGF-1がナトリウム-リン共輸送担体および血管石灰化へ影響を及ぼしている可能性がある。そこで石灰化誘導時にPDGFまたはIGF-1を添加しその作用を検討したところ、リン輸送活性、リン輸送担体の遺伝子発現および細胞層カルシウム沈着量は著明に増加した。

このことから動脈硬化病変における血管石灰化の進展にナトリウム-リン共輸送担体の発現の増加が関与していることが示唆された。本研究において、カルシウム・リンの代謝障害が直接血管石灰化に影響を与えているのではないかという仮説のもとに、ヒト血管平滑筋細胞を用いてin vitroで石灰化を誘導する実験系を作成した。この実験系を用いて、血管石灰化過程においてOsteoprotegerin(OPG)、Matrix Gla protein(MGP)およびOsteopontin(OPN)などの骨関連蛋白の遺伝子発現および蛋白発現・分泌を検討した。血管石灰化の進行とともにOPGの発現は増加し、MGP、OPNの発現は減少した。このことより血管石灰化の進展には骨関連蛋白の発現パターンの変化が重要な因子であることが明らかになった。次にこの現象が臨床的な病態を反映しているかを明らかにするために、冠動脈石灰化の程度と骨関連蛋白の血中レベルとの関係を検討した。冠動脈石灰化量の多い群において血中OPGレベルは高く、MGPレベルは低下しており基礎的検討とほぼ同様の結果を得たことより、これらの因子は石灰化の病態を反映する鋭敏なマーカーである可能性が示唆された。以上に加えてOPGに関与するファクターとして血中TNF related apoptosis inducing ligand(TRAIL)の測定も行い、冠動脈疾患および石灰化の重症度と逆相関することも明らかにした。さらにOPGには遺伝子多型があることが報告されており、遺伝子多型と血中レベルおよび疾患との関係を検討した。OPGは関しては冠動脈疾患や糖尿病を有する患者において血中レベルが上昇しており、OPG遺伝子多型の一つが血中濃度および糖尿病の発症と強い関係があることが明らかになった。以上のことから、動脈硬化および血管石灰化の進展には従来からの冠危険因子に加え、カルシウム・リン代謝異常も強く関係していることが明らかになった。
「制御加熱」による鉄鋼の相変態ダイナミクスの制御

加熱制御した鉄鋼の逆変態挙動を,(1)初期組織の影響,(2)元素の非平衡分配,(3)結晶学的拘束の観点で検討した.Fe-高Ni合金では初期組織の粒界が逆変態後も保存されるオーステナイトメモリー効果を伴うせん断型逆変態が起こること,逆変態時にオーステナイト中に高密度の転位が導入された後オーステナイトが再結晶することが明らかとなった.Fe-C-Mn合金のマルテンサイトを初期組織とした場合,逆変態オーステナイトは針状と塊状という2種類の形態をとり,両者は結晶学的にも異なること,塊状オーステナイト中の炭素濃化は著しく高い非平衡値に達した後Mnの分配を伴い平衡状態に近づくことなどが分かった.逆変態温度が低くせん断的な逆変態が起こりやすいFe-(11,18,23)Ni合金を作製し,加熱中の逆変態組織に伴う組織変化をその場観察および処理後のEBSD測定を用いて調査した.その結果,Fe-11Ni合金ではわずかに表面起伏がみられるものの、母相/生成相間に特定の方位関係を持たないことから拡散型変態が起こっているものと考えられる。一方,18Ni,23Ni合金では、加熱中に明瞭に表面起伏を伴いながら逆変態し、初期組織に存在する様々な粒界が逆変態後も保存されるオーステナイトメモリー効果が生じることから,変態温度の低い高Ni合金ではせん断型変態が起こっていることが示された.さらに、これらの合金では、せん断型逆変態によってオーステナイト中に導入された高密度の格子欠陥を駆動力としてオーステナイトが再結晶し、メモリー効果が失われることが明らかとなった.加熱制御した鉄鋼の逆変態挙動を,(1)初期組織の影響,(2)元素の非平衡分配,(3)結晶学的拘束の観点で検討した.Fe-高Ni合金では初期組織の粒界が逆変態後も保存されるオーステナイトメモリー効果を伴うせん断型逆変態が起こること,逆変態時にオーステナイト中に高密度の転位が導入された後オーステナイトが再結晶することが明らかとなった.Fe-C-Mn合金のマルテンサイトを初期組織とした場合,逆変態オーステナイトは針状と塊状という2種類の形態をとり,両者は結晶学的にも異なること,塊状オーステナイト中の炭素濃化は著しく高い非平衡値に達した後Mnの分配を伴い平衡状態に近づくことなどが分かった.逆変態温度における保持中に初期組織のマルテンサイト組織が焼き戻されて鉄炭化物が生成すると同時にMnがセメンタイトに濃化することが,オーステナイト逆変態に対して影響することが前年度までに示唆されたため,本年度は特にオーステナイト逆変態に及ぼす処理前焼き戻しの影響に注目して調査した.Fe-2Mn-C合金を用いて,623Kおよび923Kで1h焼き戻した試料と焼き戻し処理をしない試料を準備して,998Kでの逆変態挙動を比較した.その結果,623K焼き戻しを施すと逆変態速度が若干早まり塊状オーステナイト量が増加するのに対して,923K焼き戻しをすると逆変態が遅延され,塊状オーステナイトの生成が顕著に抑制されることがわかった.これは,623K焼き戻しにより析出した鉄炭化物がオーステナイトの核生成サイトとして働くと同時に,セメンタイトから核生成することでマルテンサイト境界に生じる際の結晶学的拘束を弱めるためと考えられる.一方,焼き戻し温度が923Kに高くなると,炭化物密度が粗大化によって減少することに加えて,アトムプローブ測定によって確認されたようにMnがセメンタイト中に濃化するため,オーステナイトの成長が炭素の拡散律速からMn分配を伴う成長モードに変化したためと考えられる.このことを確認するためにThermocalcを用いて,Mn分配を伴うオーステナイトの成長の可否を計算したところ,焼き戻しによってセメンタイト中にMnが濃化することで,オーステナイトの成長にはMnの分配を伴うことが必要であることが示された.逆変態オーステナイトの微細化におよぼす前加工の影響を明らかにするため、前年度までにせん断的な逆変態が起こることが確認されたFe-(18,23)Ni合金を用いて,マルテンサイト組織に冷間圧延を施した後,熱膨張測定装置を用いて種々の速度で加熱し,逆変態処理後の組織を光顕観察,SEM/EBSD測定することで,組織微細化の効果について調査した.その結果、前加工に関わらず逆変態温度はほとんど変化しないものの、変態前加工を施すことで組織は微細化することが明らかになり、変態前加工+逆変態処理は組織微細化に有効であることが示された.また、低合金鋼の逆変態に伴う組織変化を調べるため、Fe-C-Mn 3元合金のマルテンサイトを初期組織として,逆変態に伴う組織変化を調査した.その結果、逆変態オーステナイトは針状および塊状という2種類の異なる形態をとることが明らかとなり、この形態の違いは逆変態オーステナイト/マルテンサイトの方位関係の違いにあることを示した.更に、塊状オーステナイト中の炭素濃度をEPMAを用いて測定した結果、短時間逆変態処理の場合にはオーステナイト中の炭素濃度は状態図から予想されるよりも著しく高い値まで濃化するが、処理時間が長くなるとMnの分配を伴いながら平衡状態に近づくという新たな知見を得た.年度途中で実験に用いる予定の電子顕微鏡が故障し,その修理に起因する遅延のため予算の繰り越しを行ったが、24年7月までに当初予定していた実験を実施・完了することができた.25年度が最終年度であるため、記入しない。

Fe-Ni合金およびFe-Mn-C合金における逆変態挙動の調査及び変態前加工が逆変態に及ぼす影響について、当初の予定通り調査を完了することが出来ている.また、その中で従来知られていない逆変態に伴う平衡状態を超える過剰炭素の濃化という新たな現象が発生することを見出していることから、計画を十分に達成していると判断している.今後は、逆変態オーステナイトの微細化におよぼす前加工の影響を明らかにするため、せん断的な逆変態が起こることが確認されたFe-(18,23)Ni合金を用いて,マルテンサイト組織に冷間圧延を施した後,熱膨張測定装置を用いて種々の速度で加熱し,逆変態処理後の組織を光顕観察,SEM/EB SD測定することで,組織微細化の効果について解明する.また、低合金鋼の逆変態前組織が逆変態/正変態挙動におよぼす影響を調査するため、低合金低炭素鋼3元合金のマルテンサイトを初期組織として,焼もどし温度および時間を変化させてフェライト/セメンタイト間の元素分配状態を制御した試料について,種々の加熱速度で逆変態させる.その後,焼き入れたマルテンサイト組織中の合金元素の偏在状態の計測を電子線プローブ法(EPMAおよびTEM-EDS)で行うとともに,変態膨張測定および組織観察により逆変態後の制御冷却時に起こる正変態時の組織形成過程の解明を行う.25年度が最終年度であるため、記入しない。前年度に作製したFe-(0.05-0.35)%C-M 3元合金のマルテンサイト初期組織から種々の条件で逆変態処理させた試料を用いる。これらの合金における初期マルテンサイト/逆変態オーステナイト界面からSEM/FIB装置を用いて試料を切り出し、三次元アトムプローブ測定することで、サブナノスケールでの添加元素(M)の分配挙動を明らかにする.また、逆変態における界面移動速度を熱力学と拡散計算を組み合わせたプログラムを用いて解析することで、元素分配と逆変態速度の非平衡状態の熱力学的状態の解明を目指す。以上得られた成果をもとに,制御加熱に基づく低合金鋼の組織微細化の指導原理を提案する.
線維柱帯ギャップ結合に及ぼすホルボールエステルの作用に関する研究

細胞内情報伝達に重要な働きをしているprotein kinase C(PKC)は細胞間情報伝達にも関わることが近年証明された。PKC activatorであるホルボールエステル(PMA)は,ギャップ結合構成蛋白質であるコネクシンをリン酸化させることでギャップ結合能を調節していると考えられている。本研究は線維柱帯細胞のギャップ結合に及ぼすPMAの作用を検討することを目的とした。ウシ線維柱帯細胞のギャップ結合能をDye-coupling法を用いて検討した。培養ウシ線維柱帯細胞に蛍光色素(Lucifer Yellow)を注入し、その隣接細胞へLucifer Yellowが移行するのを確認した。蛍光抗体法を用いた実験で,培養ウシ線維柱帯細胞間にコネクシン43の局在を確認した。これらによりウシ線維柱帯細胞はギャップ結合能を有していることが証明された。培養ウシ線維柱帯細胞に10nMのPMAを投与すると、時間依存性に隣接細胞へのLucifer Yellowの移行が抑制された。また濃度依存性にLucifer Yellowの移行が抑制された。またPKC inhibitorであるBisindomaleimide Iは,このPMAのギャップ結合の抑制作用を濃度依存性に阻害した。このことによりPMAはPKCを介してウシ線維柱帯細胞のギャップ結合能を調整していることが明らかになった。また培養線維柱帯細胞におけるコネクシン43のリン酸化をwestern blotting法を用いて検討した。PMAを作用させた場合,リン酸化されたコネクシン43のバンドの増強ならびにリン酸化されていないコネクシン43のバンドの減弱がみられた。これらより、ウシ線維柱帯細胞はギャップ結合により細胞間情報伝達を行っていると考えられた。またそのギャップ結合はPKCによるコネクシンのリン酸化により調節されている可能性が示唆された。またPKC inhibitorであるBisindomaleimide Iは、このPMAのギャップ結合の抑制作用を濃度依存性に阻害した。このことによりPMAはPKCを介してウシ線維柱帯細胞のギャップ結合能を調節していることが明らかになった。
ニューラルネットを用いた強化学習で,どこまで高次機能の創発が説明できるかへの挑戦

センサからモータまでをニューラルネットで接続し、強化学習による自律的な学習によって「高次機能創発」を目指した。一つの柱である「シンボル処理」の創発に関しては大きな成果を示すことができなかったが、報酬獲得のためには画像上の矢印の向きの判別と記憶が必要な可動カメラを用いたタスクで、画像から向きの抽出と記憶を実現できたことを始め、単なる報酬や罰からの学習で「抽象化」「記憶」「予測」「探索」などの高次と呼べる機能の創発を示した。単にニューラルネットを用いて強化学習を行なうだけで,シンボルの発現,記憶の学習,状態や行動の抽象化といった高次と呼べる機能が,トイプロブレムにおいて発現することがわかってきた。そこで,本研究では,ニューラルネットを用いた強化学習のアプローチによって,『高次機能の創発』がどこまで説明できるのかに挑戦していく。具体的には(1)離散状態間遷移の学習とシンボル・論理的思考(2)空間情報の抽象化と予測・概念形成(3)決定論的知的探索と時間的抽象化・好奇心の3つに焦点を当て,視覚センサ信号等を入力とし、リカレントニューラルネットで出力を決定する移動ロボットを、複数の部屋からなる環境において報酬や罰を元に学習させることで,上記の高次機能が創発してくることをわかりやすくアピールしていくセンサからモータまでをニューラルネットで接続し、強化学習による自律的な学習によって「高次機能創発」を目指した。本年度はまず,リカレントニューラルネットへの乗算ニューロンの導入により,従来困難だった離散状態間遷移の学習を目指した。その際,出力ニューロンをフィードバックする構造の導入によって,離散状態遷移の学習が大きく改善されそうであることを発見した。そして,簡単な数を数えるという問題において,出力ニューロンのフィードバックの導入で学習性能が大幅に向上することを示した。さらに,強化学習を行なう際に,従来のような階層型ではなく,リカレント型のニューラルネットを導入することにより,シミュレーションでの移動ロボットのゴール到達タスクにおいて,ゴール到達前にスイッチを踏んで,そのスイッチの種類によって2つのゴールのうちのどちらかに向かうことを求めると,スイッチを踏んでから正しいゴールに向かう行動が学習できることがわかった。また,その際に,隠れ層の中に,踏んだスイッチの種類を記憶しているニューロンが発見され,さらに,ゴールに到達しても報酬を与えないで試行を続けると,スイッチを踏みに戻るという非常に興味深い行動が観察された。また,強化学習においてニューラルネットを使うことの有用性を現実レベルの問題で確かめるために,視覚センサを搭載した四足歩行ロボットを用いて,相手のロボットに近づいて行ってキスをするというタスクの学習をさせた。そして,タスクの情報も,画像認識の方法も一切与えることなく,照明条件や背景,ロボットの向きなどによらず,実世界に近い環境において,80から90%程度の割合でタスクを成功させることができた。強化学習による決定論的知的探索の学習の研究においては,エージェントが過去の記憶を利用した探索を学習できることを示し,かつ,探索を通して環境の情報をある程度把握できることを示した。しかしながら,以前記憶したことを忘れてしまう傾向にあることがわかった。これを解決して行くことは今後の課題である。本研究では、論理的思考の学習による獲得の前段階として、複数離散状態遷移の学習による獲得を目指しているが、本年度は、リカレントニューラルネットに乗算ニューロンを導入することによる効果を調べた。典型的で簡単な複数の離散状態遷移を必要とするタスクである「カウンタータスク」を学習させて、導入前にはほとんど学習できなかったものが、30%の学習成功率となった。しかしながら、単純なカウンタータスクで30%程度の成功率では十分とは言えない。引き続き、学習性能向上を追究して行きたい。また、メインで行う予定であったカメラ付き車輪移動型ロボットによる実験は、購入したロボットの不具合が多発し、それの対応に追われ、可動カメラの基礎的な学習実験以外は、残念ながら、ほとんど進展がなかった。このロボットは現在も修理中である。さらに、強化学習とニューラルネットを組み合わせたモデルではできるが、他の手法では実現が困難な高度な空間情報の抽象化の学習能力を人間が有するかどうかを,被験者を用いた心理物理実験によって検証することを試みた。人間はすでに高度な抽象化能力を持っており、この影響を排除して0からの学習の様子を観察するようなタスク設定を行ったつもりであった。しかし、人間の既得の抽象化能力は予想以上に大きく、その影響を十分に排除できず、0からの学習の様子を観察することができなかった。今後もタスクを改良して、引き続き、観察して行く予定である。最後に、決定論的探索の学習については、連続空間でも、リカレントニューラルネットを用いて、効率的探索方法の学習がある程度できることを示すことができた。しかしながら、連続的に変化する単純なダイナミクスしか生成することができなかった。これは、リカレントニューラルネット自身が複雑なダイナミクスを学習、生成できないという問題であると考えている。メインで行う予定であったカメラ付き移動ロボットは、修理から戻って来たものの、再び不具合が生じ、実験ができなかった。そこで、急遽可動カメラを用いた実験に切り替え、学習によるシンボル・論理的思考の創発の一環として、パターンからの意味抽出の学習実験を行った。

カメラに複数の矢印の画像を見せ、その画像をリカレントニューラルネットに入力して、矢印の方向にカメラを動かすと目標物が見えて報酬がもらえるという設定で強化学習を行った。学習後、ニューラルネット内部に、矢印の形によらずに向きを記憶するニューロンが創発し、かつ、矢印も目標物も見えない状態でもその情報を記憶することができるようになることが確認された。これによって、画像からその意味するところを抽出し、記憶できることがわかった。しかし、簡単な学習であるにもかかわらず、学習できなかったり、時間がかかることと、他の矢印への汎化能力に欠けるという問題点があり、今後この問題を解決して行く必要がある。さらに、「予測の機能創発」に注目し、可変方向、可変速度で動き、壁に当たると跳ね返る物体をキャッチするタスクにおいて、途中から物体が視野から消えることがある設定で、キャッチしたときの報酬と、失敗したときの罰から学習を行った。この学習だけで、報酬や罰を与えて学習するだけで、物体をキャッチするタイミングと位置を予測できるようになった。さらに、リカレントニューラルネット内部で、物体が消える可能性がある場所の直前で、ある領域の滞在時間から速度を検出し、それを中間層ニューロン間でリレーすることでキャッチするタイミングを計るというメカニズムで予測に貢献していることを確認した。現在予測の機能が自律学習の観点から注目されているが、通常は教師あり学習で学習される。しかし、実世界において、無数の信号から何を予測させるのかという大きな問題点を解決するものとして期待される。1.離散状態間遷移の学習とシンボル・論理的思考リカレントネットによる多段階の記憶や振動子の学習が困難であったことから、ネットワーク構造と初期重み値による学習能力の違いを観察し、大きな差があることがわかった。そのような違いが生じる原因について、今後より深い解析が必要である。一方、論理的思考は他者とのコミュニケーションから発現するのではないかとの仮説に基づき、カメラでロボットをとらえた画像を入力として、スピーカーから出力する音声の周波数を決定するニューラルネットと、その音声をマイクでとらえた信号を入力し、ロボットに送る動作信号を決めるニューラルネットを作成し、ロボットがゴールに到着した際の報酬に基づく強化学習で両ニューラルネットを学習させた結果、合目的的なコミュニケーションの獲得が確認できた。この際、発信側のエージェントがロボットを動かす経験をしておくこと、さらに、受信側のエージェントが、信号からロボット動作への変換に学習初期から相関を持たせることが重要であることがわかった。2.空間情報の抽象化と予測・概念形成画像をそのまま入力して強化学習をさせることで、入力情報の合目的的抽象化を目指した実験において、エッジ画像の入力への追加による学習結果の汎用性向上を試みた。教師あり学習によるパターン認識学習では期待通りの結果が出たが、可動カメラを用いた矢印の概念形成の強化学習による実験では、期待通りの結果が得られなかった。