hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
早期転移をきたす予後不良なメルケル細胞癌の癌間質標的療法に向けた基礎的研究

平成30年度中の学会発表・論文掲載を目標に掲げ、現在論文執筆中である。MCC腫瘍起源は未解決のままである。更に問題を複雑にしているのは、pure MCCとcombined MCCが同一の腫瘍起源かどうかについてもほとんど言及されていない。MCCがSCCなどの他の上皮系腫瘍と併存するcombined MCCが比較的多く存在することは、MCCが多能性幹細胞から生じる可能性を示唆しているが、どのような幹細胞を発生母地とするのかは全く不明である。一方、メルケル細胞(MCs)は、毛包幹細胞が局在する毛隆起部に多数存在する。そこで我々は複数の毛包幹細胞マーカーを用いて、MCCとMCsについて毛包幹細胞マーカーの発現について、毛組織と毛包を欠く掌蹠の皮膚とも比較検討した。対象としては、6例のpure MCCと8例のcombined MCCについて調べた。combined MCCは毛包幹細胞マーカーであるCK15, CK19およびCD200のいずれかを1つ以上発現していた。一方、pure MCCでCK19発現を示したが、CK15および/またはCD200の発現は示さず、毛包幹細胞マーカーの発現においてはpure MCCとcombined MCCにおける違いが明らかになった。正常毛組織の毛隆起部においてCK15, CK19およびCD200は発現したが、CK15およびCD200はMCsが多数存在する掌蹠および毛盤には存在しなかった。以上の結果を踏まえ、pure MCCとcombined MCCは毛隆起部に存在する毛包幹細胞に由来すると考えた。特にcombined MCCはMCsのみならず上皮系への分化能を有し特徴的な複合組織を形成すると考えた。平成28年度中から日本におけるメルケル細胞癌の実態を把握するために、詳細な情報を収集中であり、データ解析および考察をすすめている。具体的には、日本での疫学データが全くないため、既に佐賀大学医学部臨床研究倫理審査委員会の承認を受け佐賀大学主導多施設共同研究として、全国約20施設で症例を集めて現在症例集積中。更に参加施設を募る予定である。MCCは希少疾患であり、本邦でのデータは散発的である。既に佐賀大学医学部臨床研究倫理審査委員会の承認を受け、佐賀大学主導多施設共同研究を進めており、症例は少しづつではあるが集まって来ている。今後は更に参加施設を募って、症例の収集につとめる。平成28年度のメルケル細胞癌の症例集積が少なかった。cell lineとなった既知の細胞株を用いた実験は実施し得たが、患者から得られた細胞での混合培養は行えなかった。平成29年度は他施設との共同研究も進めているため、検体の入手は平成28年度よりも改善するものと考えている。(理由)患者の腫瘍細胞からの培養を試みるも、うまく細胞を増殖されることができず、他の細胞株との混合培養には持ってこれなかった。(使用計画)平成29年度はPubMEDおよび医中誌からの本邦報告例の収集とデータ解析に時間を要したが、かなりの部分まで到達しているので、最終年度の平成30年度中には英文投稿まで持って行きたい。メルケル細胞癌の幹細胞の特性の検討を、既に平成28年度から開始しており、さらに表皮内・真皮内メルケル細胞癌の幹細胞および間質の差異の有無について検討する。
脳海馬長期増強に関する研究

1973年BlissとLφmoによって見出された,シナプス伝達長期増強(LTP)は,ヒトの記憶,学習の基本モデルとみなされ,活発な研究が続いている。最初,電気生理学的現象として見出されたLTP誘導の背景には分子レベルでの物質の変化が伴っていると考えるのは理の当然である。当初,海馬CA1領域でのLTPは前シナプス性部位活動の亢進に基づき,神経伝達物質の放出素量の増大と考えられた。しかし,最近は,後シナプス部位のNMDAグルタミン酸受容体刺激による細胞内Ca^<2+>流入の増加が引き金とする考えが,種々の状況証拠から確かさを増してきた。細胞内へのCa^<2+>流入後の反応としては,Ca^<2+>依存性プロテインキナーゼ活性化反応がおこり,LTP誘導を引き起こすと考えられている。私達は,海馬培養神経細胞の知見に基づき,Ca^<2+>/カルモデュリン依存性プロテインキナーゼII(CaMキナーゼII)に焦点をしぼり,LTPとの関わりを研究してきた。LTP誘導とCaMキナーゼIIとの密接な関係を検索する目的で,海馬切片,海馬培養組織(器官培養)を用いての実験を行なった。脳海馬切片のCA1領域に入るSchaffer線維にテタヌス性刺激を与え,CA1領域錐体細胞に記録電極を挿入してLTP誘導を確認した。対照としては,低頻度性電気刺激を与えた。刺激後,CA1領域の組織をパンチアウトしてホモジナイズし,上清画分についてCaMキナーゼII活性を測定した。酵素活性測定反応液中には,プロテアーゼ阻害剤,PKC阻害ペプチド(PKC_<19-36>)を添加し,CaMキナーゼIIに特異性の高いシンタイド2を基質として酵素活性を測定した。得られた酵素活性はCaMキナーゼIIそのものと考えられた。CaMキナーゼIIの全活性(Ca^<2+>/カルモデュリン存在下)およびCa^<2+>/カルモデュリン非依存性活性が対照に比較して有意に上昇していた。時間的経過でみると,LTP誘導後5分ではすでに最大活性が得られ,測定した60分でも活性の上昇が維持されていた。全活性,Ca^<2+>非依存性活性の上昇は,シナプシンIを用いても同様に認められた。NMDA受容体阻害剤であるAP5をあらかじめ培養液中に添加しておくと,テタヌス性刺激を与えてもLTP誘導が抑制され,同時にCa^<2+>非依存性活性の上昇もまた抑制された。また,プロテインホスファターゼ1,2Aの阻害剤であるカリキュリンAで前処理しておくと,CaMキナーゼII Ca^<2+>非依存性活性の上昇,テタヌス性刺激によるLTP誘導が観察された。以上の結果はLTP誘導にCaMキナーゼIIの関与を強く示唆している。さらに全活性の上昇したことは,酵素の膜分画から可溶性分画への転移,潜在的酵素の活性化,ホスファターゼ活性の抑制,酵素蛋白質の誘導などが考えられる。国際学術共同研究を行なっているスイス・ジュネ-ブ大学医学部薬理学教室と熊本大学医学部第一薬理学教室は協力して次のような研究役割を分担した。Muller博士はラット海馬組織の培養を施行し,成熟ラット海馬切片とともに,テタヌス性電気刺激を与えて,電気生理学的にLTP誘導を確認したサンプルを作製した。昨年度,福永浩司がMuller博士の教室において,サンプル作製後の処理方法を確立し,今年度は,ドライアイス詰めにした凍結サンプルをスイスから熊本大学へ航空便による送付を行ない,第一薬理学教室において,薬理学的,生化学的分析を施行した。さらに,Muller博士は熊本大学医学部第一薬理学教室を訪問し,実際に共同研究を行なった。同時に,これまで得られた結果の解析,検討,今後の研究の進め方について討議した。LTPによるCaMキナーゼII活性化反応後の燐酸化基質の同定,遺伝子発現への効果について予備的成果を得た。今年度は,共同研究の成果を国内外の学会ならびに雑誌において発表し,成果に関する批判を問うた。第14回国際神経化学会議(フランス・モンペリエ)において宮本英七,第36回日本神経化学会(大阪)において福永浩司,第23回北米神経科学会(アメリカ・ワシントンDC)において福永浩司,第17回日本神経科学大会(名古屋)において行なわれたシンポジウム(シナプス長期増強の分子機構,オ-ガナイザー:宮本英七,津本忠治)においてD.Muller,福永浩司がそれぞれ成果の発表を行なった。

私達は,海馬培養神経細胞の知見に基づき,Ca^<2+>/カルモデュリン依存性プロテインキナーゼII(CaMキナーゼII)に焦点をしぼり,LTPとの関わりを研究してきた。LTP誘導とCaMキナーゼIIとの密接な関係を検索する目的で,海馬切片,海馬培養組織(器官培養)を用いての実験を行なった。脳海馬切片のCA1領域に入るSchaffer線維にテタヌス性刺激を与え,CA1領域錐体細胞に記録電極を挿入してLTP誘導を確認した。対照としては,低頻度性電気刺激を与えた。刺激後,CA1領域の組織をパンチアウトしてホモジナイズし,上清画分についてCaMキナーゼII活性を測定した。酵素活性測定反応液中には,プロテアーゼ阻害剤,PKC阻害ペプチド(PKC_<19-36>)を添加し,CaMキナーゼIIに特異性の高いシンタイド2を基質として酵素活性を測定した。得られた酵素活性はCaMキナーゼIIそのものと考えられた。CaMキナーゼIIの全活性(Ca^<2+>/カルモデュリン存在下)およびCa^<2+>/カルモデュリン非依存性活性が対照に比較して有意に上昇していた。時間的経過でみると,LTP誘導後5分ではすでに最大活性が得られ,測定した60分でも活性の上昇が維持されていた。全活性,Ca^<2+>非依存性活性の上昇は,シナプシンIを用いても同様に認められた。NMDA受容体阻害剤であるAP5をあらかじめ培養液中に添加しておくと,テタヌス性刺激を与えてもLTP誘導が抑制され,同時にCa^<2+>非依存性活性の上昇もまた抑制された。また,プロテインホスファターゼ1,2Aの阻害剤であるカリキュリンAで前処理しておくと,CaMキナーゼII Ca^<2+>非依存性活性の上昇,テタヌス性刺激によるLTP誘導が観察された。以上の結果はLTP誘導にCaMキナーゼIIの関与を強く示唆している。さらに全活性の上昇したことは,酵素の膜分画から可溶性分画への転移,潜在的酵素の活性化,ホスファターゼ活性の抑制,酵素蛋白質の誘導などが考えられる。国際学術共同研究を行なっているスイス・ジュネ-ブ大学医学部薬理学教室と熊本大学医学部第一薬理学教室は協力して次のような研究役割を分担した。Muller博士はラット海馬組織の培養を施行し,成熟ラット海馬切片とともに,テタヌス性電気刺激を与えて,電気生理学的にLTP誘導を確認したサンプルを作製した。昨年度,福永浩司がMuller博士の教室において,サンプル作製後の処理方法を確立し,今年度は,ドライアイス詰めにした凍結サンプルをスイスから熊本大学へ航空便による送付を行ない,第一薬理学教室において,薬理学的,生化学的分析を施行した。さらに,Muller博士は熊本大学医学部第一薬理学教室を訪問し,実際に共同研究を行なった。同時に,これまで得られた結果の解析,検討,今後の研究の進め方について討議した。LTPによるCaMキナーゼII活性化反応後の燐酸化基質の同定,遺伝子発現への効果について予備的成果を得た。今年度は,共同研究の成果を国内外の学会ならびに雑誌において発表し,成果に関する批判を問うた。
機能性多核金属錯体の創製

本研究では、機能性金属錯体の創製を目的とし、以下の研究を重点的に行った。1)クロム(III)-ニッケル(II)イオンを含むヘテロニ核金属錯体の磁気的相互作用の制御:bis(n-hydroxo)架橋を有する一連の異種二核クロム(III)-ニッケル(II)錯体([(phen)_2Cr(μ-OH)_2Ni(Me_n-tpa)]^<3+>、tpa=tris (2-pyridylmethyI) amine,n=0-3,phep=1,10-phenanthroline)の合成に成功し,それらの構造と磁性について調べた。その結果,クロム(III)-ニッケル(II)イオン間に働く磁気的相互作用は,配位子にメチル基を導入するに従って,弱い反強磁性相互作用から比較的強い強磁性相互作用へと段階的に変化することを見出した。この磁気的相互作用の変化は,メチル基の立体的・電子的効果によるニッケル(II)部のd軌道の段階的なエネルギー変化によることを明らかにした。本研究では、機能性多核金属錯体の創製を目的とし、二核鉄中心を持つメタンモノオキシゲナーゼ(MMO)の反応中間体である二核鉄(III)パーオキソ錯体の合成を試みた。MMOの二核鉄中心では、カルボン酸イオンが多く配位しており、カルボン酸イオンを含む二核鉄(III)パーオキソ錯体の合成が重要な研究課題となっている。そこで、本研究ではカルボン酸イオンを含みN_3O型配位基を持つ三脚型四座配位子を用いて、まず珍しい(μ-oxo)(μ-hydroxo)Fe_2(III)錯体の合成に成功した。さらに-60°Cの低温でこの錯体と過酸化水素との反応により末端配位基としてカルボン酸イオンを含む(μ-oxo)(μ-peroxo)Fe_2(III)錯体の合成に成功した。また、この(μ-oxo)(μ-hydroxo)Fe_2(III)錯体は、プロトンとの反応で(μ-hydroxo)(μ-peroxo)Fe_2(III)錯体を可逆的に生成することをも見いだした。これら錯体の電子スペクトル、メスバウアースペクトルおよびν(O-O)振動の共鳴ラマンスペクトルから以下の興味ある結果が明らかとなった。すなわち、(μ-oxo)(μ-hydroxo)Fe_2(III)錯体ではν(O-O)は840cm^<-1>近傍に、一方(μ-hydroxo)(μ-peroxo)Fe_2(III)錯体では880cm^<-1>近傍に観測され明確に区別できること。また、メスバウアースペクトルでは、パーオキソ基はオキソ基と同様に大きな四極子分裂を引き起こすことなどがわかった。上記結果と、最近報告された数種の二核非ヘム鉄で見いだされているパーオキソ中間体の分光学的性質との比較から、二核非ヘム鉄のパーオキソ中間体は(μ-hydroxo)(μ-peroxo)Fe_2(III)コア構造を持っていることが推定された。本研究では,機能性金属錯体の創製を目的とし,以下の研究を重点的に行った。1)クロム(III)-ニッケル(II)イオンを含むヘテロ二核金属錯体の磁気的相互作用の制御:bis(μ-hydroxo)架橋を有する一連の異種二核クロム(III)-ニッケル(II)錯体([(phen)_2Cr(μ-OH)_2Ni(Me_n-tpa)]^<3+>, tpa=tris(2-pyridylmethyl)amine, n=0-3, phen=1, 10-phenanthroline)の合成に成功し,それらの構造と磁性について調べた。
脳組織再生時における反応性グリア細胞の増殖様式の解明

脳組織再生時における反応性グリア細胞の増殖様式を解明するため、脳凍結損傷モデルに対し,あらかじめbromodeoxyuridine(BraU)投与後の凍結脳切片に,抗BrdU,抗トランスフェリンリセプタ-(TFR),抗GFAPモノクロ-ナル抗体を用いて免疫組織学的に検討を行った。その結果、以下の知見が得られた。1)BraU陽性細胞は,損傷部位直下の脳内に1日目(D1)出現し,D3,D5,D7では損傷部位内の円形細胞に、ほぼ均一に散在性に存在した。2)GFAP陽性細胞は,D1では認められなかったが、D3で損傷部位と正常脳の境界に認められ,D5,D7では損傷部位内部に向かって進展が認められた。3)TFR陽性細胞は,D1で損傷部位直下の脳に出現し,D3,D5では,主に損傷部位と脳の境界部を中心に広汎に存在した。その後は,時間の経過とともにTFR陽性細胞は減少していった。4)2重染色では,TFR陽性細胞とGFAP陽性細胞は独立して認められたが,両者とも陽性の細胞が,損傷直下の脳内に散存して認められた。これらの結果から次のような結論を得た。1)凍結損傷後の修復過程において,TFRの発現が証明された。2) TFR陽性細胞の出現は,損傷部直下の脳内よりはじまりGFAP陽性細胞の出現に先行することが示された。3)2重染色により、TFR及びGFAP共に陽性の細胞が存在することが証明された。これらのことは、トランスフェリンが脳凍結損傷後の修復過程に強く関与する可能性が示唆するものである。
近世以降の瀬戸内海における環境と生態系の変遷に関する研究

本研究の目的は瀬戸内海の各湾や灘において表層とコア堆積物を採取・分析し,主に近世以降の生態系と気候変動や人為的改変との関連を検討し,それらの変遷を復元することである.結果として,調査海域である播磨灘,燧灘,周防灘,別府湾で,百年スケールの気候変動が生物生産に影響を与えてきたことが明らかになった.また,20世紀初頭から人為的改変が生態系に影響を与え始め,高度経済成長期には底生動物(主に微小甲殻類の貝形虫)の群集がいずれの海域でも,より富栄養化や貧酸素化に耐性のある群集へと大きく変化した.その後,重金属汚染や還元的な底質環境は解消されつつあるが,底生動物群集は以前のような群集に戻っていない.今年度は研究初年度であり,まず播磨灘北部ですでに採取され,研究室に冷凍保管されていた225 cmのコアについて,貝形虫分析・堆積物粒度分析・14C年代測定を行った.また,7月8日に播磨灘南部津田湾の水深11.6 m地点において,今回の科研費で作成した1.5 m長の押し込み式コアラーを用いて99, 93 cmの2本のコアを採取した.さらに,周辺海域においてエクマンバージ式グラブ採泥器を用いて表層堆積物を採取した.コアについては半割した後に記載と土色計による測定を行い,軟X線用試料を採取した.その後,1 cmの厚さにスライスし,貝形虫分析・珪藻分析・粒度分析・14C年代測定等に使用した.結果として,播磨灘北部のコアは,14C年代測定の結果,過去約2000年間の堆積物であった.貝形虫分析の結果,種多様度は弥生温暖期,中世温暖期,および小氷期後の温暖期に高くなる傾向が認められた.また,貝形虫群集の因子分析の結果に基づくと,海水循環は温暖期に良くなり,小氷期以降,水塊の貧酸素化が顕著になる傾向が認められた.また,高度経済成長期では有機汚濁に耐性のある種が急増した.一方,播磨灘南部のコアは,14C年代測定の結果,過去約1000年間の堆積物であることがわかった.貝形虫分析の結果,日本沿岸に生息する42種が認められた.そのうち,優占種は3種で,これらが時間とともに交代することが明らかになった.具体的には小氷期には砂混じりの内湾奥泥底を好む種が最も優占し,20世紀以降は有機炭素濃度が高い泥底に優占する種が増加し,高度経済成長期にこの種がピークに達した.20世紀以降の変化は珪藻分析による赤潮指標種やL*値の時系列変化と調和的であった.以上の様に,人為的環境改変の影響はもちろん,過去数千年間の自然状態での環境変化が生態系へ影響を与えている可能性が示唆された.今年度は瀬戸内海の中央部にあたる燧灘の西条市沖で,長さ1.5 mの押し込み式コアラーにより,2カ所から3本の柱状堆積物を採取した.これらの柱状堆積物の貝形虫分析,粒度分析,XRF分析,14C年代測定を行った結果,1960年代の高度経済成長期にCu, Pb, Znなどの濃度が急増し,環境基準値も超えていたことが明らかになった.また,この変化と調和的に堆積物の粒度が粗くなり始めた.これは沿岸の護岸工事等の影響を受けた結果であると推定される.また,貝形虫に関しては,1960年代まで有機汚濁や富栄養化に耐性の弱い種が普遍的に存在していたが,1960年代以降,それらはほぼ消滅し,有機汚濁や富栄養化に耐性の強い種の密度が高くなり,現在は多様性の低い群集から構成されていることが明らかになった.このような変化はこれまで研究してきた播磨灘や周防灘の結果と極めて類似していた.さらに,播磨灘北部の錦海湾周辺ですでに採取され,研究室に冷凍保管されていた柱状堆積物について, 14C年代測定の層準を増やし,高時間分解能で貝形虫分析を行った.結果として,以下の4点が明らかになった.1)約2100年前以前は日本全国の内湾奥に普遍的な種が卓越する多様性の低い貝形虫群集が存在した.2)約2000年前と約1000年前に藻場に生息する種が多産し,均衡度が高かった.前者は弥生温暖期,後者は中世温暖期のピーク時に相当し,堆積物の粒度も比較的粗く,水循環が良かった可能性がある.3)約1600年前は現在ほとんど見られない種を含む群集が存在した.4)小氷期から現在にかけては,有機物濃度が高い底泥に生息する種が増加し,最終的に人為的な富栄養化・有機汚濁の影響を受けて,単調な群集へ変化した.今年度は,瀬戸内海西部の大分県別府湾北東部守江湾周辺で試料採取・分析を行い,その結果と他地域での結果を比較検討した.守江湾は現在でも稀少動物が生息している閉鎖的海域である.

このような守江湾とその周辺海域において,12地点から採泥器を使用して表層試料を採取した.また,水深10 mの1地点から押し込みコアラーを用いて,2本のコア試料(MOB-1:コア長110 cm,MOB-2:コア長80 cm)を採取した.これらの試料を用いて,貝形虫分析,CHNS元素分析,粒度分析,XRF分析などを行った.表層試料のXRF分析の結果,Zn, Pb, Cuなどの重金属濃度は環境基準値よりも低く,重金属汚染はないと判断された.コア試料は全体を通して数層準に貝密集層を挟む均質なシルトで構成され,貝殻の14 C年代測定を行った結果,コア最下部の年代は,約3200年前と見積もられた. MOB-2コアを用いたXRF分析の結果,重金属濃度は,コア全体を通じて,環境基準値よりも低く,高度経済成長期でさえ,本研究海域ではこれまでに重金属汚染は起きていないことが判明した.貝形虫に関しては,MOB-1コアから少なくとも60種が産出した.主な種は有機物を好む閉鎖的内湾奥中央部泥底種で,有機汚濁耐性種はコア深度20 cm付近より個体数が急増し,高度経済成長期の人為的影響によると推定された.また,葉上種の個体数に明瞭な増減の変動が認められた.これは弥生時代以降の相対的海水準変動や気候変動により藻場が拡大・縮小したことに関連している可能性が示唆された.このコアの結果と比較するため,平成26年度に対象とした燧灘コアと播磨灘北部コアの追加分析を行い,さらに,陸奥湾で採取されたコアについても種々の分析を行った.その結果,お互い同調した環境変動や貝形虫群集の100年から1000年スケールの周期的な変動などが明らかとなった.本研究の目的は瀬戸内海の各湾や灘において表層とコア堆積物を採取・分析し,主に近世以降の生態系と気候変動や人為的改変との関連を検討し,それらの変遷を復元することである.結果として,調査海域である播磨灘,燧灘,周防灘,別府湾で,百年スケールの気候変動が生物生産に影響を与えてきたことが明らかになった.また,20世紀初頭から人為的改変が生態系に影響を与え始め,高度経済成長期には底生動物(主に微小甲殻類の貝形虫)の群集がいずれの海域でも,より富栄養化や貧酸素化に耐性のある群集へと大きく変化した.その後,重金属汚染や還元的な底質環境は解消されつつあるが,底生動物群集は以前のような群集に戻っていない.今年度は予定通り燧灘で3本の柱状堆積物試料と10地点から表層堆積物試料を採取することができた.特に柱状堆積物試料に関しては,年代測定,粒度分析,貝形虫分析の他,重金属濃度のXRF分析も行うことができた.また,播磨灘の柱状堆積物に関しても,年代測定と貝形虫分析のための試料数を増やすことによって,時間分解能の高い変化を復元することができた.他にも瀬戸内海のこのような変化と比較するため,日本沿岸のいくつかの閉鎖的海域において同様な研究を進めることができ,多くの成果が得られている.以上のような関連する成果について,今年度は数編の論文と学会発表を行うことができた.新生代の層位古生物学的研究平成27年度は本研究の最終年度である.当初の計画通り,伊予灘西部にあたる別府湾北部の守江湾とその周辺海域で調査・試料採取を行う.守江湾の干潟はカブトガニの生息場所にもなっており,近年の環境変化がカブトガニを含め,様々な生物に影響を与えてきたことを解明できることが予想される.守江湾では10地点で表層堆積物を,2地点で柱状堆積物を6月初旬に採取する予定である.その後,貝形虫分析,珪藻分析,年代測定,微量元素分析,XRF分析等を順次行い,環境や生物の時系列変化を明らかにする予定である.最終的にこれまで得られた瀬戸内海に関するデータを統合し,学術論文や学会等で成果を公表する予定である.平成25年度は当初の計画通り播磨灘でのコア・表層堆積物採取を行うことができ,種々の分析も概ね行うことができた.これらの結果から,播磨灘において,環境変化と生態系との間に相関関係がある可能性が示唆され,今後2年間,他地域での研究を行う上で意義が大きかった.さらに,関連する成果に関しても数編の論文として公表でき,イタリアローマで開催された貝形虫に関する国際会議や島根大学で開催された地学団体研究会におけるシンポジウム等で発表も行うことができた.繰越金の53,073円は論文の別刷り代金として年度末に支払う可能性があったので,別刷りが届くのを待っていたが,決済に間に合わず,繰り越すことになった.
音声言語情報に含まれるプライバシ情報の保護に関する研究

音声には、発声者を特定できる声質情報と発声内容に含まれる個人名などのプライバシ情報が含まれている。本研究では、まず音声と背景音を分離するためにベクトル量子化(VQ)に基づく手法と非負値行列因子分解法(NMF)に基づく手法を提案し、背景音との重畳音声から、音声だけを抽出し除去する技術を開発した。また、抽出された音声を声質変換する技術、および音声認識により、音声に含まれている人名を抽出し除去する技術を開発した。監視カメラ等は犯罪防止の観点から社会に受け入れられるが、公共場所での音声や音の収録は社会的に受け入れられていない。これは音声には話者情報や言語情報などプライバシ情報を含んでいるからである。このため、収録音から音声だけを除去し背景音や環境音だけを残す技術、話者性を除去するための背景音中での声質変換技術、発話内容である言語情報から個人名等に対する音声区間の除去技術などが必要である。本年度は、音楽重量音声から音声だけを除去する二つの手法を開発した。一つはベクトル量子化法に基づく方法で、音楽重量音声とそれに対応する音声をそれぞれベクトル量子化によりコードブックを作成しておき、入力の音楽重量音声に対して、音楽重量音声コードベクトルと対応する音声コードベクトルを同定し、後者を入力音声から差し引く方法である。二つ目の方法は、非負値行列因子分解(NMF)法に基づく方法である。これは、音楽重量音声を音楽と音声の代表的な基底ベクトルの線形和に分解することにより、音楽成分だけを抽出する手法である。SN比0dBの入力混合音に対して、5db程度の向上を得た。本手法を逆に利用すると音楽重量音声の音声認識を行うことができる。SN比0dBの入力に対し、200単語の音声認識で約90%の認識率を得ることができた。音声言語情報に含まれる主なプライバシ情報は、発声内容と話者の個人性である。今年度は、昨年度に引き続き、背景雑音中の音声から音声だけを除去する、いわゆる音源分離の研究に取り組んだ。まず、VQ手法と非負値行列因子分解(NMF)によって音楽重畳音声から音声を取り出す研究を改善した。改善内容は、(1)両手法共に、単に音声部分だけを再構成するのではなく、原音と推定値からウィナーフィルター方式による推定に変更したこと、(2)頑健な推定を行うために、ウィナーフィルターにスムーズイング法を導入したこと、である。これにより、音声の抽出・除去精度が向上した。NMF法の大きな欠点は大量の計算を必要とし、実時間処理が不可能なことである。これを高速化するために、NMF法にVQ手法を導入した。つまり、音声や音楽の基底ベクトルを、音声や音楽のVQコードベクトルで定義し、しかも音楽重畳音声もVQコードブック化し、このコードベクトルに関して、予めNMFで音声と音楽に分解しておく方法である。これにより、音楽重畳音声入力に対し、VQ化するだけで、実時間で音声を抽出(除去)出来るようになった。本手法を評価するために、不特定話者が発声した単語音声にピアノ3重奏の背景音を-5dB,0dB,10dB,20dBで重畳し、音声認識実験を行った。音源分離を行わないと音声認識率は20dBで85.6%(10dBで56.3%)であったのが、本手法を適用することにより91.4%(74.5%)まで、向上きせることができた。さらに、音楽重畳音声で学習したモデルを用いた場合では、それぞれ97.8%(92.4%)から98.4%(95.0%)まで改善することができた。音声中のプライバシ情報を保護するためには、発声者の隠蔽(声質変換)とプライバシに関する内容の除去が必要である。平成24年度は、プライバシの代表的な情報である人名の抽出とその部分の音声除去に取り組んだ。これは、大語彙連続音声認識で人名と認識された区間を除去すれば、目的が達成できるわけではない。その理由は音声認識誤りと、音声認識用の辞書に含まれていない人名は認識できないことによる。そこで、人名の抽出精度を上げ、抽出漏れを極力減らす方法を提案した。そのため、1大語彙連続音声認識における言語モデルで、人名の出現予測確率を大きくすることで人名の認識漏れを防ぐ方法、2類似した発音の人名が辞書に存在するように辞書に登録する人名を増加させ、人名は発音の類似した人名に誤認識されるようにする方法、3新しく登録した人名の予測確率を与えるためにクラス言語モデルを導入する方法、4辞書に存在しない人名は任意の音節列として認識する方法、を検討した。NHKのニュース音声を対象に、人名の抽出実験を行った。本研究の目的は、人名を正しく抽出することであり、他の人名に誤認識となっても正解とした。ベースラインで、辞書に存在しない人名の再現率14%、精度2%であったものが、上述の4手法を併用することにより、再現率87%、精度12%に向上した。

これは、ニュース音声中の人名の出現率は約1%であることから、1000単語中(人名が10単語)、人名として80単語抽出し、そのうち、9単語が正しい人名であったということに対応する。音声の10%程度が誤っても(欠如しても)、意味的にはほぼ正しく理解できることから、本手法は、初期の目標を達成したと言える。勿論、実用的には、再現率を100%に近づける必要はあるが、音声認識システムの向上により、可能になっていくと考えられる。音楽重畳音声から音声を除去する技術と音声のみを抽出する技術はほぼ等価である。音声抽出技術としてVQ手法の改善とNMFの高速化に成果が得られた。24年度が最終年度であるため、記入しない。現段階はピアノ3重奏が重畳された音声からの音声の除去の研究であるが、これをもっと一般的な音楽や背景音に拡張するために、背景音と基底ベクトルの算出法を検討して行く必要がある。
多様体の微分同相群、埋め込みの空間の位相幾何学

球面をファイバーとする可微分ファイバーバンドルの分類問題について研究した。筆者は2次元球面上の奇数次元球面をファイバーとするファイバーバンドルの「代数的障害類」を定義し、ファイバーが7次元以上で、障害類が消えているならば、そのファイバーバンドルが自明になっていることを示した。また、ファイバーが5次元で、障害類が消えているならば、そのファイバーバンドルは2次元球面の埋め込みの族と、ある離散アーベル群の元によって具体的に表示されることを示した。これによって、ファイバーバンドルの分類が、代数の問題と埋め込みの族の分類問題に帰着された。族のMorse理論を使い、5次元球面の微分同相群の分類空間の2次有理ホモトピー群が次のもので生成されることを示した。(1)線形球面束、(2)5次元ユークリッド空間への2次元球面の枠つき埋め込みの2パラメータ族、(3)Steinberg symbolで色付けされた平面上の図式("picture")のある同値類。球面の微分同相群の有理ホモトピー群に関する既存の結果は、球面の次元が十分に高い「安定域」に関するものが主であり、そこではpictureの一般化であるVolodin空間の有理ホモトピー群(代数的K理論)のみで尽きていた。本研究では範囲を非安定域まで広げているのだが、そのため安定域では消えていた障害が生き残ってしまう。具体的には、ファイバー束のファイバー毎の(局所的な)ハンドル分解の中間次元において、ハンドルの接着写像が定める、埋め込みの複雑さのために残ってしまう障害("M0障害")である。これが実際に残ってしまうことを、境圭一氏との共同研究で、埋め込みの空間の配置空間積分を用いることによって確かめた。M0障害はpictureには反映されず、安定域では許されたpictureの変形も、M0障害があるために、可能かどうかは自明でなくなる。今年度は、M0障害が存在する場合にも、M0障害とpictureの余次元2のstratumが重なる所でのハンドル分解の状態を詳しく見ることにより、非安定のpictureに許容される変形をリストアップし、それを用いてpictureとM0障害を分離することができ、5次元球面の微分同相群の分類空間の2次有理ホモトピー群の研究が、埋め込みの空間の2次有理ホモトピー群の研究と、代数的な問題に帰着された。本研究の目標は、5次元球面の微分同相群の分類空間BDiff(S^5)の2次有理ホモトピー群を生成する情報の「代数的部分」と「非代数的部分」の決定である。そのために5次元円板の擬アイソトピーを構造群とする6次元円板のファイバー束(擬アイソトピーファイバー束)を考え、その上の族のMorse理論によって、それを構成する情報を詳しく調べるという計画であった。この計画は功を奏し、前年度には、S^2上の擬アイソトピーファイバー束が、平面図式で表される代数的部分と、そうでない部分とに、変形によって分離でき、非代数的部分は2次元球面の5次元空間への埋め込みの族で表されることがわかった。今年度は、臨界点の個数を固定した場合の代数的部分を記述する障害類(代数的障害類)が属する群G,H,0の構造を詳しく調べた。群G,Hについては、その表示を具体的な生成元と関係式で与えた。群0については、具体的な離散アーベル群からの全射を構成した。「代数的部分」を量る障害類の計算が具体的な代数の問題に帰着され、目標の前半が一応決着したと言える。「非代数的部分」については信州大学の境圭一氏との議論により、今後目指すべき方向が明らかになった。また今年度は、5次元以上の奇数次元球面の微分同相群への拡張を考え、7次元以上の奇数次元については、代数的障害類の消滅が、もとの2次有理ホモトピー群の元の自明性を意味することもわかった。本研究で展開された枠組みは、2次以上の高次の有理ホモトピー群の研究に発展する可能性がある。研究集会、セミナーにおいて講演の機会を得、議論できたことは非常に有益であった。結果をまとめた論文をウェブサイトに公開する予定である。
ネットワーキングに基づくネパール型循環型発展社会システムの構築に関する研究

5年間のリサーチを通して持続可能なコミュニティ開発というゴールを共有するメンバー間のネットワークが構築された。その中でネパールの都市部、郡部両方においてコミュニティの直面する環境・社会・経済面の課題を多面的に研究することにより、コミュニティのステークホルダーが重要視する65の指標を洗い出すことに成功した。これらの指標は主に2009年2012年の間に試行錯誤を繰り返す中で見つけられた。またこのリサーチによって、以下のコミュニティメンバーがネットワーキングコミュニティとして証明された。1)世帯:すべての男女を含む2)小売店主3)政府4)NGO WorldWildlife Fundを含む5)バイオガス組織6)コミュニティの女性組織これらの組織と個別に話合い・調査を行う中、以上のメンバー間で構築されるネットワークはコミュニティの持続可能な発展に寄与することが分かった。本研究では、ネパールを対象とし、発展途上国における循環型発展社会を構築するためベストプラクティスを体系化し、ネットワーキングに基づく循環型システムの構築モデルを提案することを目的としている。ネットワーキングとは、ネパールの地方自治体、民間の教育研究機関、地域コミュニティ、NGOと日本の教育機関、NGOなどを含め、各組織を有機的に結び付けることを意味し、ネパールの事情を加味した形で真に有効となる施策の提案を行う。具体的には、(1)ネパールにおける持続可能なコミュニティモデルのデザイン(2)コミュニティ調査による重要なステークホルダーの同定、コミュニティ内のステークホルダー間の協力モデルのデザインといった取り組みを通じ、ネパール型の発展社会モデルについて検討を行う。ネパールでの、リサイクル及び循環型発展社会の研究のために、次に挙げる5つの調査を実施した。1)日本で1週間、リサイクル社会のベストプラクティスについて実地調査。参加者は、ネパール国立カトマンズ大学の学生4名と武蔵工業大学の学生12名。2)2009年度の共同研究を計画するため、シンポジウム及び2つの組織的会議を開催。参加者は、日本のNGO(環境工学とテクニカルサポートの専門家)のメンバー、武蔵工業大学の学生部長とリサーチチームのメンバー、ネパール国立カトマンズ大学の学長・教授1名。3)日本のNGOとのプレゼンテーション及び情報共有を実施。4)ネパールで12日間、1つの地域コミュニティーにおいて、2009年度の研究で共に研究が可能な地域コミュニティーメンバー及びセクターを識別するため、情報収集を実施。リサーチメンバーは、日本のNGO団体1名、武蔵工業大学の学生18名・教授3名、ネパール国立カトマンズ大学の学生16名・教授1名。5)再生紙商品を製造販売する企業である、Jamarko社の環境ビジネスモデルを支援する体制を確認するため、会議を2回開催。ネパールでの研究から、リサイクルの循環型発展社会を創造するために重要な、3つの分野を確認した。その3つの分野は、生物ガス、山村自治体、教育である。今回の調査から、次の3つの必要性を見出した。1)山村自治体における教育意識を呼び起こすこと。2)貧困な人々が住む自治体への新しいエネルギー源を提案すること。3)経済発展のために、ネパール社会での、山村自治体と連携した女性を対象としたスキルトレーニングの機会をもっと与えること。日本のNGO、Jamarko社、ネパールのNGO(ETCとCEN)との会議から、山村自治体のメンバーをサポートするシステムの構築を作り上げることができた。2009年度の研究では、このサポートシステムをより具体的に見出していく。2009年度は、本研究課題のテーマに合わせ、下記の研究活動を実施した。1.東京都市大、National Collegeと協力して"持続可能なコミュニティ指標"の開発に着手し、ネパールの地域コミュニティを想定した網羅的な指標リストを作成した。さらに、重要指標を明らかにするためのネパール現地調査を実施し、コミュニティ住民の意識に関する調査データを持ち帰った。現地調査では、2つのコミュニティに対して調査を実施し、WWF、現地バイオガス会社、コミュニティフォレスト利用団体、女性農業協同組合の4組織に対して聞き取り調査を実施した。2.環塊教育が重要であるとの認識から、日本における1週間のネパール・日本の合同研修プログラム、並びにネパール現地における12日間の研修プログラムを設計・実施した。また、教育プログラムを支援するため、ネパールの持続可能システムを題材としたマルチメディア教育コンテンツを製作し、その評価を行った。加えて、持続可能な開発に焦点を当てたプログラムをネパールの小学校にて実施し、評価を行った。3.日本とネパールとの協同イニシアチブの可能性を検討するために、環境工学と環境技術を専門とするNGOの4名を交えた議論を開始した。イニシアチブとしては、女性のための農業イニシアチブと農業訓練、技術水準がさほど高くない水力・電力エネルギー源の技術移転などが、コミュニティの経済的な持続性を作り出すための方策として提案された。

4.ネパールにおけるリサイクルの実践を探求するため、ネパールにおける再生紙事業を営む環境NGOと手漉き和紙工場(山梨県・市川三郷町)のネットワーキングイニシアチブを提案し、検討を開始した。2010年度は、現地調査で得られたデータの解析に着手し、ネパール型の持続可能なコミュニティ指標の開発を目指す。さらに、2009年に開始したネットワーキングの継続的検討を行う予定である。聖心女子大学、東京都市大、ナショナルカレッジ(カトマンズ)、プラバット中学校(ラリトプール)の協力により、2010年度に下記の研究活動を実施した。1. 2009年に開発し、調査を行った持続可能なコミュニティ指標を、その調査結果に基づき改訂した。そしてネパールのチタワン地区にある対象コミュニティ(2カ所)に対して再度調査を行った。地域に適した指標を明らかにすること、持続可能なコミュニティに関する意識を向上させることが本調査の目的である。2.本課題でこれまでに得た研究成果とその知見をチタワン市民にフィードバックをした。また、WWF、コミュニティフォレスト、バイオガス会社、女性団体を含む調査グループと討議を実施した。この討議の目的は、チタワンの対象コミュニティ内の人的ネットワークを発展・強化することである。同時に、この討議を通じて、指標とコミュニティ内の持続可能性の問題点を参加者からフィードバックしてもらうことも目的としている。3.調査対象コミュニティ内にある小学生に対し、環境問題と生活習慣に焦点を当てた試行的環境教育プログラムを実施した。このプログラムは2009年度に実施した環境教育プログラムを発展させたものである。このプログラムの目的は、生活習慣と身近な環境問題のつながり・因果関係に関する理解を深めること、そして、学校とコミュニティの繋がりを発展させることである。4.持続可能な生活様式を多面的に捉えるため、本年度は持続可能な生活における女性のリーダーシップに関する調査、伝統的な家屋内の快適感温度調査、カトマンズ都市部の河川における水質調査と河川に対する意識調査、ゴミ問題の啓発を促す活動という新規の野外調査を実施した。これらの調査から得たデータを2011年度の初頭に分析する予定である。このデータの分析に基づき、本課題に関連する主要な研究項目をより明確化し、統合していく予定である。本研究では、聖心女子大学、東京都市大、ナショナルカレッジ(カトマンズ)、プラバット中学校(ラリトプール)間の協力により、ネパールにおける現地調査とデータ収集を継続的に行い、下記のような研究活動を実施している。(1)ネパールの地域を対象とした持続可能なコミュニティ指標の開発を行った。
多元数表現に基づくニューラルネットワークによる幾何学的情報処理機構の研究

本研究申請は,多元数に基づくニューラルネットワークについて,その基礎理論と工学応用における研究展開を目的としたものである.色彩情報や空間における位置・方向などに代表される高次元情報を処理するためには,複素数やより高次元の数体系である多元数が有効に働くと期待できる.申請期間内においては,多元数ニューラルネットワークによる連想記憶システムの詳細な特性解明および動画像からの人物計数に代表される実工学問題への応用に関する研究を実施した.平成25年度においては,局所解析性を導入した四元数階層型ニューラルネットワークについての工学応用を中心として研究を展開した.まず,3次元データ・信号の学習および予測における性能評価を行うために,線形回帰予測問題,カオス系列の一つであるローレンツ・アトラクタの予測問題,カラー画像の圧縮・復元問題を用い,四元数ニューラルネットワークの性能評価を行い,効率的に学習を行えることを示した.この結果については,国際会議IJCNN2013にて発表を行った.また,画像処理応用として,撮像した風景動画像の中から歩行者を計数するシステムを提案し,人物を含む矩形画像から人物の数を予測する方法として四元数ニューラルネットワークを採用した.このシステムにおいては,実際の風景の撮像動画像を用いて評価を行い,良好に人物計数が可能であることを示した.この結果については,国際会議ISIS2013にて発表を行った.また,四元数を導入したニューラルネットワークに基づく連想記憶システムにおいては,これまでの研究結果を総括し,その内容を複素ニューラルネットワークに関する書籍の一章としてまとめた.関連研究として,複素ニューラルネットワークに基づく連想記憶システムである複素シナジェティックコンピュータモデルについて標準画像データを用いて性能評価を行った(SICE2013にて発表を行った).また,複素階層型ニューラルネットワークにおける性能向上の一手法として確率共鳴現象に基づくダイナミクスを導入したモデルを提案し,その性能評価を行った.これらのモデルについても,現在四元数化を検討している段階である.さらに,量子力学に基づく最適化手法であるQPSOモデルについても検討を行っており,四元数による効率的なアルゴリズム記述について検討している.本研究申請は,多元数に基づくニューラルネットワークについて,その基礎理論と工学応用における研究展開を目的としたものである.色彩情報や空間における位置・方向などに代表される高次元情報を処理するためには,複素数やより高次元の数体系である多元数が有効に働くと期待できる.申請期間内においては,多元数ニューラルネットワークによる連想記憶システムの詳細な特性解明および動画像からの人物計数に代表される実工学問題への応用に関する研究を実施した.平成24年度においては,まず四元数ニューラルネットワーク(QNN)におけるニューロンの活性化関数について検討を行った.四元数における局所解析性を導入した活性化関数を提案し,その関数を用いた場合における相互結合型QNNの安定条件を導出した.局所解析性を導入することにより,複素関数と同形の四元数関数を定義することが可能となり,これまでに複素NNにおいて解析・応用されてきた様々な複素関数をQNNにおける活性化関数として利用することが可能となった.さらに,この活性化関数を持つニューロンを用いて階層型のQNNを構成し,このネットワークに対する学習アルゴリズムを提案した.相互結合型QNNについての解析は国際会議WCCIにて発表し,階層型QNNについての解析は論文誌Informationに掲載されている.また,QNNおよび複素NNに基づく連想記憶について既に局所逐次学習と呼ばれるパターン記銘方法を提案しているが,現実の画像パターンなどを記銘させる実験については未検証であった.平成24年度においては,複素NNに限定されるが,連想記憶システムを構成し,グレイスケール画像パターンなどを記銘させる実験を行った.その結果として,局所逐次学習によるパターン記銘は計算量が非常に低く抑えることができるが,パターンの提示順序・方法が記銘パターンの安定性に大きく影響することが判明した.この結果は国際会議SCIS&ISISにおいて発表している.加えて,QNNの実応用の前段階として,無線センサネットワーク(WSN)におけるセンサノード位置推定ならびにミツバチ集団行動画像における個体行動解析に関する研究も実施している.位置推定については論文誌ISRN Sensor Networksに掲載され,個体行動解析については国際会議SICE Annual Conferenceにて発表している.平成26年度においては,四元数を用いた相互結合型ニューラルネットワークを用いた連想記憶システムについてのモデル提案・性能評価を中心として研究を展開した.モデル提案については,記銘パターンに対してランダムパターンを重畳することにより,記銘パターンの擬似直交を行う先行研究について,ニューラルネットワークモデルの複素数値化・四元数化を提案し,それらの性能評価を行った.その結果として,ネットワークを構成するニューロン数と埋め込み可能なパターン数から計算できる負荷率および雑音を含む入力からの想起割合の観点から,提案ネットワークは実数型のネットワークよりも良好な性能を示していることが分かった.この結果については,国際会議ICONIP2014において発表を行い,現在論文化に向けてさらなる性能評価を行っている段階である.また,四元数ニューラルネットワークの性能評価に関しては,以前に本研究申請者らが提案した3次元パターンを埋め込むことが可能な四元数連想記憶システムについてRGBカラー画像パターンの記銘・想起を行うことによる性能評価を行った.記銘性能の評価においては記銘手法として四元数に拡張したヘブ学習則ならびに射影学習則を用いた.計算機実験の結果より,両学習則によるパターン記銘は正しく動作することを確認できており,また射影学習を行うことにより非直交パターンが正常に記銘できることを確認した.

また,パターンの各成分の階調度の設定とその想起能力の関係についても精査することができた.本結果については,国際会議AROB2015において発表を行った.また,これらの成果については現在論文投稿を行っている段階である.知能情報学四元数ニューラルネットワークの工学応用について,様々な問題に適用しその性能評価を行うことができた.局所解析性を導入した活性化関数を持つ四元数ニューラルネットワークの学習アルゴリズムについては,その適用可能性についてさらに検討をすすめる必要がある.四元数に基づく連想記憶システムについては,射影学習則を用い,カラー画像が記銘可能であることを確認した.この研究成果の報告は平成26年度以降に行う予定である.四元数ニューラルネットワークにおけるネットワーク動作の安定性,学習アルゴリズムの安定性について示すことができた.また,連想記憶システムについては複素ニューラルネットワーク上ではあるが画像パターンを用いた実験を行い,その性能解析・問題点の明確化を実施できている.工学応用に関しては,QNN応用の前段階となる実験を実施できている.これらの理由より,研究は概ね順調に展開できていると判断した.四元数階層型ニューラルネットワークモデルについては,(a)人物計数システムについて学術論文に結果をまとめ報告すること,(b)局所解析性に基づく活性化関数について解析を行うこと,が必要であり,これらを目標として研究を展開する.四元数ホップフィールド型ニューラルネットワークに基づく連想記憶システムにおいては,(a)射影学習則・局所逐次学習則によるパターン記銘性能の定量的評価を行うこと,ならびに(b)パターンのランダム化に基づくより計算量が小さい非直交パターンの記銘方法の確立,の二つについて研究を展開する予定である.局所解析性を持つ活性化関数を用いた相互結合型,階層型のQNNについては,実際の3次元情報(画像パターン)などを用いた解析を行う必要がある.現在のところ階層型QNNについて主に従来のQNNとの比較を行う準備を行っている.また,連想記憶システムにおける局所逐次学習の性能解析については,QNNにおいて行う必要がある.現在,比較を行うための従来のパターン記銘手法について実装を行っている段階である.無線センサネットワークや動画像からの行動解析などの工学応用については,上述のQNNにおける性能解析が十分に行えた後に展開する予定である.相互結合型QNNのパターン記銘能力の検証ならびに階層型QNNの性能解析を円滑に行うために,ワークステーションならびに数値解析ソフトウェアの導入を検討している.
高性能計算の高精度モデル化技術

・モデル適合化技術(主担当・中島)計算システムが自動的に生成する種々のログ情報を用いたシステム全体の挙動に冠するモデリングの例として、京都大学で2004年4月から2008年3月まで稼動したスーパーコンピュータシステムのログ情報解析ツールを作成し、省電力運転に関する情報を解析した。その結果、自動省電力運転により計算負荷と消費電力との乖離が大幅に削減されたことと、この機能による自動電源オン/オフが計算ノードの故障率に悪影響を及ぼさないことが明らかになった。・モデルベーススケジューリング方式(主担当・大野)タスク並列スクリプト言語MegaScriptによる性能モデリングの第一義的な応用であるタスクスケジューリングついて,大規模階層構造環境に適した階層型スケジューリングと,モデルの不正確性や環境の性能変動に対応する動的スケジューリングを組み合わせた方式を提案した.またこのスケジューラを,大規模なタスクセットと広域分散ヘテロ環境を対象にシミュレーション評価した。その結果,動的スケジューリングの組み合わせにより、均質環境で34%、不均質環境では47%のタスク実行性能向上が得られることが明らかになった。また階層的なスケジューリングを行うことにより、非均質な大域計算環境におけるタスク実行性能が、710倍向上することも明らかになった。さらに、10,000タスク/1,000ホストという大規模な環境でのスケジューリングに要する時間が、階層的スケジューリングによって1/44に短縮できることも確認された。大規模環境では必然となるヘテロジニアス環境での性能モデリングとそれを応用したスケジューリングについて、以下の成果を得た。・モデル適合化技術(主担当・中島):性能モデル適合の基本となる通信性能モデルの構築と詳細な解析によって、システムアーキテクチャと通信ライブラリの不適合がしばしば生じていることが明らかになった。MPIなどの通信ライブラリは一般に、集合通信のアルゴリズムをメッセージサイズや通信に関与するプロセス数によって切り替えている。この切替戦略は多くの揚合、プロセッサの演算性能やメモリ転送性能が結合網の通信性能を大きく上回ることなどを前提としているが、最近のマルチコア化や高速結合網の出現によりこれらの前提が崩れつつある。その結果、不適切なアルゴリズム、たとえば長大なメッセージの細分化などにより、モデルが予測する性能に比べて1桁近い劣化が生じていることが明らかになった。・モデルベーススケジューリング方式(主担当・大野):10^5スケールの大規模な並列タスク群を、10^4スケールの大規模かつ広域分散した計算環境上で効率的に実行するためのスケジューリング方式として、タスクネットワークと計算環境の構造の双方の階層性に着目した階層的スケジューリング方式を考案・実装・評価した。またこのような大規模タスクを扱うために、MegaScriptの実装を改良してタスクやタスクネットワークを縮約表現するメカニズムを導入した。これらを、100,000タスクからなる種々のタスクネットワークと10,000計算ノードからなる3階層の計算環境を対象に評価した結果、優れた動的スケジューリング方式として知られているOLBに対して20%以上の性能向上が達成され、また大規模タスクネットワークをタスク数によらない定数オーダで表現・処理できることが確認された。