hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
カンボジアのトンレサップ湖における生物多様性維持機構の再評価

カンボジアのトンレサップ湖は,季節によって面積が大きく変化する特異性と,淡水域としては世界でも最高レベルの生物多様性で知られる湖沼であるが,近年の同国や周辺諸国での社会経済の発展によって,同湖の自然環境は激変し,さらにはメコン河本流でのダム計画の推進によって,同湖の豊かな生態系や自然環境は壊滅の危機に瀕している.本申請研究は,同湖において12年前に実施した生物多様性調査の成果をふまえ,当時と同様の総合調査を再実施し,生物群集や環境条件の現状を明らかにするとともに,その変化を定量的に解析したうえで,その変化を引き起こした外的要因を特定することを目的に実施した.さらにはこの湖に特有のアジア熱帯淡水生物相を保全するための方策を検討した.本年度は,上述の研究課題を最終年度としてとりまとめるため,平成2829年度にトンレサップ湖北部シェムリアプ沖ならびに同湖南部チュノック・トルー沖で実施した最低水位期(H28,29年3月),増水期前半(H29年56月),増水期後半(H28,29年8月下旬),最高水位期(H28.29年10月),減水期前半(H28年11月上旬),減水期後半(H28年12月中旬)における湖底地質学,水文学,陸水学,植物動態学,無脊椎動物学ならびに魚類学それぞれについての野外調査結果の解析を本研究参加者個々がまず進めた.そして,研究代表者と同分担者とで,それぞれの研究成果を相互に参照しながらとりまとめるための国内研究集会を平成31年1月に金沢大学で開催した.さらに,カウンターパートであるアンコール遺跡整備公団ならびにカンボジア工科大学の本研究参加者とこの成果を共有するとともに,この成果の今後の公表と同国の環境政策への活用,そして調査研究の今後の継続に向けての協議を目的とする国際ワークショップを同国シェムリアプのアンコール遺跡整備公団本部で平成31年3月に開催した.平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。カンボジアのトンレサップ湖は,季節によって面積が大きく変化する特異性と,淡水域としては世界でも最高レベルの生物多様性で知られる湖沼であるが,近年の同国や周辺諸国での社会経済の発展によって,同湖の自然環境は激変し,さらにはメコン河本流でのダム計画の推進によって,同湖の豊かな生態系や自然環境は壊滅の危機に瀕している.本申請研究は,同湖において12年前に実施した生物多様性調査の成果をふまえ,当時と同様の総合調査を再実施し,生物群集や環境条件の現状を明らかにするとともに,その変化を定量的に解析したうえで,その変化を引き起こした外的要因を特定する.さらにはこの湖に特有のアジア熱帯淡水生物相を保全するための方策を検討する.平成28年度には,上述の研究課題を達成するために,5月に開催した本研究参加者全員による研究打ち合わせと,6月に実施したカンボジアのカウンターパートとの打ち合わせならびに予察的現地調査の結果をふまえ,湖底地質学,水文学,植物動態学,無脊椎動物学ならびに魚類学にかかる総合調査を,同湖が最高水位期となる10月下旬と減水期末となる3月初旬に同湖北部シェムリアプ沖から同湖北半部にかけて,また,減水期初期の12月に同湖南部のコンポンチュナンから同湖南半部にかけての地域でそれぞれ実施した.また,植物動態と魚類にかかる調査は増水期の8月にも実施している.これに加えて同湖の生態系の変化への影響が想定されるメコン河流域の開発状況を定性的に把握するため,10月と11月に首都プノンペンからその上流のコンポンチャムにかけて,また,2月にメコン河下流部のミトー周辺地域において,同河流域を視察するとともにプノンペンならびにホーチミンの関係機関で開発状況にかかる文献調査を行った.また,国外研究者を含めた本研究参加者による本年度の調査結果にかかる研究打ち合わせを金沢で3月に開催した.平成28年度のトンレサップ湖の調査にあたり,アンコール世界遺産の観光産業の発達と関連した湖畔地域の開発が著しい同湖北部のシェムリアプ沖,ならびに季節による環境条件の変化が著しくまた水生外来種の侵入経路と想定される同湖南部のチュノック・トルー沖を重点調査地域に当初に設定し,湖底堆積物,水質や水文状況,周辺植生動態,水中光環境や一次生産,底生・浮遊性無脊椎動物や水生昆虫,および魚類にかかる総合調査を,増水期となる8月下旬,最高水位期となる11月上旬,および減水期となる2月中旬にそれぞれ約2週間実施する予定であった.しかし,6月に実施した同湖北部ならびに南部での予備調査において,12年前と比較すると,トンレサップ湖の南部では地域住民の人口こそ増え社会インフラも整ってきたものの,生態系に影響を与えるような湖畔の開発などは軽微であることを確認することができた.これに対して同湖北部では,観光産業の発展と関係した湖畔の大規模な開発がこの12年間に進められており,自然環境の変化がより著しいとことが判明した.

そこで,12年前の生態系からの変化を抽出するための総合調査は同湖北部に注力するべきとの結論に至り,研究実績の概要にも記したとおり,北部での総合調査を10月下旬と3月上旬の2回にわたって実施し,補足的な調査を8月下旬の1回実施する一方で,南部での総合調査は6月の予備調査と12月の1回を実施するにとどめた.実施した調査項目は研究計画書に記したとおり,1)湖底地質分野,湖底堆積物の採集と解析,2)水文分野:湖水の物理学的・化学的データの収集と解析,3)植物動態分野:植物動態調査,地域住民の植物利用調査,4)光環境分野:光環境および一次生産の測定,5)底生無脊椎動物分野:底生無脊椎動物の採集と解析,6)魚類分野:魚類の採集と分類,種構成の解析,であり,これらの解析は現在進めているところである.カンボジアのトンレサップ湖は,季節によって面積が大きく変化する特異性と,淡水域としては世界でも最高レベルの生物多様性で知られる湖沼であるが,近年の同国や周辺諸国での社会経済の発展によって,同湖の自然環境は激変し,さらにはメコン河本流でのダム計画の推進によって,同湖の豊かな生態系や自然環境は壊滅の危機に瀕している.本申請研究は,同湖において12年前に実施した生物多様性調査の成果をふまえ,当時と同様の総合調査を再実施し,生物群集や環境条件の現状を明らかにするとともに,その変化を定量的に解析したうえで,その変化を引き起こした外的要因を特定する.さらにはこの湖に特有のアジア熱帯淡水生物相を保全するための方策を検討する.上述の研究課題を達成するため,平成29年度には,前年度の10月下旬(最高水位期),12月中旬(減水期),そして3月(最低水位期)にトンレサップ湖北部のシェムリアプ沖ならびに同南部のチュノック・トルー沖で実施した湖底地質学,水文学,植物動態学,無脊椎動物学ならびに魚類学にかかる総合調査の成果をふまえ,増水期である56月に同湖北部ならびに南部で,最高水位期となる1011月には同湖南北で,最低水位期の3月上旬には同湖北部でそれぞれ約2週間の総合調査を実施した.これに加えて増水期である8月にも植物動態と魚類,水文学にかかる補足的な調査を同湖北部で実施した.さらに,同湖の生態系の変化への影響が想定されるメコン河流域の開発状況を定性的に把握するため,9月には首都プノンペンからその上流のコンポンチャムにかけて同河流域を視察するとともにプノンペンの関係機関で開発状況にかかる文献調査を行った.また,カウンターパートとなる国外研究者を含めた本研究参加者による国際セミナーと研究打ち合わせを大津市の滋賀大学で1月末に開催した.トンレサップ湖の北部と南部で前年度に実施した3回の総合調査や予備調査において,12年前の調査のときと比較すると,同湖南部のチュノック・トルー沖では生態系に影響を与えるような湖畔の開発などは軽微であること,その一方で,同湖北部となるシェムリアプ沖では,観光用船舶のための港湾の大規模な建設や観光用大規模インフラの建設といった湖畔の大規模な開発がさらに進められていることを確認し,生態系に影響をあたえるような自然環境の変化が同湖北部でより著しいことから,総合調査は同湖北部に注力するべきという結論に至っていた.平成29年度もこの方針を踏襲し,研究実績の概要にも記したとおり,北部での総合調査を同湖の増水期である56月,最高水位期となる1011月,最低水位期である3月上旬の3回にわたって集中的に実施し,補足的な調査を増水期の8月下旬に1回実施した.その一方で,南部での総合調査は,前年度の調査が減水期の12月であったため,その結果との比較という視点から,最高水位域の1011月の1回を実施するにとどめた.北部における8月の補足的な調査をのぞき,いずれの総合調査でも,湖底堆積物,水質や水文状況,周辺植生動態,水中光環境や一次生産,底生・浮遊性無脊椎動物や水生昆虫,および魚類にかかる調査をそれぞれ約2週間実施している.実施した調査項目は研究計画書に記したとおり,1)湖底地質分野,湖底堆積物の採集と解析,2)水文分野:湖水の物理学的・化学的データの収集と解析,3)植物
ゲノム解析による円形脱毛症疾患感受性遺伝子同定の試み（第３段）

4 MbのHLA-C領域のリスクと非リスクハプロタイプを次世代シークエンサーで解析し、5つのリスクハプロタイプのみに共通する唯一のnon-synonymous single nucleotide variant (NSSNV)を同定した。ゲノム編集技術により、このvariantのマウスカウンターパートをマウスに導入したところ、約50%のマウスが生後8カ月で円形脱毛症(AA)に類似する脱毛巣を生じた。また本variantが検出された遺伝子のノックアウトマウスを作成したところ、water avoidance stress testにより、27%のマウスにおいてAA類似の脱毛巣が見られた。現在まで我々は、148名の円形脱毛症患者群と580名のコントロール群を比較しつつ、マイクロサテライトマーカーを用いてゲノムワイドな相関解析を行い、HLA領域の4.9MBの範囲に疾患感受性遺伝子の局在を同定した(OR:3.74)。その他のゲノム部位においてもいくつか相関を同定し得たが、HLA領域程の強い相関は検出されなかった。続いて、多数の遺伝子やDNAマーカーについて解析し、28のハプロタイプを同定し、その内の1つのハプロタイプに疾患感受性遺伝子とその遺伝子多型または変異が乗っていることが判明した。そこでリスクハプロタイプ5つと非リスクハプロタイプ7つにつき同領域4.9MBの次世代シークエンサーによる解析を行ったところ、リスクハプロタイプのみに共通したある遺伝子のコーディング領域のsingle nucleotide variant (SNV)が同定された。In silico解析では、このSNVにより当該遺伝子の種を越えて保存されているロッド構造に著しい障害を与えることが推定された。そこでこのSNVをマウスカウンターパートの遺伝子にゲノム編集(CRISPR-Cas9 )技術を用いて挿入したところ、円形脱毛症の症状がマウスに再現された。この病変をデルモスコープで観察すると、ヒトの円形脱毛症病変と同様に折れ毛、感嘆符毛、black dot、などがみられ、また病理学的検討でもヒト円形脱毛症病変と同様の所見が得られた(現在論文投稿中)。ゲノム相関解析で疾患感受性遺伝子と思われるSNVを同定しても、それが真の変異か否か証明することは困難に近い場合が多い。実際我々は、当該遺伝子のノックアウトマウスを作成しその表現型を観察したが、発育や毛サイクルなどに関して、通常の飼育環境ではなにも問題なく、また円形脱毛症の症状も今のところ見られていない。しかし前述の如く、このSNVをマウスカウンターパートの遺伝子にゲノム編集(CRISPR-Cas9 )技術を用いて挿入したところ円形脱毛症の症状がマウスに再現されたことにより、本遺伝子が円形脱毛症の疾患感受性遺伝子であることが証明し得た。マイクロサテライトマーカーを用いたゲノム解析で、円形脱毛症(AA)の疾患感受性遺伝子の局在をHLA-Cの近傍に同定した。その後同部位の4Mbの部分につき、次世代シークエンサーを用いて5つのリスクハプロタイプと7つの非リスクハプロタイプの解析を行い、非リスクハプロタイプには無く、リスクハプロタイプに共通するnon-synosymous single nucleotide variant(NSSNV)が1つだけ検出された。本NSSNVを、crisper/cas 9法にてマウスにゲノム編集を行ったところ、約50%のマウスにAAに類似した表現型が観察された。現在は本NSSNVが見られた遺伝子のノックアウトマウスを作成中であり、また本NSSNVを含むマウスとヒトの毛包や皮膚における種々の遺伝子発現をマイクロアレーを用いて解析し、正常マウスやヒトと比較する予定である。リスクハプロタイプに共通するnon-synosymous single nucleotide variant(NSSNV)が1つだけ検出されたので、本NSSNVがAAの疾患感受性遺伝子であることが遺伝統計学的には疑いの無いものであったが、その他に証明する方法が見当たらなっかった。ところが近年開発されたcrisper/cas 9法にてマウスに本NSSNVを導入することが可能となり、その結果AAに類似した表現型が観察されたことにより、本NSSNVがAAの疾患感受性遺伝子であることを証明し得た。本円形脱毛症モデルマウスにおける遺伝子発現につき、網羅的解析法、PT-PCR、免疫染色などを用いて解析する。また可能であれば、本遺伝子変異を持つ患者皮膚サンプルについても、遺伝子発現プロフィールがマウスと同様であるか、検討したい。更に当該遺伝子の発現コントロール様式について、発現ベクター系を用いて解析する。これらの研究により、本遺伝子変異を持つ患者の治療法開発のシードが得られるものと思われる。1)本NSSNVが見られた遺伝子のノックアウトマウスを作成することにより、本NSSNVが疾患感受性遺伝子のバリアントであることを更に証明する。2)本NSSNVを含むマウスとヒトの毛包や皮膚における種々の遺伝子発現をマイクロアレーを用いて解析し、正常マウスやヒトと比較する。共同研究者の岡晃の未使用により残金が生じたもの。次年度のマイクロアレー購入費に充てるため次年度に消耗品購入費として使用する。
沖縄の地域文化に根ざした自死遺族支援の構築―相互扶助の中で忌避される自死―

本研究は、相互扶助文化の根強い沖縄において自死遺族支援が進まない背景を分析し、沖縄の地域文化に根差した支援方法の構築を目指している。今年度は、1沖縄の葬送儀礼に関する資料収集および分析、2沖縄県北部地域1か所および島嶼1か所の葬送儀礼および地域における清明命祭時のフィールドワークを実施し、3自死遺族4名、自死遺族支援の専門家4名、自死遺族でない地域住民5名、神女およびユタ各1名への面接調査を実施した。フィールドワークを通して、沖縄地方における墓の持つ意味や影響力の大きさを把握することができた。特に村の墓でもある共同墓は戦争中日本軍により荒らされ骨が誰か不明な状態になってしまった結果、各門中に遺骨を移動させることができない状況を把握できた。墓と遺骨を大事にする祖先崇拝が息づいていることを確認した。また、面接調査では、自死遺族が「自殺者の遺骨を先祖の墓から出せ」と親戚に迫られたり、沖縄独特の仮墓(本墓には入れない事情のある場合に入る)に納骨し、その後、長寿を全うした死者が出たときに初めて、その死者の骨と共に自殺者の本墓への納骨が可能になる等自殺者の死後の納骨およびその後の祭祀に関する対応が特殊であることが確認できた。一方、地域住民への調査から、地域によってはこの仮墓の扱いが異なり、さらに地域毎に儀礼の取り扱いが時代と共に変化し、さまざまなバリエーションがあることも明らかになった。また、神女およびユタ各1名からは仮墓と本墓の関係について、本来は自殺者等の「異常死」とみなされる死と「異常でない」死には区別はあってはならないとの認識がスピリチュアルな視点から明確になった。地域に根付いている「自殺が出ること」の意味付け、その「死後の取り扱い」は背後にある「地域文化」によるが、それは地域の都市化という「歴史的経緯の中での変化」により複雑な様相を呈していることが示唆された。当初は自死遺族を対象とした調査を行ってから、自死遺族でない一般地域住民を対象とした調査を予定していたが、研究協力を頂ける自死遺族の方が限られたため、全般的に当初の計画が遅れることになった。このため、自死遺族支援にあたる専門家への調査を優先し、また、ユタや神女への調査を平行して実施することにした。これにより、異なる協力者から得られた情報をつなぎ検討できるというメリットもあった。次年度は、自死遺族の協力者への協力依頼を自死遺族支援のためのセルフヘルプグループや支援組織等との連携を強化し、協力者を確保することが課題となっている。次年度は、新たに沖縄県内の葬儀社5か所において調査を実施する。これと同時並行で、自死遺族への聞き取り調査、および自死遺族でない、かつ、地域生活の伝統的儀礼(特に葬送儀礼)や伝統的慣習に詳しい一般市民を対象にした調査も引き続き実施する予定である。これらを合わせて、沖縄県における自死遺族支援のあり方を検討していく予定である。また、これまでの成果についてはICNカンファレンス(シンガポール)で発表する。

次年度は、自死遺族の協力者への協力依頼を自死遺族支援のためのセルフヘルプグループや支援組織等との連携を強化し、協力者を確保することが課題となっている。次年度は、新たに沖縄県内の葬儀社5か所において調査を実施する。これと同時並行で、自死遺族への聞き取り調査、および自死遺族でない、かつ、地域生活の伝統的儀礼(特に葬送儀礼)や伝統的慣習に詳しい一般市民を対象にした調査も引き続き実施する予定である。これらを合わせて、沖縄県における自死遺族支援のあり方を検討していく予定である。また、これまでの成果についてはICNカンファレンス(シンガポール)で発表する。今年度、購入予定であった自殺関連書籍および沖縄の儀礼葬送文化関連書籍・資料については、予定していた書籍の品切れ等で購入できた内容が限定されたこと、また当初予定していたノートpcの購入が遅れたことが理由に上がる。
パルス波と高周波を用いた新しい桟積み製材の個別含水率検出手法の開発

スギ材の乾燥効率を向上させるためには、製材品個々の含水率を非破壊的に評価できる手法が必要である。そこで、桟積みで使用している桟木を電極として用い、インピーダンスの特性変化から個別の含水率を推定する手法の開発に取り組んだ。乾燥機内に桟積みした製材品について乾燥過程での見かけのインピーダンスを測定し、その周波数特性から1本ごとの水分量を電気等価回路モデルで計算し、評価した。また、パルス波と呼ばれる高周波数でも低周波数と同様な傾向が認められ、モニタリング技術として有効であることを明らかにした。スギ製材品個々の乾燥効率を向上させるためには、乾燥途中でも含水率を非破壊的に評価出来る手法が必要である。そこで、桟積みしたまま製材品個々の含水率を運転中の乾燥機内で評価出来ることを目指した。現在、簡便に乾燥機内で測定できる手法は電気的手法である。桟木を電極として活用し、そのインピーダンスの特性変化から含水率を推定する手法を提案した。ここで、インピーダンスとは交流の電気抵抗と電気が伝わる時間を表す物理量である。乾燥実機を用い、1段に5本ずつ並べ、6段まで桟積みしたスギ製材30本について乾燥過程でのインピーダンス測定を行った。測定条件は周波数が100Hzから1MHzの範囲で50ポイント、電圧レベルは5Vであった。桟木電極でのインピーダンス測定手法は、2本の電極で挟まれた製材品5本について見かけのインピーダンス周波数特性から1本ごとの水分量を分離計算する方法である。ところが、特定の位置にある製材品の水分量について評価するためには、ある程度の時間が必要であった。そこで、その問題を解決するために、ある特定の周波数の電磁波を電極間に伝送させて評価する方法、パルス波を使う方法について検討した。含水率100%以上と含水率20%程度に調整した製材をそれぞれ5本用意し、それらの内5本を組み合わせて計測時間の短縮を試みた。2本の桟木電極で製材を挟んでパルス波と呼ばれる時間方形波を加え、応答波形と製材の水分量との関係を求めた。その結果、特定の周波数である数100MHzの電磁波の減衰量および伝達遅れの時間は製材含水率と高い相関関係があり、短時間での計測評価可能であることが明らかになった。製材の乾燥効率を高めるため、乾燥機中に桟積みした製材個々のインピーダンス測定から含水率の推定を試みた。スギ正角材のインピーダンスの値でおおよその含水率は推定可能であり、製材個別の含水率分離法として、1本の木材の含水率を抵抗とコンデンサーの並列に置き換え、さらに5個並列に接続されているモデルから全体の観測値に合う最適値を求めた。一方、パルス波は高周波インピーダンスに比べ測定系に問題があるため、本年度は高周波インピーダンス法とパルス波法それぞれの測定系について検討した。高周波インピーダンス法は、コンピューターと測定器、リレー切り替え器との通信による自動計測ができるため、アルミ電極による桟木電極とリレー切り替え器による自動計測システムの構築を行った。具体的には、桟積み時に桟木電極とリード線をセット、その後リレー切り替え器へ接続、さらにコンピューター制御する測定器に繋ぎ、一定時間ごとに100Hzから1MHzの周波数範囲のインピーダンスの測定値を取り込み試験を行った。その結果、6ch分の測定データを30分間隔で取り込みが可能であることを確認した。一方、パルス波法は、高周波よりも高い周波数を使用するため、高速度かつ高分解能のデジタル化が必要であるため、ネットワークアナライザー(通信測定器)を使用した。さらに、マイクロ波に対応する特殊な計測プローブを用意し、含水率を調整した製材を5本組み合わせを変えて、信号を観測した。その結果、組み合わせを変えても信号の変化から含水率の推定が可能であることを見出した。スギ製材品を効率よく適正な含水率に乾燥させるためには、非破壊的に乾燥実機中の製材品個々の含水率状態を評価し、適切な乾燥スケジュールに調整することが重要と考えられる。そこで、乾燥運転中でも非破壊的に評価できる手法の開発に取り組んだ。通常、人工乾燥では製材品は桟木を用い複数段に桟積みし、乾燥させるため、製材と製材の間に使用する桟木を水分モニタリング用の電極として利用すれば、簡易な含水率の評価方法として有用であると考えた。そこで周波数が100Hzから1MHzまでの高周波を用いて、2本の桟木電極間に挟んだ5本の製材品についてインピーダンス周波数特性を測定した。この解析時、木材を1つの抵抗とコンデンサーの並列で構成される電子部品と見なし、これが電極間に並んでいる電気等価回路のモデルを構築した。それぞれ5個の抵抗の値とコンデンサーの値を逐次変えていくと、観測したインピーダンスのデータに一致した。

その時点の個々の抵抗と電気容量の値をインピーダンスの値として求め、試験開始前に予め作成したスギ製材品の全乾含水率とインピーダンスとの検量線から、個々の含水率を推定・算出した。この場合、測定の自動化が容易にできる一方、結果の算出は時間が掛かりすぎる。それを解決するために、瞬時に評価できると予想したパルス波伝搬による測定を試みた。パルス波を2本の桟木電極間で伝達させ、木材を通過した時の信号の減衰量と位相差を観測する方法を検討した。含水率約100%のものと含水率10%の気乾状態の製材品を2本の電極間に挟み、観測される電磁波の信号の減衰量と位相差の周波数特性を観測した。その結果、含水率の異なる製材品の設置位置で電磁波の特性が変化した。これを利用すると桟木電極上に置かれた製材品の水分状態について評価できることを明らかにした。木材物理高周波インピーダンス法による含水率推定方法について、自動計測化および個々の製材品の含水率推定が可能であることを確認した。パルス波による測定評価方法について新たな電極を作製して、パルス波を水分量の異なる製材に加え、その応答波形と水分量との関係に高い相関があることを確認した。さらに100°Cの温度に設定した乾燥機内で計測を行い、測定可能であることを確認した。高周波インピーダンス法とパルス波法の測定系について検討し、次のような成果を得た。1)高周波インピーダンス法で、乾燥実機の桟積み製材について乾燥開始から終了までの間、設定した6ch分の測定データの収集が出来た。さらに、乾燥過程でのパターンが変化することも確認出来た。2)パルス波法を用いて、高周波対応の電極上に含水率の異なる製材を5本置いて、そのパルス波伝搬のパターン変化を観察した。その結果、高周波インピーダンス法と同様に、信号を製材個々で分離することを明らかにした。乾燥機内に試作したパルス波用電極を設置して、製材の乾燥過程での波形を自動収集する。観測した信号と乾燥状態との関係を求め、乾燥によって生じた製材のねじれや製材内部の水分傾斜との関係を明らかにする。高周波インピーダンス法による含水率推定方法の確立を図る。桟木電極で収集したデータをもとに製材品個々の含水率推定を行う。パルス波法は、実際にセンサーを用い、その信号から製材品の含水率を推定する方法について、検討する。さらに100°Cでの温度条件下で、測定が可能であるのかを検証する。継続的にデータ整理を行う必要があり、当初人件費として計上した。データ整理作業者への謝金として使用する。パルス波法で使用するセンサーの耐熱性の向上や乾燥実用機内で乾燥実験する試験体の購入に用いる。
褐色腐朽菌の木材分解初期に与える光の影響

褐色腐朽菌は建材として利用される機会の多い針葉樹材に発生し、強力に木材を分解する菌である。このことから、褐色腐朽菌の木材分解機構を解明し、正しく理解することは、木材を健全な状態で長期間利用する上で必要不可欠である。申請者はこれまでに研究してきた褐色腐朽菌によるペクチン(木材成分の一つ)の分解が、光により誘導されるのではないかと予想した。しかしながら、褐色腐朽菌の遺伝子発現が光によりどのように制御されるかは明らかになっていない。そこで、本研究では褐色腐朽菌の木材腐朽過程における光応答を明らかにすることを目的とし、分子生物学的手法を用いて研究を行った。
構造データからのアクティブマイニング

研究実績は以下のとおり.1.グラフ構造データからの決定木構築プログラムDT-GBIでの探索過程に領域知識の制約(指定したパターンを含む,含まない)を導入した.2.ペアを仮想ノードとして扱い,チャンキングをせず探索する新グラフマイニング手法Cl-GBIを開発した.適切なパラメータ設定により完全探索が可能になり,GBIの数え落としの問題点などを解決した.3.上記Cl-GBIを組み込んだ決定木構築プログラムDT-ClGBIを開発し,肝炎データセットで性能を評価した.4.数値データを伴うデータから,数値を記号離散化することなしに相関の高い数値区間を自動抽出する原理を確立し,それに基づく数値相関規則導出手法を開発した.5.ユーザ指向データマイニングシステムD2MSの肝炎患者に関するルールの理解容易性向上を確認し,多数のルールから統計的に有意なものを選定する手法とルール学習において領域知識を表現の制約に加える手法を提案した,6.科学データマイニングとしてゲノムおよび結晶データを並行して解析した.前者に関しては,SVMによるタンパク質の2次構造におけるβターンの予測手法を拡張しγターンを予測した.後者に関しては,粉末回折データから結晶構造を同定する手法を遺伝的アルゴリズムに基づき開発した.7.意味的まとまりを捉えたパッセージの集合として文書を表し,トレランス・ラフ集合モデルによるソフトマッチを導入し,意味を反映した相関ルールを得る手法を開発した.8.グラフマイニング手法AGMを消費者行動データに適用し,アクティブマイニングによる実証実験を行い新しいデータを収集した.アルコール市場分析から得られた知見に基づき,実際の店舗で店頭プロモーションを行った結果,対象商品の売り上げ増加,関連商品の同時購入頻度の増加を検証することができた.研究実績は以下のとおり.1.構造の大きさに線形な処理時間で多頻度連結部分グラフを抽出するアルゴリズムGBIを改良した.分類性能に基づく指標を用いて部分構造を並行して抽出することにより,分類問題により柔軟に対応可能とした.2.実問題では連結部分グラフパターンを扱えれば解ける問題が多いことを考慮し,グラフ構造データからすべての多頻度誘導部分グラフパターンを高速導出するAGM手法を,すべての多頻度連結部分グラフパターンを高速導出するAcGM手法に拡張した.これにより,実規模の問題にも適用可能となった.3.対称性と反射律のみを許すラフ集合モデルTRSMを用いて文書を表現し,階層的クラスタリング,非階層的クラスタリングのアルゴリズムを開発した.それを情報検索に適用し良好な結果を得た.4.規則の帰納学習と相関規則マイニングを結合しクラス分布が非常に偏ったデータに対し,少数クラスを精度よく同定する手法を開発した.5.規則やデータの階層構造を視覚化し,ユーザがマイニングプロセスに積極的に関与し必要なモデルを選択できるマイニング環境を構築した.6.経営データを対象に,従来の相関規則を拡張して,複数の時点における複数のブランド間の購買関連性の分析を可能にした.その結果,時系列データとして蓄積されているPOSデータの特徴を活かした,時間の経過にそった状態の遷移を表現することが可能になり,従来,十分に取り扱うことができなかった複雑な社会現象を時系列データとして分析することができる可能性が出てきた.研究実績は以下の通り.1.グラフ構造データマイニング手法を並列探索化し,重要なパターンの探索漏れを減少させ,共通医療データへ適用した.データの前処理,マイニング,専門家による結果の評価のスパイラルサイクルを4回繰り返し,医師が興味を示す知識を発掘した.2.属性構築型グラフ構造データ分類手法を小規模の人工データに適用し,正しく機能することを確認した.3.多頻度部分グラフ抽出手法の探索空間の枝刈りの性能を向上させ高速化し,幅広いデータを実用的な計算時間内で処理できるようにした.さらに,データの前処理で3次元構造解析を行なう手法を提案した.4.規則やデータの階層構造を視覚化し,ユーザがマイニングプロセスに積極的に関与し必要なモデルを選択できるマイニング環境を改良し,これを用いて,時系列データを抽象化する手法で肝炎データを解析した.5.対称性と反射律のみを許す許容ラフ集合モデル代わる,類似性関係を導入した新しいラフ集合モデルを提案した.6.遺伝子解析技術をベースにした時系列解析手法を開発し,従来のものより高い精度を持つ需要予測モデルを構築することに成功した.研究実績は以下の通り.1.専門家からのフィードバックに柔軟に対応できるように,データ準備に必要な一連の前処理プログラムをフィルタの集合として整備し,データ準備の効率化を図った.2.グラフ構造データ用決定木構築手法DT-GBIにBeam探索と枝刈り機能を追加し,肝硬変患者の同定,肝炎タイプの同定,インターフェロン効果の予測に適用し,構築した決定木の予測精度を交差検定により評価し,改良効果を確認した.3.3次元グラフマイニング手法を実際の化学構造データの解析に適用し,適切な原子間距離のレベル分けが重要であるとの知見を得た.4.肝炎時系列データの特徴が長期的に変化するデータと短期的に変化するデータで違うことをデータから見いだし,それぞれに適した抽象化表現および典型的な変化パターンを,分類するためのアルゴリズムを開発し,獲得される膨大な量の規則から統計的有意性に基き,より信頼性の高い規則を抽出した.5.不規則間隔時系列データの別の抽象化手法として,スケールが自動的に調整できるウェーブレット変換を提案し,性能を評価し,ユークリッド距離により時系列を処理する他のアルゴリズムと比較し同等以上の精度が得られることを確認した.

6.名辞属性は値同士の関係が直接定義できずデータ間の類似性の測定は困難である.属性の確率分布を用い、2つの名辞属性値間の非類似度をそれらの条件付確率分布間の非類似性の総計として,2つのデータ間の非類似度をこの各属性値間の非類似度の総計として評価する尺度を提案した.7.XMLベースのデータマイニシグプラットフォームMUSASHIを開発し,オープンソースソフトウェアとして公開した.また,MUSASHI上で動くCRMシステムC-MUSASHIのプロトタイプを開発した.多くのボランティアに支えられるMUSASHIユーザー会が発足し,日本における普及体制が整いつつある.研究実績は以下のとおり.1.グラフ構造データからの決定木構築プログラムDT-GBIでの探索過程に領域知識の制約(指定したパターンを含む,含まない)を導入した.2.ペアを仮想ノードとして扱い,チャンキングをせず探索する新グラフマイニング手法Cl-GBIを開発した.適切なパラメータ設定により完全探索が可能になり,GBIの数え落としの問題点などを解決した.3.上記Cl-GBIを組み込んだ決定木構築プログラムDT-ClGBIを開発し,肝炎データセットで性能を評価した.4.数値データを伴うデータから,数値を記号離散化することなしに相関の高い数値区間を自動抽出する原理を確立し,それに基づく数値相関規則導出手法を開発した.5.ユーザ指向データマイニングシステムD2MSの肝炎患者に関するルールの理解容易性向上を確認し,多数のルールから統計的に有意なものを選定する手法とルール学習において領域知識を表現の制約に加える手法を提案した,6.科学データマイニングとしてゲノムおよび結晶データを並行して解析した.前者に関しては,SVMによるタンパク質の2次構造におけるβターンの予測手法を拡張しγターンを予測した.後者に関しては,粉末回折データから結晶構造を同定する手法を遺伝的アルゴリズムに基づき開発した.7.意味的まとまりを捉えたパッセージの集合として文書を表し,トレランス・ラフ集合モデルによるソフトマッチを導入し,意味を反映した相関ルールを得る手法を開発した.8.グラフマイニング手法AGMを消費者行動データに適用し,アクティブマイニングによる実証実験を行い新しいデータを収集した.アルコール市場分析から得られた知見に基づき,実際の店舗で店頭プロモーションを行った結果,対象商品の売り上げ増加,関連商品の同時購入頻度の増加を検証することができた.
新規異物代謝反応機構の解明ーアルデヒド基のカルボン酸体への酸化反応

我々の研究グル-プは、これまでに動物肝ミクロゾ-ム中にアルデヒド類を酸素添加反応により対応するカルボン酸へと酸化する酵素Microsomal Aldehyde Oxygenase(MALDO)の存在を明らかにしている。前年度は雄マウス肝ミクロゾ-ムよりMALDO活性を有するアイソザイム、シトクロム450MUTー2を精製し、その性質について一部明らかにし報告した。本年度はミクロゾ-ムあるいは精製酵素を用いて以下の点を解明した。1)マウス肝MALDOは2ーoctenal,2ーnonenal,2ーdecenal,2ーundecenal等の脂肪族アルデヒド類も基質とする。2)マウス肝ミクロゾ-ム中の9ーanthraldehydeに対するMALDO活性には顕著な性差が認められ、雄より雌で高い活性を示した。このことは9ーanthraldehydeを代謝するMALDOの中には性特異的なアイソザイムが含まれていることを示唆するものである。3)シトクロムP450MUTー2はMALDO活性を有するのみならず、テトラヒドロカンナビノ-ル、カンナビノ-ル、カンナビジオ-ル等の大麻主成分の代謝に関与する抗体を用いた実験からめらかとなった。4)シトクロムP450MUTー2によるテトラヒドロカンナビノ-ルのアルデヒド体のカルボン酸体への酸化反応には明らかな重水素同位体効果が認められた。5)シトクロムP450MUTー2はテストステロンやラノステロ-ル等の内因性ステロイドに対してはほとんど触媒活性を有さない。我々は動物肝ミクロゾ-ム(Ms)中に異物アルデヒド類を酸素添加反応により、対応するカルボン酸へと酸化する酵素(Microsomal Aldehyde Oxygenaseと命名、以下MALDOと略す)の存在を初めて見出し、本研究においてその酵素の精製を行い性質を明らかにした。平成元年度の研究成果は以下の通りである。3)ddN系雄マウスの肝MsよりMALDOの本体と考えられるシトクロムP450を精製した。方法として、コ-ル酸可溶化、ω-アミノオクチルセファロ-ス4Bカラムクロマト、DEAE-5PW、SP-5PW及びハイドロキシルアパタイトカラムによるHPLCを用いた。精製酵素は分子量5万で、NADPHシトクロムc還元酵素及びジラウロイルホスファチジルコリン、NADPHによる再構成系下、11-oxo-Δ^8-THC(アルデヒド)をΔ^8-THC-11oic acid(カルボン酸)へと酸化する活性を発現した。5)本酵素は大麻成分Δ^8-THCの11位をアルコ-ル体(11-OXO-Δ^8-THC)からアルデヒド体(11-oxo-Δ^8-THC)さらにカルボン酸体(Δ^8-THC-11-oic acid)へと3段階の酸化を行う触媒活性を有することが示された。また、ウサギに免役して得た抗体を用いた実験から、マウス肝MsによるΔ^8-THCの酸化反応の大部分はこのP450が担っているものと推察された。次年度は精製酵素を用いて、反応機構の解明、内因性基質について追求を行う予定である。2)マウス肝ミクロゾ-

ム中の9ーanthraldehydeに対するMALDO活性には顕著な性差が認められ、雄より雌で高い活性を示した。このことは9ーanthraldehydeを代謝するMALDOの中には性特異的なアイソザイムが含まれていることを示唆するものである。3)シトクロムP450MUTー2はMALDO活性を有するのみならず、テトラヒドロカンナビノ-ル、カンナビノ-ル、カンナビジオ-ル等の大麻主成分の代謝に関与するマウス肝ミクロゾ-ム中の主たるアイソザイムであることが精製酵素に対する抗体を用いた実験から明らかとなった。4)シトクロムP450MUTー2によるテトラヒドロカンナビノ-ルのアルデヒド体のカルボン酸体への酸化反応には明らかな重水素同位体効果が認められた。5)シトクロムP450MUTー2はテストステロンやラノステロ-ル等の内因性ステロイドに対してはほとんど触媒活性を有さない。
地理・地質情報システムの開発

地理情報システム(GIS)の利用方法として、地質構造推定論理を組み込んだ地質図作成システムの機能を付加した地理・地質情報システムの開発研究を行った。地質図は対象となる地域に存在するいくつかの地質体を表現したものである。その地質体間には境界があり、表現として、その境界面を表現することになる。GISを用いることにより、その表現が容易に、かつ視覚的にわかりやすいものとなる。本研究においては地質図示作成システムとGISとはデータレベルの結合を行った。まず、地質図作成システムにおいて、地質図の元になる各地質体間の境界面を求める。野外データを基礎として地質体の形成順序の推定、地質構造の論理モデルの構築、境界面を求めるためのデータの振り分け、最適化原理による境界面の推定、を行う。これら地質図作成システムで得られた順序や論理モデル、境界面の格子データをGISのデータとして利用する。その結果、地表面地質図だけでなく、地下の任意の深度の水平断面図などが簡単に表現できるようになった。開発環境は大掛かりなコンピュータではなく、パーソナルコンピュータで実現している。簡易なコンピュータシステムを用いることにより、活用される場が広まるであろう。GISの前段階の処理として地質図作成システムを位置づける、すなわち、野外などで得られた無秩序なデータを、地質図作成システムの地質構造解明アルゴリズムで地質体(またはその境界面)という単位に整理する、というデータ変換をGISの前処理として組み込む。本研究では実験的なシステムとして開発を行ったが、完成形の枠組みが以上のようなものとなることが明確となった。
医療用水・排水処理のためのプラズマ・電解複合処理システムの開発

本研究では、金属添加DLC電極の開発および水浄化システムの開発に関する研究を行った.以下に各項目の研究成果を示す.1金属添加DLC電極の開発・金属元素添加DLC電極の有機汚染物質分解能の評価有機塩素化合物などの環境ホルモン、プランクトン大量発生の原因となる栄養塩などの有機汚染物質に対する金属元素添加DLC薄膜電極の分解能を評価した。金属元素添加DLC電極を利用することにより,有機汚染物質を効果的に分解除去できることを明らかにした.2水浄化システムの開発を目指した研究水中プラズマでは,化学的活性種を瞬時に,かつ,高密度に生成することが可能である.また,同時に形成可能な衝撃波を用いれば,様々な菌を減少させることができる.本研究では,特に減菌の程度が要求される医療用水・排水から,大容量瞬時クリーニングが要求される池,工業用水等までを視野にいれ,その必要なシステムの原理確認およびプロトタイプの作製を目指した研究を行った.また,水中プラズマが及ぼす菌破壊メカニズムについても解明を行い,さらなる高効率化を行った.以下に本研究で行った項目とその結果を示す。(1)有機混入物を含む水道水での有機物分解実験(2)細胞および菌を含む水道水での分解実験(3)水中プラズマ診断による発生ラジカル種の選定これらの実験結果から,本研究で作製した水浄化システムを用いて菌および有機物を効果的に分解除去できることを明らかにした.また、水中プラズマ診断の結果から,水中で発生するラジカルは,還元力の強い水素およびOHに起因するものであることを明らかにした.1.はじめに現在,医療分野では,安心安全な「水」を安価で大量に供給する技術の開発が必要となっている.従来の,オートクレーブ法では,耐熱性菌等の除去が不可能であることと,その時間単位あたりの生産量・コストが問題となっている.本研究では,電解法および水中プラズマ法の融合により,上記問題を解決できる水供給システムの開発を行う.2.実験高効率に殺菌が可能なシステム構築を目ざし,水中プラズマの発生電極関する調査を行った.そのため,今回は以下に示す電極を試用した.(1)SUS電極(2)カーボン電極(多孔性)3.結果および考察Pt, W電極以外は,電極表面の破損および腐食が確認できた.電極上に微細電極アレイを作製することで,電界強度が上昇し,低電圧で放電が起こることを確認した.さらにこのプラズマを利用し,色素の分解を行った.UV-Vis測定により,分解率の測定を行った.4.まとめ・水中プラズマを用いて水処理を行う場合、電極の腐食、浸食の防止が重要であることが明らかとなった.・本研究で発生した水中プラズマにより有機物分解を確認した.・今後の方針として色素以外の微生物など有機物の分解を試みる予定である.本研究は、水中プラズマが殺菌処理として有効であるかを調査することを目的とした。水の殺菌処理には紫外線殺菌法やオゾン殺菌法などがあるが、水中プラズマが起こることによって紫外線やオゾン、ラジカルが発生すると考えられるため、殺菌効果が期待できる。また塩素殺菌法で問題とされている塩素系物質の使用を少量で、もしくは使用せずにプラズマを発生させることができるため、塩素殺菌の問題点を克服できる可能性がある。そして、水中プラズマが発生すると同時に熱や衝撃波も発生するため、それによる殺菌も期待できる。以上のように水中プラズマが殺菌処理に効果があると考えられる現象が多数生じるため、水中プラズマを用いた殺菌処理を試みた。水中プラズマを用いて殺菌処理をすることができた。殺菌メカニズムは細胞壁を壊すような殺菌方法ではなく、水中プラズマによって生じる紫外線やラジカルによる殺菌であると考えられる。塩素系物質を使用せずに30秒という短時間で殺菌ができた。これは非常に効率的であるといえる。(1)有機混入物を含む水道水での有機物分解実験(2)細胞および菌を含む水道水での分解実験(3)水中プラズマ診断による発生ラジカル種の選定これらの実験結果から,本研究で作製した水浄化システムを用いて菌および有機物を効果的に分解除去できることを明らかにした.また、水中プラズマ診断の結果から,水中で発生するラジカルは,還元力の強い水素およびOHに起因するものであることを明らかにした.
Electroporationを用いた血管に対する遺伝子治療の基礎研究

(目的)electroporationを用いた血管への遺伝子導入を容易にする方法を開発すること。(方法)1:経皮的に挿入可能なelectroporation needleを作成し、家兎の大腿筋肉に遺伝子を導入した。electroporation needleは1cm間隔の2本の22G針を外套とし、その中に電極を挿入、さらに2本の外套針の中央に遺伝子注射針をセットし作製。家兎の大腿筋肉にイメージガイドなしで外套を筋肉内に挿入し、さらに電極を挿入、green fluorescent protein(GFP)遺伝子注入後にelectroporation施行。3日後に、遺伝子の導入を確認した。2:イメージガイド下に遺伝子導入針を家兎の大腿筋肉に挿入し、遺伝子導入を導入した。CTガイド下に遺伝子導入針とelectroporation needleの針先を確認しながら、大腿筋に挿入、遺伝子導入針からGFP遺伝子を注入後にelectroporation施行。3日後に遺伝子の導入を確認した。3:経皮経血管的に挿入可能なelectroporationバルーンカテーテルモデルをデザインし、生体に応用可能かを検討した。また、バルーンカテーテルを、イメージガイド下に家兎の大腿動脈、腎動脈に挿入し、視認性、留置による血管壁への影響について検討した。(結果)イメージガイドなし、イメージガイド下ともに挿入されたelectroporation needle間に一致した遺伝子発現が確認された。イメージガイドなしではneedle挿入時の位置確認ができず、筋肉内での正確な位置をあらかじめ決定することは困難であった。electroporationバルーンカテーテルモデルについては、a)バルーンに平行してelectroporation電極ワイヤーを装着し、バルーン拡張によりワイヤーを血管壁に圧着させるデザイン、b)血管内でバルーンから血管壁に垂直にelectroporation needleが刺入できるようなデザインの2種類を考案して検討したが、サイズ、挿入方法等について、生体内で応用可能とするためには現時点では困難であり、さらに改良、検討が必要と考えられた。(目的)electroporationを用いた生体への遺伝子導入を容易かつ反復して施行可能とし,最終的に血管への遺伝子導入の効率を高める方法を開発するための基礎実験とする。(方法)経皮的に生体に挿入可能なelectroporation needleを作成し,家兎の大腿筋肉に遺伝子を導入した。electroporation needleは1cm間隔の2本の22G針を外套とし,その中にelectroporation電極を挿入,さらに2本の外套針の中央に遺伝子注射針をセットし作製。外套を筋肉内に挿入し,さらに電極を挿入,遺伝子注入直後にelectroporationを施行する。基礎検討として,遺伝子はgreen fluorescent protein(GFP)遺伝子を使用。家兎6羽の大腿筋肉にelectroporation needleを挿入。GFP遺伝子50μg注入後に50V,50ms間隔で高周波パルス計6回(後半半分はリバースモード)でelectroporation施行。3日後に,遺伝子導入筋肉の凍結切片を作製,蛍光顕微鏡下に観察し,遺伝子の導入を確認した。(結果)挿入されたelectroporationneedle間に一致した遺伝子発現が確認された。イメージガイド下遺伝子導入の基礎技術を確立し、そのfeasibilityを評価する目的で、基礎検討を行った。白色日本家兎の大腿筋肉に対する遺伝子導入を評価した。麻酔下に家兎をCT台に固定し、大腿外側部を遺伝子導入針とelectroporation needleの挿入のために準備した。6回の50V、50ms、各pulse間の間隔は1sec.のelecric pulseが一回の導入に対し施行された。

まずCTガイド下に遺伝子導入針とelectroporation needleの針先を確認しながら、兎大腿筋のtarget areaに挿入後、遺伝子導入針からpEGFP 50μgとphosphate-buffered saline(PBS)100μlからなる溶液を注入し、その直後にelectroporationを施行した。CTガイド下のelectroporationneedle確認は容易で、DNA solution注入位置の確認に有用であった。今後は血管壁に対するイメージガイド下の遺伝子導入システムの作るために、特に血管内に挿入可能で、バルーンカテーテルに装着可能なelectroporation needleの開発についての検討が必要と考えられた。(目的)electroporationを用いた血管壁への遺伝子導入を施行可能とするため、血管内に挿入可能な電極装着バルーンカテーテルの開発を目的とした基礎実験を施行する。(方法)経皮経血管的に挿入可能なバルーンカテーテルモデルを作成し、イメージガイド下に家兎の大腿動脈、腎動脈に挿入し、視認性、留置による血管壁への影響について検討した。1)白色日本家兎の大腿動脈に大腿動脈からバルーンカテーテルを挿入し、X線透視下にガイドワイヤーによる操作性を確認した。2)カテーテルを大腿動脈から大動脈へと進め、腎動脈への誘導が可能かどうかを確認した。3)バルーンカテーテルを大腿動脈内で拡張させ、正常血管壁に圧をかけ同部の血流を一分間停止し、バルーンを収縮後に同部の血流を再確認した。4)経皮経血管的に挿入可能なバルーンカテーテルモデルをデザインし、生体に応用可能かを検討した。(結果)1)経皮経血管的に挿入したバルーンカテーテルはx線透視下の視認性は良好で、容易に誘導可能であった。2)バルーンカテーテルの一時的拡張による血流の停止、再開通後に良好な血流が確認された。3)バルーンカテーテルにelectroporation用の電極を装着する方法については、a)バルーンに平行してelectroporation電極ワイヤーを装着し、バルーン拡張によりワイヤーを血管壁に圧着させるデザイン、b)血管内でバルーンから血管壁に垂直にelectroporation needleが刺入できるようなデザインの2種類を考案して検討したが、サイズ、挿入方法等について、生体内で応用可能とするためには現時点では困難なため、さらに改良、検討が必要と考えられた。
確率モデルを用いたＮｅｕｒｏＥｖｏｌｕｔｉｏｎの大規模化と楽曲検索への応用

研究の目的である楽曲情報のデータ操作や基盤ソフトとしてJavaによるMusicXMLの入出力可能な音楽データの操作・解析ライブラリを開発し、これを用いて楽曲のデータベースを作成した。類似の研究として、近年盛んに研究されているディープニューラルネットワークの調査と実装を行った。特にニューラルネットワークの言語処理を音楽に応用するという観点から大規模なデータに対して学習を行い、分散表現を獲得するWord2Vecを用いた分散表現の獲得や、楽曲の調や作曲者の推定を行った。本研究では、楽曲などの時系列データを予測、記憶するモデルに関する研究を行ってきた。また、近年盛んに研究されているDeepLearningと呼ばれるニューラルネットワークの手法も関連がある。今までにDeepLearninに関する調査を行い、各種のモデルを実装し、楽曲などの時系列モデルに対するテストを行ってきた。特に研究計画の内容としてあげていた、確率モデルを用いた時系列音符データの予測・確信度の出力モデルを構築している。時系列予測で用いられるパーティクルフィルタをベースにし、ニューラルネットワークによる予測を内部で使用することで精度を高めるモデルを実装した。ある時刻までの状態を入力としたとき、次の時刻の予測を大量の粒子の分布で表現することで、確信度と同様の情報を実現できる。近年盛んに研究されているDeepLearningの手法を取り入れ、ニューラルネットワークで時系列データを入力し、ベクトル表現に変換するシステムを作成した。同様の手法を用いた応用として、音楽の表現を集め、機械学習によって一部を取り出す手法を開発し、音楽情報処理の分野で口頭発表を行った。楽曲の処理に関しては、現在は多声音楽の予測や採譜などの処理は現状では不十分であり、今後楽曲を適切に表現可能なモデルが作られれば、採譜や伴奏,表情付けなど様々な応用が考えられる。楽曲検索に向け、楽譜データに関して収集を初めている。RWCデータベースやIMSLPサイトから一部を入手し、データベースを構築している。初年度のステップとして,NeuroEvolutionに確率モデルを用いたモデルの研究,検証を行った。NeuroEvolutionは進化計算を用いてニューラルネットワークの構成・パラメータを進化させる手法である。特に近年話題になっているDeepLearningについて調査や実装を行った。DeepLearningは、従来のニューラルネットワークを多層、大規模に発展させ、表現力を高めたモデルであり、パラメータの学習手法や構成についての知見が近年明らかになりつつある。DeepLearningでは、様々な層やデータ処理方法(畳み込みレイヤー、max-pooling法、局所性など)などの構成が重要になる。このような試行錯誤が必要な知識の探索には進化計算が有用であると考えられる。活用方法としては、音楽の流れを音符のマルコフモデルとして捉えた場合の予測モデルとしての活用が考えられる。この場合、系列データの予測に対するモデルとなる。楽曲の予測モデルを用い、音響(WAVEデータ)を扱うためには、基本周波数の推定が必要になる。昨年度はパーティクルフィルタを用いた音符のトラッキングについて調査を行い、実装を行った。パーティクルフィルタを用いたシステムについては、2013年度に発表を行う予定である。本年度は主に大規模ニューラルネットワークの調査と実装を行った。研究対象として近年盛んに研究されているDeepLearningについて調査を行った。また、研究の目的である楽曲情報のデータ操作の基盤ソフトとしてJavaによるMusixXMLの入出力可能な音楽データの操作・解析のソフトウェアを開発した。ニューラルネットワークや言語処理技術を音楽に応用する観点から分散表現を獲得するWord2Vecと用いて系列データの解析を行い、分散表現を獲得した。音楽情報処理確率モデルNeuroEvolutionモデルの構築は行っているが、限定的な実験を行うに留まっている。現在は、主に単旋律を処理できるモデルが構築できているが、それをそのまま多声音楽に適用した時に、状態の組み合わせ的爆発が観察され、それがモデルの性能の低下に繋がっているため、実際の楽曲を処理することが難しい。結果、当初予定していた予測性能まで到達しておらず、修正を続けているため検証が遅れている。楽曲検索のためのデータベース作成、WEB環境に関してはデータの収集を初めている。同時にサーバ等の環境整備を進めており、研究の目的に概ね沿った到達度となっている。本研究の目的は,NeuroEvolutionと確率モデルを用いた進化計算を統合し,確率モデルを用いたNeuroEvolutionの構築,及び楽曲検索への応用である.NeuroEvolutionが抱える問題として,大規模化による最適化の困難性がある.例えば,数百ノード程度のネットワークの構造と重みを最適化しようとする場合は,ノード数×(入出力の情報,重み情報)で約数千程度の変数数となり,通常のGAでは大規模なネットワークを扱うことが難しい.今年度調査,実装を行ったDeepLearningは,特に多層で大規模なニューラルネットワークに関する学習手法である.大規模な楽曲検索に関しては,DeepLearningの楽曲検索への応用という形で実現可能であると見込まれる.