hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
人工リーフの堤体変形に伴う水理機能評価に対する断面2次元実験の適正活用

1.平面実験平面水槽内の傾斜固定床上に砂層を作成し,その砂層上に砕石で人工リーフを設置した.波を斜めに入射させ,人工リーフ周辺での波高分布および流速分布,さらに周辺地形の変化を測定した.人工リーフの機能としては,波を斜めに入射させることにより発生する沿岸漂砂の補足機能を中心に検討を行った.得られた主な結果は以下の通りである.・砕波帯内に人工リーフを設置した場合,沿岸漂砂により人工リーフ堤体付近に底質が堆積し,堤体内にも大量の堆砂が生じた.堤体内の空隙は波高減衰効果を持つため,水理機能低下が懸念される.・砕波帯外の比較的水深の深い位置に人工リーフを設置した場合,堤体天端上で減衰した波浪が堤体背後で再生しやすくなり,堤体背後で比較的大きな流速が測定された.この流れのために,堤体背後の地形変化は比較的大きい.2.実験のデータ整理および検討まず,昨年度に実施した断面2次元実験での人工リーフを設置しない場合と設置した場合の地形変化を再検討することにより,人工リーフが岸沖漂砂を抑制する効果を確認した.ただし,天端上水深が大きい場合は堤体背後の底質が沖側へ流出することを助長している場合も見られた.また,平面実験と断面2次元実験の結果との比較から,堤体端部では沿岸漂砂による堆砂および侵食,また堤体側面からの屈折による波高の増大が見られるため,平面実験での検討を行う必要性を示した.3.数値計算Boussinesq方程式による人工リーフ周辺の平面波浪場算定を目指したが,堤体天端上などの極浅海域での計算が難しかったため,既存のエネルギーフラックス保存則に基づく手法により算定した.この手法では平均流を直接,計算することはできないため,課題を残した.1.平面実験種々の入射波に対する人工リーフの堤体変形および波高伝達率の変化に関する実験結果をまとめ,研究成果として報告した.主な結果は以下の通りである.人工リーフ沖側の堤体端部付近で堤体が大きく侵食され,岸側の堤体端部から入射波長の1/41/3だけ堤体中央寄りの位置で捨石の堆積量が大きくなった.堤体中央での岸沖断面形状は,後述する断面2次元実験の結果によりやや安全側の変形断面形状を与える.しかし,堤体端部付近の岸沖断面形状の予測を断面2次元実験により行うと,堤体変形量を1/22/3程度に過小評価するおそれがあることが分かった.波高伝達率については,断面2次元実験では一般に堤体の変形により天端高さが増加するため,変形の進行とともに波高伝達率の値が減少するが,平面実験では堤体端部の天端高さが大きく減少する場合があるため波高伝達率の値が増加する場合もあることが分かった.2.断面2次元実験上述のように,入射波による堤体変形形状と波高伝達率について平面実験との比較を行った.これ以外に,断面2次元実験については移動床上での実験も行い,堤体周辺砂層の地形変化をまとめて研究成果として報告した.主な結果として,人工リーフ法先での洗掘は堤体前後の水位差が大きく影響すること,また堤体内の捨石粒径を小さくすることにより法先付近の砂層が安定化することが分かった.ただし,堤体内の捨石粒径を小さくすると堤体表面上の流速が増加するため,沖側法肩の被覆石が転動しやすくなる傾向がある.3.数値計算平面波浪場の数値計算モデルの構築に向けて,書籍を購入するとともに勉強会に参加し,平面波浪場のための数値計算モデルの現状と問題点を確認した.平面波浪場の数値計算モデルの構築については,来年度中の完成に向けて実施した。1.平面実験平面水槽内の傾斜固定床上に砂層を作成し,その砂層上に砕石で人工リーフを設置した.波を斜めに入射させ,人工リーフ周辺での波高分布および流速分布,さらに周辺地形の変化を測定した.人工リーフの機能としては,波を斜めに入射させることにより発生する沿岸漂砂の補足機能を中心に検討を行った.得られた主な結果は以下の通りである.・砕波帯内に人工リーフを設置した場合,沿岸漂砂により人工リーフ堤体付近に底質が堆積し,堤体内にも大量の堆砂が生じた.堤体内の空隙は波高減衰効果を持つため,水理機能低下が懸念される.・砕波帯外の比較的水深の深い位置に人工リーフを設置した場合,堤体天端上で減衰した波浪が堤体背後で再生しやすくなり,堤体背後で比較的大きな流速が測定された.この流れのために,堤体背後の地形変化は比較的大きい.2.実験のデータ整理および検討まず,昨年度に実施した断面2次元実験での人工リーフを設置しない場合と設置した場合の地形変化を再検討することにより,人工リーフが岸沖漂砂を抑制する効果を確認した.ただし,天端上水深が大きい場合は堤体背後の底質が沖側へ流出することを助長している場合も見られた.また,平面実験と断面2次元実験の結果との比較から,堤体端部では沿岸漂砂による堆砂および侵食,また堤体側面からの屈折による波高の増大が見られるため,平面実験での検討を行う必要性を示した.3.数値計算Boussinesq方程式による人工リーフ周辺の平面波浪場算定を目指したが,堤体天端上などの極浅海域での計算が難しかったため,既存のエネルギーフラックス保存則に基づく手法により算定した.
種内表現型多型のスケールアップ効果:湖沼生態系に与える影響の実験的検証

湖沼生態系の一次生産者である藻類および高次消費者である魚類にみられる表現型可塑あるいは表現型多型が食物網の構造や安定性、生態系機能に及ぼす影響をミクロコスムおびメソコスム実験系を用いて検証した。さらに、魚類の栄養多型の遺伝的基盤を解明するために、トランスクリプトーム解析やQTI、解析などの分子生物学的技術を導入した。プランクトン食者一ベントス食者ペア種を用いた解析の結果、摂餌関連形質の発現が小さな相加的効果を持つ多遺伝子座によって支配され、遊泳能力に関与する遺伝子が異なる系統問で共通の発現パターンを示すことが明らかとなり、沖合適応の収敏進化を示唆する興味深い知見が得られた。また、魚類の沖合適応に伴う栄養形質の多型化がプランクトン食物網構造(食物連鎖長、被食・捕食者体サイズ比、群集平均栄養段階)にトップダウンの栄養カスケード効果をもたらし、生態系機能の指標である群集呼吸を改変することを実験的に示した。最後に、数理モデルを用いて、これらの表現型の可塑性や多型性が食物網の構造や安定性に影響しうることを確証した。表現型多型は原核生物から高等脊椎動物に至るあらゆる分類群に見られる普遍的生命現象である。表現型多型の分子発現機構は一部のモデル生物で解明されているものの、野外において表現型多型の発現を支配する環境要因や多型を維持するマクロな仕組みについての理解は進んでいない。また、被食防衛や摂餌形質の種内多型は被食者一捕食者間の相互作用を変化させることが知られているが、種内多型の存在が生物群集全体に及ぼす影響を実証的に示した研究は限られている。本研究は、湖沼生態系を対象として、ミクロコスムおよびメソコスム実験システム内に湖沼生物群集を内包した小・中規模スケールの人工生態系を再現し、その一次生産者である微細藻類と高次消費者である魚類の表現型多型を操作することによって、群集動態ひいては生態系機能・安定性に与える影響を検証することを目的とする。1)藻類の被食防衛形質の表現型可塑性が個体群動態に与える影響を調べることを目的として、イカダモとワムシを用いた被食-捕食実験系を確立した。捕食者カイロモンに対するイカダモの長期的反応を調べた結果、被食防衛形質の可塑性がクローン間で大きく異なることを明らかにした。2)タモロコ属魚類自然集団の摂餌形質の地理的変異を調査した。摂餌形質は生息環境と競争者の存在によって大きく変異することが明らかとなった。予備的な飼育実験により、タモロコ属魚類の摂餌形質には表現型可塑性がみられることが示された。3)タモロコ属魚類の摂餌形質多型の遺伝的背景を解明するゲノム科学的基盤として、本属のマイクロサテライト遺伝子座の大量単離を実施した。また、ホンモロコ、タモロコ、両種交雑個体の同所的分布域における形態的多様性を解析した。遊泳関連形質は両種の遺伝的成分の混合比を極めてよく反映したが、摂餌形質の一部は両種の遺伝的成分の保有量と相関しなかったことから、野外における摂餌形質変異には表現型可塑性が大きく関与していることが示唆された。4)捕食者の摂餌機能多様性が湖沼生態系の構造と機能に与える影響を明らかにするためにメソコスムを用いた予備実験を実施した。タモロコ属魚類の摂餌形質多様性を操作することによって、プランクトン群集の体サイズ構造と群集呼吸(生態系メタボリズム)が変化することを確認した。5)複雑な食物網の安定性と安定化機構を評価するために、食物網を3種からなる単純な栄養モジュールに分割し、バイオエナジティクスに基づいて変数化する数理モデルを構築した。さらに、帰無モデル解析によって食物網モデルの統計的有意性を検定する方法論を考案した。本モデルを沿岸食物網に適用した結果、栄養モジュールの内的および外的構造の相補的作用によって食物網が安定化することが示唆された。1)餌生物の被食防衛形質の表現型可塑性が個体群動態に与える影響を調べることを目的として、イカダモとワムシからなる被食-捕食実験系を用い、防衛形質の表現型可塑性を調べた。

表現型可塑性には藻類株間で遺伝的な変異が存在し、捕食者だけでなく他の環境要因によっても可塑性が誘導されることを見いだした。2)ホンモロコとタモロコのF2ハイブリッド家系を表現型計測可能なサイズまで成長させることに成功した。この家系のQTL解析を行うことによって、タモロコ属魚類の栄養多型の遺伝的基盤を解明する準備が整った。3)琵琶湖水系におけるホンモロコの回遊パターンを安定同位体比分析によって解析したところ、琵琶湖本湖を回遊するタイプと内湖に在留して越冬するタイプの生活史多型が認められた。これら2型間には遺伝的な分化は認められないこと、また、一部の形態形質に変異が認められることから、本種には生活史と関連した形態形質の表現型可塑性が存在することが明らかとなった。4)生物群集の体サイズ構造と生態系メタボリズムのスケーリング則を検証することを目的として、琵琶湖の生物群集を内包したメソコスム実験を実施した。特に、高次捕食者である魚類の摂餌機能多様性がプランクトン群隻の体サイズ構造と生態系メタボリズムに及ぼす影響を明らかにした。5)代謝速度の体サイズ・アロメトリー則に基づいた、食物網動態モデルの構築、および、その解析方法について検討した。Higashi et al. (1989)によるネットワーク展開法を応用することで群集構造と生態系過程をつなげる理論モデルについて検討した。1)魚類栄養多型の遺伝的基盤解明魚類における湖沼適応形質の遺伝的基盤を解明するために、沖合環境への生理適応に関連した遺伝子群の探索を比較トランストクリプトーム解析によって試みた。非モデル生物に適用可能なHiCEP法を用いて遺伝子発現プロファイリングを実施したところ、コイ科魚類の沖合型-底生型ペア種において発現量の異なる遺伝子の幾つかは、サケ科ペア種で報告された発現差異と同じパターンを示した。湖沼適応に関連した遺伝子発現の収斂進化の可能性が示唆された。2)魚類栄養多型の生態系影響の実験的解析湖沼メソコスムで魚類の栄養多型を操作することによって、プランクトン群集の構造や生態系機能に及ぼす影響を実験的に検証した。魚類の摂餌型によって、プランクトン群集のサイズ構造、被食者-捕食者体サイズ比、群集平均栄養段階、群集代謝が変異することを実証した。また、栄養型の多様性が相乗効果をもたらすことも明らかにした。3)藻類被食防衛形質可塑性の実験的解析餌生物の被食防衛形質の表現型可塑性が個体群動態に与える影響を調べることを目的として、イカダモとワムシからなる被食-捕食系を用いた長期培養実験を実施した。昨年までの実験よって単離された異なる表現型可塑性をもつイカダモ株を利用し、可塑性の違いが被食-捕食動態に及ぼす効果を調べた。予備的な結果として、従来報告されていた群体形成だけでなく、細胞集塊の形成という新しい防衛形態があることを明らかにした。4)適応的食物網の理論的解析食物網はネスト構造を持つサブウェブの集合である。この構造が生物の適応進化によって生じた可能性について理論的解析を行った。生物の適応的餌選択と個体群動態の関連性を調べるために個体ベースモデルを作成し、多型の維持が食物網の構造と動態に強い影響を及ぼす可能性を示した。さらに、摂餌機能群内部の多様性が生態系機能に及ぼす安定化効果について、植物-分解者系を例に新しい理論を提示した。水界生態系の一次生産者および高次捕食者にみられる表現型多型・可塑性が食物網構造や動態に与える影響を実験的に解析し、適応的食物網に関する理論を構築することを目的として、以下の4つの課題を実施した。1)魚類栄養多型の遺伝的基盤解明
認識論理を用いた構造型アプローチによる金融的確率ジャンプの発生メカニズムの研究

本研究の基盤は,圏論的確率論をベースにした理論と,金融市場のマイクロ・ダイナミクスの実証実験に必要な高頻度データベースにある.研究代表者の足立は,研究分担者の中島とともに「圏論的確率論のファイナンスへの応用(Applications of Categorical Probability Theory to Finance; ACPF)」というタイトルで,8月と2月にワークショップを開催し,他の研究者とともに,理論的側面に光を当てた議論を展開した.これらの議論は,(1)時間一貫性のない確率過程の最適化問題,(2)一般化したフィルトレーションの拡張,(3)各エージェントが持つ主観的フィルトレーションによる資産価格の評価,および(4)コモディティのconvenience yieldの圏論的表現,など多岐にわたるもので,エージェントの信念の変化も含む微細構造による構造的アプローチを理論化する作業であった.特に足立は,(3)に関する中間結果を,海外を含む2件の会議で発表した.実証実験に必要な高頻度データベースを構築するあたって重要なのは,板情報過程の再現である.これに関して,研究代表者の足立は,日本証券取引所が提供しているFLEX Fullのヒストリカル情報を使って研究を進める準備を行った.また,足立は高頻度取引への応用の観点で板情報力学を含むアルゴリズム取引の理論および一般への啓蒙についてまとめた書籍を1編出版し,これに関する講演も行った.さらに足立は,株式だけでなく仮想通貨の板情報過程の研究もあわせて行い,ビットコイン価格の時系列理論の応用に関する英語の共著論文1編が出版され,英語のワーキングペーパー1編を公開した.なお,このワーキングペーパーでの結果は特許出願中である.研究代表者の足立は,高頻度取引に関する英語の共著論文1編,およびビットコイン価格の時系列に関する英語の論文1編がそれぞれ出版された.またビットコインの参照価格に関する研究を1件英語の共著ワーキングペーパーにまとめ投稿した.さらに1日分で10GB程度になる大規模な固定長バイナリ形式データから,板情報を再生するために必要なCSVファイルを取り出すためのライブラリ開発の予備実験を終え,実装面での準備を整えることができた.圏論的確率論に関しては,足立と研究協力者の琉との英語の共著論文が1編採択された.さらに主観的フィルトレーションに関するこれまでの研究結果を,研究分担者の中島と琉との3人の共著のワーキングペーパーにまとめる目処がたっている.また中島は,convenience yieldに関する研究結果を,国外を含む5つの会議で発表し,今後の圏論的確率論を使った展開に道筋をつけた.研究代表者の足立は,研究分担者の中島,研究協力者の琉との共著での主観的フィルトレーションに関するワーキングペーパーをまとめ,それについて国内外での発表をする.また2019年度中に,この論文の英文査読論文誌への投稿を目指す.さらに2018年度に続いて,「圏論的確率論のファイナンスへの応用」ワークショップを1,2回開催する予定である.実証データによる解析については,東証の10年分のティック・データの解析ライブラリの初版を完成させ,その上でエージェントを動かすための人工市場の構築を目指す.その際に,機械学習の手法を応用することも考えている.本研究の基盤は,圏論的確率論をベースにした理論と,金融市場のマイクロ・ダイナミクスの実証実験に必要な高頻度データベースにある.研究代表者の足立は,研究分担者の中島とともに「圏論的確率論のファイナンスへの応用(Applications of Categorical Probability Theory to Finance; ACPF)」というタイトルで,8月と2月にワークショップを開催し,他の研究者とともに,理論的側面に光を当てた議論を展開した.これらの議論は,(1)時間一貫性のない確率過程の最適化問題,(2)一般化したフィルトレーションの拡張,(3)各エージェントが持つ主観的フィルトレーションによる資産価格の評価,および(4)コモディティのconvenience yieldの圏論的表現,など多岐にわたるもので,エージェントの信念の変化も含む微細構造による構造的アプローチを理論化する作業であった.特に足立は,(3)に関する中間結果を,海外を含む2件の会議で発表した.実証実験に必要な高頻度データベースを構築するあたって重要なのは,板情報過程の再現である.これに関して,研究代表者の足立は,日本証券取引所が提供しているFLEX Fullのヒストリカル情報を使って研究を進める準備を行った.また,足立は高頻度取引への応用の観点で板情報力学を含むアルゴリズム取引の理論および一般への啓蒙についてまとめた書籍を1編出版し,これに関する講演も行った.さらに足立は,株式だけでなく仮想通貨の板情報過程の研究もあわせて行い,ビットコイン価格の時系列理論の応用に関する英語の共著論文1編が出版され,英語のワーキングペーパー1編を公開した.なお,このワーキングペーパーでの結果は特許出願中である.研究代表者の足立は,高頻度取引に関する英語の共著論文1編,およびビットコイン価格の時系列に関する英語の論文1編がそれぞれ出版された.またビットコインの参照価格に関する研究を1件英語の共著ワーキングペーパーにまとめ投稿した.さらに1日分で10GB程度になる大規模な固定長バイナリ形式データから,板情報を再生するために必要なCSVファイルを取り出すためのライブラリ開発の予備実験を終え,実装面での準備を整えることができた.

圏論的確率論に関しては,足立と研究協力者の琉との英語の共著論文が1編採択された.さらに主観的フィルトレーションに関するこれまでの研究結果を,研究分担者の中島と琉との3人の共著のワーキングペーパーにまとめる目処がたっている.また中島は,convenience yieldに関する研究結果を,国外を含む5つの会議で発表し,今後の圏論的確率論を使った展開に道筋をつけた.研究代表者の足立は,研究分担者の中島,研究協力者の琉との共著での主観的フィルトレーションに関するワーキングペーパーをまとめ,それについて国内外での発表をする.また2019年度中に,この論文の英文査読論文誌への投稿を目指す.さらに2018年度に続いて,「圏論的確率論のファイナンスへの応用」ワークショップを1,2回開催する予定である.実証データによる解析については,東証の10年分のティック・データの解析ライブラリの初版を完成させ,その上でエージェントを動かすための人工市場の構築を目指す.その際に,機械学習の手法を応用することも考えている.(理由)研究代表者の足立の国際会議の出張費用が想定よりも低かったこと,およびデータ解析用PCの発注を手控えたことによる..ただし,その余剰分を年度内に使いきるよりも,次年度により高機能なデータ解析用PCを購入するほうが妥当と考えたため.(使用計画)次年度にデータ解析用PCの購入費用に充てる予定である.
カテゴリ形成と推論的思考の脳内機序の研究

カテゴリやルールに基づく行動制御が、脳内のどこでどのように行われているかを調べることを目的として、ニホンザルを動物モデルとして、単一ニューロン活動の記録を行った。前頭連合野には、カテゴリやルールをコードするニューロンとともに、予測される結果をコードしているニューロンが見出された。また、前頭連合野を経頭蓋磁気刺激(TMS)によって抑制すると、カテゴリやルールに基づいた行動の切り替えができなくなったが、連合学習には全く影響がなかった。これらの結果により、前頭連合野がカテゴリやルールなどを基にしたトップダウン的な行動の制御に関わっていることが示唆された。記録されたニューロン活動を基に、前頭連合野の神経回路モデルを提案した。高等脊椎動物は、経験した刺激-結果、あるいは刺激-反応-結果の関係を、それぞれ個別に学習するのではなく、同じ結果を導く刺激をグループ化して認識している、すなわち、刺激の機能的等価性に基づいて刺激のカテゴリ化を行っていることを示唆する知見がある(Vaughan(1988)J ExpPsychol, Anim Behav Processes 14, 36-42)。このような刺激のカテゴリ化は、情報表現の効率化に役立つだけでなく、同じカテゴリのメンバーは同じ性質を持つという、刺激の等価性に基づく推論的思考を行う基盤になりうる。本研究では、刺激等価性に基づくカテゴリの成立と、カテゴリに基づく推論について、その脳内機序を明らかにしていくことを目的とする。そのため、カテゴリを用いて推論を行わせる「カテゴリ逆転課題」をサルに行わせ、課題遂行中に前頭連合野や側頭連合野の神経活動の細胞外記録を行う。動物実験で得られた知見をヒトで検証するため、サルと同様の課題を用いて、ヒトを対象とした脳機能イメージングや経頭蓋磁気刺激を行う。霊長類をはじめとする高等動物は、刺激とその意味の関係を個別に学習するだけでなく、学習した刺激の等価性に基づいて刺激をカテゴリ的に認識することが知られている。刺激の等価性に基づくカテゴリの形成や、それに基づいた推論は、これまでほとんど神経科学の対象となったことはなかった。そこで、本研究ではまず、それらの心理機能の神経基盤を調べるための「グループ逆転課題」を開発し、サルにカテゴリ認識能力および推論能力があることを行動学的に確かめた。課題の基本的デザインは、条件刺激(抽象図形)の後に無条件刺激(ジュースまたは食塩水)を与えるパブロフ型条件付け課題である。8個の抽象図形によって構成される刺激セットを作成し、セット中のすべての刺激が8試行で1回ずつ使われるように、擬似ランダム系列を用いて各試行で呈示する刺激を決めた(8試行=1ブロック)。あるセッション(通常612ブロックから成る)では、8個の刺激のうち半数(カテゴリX)の刺激のいずれかが呈示されるとその後にジュースを、残り(カテゴリY)の刺激のいずれかが呈示されるとその後に食塩水を与え、次のセッションではその関係を逆転させて、カテゴリXの刺激の後には食塩水を、カテゴリYの刺激の後にはジュースを与えるということを繰り返した。サルにとっては、ジュースは快刺激、食塩水は嫌悪刺激であるので、ジュースを示す手がかり刺激が呈示された試行では、ソレノイドバルブが開くタイミングで口を開けてジュースを受け止め、食塩水を示す手がかり刺激が呈示された試行では、そのタイミングで口を閉じて食塩水を避けるのが正しい反応となる。逆転後の第一ブロックにおいて、サルは個別の刺激についてはじめて逆転を経験するので、そこで正しく反応するためには、カテゴリに基づいた推論を行う必要がある(推論ブロック)。この課題を、3つの刺激セットを交代で用いながらオーバートレーニングをした後には、逆転後の2試行目から正しく反応できるようになった。すなわち、サルは、ただひとつの刺激について、それまでのジュースに代わって食塩水が与えられたことを経験すると、同じカテゴリの残りの3刺激についても同様のことがおこるとともに、別のカテゴリの4刺激について、それまでの食塩水に代わってジュースが与えられることを予測できたのである。これらの結果によって、サルが、等価性に基づいた刺激のカテゴリ化が行えること、また、そのカテゴリに基づいて帰納的推論が行えることが明らかになった。高等脊椎動物は、経験した刺激-結果、あるいは刺激-反応-結果の関係を、それぞれ個別に学習するのではなく、同じ結果を導く刺激をグループ化して認識している、すなわち、刺激の機能的等価性に基づいて刺激のカテゴリ化を行っていることを示唆する知見がある。本研究では、刺激等価性に基づくカテゴリの成立と、カテゴリに基づく推論について、その脳内機序を明らかにするため、カテゴリを用いて推論を行わせる「カテゴリ逆転課題」をサルに行わせ、課題遂行中に神経活動の細胞外記録を行った。これまでに得られた結果は次の通りである。

サルの前頭連合野には、報酬を予測する手がかりとなる視覚刺激に反応するニューロンが多く見つかった。それらのニューロンは、視覚刺激に対する反応から、大きく3つのグループに分けることができた。A)刺激と連合している結果に関係なく、常に特定の範疇に属する刺激に強い反応を示し、カテゴリをコードしていると考えられるニューロン、B)特定のカテゴリに属する刺激が特定の結果と連合しているときに強い反応を示し、カテゴリと結果の連合をコードしていると考えられるニューロン、C)どのような刺激でもそれが特定の結果に連合しているときに強い反応を示し、カテゴリを超えて、刺激によって予期される結果をコードしていると考えられるニューロン、である。これらの結果から、前頭連合野が、他の領域から入力されたカテゴリの情報に自らが保持しているルールの情報を統合することによって、適切な行動を選択し、その情報を他の脳領域に出力していることが示唆された。高等脊椎動物は、経験した刺激-結果、あるいは刺激-反応-結果の関係を、それぞれ個別に学習するのではなく、同じ結果を導く刺激をグループ化して認識している、すなわち、刺激の機能的等価性に基づいて刺激のカテゴリ化を行っていることを示唆する知見がある。このような刺激のカテゴリ化は、情報表現の効率化に役立つだけでなく、同じカテゴリのメンバーは同じ性質を持つという、刺激の等価性に基づく推論的思考を行う基盤になりうる。本研究は、カテゴリを用いて推論を行わせる「カテゴリ逆転課題」をサルに行わせ、課題に関係した脳活動を計測したり、脳活動を局所的に阻害した時の行動の変化を調べたりすることにより、刺激等価性に基づくカテゴリの成立と、カテゴリに基づく推論について、その脳内機序を明らかにすることを目的としている。研究計画の4年目にあたる本年は、これまで前頭連合野から記録したデータの詳細な分析を行い、前頭連合野がカテゴリを基にした行動制御に重要な役割を果たしていることを明らかにした。また、一方で、前頭連合野にはカテゴリの長期記憶が貯蔵されていないことも示唆されたので、カテゴリの長期記憶は、側頭連合野に貯蔵されている可能性が高くなった。そこで、次年度に側頭連合野からニューロン活動の記録を行うための準備・予備実験を行った。また、前頭連合野の機能を阻害し、行動への影響を調べるため、反復経頭蓋磁気刺激(rTMS)を行うための準備・予備実験も行った。これまでに、複数の刺激を用いた連合学習やその逆転学習(グループ逆転課題)を、サルに繰り返して行わせると、ルールやカテゴリなどの情報を積極的に使って状況の変化に対応するようになることが行動学的に示された。また、この課題を行わせながら前頭連合野からニューロン活動を記録すると、ルールや、学習の結果として形成された刺激カテゴリをコードしているニューロンが多く見つかり、前頭連合野が文脈情報(ルール)や知識(カテゴリ)に基づいたトップダウン的な行動の制御にかかわっていることが示唆された。
Ｇｃｍ遺伝子と血中カルシウム濃度調節器官の獲得に関する環境進化発生学的研究

脊椎動物はその進化の過程で水中から陸上に進出した。血中カルシウム濃度は生命維持のために一定に保たれていなければならないが、これを制御する器官は棲息環境中のカルシウムの濃度や分布形態によって多様である。我々は、マウス、ゼブラフィッシュ、両者の共通祖先に近い原始的条鰭類魚類であるポリプテルスなどの各種脊椎動物を用いて、ゲノム中のGcm遺伝子の数やその発現制御機構の変化がどのように各器官の形成や機能に影響を与えたのかを調べることに着想し、コンディショナルノックアウトマウスの作成、ゼブラフィッシュ塩類細胞エンハンサーの解析、ポリプテルス外鰓の発生解析、比較ゲノム解析を行った。Gcm1とGcm2のコンディショナルノックアウトマウスを作成するためのベクターの構築を行った。しかしながら構築に予想外の困難が生じ、年度内にベクターの構築が完了しなかったため、次年度に引き続き行った。平成22年度に再度ベクターを構築し、Gcm1とGcm2のコンディショナルノックアウトマウスの作成を行った。ゼブラフィッシュ塩類細胞の発生におけるGcm遺伝子の機能解析とエンハンサー解析では、Gcm2遺伝子の5`側、3'側に200300bpの塩類細胞特異的エンハンサーを同定した。このエンハンサーはプロトンポンプ型塩類細胞(HRC)においてGcm2遺伝子を発現させるものであった。得られたエンハンサーの塩基配列に複数の転写因子結合配列の候補を見いだし、この部分を欠失した改変エンハンサーの活性をゼブラフィッシュ胚を用いて検証したが、エンハンサー活性は維持されており、上流候補転写因子を絞り込むには至らなかった。脊椎動物のGcm遺伝子とそのシンテニーブロックの比較解析を行い、Gcm2遺伝子に関してはその起源を無顎類にまで遡ることができたが、Gcm1に関してはその起源が明らかでなくさらなる比較解析が必要である。Gcm1とGcm2の特異的ポリクローナル抗体の作製とGcm2のモノクローナル抗体の作製を行い、実験に用いる十分量の抗体を得ることに成功した。昨年度に引き続き、Gcm1とGcm2のコンディショナルノックアウトマウスの作成を行った。ゼブラフィッシュ塩類細胞の発生におけるGcm2遺伝子の機能解析では、ゼブラフィッシュのプロトンポンプ型塩類細胞(HRC)塩類細胞特異的エンハンサーは、真骨魚類であるメダカ、クサフグ、トゲウオの公開されているゲノム塩基配列において未解析部分に相当し相同領域の同定には至らなかった。しかし、メダカとクサフグ胚においてGcm2がゼブラフィッシュ同様に一部の体表塩類細胞に発現していることを明らかにし、胚への遺伝子導入により、メダカ胚とクサフグ胚の体表塩類細胞においてゼブラフィッシュの当エンハンサーが転写活性を示すことを明らかにした。また同時に、より原始的な魚類であるチョウザメ、ポリプテルスにおいて、体表塩類細胞は存在するもののGcm2は発現せず、また両生類ゼノパスの体表塩類細胞でもGcm2が発現しないことを明らかにした。このことは、今回同定したゼブラフィッシュの当エンハンサーは真骨魚類が進化する際に真骨魚類独自に獲得されたエンハンサーであることを示しており、今後はこのエンハンサーの獲得が体表塩類細胞の生理機能をどのように変化させたかを明らかにすることが課題となる(論文投稿中)。脊椎動物のGcm遺伝子の系統進化に関しては、原索動物ナメクジウオに2つのGcm遺伝子を同定したが、Gcm1かGcm2であるかの区別がつかなかった。また、無顎類ヤツメウナギから4つのGcm遺伝子を同定したが、明らかなGcm2は1つであり、残りの3つはGcm1かGcm2の区別が困難であった。一部は偽遺伝子化している可能性もある。軟骨魚類、条鰭魚類、肉鰭類の進化分岐点で、どのようにGcm1とGcm2が進化してきたのか、特にGcm1遺伝子が如何にして生じたのかを明らかにするため、条鰭類には存在しないGcm1の遺伝子のシンテニーブロックの比較解析を進めている。マウスのGcm遺伝子の副甲状腺および腎尿細管における機能解析を行うものの、十分な結果を得ることができなかったため次年度も引き続き解析を行うこととした。前年度までに、ゼブラフィッシュの塩類細胞におけるGcm2遺伝子のエンハンサーを解析し、このエンハンサーの獲得がGcm2を発現する塩類細胞の成立に寄与した可能性を示唆したが、ゼブラフィッシュにおいてカルシウムチャネルを発現する塩類細胞はGcm2発現塩類細胞自体ではなく、隣接する細胞であることが明らかとなった。この2つの細胞はお互いに隣接して存在することから、発生学的にないしは生理学的に関連している可能性は少なくなく、この関係を明らかにすることが課題となった。

ポリプテルスの外鰓発生の解析に関しては、性腺刺激ホルモン放出ホルモン剤Ovaprimを用いて8ペアのつがいをローテーションさせて定期的に胚を得ることで可能となり、細胞標識実験や遺伝子の発現抑制実験が可能となった。蛍光色素標識実験から、外鰓は神経胚期の頭部神経摺の後端腹側上皮から生じることがわかった.ゼブラフィッシュのGcm2遺伝子の周辺領域の塩基配列は他の四肢動物のGcm2遺伝子間よりも格段に保存性が低く、これは真骨魚における全ゲノム倍加による遺伝子の多様化が原因であると予想された。そのため全ゲノム倍加前のゲノム形態を残すと予想されるポリプテルスのGcm2遺伝子の周囲の塩基配列を明らかにすることとした。既存のポリプテルスのゲノムBACライブラリーには残念ながらGcm2周辺領域を含むクローンが存在しなかったため、新たにゲノムBACライブラリーを構築した。現在クローンの選出の準備を行っている。また国立遺伝学研究所の協力で全ゲノムショットガンシーケンシングも開始したため、これらの成果により周辺領域の配列比較が可能になることが期待される。Gcm2のコンディショナルKOマウスのホモ接合体では、creマウスを交配しなくても異所性副甲状腺が生じていた。原因としてノックインベクター内のneo耐性遺伝子の影響と、遺伝学的背景を考え、Flpマウスによるneo耐性遺伝子の除去、他施設の作製したGcm2 KOマウスを組み合わせ表現型解析を行っている。また、Gcm1コンディショナルKOマウスの解析も同様に、neo耐性遺伝子の除去を行い、Gcm1 KOマウス、造後腎中胚葉に発現するWT1-creマウスおよびCre-ERマウスとの交配を進め、表現型解析を行うマウスの作成を行っている。ポリプテルスの外鰓は神経褶の舌骨弓領域とその腹側下方の表皮外胚葉の領域が関与し、この表皮外胚葉部位が裏打ちする内胚葉の構造を肥厚膨出することから発生が始まった。Gcm2遺伝子の発現はこの外鰓芽の発生と共に開始し、外鰓芽の外胚葉上皮に発現していた。モルフォリーノ注入によるGcm2遺伝子の機能抑制に関しては、まだ結果を得るに至っていない。ナメクジウオに存在する2つのGcm遺伝子の一つは脊椎動物のGcm2と同様にMAK, Elvol2とシンテニーを持っていた。ヤツメウナギはGcm2遺伝子とGcm1遺伝子を有していた。すべての脊椎動物の系統でGcm2遺伝子を確認したが、Gcm1を有することが確認されたのは四肢動物、シーラカンス,ガー、ヤツメウナギだけであった。すなわちGcm1とGcm2は脊椎動物が進化した時点で生じ、Gcm1は条鰭魚類から真骨魚類の進化課程で、独立に失われてきたことが示唆された。ポリプテルスのドラフトゲノム配列とBACライブラリー由来の塩基配列との比較によりアセンブルが信頼できる領域として、Gcm2遺伝子とMak遺伝子の間のゲノム配列を他の脊椎動物と比較したところ、この部位には特徴的な保存された非翻訳領域は存在しなかった。クロマチン免疫沈降とChip-Seq実験は共同研究者の研究室が解散したため実施できなかった。ポリプテルスのゲノム解析から、四肢動物にまで保存されるGcm1及びGcm2シンテニーブロックの存在が明らかになった。Gcm2シンテニーブロックでは各遺伝子が四肢動物と同じ配置で保存されていた。
発育発達がサッカー選手の持久的及び間欠的運動能力に及ぼす影響

本研究では、サッカー選手における持久的及び間欠的運動能力からみた体力的要素の発達過程について明らかにすることを目的とした。その結果、Yo-Yo intermittent recoverytest (Level 1と2)は、12分間走との間に有意な相関関係が認められた。また、Yo-Yo intermittent recoverytest (Level 1と2)は、それぞれ14歳から15歳の間の思春期中に著しく発達することを明らかにした。さらに、サイドに位置する選手において、Yo-Yo intermittent recoverytestの結果が試合中の移動距離を反映することを明らかにした。本研究は、発育期(10歳から20歳まで)の男子サッカー選手を対象に、各年齢カテゴリーにおいてサッカー競技に必要とされる持久的及び間欠的運動能力について測定することにより、サッカー選手における1持久的及び間欠的運動能力の発達過程の解明、2実際の競技パフォーマンス(試合における走行距離)と持久的及び間欠的運動能力の関連性、3持久的及び間欠的トレーニングが競技パフォーマンスに及ぼす影響について明らかにしようとするものである。本年度は、大学生男子サッカー選手を対象とした12分間走とYo-Yoテスト(Yo-Yo intermittent Level1:YYIR1及びLevel2:YYIR2)による持久的及び間欠的運動能力の測定を実施した。その結果、YYIR1及びYYIR2と12分間走との間には有意な相関関係が認められた。また、本研究における12分間走とYo-Yoテストの結果は、これまでの先行研究の結果と比較して同等もしくはそれ以上の値を示したことから、本研究に参加した被検者の競技レベルは高いものと考えられた。この他に、試合中の移動距離の計測に利用予定であるGPSセンサによる予備実験及び測定準備を実施した。次年度は、このセンサを利用した実験及び発育期の選手を対象に持久的及び間欠的運動能力の測定を実施する予定である。本研究は、発育期(10歳から20歳まで)の男子サッカー選手を対象に、各年齢カテゴリーにおいてサッカー競技に必要とされる持久的及び間欠的運動能力について測定することにより、サッカー選手における1持久的及び間欠的運動能力の発達傾向の解明、2実際の競技パフォーマンス(試合中の走行距離)と持久的及び完結的運動能力との関連性、3持久的及び間欠的トレーニングが競技パフォーマンスに及ぼす影響について明らかにしようとするものである。本年度は、中学生及び高校生におけるYo-Yo intermittent recoverytest Level1:YYIRL1 and Level2:YYIRL2)による持久的及び間欠的運動能力の測定を実施した。YYIRL1及びYYIRL2は、15歳以降の年齢において急激な発達傾向を示したことから、思春期中における発育スパートと対応している可能性が考えられた。また、試合中における移動距離及び移動速度についてGPS装置を用いて測定した結果、高校生サッカー選手では、1試合で約910kmの走行距離を有していた。さらに、その走行距離の約7割を13.1km/h以上の高速度域で走っていることを明らかにした。次年度については、発育期の幅広い選手を対象に、GPS装置による試合中の移動距離及び移動速度についての測定を実施する予定である。本研究は、発育期の男子サッカー選手を対象に、各年齢カテゴリーにおいてサッカー競技に必要とされる持久的及び間欠的運動能力について測定することにより、サッカー選手における1持久的及び間欠的運動能力の発達傾向の解明、2実際の競技パフォーマンスと持久的及び間欠的運動能力との関連性、3持久的及び間欠的トレーニングが競技パフォーマンスに及ぼす影響について明らかにしようとするものである。本研究の成果として、これまで、トレーニング現場において旧くから実施されてきた12分間走(持久的運動能力テスト)は、Yo-Yo test(間欠的持久走テスト)との間に有意な相関関係が存在することを明らかにした。また、Yo-Yo testの中でも、開始時の走速度が速いLevel2の方が、サッカー選手の間欠的持久性能力を推察できる可能性を明らかにした。持久性間欠的運動能力の発達については、有酸素性能力のみならず、高強度の間欠的な運動能力についても、思春期中に著しく発達する可能性が推察され、思春期以降のサッカー選手の体力は、そのベースとなる有酸素性能力を高めることのみならず、これを上回る間欠的な運動能力を有するもしくは、身に付けなければ、高校生の後半以降、大学生の年代にかけてサッカーの試合に必要な体力水準を獲得・維持できないことを明らかにした。また、高校生年代における試合中の総走行距離に占める高強度運動の割合について検討したところ、試合中の約70%を高強度(13km/h)で走行しており、走行距離とYo-Yo testの関連性については、ポジションによってその特性が異なることを明らかにした。本年度は、予定した研究課題の内、中学生及び高校生サッカー選手における持久的及び間欠的運動能力について測定を実施することができた。また、高校生サッカー選手を中心にGPS装置による試合中の移動距離及び移動速度の測定を実施できたことから、当初予定した研究計画は、順調に進展しているものと考えている。

トレーニング科学、発育発達今後の研究推進方策としては、中学生及び大学生サッカー選手における試合中の移動距離及び移動速度の測定を継続的に実施することで、持久的運動能力及び間欠的運動能力の発達過程とこれらが試合中の競技パフォーマンスに及ぼす影響について検討する予定である。本年度は、予定した研究課題の内、大学生サッカー選手における持久的運動能力及び間欠的運動能力についての測定を実施することができた。また、試合中の移動距離等を計測するためのGPSセンサの予備実験及び実験準備を実施した。この実験準備に時間を要したものの、大学生選手についてはすでに100名を対象に持久的及び間欠的運動能力のデータを取得済みであることから、当初予定した研究計画はおおむね順調に進展しているものと考えている。次年度は発育期(10歳代)の被検者における持久的運動能力及び間欠的運動能力についての測定を実施し、試合中の移動距離等のデータとの関連性について検討したい。本研究課題の実施にあたり、次年度使用額が生じた理由は、本年度中に測定課題を修了しなかった被検者がいたことによるものである。したがって、対象の被検者に対して謝金の支払いを次年度に先送りすることとなった。これまでに取得済みである大学生選手の12分間走及びYo-Yoテストのデータから、成人サッカー選手に必要とされる持久的及び間欠的運動能力について明らかにした。今後の研究推進方策としては、小学生から高校生までのサッカー選手における測定を実施することにより、発育期から成人までのサッカー選手における持久的及び間欠的運動能力の発達について明らかにする予定である。また、GPSセンサを利用した試合中の移動距離等のデータから持久的及び間欠的運動能力との関連性について検討する予定である。次年度使用額については、今後測定を完了した被検者の謝金として使用する。本研究課題の実施に当たり、次年度使用額が生じた理由は、その大半が、被検者に支払われる謝金であったためである。しかしながら、本年度中に測定を完了できなかった被検者がいたため、その謝金の支払いを次年度に先送りすることとなった。次年使用額については、今後、測定を完了できなかった被検者を対象に測定を行う予定であることから、主として被検者謝金として使用する。
言語訓練への応用を目的とした吃音における経頭蓋直流電流刺激の効果に関する研究

【目的】tDCSでの刺激後に言語処理活動がどのように変化するかを確認するために、まず、P600を惹起する言語刺激を確定することを目的とした。【方法】刺激文として、袋小路文(祖父が庭で転んだ孫を助け起こした)、構文の再校正を生じない単文(祖父が庭で転んだ)、構文の再構成を生じない重文(祖父が庭で転んで孫を呼んだ)の3つのパターンの文章を各100文ずつ用意した。文章はすべて日本語であった。用意した300文は、15文を1セットとし、20セットとした。対象者は日本語を母語とし、日本語を話す正常成人話者10名であった。文章をモニター上に1文節ずつ提示し、袋小路文と判断した場合に対象者にボタン押しを要求する課題を行った。対象者には「3語目の動詞の主語が1語目で内と判断したらボタンをおしてください」と教示した。課題を実施する際の対象者の反応について、脳波計を用いて事象関連電位を計測した。探査電極は、F3,Fz,F4,C3,Cz,C4,P3,Pz,P4の9電極であった。得られたERPについては、500から700ミリセカンドで生じる陽性成分の偏位について分析した【結果】被験者が袋小路文で正しくボタン押しを行っているかどうかを検討したところ、正答率はすべての被験者で95%を超えていた。被験者すべてが3種類の文章を区別できていると推測できた。ERPを観察したところ、袋小路文のPzにおいて、500ー700ミリセカンドの位置に陽性方向に電位の変化が認められた。重文と袋小路文との500ー700ミリセカンドでの偏位についてt検定をおこなったところ、有意な差は確認できなかった。対象者を増やして確認する必要があると考えられた。tDCSの刺激方法については、別に検討を実施している。1例として、電極の適切な設置や安全対策など、学術情報の収集も含めてシドニーにて研修講座を受講した。本研究では言語課題をタスクとし、tDCS刺激にタスクの実施状況により変化が認められるかどうかを検討する必要があるため、ERPでN400とP600が確実に惹起する言語課題を確定することが先ず必要である。P600について刺激を作成してERPを計測したが、統計的な有意差の認められる結果が得られなかった。ERPの計測方法についてノイズの減少、被験者の増加を行い、データ収集を実施している。今後の研究の推進としては、1N400およびP600を惹起できる言語刺激を用いて、ERPを測定する2tDCSでの刺激を実施する3再度、N400およびP600を計測し、ERPの変化を観察する。以上の手続きを、正常話者15名、成人吃音者15名で実施する予定である。これまでの研究の経験から、成人吃音者にはばらつきが大きいと考えられる。成人吃音者のグループにおいてはサブグループ化を検討し、対象者の数を増やす必要が生じる可能性がある。

P600について刺激を作成してERPを計測したが、統計的な有意差の認められる結果が得られなかった。ERPの計測方法についてノイズの減少、被験者の増加を行い、データ収集を実施している。今後の研究の推進としては、1N400およびP600を惹起できる言語刺激を用いて、ERPを測定する2tDCSでの刺激を実施する3再度、N400およびP600を計測し、ERPの変化を観察する。以上の手続きを、正常話者15名、成人吃音者15名で実施する予定である。これまでの研究の経験から、成人吃音者にはばらつきが大きいと考えられる。成人吃音者のグループにおいてはサブグループ化を検討し、対象者の数を増やす必要が生じる可能性がある。
非平衡散逸系におけるプロトコル依存性の解析とその「熱」機関への応用

粉体等の非熱的な系を典型例として散逸のある非平衡系の統計力学による一般論を論じる上でプロトコルに依存した振舞が普遍的に見られる。例えば断熱操作に屡々現れる幾何学的位相はその典型例であり、熱機関のフィードバック制御や非熱的な非ガウスノイズの研究や粉体の流れの制御としてのレオロジーの研究もその範囲内にある。それらの性質の機構を明らかにして、「熱」機関に応用しようというのが本研究計画の目的であった。これらの課題に対して理論的に取り組み、一定の成果を挙げたために3年に年限短縮をした。また研究分担者の一人は多くの褒章に輝き、研究代表者のグループからも物理学会若手奨励賞が出る等、一定の成果を挙げた。2013年度にはプロトコル依存性を論じる前段階として剪断粉体系のMCTの定式化を試み、幾つかの国際会議で招待講演を行い、論文を投稿した。しかしながら未だ完成には道遠く、現在も手直しを行っている。振動剪断粉体系での剛性率の充たすスケーリングについても雪崩と絡めて機構を解明し、論文を投稿した。また粉体のような時間反転対称性のない系の揺らぎの定理、Jarzynski等式等の拡張を確証した論文を出版した。量子ドット系に関しては操作経路に依存したエントロピーの存在を確立した論文を出版した。また局在スピンが存在する場合についても平均バイアスのない系でのポンピングカレントの存在を解析的に求めた論文を投稿した。更にポンピングカレントの非断熱効果を明らかにした。非ガウス熱浴系の研究については、熱浴の性質だけでなく伝導を担う系の性質に依存するその特異な熱伝導の性質を明らかにした論文を出版した。また圧力が一緒で温度が異なる気体を隔てる断熱ピストンが動く方向が摩擦係数の大きさに依存して変わる事を示した。またエンタングルメント熱機関の構築に向けてエンタングルメントから受ける熱力学的仕事を明らかにした論文を発表し、量子力学的なゆらぎの定理を発表した。非ガウスノイズは非平衡系において普遍的に現れるノイズであり、その存在によって特異なプロトコルに依存した「熱」機関を作り得る可能性を秘めている。しかし、その発現メカニズムは明らかになっていなかった。当該年度は研究代表者のグループでブレークスルーがあり、ガウスノイズと非熱的なノイズの共存によって非ガウスノイズが普遍的に現れる事を明らかにした。また、代表者等は熱浴をサイクリックに制御する事でパラメータ空間に現れるベリー曲率を利用した量子ポンプに流れるカレントの非断熱効果を解析的に明らかにする事や、その考え方を液晶高分子に適用する事にも成功した。更になだれが与える剛性率への影響や、粘着性粉粒子のレオロジー、高密度剪断粉体系のモード結合理論、量子ローレンツ気体での固有値解析が使えない例外点での扱いに成果を出した。一方、量子非平衡系においてエントロピー生成をどう定義すべきかは基本的な問題である。沙川らは従来理論的に提案されていた量子軌道を用いた定義と、量子相対エントロピーを用いた定義が等価であることを証明した。それに基づき、量子相対エントロピーの単調性の新しい証明を、特別なクラスのCPTP写像について示した。また沙川はフィンランドのグループとの共同研究により、単一電子箱を用いて、フィードバック制御により情報を仕事に変換する情報熱機関を実験的に実現した。この際の効率は約75%であった。さらに相互情報量を含んだ形の一般化Jarzynski等式を検証した。また渡辺は、孤立量子系の熱化に際し、マクロな物理量の緩和現象がランダムな帯行列によって近似的に記述されることを示し、マクロな物理量の緩和のタイムスケールはシステムサイズが大きくなるにつれて長くなる事を示している。この成果は未だ論文としてまとめられていないが、興味深い知見である。4年計画の3年目であったが、進捗が早く、切りが良かったので本研究計画の最終年度とした。本年度の研究として、研究代表者としてはミクロ理論から出発して粉体流の粘性率の発散を定量的に予言する事に成功し、それをPRLに出版したた事を第一に取り上げたい。その他、非ガウスノイズの研究の集大成が行われ、その成果が一定の注目を集めた事、国際共同研究が進展し、その成果の出版物が一定の注目を集めた事を記録に留めたい。分担者のうち、沙川の露出度、注目度は非常に高く、多くの国際会議の招待講演、オリジナルの研究成果の発表の他に本の執筆を行った。彼のマックスウェルの悪魔とそのにフィードバックコントロールの研究にも大きな成果が出て、今後異なったフェーズに移るだろう。内山はミラノ大学との共同研究を論文として出版した他、国際会議を主宰した。渡辺は多くの研究会で発表する機会があった。

代表者と沙川を中心に研究論文は雑誌論文だけでも13本で、数多くの招待講演をこなし、実績は順調に挙がっている。また交付申請書と照らし合わせてもほぼ予定通り研究が進んでいると言って良い。27年度が最終年度であるため、記入しない。非平衡統計力学今後の研究も概ね交付申請書に書いた計画に従い進めていく予定である。研究メンバー間の議論を深めるために研究成果交換会を開き、随時Skype等を使って議論を深めていく予定である。研究実績の概要に見る通り、多くの成果がこの1年で得られており、査読付き雑誌論文の出版だけ数えても17本、内外での招待講演も12件に上っている。また交付申請書と照らし合わせてみても、概ね予定通り研究が進行している。勿論、一部の研究についてはそれをまとめる段階、或いは論文投稿後の修正等に予定より時間がかかっている面もあるが、想定内と言える。2月には研究分担者が一堂に集まって研究成果報告会を行い、その情報の相互交換を行った。今後の研究も当初の研究計画申請書に書かれた方針に概ね従って一層の推進を行う予定である。分担者間の研究上の情報交換もSkypeやe-mailを通して積極的に行い、更に年に一度は分担者を集めて成果報告会並びに研究上の議論を行う予定である。繰り越しが2015円出たが誤差のうちであり、無理に残高ゼロにしなかった結果である。僅か2015円なので、その他の雑費として使用する予定である。
グラフ電卓・コンピュータを用いた数学教材のビジュアリゼーションの研究

本研究ではビジュアリゼーションを、「数学的概念・原理もしくは問題についての幾何的・グラフ的表現をコンピュータ、電卓や手によって学習者が作りあげ、使用するプロセス」と定義した。本研究では、米国数学会と英国の研究を参考にし、特に関数、微積分、幾何の内容についてビジュアリゼーションのプロセスを取り入れた20時間分の教材を開発し、また併せて実際の授業で試用して評価を行った。本研究では次のことを行った。1、先行研究の検討米国数学会刊行の「数学とビジュアリゼーション」並びに英国のDavid Tallのビジュアル思考の研究を検討した。また、それらの研究において使用されているソフトウェアを購入し、実際にそのビジュアリゼーションを検討した。2、ビジュアリゼーション教材の開発以下の教材を、現職教員並びに修士課程院生(筑波大)と共同で開発した。関数教材6時間分、幾何教材8時間分、微積分教材12時間分3、教材の評価(平成5年11月-平成6年1月)開発した教材、特に関数、幾何、微積分から一つを選んで、試行的な授業を中学校ならびに高等学校で行った。また、その効果について評価を行った。