hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
スーパーコンピュータの構成と性能に関する基礎研究

1.研究活動の要約本研究では,スーパーコンピュータの構成に向けての基本設計概念を命令セットレベルで作成することを目的として,スタンフォード大学と共同研究を行うことを計画した。このために,研究代表者と研究分担者(長谷川勝夫,深瀬政秋,萩原将文,小林広明,杉本理)は合計35回の研究連絡会議を開いた。その内訳は(1)スタンフォード大学において21回,(2)研究分担者(Michael j.Flynn教授と杉本理)を東北大学に招へいして7回,(3)研究分担者(後藤英介)を交えて東北大学で7回,である。これらの研究連絡会議には,オブザーバーが適宜討論に参加した。2.研究方針これらの研究連絡会議において,はじめにスーパーコンピュータの汎用化に向けて頭脳の左脳と右脳の機能を計算機科学の範疇で整理した。次に,本研究では入出力部のRIGHTコンピュータと処理部のLEFTコンピュータで超越スーパーコンピュータを構成することを目指すことを決めた。3.LEFTコンピュータに関する研究実績LEFTコンピュータについては,ベクトル演算の他にスカラー演算,論理演算,言語処理等が従来の処理速度を1桁以上上回る命令レベル中心の計算機アーキテクチャの設計を行うことを計画した。ジェットパイプライン,ウエーブパイプライン,シンボリックアーキテクチャの研究を行ったことにより,この項目はかなりの程度まで達成した。(1)ジェットパイプラインジェットパイプラインは,フォンノイマン型計算機に属するほとんど全てのプロセッサを1つのプロセッサに集積化したものである。ジェットパイプラインによるリバモアループの処理時間に関して,従来のフォンノイマ型計算機に関する概念では説明することのできない興味ある成果が得られた。(2)ウエーブパイプライン従来の画一化されたパイプライ方式の待ち時間の無駄を解消するウエーブパイプライン方式の研究を行った。ウエーブパイプラインをシリコンチップ上に最適に配置することに関して有用な知見が得られた。(3)シンボリックアーキテクチャLEFTコンピュータを構成するための第3のアーキテクチャとして,リスト構造に対する新しい並列処理システムであるシンボリックアーキテクチャの研究を行った。シンボリックアーキテクチャの構造に対するリストの処理速度の依存性に関して,興味ある結果が得られた。4.RIGHTコンピュータに関する研究実績RIGHTコンピュータについては,OSレベルアーキテクチャからマイクロ命令レベルの計算機アーキテキチャに亘る一貫した設計論の検討を計画した。このため,ニューロコンピュータとファジイコンピュータの従来の成果を検討した。医学的な見地から新しい右脳のモデルの検討が必要であることが明かとなった。REGHTコンピュータの構成要素として以下のような研究を行った。(1)過疎分散方式メモリ連想記憶方式の過疎分散方式メモリを,これまで方式或いはアルゴリズムの確立されていなかったパターン認識に応用した。この研究を通して,過疎分散方式メモリはアナログモデルのパターン認識をデジタル処理と結合できることが明らかとなった。(2)意志志向計算機(MOC)人間の想像性にかかわる計算機としてMOCを提案し,右脳の機能実現に対するMOCの可能性を検討した。(3)新しい右脳型計算機ニューラルネットワークに基づく新しい右脳型計算機の研究を行った。学習アルゴリズム,連想メモリとその性能評価に関して有用な知見を得た。REGHT

コンピュータの構成要素として以下のような研究を行った。(1)過疎分散方式メモリ連想記憶方式の過疎分散方式メモリを,これまで方式或いはアルゴリズムの確立されていなかったパターン認識に応用した。この研究を通して,過疎分散方式メモリはアナログモデルのパターン認識をデジタル処理と結合できることが明らかとなった。(2)意志志向計算機(MOC)人間の想像性にかかわる計算機としてMOCを提案し,右脳の機能実現に対するMOCの可能性を検討した。(3)新しい右脳型計算機ニューラルネットワークに基づく新しい右脳型計算機の研究を行った。学習アルゴリズム,連想メモリとその性能評価に関して有用な知見を得た。本研究では、ス-パ-コンピュ-タの構成に向けての基本設計概念を命令セットレベルで作成することを目的として、スタンフォ-ド大学と共同研究を行うことを計画した。このために、研究代表者と研究分担者(長谷川勝夫,深瀬政秋、小林広明、杉本理)が同大学において研究分担者(Michael J.Flynn教授)の研究グル-プと12回の連絡会議を開いた。また国内では4回の会議を開いた。これらの会議には、適宜オブザ-バ-が参加した。これらの会議を通して、ス-パ-コンピュ-タの汎用化に向けて頭脳の左脳と右脳の機能を計算機科学の範疇で整理した。次に、本研究では入出力部のRIGHTコンピュ-タと処理部のLEFTコンピュ-タで超越ス-パ-コンピュ-タを構成することを目指することを決めた。LEFTコンピュ-タについては、ベクトル演算の他にスカラ-演算、論理演算、言語処理等が従来の処理速度を1桁以上上回る命令レベル中心の計算機ア-キテクチャの設計を行うことを計画した。ジェットパイプライン、波状パイプライン、リスト構造の新しい超並列処理のシステムの研究を行ったことにより、この項目はかなりの程度まで達成した。RIGHTコンピュ-タについては、OSレベルア-キテクチャからマイクロ命令レベルの計算機ア-キテクチャに亘る一貫した設計論の検討を計画した。このため、ニュ-ロコンピュ-タとファジイコンピュ-タの従来の成果を検討した。医学的な見地から新しい右脳のモデルの検討が必要であることが明らかとなった。一方RIGHTコンピュ-タの構成要素として過疎分散分式メモリをパタ-ン認識に応用する研究も開始した。RIGHTコンピュ-タの設計論は平成4年度に着手する。
奈良時代における「格」の特質に関する研究

1唐代の「格」とは、「格」として編纂されたもののみを指し(以下、狭義の格と呼ぶ)、単なる詔・勅などの単行法令は(以下、広義の格と呼ぶ)、格とは呼ばない。2日本には、「弘仁格」編纂まで、狭義の格は存在せず、したがって、奈良時代には「格」という法制用語は存在しても、唐の格とは本質的な相違がある。3しかしながら、奈良時代初期には、唐に倣い日本でも格編纂が試みられた可能性がある。しかし、唐の格や三代の格のように、編纂時に無効になった箇所を削除したり、格文の書き換え・増補を行った可能性は低く、単に単行法令を集積した形態だったと思われる。したがって、「格」とは言っても広義の格に属したと推定される。4唐で格が編纂された背景には、漢代以降の法令の蓄積があったことが挙げられるが、奈良時代には律令制の継受以降まだ日が浅く、単行法が十分蓄積されていなかった。これが狭義の格が編纂されなかった理由と考えられる。5「弘仁格」編纂以降、「貞観格」編纂を画期として、日本にも狭義の格の意識が浸透するが、形式上は広義の格を踏襲し、唐の格の引用法とは大きな相違がある。
社会的相互作用場面における行為主体感の生起特徴の検討

行為主体感とは、自分の行為が何らかの結果を生じさせた時に、その結果を生じさせたのが自分であると感じる感覚のことである。これまでの行為主体感の研究は主に単純な状況でのみ行われてきた。しかし、日常場面はそうではなく、人間やコンピューターのような自分以外の存在(他者)と相互作用しながら、成功や失敗を伴う課題を行うことが多い。本研究では、人間同士または人間と機械が協調もしくは敵対した状況下で、行為主体感がどのように生起するかを明らかにする。特に、課題の成功・失敗が行為主体感に与える影響が共同行為者との人間関係や共同行為者を機械であると認識するかによって影響を受けるかを検討する。上記の最終目標を達成するため、2018年度の目的は、2019年度及び2020年度に向けて、基本的な実験パラダイムを確立することであった。具体的には、課題の成功及び失敗が行為主体感に与える影響を調べるための実験パラダイム開発し、その課題を複数の人間が同時に行う共同作業状況に発展させることであった。この目的のため、先行研究のレビュー及び代表者が過去に行った先行研究を参考に、課題の成功と失敗が行為主体感に与える影響を調べるための基本的実験パラダイムを開発し、予備実験を行った。その結果、課題の成功が行為主体感を高める傾向が確認された。今後は当初の予定通り、この実験パラダイムを使用し、他者との相互作用が行為主体感に与える影響を詳細に検討する予定である。当初の計画では、2018年度の後半に本実験を行う予定であった。しかし、2019年度から大学を移ることに伴い、2018年度の後半から、想定外の業務が増え、本実験の着手が間に合わず、予備実験の実施にとどまったため。前所属よりも人的資源や使用可能な実験室が多くあるため、それらを上手に活用することにより(例えば、実験補助員を雇用するなど)、研究の実施スピードを増加させる。所属機関の移動に伴い、2018年度後半の業務が想定以上に増え、本来2018年度末に行う予定であった実験が行えなかったため。未使用分は、本来行う予定であった実験を2019年度初頭に行う際に、参加者への謝金及び実験補助員の給与として使用する。
DV被害者の自立支援と生活再建に関する研究

2007年度は、国内のDV被害者の支援機関等のヒアリング調査と、デンマークの先進事例を持つDV被害者の支援団体へのヒアリングを行った。国内調査は、都市部の配偶者暴力相談支援センター、男女共同参画室、母子生活支援施設、先進的な取り組み事例を持つ地方都市の男女共同参画室などをヒアリング調査した。ヒアリングの内容からは行政施策の違いが明らかになったが、その原因として、行政部内のドメスティックバイオレンス自体の認識不足からくる温度差がDV施策の地域格差を生み出していると推測された。地方はとりわけ、一人の職員が多種多様の業務のひとつとしてDVを担当しており、専門性の高い職員の不足が深刻であった。デンマーク調査においては、自立支援のための女性専用の避難シェルターのヒアリングを行った。デンマークのシェルターのほとんどは民間の力で設立されているにもかかわらず、運営資金は行政の補助金で運営されていること、シェルター設置基準については不明だが、居室の広さ、職員の数等、既存の日本の施設に比べると十分といえる生活環境が整っていたこと、また入所者は、コンタントイエルペ(社会扶助)によって生活していることなど、が明らかになった。また最近のデンマーク特有の問題として、移民の問題があり、貧困から逃れるためにデンマークに結婚にやってくる外国人妻が増加しているが、多くは社会から孤立し非常に弱い立場に追いやられていた。デンマークの事例は日本のDV施策への示唆となることが多く、今後もDV被害者への施策の先行事例として検討していきたい。2006年度は、DV防止法の見直しに向けての論点整理と、ヒアリング調査を行った。法の見直しへの論点整理は、DV防止法の成立過程について文献を中心にまとめ、また、全国シェルターネット会議へ参加し、DV被害者を保護する民間団体からの意見と現状の問題点を把握することにより整理を行った。調査としては、生活再建の阻害要因をみいだすことを目的とし数人のDV被害者のインタビューを実施した。インタビューは、主に、DVで保護された後のことに重点を置き、生活再建に必要な社会保障関連制度・福祉制度などの周辺の制度面についてインタビューを行った。インタビューの目的は、当事者の経験に基づいた語りから、数量調査では見えてこない要因を拾いあげることとした。具体的には、生活を立て直していくなかでの、(1)年金制度、(2)医療保険、(3)就労に至るまでに、困難な要因について質問をした。聞き取った内容は、本人が特定されないように語りを文節化し、年金、就労などといった項目別の内容に類型化し、分析を行った。インタビューの結果では、避難後しばらく健康保険証が使えないことや、新たに国民健康保険の加入や銀行口座の作成などにも困難が生じるといったこと、そうしたことから就労の選択の範囲まで制限しなければならないこと等が明らかになった。また、DVから避難してきて一定期間が経っても、元加害者に対する払拭できない不安感から、社会保険制度の加入への躊躇があり、そのためパート労働にとどまろうとするケースがあった。これらの阻害要因の多くは、二次的、三次的な影響として就労することにも問題が及んでいることがわかった。また、行政機関におけるDV担当者のドメスティック・バイオレンスあるいはDV防止法の認識度の違いなどが見出され、少なからず被害者が二次被害を受けている現実もあった。
労働運動とカトリック教会による新自由主義反対のための連携:アルゼンチンを中心に

本研究は1990年代のラテンアメリカで実施された新自由主義政策に反対した労働運動とカトリック教会の連携をアルゼンチンのケースを中心に検討することを目指したものである。研究のきっかけは、本来水と油の関係にある労働運動とカトリック教会が新自由主義反対という点で連携しているケースを見出したからであり、そうした事例を「ラテンアメリカにおけるカトリック教会と労働運動」のなかでまとめておいた。本研究はこの連携の実態をさらに掘り下げることを目指したが、研究を進める過程で労働運動の新自由主義に対する対応は支持から反対まで多様であること、カトリック教会も聖職者の一部が新自由主義に反対して労働者と共闘したことはあったものの、上層部は慎重で政府との対立を避けようとしたことがわかった。そこで、労働運動をポピュリズム(ペロニズム)の一部分として把握し、それを基にしてカトリック教会との関係を探ることを目指した。その成果が「ラテンアメリカにおける古典的ポピュリズムとネオポピュリズム;分析枠組の変化をめぐって」であり、メネム政権下の労働運動の体制が彼のネオポピュリズムに妥協的だったかを理論的観点から検討した。また、大陸的規模の新自由主義的協力ともいいうるFTAA(米州自由貿易圏)構想に関しても、アルゼンチンを含めたメルコスール諸国の労働運動の一部が強く反発し、カトリック教会も批判的姿勢を示しているが、教会は対話の必要性を強調するにとどまっており、そこに政治勢力としての教会の限界があることを「Mercosurから見たFTAA:政府と市民社会のレベルから」で示した。総じて、新自由主義への反対で労働運動とカトリック教会は連携しうる可能性があったが、労働側が分裂し、教会が政治活動に慎重なことなどから、両者の連携は一部に限られたといえよう。本年度は、アルゼンチン労働運動がカトリック教会といかにかかわってきたかを、アルゼンチン労働運動の歴史を跡づける作業のなかで検討した。その結果、1919年1月におこったいわゆる「悲劇の1週間」とよばれる労働運動に対する弾圧の際には、カトリック教会は伝統勢力と連携して労働運動を糾弾する側に立っていたこと、そうしたカトリック側の姿勢に変化が生じて労働者との関係が深まるのはペロン大統領時代(1946-55)であること、そして、66年にはじまる軍政期には教会は、革新的カトリシズム(解放の神学)派と保守派に二分され、前者がその行動を抑制されたのに対して、後者は軍政との協調を図ったことなどを確認した。なかでも、軍政期に体制協調姿勢が主流を占めたことは本研究とかかわる重要な点と思われる。というのは、チリやブラジルなどの教会と異なり、軍部の人権抑圧に協力したとして80年代以降の民政移管後にアルゼンチンの教会は批判にさらされ、名誉回復のために、社会問題への取り組みを活発化させたとも考えられるからである。ここに、新自由主義政策が生み出した貧困や失業の増大という弊害に対して教会が批判的態度を打ち出した一因があるといえよう。一方、労働者は新自由主義の最大の犠牲者という認識から、こうした教会の態度を好感し、ここに両者が共闘するひとつの素地があった。このような認識に基づき、本年度は、1980年代までの労働運動の歴史を"Organizaciones sindicales y Relaciones Laborales(1914-83)"(近刊)で検討し、軍政期における教会が民主化後の姿勢といかにつながるかについては、現在別稿を準備中である。2001年12月、アルゼンチンでは大衆の反政府デモがすさまじい高揚を見せ、遂にデラルア大統領が辞任に追い込まれた。この政治的社会的混乱は2002年に入ってから一層激化したために、本年度の前半には本研究の一部としてこの混乱の分析に力を入れた。それは、この政治危機を前に、カトリック教会が政治の表舞台に登場したからである。

具体的には、カトリック教会はイニズス会のベルゴグリオ大司教の指導の下に、国連開発計画(UNDP)と協力して、「社会対話」を大々的に推し進め、社会的融和を図ったことである。その際、教会は政治的不安定を招いた一因が90年代の行きすぎた新自由政策にあると見なし、その是正を目指した。また、「社会対話」には労働運動の指導者の多くが参加したために、教会と労働運動による新自由主義反対のための新たな連帯の可能性も高まったのだった。残念ながら、「社会対話」はその後参加組織の間で対立が激化し、期待した成果を挙げるに至らなかったが、それでも、アルゼンチンの危機に関するシンポジウムに出席した際の発言要旨と危機そのものを新自由主義政策(それは外交的には親米路線に他ならない)への反発として捉えた論文を公刊した。また、一昨年来続けてきたアルゼンチン労働運動に関する論文についても、今年度前半は若干の手直しを行い、後半に漸く『アルゼンチン史、20世紀第9巻』(スペイン語、アルゼンチン歴史学・学士院、ブエノスアイレス)の一部として上梓できた。その後は1990年代の後半における教会と労働運動との関係の分析を進めた。とくに新自由主義的な労働法の改正を目指した当時のメネム政府に反対して、一部の労働運動指導者は、カトリック教会に支援を求めていたので当時の労働界・政府・教会の関係を中心に分析を進めている。今年度は、アルゼンチンのメネム政権(1989-99)の新自由主義政策に対する労働側の反対運動を実証する作業を進めた。その際、労働運動が90年代に入って弱体化したことを確認しておくことが不可欠と思い、他の国々の事例を含めて、ラテンアメリカにおける90年代の労働運動の政治力低下のプロセスを論文としてまとめた。しかしながら、低下したとはいえ、労働運動の政治力が完全に消え去った訳ではなく、とくに第二期メネム政権(1995-99)期には、カトリック教会の支援を得たCGT(労働総同盟)は、余後効の廃止を含む労働法改正に頑強に抵抗し、改正を事実上骨抜きにするのに成功したのだった。このことは、労働の政治力の意義を物語っており、また、ネオポピュリズムとしてメネム政権を理解する際に、労働側の主体性を無視すべきでないことを示唆している。この点もラテンアメリカにおける古典的ポピュリズムとネオポピュリズムに関する論文の中で論じておいた。このように、労働側とカトリック教会の連携は、労働法の改正問題で一定の意義をもったが、90年代後半において、労働側が強く抵抗した健康保険の改正問題では、カトリック教会の態度はより中立的であった。その意味で、労働とカトリック教会との連携は、新自由主義政策すべてに関わった訳ではなく、選択的であった。また、カトリック教会のなかには、CGTなどの労働中央組織との結びつきよりは、失業者の運動を支援を重視するものもあり、他方労働側でもカトリック教会との協力に積極的なグループと反対派に分かれるなど、両者の関係は極めて複雑であった。ただし、そうした関係の多様性にもかかわらず、両勢力が協力して反対の姿勢をとったことが新自由主義政策の進展に一定の歯止めをかけたことは本研究において実証できたと思っている。
ガラスキャピラリーを用いたTEM観察用試料作製技術の開発

本研究はサブミクロン粒子の透過電子顕微鏡試料作製にガラスキャピラリーを用いることによる試料作製技術の開発を目的とした。サブミクロン領域約0.51.0μm程の粒子(金属,セラミックス)に化学修飾,機能性を付加した場合など微小領域観察には透過電子顕微鏡像が有効であるが透過電子顕微鏡試料作製においてイオン研磨装置では作製し難い大きさ,形状であることが経験的に知られている。具体的にこの研究ではガラスキャピラリーを用いることでディンプルグラインダー研磨,精密イオンポリッシング装置を用いて粒子試料を薄片化する技術を開発した。イオン研磨可能な状態にまで機械加工を施す場合,ガラスキャピラリーを用いることにより,円環状に硬い素材のサポートができることによりキャピラリー内部の粒子の素材(硬さ)に大きく影響されることなく均一に薄く加工(ディンプリング)が可能となった。機械加工の最適な条件はガラスキャピラリーの内径をΦ0.1mm以下にすることで実現できた。機械加工(ディンプリング)後の工程は精密イオンポリッシングであり,イオンビームモードをシングルまたはダブルのモジュレーション(ビーム入射方向)をそれぞれ検討したが広域観察ができる条件はシングルモードが最適であった。そしてこのイオンビームを入射する方向はキャピラリー中の粒子の分散,凝集状態により入射方向を変更することが求められるがキャピラリーは円環状であるため全方位からの入射選択が可能になることで薄片化させる粒子選択範囲も拡がることになり,結果, TEM観察領域を増大させることに成功した。
時変パラメータに依存したシステムの新しいモデル表現構築とその可変制御に関する研究

自然界や工学応用で現れる様々な非線形な現象やシステムのふるまいの理解と利用は,広い分野に重要な波及効果がある.本研究ではこのような目的のために必要となるモデルの表現や制御の方法に関する研究を主に,そこで必要となるアルゴリズムの創出と評価法の研究を従としておこなった.主な具体的成果は,設計に必要な計算量とモデリングの精度のバランスを考慮できるモデル表現の提案,アルゴリズムの計算複雑度の解析,非線形拡散現象の新しい性質の発見とエントロピーによるその定量的な理解である.自然界や工学応用で現れる様々な非線形な現象やシステムのふるまいの理解と利用は,広い分野に重要な波及効果がある.本研究ではこのような目的のために必要となるモデルの表現や制御の方法に関する研究を主に,そこで必要となるアルゴリズムの創出と評価法の研究を従としておこなった.主な具体的成果は,設計に必要な計算量とモデリングの精度のバランスを考慮できるモデル表現の提案,アルゴリズムの計算複雑度の解析,非線形拡散現象の新しい性質の発見とエントロピーによるその定量的な理解である.本研究の目的は,制御対象の動特性に大きく影響する時変パラメータの実時間情報にあわせて制御器を変化させるゲインスケジューリング(以下GS)制御の特徴を最も有効に活かすために不可欠な「様々な局面,状況における可変制御のためのモデリング手法の開発」と,そのモデリングにもとづいた「非線形・時変制御対象の様々な情報をうまく活用した可変制御系構築手法の開発」であった.このために設定した初年度の中間研究目標は,「G1:離散的な動作点における動特性データからのLPVモデリング」であった.G1に関して,未知制御対象パラメータのスケジューリング変数に対する変化率の上下限のみが既知という仮定の下で,制御対象の不確かさと制御のしやすさ(ロバスト性)を考慮して同定点を決定する手法を開発し,数値例を用いてその有効性を検証した[1].さらに計算上の工夫を施すことで,そのアルゴリズムの高速化が可能になり多数のパラメータがスケジューリング変数とともに変化するような制御対象への実用的な応用が可能であることを示した.またこの方法を非線形システムの軌道制御に応用し,軌道上の線形化システムの計算点あるいは同定点の数を減らす効率的なモデリング手法となることを示した[2].G2では我々が開発したひとつの計算手法をもとに,計算量と得られる解の精度のバランスをとる尺度の導出を精度保証つき数値計算の技巧を用いて検討した.[1]吉田,久保田,小原,ロバスト安定性を考慮したLPVモデルの同定計画,計測自動制御学会第34回制御理論シンポジウム資料,129-132(2005)[2]小原,久保田,吉田,ロバスト安定性を考慮したLPVモデルの同定点設計の効率化と非線形システム軌道制御への応用,計測自動制御学会第5回制御部門大会(2006)で発表予定本研究の目的は,制御対象の動特性に大きく影響する時変パラメータの実時間情報にあわせて制御器を変化させるゲインスケジューリング(以下GS)制御の特徴を最も有効に活かすために不可欠な「様々な局面,状況における可変制御のためのモデリング手法の開発」と,そのモデリングにもとづいた「非線形・時変制御対象の様々な情報をうまく活用した可変制御系構築手法の開発」であった.このために設定した中間研究目標のひとつである「離散的な動作点における動特性データからのLPVモデリング」に関して,未知制御対象パラメータのスケジューリング変数に対する変化率の上下限のみが既知という仮定の下で,制御対象の不確かさと制御のしやすさ(ロバスト性)を考慮して同定点を決定する手法を開発し,数値例を用いてその有効性を検証した[1].さらに計算上の工夫を施すことで,そのアルゴリズムの高速化が可能になり多数のパラメータがスケジューリング変数とともに変化するような制御対象への実用的な応用が可能であることを示した.またこの方法を非線形システムの軌道制御に応用し,軌道上の線形化システムの計算点あるいは同定点の数を減らす効率的なモデリング手法となることを示した[1].今年度は,生体システムや適応・推定機構や学習に関する文献の検討やこの分野の諸研究者の意見を通じてそれらの知見を活かしながら,時変パラメータを有する系の制御に関する実際的で有効な方法を探ってきた.その一環として,通常のエントロピーを1パラメータで拡張したTsallisエントロピーと呼ばれる量の最大化によるパラメータ推定に関する性質の検討をおこなった[2].[1]小原,久保田,吉田,ロバスト安定性を考慮したLPVモデルの同定点設計の効率化と非線形システム軌道制御への応用,計測自動制御学会第6回制御部門大会資料533-536(2006)[2]小原,Tsallis相対エントロピーの勾配流について,信学技報NLP2006-38,25-30(2006)本研究の目的は,制御対象の動特性に大きく影響する時変パラメータの実時間情報にあわせて制御器を変化させるゲインスケジューリング(以下GS)制御の特徴を最も有効に活かすために不可欠な「様々な局面,状況における可変制御のためのモデリング手法の開発」と,そのモデリングにもとづいた「非線形・時変制御対象の様々な情報をうまく活用した可変制御系構築手法の開発」であった.このための設計計算の根幹となる内点法の研究を行い,非常に重要な結果を得た.そこでは線形計画,半正定値計画を含む一般的な錐計画問題における計算複雑度が,その許容領域上の中心曲線と呼ばれる特徴的な曲線の曲率積分で陽に表せることを示した.この結果として,アルゴリズムを工夫すれば,現在主流となっているアルゴリズムの計算複雑度をより改善できる可能性のあることが示唆される.

この結果は現在投稿中であるが,その主要結果をまとめた解説記事は[1]に掲載された.また,非一様なシステムモデリングの基礎研究としてTsallisエントロピーと呼ばれる量の最大化によるパラメータ推定に関する性質の検討を行ってきた.その成果の一部は[2]で公表したが,引き続き結果を用いて非線形拡散方程式の性質を論じてゆく予定である.[1]土谷,小原:数学セミナー,Vol.47, 184-193 (2008)本研究の目的は,制御対象の動特性に大きく影響する時変パラメータの実時間情報にあわせて制御器を変化させるゲインスケジューリング(以下GS)制御の特徴を最も有効に活かすために不可欠な「様々な局面,状況における可変制御のためのモデリング手法の開発」と,そのモデリングにもとづいた「非線形・時変制御対象の様々な情報をうまく活用した可変制御系構築手法の開発」であった.このための設計計算の根幹となる内点法の研究を行い,非常に重要な結果を得た.そこでは線形計画,半正定値計画を含む一般的な錐計画問題における計算複雑度が,その許容領域上の中心曲線と呼ばれる特徴的な曲線の曲率積分で陽に表せることを示した.この結果として,アルゴリズムを工夫すれば,現在主流となっているアルゴリズムの計算複雑度をより改善できる可能性のあることが示唆される.この結果は現在投稿中であるが,その主要結果をまとめた解説記事は[1]に掲載された.また,非一様なシステムモデリングの基礎研究としてTsallisエントロピーと呼ばれる量の最大化によるパラメータ推定に関する性質の検討を行ってきた.その成果の一部は[2]で公表したが,引き続き結果を用いて非線形拡散方程式の性質を論じてゆく予定である.[1]土谷,小原:数学セミナー,Vol.47,184-193(2008)
損傷歯髄細胞の膜修復機構-象牙芽細胞への分化誘導の検討-

平成21・22年度研究課題である損傷歯髄細胞の膜修復機構の遂行にあたり、10週齢ラットの歯牙を使用して歯髄細胞に高速タービンにより機械的損傷を与え細胞の損傷状態と修復過程についての観察を行った。加えて損傷歯髄内における神経系の状態の観察も同時に行った。本研究の一部は2007年Journal of Dental Research(86(8)769-774にて報告した。また2010年度杏林大学医学部研究奨励賞を授与された。現在研究は続行中である。本研究を遂行するにあたり、口腔組織における原形質膜破壊と修復治癒機構の解明を目的とし研究を行なった。2007年に本研究の一部である歯周組織おもに歯肉と舌筋におけるブラッシング後の経過観察結果を,Journal of Dental Research (86(8):769-774,2007)にて報告した。この結果に基づき,損傷歯髄細胞における損傷状態と修復過程の観察を行なった。10週齢以上のマウス下顎中切歯に注水下にてエアタービンで露髄程度の機械的損傷を加え15分後,30分後,3数時間後にそれぞれ4%パラホルムアルデヒド溶液にて還流固定し,歯牙を周囲組織と共に摘出後,EDTA溶液にて脱灰し,10μパラフィン切片を作成した。切片は損傷細胞を同定するためC-fos抗体(2%bovine serum albumin,1:100希釈)にて染色後,蛍光顕微鏡下で観察を行った。同様に無損傷対照群として同個体上顎中切歯歯髄細胞切片も同条件下で染色後,観察を行った。その結果ラット歯牙において,タービン損傷後15分,30分後の歯牙切片においてC-fos抗体に濃染した損傷歯髄細胞が認められた。同時に、歯牙の形成過程,すなわち初期発生段階における歯髄内ならびに周囲への神経・血管系の分布状態を明らかにすることは、歯髄細胞の再生研究領域において極めて重要な課題であり,この領域においては未だに詳細が明らかにされていない。今回マウス胎仔(12.515.5日)を使用して歯胚形成初期における神経分布状態についての観察を行なった。深麻酔下にて妊娠マウスより13.5日15.5日までのマウス胎仔を摘出し,4%パラホルムアルデヒド溶液にて固定後、通法に従い凍結切片とパラフィン切片を作成した。試料は賦活処理後、神経系(PGP9.5)血管内皮系(CD31)の標識抗体にて,それぞれ免疫染色後,蛍光ならびに実体顕微鏡下での観察を行なっており,現在研究は継続中である。損傷歯髄細胞の膜修復機構研究の遂行にあたり、口腔領域組織における損傷細胞の修復治癒機構の解明を目的として研究を行った。本研究の一部(歯肉と舌筋におけるブラッシング後の組織損傷状態と修復について)は19年度にJournal of dental research〔86(8):769-774〕にて報告した。これらの結果に基づき損傷歯髄細胞における損傷状態と修復過程の観察を行った。また損傷歯髄内における神経線維の状態を同様に観察した。試料には10週齢以上のラットを使用し、ラット下顎中切歯遠心側中央部位に注水下でエアータービンにて点状露髄程度の機械的損傷を加え、1時間、3時間、24時間経過後にそれぞれ4%パラホルムアルデヒド溶液にて灌流固定を施した。なお非損傷対照群として同個体反対側下顎中切歯を使用した。歯牙は周囲組織と共に摘出し、EDTA(4°C)溶液中にて約6週間脱灰処理後、凍結試料を作成しそれぞれ10μ切片とした。染色には損傷細胞を同定するためC-fos抗体を使用し、また歯髄内の神経線維を観察するため、神経系に特異的に反応するProtein Gene Product9.5 (PGP9.5)を使用し染色後、蛍光ならびにレーザー顕微鏡下での観察を行なった。また歯髄の形成過程、すなわち初期発生段階における歯髄内の神経・血管系の分布状態の詳細は未だ明らかにされておらず、歯髄細胞の再生研究領域において極めて重要である本課題において同様に観察を行っている。試料には胎生11.5日から16日までのマウス胎仔を使用し、4%パラホルムアルデヒド溶液にて数日間固定後、通法に従いパラフィン切片を作成した。血管系の染色にCD31 (PCAM)を使用し神経系の染色PGP9.5にて染色を行い、蛍光顕微鏡下での観察を同様に行っており、両研究は現在継続中である
超高速磁気共鳴分光画像化法(EPSI)とその体内温度分布非侵襲画像計測への応用

昨年度使用した3TのMRI装置は昨年度中に静磁場強度の不均一性を含めいくつかの問題点が指摘され,静磁場補正システム,勾配磁場システム,コンピュータシステムが業者により全て刷新された.昨年度作成した超高速磁気共鳴分光画像化法の磁場系列のプログラムは新しいシステムでは動作しないので,まずプログラムの新システムへの適合を計った.さらに昨年度水抑制の不完全さならびにボクセル間の信号混入の影響があった点を鑑み,水抑制パルス及び体積励起パルスの付加を行い信号検出効率を改善した.また昨年度作成したバードケージ型プローブコイルは銅箔テープの貼り付けの方法に起因する画像強度のむら,可変コンデンサによる磁化率アーチファクトならびに動作不安定性が問題であった.本年度はこれらの点を改善するために,まずコイルの回路パターンの展開図を銅薄膜フィルム上に転写し,これをエッチングした後土台となるアクリル円筒にフィルムを巻きつける方法を採った.さらに可変コンデンサを調整後これをチップコンデンサに置き換えた.これらの結果,コイル特性は著しく改善した.家兔頭部用ならびに下腹部用として直径12cmならびに20cmのコイルを作製し撮像を試みた結果,各々の部位の組織の解剖学的構造を鮮明に可視化した画像を得ることができた.以上の成果の組み合わせとして,家兔頭部用コイルを用いた超高速磁気共鳴分光画像化法を試みようとしたが,現在MRI装置自体のトラブルのためまだスペクトル分布を得るに至っていない.しかしながら,ソフトならびにハードウエアの現在の到達レベルから考えて最終目標の達成は間近であると思われる.この2ヵ年の研究で得た成果を基にさらに検討を重ねる所在である.また本研究で作製したコイルは3TのMRI装置を利用した小動物実験ならびに人体の局所部位の撮像に一般に使用できるため今後の関連研究に役立てる次第である.以下の成果を得て本年度の目標をほぼ達成した.(1) EPSI法プログラムの開発とインストールEPSI磁場系列のプログラムを開発し3Tの全身用MRI装置にインストールした.微弱な内部基準部物質(水と同一のボクセルに含まれ,しかも温度による共鳴周波数の変化がない基準物質)を検出するために水信号抑制パルス列(3セットの励起RF磁場と横磁化撹乱傾斜磁場)を磁場系列に付加した.(2)小動物用プローブコイルの試作ネットワークアナライザ(本補助金にて購入)を用いて小動物用プローブコイル(8エレメントバードケージ)を設計・試作した.人腕で撮像試験を行い,良好な画像を得た.(3)ファントム実験による原理の確認エチレングリコールファントムをESPIにて撮像し,メチレン基を内部基準とした水酸基の化学シフトの温度依存性を測定するとともに温度分布の画像化を試みた.温度係数が文献値と一致するとともに良好な温度画像が得られることが確認された.(4)摘出臓器における温度分布画像化脂質メチレンを内部基準とした水プロトン化学シフトからブタ肝臓の温度分布を画像化し,試料温度推移を明確に可視化することができた.内部基準を用いた温度分布画像が試料位置ずれに対して不感であることを確認した.さらにブタ摘出脳をレーザー加温しその時の温度分布の画像化を試みた.本実験ではNAA(Nアセチルアスパラギン酸)信号を内部基準とするはずであったが,水抑制の不完全さならびにボクセル間の信号混入の影響でNAA信号を観測することはできなかった.(5)来年度の予定まずNAA信号検出のために水抑制パルスの倒れ角に対する拘束条件付加による最適化アルゴリズムの強化,及び体積励起パルスの付加によるボクセル間信号混入の低減を行う.その成果を踏まえて生きた家兎脳と試作コイルを用いて,高感度の信号検出行い,NAA基準で脳内温度分布の画像化を行う.昨年度使用した3TのMRI装置は昨年度中に静磁場強度の不均一性を含めいくつかの問題点が指摘され,静磁場補正システム,勾配磁場システム,コンピュータシステムが業者により全て刷新された.昨年度作成した超高速磁気共鳴分光画像化法の磁場系列のプログラムは新しいシステムでは動作しないので,まずプログラムの新システムへの適合を計った.さらに昨年度水抑制の不完全さならびにボクセル間の信号混入の影響があった点を鑑み,水抑制パルス及び体積励起パルスの付加を行い信号検出効率を改善した.また昨年度作成したバードケージ型プローブコイルは銅箔テープの貼り付けの方法に起因する画像強度のむら,可変コンデンサによる磁化率アーチファクトならびに動作不安定性が問題であった.本年度はこれらの点を改善するために,まずコイルの回路パターンの展開図を銅薄膜フィルム上に転写し,これをエッチングした後土台となるアクリル円筒にフィルムを巻きつける方法を採った.さらに可変コンデンサを調整後これをチップコンデンサに置き換えた.これらの結果,コイル特性は著しく改善した.家兔頭部用ならびに下腹部用として直径12cmならびに20cmのコイルを作製し撮像を試みた結果,各々の部位の組織の解剖学的構造を鮮明に可視化した画像を得ることができた.以上の成果の組み合わせとして,家兔頭部用コイルを用いた超高速磁気共鳴分光画像化法を試みようとしたが,現在MRI装置自体のトラブルのためまだスペクトル分布を得るに至っていない.しかしながら,ソフトならびにハードウエアの現在の到達レベルから考えて最終目標の達成は間近であると思われる.この2ヵ年の研究で得た成果を基にさらに検討を重ねる所在である.また本研究で作製したコイルは3TのMRI装置を利用した小動物実験ならびに人体の局所部位の撮像に一般に使用できるため今後の関連研究に役立てる次第である.
土壌汚染による土壌生態系への影響を評価するための食物連鎖モデルの構築

本研究では主にトビムシ類および多足類に関する基礎的データの収集と野外データの解析を行ったので報告する.1)2種のトビムシ(Folsomia candida, F.fimetaria)を用いた標準毒性試験法の検討を行った.これはOECDの試験ガイドラインの改訂を目標とする国際リングテストの一環であり,材料の調達や作業者の習熟なども検討の対象である.人工土壌に用いるピートの調達と調整にやや問題があった.2)ヒ素含有土壌のトビムシ相を調査して9科属58種のトビムシが得た。相対出現頻度が5%以上1を示した優占種はベソッカキトビムシ,ヤマシロトビムシ,キタフォルソムトビムシ,ムラサキトビムシ,ニッポンシロトビムシ,マドツチトビムシの6種で,いずれも日本の各地からしばしば高密度で観察される種類であった.他の調査地との比較から,本調査地の特長としては相対的にキタフォルソムトビムシとヤマトシロヒメトビムシが多く,メナシツチトビムシが少ないものと判断された.3)汚染後の時間経過と共に,土壌中の重金属の毒性は低くなることを,実験的に示した.つまり汚染させてから一定の時間をおいた土壌でミミズを飼育した場合,汚染してから時間が経った土壌ほど,ミミズのバイオマスが増加した.この結果を基に,様々な銅濃度で汚染後,どれほどの時間で非汚染土壌と同程度の毒性に至るのか,モデルで検討した.4)栃木県渡良瀬遊水地の土壌から6種の多足類(ムカデ類)を得た.汚染地域に生息するイシムカデ4種,ダイダイヒトフシヤスデ,モモブトイシムカデ,ゲジムカデ,フタマドジムカデおよび,非汚染地域に生息する3種,ダイダイヒトフシムカデ,フタマドジムカデ,ツメジムカデについて,体内の銅量をICP発光分光分析法によって測定した.本研究では主にトビムシ類および多足類に関する基礎的データの収集と野外データの解析を行ったので報告する.1)2種のトビムシ(Folsomia candida, F.fimetaria)を用いた標準毒性試験法の検討を行った.これはOECDの試験ガイドラインの改訂を目標とする国際リングテストの一環であり,材料の調達や作業者の習熟なども検討の対象である.人工土壌に用いるピートの調達と調整にやや問題があった.2)ヒ素含有土壌のトビムシ相を調査して9科属58種のトビムシが得た。相対出現頻度が5%以上1を示した優占種はベソッカキトビムシ,ヤマシロトビムシ,キタフォルソムトビムシ,ムラサキトビムシ,ニッポンシロトビムシ,マドツチトビムシの6種で,いずれも日本の各地からしばしば高密度で観察される種類であった.他の調査地との比較から,本調査地の特長としては相対的にキタフォルソムトビムシとヤマトシロヒメトビムシが多く,メナシツチトビムシが少ないものと判断された.3)汚染後の時間経過と共に,土壌中の重金属の毒性は低くなることを,実験的に示した.つまり汚染させてから一定の時間をおいた土壌でミミズを飼育した場合,汚染してから時間が経った土壌ほど,ミミズのバイオマスが増加した.この結果を基に,様々な銅濃度で汚染後,どれほどの時間で非汚染土壌と同程度の毒性に至るのか,モデルで検討した.4)栃木県渡良瀬遊水地の土壌から6種の多足類(ムカデ類)を得た.汚染地域に生息するイシムカデ4種,ダイダイヒトフシヤスデ,モモブトイシムカデ,ゲジムカデ,フタマドジムカデおよび,非汚染地域に生息する3種,ダイダイヒトフシムカデ,フタマドジムカデ,ツメジムカデについて,体内の銅量をICP発光分光分析法によって測定した.今年度は食物連鎖モデルの構築のため、主にトビムシと多足類(イシムカデ)を用いた基礎的実験および野外データの解析を行い、下記のような成果が得られたので報告する。1)ムカデの飼育を行うため、飼育容器および安定した飼育環境(定温インキュベーター15°C、20°C)を整えた。飼育ビンは小容器(直径2.5×高さ5cm)と大容器(直径10cm×高さ7cm)の2種類を用意し、容器中には石膏と活性炭を混ぜたものを厚さ2cmになるように敷き詰めた。2)野外土壌(神奈川県厚木市、雑木林)を採取し、その中からムカデの拾い取りを行った。採取されたムカデは体長が7mm14mmと比較的小さいため、1個体ずつ石膏をひいた小さな飼育容器に入れ、15°Cインキュベーター中で飼育した。石膏上で飼育できるのか疑問であったが、石膏に水をたっぷり含ませやや多めにしたところ飼育可能であった。飼育した種はダイダイヒトフシムカデMonotarsobius elegans Shinohara、ヒトフシムカデ属の1種Monotarsobius sp.である。これらの種は乾燥に強いので飼育中飼育容器内の湿度がある程度変化しても飼育しやすい。3)食物連鎖のモデル系をつくるため、ムカデがトビムシを食べるのか絶食させた個体を用い確認した。5日間絶食させた個体を飼育している容器中に、オオフォルソムトビムシF. candidaを20頭づつ投入したところ、ムカデは触角で感知するとすばやく捕食し、一度にすべてのトビムシ個体を食べた。

2度繰り返し同実験を行ったが、同様な行動をとりトビムシを摂食した。今年度は主にトビムシ類および多足類に関する基礎的データの収集と野外データの解析を行ったので報告する。1)栃木県渡良瀬遊水地において銅汚染の程度を測定し,汚染地域と非汚染地域に生息するトビムシ類とササラダニ類の群集解析を行った。出現種数はトビムシ類が22種、ササラダニ類が非汚染区では33種類,汚染地域では26種類であった。3)上記の汚染地域と非汚染地域に共通して生息するイシムカデ類Monotarsobius elegansについて,重金属(銅,亜鉛,鉛)が体内のどの部位に分布するか比較検討を行った。4)栃木県那須温泉および湯川近郊の土壌を採取し,土壌中の重金属類の定性分析および定量分析を行った。特に湯川近郊の土壌は天然に砒素を多く含有しており,この点も考慮しこれらの地域に生息するトビムシ種の群集解析を行った。5)オランダやデンマークを中心として今や世界各国で行われているトビムシ種Folsomia candidaを用いて重金属汚染のリスク評価を行うOECDリングテストをわが国においても初めて行ったので,その状況を詳細に報告する。
スモールワールド性を用いた次世代並列計算機向け相互結合網の研究

計算科学における大規模な問題の解決や、超ビッグデータ解析の高速化などの要求から、高性能計算システムの構築に対する需要が急速に大きくなっている。このような大規模計算機は無数の計算資源が密に接続された構造を持つ。この計算資源間の接続に「スモールワールドネットワーク」と呼ばれる大規模かつ複雑なネットワークを適用することにより、通信遅延の削減や通信帯域の向上をもたらすことが示されている。申請者はこうしたネットワークの大規模計算機への実用化に向けた課題の解決に取り組んでいる。第三年度である2017年度において申請者は、(1)スモールワールドネットワーク向けの分散ルーティング、及び(2)デッドロックフリー性保証のための仮想チャネル割り当て手法、の2点に着目し、第一年度・第二年度から継続して開発手法の改良に取り組んだ。さらに、(3)スモールワールドネットワーク向けの適応型デッドロックフリー・ルーティング理論について、第三年度より新たに取り組んだ。(1)について、本年度は大規模システムに適用可能であることを示すための提案手法の性能評価を行い、本手法が従来手法と比較して大規模ネットワークにおいて低コストで適用可能であることを示した。(2)については、提案手法のアルゴリズムにおけるメモリ使用量の削減を達成し、複数の従来手法に比べ計算時間・メモリ使用量の両面で有利であることを示した。これらの研究成果について、本年度は複数の国際学会誌にて発表を行った。(3)については、コンピュータアーキテクチャ分野のトップカンファレンスであるISCA'17にて今年発表された、規則的なネットワークにおいてパケット通信の循環依存を解消するための理論を先行研究とし、スモールワールドネットワーク向けに適用可能な新たなルーティング理論・手法を構築した。この研究成果について本年度国際会議で対外発表を行った。29年度が最終年度であるため、記入しない。大規模な科学計算用システムであるエクサスケール・コンピューティングや,ビッグデータ処理を目的とする商用のウェアハウススケール・コンピュータを実現するため,従来の並列計算機用ネットワークに代わる,大規模な並列計算機向けの高性能な専用ネットワークが求められている.一方で,ノード数をNとした際に平均経由ノード数がlog Nに比例して小さくなるスモールワールドネットワークが近年注目されており,その一種であるランダムネットワークを並列計算機向けに用いた場合,従来の規則網に比べエンドホスト間の通信遅延を大幅に削減できることが示されている.ランダムネットワークを用いた大規模な高性能計算機の実現のためには,(1)商用スイッチが保持するテーブルサイズの削減や(2)デッドロックと呼ばれる通信の行き詰まりの回避といった多数の課題が残されている.これらを解決するため,第一年度である2015年度において申請者は,先述の(1)の問題を解決するため,Compact Rouitngと呼ばれる必要テーブルサイズの小さいルーティング手法を応用し,ランダムネットワーク向けの分散ルーティング手法を提案した.さらに,(2)の問題については,任意のネットワーク及びルーティング手法に対して,デッドロックを保証するために必要な仮想チャネル数を削減する新たな手法を提案した.これらの手法は従来ランダムネットワークの研究であまり検討されていない実装面を強く意識したものであり,実システムへの応用が期待できる.今後は実アプリケーションを用いた提案手法の性能評価を行うとともに,耐故障性の向上や負荷分散を実現するための機構についても検討する.申請者は研究開始当初,スモールワールド・ネットワークを用いた大規模な高性能計算機の実現のため,従来の規則的なネットワークでは問題とならなかった実装上の問題点に着目し,それらの解決を目指した.考察の結果,申請者は,不規則ネットワークでは(1)ネットワークの大規模化に伴いスイッチのテーブルサイズが増加してしまうこと,さらに(2)デッドロックと呼ばれる通信の行き詰まりの回避が困難であること,といった問題点を見出した.そこで,第一年度である2015年度において申請者は, (1)の問題を解決するため,不規則ネットワークに広く応用可能な,必要テーブルサイズの小さいルーティング手法を考案した.さらに,(2)の問題を最小コストで解決するための,仮想チャネル削減方式を提案した.このように,申請者は,進学時より行っていた自らの研究を見直し,解決すべき課題を足元から固めつつ,本質的なテーマに対し新しく効果的な提案を行った.これらの研究は対外発表においても高く評価されており,電子情報通信学会ICD研究会若手優秀研究賞を受賞した.また,現在国際学会にも論文を提出中であり,業績面における進展も順調と言える.大規模科学技術計算や超ビッグデータに対するデータマイニングを目的として、エクサスケール・コンピューティングと呼ばれる巨大な高性能計算システムの構築に向けた取り組みが近年盛んに行われている。このようなシステムは人工知能の分野における技術的特異点をもたらすとも言われており、その鍵を握る技術が、無数の計算資源を接続する大規模複雑ネットワークであるとされている。このネットワークはスモールワールド性と呼ばれる特徴を持ち、計算システム内の通信遅延の削減や通信帯域の向上をもたらす。申請者はこうした複雑ネットワークの大規模計算機への実用化に向けた問題解決に取り組んでいる。第二年度である2016年度において申請者は、(1)複雑ネットワーク向けの拡張性の高いルーティング、及び(2)デッドロックフリー性を保証するための仮想チャネル数の削減、の2点に着目し、第一年度から継続して開発手法の改良に取り組んだ。(1)について、本年度は提案手法である近傍ノードへの経路情報を用いた分散ルーティングを、配線長制限を課した実システムに近い相互結合網に適用し、その性能を評価した。さらに、(2)について、提案手法の仮想チャネル割り当て方式を複雑ネットワークに適用し評価を行った。これらの研究について本年度は複数の国際会議にて対外発表を行い、高い評価を得た。

さらに、現在国際論文誌に論文を投稿中であり、業績面で多くの成果を上げたと言える。最終年度である2017年度は(1), (2)の手法を組み合わせた汎用性の高いルーティング機構を構築するとともに、チップ内ネットワークを含めた多様な相互結合網への応用を検討し、最終成果として取りまとめる予定である。申請者は第二年度である2016年度において、第一年度に着眼点として見出した(1)ランダムネットワーク向けのスケーラブルなルーティング、及び(2)デッドロックフリー性を保証するための仮想チャネル数の削減の2つの課題に取り組んだ。そして、これらの課題に対するオリジナルな手法をそれぞれ提案し、評価を行った。これらの手法は、複雑ネットワークの大規模計算機への実用化に向けて必要不可欠なものであり、複数の対外発表において高く評価された。具体的には国内研究会である電子情報通信学会集積回路研究専門委員会優秀若手講演賞や、国際会議であるCANDAR Best Paper Awardを受賞した。さらに、現在国際論文誌に論文を投稿中であり、双方ともConditional Acceptanceとなっている。このように、業績面での進捗は当初の計画以上であると言える。計算科学における大規模な問題の解決や、超ビッグデータ解析の高速化などの要求から、高性能計算システムの構築に対する需要が急速に大きくなっている。このような大規模計算機は無数の計算資源が密に接続された構造を持つ。この計算資源間の接続に「スモールワールドネットワーク」と呼ばれる大規模かつ複雑なネットワークを適用することにより、通信遅延の削減や通信帯域の向上をもたらすことが示されている。申請者はこうしたネットワークの大規模計算機への実用化に向けた課題の解決に取り組んでいる。第三年度である2017年度において申請者は、(1)スモールワールドネットワーク向けの分散ルーティング、及び(2)デッドロックフリー性保証のための仮想チャネル割り当て手法、の2点に着目し、第一年度・第二年度から継続して開発手法の改良に取り組んだ。さらに、(3)スモールワールドネットワーク向けの適応型デッドロックフリー・ルーティング理論について、第三年度より新たに取り組んだ。(1)について、本年度は大規模システムに適用可能であることを示すための提案手法の性能評価を行い、本手法が従来手法と比較して大規模ネットワークにおいて低コストで適用可能であることを示した。(2)については、提案手法のアルゴリズムにおけるメモリ使用量の削減を達成し、複数の従来手法に比べ計算時間・メモリ使用量の両面で有利であることを示した。これらの研究成果について、本年度は複数の国際学会誌にて発表を行った。
仮想空間における折り紙の対話型操作に関する研究

多重に折り重なる紙の構造を2分木のリスト構造を用いて表現することにより、リアルタイム操作のための高速処理に適応する紙のモデルを考案し、C言語のプログラムにより実際にインプリメントした。また、これを拡張して曲げも考慮した拡張された紙のモデルを実現することができた。これをもとにマウス入力によりグラフィックス画面上でインタラクティブに紙を折ったり、曲げたりすることができるインタラクティブシステムを実現した。また、システムのリアルタイム性についてのいくつかの実験を行った。モデルの変更に必要な処理とグラフィックスの描画に必要な処理についてそれぞれ独立に計算時間を測定し、双方についてリアルタイム性が十分に保持されていることを確認した。本システムはコンピュータグラフィックスを利用したインタラクティブシステムの基礎技術を含んでおり、今後更に高度な機能をもつインタラクティブシステムを実現していく上での基本モデルになるであろうと考える。研究成果については、6月末にオーストラリアにて開催されたCG International'94国際会議において"A Virtual Folding Simulator with Curved Surfaces"という題で発表し、絶大なる評価を得ることができた。また本研究は、本会議に出席のスイスのNadia Thalmann教授の薦めにより"An ORIGAMI Playing Simulator in the Virtual Space"という題で英文論文誌に掲載されることが既に決定している。