hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
8メートルクラス望遠鏡における可視光補償光学「面分光」の実現

大型望遠鏡において可視光域で初めての、補償光学を用いた装置での観測準備が整った.すばる望遠鏡の新補償光学システムへの私達の特徴ある装置の接続により、初めての装置というだけでなく、一足飛びに、複雑なデータの取得までもが可能となった.今後、本格的な試験観測が行われ、それに続いて、共同利用観測時間を通して天文学のコミュニティー全体に対して貢献することが期待される.大型望遠鏡において可視光域で初めての、補償光学を用いた装置での観測準備が整った.すばる望遠鏡の新補償光学システムへの私達の特徴ある装置の接続により、初めての装置というだけでなく、一足飛びに、複雑なデータの取得までもが可能となった.今後、本格的な試験観測が行われ、それに続いて、共同利用観測時間を通して天文学のコミュニティー全体に対して貢献することが期待される.京都三次元分光器第2号機(3DII)をすばる新補償光学システム(AO188)に接続するために、(1)光学的インターフェイスと(2)機械的インターフェイスの設計/製作を進めた。(1)については、AO188に送る波長域と3DIIで用いる波長域を鋭く分けるためのダイクロイック鏡の設計に成功した。ダイクロイック鏡の表裏を完全に平行にした場合に3DIIへ透過してくる光束に対して非点収差が生じる問題については、微小角度平行からずらした設計にすることにより解決した。(2)については、3DIIを設置/退避しやすくするための回転機構を含めて設計・製作を行った。これらの作業と並行して、3DIIの維持とこの装置を用いた共同観測・論文執筆にも努めた。例えば、重力レンズ天体を面分光観測した結果を論文として出版した。私たちと天体(超巨大ブラックホールに起因する活動性を示すクェーサなど)との間に別の天体(銀河など)が存在すると、間にある天体の重力の影響を受けて、奥にある天体が多重像となって観測される現象だ。この現象を利用すると、間にある天体の見えない質量を含めた質量分布の議論が可能となり、一方では、奥にある天体の極微の構造が引き伸ばされて空間分解できるようになる。この研究テーマは、3DIIのAO188への接続が成功した場合には即応用したいテーマである。可視光領域で初めての本格的な補償光学面分光を実現させるべく、京都三次元分光器第2号機(3DII)をすばる新補償光学システム(A0188)に接続するために、(1)光学的インターフェイスと(2)機械的インターフェイスの設計/製作を行っている。平成19年度は、繰り越した補助金も使用しながら(2)を実現化した。もともとの平成19年度補助金は、とくに機械的インターフェイスを精度・再現性良く置くために床に設置する固定点の製作やそのための打ち合わせの旅費に使用した。固定点の実際の床への取り付け、及びインターフェイスをA0188に組み合わせての試験観測までは間に合わなかったが、これらは平成20年度に行う予定である。これらの作業と並行して、3DIIの維持とこの装置を用いた共同観測・論文執筆や研究成果の公開にも努めた。例えば、重力レンズ天体を面分光観測した結果を論文として印刷中だったものが実際出版された。この研究テーマは、3DIIのA0188への接続が成功した場合には即応用したいテーマである。この内容を一般の方々にもわかりやすい形の文章にし、説明のイラスト入りでウェブページにも公開した。10年後程度におとずれるであろう可視光回折限界補償光学の時代に面分光を実現することを最終的な目標に、それまでの重要なステップとして、本研究の目的は、すばる望遠鏡においてここ12年で実現されるレベルの可視光補償光学に適合した、面分光装置を立ち上げることにある。つまり、可視光領域で初めての本格的な補償光学面分光を実現させることである。これまでの面分光の経験を活かし、比較的短期間で実現できるという点も重要である。今回、分光器(3DII)を新補償光学システム(A0188)に接続するためのハードウェアインターフェイスであるナスミス焦点用アダプタの試験に成功した。具体的には、i)分光器のアダプタへの設置、ii)アダプタ回転機構を用いた分光器姿勢の切り替え、iii)アダプタの移動、iv)アダプタ固定点の設置、に成功した。iii)は、普段分光器を使用しているカセグレン焦点階とナスミス焦点階との間の移動のことであり、ナスミス焦点階のクレーンを使用することにより、2つの階の間にある比較的狭い穴を通して移動する手順を確立することができた。iv)については、A0188の光軸調整用レーザを用いて固定点を定義することに成功している。なお、3DII専用の固定点設置穴をナスミス焦点床にあけることについては、ハワイ観測所によるレビュー委員会が設けられ、正式な形でも認められた。A0188グループは、複数のダイクロイック鏡(光学インターフェイス)を遠隔操作で精度良く入れ替えることのできるスライド機構を作成しており、これにより3DIIはA0188と有機的に結合されることになる。
故障利用攻撃を検出できる耐タンパー暗号回路設計に関する研究

近年、情報技術の進歩から暗号回路中の秘密鍵を解読する攻撃の成功により、暗号LSI回路に保存される機密情報の窃取など脅威が高まっている。暗号回路では、本来の暗号化・復号化機能に加えて、内部の秘密情報の不正読出しや機能の改変を防止する耐タンパー設計技術が求められている。そこで本研究では、近年提案された故障利用攻撃のメカニズムを解明し、このような攻撃を自動検出できる暗号LSI回路設計技術を確立した。この提案技術を利用することで、既存研究と比較して面積オーバーヘッドを削減し、かつ故障利用攻撃に対する耐性を高める。本年度における具体的な成果のうち、主な成果を以下に示す。“Scan-based Attack against Trivium Stream Cipher Independent of Scan Structure"では、スキャンチェインの構造に依存しないTriviumへのスキャンベース攻撃手法を提案した。提案手法では、1ビットレジスタ値の入力・動作サイクル数に対する変化がそのレジスタ固有の値になることを利用し、スキャンチェインの構造を求める。計算機実験の結果、高々1個の入力ペア、13サイクルでTriviumの内部状態を復元でき、元の平文を復元することができた。“Secure Scan Design with Dynamically Configurable Connection"では、安全性とテスト容易性を両立するセキュアスキャン・アーキテクチャを提案した。提案手法では、スキャンチェインをサブチェインに分割し、サブチェイン毎に接続順を仮想的に動的に変化させる。攻撃者はサブチャインの接続順の予測が困難であるが、テスト者は接続順を予測、操作可能であることで、安全性とテスト容易性を両立させる。AES暗号回路に提案手法を実装した結果、面積オーバーヘッドが0.5%と微小なことを示した。本年度は、まず、暗号回路における故障利用攻撃のメカニズムについての考察、ならびに、DPA対策を施した暗号回路と未対策の回路の故障利用攻撃の耐性についての考察を行った。前者では既存の故障利用攻撃手法について広く調査を行い、解析方法について調査および考察を行った。後者では、さまざまな暗号処理LSI回路について攻撃シミュレーションを行うことで故障利用攻撃の耐性を考察した。また、より安全性の高い暗号処理LSIを実現するという観点から、DPA対策を施した暗号回路と未対策の暗号回路における故障利用攻撃に対する安全性の評価を行った。具体的な成果のうち、主な成果を以下に示す。攻撃手法として、Camellia暗号回路に対するスキャンベース攻撃手法を提案した。Camelliaは共通ブロック暗号であり、AESよりも高い暗号攻撃耐性を持ち、AESと同等の処理性能を持つ暗号アルゴリズムである。提案手法では、複数の平文をLSIに入力したときに取得したスキャンデータのある1ビットの列データに着目することで、Camelliaの等価鍵を解読し、秘密鍵を復元できることを示した。また、スキャンチェインのレジスタ長を1024ビットとした場合でも、30個の平文を用いることで秘密鍵を解読できることを示した。故障利用攻撃の耐性に関して、鍵ベース構成のState Dependent Scan Flip Flopを用いた暗号回路へのセキュアスキャンアーキテクチャを提案した。提案手法では、従来手法と比べ、オンラインテストが可能になることで、テスト容易性が向上する一方で、スキャンベース攻撃に対する安全性は維持している。実験結果により、提案手法は様々な暗号回路において有効性があることを示した。また、クロックグリッチを利用した故障攻撃に対するカウンタ用いた耐タンパAES暗号回路を提案した。スマートカード等において利用される軽量ブロック暗号にLED暗号があり、LED暗号へのスキャンベース攻撃が報告されている。しかし、この手法ではLED暗号の鍵長を64ビットとしており、他の鍵長を考慮していないため、他の鍵長の場合、秘密鍵を解読できないという問題点がある。本研究では、LED暗号の鍵長が64ビットより大きい場合のスキャンベース攻撃手法を提案した。計算機実験により、暗号回路のみをスキャンチェインに含む場合、提案手法を用いて、平均145個の平文で128ビットの秘密鍵を復元可能であることがわかり、その有効性を示した。また、サイドチャネル攻撃用標準評価ボード(SASEBO-GII)上にLED暗号回路ならびに提案手法を実装した結果、16×16の平文を入力に対して、すべてのスキャンデータを9.48秒で得られることを示した、また、提案手法により、0.218秒で64ビットの秘密鍵を解読できることを示した。近年、暗号回路への攻撃手法として、故障解析が脅威となっている。回路への故障の発生方法には、レーザー照射やで電圧変動、クロックグリッチなどの方法があるが、実装や制御の容易性から、クロックグリッチが注目されている。対策手法として、回路を三重化して比較する空間冗長化手法や、同じ処理を2回行って比較する時間冗長化手法が存在する。しかし、これらの手法は面積オーバーヘッド、あるいは、時間オーバーヘッドが大きいという問題点がある。

本研究では、故障解析の誘因となるクロックグリッチを高速に自動検出可能で、かつ、面積オーバーヘッドを4.9%に抑えたAES暗号回路を提案した。工学本年度は、当初、計画していたように、「研究実績の概要」に記載したことをはじめとして、故障利用攻撃を自動検出できる暗号LSI回路の設計、その回路のシミュレーションによる性能評価、故障利用攻撃を自動修正できる暗号LSI回路設計の検討などを行うことが出来た。ただ、サイドチャネル攻撃用標準評価ボード(SASEBO)上で提案手法の実装・評価は完全に実装させることが出来ず今後の課題として残している。本年度は、当初、計画していた、暗号回路における故障利用攻撃のメカニズムの考察、暗号LSI回路における故障利用攻撃の耐性の考察・評価、ならびに、故障利用攻撃対策手法の検討を実施した。考察や評価に留まらず、新しい故障利用攻撃方法や故障利用攻撃対策手法を提案することが出来た。また、当初の計画では、暗号回路として、AESだけを対象とする予定だったが、他の回路も対象とすることが出来た。したがって、達成度は当初、計画していたよりも十分に高いと考える。今後は、当初の計画に従い、研究を進めていく。可能ならば、研究の推進速度を速める。具体的には、以下の通りである。1.故障利用攻撃を自動検出できる暗号LSI回路の改良2.サイドチャネル攻撃用標準評価ボード(SASEBO)上で提案手法の実装・評価3.故障利用攻撃を自動修正できる暗号LSI回路の設計今後は、当初の計画に従い、研究を進めていく。1.故障利用攻撃を自動検出できる暗号LSI回路設計2.シミュレーションによる提案手法の性能評価3.サイドチャネル攻撃用標準評価ボード(SASEBO)上で提案手法の実装・評価4.故障利用攻撃を自動修正できる暗号LSI回路設計の検討学会参加費が当初の予定よりも少ない支払いで済んだことによる。平成26年度は、故障利用解析用ソフトウェアの開発補助者への謝金を予定している。また、本研究では、一昨年度に購入した、サイドチャネル攻撃用標準評価ボード(SASEBO)を攻撃・評価プラットフォームとしている。その周辺部品等の購入のために物品費を計上している。これらの費用に充当する。平成25年度は、前年度に引き続き、暗号処理LSIへの故障利用攻撃手法と、それに対する防御手法に関する研究調査を行い、研究成果を学会等で発表する。そのために出張旅費、学会参加費等を計上している。24年度と同様に、故障利用解析用ソフトウェアの開発補助者への謝金を予定している。
ヘテロジニアス環境における高速フーリエ変換の並列アルゴリズムに関する研究

本研究の目的は,今後さらに出現すると予想されるヘテロジニアス環境において,高速フーリエ変換(fast Fourier Transform,以下FFT)の並列アルゴリズムの実現および評価を行うことである。科学技術計算に用いられる並列計算機としては,これまで並列スーパーコンピュータが主流であったが、最近はPC(パーソナルコンピュータ)を複数台ネットワークで接続した,いわゆるPCクラスタが価格性能比の点から急速に普及しつつある。PCクラスタでは予算の都合等により,ノードを途中で追加するといった状況が生じることがあるが,その時点では,より高速なプロセッサが既に発表されていることも多いことから,この場合一つのPCクラスタの中で異なる速度のプロセッサが存在することになる。平成18年度では,平成17年度に行った研究の継続として,CPU性能が3種類のヘテロジニアス環境における並列FFTアルゴリズムの研究を行った。このヘテロジニアス環境における並列FFTアルゴリズムに関しては,平成17年度に行った,CPU性能が2種類のヘテロジニアス環境における並列FFTアルゴリズムをもとに拡張を行った。CPU性能が3種類のヘテロジニアス環境を実現するために,平成17年に購入したPCクラスタに4台のPCを追加すると共に,性能評価を行った。また、平成18年度に行った研究成果を国際会議等で発表すると共に,それらの内容をまとめて学術雑誌等に論文を投稿する予定である。科学技術計算に用いられる並列計算機としては,これまで並列スーパーコンピュータが主流であったが,最近はPC(パーソナルコンピュータ)を複数台ネットワークで接続した,いわゆるPCクラスタが価格性能比の点から急速に普及しつつある。PCにおいては,プロセッサの速度向上が著しく,より高速なプロセッサが数ヶ月毎に発表されている。ホモジニアス環境を前提とした従来の並列FFTアルゴリズムをヘテロジニアス環境で実行した場合,速度の遅いプロセッサが速いプロセッサの足を引っ張ることになってしまい,結果として最も速度の遅いプロセッサの速度が各プロセッサの速度ということになる。したがって,ヘテロジニアス環境において高い性能を発揮させるためには,CPUの性能や通信性能などを考慮した上で,アルゴリズムを設計する必要がある。平成16年度では,同一アーキテクチャでCPU性能が異なるプロセッサからなるPCクラスタを構築し,このPCクラスタ上で並列FFTアルゴリズムを検討した。具体的には,今までに提案してきた,ホモジニアス環境における並列FFTアルゴリズムをもとに,ヘテロジニアス環境においてどのようなデータ分散,スケジューリングおよび通信方法が望ましいかについて研究を行った。また,平成16年度に行った研究成果を国際会議等で発表すると共に,それらの内容をまとめて学術雑誌等に論文を発表した。本研究の目的は,今後さらに出現すると予想されるヘテロジニアス環境において,高速フーリエ変換(fast Fourier transform,以下FFT)の並列アルゴリズムの実現および評価を行うことである。科学技術計算に用いられる計算機としては,これまで並列スーパーコンピュータが主流であったが,最近はPC(パーソナルコンピュータ)を複数台ネットワークで接続した,いわゆるPCクラスタが価格性能比の点から急速に普及しつつある。PCクラスタでは予算の都合等により,ノードを途中で追加するといった状況が生じることがあるが,その時点では,より高速なプロセッサが既に発表されていることも多いことから,この場合一つのPCクラスタの中で異なる速度のプロセッサが存存することになる。平成17年度では,同一アーキテクチャで各ノードのプロセッサ数が異なるPCクラスタを構築し,このPCクラスタ上で並列FFTアルゴリズムを検計した。また,平成17年度に行った研究成果を国際会議等で発表すると共に,それらの内容をまとめて学術雑誌等に論文を投稿する予定である。

このヘテロジニアス環境における並列FFTアルゴリズムに関しては,平成17年度に行った,CPU性能が2種類のヘテロジニアス環境における並列FFTアルゴリズムをもとに拡張を行った。CPU性能が3種類のヘテロジニアス環境を実現するために,平成17年に購入したPCクラスタに4台のPCを追加すると共に,性能評価を行った。また、平成18年度に行った研究成果を国際会議等で発表すると共に,それらの内容をまとめて学術雑誌等に論文を投稿する予定である。
歯車歯面におけるリップリング発生機構に関する研究

歯車歯面に発生するリップリング損傷防止について研究した.リップリング発生についてアムスラー型摩耗試験機による円筒試験,動力循環式歯車運転試験機による歯車試験によって実験的に研究を進めた.えられた結果を要約すると1.浸炭焼入れ材(SCM415H),高周波焼入れ材(S45C)および調質材では,リップリングの発生時期は殆ど異ならないが,窒素鋼材(SACM645)では他の材質のものに比べてリップリングの発生時期は遅く現われる.しかし材質の違いによるリップリングの形態に差異は見られない.2.材料硬度や組成によってリップリングの発生領域が微妙に変化する.すなわち浸炭焼入れしたSCM415Hが一番発生しやすく,次に高周波焼入れしたS45Cの順である.窒化処理したSACM645の場合には,硬度が最も高い材料であり,発生領域が非常に狭く,したがってリップリングを起こしにくい材料ということができる.3.発生したリップリングの波長はすべり率に比例して大きくなり,ヘルツ接触圧にも依存する傾向が明瞭にみられる.また表面流動層は顕著にはあらわれず,リップリングの凹部と凸部に金属組織や硬度の違いはみられない.さらにリップリングの発生の有無は残留応力の変化には殆ど影響を及ぼしていない.4.リップリング発生に及ぼす潤滑油の影響は顕著である.すなわちリップリングの発生領域で明瞭になったことであるが,摩耗が進行する場合はリップリングが発生しない.したがって潤滑油中の添加剤によって,たとえば硫黄系の添加剤では摩耗が進行しやすく,リップリングは発生しにくい.5.リップリングの発生が,ピッチング損傷に及ぼす影響について現在実験中であるが,影響は少なそうである.歯車歯面に発生するリップリング損傷防止について研究した.リップリング発生についてアムスラー型摩耗試験機による円筒試験,動力循環式歯車運転試験機による歯車試験によって実験的に研究を進めた.えられた結果を要約すると1.浸炭焼入れ材(SCM415H),高周波焼入れ材(S45C)および調質材では,リップリングの発生時期は殆ど異ならないが,窒素鋼材(SACM645)では他の材質のものに比べてリップリングの発生時期は遅く現われる.しかし材質の違いによるリップリングの形態に差異は見られない.2.材料硬度や組成によってリップリングの発生領域が微妙に変化する.すなわち浸炭焼入れしたSCM415Hが一番発生しやすく,次に高周波焼入れしたS45Cの順である.窒化処理したSACM645の場合には,硬度が最も高い材料であり,発生領域が非常に狭く,したがってリップリングを起こしにくい材料ということができる.3.発生したリップリングの波長はすべり率に比例して大きくなり,ヘルツ接触圧にも依存する傾向が明瞭にみられる.また表面流動層は顕著にはあらわれず,リップリングの凹部と凸部に金属組織や硬度の違いはみられない.さらにリップリングの発生の有無は残留応力の変化には殆ど影響を及ぼしていない.4.リップリング発生に及ぼす潤滑油の影響は顕著である.すなわちリップリングの発生領域で明瞭になったことであるが,摩耗が進行する場合はリップリングが発生しない.したがって潤滑油中の添加剤によって,たとえば硫黄系の添加剤では摩耗が進行しやすく,リップリングは発生しにくい.5.リップリングの発生が,ピッチング損傷に及ぼす影響について現在実験中であるが,影響は少なそうである.
裁判所と政治部門の対話・協働に関する基礎的研究

カナダでは、人権保障は、カナダ最高裁判所の違憲審査という1つの点によってではなく、カナダ最高裁判所と議会との対話によって実現すると考えられている。日本においても、人権保障や憲法保障は、最高裁判所による違憲審査という1つの点によって実現するのではなく、最高裁判所と国会や政治部門との「対話」という相互作用のプロセスによって実現することが実証された。1カナダ憲法の比較検討(対話のメカニズムと内容):平成25年度は、引き続きカナダにおける対話のメカニズムと具体的内容の解明を行うため、1対話を可能とする憲法の構造、2裁判所の判決の書き方、3議会の対応の仕方、4違憲判決を踏まえた新たな法律の違憲審査の在り方等を中心に分析した。2カナダでの本調査:平成25年9月12日から9月18日までの間、カナダのバンクーバーへ海外出張して、ブリティッシュ・コロンビア大学法科大学院で比較憲法およびカナダ憲法を担当している松井茂記教授から、本研究のレビューとアドバイスを受けるとともに、カナダの対話理論の最新の議論状況について説明を受け、議論を行った。3日本国憲法の検討(対話の事例分析):日本における最高裁と政治部門との対話の具体例として、最高裁が法律を違憲と判断した事案を中心に、判例の内容、国会審議の検討を行い、日本においても最高裁と国会や政治部門との対話が行われていることを実証した。最高裁と国会との対話には、最高裁の違憲判決⇒国会の法改正という一回的な対話と、最高裁の違憲判決⇒国会の法改正⇒最高裁の更なる違憲審査⇒国会の更なる法改正といった継続的な対話があることが明らかとなった。また、最高裁の違憲判決⇒地方公共団体の対応という最高裁と地方公共団体との対話も行われていることが明らかとなった。このような対話が実現しているのは、最高裁の違憲判決を尊重し、違憲判決に従った適切な立法措置等をとることが必要であるとの観念が国会や政治部門、地方公共団体に共有されているからである。ただ、最高裁が国会に対して法改正の必要性を示唆しても、最高裁が明示的な違憲判断を示さないと、国会が対応しないといった対話の失敗例もある。(佐々木雅寿著『対話的違憲審査の理論』(三省堂、2013年)参照)。1カナダ憲法の比較検討(対話のメカニズムと内容):平成24年度は、1カナダ最高裁の法律違憲判決の内容、2違憲判決後の議会の対応の内容、3違憲判決後に制定・改正された法律の違憲審査の内実、4対話のメカニズムと内容を、日本で入手可能なカナダ最高裁の判例、学説および議会議事録を中心に分析する作業を進めた。2カナダでの予備調査:平成24年9月10日から9月16日までの間、カナダのバンクーバーへ海外出張して、ブリティッシュ・コロンビア大学法科大学院で比較憲法およびカナダ憲法を担当している松井茂記教授と、カナダ憲法を担当しているヤング准教授から、カナダの対話理論の最新の議論状況について説明を受け、議論を行った。3日本国憲法の検討(対話と協働の事例分析):日本における最高裁と政治部門の対話・協働の具体例として、最高裁が法律を違憲と判断した事案を中心に、判例の内容、国会審議の検討を行い、日本においても最高裁と国会や政治部門との対話・協働が行われていることを実証した。1日本国憲法の検討(対話のメカニズムと内容):平成26年度前半は、日本で可能な対話のメカニズムとその具体的内容の解明を行った。その際、カナダ憲法の研究で得られた知見をふまえ、カナダ憲法の下で可能な対話のうち、カナダ憲法特有のものと、一般化・普遍化可能な要素の区分を試み、日本国憲法の下でも可能な対話の要素を探った。2補充研究:これまでの研究やカナダにおける調査等をふまえ、必要な補充研究を行った。最新の判例としては、嫡出でない子の相続分差別に関する最大決平成25・9・4民集67・6・1320とその後の国会における民法改正の動き、衆議院の定数訴訟に関する最大判平成25・11・20判例時報2205・3とその後の政治部門の対応等を検討した。その結果、最高裁判所と政治部門との継続的対話には、立法裁量の幅を一定に維持する効果を持つもの(衆議院中選挙区制の下での一票の較差に関する継続的対話)と、立法裁量の幅を漸次的に狭める効果を持つもの(衆議院小選挙区制の下での一票の較差に関する継続的対話、参議院の一票の較差に関する継続的対話、民法900条4号但書に関する継続的対話)があることが明らかとなった(佐々木雅寿「最高裁判所と政治部門との対話ー対話的違憲審査の理論」論究ジュリスト12号(2015年)206217頁)。

3研究成果のまとめと公表:平成26年度は、これまでの研究をふまえて、日本国憲法の下で可能な裁判所と政治部門の対話のメカニズムとその具体的内容をまとめ、論文として、また、座談会での発言として公表した(11.研究発表参照)。社会科学カナダにおける対話の検討については、まず、日本で入手可能な資料に基づいて、カナダ最高裁の判例、学説および議会議事録を中心に分析する作業を進めた。分析すべき判例についての検討がほぼ終了し、おおむね計画どおり進んでいる。平成25年9月12日から9月18日までの間、カナダのバンクーバーへ海外出張して、ブリティッシュ・コロンビア大学法科大学院の松井茂記教授から本研究のレビューとアドバイスを受けた。これもおおむね計画どおりの成果といえる。日本の対話に関しては、主に、法律を違憲と判断した最高裁判例とその後の法律改正の動きを分析し、日本においても最高裁と国会や政治部門との対話が行われていることを実証的に示し、その内容を、単著『対話的違憲審査の理論』として公表した。これも、ほぼ計画どおりの進展である。カナダにおける対話の検討については、まず、日本で入手可能な資料に基づいて、カナダ最高裁の判例、学説および議会議事録を中心に分析する作業を進めている。分析すべき基本的な判例のうち主要なものについての検討がほぼ終了し、おおむね計画どおり進んでいる。次に、平成24年9月10日から9月16日までの間、カナダのバンクーバーへ海外出張して、ブリティッシュ・コロンビア大学法科大学院の松井教授およびヤング准教授から本研究に関るアドバイスを受けることができた。これにより、カナダに関する今後の研究の方向性がほぼ確定した。これも計画どおりの成果といえる。日本の対話に関しては、主に、法律を違憲と判断した最高裁判例とその後の法律改正の動きを分析し、日本においても最高裁と国会や政治部門との対話が行われていることを実証的に示すことができた。1日本国憲法の検討(対話のメカニズムと内容):平成26年度前半は、日本で可能な対話のメカニズムとその具体的内容の解明を行う。その際、カナダ憲法の研究で得られた知見をふまえ、カナダ憲法の下で可能な対話のうち、カナダ憲法特有のものと、一般化・普遍化可能な要素の区分を試み、日本国憲法の下でも可能な対話の要素を探る。最終的な結論をまとめる前に、大阪市立大学の米沢教授(憲法学)・渡辺教授(憲法学)と意見交換をする。2補充研究:これまでの研究やカナダにおける調査等をふまえ、必要な補充研究を行う。特に、最新の判例や論文等を分析する必要がある。必要に応じて、東京大学、大阪市立大学、京都大学の図書館を利用して資料を入手する。3カナダ憲法に関するまとめ:カナダにおける対話のメカニズムと具体的内容に関する研究をまとめる。4研究成果のまとめと公表:平成26年度は、平成25年度の研究成果である単著『対話的違憲審査の理論』で検討できなかった1最新判例の分析と、2最高裁と政治部門との継続的対話の具体的効果についての分析を行い、論文として公表する。1カナダ憲法の比較検討(対話のメカニズムと内容):平成25年度も引き続きカナダにおける対話のメカニズムと具体的内容の解明を行う。
光ファイバ中のパラメトリック効果を用いた高機能光信号処理デバイスに関する研究

近年、インターネットの普及に伴い、情報トラフィックが年率2倍という驚異的な比率で増大しており、光ファイバ通信システムの基幹伝送系に対して更なる大容量化が急速に求められている。この要望に応えるには、波長変換やスイッチングなどの信号処理を光領域で行う光信号処理技術の確立が求められる。本研究は、光ファイバ中の光パラメトリック増幅効果を用いて次世代光通信システムに必要な種々の高機能光デバイスを実現することを目的として行われた。その結果として、主に以下の成果を挙げた。まず、近年注目を集めている2つのポンプ光を用いた光パラメトリック効果の解析を行い、背後にある原理を解明した。また、損失分散を持つファイバ中における光パラメトリック効果を検証した結果、適当な損失分散を持っファイバでは、正常分散領域においてもパラメトリック効果が誘起されることを、理論的・実験的に初めて明らかにした。通常のファイバでは異常分散領域でしかパラメトリック効果が起こらないだけに、本研究成果の意義は大きく、ファイバの損失分散を上手く設計することでパラメトリック効果の帯域を劇的に拡大できる可能性を示唆している。さらに、円偏波維持ファイバを用いると光パラメトリック効果特性が向上することに着目し、円偏波維持ファイバの製造した。これを用いて、160Gpsという高ビットレートの信号の偏波無依存波長変換に初めて成功した。また、パラメトリック効果の一種である楕円偏波回転効果を利用することで、40Gbpsの全光波形再生器が実現できることを実証した。この要望に応えるには、使用波長域の拡大だけでなく、デリケートかつ複雑な光信号処理技術の確立が必要不可欠となる。その結果として、今年度は主に二つの成果を挙げた。具体的には、これまで別の現象として研究されていた偏波不安定性と等価であることを明らかにし、2つのポンプ光間に働く相互位相変調効果によって正帰還過程が引き起こされることが、パラメトリック効果の起源であることを示した。その上で、所望なパラメトリック利得特性を実現するための設計指針を示した。次に、損失分散を持っファイバ中における光パラメトリック効果を検証した。その結果、適当な損失分散を持っファイバでは、正常分散領域においてもパラメトリック効果が誘起されることを、理論的・実験的に初めて明らかにした。また、損失分散を持つファイバ中における光パラメトリック効果を検証した結果、適当な損失分散を持つファイバでは、正常分散領域においてもパラメトリック効果が誘起されることを、理論的・実験的に初めて明らかにした。通常のファイバでは異常分散領域でしかパラメトリック効果が起こらないだけに、本研究成果の意義は大きく、ファイバの損失分散を上手に設計することでパラメトリック効果の帯域を劇的に拡大できる可能性を示唆している。

さらに、円偏波維持ファイバを用いると光パラメトリック効果特性が向上することに着目し、円偏波維持ファイバの製造した。これを用いて、160Gpsという高ビットレートの信号の偏波無依存波長変換に初めて成功した。また、パラメトリック効果の一種である楕円偏波回転効果を利用することで、40Gbpsの全光波形再生器が実現できることを実証した。
放電焼結法によるチタン合金の材質改善

放電焼結の初期段階における直流パルス通電の効果を明らかにした。チタンの比抵抗は、直流パルス通電を繰り返すことによって低下した。この過程の相対密度の変化はそれほど大きいものではなく、比抵抗の低下が、相対密度の変化によるものではなく、粉体表面酸化膜の絶縁破壊による粉体間接触部の性状変化によるものであると考えられた。一方、簡単な圧粉体の電気抵抗モデルから、粉体間の低電気抵抗部の金属接触部の面積率は非常に小さいものであると推察された。また、パルス通電過程において、粉体間で一度絶縁破壊を起こしたところは再度放電しないと考え、パルス数に対する酸化膜接触部の面積率の変化率を化学反応の一次式の形に近似し、それらの変化率は絶縁破壊を起こさずに残留している酸化膜の面積率に比例すると仮定した。圧粉体の比抵抗とパルス数の関係は、この仮定を基に定量的に説明することができた。これらの結果を基にチタン系合金粉に最適なパルス処理を施し抵抗焼結に備えた。一方、チタン合金の性能は焼結組織に依存するため、これらの材質制御法を確立することは重要性である。たとえば、微細な組織であるほど強度特性を始めとする機械的特性は良好であると考えられる。このことを確証するため、通常の真空焼結法を用いてチタン、チタン合金を作製しそれらの引張特性を評価した。実際には、パルス処理したチタン、チタン合金(Ti-6A1-4V)およびチタンアルミナイド金属間化合物(TiAl,Ti^3Al)圧粉体の材質制御及び真密度化を行うために抵抗焼結を行った。この際、主として微際組織を得るための材質制御を行った。材質制御のためのプロセス因子としては、抵抗焼結時における温度、圧力および時間が考えられ、これらを制御することで材質の制御が可能となった。放電焼結の利点とは、(1)化学平衡および(2)真密度化が短時間で達成される、(3)結晶粒成長が抑制できることであることを、本実験及び真空焼結法との比較を通して明らかにした。なお、放電焼結法により得られた材料の機械的特性(室温及び高温における引張特性、破壊靱性値、衝撃値等)の評価をも行い、材質と機械的特性の相関をも明かにした。まず、放電焼結の初期段階における直流パルス通電の効果を明らかにした。また、パルス通電過程において、粉末間で一度絶縁破壊を起こしたところは再度放電しないと考え、パルス数に対する酸化膜接触部の面積率の変化率を化学反応の一次式の形に近似し、それらの変化率は絶縁破壊を起こさずに残留している酸化膜の面積率に比例すると仮定した。

一方、チタン合金の性能は約焼結組織に依存するため、これらの材質制御法を確立することは重要性である。たとえば、微細な組織であるほど強度特性を始めとする機械的特性は良好である。そこで、基礎的なデータを得るため、純チタン粉末を用いて微細な焼結組織を得るための材質制御を行った。実際の手順としては、粉体の予備処理(直流パルス通電)後,抵抗焼結を行う。まず、真密度化のため圧粉体を1393-1493Kに0.9ks間保持した後、βトランザス(1155K)の上下の温度範囲(今回は873-1323Kを選定)にて加熱・冷却を0.9ks間、繰り返すことにより、変態を利用した組織の微細化を試みた。このような熱履歴条件を変化させることで焼結体の組織を自由に制御できることが明らかとなった。平成6年度に放電焼結の初期段階における直流パルス通電の効果を明らかにした。チタンの比抵抗は、直流パルス通電を繰り返すことによって低下した。また、粉体にパルス処理を施すことにより抵抗焼結段階の焼結性が向上した。これらの結果を基にチタン系合金粉に最適なパルス処理を施し抵抗焼結に備えた。一方、チタン合金の性能は焼結組織に依存するため、これらの材質制御法を確立することは重要性である。たとえば、微細な組織であるほど強度特性を始めとする機械的特性は良好であると考えられる。このことを確証するため、通常の真空焼結法を用いてチタン、チタン合金を作製しそれらの引張特性を評価した。実際には、パルス処理したチタン、チタン合金(Ti-6Al-4V)およびチタンアルミナイド金属間化合物(TiAl.Ti_3Al)圧粉体の材質制御及び真密度化を行うために抵抗焼結を行った。この際、主として微際組織を得るための材質制御を行った。材質制御のためのプロセス因子としては、抵抗焼結時における温度、圧力および時間が考えられ、これらを制御することで材質の制御が可能となった。放電焼結の利点とは、(1)化学平衡および(2)真密度化が短時間で達成される。(3)結晶粒成長が抑制できることであることを、本実験及び真空焼結法との比較を通して明らかにした。なお、放電焼結法により得られた材料の機械的特性(室温及び高温における引張特性、破壊靱性値、衝撃値等)の評価をも行い、材質と機械的特性の相関をも明かにした。
四次元カロリメータで拓く素粒子標準理論を越える新物理

本研究は新たに4次元カロリメータを開発構築し、K中間子稀崩壊探索を通して素粒子の新物理を探索を行うものである。本実験のカロリメータは、50cm長さのundoped CsI結晶を積み上げ構築している。この下流部からのPMTによる読み出しによりエネルギー、平面座標、時間情報を得る。結晶上流部に新たにMPPCという高感度半導体センサーを接着し、シンチレーション光の伝搬について上下流の時間差を用い、結晶奥行き方向の座標情報を得る。これらにより、4次元情報を含むエネルギー測定が可能となる。これを用いることで、K中間子稀崩壊探索における背景事象の削減を行う。最大の寄与をもつ中性子入射による背景事象について、結晶奥行き方向での相互作用位置を特定し、上流部に局在するガンマ線入射と区別し、1/10の削減を見込む。この実現には、KOTO検出器のある現場での結晶とMPPCの接着を行う必要がある。この際接着面を平面にし、接着作業を容易にする目的で、MPPCに予めクォーツ板を接着する。この量産と、結晶への接着機構の開発を行った。そののち、結晶にアクセスする為に、実際のKOTO検出器を分離し、カロリメータ上流部にMPPCを接着した。そののちKOTO検出器を再度結合し、真空タンク部を真空にし、2月にK中間子ビームによるデータ取得を始めた。3月には中性子背景事象削減能力について評価を行い、1/10以下の削減を達成した。KOTO実験のビーム受け入れスケジュールが予定より1ヶ月前倒しであったが、それに合わせて4次元カロリメータを構築し、無事にビームによる性能評価を実施し、3月には学会および国際会議で結果を発表した。予定通り4次元カロリメータを構築し、実際のK中間子ビーム中での性能評価を実施した。2019,20年度には4次元カロメータ性能について最終結果をまとめ、K中間子稀崩壊探索を通して素粒子標準模型を超える新物理の探索を行う。四次元カロリメータの実現にむけて、中性子及びガンマビームを用いた基礎性能試験を行い、このカロリメータを用いて中性子ガンマ線の弁別が可能であることを実証した。四次元カロリメータは、結晶の下流部からのPMTによるシンチレーション光読み出しに加えて、上流部にMPPCを設置し読み出しを行う。この両読みの時間差をとることで、シンチレーション光が結晶奥行きのどこから来るかの情報を引き出し、反応点の深さを再構成する。ガンマ線と中性子による反応点深さの分布が異なるので、これを用いて中性子とガンマ線の弁別を行う。2016年度は、80MeV中性子を用いた予備テストを経て、400MeV中性子及び100-200MeVガンマ線ビームを用いて、undoped CsI結晶の両読みの試験を行った。この結果、期待通りに中性子事象をガンマ線と弁別することに成功した。MPPCの読み出し方法については、宇宙線を用いた研究から、UV透過フィルターを用いず、結晶端面の反射材をなるべく保存することを決めた。また、10倍のアンプを製作し、十分広い周波数特性と、大きなS/Nを確認することができ、その基本設計を完了した。さらに、MPPCの中性子に対する応答を試験した。中性子照射量の増加にしたがい、リーク電流の増加、読み出しのノイズの上昇を確認したが、それでも実際の信号読み出しのS/Nで10程度は確保できる見通しであり、大きな問題とならないことも確認することができた。設計が進み、また性能試験をおこなっており、2017年度の量産に向けてよい準備ができた。予定していた中性子にたいする性能評価を行い、予定通りの性能がえられた。来年度の統合試験に向けてはやや遅れが出ているものの、総合的には順調な進展であった。

KOTO実験のCsIカロリメータについて従来の結晶下流部からのPMTによる読み出しに加えて、上流部に半導体光センサ(MPPC)をとりつけ、両側からの読み出しを行うことで、結晶の奥行き方向の発光位置情報を得る。これにより、4次元カロリメータを実現する計画である。MPPCについては結晶の5cm角領域に4個を接続し、さらにその出力4個分オをペアンプを用いて足しあげることで、合計16個のMPPCをまとめて読み出す計画である。最初の4個のMPPCを接続する形式については、当初想定していた4個を直列に接続する方式では放射線損傷による悪影響が予想され、別の接続方式(Hybrid接続)を採用した。この方式での新たな回路基板および接続方式を開発した。また実際に放射線損傷を与えたMPPCを用い、悪影響が防げることを実証した。さらに、5cm角50cm長のCsI結晶を8個、2.5cm角50cm長CsI結晶4個、対応するMPPCを36個用いるプロトタイプカロリメータを準備し、Hybrid接続による統合試験を行った。この際、Hybrid接続をさらに4つまとめて増幅する回路、およびMPPCの電圧、電流をモニタし、印加電圧のOn/Offを制御する基板も開発した。東北大学電子光理学研究センタでの400-800MeVの陽電子ビームを用い、性能評価を行い、エネルギー分解能や時間分解能が十分であることを実証した。さらに4000個のMPPC量産に向けた開発や、KOTO実験にインストールする際に必要となるフィードスルーの開発を進めた。3ヶ月の遅延があり繰越をしたが、そののちは当初計画以上の進展があったため。2017年度秋に統合試験を行う一方、前期には宇宙線による性能評価により全貌の把握を行う。MPPCの全数試験システムを構築し、これにより統合試験を準備するとともに、後半の量産に備える。2018年度にJ-PARCのKOTO実験への実装を目指す。予定通り4次元カロリメータを構築し、実際のK中間子ビーム中での性能評価を実施した。2019,20年度には4次元カロメータ性能について最終結果をまとめ、K中間子稀崩壊探索を通して素粒子標準模型を超える新物理の探索を行う。予定通りに進展しており、計画通り2019,20年度を通してKOTO実験における4次元カロリメータの性能を評価し、KOTO実験における背景事象の削減能力を評価する。さらにこれを用いて、K中間子の稀崩壊探索を加速し、素粒子標準模型を超える新物理を探索する。
局所心筋の力学とエナジェティクスに関する研究

左心室局所心筋の力学とエナジェティクスを「壁張力ー局所面積(TーA)」関係を用いて解析し、以下の知見を得た。TーAル-プの面積から1心拍当たりの局所仕事量を物理学的に正しいエネルギ-の単位(ジュ-ル)で定量することができる。また収縮期末TーA関係は直線を形成し、局所心筋収縮性の鋭敏な指標として用いることができる。TーA平面上で収縮期末TーA関係、拡張期末TーA関係と収縮期TーAル-プにより囲まれる領域の面積を壁張力面積面積(Tensionーarea area,TAA)として規定したとき、TAAは理論的に局所心筋の収縮によって産生された総機械的エネルギ-を表す。実験的にTAAが、一拍当たり局所心筋酸素消費量と高度に直線的に相関し、しかもその相関は機械的負荷条件の影響を受けないことが確認された。この局所心筋酸素消費量ーTAA関係直線の勾配の逆数は局所心筋の収縮効率を反映する。ドブタミンで局所心筋の収縮性を増強させると、収縮期末TーA関係の勾配(局所E_<max>)の増強とともに、局所心筋酸素消費量ーTAA関係はその勾配を変えることなく上方へ平行移動し、ドブタミンにより局所心筋の収縮効率は変化しないが、興奮収縮連関のためのエネルギ-消費が増大することが示された。以上より、左心室局所心筋の収縮とエネルギ-消費量との間には一定の関係が存在すること、TーA関係およびTAAは、左心室局所心筋の力学とエナジェティクスの相互関係を研究する上で有用な指標であることが明らかになった。本研究の目的は、左心室局所の力学的指標、特に壁張力ー面積(TーA)座標軸上で規定される「壁張力ー面積」面積(TAA)と局所心筋参照肥料との関係を定量することにより、局所心筋における力学とエナジェティクスの関係とそれに及ぼす左室負荷条件や心筋収縮性の影響を明らかにすることである。平成2年度においては、1)エネルギ-と等価な局所の力学的指標をを理論的に検討し、2)実験系を確立し、3)局所力学的指標とエネルギ-指標の基本的関係を明らかにし、一定の収縮性のもとでの左室負荷条件の影響を検討することを目標とした。TAAは、TーA座標上で、収縮期末および拡張期末TーA関係および収縮期TーA軌跡により囲まれる面積であり、その単位はエネルギ-(Joule)と等価である。したがって、TAAは局所心筋の収縮により産生された総機械的エネルギ-を表すと考えられる。実験系に関しては、イヌ摘出交叉灌流心の左冠動脈前下行枝とそれに伴走する前室間静脈にカニュレ-ションして局所心筋酸素消費量を測定するとともに、超音波ディメンジョンゲ-ジにより局所の力学的指標を同時に測定する系を確立した。実験の結果、TAAは局所心筋酸素消費量と直線相関すること、この相関関係は左室前負荷、後負荷、収縮様式(等容収縮vs駆出収縮)の影響を受けないことが明らかになり、TAAが負荷非依存性に局所心筋酸素消費量を反映する信頼できる指標であることが明らかになった。以上、平成2年度の研究計画はほぼ予定通りに達成できた。反省点としては、左室全体および局所の心筋酸素消費量を並列回路で同時に測定することを試みた際、灌流回路が複雑化し、また標本作成に長時間を要するため標本自体の安定性が犠牲となり、必ずしも信頼できるデ-タを得ることができるとは限らないことが明らかとなった。今後検討すべき課題であると考えられた。

本研究の目的は、左心室局所の力学的指標、特に壁張力一面積(TーA)座標軸上で規定される「壁張力ー面積」面積(TAA)と局所心筋酸素消費量(rVO_2)との関係を定量することにより、局所心筋における力学とエナジェティクスの関係とそれに及ぼす左室負荷条件や心筋収縮性の影響を明らかにすることである。平成2年度においては、一定の心筋収縮性のもとでTAAが左室負荷条件の影響から独立してrVO_2と直線相関することを見いだし、TAAが局所心筋の収縮により産生された総機械的エネルギ-を表す新しい指標であることを報告した。平成3年度においては、心筋収縮性が変化する条件下でTAAとrVO_2の関係を測定し、TAAが異なる心筋収縮性のもとでもrVO_2の指標となりうるか否かを検討した。イヌ摘出交叉潅流心において、左冠動疾脈前下行枝にドブタミンを注入して左室前壁の局所心筋縮性を増強させると、左室収縮性は約20%増加したのみであったが、左室前壁の収縮期末壁張力ー面積関係(ESTAR)の勾配(局所心筋収縮性指標)は著明に(+117%)上昇するとともに、rVO_2ーTAA関係直線は上方へ平行移動した。一方、ドブタミンを左回旋枝に注入して左室後壁の心筋収縮性を増強させた場合には、左室収縮性は同様に約20%増加したにもかかわらず、前壁領域の局所心筋収縮性およびrVO_2ーTAA関係に変化はみられなかった。したがって、rVO2ーTAA関係は、対側の局所行筋収縮性および左室全体の収縮性の影響から独立して、局所心筋収縮性と好気的エネルギ-代謝を反映することが明らかになった。以上、平成3年度の研究計画はほぼ予定通りに達成できた。本研究の結果から、局所心筋収縮性指標であるESTARと局所心筋収縮性指標であるTAAを用いることにより、左室局所心筋の収縮性とエナジェティクスを負荷条件から独立して解析しうることが明らかになった。
現代美術の教育における「抽象表現」の扱い方に関する理論と実技指導方法について

本研究は、現代美術の一つのジャンルである「抽象表現」の扱い方に関する理論と実技指導方法を実技制作と理論研究の両面から検討することを目的とする。本年度は、この目的にもとづき、その制作過程の重要な導入部である素材体験から造形要素を抽出する方法を以下3点から考察した。1)バウハウスの教育実践に見られる造形発想法(モホリ=ナジの表現における新素材の取り組み)2)アメリカを中心とする抽象絵画に見られる色彩と物質感3)光、写真、映像、音を用いた実技制作1)、2)に関しては、主にドイツ、アメリカでの現地調査、資料収集を行い、その成果を論文にした。3)に関しては、LED光源と光ファイバーを素材とした造形と音と映像を組み合わせた作品「Particle Pasage」を東京藝術大学で展示発表した。また、実技指導方法を構築する上で、ドイツの小学校における美術教育とイメージの発達に関する論文を執筆したベルリン自由大学のC.ヴルフ教授との議論、及び2006年に取材を行った東京都内の小学校での図画工作の実践事例をもとに、子どもの発達段階と美術の関わりについて整理した。本研究の意義は、抽象表現の扱い方を探る上で実技制作と理論研究の両面から研究を進め、創作過程で起こる制作者の思考や発想をもとに、段階的に表現の展開を捉えた点にある。実技指導方法においては、抽象表現の初歩的な段階として、光・色・物質・空間などの素材(造形要素)に働きかける活動の体験を位置づけ、特に新たに獲得した視覚イメージを感情と結びつけた。また、造形行為において、イメージを生み出す源泉が素材の変化を受け止める意識にあることから、心の状態を外在化させ意識させることにより心の成長を促す抽象表現の可能性を提示した。本研究は、現代美術の一つのジャンルである「抽象表現」が今まで美術教育の中で曖昧に扱われ、指導されずにいたことに対し、美術教育の重要な一分野として「抽象表現」の扱い方を理論化し、その実技指導方法を検討することを目的とする。本年度は、この目的にもとづき、実技制作と理論研究の両面から以下の考察を進めた。1)アメリカ現代美術作家アグネス・マーチンの抽象絵画と精神性について2)美術の教育者であり、作家であるモホリ=ナジの写真の実験的考察3)写真表現による実技制作1)、2)に関しては、アメリカでの現地調査、資料収集を行い、1)については、その成果を論文にした。2)は研究継続中である。3)に関しては、銀塩写真とアクリル版、LED光源を素材とした作品「静穏を聴く-逍遙遊-」を作成し、東京藝術大学大学美術館で展示発表を行った。これらの研究による具体的な成果及び意義は、以下の2点にある。1.実技制作と理論研究を並行して進めたことにより、表現における制作過程の重要性を見出した。「抽象表現」を(完成した)作品からのみ捉えてきた従来の解釈では、表現における精神と形の関係、感性とイメージの関係が曖昧にされてきたが、本研究では、制作過程に着目することにより、表現行為、心の状態、イメージの間の関係性を明らかにした。2.感性を媒介とする「抽象表現」の特徴を浮かび上がらせると共に、感性を高めることを目的とする美術教育において、「抽象表現」を扱うことの重要性とその指導方法に対する可能性を見出すことができた。今後、抽象表現の実技指導方法について実地に検討する。特に抽象表現を造形要素(光・色・物質など)によって画面を構築する初歩的な段階から、精神性を表現する高度な段階まで階層的に捉え、素材体験をもとにした指導案の作成を今後の課題とする。