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冷戦期中国外交の形成――人事システムを中心に――

また、研究協力者のオーストラリア出張に伴い、オーストラリア国立大学の図書館で保管している中国共産党の関連档案史料の収集も行った。進度は申請当初の予定とほぼ同じである。本研究の目的は、中国外交部の人事制度と外交官の育成方式を明らかにすることである。特に、中国外交部人事制度の日中関係への影響を主軸として分析するために、外交部の日本外交を担当する外交官の育成方法を中心に調査する。2018年度では、前年度に引き続き、中国政府の元外交官や外事業務担当者へのインタビューを行いながら、収集した資料の整理、分析を進めた。中国外交部では、1949年成立時から対米、対ソ外交を重視していたため、外交部内のエリート官僚は、対米、対ソ外交に起用することが多かった。逆に1972年まで対日民間外交の政策を重視していたため、中国の対日外交の実務は、外交部より廖承志と国務院外事弁公室の日本組が長期間担当していた。そのため、外交部の対日外交担当者の選抜はそれほど重視されずに、日本の政治、社会事情を熟知していた帰国華僑や留学生が、対日業務現場で多く起用された。1950年代後半から日本情報の分析レベルの向上も確認されたが、1972年の日中国交正常化により、中国の対日外交は外交部に移行された。中国外交部の官僚を選抜、育成する重点は、共産党への忠誠心と語学レベルであった。ゆえに外交部の対日外交担当者は、日本事情を熟知する日本留学経験者よりは、大学の日本語専攻の卒業生から選ばれることが多かった。その結果、対日外交実務が外交部へ移行すると、それまでのように日本の社会状況、文化を理解した上で対日外交を行うことができなくなった。本研究は中国の対日外交の外交部への移行による、今日の日中関係への影響も分析した。昨今、日中関係における問題が発生するたび、日中両国政官界のハイレベルなパイプ役がいないことが問題視されている理由としては、日中国交正常化後、中国の対日外交政策指導体制と担当人材の変更にあると考えられる。本研究は中国及び日本の公開・非公開資料の収集・整理、及びそれら資料に依拠したオーラルヒストリーの実施を主たる研究手法としているため、中国人研究者との国際共同研究が不可欠である。2017ー2018年度では、日中双方のメンバーは日中両国及びオーストラリアで研究資料の収集、インタビュー調査の実施をおこなった。またすでに収集された一部の史資料は、テーマ別及び時系列的に整理・分類した上で、PDFファイルとして保存し、データベース化した。2018年度では、これらの研究資料の共有を行い、研究会も開催した。しかし、一部実施する予定であった元外交官のインタビュー調査は、本人の体調不良により延期が余儀なくされ、2019年度で引き続きその調査を行う予定である。また、インタビュー調査した結果のテープ起こし作業や収集した資料の整理作業は、予定よりやや遅れている。平成30年度は、資料整理・調査以外にも、資料分析、インタビュー調査、事例研究にも重点を置き、資料のデータベース化及び分析のために学生研究補助者を追加して、初年度に整理、収集した資料・インタビュー記録の分析を行う。資料調査班が収集・整理した資料および、研究資料分析班の分析を通じてインタビュー調査を実施する。
「西園寺公望文書」の研究

本研究は、明治時代から昭和時代にかけての政治家である西園寺公望の関係史料群(西園寺公望宛書簡を中心とする)を整理・翻刻し、年代推定と内容注を付した上で公刊しようとしたものである。この書簡群は西園寺家において新たに発見され、現在立命館大学図書館5Fの貴重書庫に保存されている。整理は小関素明(立命館大学文学部助教授)を中心とする作業スタッフが西園寺公望文書研究会を組織して担当した。史料の大部分は西園寺公望に宛てた書簡群であり、桂太郎書簡10通、原敬書簡11通、松田正久5通など政治的に重要な人物からのものを多数含んでいる。西園寺公望は、近代日本史上の最重要人物の一人でありながら、従来まとまった史料が見つからなかったこともあって、その研究は他の人物に比べ立ち遅れていた。本研究は、そうした研究上の壁を打ち崩すための材料を広く学界に提供することを目的としたものであった。年代推定を進めた結果、今回の書簡群には、桂園期を中心として、西園寺周辺の政党政治家から寄せられた書簡が多く含まれていたため、従来より政友会内部の動きや、政治構造が詳細にわかるところに特徴がある。平成十一年度の本研究は、立命館大学所蔵の西園寺公望関係文書中、書簡250通に関して、翻刻作業を進めるとともに、内半数125通に関しては年代推定と背景の確認を行うことを目標として開始された。代表者小関素明の元で、大学院生たちを中心とする第一次翻刻作業グループが編成され、それが週二回のペースで定期的に会合を持ち、順次翻刻作業を進めていった。また赤澤史郎(立命館大学法学部教授)、鈴木良(立命館大学産業社会学部教授)、小関素明(立命館大学文学部助教授)、山崎有恒(立命館大学文学部助教授)の四人が、その一時作業の完成分に付き順次チェックを行い、読みの空欄を埋め、年代推定作業などに取り組んだ。小関を始めとする研究分担者は、全体の作業を統括すると共に、翻刻の仕上がった書簡類に関して、順次研究を加えつつある。年度末までの実績としては、まず翻刻作業はその大部分を終了し、最終チェックに回っている状態であって、ほぼ目標どおりに進んでいる。最終チェックの済んだ書簡は随時、西園寺文書研究会の素材として提供され、専門家の手で年代推定と背景確認が進められたが、こちらのほうも予定通り約半数が終了している。この結果、扱っている書簡群に西園寺公望の首相期のものが多く、政治的に当初想像していた以上に重要なものが多く含まれていることが分かってきた。発信人も多彩であり、特に立憲政友会周辺の動きに関して興味深い内容が多く、原敬日記に見られるような政治構図とはまたひと味違う図式が構築できそうに思われる。だが、この結論に関しては平成十二年度の研究を待ちたい。1.立命館大学が所蔵する西園寺公望宛書簡約200通について、これをすべて翻刻した。2.翻刻の終了した書簡一通ずつについてそれが書かれた背景を探るべく、諸文献・諸資史料類をあたり、関係史料を収集した。このため東京をはじめとする各地へ出張調査を実施した。3.これら収集史料を基に、毎月2回西園寺公望文書研究会を開いて、各書翰に、年代推定を附し、背景事実の確定につとめた。研究会には分担者と大学院生数名が常時参加した。4.上記13の成果を集大成し、本年6月から3度に分けて西園寺公望文書の史料紹介を『立命館文学』に発表していく。(現在最終準備調整中)5.また、研究会参加メンバーが、それぞれの問題関心から、これら史料を題材に学術的分析を加えた小論を執筆中であり、これをまとめた論集を刊行する予定でいる。(発表誌は未定)6.総じて桂園時代を中心として、西園寺公望内閣、立憲政友会の動きについて多くの新事実・新知見を得ることができた。従来の原敬を中心とする同時代研究の視点を大幅に修正し、新たな政治構図を構築していくための素材を多く提供しえたと考えている。
高血糖の重度により変化する、低体温の脊髄虚血に対する保護作用

胸腹部大動脈瘤の手術は、侵襲が大きく、補助循環の併用などの特殊性により高血糖に難渋することが知られている。また、高血糖状態は脊髄虚血による神経細胞のダメージを更に増悪させることが知られている。更に、高血糖状態は神経保護作用をもつ殆ど全ての薬剤効果を打ち消すことが報告されている。低体温は脊髄保護法として最も有効であるが、低体温の程度によっては、心室細動など死に至る不整脈や出血傾向の増加など多くの合併症を生じる危険性がある。実際の臨床では、低体温起因の合併症を引き起こさない程度の軽度低体温が好まれているが、“どの程度の高血糖の時に、どの程度の低体温で脊髄虚血再灌流障害を軽減できるか"の指標は全く不明である。そこで、本研究において、ラット脊髄虚血モデルを用いて検討した。その結果、重度・高血糖状態における常温(37度)群では、全例・観察期間の間は重篤な下肢運動能は示したが、32度群では全例・下肢運動能障害を生じなかった。また、35度群は再灌流24時間後までは下肢運動能障害を殆ど認めなかったが、この時間を境に急速に増悪し、最終的に重篤な下肢運動能障害を認めた。また、中等度・高血糖状態では35度群、32度群の全てに重篤な下肢運動能障害を認めなかった。これらにより、軽度低体温は高血糖を伴う脊髄虚血に対して保護作用を認めたが、高血糖の重度により、低体温の脊髄保護効果が異なることが明らかになった。
東南アジア都市低所得者層のための住民目線に立つ身の丈住宅供給

本年度は研究最終年度にあたり、これまでの調査内容のまとめと共に、補足を中心に調査研究し、その成果を日本建築学会をはじめとする国内外の学会で発表を行った。特に補足を必要とした部分は建築工法に関する具体的な内容であり、低所得者向け住宅建設に際して地域の建設事情に基づいた実用的な建設方法がいかなるものであるかを調査した。調査はタイ東北部コンケンを中心として行ったが、ここでの一般的住宅建設においてはプレキャストコンクリートによる柱が普及しており、木材を構造柱とする事例はコスト及び規制の面で難しい状況が確認された。また、屋根架構については軽量鉄骨を用い、コンクリートプレキャスト柱と組み合わせる事例が多く見られた。この場合、柱と屋根架構との接続は極めて土着の技法、すなわち、柱内鉄筋の延長部分を屋根架構軽量鉄骨部分と直に溶接する方法がとられている事も明らかになった。この方式は住宅をはじめとして汎用性があり、住宅以外の特に低コストを必要とする小規模建築にも広く一般に用いられている点も土着化した技法として注目される。この技法は施工精度が低くても柔軟にある程度対応可能な方法であり、高度な熟練工を必要とする先進国の鉄骨施工とは異なり途上域の社会に適応した合理的対応方法である事も理解される。それはまた、地域の都市低所得者が未熟練工として建設作業に参加する上でも有用であり、東南アジアのローコスト住宅建設のあり方を如実に表している。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本年度は研究初年度であり、今後の研究協力体制の構築を重点的に行い、併せて関連資料の収集に努めた。特に協力体制の構築については、現地調査に必要な現地研究者と調査対象コミュニティ住宅の調査協力への信頼性確保に多くの労力を要したが、コンケン大学教官始め多くの現地関係者の協力により構築できた。コンケン大学建築学部はコンケン地方のCOEとして多くの開発プロジェクトに関わっており、本研究が対象とする住宅計画に関しても重要な役割を果たしている事から本研究を通した研究ネットワークの拡大は大きな成果の一つである。調査対象の抽出については、当初、バンコクとコンケンの二カ所を予定していたが、本年度行った予備調査ではコンケンの住宅プロジェクトにおいて良好な調査環境が確保された事と、両者とも同じ国家住宅供給計画の基に建設されたバンマンコン・プロジェクトである事、さらには、8月の2度にわたるバンコクでの爆破テロ事件により安全性確保の点からも、タイ東北部のコンケンを主体とする研究の方法論を検討し、今回はコンケンのバンマンコン・プロジェクトの中でも成功例とされるタワンマイ・コミュニティに焦点を当てて聞き取り調査を行った。調査を行ったタワンマイ・コミュニティは145戸の集合住宅で、多くが二階建て連棟形式で建てられており、コミュニティリーダーを中心に組織的な運営が行われている。本年度の調査では、組織運営の構成員、特に政府機関のコミュニティ組織開発機構(CODI)の関与、融資知識の普及方法、さらに、コミュニティバンクの運用実態について聞き取りを行い、持続可能なコミュニティ開発に有効な融資制度運営と住居内生産活動の創出について成果をまとめた。予備調査から調査対象をコンケンのプロジェクトに重点を置く事とし、バンマンコン・プロジェクトの成功例とされるタワンマイ・コミュニティを対象として聞き取り調査を行った。都市住宅低所得者層向け住宅改善計画における住民目線の重要性を探る上で、コミュニティリーダーとの良好な研究協力関係を構築できた点は今後の調査に大きな進展が期待できる。さらにコミュニティハウジングの計画に関わった地元コンケン大学教官との繋がりが出来た事も大きな成果といえる。本研究の調査項目としてあげた、コミュニティの形成過程と運営、コミュニティ・バンクの運用、住宅計画と建設のプロセス、住民とタウンミーティング関係者の関わり方、そして住民の自助努力による生活空間の形成という5つの項目については本調査において概要を捉えることができた。現在この成果に基づいて項目毎に分析の進展を図っているところであり、次年度に順次成果を発表する準備を行っているが、五番目の項目についてはその一部を本年度の成果として学会発表を行った。本年度はタイ東北部の中心地であるコンケンを中心に調査を行い、都市低所得者向け住宅供給の実態を研究した。調査研究にあたってはコンケン大学建築学部講師のタンミット博士の協力を得て地元建築家等、関係者への聞き取り調査から有意義な成果を得ることができた。殊に政府のバンマンコン・プロジェクトのうちで成功事例として高い評価のある市内タワンマイ・コミュニティのリーダーへのヒアリングはコミュニティ運営の実際における様々な問題点を検討する上で貴重な成果となった。また、同市における都市低所得者向け住宅供給計画は、持続可能な住民参加型開発手法を必要性とする市の全体開発計画とも関連しており、本年度の調査研究ではタンミット博士と共に住宅供給のあり方をマクロな視点から考察する事ができた。そこでは、行政及び大学の計画担当者に住民が加わって持続可能な生活環境を構築するパイロット事業の実施内容を分析し、住居における経済活動の場の確保の重要性について考察した。さらに、ローコスト住宅の設計に関して地元建築家へのヒアリング調査から、材料及び構法の選択過程について設計の実情を調査分析し、コストと品質の兼ね合いをという課題に対して地域の実情を反映した設計のあり方を形成している点についても知見を広げる事ができた。加えて、実際の建築現場では既存建物への増改築も盛んに行われ、時々変化する住民各々の住要求への建築的対応の有効性は持続可能な生活環境の形成に不可欠な事項であることも今回の現地調査から得られた成果である。昨年からの継続により、現地事情の理解が深まり調査活動をズムーズに展開した。

また、これまでの調査成果を国内外の学術会議の場で発表した。タイ東北部のコンケン県を主要な調査地域として、都市低所得者向け住宅政策の一つであるバンマンコン計画の実施例として知られるタワンマイ・コミュニティ・ハウジングと同地域のローコスト住宅建築に関する建築計画を中心に調査研究を行ない、国内外の学術論文及び講演会で発表した。本年度は昨年度の成果を元にして、住民目線に立つ身の丈住宅の供給が如何にして可能かを多様な角度からアプローチした。タイの国内経済成長と共に地方都市コンケンも刻々と変化を続けており、生活環境の変化は住民生活に様々な対応を必要とするようになり、住戸内での生産活動を行う空間と時間の確保の在り方がダイナミックに住戸空間と対応している点に特色を見る事ができた。中でも、自助建設により既存住戸に増築するケースが多く見られ、それらの多くは食堂、食品販売、生活雑貨販売店など多様な職種が展開しており、これらの多くは家族を中心とする働き手によって運営される零細事業である事がわかる。そして、これらの店舗の起業においても住宅同様にコミュニティの事業資金ローンの制度を利用したケースが多く、コミュニティ・ハウジングに組み込まれたシステムはハウジングの持続可能性を支える重要な要因であることも指摘された。さらに、地元建築士への聞き取りによる住宅設計における材料選択プロセスについても調査を行い、構造材や内装材の各種建材の選択に関わる要因について考察した。その結果、構造材は一般住宅の中ではほぼ同様な内容であるが、内装材については施主の好みが強く反映し、土地の生活様式と現地入手可能な素材の性能とコストの関係により決定されている事を明らかにした。現地研究協力者との良好な連携を維持し、調査活動が円滑に進んでいる。本年度は研究最終年度にあたり、これまでの調査内容のまとめと共に、補足を中心に調査研究し、その成果を日本建築学会をはじめとする国内外の学会で発表を行った。特に補足を必要とした部分は建築工法に関する具体的な内容であり、低所得者向け住宅建設に際して地域の建設事情に基づいた実用的な建設方法がいかなるものであるかを調査した。調査はタイ東北部コンケンを中心として行ったが、ここでの一般的住宅建設においてはプレキャストコンクリートによる柱が普及しており、木材を構造柱とする事例はコスト及び規制の面で難しい状況が確認された。また、屋根架構については軽量鉄骨を用い、コンクリートプレキャスト柱と組み合わせる事例が多く見られた。この場合、柱と屋根架構との接続は極めて土着の技法、すなわち、柱内鉄筋の延長部分を屋根架構軽量鉄骨部分と直に溶接する方法がとられている事も明らかになった。この方式は住宅をはじめとして汎用性があり、住宅以外の特に低コストを必要とする小規模建築にも広く一般に用いられている点も土着化した技法として注目される。
認知科学を対象とした長期に亙る統合的学習理論の構築

本研究は、人が新しい分野に挑戦し数年という長い時間をかけて、徐々に専門性を身につけるような積極的な知識構築の過程を、認知科学を対象に実践的に明らかにすることを目的としている。18年度は最終年度であったため、3年間で整備してきた「2年間実施用カリキュラム」を一旦完成させ、報告書にまとめる準備をした。大学で2年間に亙るカリキュラムを展開できる環境は、現実には少ないため、本研究の成果を整理して、1年で同様の学習効果を狙う短縮版カリキュラムについても検討した。以下の3点について成果が上がった。(1)17年度に行った体験型の協調作業(認知研究で扱う課題について、実際納得のいくまで体験し、その過程を話し合うなど協調的に振り返る作業)の課題の検討を継続し、振り返りから研究資料の内容理解へとつながりのある授業展開を試みた。人間にとって「自然にうまく出来る」認知過程を振り返り、協調的に吟味するための具体的なカリキュラム・セットをまとめるための材料が揃いつつあり、これを報告書にまとめる。(2)2年春期から秋期に行う、認知科学の基礎的な考え方を総括的に理解するためのジグソー方式について、素材と、具体的な活動方式について具体的なカリキュラム・セットをまとめるための材料が揃いつつあり、これを報告書にまとめる。(3)上記の体験型協調作業の一部と基礎文献の協調的な理解のためのカリキュラム・セットの一部を組み合わせ、半期(1セメスタ15コマ程度)で実施できるパッケージを作成し、集中講義ならびに他校でのワークショップの際に実際に実施して、他機関への転用可能性を検討した。最終報告書には、これまで発表してきた研究成果に加えて、上記のカリキュラム・セットをまとめ、これらの実施成果を踏まえて、学習者の長期に亙る知識統合を目指した学習理論について報告する。本研究は、人が新しい分野に挑戦し数年という長い時間をかけて徐々に専門性を身につけるような積極的な知識構築の過程を、認知科学を対象に実践的に明らかにすることを目的としている。15年度は以下の3点について成果が上がった。(1)1年時のグループ討論の質を上げるため、課題を十分時間を掛けて解き、自らの解き方を他人と比較して、捉えた特徴を文献資料内の記述と関連付ける作業を考案しその効果を検討した。全体として討論中に言及される構成概念の数が増えるなどの効果が見られた。来年度さらに課題を選定し直して検討する。(2)2年秋期に行う総括的なジグソー方式について、学生が自分の調べた文献の内容を他の学生に説明する前にTAを相手に予行演習を行うことができる仕掛けを作り、説明内容の定着を測った。加えて学生たちが自分たちで必要なグループの組み換えを行うことができるような方略を開発試行した。その結果、授業後半、約20%の学生が自分たちで論点を設定した活発な討論によって納得度の高い学習成果をあげることが観察された。今後この割合を高める工夫が必要である。(3)2年秋期に学生が認知科学に対してどのような理解を構成している過程をできるだけ詳しく分析するため、8名の学生に対して、授業が行われた週のうちに個別インタビューを行った。インタビュー内容は、授業中の話し合いの要約、各週新たに分かってきたこと、今後どのような展開を計画しているかなど、一人45分から2時間かけて実施した。印象として、学生はかなり早くから複数の資料をまとめる視点とまとめるためのキーワードを持っているが、その中身を充実させ自分の日常的な経験とつなぎ合せて自分自身納得できる説明ができるようになるには段階的で時間のかかる統合過程が必要なことが伺われる。このデータについては来年度も継続して収集し、より詳しい分析のための手法を開発する予定である。

本研究は、人が新しい分野に挑戦し数年かけて徐々に専門性を身につける積極的な知識構築の過程を明らかにすることを目的とする。学部1,2年生が「認知科学」を協調的に学ぶ過程を対象に、受講生同士の討論や質疑応答を記録し分析することによって学習の経緯を探る。16年度は以下の3点について研究上の進捗があった。1.1年時には去年よりさらに課題に取り組む時間やグループ討論にかける時間を増やし協調活動を強化した。これにより、去年に引き続き、全体として理解度が深まることが確認された。2.2年秋期に行う総括的なジグソー方式について今年度から新たに、担当した研究資料の内容を「背景」「テーマ」「調査方法」「結果」「意義」などの構成要素に分けてwiki上に記述しながら内容を確認するサポート・ツールを導入した。その結果、授業終了時には約30%から40%の学生が納得度の高い学習成果をあげていると推定された。この割合は去年より高い。今後この割合をさらに高めるとともに、学生の理解度をより正確に評価する方法を開発する必要がある。3.去年2年秋期に8名の学生に対して実施した授業並行個別インタビューの言語記録簿を作成し、1名について4回のインタビュー内容を詳細に分析した。インタビューでは、話し合いの内容、新たに分かったことなどについて、質疑を交えて聴取した。分析の結果、予想通りキーワードによるトップダウンな統合過程が認められた。統合初期には日常的な用語がキーワードとして利用されるのに対し、学習が進んでくると授業で扱った研究資料にあった専門用語も積極的に利用されることがわかってきた。4.今年度より、受講生が互いの理解を他者に説明して確認し合う過程での発話や概念地図などを詳細に記録に取り、データとして利用できるようにした。このデータについては来年度も継続して収集し、より詳しい分析のための手法を開発する予定である。本研究は、人が新しい分野に挑戦し数年という長い時間をかけて徐々に専門性を身につけるような積極的な知識構築の過程を、認知科学を対象に実践的に明らかにすることを目的としている。17年度は以下の3点について成果が上がった。(1)1年時春の学期に行う体験型の協調作業(任地研究で扱う課題について、実際納得のいくまで体験し、その過程を話し合うなど協調的に振り返る作業)の課題を再検討し、振り返りから研究資料の内容理解へとつながりのある授業展開を試みた。人間にとって「自然にうまく出来る」認知過程を振り返ることは一般に難しいが、その困難さの整理につながるデータを収集することが出来た。(2)2年春期に行う総括的なジグソー方式について、TAを相手に行う予行演習と学生たちが自分たちで必要なグループの組み換えを行うことができる自由ジグソー方略について、継続的に学習展開のプロセスデータを収集し、カリキュラム・デザインのための指針の検討に入った。(3)2年秋期に行う、20から30の研究資料を受講生全員で協調的にまとめるdynamic jigsaw法について、2004年度8名の学生に対して行なった授業並行インタビューのデータを分析した。資料に使われるキーワードの理解から、そのキーワードを使って資料に書かれている内容と自分自身の体験の振り返りとが結びつくようになって納得に至る経緯が明らかになりつつある。
フランス租税法におけるレギュレーション概念の形成と発展

本研究は、フランス租税法を比較研究対象として、納税者と租税行政庁とが両者の合意に基づいて租税法律関係を形成することを許容する制度(手法)に着目し、その法理と実態を明らかにすることを目的とする。合意による問題解決は、紛争の未然防止や迅速な解決が可能という点で、納税者だけでなく租税行政庁にとってもメリットがあり、また社会的コストの面でも優れた面をもつと考えられる。しかし、その一方で、租税法における基本原則である合法性の原則と厳しい緊張関係にある。そのため、制度導入にあたっては、合法性の原則を損ねることのないような条件整備が必要であり。本研究ではフランス租税法を素材にその導入可能性と限界を論じる。
地震による大規模斜面崩壊のメカニズムの解明と対策工の提案

地震により発生する大規模斜面崩壊のメカニズムを解明するために、現場調査、試料土の採取、不撹乱土の動的要素試験、模型実験、数値解析を行った。日本で良く見られる岩盤ではない斜面については、地震動の繰り返しせん断により斜面内の土のせん断強度が大幅に低下し、大規模な崩壊に至ることを解明した。中国の四川地震で数多く見られた風化した岩盤斜面の崩壊については、岩屑なだれと節理性岩盤斜面の崩壊に分類して、主に模型実験によりそれらのメカニズムの一部を解明することができた。小千谷市にげり地区において、深さ5m13.7mの砂れき混じり粘土質シルト層から7つの深度において不撹乱土を採取して、繰返し非排水せん断試験などの力学試験を行った。この結果、すべり面付近の地層の液状化強度比は、0.35-0.4程度と高いことがわかった。土質試験結果をゆるい砂地盤の液状化構成モデル(PZ-Sandモデル)に適用した。同モデルを用いた動的弾塑性FEMソフト(_フォーラム8社のUWLC。群馬大学で開発されたもの)による解祈結果は、二部め地層が地震中に急激に強度を失って上部土塊の長距離移動を招いた状況を精度良く再現するものであり、解析手法の有効性が確認された。このように、一部の地層における地震中の過剰間隙水圧の上昇が斜面崩壊の主因と考えられる場否にはゆるい砂の液状化拳動を念頭に構築された構成モデルに基づく動堕有効応力解析を採用できることが確認された。また液状化強度比が高い粘土質シルト層であっても、大地震時には液状化を起こしうることがわかった。2007に発生した中越沖地震時に、新潟県刈羽村稻葉地区砂丘下端の家屋が液状化による被害を受けた。現場から採取された不撹乱試料を用いて繰返し非排水三軸試験を実施し、上述のソフトを使用しで有効応力型の動的弾塑性FEM解析を行った。無対策のため被害が甚大であった家屋と十分な対策がなされていたため被害が軽微であった2箇所について解析を行い、現象を精度よく再現することに成功した。これにより、液状化解析ソフトを用いて、液状化による家屋被害の有無を検証できることがわかった。なお旧山古志村尼谷地地区において泥岩から構成きれる斜面の中央でボーリングを行い、不撹乱土を採取して、繰返し非排水三軸試験などの力学試験を行う予定であったが、用地使用許可が得られなかったため、平成21年度に実施することとした。平成20年度に、小千谷市にげり地区で発生した地震による大規模地すべりを、液状化構成モデルに基づく動的弾塑性FEMソフトを用いて解析し、良好な結果を得た。平成21年度は、この地すべりに排水工を想定して同じFEMソフトにより解析を行い、対策工の有効性を定量的に評価することができた。旧山古志村尼谷地地区(斜面は主に泥岩から構成される)において発生した地震時大規模地すべりのメカニズムを解明するために、斜面中央部のすべり面付近から不攪乱土を採取して繰り返し非排水三軸試験などの力学試験を行った。この結果、液状化強度比は0.4程度と高いが、大地震時には強度低下により地すべりを起こしうることが判明した。泥岩斜面においても大地震時には強度低下により深い大規模地すべりを起こしうることを、初めて明らかにした。旧栃尾市大場地区で発生した地震時大規模地滑りのメカニズムを解明するために、斜面中央部のすべり面付近から不攪乱土を採取して繰り返し非排水三軸試験などの力学試験を行った。この地すべりは、深いすべり面に沿ってその上部土塊が剛体的にすべったものであり、すべり面付近に存在する砂質土が液状化して崩壊の引き金となったと推測されていた。詳細な土質試験の結果、すべり面付近は砂質泥岩から構成されており、液状化強度比は0.4程度と高いが、大地震時には強度低下により大規模地すべりが起こりうることが判明した。このメカニズムは上記の尼谷地地すべりと同じである。平成20年5月に中国四川省で発生した斜面崩のうち、大規模岩屑なだれの現地調査を行った。そのメカニズムを解明するために比較的規模の大きい模型実験を国内で行い、メカニズム解明につながるいくつかの重要な知見を得ることができた。2004年新潟県中越地震で旧山古志村尼谷地地区で発生した大規模地すべりについて前回は地すべり直後の地形を残す地すべり地下端の地表面から不撹乱土試料を採取して繰り返し振動三軸試験を行ったが、今回は想定すべり面付近から不撹乱土を採取して試験を実施した。大きな地震動に起因して風化泥岩内に大きな間隙水圧が発生し,地すべり斜面の安全率が1より大幅に低下し大崩壊に至ったことを証明した。

2008年5月に中国四川地震のとき発生した岩屑なだれについて、大型の模型実験を前年度に行った。この実験結果の分析と考察を行った。実験の結果、堆積した土砂と岩石は堆積部Iと堆積部IIに分類された。堆積部Iでは土砂や岩石が少し山なりになって連続的に堆積しており,一方堆積部IIでは土砂はほとんど見られず,岩石のみから構成され,岩石はバラバラに散乱して不連続であった。堆積部Iの重心の移動速度と移動距離を予測するために,力のつりあいとエネルギーに基づく簡単な式を導いた.この式の計算値を上部急斜面における土砂先頭部の移動速度に関するビデオ計測結果と比較したところ,両者の傾向と値は概ね一致した。堆積部IIの角石大の最大到達距離とその分布は,それらを独立に落下させた結果とほぼ同じになった.これより後者の落石実験結果から堆積部IIの角石大の最大到達距離とその分布を予測しうる可能性が示唆された。この大型模型実験では、長距離に及ぶ到達距離のメカニズムを解明することができなかった。そのため、小型模型実験装置を作成し、パラメータ値を変えた多数の試験を行った。この結果、到達距離と斜面下部の勾配との間に密接な関係があり、この勾配を急にすることで長い到達距離を再現できることを証明した。インドネシアジャワ島西部で発生した岩屑なだれの崩壊前の状況,崩壊のプロセス,崩壊後の状況を時系列的に3次元ヴァーチャルリアリティ(3D-VR)として表現することに成功した。これがあるとメカニズムの解明や事後対策法を考えるのに有効であり,住民説明にも使用できることを示した
高精度量子化学・統計力学計算による高分子の構造・物性予測との展開と検証

高精度量子化学・統計力学計算で分子設計したエチレンイミンやエチレンスルフィドユニットを含む高分子、およびそれらのN-置換体を実際に合成し、理論で予測した構造・物性・機能を実験で検証した。分子特性解析と分子設計の対象を脂肪族・芳香族ポリエステル、ポリチオエステル、ポリジチオエシテル、ポリホスフィン等の複雑な特性基を主鎖に含む高分子に拡張した。これら高分子の構造-物性相関をコンホメーション特性の観点から考察した。エチレンイミン-エチレンスルフィド交互共重合体をチオールーエン光重合法を用いて合成した。窒素原子に保護基のトシル基を付けた状態で、光散乱法で求めた重合度は108。良溶媒はジメチルスルポキシド、酢酸、エタノール、貧溶媒はトルエン、クロロホルム、アセトン、非溶媒はヘキサン、ジメチルエーテル、水で、疎水性を示す。融点は106°C、熱分解温度は247°C。ポリマーはチオール基と炭素・炭素間の二重結合で終端している。生分解性を示す脂肪族ポリエステルであるポリエチレンマロネートおよびポリエチレンサクシネート、さらに代表的な芳香族ポリエステルであるポリエチレンテレフタレートの酸素原子を硫黄で置換したポリエチレンチオテレフタレートとポリエチレンジチオテレフタレートについて、モデル化合物の分子軌道法(MO)計算とNMR実験を行った。具体的には、モデル分子の電子相関を含む高精度MO計算で各立体配座ごとに自由エネルギーを求め、形成される分子内相互作用を調べた。NMR実験で求めたビシナル結合定数から配座分率を決定し、MO計算との比較で理論予測の信頼性を確認した。モデルを通して確立したコンポメーションエネルギーと幾何パラメーターから高精度回転異性状態法の高分子の統計力学計算で、それぞれのポリマーの形態依存物性や熱的性質を予測し、可能な範囲で実験との比較・検証を行った。3価のリン原子を主鎖に含み、リン原子に置換基(メチル基、フェニル基)をもつポリホスフィンのコンポメーション解析をMO計算と高精度回転異性状態法を組み合わせて行った。その分子形態と置換基の立体規則性の関係を明らかにし、金属原子の配位の性質についてリンと同じ周期表15族の元素である窒素をもつポリイミンと比較し、ポリホスフィンの有用性と利用法を考察した。(課題1)「異種ヘテロ元素を含む新規高分子の分子設計の実証」:主鎖にエーテル基を含むポリアミドのカルボニル基を還元することでエチレンイミン-エチレンオキシド交互共重合体の合成を試み、オリゴマーレベルの重合体が得られた。ポリ(N-メチルエチレンイミン)を合成し、溶解性、相転移挙動を調べ、塩基解離定数(pKb)を求めた。以下にその実験結果を述べる。重量平均分子量は1900。水から有機溶媒までに広い範囲の溶媒に溶け、水溶液でLCST、トルエン溶液でUCSTの相転移を示し、水溶液では無機塩の添加により曇点が著しく低下する。トルエン溶液では分子が凝集し静的光散乱で求めた凝集体の見かけの分子量は7.5×105、pKbは6.72。熱分解温度は370°C。表面が負に帯電しているラテックス粒子に付着しカチオン性ポリマーとしての性質を示す。これはリン酸基で負に帯電するDNAと複合体を形成する可能性を示している。(課題2)「複雑な化学種を含む高分子の構造-物性相関の解明と分子設計」:芳香族ポリエステルであるポリブチレンテレフタレート(PBT)、生分解性を示す脂肪族ポリエステルであるポリエチレンサクシネート、ポリブチレンサクシネート、ポリエチレンマロネートの分子特性解析を行った。PBTについては、ベンゼン環の問で生じるπ/π相互作用エネルギーを分子軌道法計算で補正することでNMR実験と整合する結果を得た。さらに高精度統計力学計算でPBTのコンホメーション特性と基礎物性を評価した。脂肪族ポリエステルについても同様に研究を進め、実験と整合する良好な結果を得ている。ポリエチレンテレフタレートの酸素→硫黄置換体であるポリエチレンジチオテレフタレート、ポリエチレンテトラテレフタレートについて、ab initio統計力学計算で構造・物性を予測し、実際にこの2つのポリマーを合成し様々な特性解析を行い、理論予測を実証した。(課題1)昨年度に見いだした高水溶性ポリ(N-メチルエチレンイミン)の凝集体の形態・サイズを静的・動的光散乱法で継続的に調査した。(課題2)ポリブチレンテレフタレート(PBT)とそのモデル化合物のπーπ相互作用エネルギー補正法を検討し、その補正によりNMR、双極子モーメント、Kerr定数、ベンゼン環の2量化発光の実験をほぼ整合的に説明できた。同様の補正をポリトリメチレンテレフタレート(PTT)にも適用し、先のポリエチレンテレフタレート(PET)の研究と併せ、芳香族ポリエステルの溶液物性、熱的性質を統合的に説明した。PET、PTT、PBTの結晶弾性率をab initio計算で求め、実験と整合する結果を得た。

以上のように、芳香族ポリエステルの基礎物性の発現機構をスペーサー部のコンホメーション特性から解釈した。生分解性のポリヒドロキシブチレートのコンホメーション特性、溶液物性、結晶構造、分解酵素との相互作用をモデル化合物の分子軌道法計算とRIS法の計算で明らかにした。ポリ乳酸についても同様に研究を行い、希薄溶液の粘度・光散乱や融液の中性子線散乱・レオロジー測定でΘ状態の特性比が4.4.から12まで広範囲に評価されている原因をコンホメーション特性から説明した。芳香族ポリエステルの酸素ー硫黄置換体に相当するポリチオエステル、ポリジチオエステルでスペーサー部のメチレン基数(y)が3、4、5のポリマーを合成し、特性解析を行った。昨年度までのy = 2の結果も併せ、yの増加に伴い溶解性が増し、物性がyに依存し諸物性が変化することを示した。特にy = 3と5のポリジチオエステルで140 °C付近で分子間で架橋反応が生じ、硬化剤なしで自己硬化することを見いだした。新規素材としての利用が期待できる。(課題1)「異種ヘテロ元素を含む新規高分子の分子設計の実証」:ポリ(N-メチルエチレンイミン)で特異的な相転移挙動を見いだし、研究計画を一部変更し、この相転移挙動の解析を進めている。(課題2)「複雑な化学種を含む高分子の構造一物性相関の解明と分子設計」:芳香族および脂肪族ポリエステルについては当初の計画以上に進展している。ポリチオエステルおよびポリジチオエステルについても同様である。24年度が最終年度であるため、記入しない。概ね当初の年次計画に従い研究は進んでいる。課題1で研究対象としているポリ(N-メチルエチレンイミン)が興味深い相転移挙動を現わす。課題1の内容にこの相転移挙動の調査を加える。
シアノバクテリアの環境適応に果たすHtpG(Hsp90)の役割

シアノバクテリアSynechococcus elongatus PCC 7942株のHtpG(Hsp90)とDnaK2(Hsp70)/DnaJ2(Hsp40)/GrpE(NEF)シャペロン系の物理的相互作用と協同的シャペロン作用を初めて明らかにした。この協同的シャペロン作用において、DnaJ2は、DnaK2のみならずHtpGのコシャペロンとしても働く。シアノバクテリアのHtpGは、高温、低温、強光等の環境ストレス下で重要な働きをするが、他のシャペロンやコシャペロンと機能的複合体を形成してシャペロン機能を果たすことが明らかになった。真核生物の細胞増殖や分化において必須の機能を果たすHsp90の祖先タンパク質はHtpGであるが、大腸菌や枯草菌等の従属栄養真正細菌におけるHtpGの機能は不明である。これに対して我々は、独立栄養真正細菌であるシアノバクテリア(藍藻)のHtpGが環境応答において重要な働きをすることを見出したが、その分子機構は解明されていない。本研究では、HtpGが、DnaJ2(Hsp40)などのコシャペロンを介して、多様な基質タンパク質と特異的に相互作用し、それらの機能や安定性を調節することで環境応答における重要な働きをするという作業仮説をたて、これを実験的に検証することを目的とする。シアノバクテリアSynechococcus elongatus PCC 7942株のHtpGやDnaJ2に加え、DnaK2やDnaJ1を大量発現する大腸菌株を構築した。これらのタンパク質を含む細胞抽出液や精製タンパク質を用いたプルダウン法や免疫沈降法により、HtpGとDnaJ1、HtpGとDnaJ2、HtpGとDnaK2、及びDnaK2とDnaJ2間の相互作用を明らかにした。表面プラズモン共鳴バイオセンサー(BIACORE)を用いてHtpG/DnaJ2及びDnaK2/DnaJ2間の結合定数を算出したところ、DnaJ2はHtpGに対してより高い親和性を示すことが明らかになった。これらを総合すると、HtpGがDnaJ2のみならず、DnaJ1やDnaK2を介して他のタンパク質と相互作用すること、さらにはHtpGを中心としたタンパク質間ネットワークが存在することが示唆される。HtpGは、DnaJ2などのコシャペロンを介して多様な基質タンパク質と複合体を形成すると仮定したが、現在、HAタグを融合したDnaJ2を発現するシアノバクテリア変異株等を用いて、プルダウン法等によりDnaJ2と相互作用するタンパク質を探索している。これに対して我々は、独立栄養真正細菌であるシアノバクテリアのHtpGが環境応答において重票な働きをすることを見出したが、その分子機構は解明されていない。本研究では、HtpGが、DnaJ2(Hsp40)などのコシャペロンを介して、基質タンパク質と特異的に相互作用し、それらの機能や安定性を調節することで環境応答における重要な働きをするという作業仮説をたて、それを検証することを目的とした。HtpGは変性タンパク質の凝集阻止(基質結合)活性をもつが、DnaK(Hsp70)のように折りたたみ(folding)活性をもたないために、HtpGに結合した基質の機能がどのように回復・調節されるのかについては不明であった。我々は、HtpGがDnaJ2やDnaK2と相互作用することを発見した(平成21年度)が、HtpGがDnaJ2を介してDnaK2と協同でシャペロン作用するのではないかと考えた。この仮説を実証するために、本年度はまず、シアノバクテリアのDnaK2/DnaJ2/GrpEシャペロン系を確立した。さらに、表面プラズモン共鳴バイオセンサー(BIACORE)を用いて複合体の解離定数等を求めることにより、HtpGとDnaJ2の親和性の方が、HtpGとDnaK2のそれよりも大きいことを明らかにした。加えて、HtpGが変性基質タンパク質と安定な複合体を形成し、基質の凝集を抑制するのに対して、(予期に反して)DnaJ2の変性基質凝集抑制活性が低いことも明らかにした。これらの結果から、基質タンパク質は、まずHtpGと相互作用し、(DnaK2とも相互作用しうる)DnaJ2を介して、DnaK2に移動し、折りたたまれて活性化するものと考えた。この作業仮説に基づき、シアノバクテリアのDnaK2/DnaJ2/GrpEシャペロン系とHtpGの共同作業を解析した。

その結果、HtpGに結合した基質タンパク質がDnaK2/DnaJ2/GrpEシャペロン系によって折りたたまれて再活性化することが明らかになった。この新規なシャペロン系を、Hsp90/Hsp70シャペロン系と呼ぶことにした。昨年度の研究成果の一つは、HtpGに結合した基質タンパク質がDnaK2/DnaJ2/GrpEシャペロン系によって折りたたまれて再活性化することを明らかにしたことである。本年度は、HtpGからDnaK2へ基質が転移する際に、HtpGへのATP結合とその加水分解が必要とされるかどうかを検討した。真核細胞Hsp90からの基質の解離には、これらが必要であることが明らかにされている。Hsp90(HtpG)のATPase活性を特異的に阻害するラディシコールを加えても、HtpGからDnaK2への基質の転移が阻害されることはなかった。従って、真核細胞Hsp90とは全く異なる機構でHtpGは基質をDnaK2に転移するのではないかと考えられた。次に、タグ融合HtpGを用いたプルダウン法やHtpG抗体を用いた免疫沈降法によって、Synechococcus elongatus PCC7942株の細胞抽出液中の、HtpGやDnaJ2と相互作用する基質タンパク質やコシャペロンの探索を行った。再現性良く基質を同定するまでには至らなかったが、GroEL1及びGroEL2が、DnaK2/DnaJ2/GrpEと相互作用することを見出した。我々は、S.elongatusのhtpG変異株が高温に加え低温にも感受性であることや、野生株が低温下でGroELとDnaKが含まれる450kDa複合体を蓄積するのに対して、htpG変異株は蓄積しないことを発見し、GroELとDnaK及びHtpGを含む複合体がシアノバクテリアの低温順化において重要な働きをするのではないかと推察した(Hossain MM, Nakamoto H.Curr Microbiol.44:291-296,2002)。本年度のこの研究成果は、シアノバクテリアの低温適応に果たすHtpG等の分子シャペロンの役割の解明に向けた第一歩になったと考えられる。
子宮頸管粘液中の免疫グロブリンの結合蛋白の精製・同定と免疫性不妊症発症機序の解明

2種類のrecombinant SLPI(rSLPI)を還元あるいは非還元下でSDS-PAGEを行い、ブロットしたメンブレンをビオチン化ヒト免疫グロブリンと反応させ、AP結合ABCを用いて標識した。またrSLPIをglutathione(reduced form)あるいはprotein disulfide-isomerase(PDI)で処理し、非還元下で同様の処理を行った。SLPI濃度は不妊患者から同意を得て採取した頸管粘液を超音波処理後、ELISA法で測定した。同様に顆粒球エラスターゼ濃度をELISA法で測定した。1)rSLPIは還元下では約15kDの位置にバンドがあり免疫グロブリンと結合したが、非還元下では15kD以上のbroadなバンドとなり免疫グロブリンと結合しなかった。2)rSLPIを10mMのglutathioneで処理すると一部に15kDのバンドが出現し、そのバンドのみが免疫グロブリンを結合した。3)rSLPIをPDIで処理しても免疫グロブリンと結合しなかった。4)頸管粘液中のSLPI濃度は44.9±27.5μg/ml (2.7-144.3)と血中の約500倍も高濃度であった。5)SLPIは顆粒球エラスターゼと負の相関(r=0.37)を認めた。以上の結果は、SLPIの免疫グロブリン結合作用が生体内還元物質によって発現することを示唆している。またSLPIは顆粒球エラスターゼの抑制物質として知られており、SLPI濃度は局所の炎症によって変動している可能性が高い。1.免疫グロブリン結合蛋白の可溶化と精製。予備実験として個々の頸管粘液を還元状態でSDS-PAGEで分離し、PVDF膜に転写した後で、ビオチン化ヒトIgGを反応させると15kDと25kDに陽性のバンドを認めた。しかし15kDのバンドは免疫グロブリンのクラス・IgGサブクラスあるいはヤギ、ウマ、ブタIgGにかかわらず反応したため、これを指標として精製・純化を試みた。精製・純化のために約300mlの頸管粘液を準備した。-40°Cで凍結保存した約100mlの頸管粘液を0.66M NaClで塩溶し、その上清を90%硫安で塩析後、透析を行い試料とした。しかし免疫グロブリン結合蛋白の可溶化は非常に困難であり、塩濃度・pHの変更、尿素、SDS、βメルカプトエタノールなどの添加やアセトニトリルにも溶解しなかった。このためクロマトグラフィー、HPLCによる精製を断念した。2.免疫グロブリン結合蛋白のアミノ酸配列の決定。そこで部分精製した試料を還元状態でSDS-PAGEで分離後、Western blotを行い、PVDF膜をPonceau Sで染色した。15kDに一致したバンドを切り出し、気相式アミノ酸シークエンサーでアミノ酸配列を分析したところ、N末端(1-21)のアミノ酸配列が(SGKSFKAGVXPPKKSAQXLRY)であることが明らかとなり、ホモロジー検索でSecretory leukocyte protease inhibitor(SLPI)であることが判明した。さらにrecombinant SLPIがビオチン化ヒトIgGと反応することを確認した。
小学生，中学生，高校生が感じる学習の価値およびその形成要因

小学生・中学生・高校生が各教科(国語,数学,理科,社会,英語)に対して抱く価値およびその形成に関わる要因について3つの研究を通して明らかにする。研究1では自由記述形式の質問紙調査を通して,研究2では面接調査を通して,子どもたちが教科に対して感じる価値およびその形成に関わる要因を整理する。研究3では本人,親,教師の要因に着目し,質問紙調査を通して価値の形成に関わる要因と実際に抱いている価値との関連を検討する。そして,研究1から研究3を通して子どもたちが抱く価値について明らかにし,価値を高めるための教育について考察していく。
省メモリ環境下における量子計算機の能力の解析

量子計算機は古典計算機と異なり量子力学に基づく動作をする.したがって,量子計算機向けのアルゴリズム(量子アルゴリズム)は従来のアルゴリズムとは根本から異なるものであり,それゆえ従来のアルゴリズムでは成し得ない高速化を達成できると考えられている.しかしながら,量子計算機の能力には未知な点が多く,その解明のため様々な理論的研究が行われている.本研究では,メモリに制約を置くことにより,量子計算機の能力がどのように制限されるかを解明することにより,量子計算機が有効に働く状況を解明した.また量子アルゴリズム開発環境の核となる量子アルゴリズムシミュレータをハードウェアを用いて実装し高速化を行った.量子計算モデルの能力に対してメモリのアクセス方法がどのような影響を及ぼすかについて,理論的な考察を行った.対象とする量子計算モデルとしてガーベッジテープ付量子プッシュダウンオートマトンを提案した.ガーベッジテープは古典計算モデルでは能力の向上に寄与しないが,量子計算モデルでは能力に影響を及ぼす場合があることが知られている.本研究の結果として,ガーベッジテープ付量子プッシュダウンオートマトンの計算能力が決定性,非決定性,片側誤りの各条件において対応する古典計算モデルよりも高くなることを示した.本研究により,後入れ先出しのメモリアクセスおよびガーベッジテープが量子計算にどのような影響を及ぼすかについての知見を得ることができた.また,高速に量子計算機のシミュレーションを行うハードウェアアーキテクチャを考案した.量子計算機のシミュレーションには,確率振幅のペアを選択する操作が不可欠である.単純にはこのペアの選択には選択回路を用いるが,この際,選択回路が大きくなりボトルネックとなってしまう.本研究で提案したアーキテクチャは,レジスタの並び替えを用いて確率振幅の選択を行うことにより選択回路を不要とし,高速かつ省面積な回路を実現している.本研究では提案したハードウェア量子回路シミュレータをFPGA上に実装し,その性能を評価した.これまでに考案された同種のハードウェアシミュレータと比較してシミュレーション可能な量子回路の大きさについてスケーラブルであり,ソフトウェア量子計算機シミュレータと比較して高速に動くという結果を得た.平成24年度は量子計算モデルの能力の解析を行った.本研究で対象としている省メモリ量子計算機は,量子計算特有の「可逆性」の制約が大きく影響し,場合によっては古典計算機よりも能力が弱くなる場合もある.これを踏まえ,省メモリ量子計算機であっても古典計算機より優れた能力を出せる状況,逆に古典計算機より劣ってしまう状況を明確にすることで,量子計算の能力がどこに由来するのかを明らかにできる.この目標のため,様々な量子計算モデルの中でも分散量子計算のモデルについて着目し,研究を行った.まず,状況設定としては,複数のプレーヤーが参加する状況で1.各プレーヤーは自分の入力のみを参照できる場合,2.各プレーヤーは他人の入力のみを参照でき,自分の入力は参照できない場合の2通りを考えた.また,量子強非決定性計算のモデルを対象としている.この問題設定において,1の場合における量子通信計算量の下界,および2の場合における量子通信計算量の上界を求めた.この上界及び下界を解析するに際し,非決定性通信テンソルを用いて特徴づけを行っている.この結果は従来知られていた2者間の量子通信計算量の自然な拡張になっている.さらに求めた計算量を用いた応用として,強非決定性量子通信と有界誤り量子通信の計算能力を比較し,前者が後者に対して優位になる場合があることを示した.この結果は一般の量子計算モデルでは未解決の問題を分散計算における量子通信計算量という定式化の元で解決したという意味で意義のあるものと考えられる.省メモリ環境下における量子計算機の振る舞いを調べるため,量子プッシュダウンオートマトン,および量子カウンタオートマトンと呼ばれるモデルについて解析を行った.量子カウンタオートマトンについては,用いるメモリとしてブラインドカウンタと呼ばれる計算終了時のみ読み出しが行えるカウンタを対象とした.このブラインドカウンタを持つ量子計算モデルに対し,エラーなし計算の条件の下で,対応する古典モデルよりも能力が高くなることをプロミス付問題を用いて示すことに成功した.カウンタオートマトンは,メモリとしてカウンタのみを持つ計算機の数学的なモデルであり,このモデルを解析することで,量子計算においてメモリの制約がどのような影響を与えるかを解明することができる.また,本結果に付随して,量子カウンタオートマトンのアルゴリズムを改良した手法を用いることで,古典カウンタオートマトンにおいて過去になされていた予想を否定する結果を得ることができた.具体的には,確率ブラインドカウンタオートマトンで有界誤りでは認識できないと予想されていた言語に対し,この予想は誤りであることを,実際にその言語を認識する有界誤り確率ブラインドカウンタオートマトンを構成することで示した.さらに,ハードウェアを用いた量子コンピュータシミュレータの開発についても研究を引き続き行った.ハードウェアの改良や,性能を検証するための実験を行い,ソフトウェアシミュレータに対する優位性を示すことに成功した.量子計算モデルの能力の解析に関する研究として,量子カウンタオートマトンを対象とし,決定性計算の条件の下で量子モデルの優位性を示す結果を得た.また,量子カウンタオートマトン向けのアルゴリズムから着想を得たアイディアをもとに,従来は古典カウンタオートマトンモデルでは有界誤りで計算できないと予想されていた関数が,実際には計算可能であることを示した.量子コンピュータのシミュレータとしてハードウェアを用いたシミュレータを開発し,詳細な性能を実験により解析した.このシミュレータは大きな実装面積を要するマルチプレクサの代わりに,高速に動作するレジスタの並べ替え器を用いることで省面積化を行い,その結果,空いたスペースに多くの演算器を搭載することによって並列度を上げ,高速化を図っている.また,本シミュレータのメモリアクセスオーバーヘッドの多寡はシミュレートする量子回路の局所性に依存する.

したがって,あらかじめシミュレーション対象となる量子回路を変換し,元の回路と等価でかつ局所性の高い回路にすることができればシミュレーションを高速化できる.本研究では,この量子回路変換手法の開発も行った.この変換は,対象とするシミュレータアーキテクチャによって問題設定に若干の差異が生じる.本研究では(1)ハードウェアシミュレータ,(2)多段キャッシュを持つソフトウェアシミュレータの2つのシミュレータアーキテクチャに対して実験を行い,高速化に成功している.当初の予定通り,量子計算機を量子オートマトンとしてモデル化した上で,その能力を理論的に解析する研究.および,量子計算機のシミュレータを開発して実験的に能力を解析する研究の両アプローチによる成果をあげているため,おおむね順調に進展していると評価できる.GPGPUを用いた量子コンピュータのシミュレーションの高速化手法として,メモリアクセス回数を低減する手法を提案し,実験によりその有用性を示した.また,正則グラフ上の量子ウォークのシミュレーションを行うハードウェア量子ウォークシミュレータを開発した.FPGAを用いることで,与えられたグラフに応じてシミュレータを再構成することができ,これにより,大幅な省面積化に成功した.また,計算モデルの能力の理論的な解析についても研究を継続し,アフィンカウンタオートマトンと呼ばれる量子計算モデルに非常に近いモデルの優位性を証明した.具体的には,対応する古典決定性モデルでは解けないプロミス付き問題をアフィンカウンタオートマトンで解けることを示した.研究期間全体を通しては,主な成果として以下のものが挙げられる.まず,量子計算モデルの理論的な解析,およびそれらに対する効率的なアルゴリズムの開発として,ガーベッジテープ付き量子プッシュダウンオートマトン,量子カウンタオートマトン,および前述のアフィンカウンタオートマトンに対して,対応する古典計算モデルより優れていることを証明した.また,量子計算機シミュレータの開発に関しては,ハードウェアを用いた汎用量子コンピュータシミュレータ,前述の正則グラフ上の量子ウォークに限定することにより省面積化が可能となる手法の開発,さらにはGPGPUを利用した量子計算機シミュレータの開発を行った.量子計算機は古典計算機と異なり量子力学に基づく動作をする.