hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
意味の対応付けによる辞書資源群の多言語セマンティックWeb化

異なる言語の異なる概念体系を持つ辞書資源を意味の対応付けによりLinked Dataの基盤上で連携させるための方法論について研究し,語彙概念間の意味的な対応付け,対応の意味関係分類を機械学習により行う方法を提案した.実験を通して基本的な有効性を評価するとともに今後の課題を抽出した.なお,研究の進捗に合わせて,文の意味的類似度の計算,単語・語義・概念に関する分散表現の意味タスクにおける高度利用についてのサブテーマを設定した.これらの成果は,本研究課題の枠組みを超えた汎用性を有すると考える.本研究を構成する3つの研究課題のうち,H25年度は主に,以下の研究課題Aを実施した.研究課題A:語義説明文に存在・潜在する意味属性情報を利用することにより,辞書の情報項目間の言語横断的な対応付けを高度化(高精度化,対応関係のタイプ分類)する方法論を明らかにする.また,Linked Dataによる構造化において有用な言語的な属性情報の体系を示す.実施内容は以下の2点にまとめられる.(1)辞書の語義説明文を利用する語義概念の言語横断的対応付けの検討:語義概念を構成する単語集合の言語横断的類似度に加え,語義説明文の言語横断的類似度を加味する手法について検討を進め,特に,機械翻訳の適用においては,複数のエンジンによる冗長性が有用であることを実験的に示した(査読付き国際会議1件).一方で,異言語の語義説明文の間の意味的類似度に直接アプローチすべきことも明らかとなった.このため,文の英語の類似度に関するコンテストであるにおける評価データの日本語,中国語への翻訳を進め,機械学習に基づく言語横断的な意味的類似度の研究に必要な学習データ・評価データの準備を進めた.現在,このデータに基づく言語横断的な文の類似度に関する評価をとりまとめており,H26年前期に国内学会発表を予定している.(2)心理言語学的な意味特徴の体系化とLinked Data化の検討:本研究では人間の認知・心理的な側面を導入することにより,異言語の意味・概念の対応付けにアプローチすることに特徴がある.このような検討を進めるベースとして,McRaeらによる意味特徴規範データベースをベースとして利用する.今期は,本データベースに収録されている,人間により付与された意味特徴をオントロジーの観点から分析し,さらに,Linked Dataとして構造化する検討を進め,その中心的な部分を提案した(査読付き国際会議1件).本研究課題の2年目の平成26年度は,主に以下の課題に取り組んだ.(1)異言語間の概念対応付けの基本方式の評価と対応関係分類のためのデータ作成:昨年度に実現した基本方式(概念を規定する同義語集合間の翻訳的対応付けを確率的に評価した類似度と概念の定義・説明文の言語横断的類似度を重み付き和として統合する)の評価を大規模に進めるため,また,得られた対応関係をさらに分類するための学習データとして,評価・評定データを作成した.この過程では,作業者との密なディスカッションにより,評定基準および分類体系を定めた.(2)異言語間の概念対応付けの他言語展開:これまでは,日本語概念から英語語彙概念への対応づけを研究してきたが,これを他言語に展開する方法について検討を進めた.まず,上記の逆方向(英語から日本語)の対応付けの実装を行い,概ね良好な結果を得ることができたが,語尾や複合語などの言語固有の問題が明らかっとなった.一方で,フランス語言語学を専門とする分担者(岩根・大阪大)の協力を得て,フランス語の意味資源(Wolf)に関する調査・分析を進めた.(3)異言語文間の意味的類似度の検討:上記の概念の定義・説明文間の類似度を高度化するために必要となる異言語文間の意味的類似度の検討を進めた.機械翻訳の影響のほか,各種の言語属性の有効性を評価した.また,文における総合的な単語の対応付け(アライメント)を求めることにより,単言語の場合と比べてデグレードが比較的少ない手法を得ることができた.(国内会議発表2件)(4)動詞概念の対応付けに関する基礎検討:動詞概念の分析に関して知見を有する分担者(加藤・東大)とともに,EDR電子化辞書における動詞概念の記述や構造上の配置に関する課題を明らかにした.この結果をもとに,加藤を代表者とする新たな研究課題を提案した(挑戦的萌芽研究採択).本研究課題の3年目の平成27年度は,主に以下の課題に取り組んだ.(1)異言語間の概念対応関係の自動分類:教師付き機械学習の枠組みにより,不適切な対応付け候補をフィルタリングした後に,対応関係の意味的分類を行う方式の検討を進め,これが有効な範囲と課題を明らかにした.

また,対応付け候補の抽出の精度向上に資するため,現行の異言語の文間の意味的類似度方式における機械翻訳の精度の影響について詳しく評価を進め,方式的な限界を極めつつあることを確認するとともに,今後の課題を明確化した.国内学会発表:1件,査読付き国際会議(採録済.2016年5月発表予定):2件.(2)語義・概念に関する分散表現の異言語間の概念対応付けに対する適用性の評価:より深い語義・概念レベルでの対応付けに適用できる可能性のある資源として,語義・概念に関する分散表現ベクトルがある.この資源の意味タスクへの適用法について評価を行い,本課題への適用に関する知見を得た.国内会議発表:2件.(3)動詞概念の対応付けに関する検討:昨年度の分担者の加藤(東大)との共同研究を継続し,EDR電子化辞書における日本語動詞概念とPrinceton WordNetにおける英語動詞の対応付け方式,および,対応付けの可能な領域を明らかにした.国内会議発表:1件.(4)異言語間の概念対応付けの多言語展開,LOD化に関する検討:昨年度までの検討に引き続き,分担者の岩根(阪大)とともに,フランス語などの他言語への展開,および,得られた対応関係のLOD化に関する検討を行った.特に後者に関しては,関連する研究・展開活動が活発な欧州の研究者と連携を深めた.審査付き国際ワークショップ共同提案(採択済):1件本研究課題の計画書においては,(1)対応付けの機械学習の基盤の確立,(2)心理的な意味属性の拡張方式の高度化,(3) RDFによる情報構造化の基本方針を確立すると記述していた.これらのうち,(1)については,精度はまだ十分ではないものの基本的な方式の提案・評価を行うことができており,さらに,新たな学習データを準備していることからほぼ計画どおりに進捗しているといえる.(2)については,まだ基本方式の検討の段階にあるが,関連する技術調査や知見の蓄積については着実に進みつつある.(3)については,すでに関連研究者との連携などから基本方式の見通しはついており,(1)の研究の実施結果を受けて,結果をリンクデータ化すれば良い段階となっている.以上の他では,動詞概念の対応付け方式の見通しが得られたこと,異言語の文間意味的類似度の高度化,新たな意味(語義・概念)属性に関する資源の利用などについての進捗があったことから,全体としては,「おおむね順調に進展している」と自己評価する.本研究課題の4年目(最終年度)の平成28年度は,主に以下の課題に取り組んだ.(1)異言語間の概念対応付における候補のフィルタリングと対応関係の自動分類:日本語の意味資源(EDR電子化辞書)における概念から,英語の語彙意味資源(WordNet)における語彙化概念への対応付けを行う方式の検討を行ってきた.今年度は特に,対応付けの候補を求める過程で利用する機械翻訳の精度の影響を詳しく調べ,適用範囲に関する知見を得た.また,候補のランキングだけでは排除しきれない不適切な候補をフィルタリングし,さらに,意味的な対応関係を分類する方式の検討を進め結果,粗い意味分類は可能であるものの,異言語間の,さらには,体系の異なる意味資以上の結果を言語資源に関する代表的な国際会議であるLREC2016にて報告した.(査読付き国際会議:2件)(2)概念対応付け拡張の検討:上記により開発した方式を,日本語から英語への方向へと拡張し,さらに,双方向の対応付けを行うことにより,精度を向上させる方式の検討を進めた.また,そのために必要な,英日方向の概念間対応付けデータの整備を進めた.(3)語義・概念の分散表現の利用:単語の分散表現と語彙意味資源の構造を利用して,語義・概念に分散表現を与える方式に関し,本課題における有用性について,特に,単語間の意味関係分類への適用,概念想起関係の予測について検討を進めた.(国内会議:3件,査読付き国際会議:2件)(4)対応付けのリンクデータとしての展開:リンクデータ・セマンティックWebに関する代表的国際会議ISWC2016の併設ワークショップとして,本課題に関連性の高い国際ワークショップ(KEKI2016)を実施し,そこでの議論を参考に具体化を進めた.(審査有り国際会議提案:1件)異なる言語の異なる概念体系を持つ
先進的な知識表現および推論技術を基盤とした多目的最適化ソルバーの研究開発

本研究の目的は,ASPの適用範囲を多目的最適化問題に拡張する試みとして,ASP技術を基盤とした新しい多目的最適化ソルバーを実現することである.平成30年度の成果は以下の通りである.この他にも,系統的探索と局所的探索を組み合わせた探索手法として,LNPS (Large Neighborhood Prioritized Search)を考案し,ASPソルバーclingo上に実装した.カリキュラムベース・コース時間割を用いた実験の結果,提案手法は最も大規模な問題erlangenシリーズの5問について,既知の最良値よりも良い解を得ることに成功した.研究テーマ(A)--(D)について,それぞれ順調に進展している.平成30年度中に研究者が全員集まる全体会合を2回行い研究進捗状況について確認した.研究代表者・番原は,2018年12月に海外共同研究者・Torsten Schaub教授の研究チームを訪問し,多目的最適化ソルバーの実装方法について議論を行った.日本ソフトウェア科学会全国大会,人工知能学会全国大会オーガナイズドセッションなどで,研究分担者以外の研究者を含めた研究交流を行い,今後の研究推進方針について示唆を得た.平成31年度(令和元年度)も,4名の研究者全員が参加する研究打合せを年2回開催する.ここでは,アイデア・実現技術の共有を主目的とし,進捗報告,研究意見交換,研究計画・方法に関する議論を行う.海外共同研究者については,研究代表者・番原と年1回研究打合せを行い,研究内容に対する助言・海外研究の紹介等を通じて本研究の推進に寄与する.また,本研究を進めて行く過程で新しく得られた知見・成果については積極的に国際会議,国内学会等で発表し,フィードバックを得る.本研究では,(A)多目的最適化問題に対する言語拡張,(B)多目的最適化ソルバーの開発,(C)多目的最適化ソルバーの拡張,(D)特長的なアプリケーションの開発の4つの研究テーマについて研究開発を進めている.平成31年度(令和元年度)は,(A)と(B)を完成し,(C)と(D)を開始する.(C)では,系統的探索と局所的探索を組み合わせた探索手法として考案したLNPS (Large Neighborhood Prioritized Search)を,(B)で開発した多目的最適化ソルバーに実装する予定である.(D)では,車両設計問題,ナーススケジューリング問題などを取り上げ,特長的なアプリケーションとして重点的に応用研究を行う予定である.本研究の目的は,ASPの適用範囲を多目的最適化問題に拡張する試みとして,ASP技術を基盤とした新しい多目的最適化ソルバーを実現することである.平成30年度の成果は以下の通りである.この他にも,系統的探索と局所的探索を組み合わせた探索手法として,LNPS (Large Neighborhood Prioritized Search)を考案し,ASPソルバーclingo上に実装した.カリキュラムベース・コース時間割を用いた実験の結果,提案手法は最も大規模な問題erlangenシリーズの5問について,既知の最良値よりも良い解を得ることに成功した.研究テーマ(A)--(D)について,それぞれ順調に進展している.平成30年度中に研究者が全員集まる全体会合を2回行い研究進捗状況について確認した.研究代表者・番原は,2018年12月に海外共同研究者・Torsten Schaub教授の研究チームを訪問し,多目的最適化ソルバーの実装方法について議論を行った.日本ソフトウェア科学会全国大会,人工知能学会全国大会オーガナイズドセッションなどで,研究分担者以外の研究者を含めた研究交流を行い,今後の研究推進方針について示唆を得た.平成31年度(令和元年度)も,4名の研究者全員が参加する研究打合せを年2回開催する.ここでは,アイデア・実現技術の共有を主目的とし,進捗報告,研究意見交換,研究計画・方法に関する議論を行う.海外共同研究者については,研究代表者・番原と年1回研究打合せを行い,研究内容に対する助言・海外研究の紹介等を通じて本研究の推進に寄与する.また,本研究を進めて行く過程で新しく得られた知見・成果については積極的に国際会議,国内学会等で発表し,フィードバックを得る.本研究では,(A)多目的最適化問題に対する言語拡張,(B)多目的最適化ソルバーの開発,(C)多目的最適化ソルバーの拡張,(D)特長的なアプリケーションの開発の4つの研究テーマについて研究開発を進めている.平成31年度(令和元年度)は,(A)と(B)を完成し,(C)と(D)を開始する.(C)では,系統的探索と局所的探索を組み合わせた探索手法として考案したLNPS (Large Neighborhood Prioritized Search)を,(B)で開発した多目的最適化ソルバーに実装する予定である.(D)では,車両設計問題,ナーススケジューリング問題などを取り上げ,特長的なアプリケーションとして重点的に応用研究を行う予定である.研究代表者・番原が,平成30年10月1日に神戸大学から名古屋大学に異動したため,予定していた国内学会に参加できなかった.次年度使用額は国内旅費に使用する予定である.
消化管における常在細菌の定着機構に関する研究

ラットを実験モデルとして常在細菌の定着機構の解明を目的として行った研究の成果は以下の通りである。1)腸管の一般粘膜及び粘膜付属リンパ小節における常在細菌の基本的定着部位は上皮細胞のアポトーシス発現部位であることを明らかにした。2)腸管粘膜付属リンパ小節濾胞被蓋上皮上における常在細菌の増殖とM細胞の出現との間には相関関係があることを明らかにするとともに,濾胞被蓋上皮上での常在細菌の増殖と近傍の一般粘膜における同型細菌の増殖とは連動することを明らかにした。さらに濾胞被蓋上皮のすべての細胞で死菌を取り込み,M細胞からは生菌を取り込むことを明らかにするとともに,この取り込みには細胞膜上の受容体を介することを超微形態学的に明らかにした。3)腸管における細菌の基本的定着部位である上皮細胞のアポトーシス発現部位に特異的に発現する糖を特定するとともにM細胞には特異的に発現する糖鎖が無いことを明らかにした。4)消化管全長における常在細菌の接着部位がアポトーシス後期の上皮細胞が集積する部位であることを明らかにするとともに,この部位を起点として常在細菌が粘膜の深部に向かって増殖し,ある深度に達するとFAE上に到達してモニタリングされることを明らかにした。5)腸管粘膜付属リンパ小節濾胞被蓋上皮における常在細菌の接着部位では,上皮細胞側の細胞骨格の再配列による物理的生体防御及び定着面への抗菌因子の分泌による化学的生体防御によって常在細菌の定着に抵抗していることを超微形態学的及び光学顕微鏡免疫組織化学的に明らかにした。6)腸管内腔抗原の生体への入口となる濾胞被蓋上皮のM細胞の細胞分化過程を超微形態学的に分類し,明らかにした。人や家畜及び家禽における消化管内の常在細菌の定着機構を明らかにすることを目的に,ラットを実験モデルとして以下の研究を行った。結果は以下の通りである。1.腸管粘膜付属リンパ小節濾胞被蓋上皮上における常在細菌の増殖とM細胞の出現との間には相関関係があることを明らかにするとともに,濾胞被蓋上皮上での常在細菌の増殖と近傍の一般粘膜における同型細菌の増殖とは連動することを明らかにした。2.腸管の一般粘膜及び粘膜付属リンパ小節における常在細菌の基本的定着部位は上皮細胞のアポトーシス発現部位であることを明らかにした。3.消化管全長における常在微生物の定着部位について上皮細胞のアポトーシス発現部位とそれ以外の深部定着型に分けて明らかにした。4.腸管における細菌の基本的定着部位である上皮細胞のアポトーシス発現部位に特異的に発現する糖を特定するとともにM細胞には特異的に発現する糖鎖が無いことを明らかにした。5.腸管粘膜付属リンパ小節濾胞被蓋上皮における常在細菌の接着部位では,上皮細胞側の細胞骨格の再配列による物理的生体防御及び定着面へのリゾチームの分泌による化学的生体防御によって常在細菌の定着に抵抗していることを超微形態学的及び光学顕微鏡免疫組織化学的に明らかにした。6.腸管内腔抗原の生体への入口となる濾胞被蓋上皮のM細胞の細胞分化過程を超微形態学的に分類し,明らかにした。これらの成果の一部については既に学会発表を終え,論文投稿準備中である。ラットを実験モデルとし,消化管内における常在細菌の定着機構を明らかにするための研究を行った結果は以下の通りである。

1.前年度に常在細菌の定着と粘膜リンパ小節濾胞被蓋上皮(FAE)中のM細胞の分化との関係を明らかにしたことに引き続き,今年度はさらに消化管全長における常在細菌の接着部位がアポトーシス後期の上皮細胞が集積する部位であることを明らかにするとともに,この部位を起点として常在細菌が粘膜の深部に向かって増殖し,ある深度に達するとFAE上に到達してモニタリングされることを明らかにした。2.FAEや腸絨毛におけるTLR-4及びTLR-9の発現とM細胞の分化との関係について調べることを目的として,すべての抗体による交差反応等の非特異的反応を完全に除去し,かつ複数の抗体を用いて免疫組織化学を試みた結果,従来報告されてきたような腸陰窩上皮細胞での発現をみとめなかった。従って所期の成果が得られておらず,現在さらに詳細に検討中である。3.腸管における常在細菌の増殖の制御機構を明らかにする一環として,常在細菌の定着程度と粘膜上皮細胞の細胞寿命や移動速度との関係がどのように変化するのかについてBrdUをトレーサとして調べた。その結果,常在細菌が急激に増数する回腸遠位と他小腸との間における細胞寿命には大きな差異が無かったが,上皮細胞の移動速度,すなわち上皮細胞の脱落速度が回腸遠位では極端に遅くなった。このことから,従来常在細菌の排除のために上皮細胞の細胞交代を早くするとされてきたが,本研究では逆に細胞交代を遅くして常在細菌の定着を促している可能性を明らかにした。これらの成果については今年中に学会発表を終え,論文投稿をする予定である。ラットを実験モデルとし,消化管内における常在細菌の定着機構を明らかにするための基礎的な研究を行った結果は以下の通りである。小腸における常在細菌の基本的な定着部位はアポトーシス後期の上皮細胞が集結する腸絨毛の先端であることを一昨年度に明らかにしたが,同時にアポトーシス後期の上皮細胞からは特異抗体依存性に腸管内腔の高分子抗原や粒子状抗原が取り込まれ,直接毛細血管へ入り,門脈を介して全身循環へ運ばれることを申請者らは明らかにしてきた。従来有窓性毛細血管からは粒子状物は入らないことが定説とされてきたが,一方では,鳥類や哺乳類を通じて腸管内腔の常在細菌が門脈血中を流れるという報告も複数なされてきている。そこで,この常在細菌吸収のメカニズムを探る基礎的な知見を得るために,腸絨毛の毛細血管が他部位の毛細血管とは異なる性質を有することを明らかにすることを目的として,従来腸上皮で合成された乳ビ球がリンパ管から吸収され,毛細血管からは吸収されないという定説について透過型電子顕微鏡下で計量組織学的に再検討した。その結果,直径76nm以下の乳ビ球が直接上皮直下の毛細血管から吸収されて肝門脈系へ運ばれることを証明することができた。このことから,腸絨毛の毛細血管から全身への細菌を含めた粒子状物のパーソープションの可能性を提唱することができた。この成果については,近日中に学会発表するとともに,論文公表をする予定である。また,前年度に引き続き,パイエル板におけるTLR-4及びTLR-9の発現とM細胞の分化との関係を免疫組織化学的に調べたが,この関係を示唆する有意な所見は得られなかった。平成16年度および17年度に明らかにした主要な研究成果について論文公表をおこなった。
ミスを犯す人間らしいゲームAIの研究

本研究では、ゲームにおける人間のミスに着目し、人間らしいミスを犯すゲームAIの構築を目指し、以下の研究成果を得た。1)ゲームにおける人間の犯すミスの原因に着目した分類。2)人間の生物学的成約を考慮したモデルを持ったゲームAIの構築。3)ゲームにおける技量を自動的に調整して良い勝負を演出できるゲームAIの提案と評価。4)人間の思考の特徴である「流れ」を持たせ、人間らしいプレイを実現するゲームAIの提案。これらの研究の成果は、人間と対戦するゲームAIに「強さ」という方向性以外の新しい評価基準をもたらし、多様なゲームAIの指針となると考えられる。思考AI技術の一部では、コンピュータ将棋に代表されるように人間を上回るパフォーマンスを見せるものが出てきている。本研究では、あえて「人間らしいミスを犯すシステム」を考えることで、人間にとって対戦して楽しく、為になるシステムの構築を目指している。初年度となる平成25年度には、以下の3つの研究を中心に行ってきた。1)人間の生物学的制約を考慮したモデルを有するBotシステムの構築...センサ・運動系のゆらぎ、疲れ、遅れ、能力などを制約条件として、これらの行動を学習する仕組みを導入したシステムを構築し、それを主観的評価実験でそのモデルの有効性を示す実験を行った、。2)人間プレイヤの生体情報を計測し、その心的モデルの構築...ゲームプレイ中の人間の様々なスキルと生体情報(視線、心拍、精神性発汗など)を計測し、ミスを犯すときの人間の生体状況について調査する実験を行った。3)対戦相手のレベルに合わせて自身の強さを変化させるシステムの構築...将棋を題材にして、対戦相手のプレイに合わせて、評価値を0に近づける手を選択することで、適度な弱さを実現するシステムを構築し、そのシステムを自由に使わせてプレイヤが感じる不自然さについて調査した。4)主観的に感じるミスの原因に基づく分類...将棋を題材にして、有段者クラスのプレイヤに自身が行う将棋のプレイを記録させ、ミスを犯したと感じた局面について報告させ、何故そのようなミスを犯したかについて詳細にインタビューを行い、原因に基づいて分類を試みた。プレイヤのレベルが違うと人間らしいと感じる手自体に違いが生じる可能性がある。そこで、人間プレイヤの強さとコンピュータの強さのレベルを近づけた場合にプレイヤが感じる自然さについて検討した。強さを自動調節して、プレイヤのレベルに合わせることができるコンピュータ将棋プログラムを開発した。このプログラムは、コンピュータ将棋の評価関数により求められる評価値がゼロに近い手を選ぶことにより、接戦が演出できる。インターネット将棋道場の主催者の許可を得て、このプログラムを置いて、プレイしてもらったプレイヤからアンケート形式でその使用感を評価させた。その結果、自身と同じぐらいの強さと感じるプログラムほど自然に感じられることが明らかになってきた。また、人間の思考の特徴として指し手の「流れ」のようなものを感じてプレイしていることが指摘されている。この点を考慮して、コンピュータの指し手に人間らしい「手順」を偏重させて組み込むことで、人間らしさを演出するプログラムも作成した。実際にこれらのシステムを構築し、人間らしさを感じられるのかを主観評価させる実験も行い、一定の成果を得た。これらのシステムは、強いプログラムから見ると明らかに悪手(ミス)を犯すことになるが、これらのミスが、人間らしいミスに当てはまるのかどうかをこれまでに行ってきたミスの分類などから調査して、分析を始めている。これらの人間特有のミスをその原因に基づいて分類し、認知科学的なモデルの提案を行った。将棋や囲碁においては、コンピュータがプロ棋士に迫るレベルになってきており、既に一般プレイヤーにとっては強すぎる。棋力を調整したプログラムも、人間から見ると不自然な弱さであることが多い。また、デジタルゲームのAI-Botに目を向けると、例えば対戦型の戦闘ゲームでは、コンピュータの正確すぎる狙い付けや人間離れした索敵能力など人間から見ると不自然な強さを持つものが多く、対戦相手として面白くないといった問題点が指摘されている。本研究では、人間特有のミスに着目し、コンピュータに敢えてミスを犯させる機能を持たせることで、コンピュータに人間らしさを与え、コンピュータと人間の新しい円滑なコミュニケーションを創出する手法について研究を行ってきた。まず、人間の犯すミスの原因に着目し分類を試みた。大別すると以下の4種類であるとした。1)人間である以上避けられない生物学的制約として犯してしまうミス、2)プレイヤの技量不足に基づくミス、3)無意識的に犯してしまう過誤としてのミス、4)意識的に犯す違反や手抜きなどのミス。これらのミスを将棋を題材に具体例をもとにして、説明を試みた。上述のミスの分類に基づいて、実際に人間らしいエラーを犯す認知モデルを様々な角度から取り入れたゲームAIを作成し、研究を深めた。人間のプレイヤのレベルに合わせて適度にミスを犯すもの、生物学的制約を組み込んだモデルを立てて人間らしいミスを犯すもの、人間が流れで考える特性をコンピュータに取り込むことで結果的にミスを犯すもの、人間が自然に感じる乱数の特性に着目したものなど、多くのミスに関わるゲームAIの研究を行ってきた。これらの研究は、人間と対戦するゲームAIに多様性をもたらし、人間にとって馴染みやすく対戦して楽しいAIを提供する可能性を示すことを確認した。

3)ゲームにおける技量を自動的に調整して良い勝負を演出できるゲームAIの提案と評価。4)人間の思考の特徴である「流れ」を持たせ、人間らしいプレイを実現するゲームAIの提案。これらの研究の成果は、人間と対戦するゲームAIに「強さ」という方向性以外の新しい評価基準をもたらし、多様なゲームAIの指針となると考えられる。人間の生物学的制約を持たせたシステム、生体情報を用いた実験も予定通り行っており一定の成果を収めている。また、平成25年度に行った「人間らしいミスの分類」の知見にもとづいて、将棋を題材に、相手のレベルに合わせて弱くするAIや人間らしい流れ(手順)を考慮したAIの構築も順調である。今後は評価実験を積み重ね、より人間らしく自然なミスを犯すAIの認知モデルを構築していきたい。27年度が最終年度であるため、記入しない。ゲーム情報学、認知科学人間が犯すミスには、人間特有の相手モデルを考慮した思考が大きな影響を与えているのではないかと推察される。現在、簡単なゲームを題材にして相手モデルの有無が思考過程に与える影響やそれによって陥るミスについて考察を深めている。認知科学的実験を進行中であるので、これらの分析結果からの知見をまとめていく。人間の生物学的制約を持たせたシステムについては当初の予定より早く作成できており、かなり順調に進んでいる。一方、生体情報を摂る実験については、機材の扱いに成れるために、実験が予定よりもやや進みが遅い傾向にある。それ以外の対戦相手のレベルに合わせて弱くするシステムについても、評価値を0にする手法が単純でありながら、効果的な結果をもたらしているので、このシステムに人間らしいミスの要素を加える事で、本研究が目的としている「人間らしいミスを犯すシステム」の構築に近づけるのではないかと考えている。ミスの分類についても、基礎的なデータが取得されており、これらの知見が活きてくるのではないかと考えている。生物学的制約を持たせたシステムについては、アクションゲームにおいて非常に効果的に働いたという事例をもとに、さらに思考ゲームにもこのモデルを考慮したシステムを導入して、汎用性について深く考察していきたい。人間の犯すミスについて原因に基づいた分類がある程度まとまってきたので、この成果に基づいた新しいモデルを提案し、人間らしいミスを犯す思考ゲームAIの研究について、深く調査していきたい。また、生体データの計測の実験を急ぎ、ミスを犯すときに生理的状態についての知見を深めて、認知モデルをより豊かなものにしていきたい。23,000円と少額であり、ほぼ研究計画通りに使用できた。消耗品の一部として使用する予定である。
歴史的町並み・集落における生活文化と地域共創の住まい・まちづくりに関する研究

本研究は全国110ヶ所の伝建地区を対象として伝建地区における生活文化の継承と歴史的町並み・集落の保存とを一体的に実現していくための地域共創の住まい・まちづくりの多様な実践、仕組み、現代的意義について全国規模の調査より明らかにした。また伝建地区における住まい・まちづくり学習の教材として各地区を代表する民家をモデルにしたペーパークラフト3種類を新たに開発するとともに、小・中学校の総合的な学習の時間を活用した町並み保存学習への導入を試みた。民家ペーパークラフトの活用は身近な町並みや生活文化について子どもたちの主体的な学びを育み、町並み保存や地域共創のまちづくりの担い手育成に有効であることを実証した。平成25年度は主として次の3点について検討した。1.前回調査時以降に伝建地区に選定された地区を中心に、保存対策基礎調査報告書、地区内重要文化財民家保存修理工事報告書、地域の民家等の文献資料を収集するとともに現地調査を行い(郡上市郡上八幡北町、白川村荻町、竹富町竹富島、うきは市筑後吉井、うきは市新川田籠、日向市美々津、弘前市仲町、黒石市中町)、歴史的町並み・集落の空間特性や変容、保存活動の取り組みを明らかにした。2.全国106ヶ所の伝建地区内及び周辺に位置する小・中・高校計469校を対象にアンケート調査を実施し、伝建地区を活用した民家・集落・まちづくり学習の実態を明らかにした。学校行事や教科(社会科、総合的学習等)における伝統文化を活かした住まい・町並み学習の地域による多様な実践内容を全国規模で明らかにすることができた。また前回調査時の結果との比較も可能となった。3.内子町教育委員会及び大村家住宅の協力を得て、内子町八日町護国地区(愛媛県)内の国指定重要文化財・大村家住宅をモデルにしたペーパークラフトを開発した。大村家住宅は寛政年間に建てられた内子町の中では最も古い建物の一つであり、ペーパークラフトでは実際の建物を1/100の縮尺で忠実に再現し、主屋のほか奥座敷や釜屋等の付属屋も表現した。このペーパークラフトを学校教育の教材として導入することで地域住文化の理解や町並み保存に関する体験型学習が可能となった。前年度の研究成果および次年度の研究計画を踏まえ、今年度は主に次の成果を得た。1.愛媛県内子中学校の協力を得て大村家住宅ペーパークラフトを活用した総合的な学習の時間の授業実践を試みた。具体的には内子中学校1年生を対象に総合的学習の一部としてペーパークラフトを組み立てる時間を設けた。ペーパークラフトの導入は、生徒が大村家住宅の歴史や建物の特徴を理解し、町並み保存の必要性やまちづくりの課題について具体的に考えていくための手立てとなった。2.福岡県うきは市新川田篭伝建地区にある国指定重要文化財・平川家住宅のペーパークラフトを新たに開発した。平川家住宅はくど造り民家の一つで、九州北部の伝統的民家の造りをよく残しており、地域の住文化や町並み保存について学習する教材として学校教育での活用が期待される。他地区のペーパークラフトと比較すれば、全国的な視点から地域の生活文化に目を向けさせることが可能になる。3.沖縄県竹富島伝建地区内の民家および集落を対象とした地域共創の住まい・まちづくり学習の調査を行った。具体的には国指定重要文化財・旧与那国家住宅の保存修理工事にあわせて行われた竹富小中学校での総合的学習の実践を取り上げ、研究紀要およびその他論文の分析と教員への聞き取り調査より、学校と地域との連携による学習プログラムを明らかにした。また、竹富小学校における風景学習を継続的にフォローし、外部講師の支援によるユニークな地域共創の竹富島学習の展開過程を把握した。4.全国町並みゼミ鹿島・嬉野大会第4分科会における浜小学校および塩田小学校のプレゼンテーションを地域共創の住まい・まちづくり学習として位置づけ、その内容を把握するとともに、伝建地区の民家・町並みを対象とした総合的学習の授業実践を調査した。本研究は全国の伝建地区における生活文化の継承と歴史的町並み・集落の保存・継承を一体的に実現していくための地域共創の住まい・まちづくりの多様な実践とその現代的意義を明らかにすることを目的とした。前年度までの研究成果を踏まえ、今年度は主に次の研究成果を得た。1.愛媛県U小学校と岐阜県S小学校の総合的な学習の時間において民家ペーパークラフトを活用した町並み保存の授業実践を行った。自分の手で模型を作り上げるプロセスを通して児童は気候・風土、歴史、文化に根ざした民家の構造、間取り、住まい方について理解を深め、伝統的町並み・集落の保存・継承の重要性を学ぶことができた。また、ICTや学生サポーターの導入は子どもの主体的な学びに有効なことを確認した。2.佐賀県鹿島市浜中町八本木宿伝建地区内の山口醤油醸造場のペーパークラフトを開発した。鹿島市酒蔵通りの民家や町並みについての学習用教材として活用が期待される。3.全国の伝建地区の中から住まい・まちづくり学習のモデル的事例の収集・分析を行った(佐賀県H小学校、愛媛県I小学校、岐阜県S小学校、沖縄県T小学校等)。いずれも地区の特性を生かし伝統行事との連携を図りながら、学校と地域住民・自治体(教育委員会)・町並み保存団体・専門家(建築士等)・NPO等との連携によるユニークな住まい・まちづくり学習が実践されていることを明らかにした。

4.これまでに科研費等で開発した民家ペーパークラフトの概要や学校教育での導入事例を紹介したリーフレット(2種類)を作成し、学校・大学等の関係機関へ配布した。以上を含む3年間の研究により、全国の伝建地区を対象とした民家・町並み・まちづくり学習の多様な実践とその実現に向けた地域共創の仕組みを明らかにするとともに、子どもの主体的な学びを支援する町並み保存学習教材としての民家ペーパークラフトの開発と授業実践を行った。本研究は全国110ヶ所の伝建地区を対象として伝建地区における生活文化の継承と歴史的町並み・集落の保存とを一体的に実現していくための地域共創の住まい・まちづくりの多様な実践、仕組み、現代的意義について全国規模の調査より明らかにした。また伝建地区における住まい・まちづくり学習の教材として各地区を代表する民家をモデルにしたペーパークラフト3種類を新たに開発するとともに、小・中学校の総合的な学習の時間を活用した町並み保存学習への導入を試みた。民家ペーパークラフトの活用は身近な町並みや生活文化について子どもたちの主体的な学びを育み、町並み保存や地域共創のまちづくりの担い手育成に有効であることを実証した。調査対象地区によって調査実施項目、内容・密度に差があり、また全国網羅的な把握には至っていないものの、研究計画内容のほぼすべての項目について研究に着手し、いくつかの地域においては全国的にみて地域共創の住まい・まちづくり学習のモデルとなるような事例を収集するなど一定の成果を得た。複合領域伝建地区選定数は年々増えており、各地区の多様な住まい・まちづくり学習の実践を詳細に把握することは難しいが、ネットワークを駆使して可能な限り把握に努めたい。住まい・まちづくり学習支援ツールとしてのペーパークラフト開発や授業実践はこのまま継続するが、授業計画の調整など学校側の協力が不可欠なため、学校はもとより各市町村の教育委員会、町並み保存団体等との緊密な連携をはかりながら教材開発や授業実践に取り組んでいきたい。伝建地区の生活文化調査と地区の住まい・まちづくりを支える仕組みづくりについては新たな調査を企画し、今年度中の実施・分析を行う予定である。平成25年度研究実施計画に記載した内容3項目すべてについて研究に着手し、それぞれ一定の成果を得た。伝建地区の保存行政を担当する地方公共団体の教育委員会、町並み保存団体、学校等の協力を得て、研究計画の推進に向けて緊密に連携し、研究の一層の展開と充実を図りたい。また伝建地区を活用した住まい・町並み学習の実態把握を継続し、教材開発や授業実践につなげていきたい。内容充実のため大村家住宅の副読本作成を次年度研究課題としたため。翌年度分助成金と合わせることで副読本のページ数や印刷部数の増のほかカラー印刷の費用に充当する。
次世代マルチメディアインターネットに向けた動画像キャッシング技術に関する研究

動画像キャッシュ技術、ならびに関連する技術について、以下の検討を行った。(1)動画ストリーミングに適した分散・階層化キャッシュアルゴリズムの提案と評価現状のWebキャッシュメカニズムでは、キャッシュサーバが全データをキャッシュするため、動画像のような莫大なデータになると効率が大きく低下する。そこで、動画像データをセグメントと呼ばれる小単位に分割してキャッシュを行う方式、キャッシュサーバを分散的・階層的に配置し、サーバ間の連携によってストリームキャッシュを実現する方式、等を提案した。さらに、検討結果をまとめて国際学会で発表すると共に、電子情報通信学会論文誌への投稿を行なった(採録決定)。(2)Webフレンドリなストリームキャッシュアルゴリズムの提案と評価上記の方式はストリーミングメディアに対しては大きな改善結果をもたらすが、その反面、既存のWebデータのキャッシュ効率を低減させる危険性がある。そこで、キャッシュ容量におけるストリーミングデータのキャッシュ量を制限し、Webキャッシュ、ストリームキャッシュそれぞれの効率を高く保つ方式(Webフレンドリなストリームキャッシュ方式)に関する検討を進めた。さらに、検討結果をまとめて国際学会で発表すると共に、(1)と合わせて電子情報通信学会論文誌への投稿を行なった(採録決定)。(3)階層化画像データベースにおけるキャッシングアルゴリズムの提案と評価階層的符号化を活用した画像データベースにおける階層化データの置き換え(リプレース)アルゴリズムと先読み(プリフェッチ)アルゴリズムに関する検討を行った。具体的には、嗜好度に応じて階層化データの置き換え、先読みの実行を判断するアルゴリズム、嗜好度に応じたWebアクセスモデルに基づく理論解析手法、等を提案した。(4)ストリーミングに適したCDNサーバ間のデータ複製アルゴリズムの開発近年大きな注目を集めているCDN(Content Delivery Network)に着目し、人気の度合いに応じたCDNサーバ(サロゲート)間のストリーミングデータの効率的な複製アルゴリズムの検討を開始し、ユーザ応答時間や各サーバにおけるデータ格納コストを低減できることを明らかにすると共に、学会発表を行なった。(1)ストリーミングメディアに適した分散キャッシング方式現状のキャッシングメカニズムでは、キャッシュサーバが全データをキャッシュするため、対象が動画像のような莫大なデータになると極めて効率が低下する。そこで、ストリーミングデータはセグメントと呼ばれる小単位でキャッシュを行う方式、およびキャッシュサーバを階層的に配置し、サーバ間の連携によってセグメントのキャッシュを分担する方式、について検討を行った。シミュレーションを実行し、提案方式が従来方式に対してキャッシュヒット率を15%程度改善できること、及びネットワーク全体のトラヒック量を20%以上削減できること、を明らかにした。(2)Webキャッシングと親和性を持つストリーミングキャッシュ方式上記の方式はストリーミングメディアに対しては大きな改善結果をもたらすが、その反面、既存のWebデータのキャッシュ効率を低減させる危険性がある。そこで、キャッシュ容量におけるストリーミングデータのキャッシュ量を制限し、Webキャッシュ、ストリームキャッシュそれぞれの効率を高く保つ方式について検討を行った。シミュレーションを実行し、特にストリームデータ量の多い時に、提案方式が大幅なキャッシュヒット率の改善をもたらすことを明らかにした。(3)階層化データのプリフェッチアルゴリズムの提案とその理論解析Webデータのキャッシュアルゴリズムとしてデータを先取りしてしまうプリフェッチングが注目されている。本検討では、主に画像の階層化データを対象とし、嗜好度に応じてプリフェッチの実行の是非を決定するアルゴリズム、並びにその理論解析とシミュレーション評価を行い、提案方式の有効性を明らかにした。今後は対象をストリーミングデータに拡張し、ストリーミングデータに適したプリフェッチングアルゴリズムの検討を進めていく予定である。前年に引き続き、ストリーミングメディアに適したキャッシュサーバの構成方式に関する検討を行った。(1)ストリーミングメディアに適した分散

キャッシング方式の改善前年度に提案を行ったストリーミングメディアに適した分散キャッシング方式の改善について検討を進めた。具体的には、クライアントとキャッシュサーバの間に「振り分け」サーバを配置し、この振り分けサーバとキャッシュサーバとの間で定期的に情報交換を行うことで、特定のキャッシュサーバへの負荷の集中を避ける方式を提案した。つまり、キャッシュサーバの分散配置と振り分けサーバによるキャッシュサーバの動的選択とを組み合わせることで、従来方式で問題となった分散キャッシングとクライアントからの接続要求のアンバランスを解消することができた。合わせて、振り分けサーバの具体的な構成方法について検討を行い、既存のCDN(Content Delivery Network)との関係についても言及した。(2)Webキャッシングと親和性を持つストリーミングキャッシュ方式の改善前年度に提案を行った「Webフレンドリ」なストリーミングサーバのキャッシング方式の改善について検討を進めた。Webフレンドリとは、Webキャッシュとストリームキャッシュを同時に行うキャッシュサーバにおいて、大容量のストリームデータが小容量のWebデータを排除しないように、インテリジェントなキャッシングを行う方式である。前年度は基礎的な提案に留まっていたが、本年度はクライアントからのアクセス頻度を積極的に活用することで、より効果的なストリームキャッシングが実現できることを明らかにした。(3)階層化データのプリフェッチアルゴリズムの改善前年度に提案を行った階層化データのプリフェッチアルゴリズムに関して、これまでの検討をまとめて国際学会で発表を行った。さらに、階層化データのプリフェッチに関する理論解析モデルを提案し、クライアントのアクセス頻度を自己回帰モデルで近似することで、より優れたキャッシュヒット率を実現しうるプリフェッチアルゴリズムを提案した。
ヒト不死化細胞株を用いた各種腫瘍組織における癌関連遺伝子異常の解析

【目的】成人T細胞白血病ウイルス(HTLV-1)による発がん機構の研究は、特異的な転写活性化因子であるTAXの機能解析を中心に行われ、発がん初期段階において重要な役割を担っていることは明らかである。しかしながら、HTLV-1感染からATL発症にいたる細胞側要因は未だ解明されていない。本研究では、ATL腫瘍細胞特異的に活性化されたがん関連遺伝子をクローニングし、その構造・機能を解析することを目的とした。【方法】新鮮ATL腫瘍細胞から直接RNAを抽出し、発現cDNAライブラリーを作製した。NIH3T3またはヒト不死化細胞株RPE-1に導入後、フォーカスを形成した細胞からPCR法にてcDNAをレスキューし、その構造と機能解析を行った。【結果・考察】フォーカス形成能、軟寒天におけるコロニー形成能、およびヌードマウスにおける腫瘤形成能のすべてを有するcDNA(transforming gene in ATL tumorcell;Tgat)を得た。その遺伝子構造は、全長1574bpで、255個のアミノ酸をコードするORFを有していた。そのアミノ酸配列はDbl familyに属するTRIOのGEF-D2と相同であった(TRIOはspectrin-like domain,GEF-D1,PH-D1,GEF-D2,PH-D2,Ig-like domain,S/T kinasedomainを有する多機能タンパク質である)。しかし、ORF領域の一部、及び3′-UTR領域はデータベース上の既知のcDNAやESTとhomologyを示さなかった。TRIOゲノム配列との比較の結果、Tgatは選択的スプライシングによってTRIOのGEF-D2をコードする9個のエクソンとtrio遺伝子の下流に存在する1個のエクソンで構成されることが明らかとなった。Tgatは正常ヒトやHTLV-1健常キャリア末梢血リンパ球、およびヒトT細胞株、HTLV-1感染細胞株であるMT-2では全く発現していないが、急性型ATLおよび一部の慢性型ATL、さらにATL腫瘍細胞由来と考えられる細胞株で特異的に発現していた。Tgatに特異的な領域であるC末を欠失させるとトランスフォーム能は消失し、またTgatをNIH3T3細胞やSwiss3T3細胞に一過性あるいは定常的に発現させることでアクチンストレスファイバーが明瞭に観察できた。すなわち、TgatはRhoの下流のエフェクターを活性化すること示しており、TgatのATL腫瘍細胞における異所性発現が細胞の悪性度や浸潤能などになんらかの影響を与えている可能性が示唆された。
光による半導体粒子の形状異方性制御とエネルギー変換材料への応用

シリコン太陽電池に変わる次世代太陽電池の材料として、Cdなどの毒性の高い元素やInなどの希少元素を含まず、かつ高い光活性を示す環境調和型の半導体材料であるCu_2ZnSnS_4(CZTS)が注目され、薄膜太陽電池が試作されている。しかしながら、これまでにCZTSナノ粒子の化学合成はほとんど報告されていなかった。そこで本研究では、高温有機溶媒中における化学反応を利用してCZTSナノ粒子の液相合成を行い、得られた粒子についてその光電気化学特性を調べ、太陽電池の光吸収層としての可能性を検討した。対応する金属イオンの酢酸塩と硫黄粉末を、化学量論比で混合しオレイルアミンに分散させた後、240°Cで加熱することにより、5-7nm程度の粒径をもつCZTSナノ粒子を合成した。粒子は、その表面がオレイルアミンで修飾されており、溶液中に安定に分散した状態として得られる。光吸収スペクトルから、粒子のバンドギャップエネルギーは約1.5eVと見積もられる。つぎに、エタンジチオールを架橋剤とする交互吸着法によって、粒子サイズを保ったまま、CZTSナノ粒子を透明電極基板上に積層した。得られたナノ粒子薄膜電極に可視光を照射すると、カソード光電流が得られ、CZTSナノ粒子はp型半導体特性を示した。また、900nm以下の波長の光照射に対して応答した。光電流の立ち上がり電位が、CZTSナノ粒子の価電子帯上端の電位であると見なすと、得られた粒子の伝導帯下端および価電子帯上端の電位は、各々、-1.2Vおよび0.3V vs.Ag/AgClであると見積もることができる。同様の手法を用いることによって、様々な化合物半導体のナノ粒子化が可能となり、本研究成果は、将来の半導体ナノ粒子を用いる太陽電池開発に大いに役立つ。量子サイズ効果を示す半導体ナノ粒子は、その粒子サイズに依存して光吸収特性や電子エネルギー構造が変化するために、光エネルギー変換システムへの応用が期待されている材料である。本研究では、ZnSとAglnS_2からなる固溶体ナノ粒子((Agln)_xZn_<2(1-x)>S_2, ZAIS)を光増感剤として、ZnOナノロッドに担持した光電極を作製し、その光電気化学特性に及ぼす担持粒子の組成の影響を調べた。ZnOナノロッドは、ヘキサメチレンテトラミンの存在下、硝酸亜鉛水溶液中にふっ素ドープ酸化すず電極(FTO)を浸漬し、90°Cで様々な時間反応させることによりZnOナノロッドをFTO上に析出させた。さらに得られたZnOナノロッド薄膜を、ZAISナノ粒子溶液に浸漬させることでZAISナノ粒子担持ZnOナノロッド電極(ZAIS/ZnO rod)を作製し、その光電気化学特性を評価した。ZnOの析出時間を長くすると、ZnOナノロッドの幅と長さのいずれもが増大した。6時間の析出操作を3回繰り返すことにより、幅177nm、膜厚3.72μmのZnOナノロッド電極を得た。この電極をZAISナノ粒子溶液に浸漬すると溶液色と同じ色に着色した。得られた電極の吸収の立ち上がり波長はZAISナノ粒子溶液のものにほぼ一致したことから、ナノ粒子がZnOに担持されたことがわかった。得られたZAIS/ZnOrod電極に光照射を行うと、アノード光電流が観測され、さらに電極電位を正側にシフトさせることによって電流値が増加した。このことは、得られた光電極がn型半導体電極類似の特性を持つことを示す。異方性形状をもつZnOロッド粒子は、粒子内部に電子キャリアのトラップサイトとなる粒界が無く、増感型太陽電池の多孔質電極基板として有望な材料である。一方、半導体ナノ粒子のサイズは数nmと、従来の増感色素分子よりも非常に大きいために、用いる多孔質電極の細孔サイズが小さい場合には、ナノ粒子が電極に担持されない。そこで本研究では、テンプレートとして2次元ポリスチレンビーズアレイを用いて、粒子の形状およびその配列規則性が制御されたZnOナノロッド粒子固定化電極を作製し、ZnOナノロッド粒子間距離の自在制御を目指した。粒径1.5μmのポリスチレンビーズからなる2次元コロイド結晶を、電極基板上に積層した。これを、硝酸亜鉛とヘキサメチレンテトラミンを含む水溶液に浸漬し、90°Cで1.5時間加熱することにより基板上にZnOナノロッドを析出させた。この析出操作を繰り返すことによってZnOナノロッドのサイズを制御した。テンプレートとして用いたポリスチレンビーズはクロロホルムにより溶解・除去した。ZnOナノロッドは、ウルツ鉱型ZnOのc軸方向に異方的に成長し、基板からほぼ垂直に成長した。この基板のSEM観察から、結晶成長操作1回では,ほとんどロッド形状粒子がみられないのに対し,結晶成長操作を3回行ったものでは幅100nm、長さ1000nm程度のロッド形状ZnO粒子が観察された。ZnOナノロッドの配列はテンプレートとして用いたコロイド結晶の形状を転写し、コロイド結晶の空隙に選択的にナノロッドが成長していた。以上のことから、ZnOナノロッドのサイズは結晶成長操作回数によって制御でき、さらに成長したZnOナノロッドの配列規則性は、テンプレートとして用いるコロイド結晶により制御できることがわかった。

シリコン太陽電池に変わる次世代太陽電池の材料として、Cdなどの毒性の高い元素やInなどの希少元素を含まず、かつ高い光活性を示す環境調和型の半導体材料であるCu_2ZnSnS_4(CZTS)が注目され、薄膜太陽電池が試作されている。しかしながら、これまでにCZTSナノ粒子の化学合成はほとんど報告されていなかった。そこで本研究では、高温有機溶媒中における化学反応を利用してCZTSナノ粒子の液相合成を行い、得られた粒子についてその光電気化学特性を調べ、太陽電池の光吸収層としての可能性を検討した。対応する金属イオンの酢酸塩と硫黄粉末を、化学量論比で混合しオレイルアミンに分散させた後、240°Cで加熱することにより、5-7nm程度の粒径をもつCZTSナノ粒子を合成した。粒子は、その表面がオレイルアミンで修飾されており、溶液中に安定に分散した状態として得られる。光吸収スペクトルから、粒子のバンドギャップエネルギーは約1.5eVと見積もられる。つぎに、エタンジチオールを架橋剤とする交互吸着法によって、粒子サイズを保ったまま、CZTSナノ粒子を透明電極基板上に積層した。得られたナノ粒子薄膜電極に可視光を照射すると、カソード光電流が得られ、CZTSナノ粒子はp型半導体特性を示した。また、900nm以下の波長の光照射に対して応答した。光電流の立ち上がり電位が、CZTSナノ粒子の価電子帯上端の電位であると見なすと、得られた粒子の伝導帯下端および価電子帯上端の電位は、各々、-1.2Vおよび0.3V vs.Ag/AgClであると見積もることができる。同様の手法を用いることによって、様々な化合物半導体のナノ粒子化が可能となり、本研究成果は、将来の半導体ナノ粒子を用いる太陽電池開発に大いに役立つ。
次世代高密度実装技術に対応する微細回路用ウェットエッチング法の開発

攪拌槽を用いて銅の塩化第二鉄溶液によるウェットエッチング機構について考察を行った。まず、板状の銅試料のエッチング速度を律速段階を調べるために求めた。エッチング速度に対する攪拌数依存性と溶液温度依存性を調べた。エッチング速度は攪拌数のおよそ0.7次に依存した。これは安息香酸-水系と同様であった。さらにエッチング速度の温度依存性は小さかった。この依存性からみかけの活性化エネルギーが約25kJ/molであることがわかった。これらの結果より、銅のウェットエッチングは液側物質移動過程が律速段階であると結論することができた。さらにCuClの溶解速度も物質移動支配であることがわかった。これらの速度を比較することにより、攪拌槽内において、エッチング速度は、CuClの溶解速度と同様に、Fe^<3+>の拡散速度に支配されていると考えられた。次に、キャビティ形成について考察を行うために、回路用銅試料をエッチングした。その結果、エッチング速度は時間とともに遅くなり、レジスト間隔が小さくなるほど減速した。さらに、エッチング深さをアンダーカットで除したエッチファクタもまた、相対深さとともに小さくなった。これらの結果より、反応種がライン幅が狭くなるほど、またキャビティが深くなるほど、キャビティ内に入り込みにくくなると考えられる。これらの結果を基に、今後は回路用銅箔試料のウェットエッチングにおけるキャビティ形成を見積もるために物質移動モデルを構築することが必要と考える。プリント配線板の微細回路形成技術の開発を目的として、回路形成法の中で極めて一般的なウェットエッチング法に着目し、液流動状態が乱流の場合の各種エッチング溶液による回路用銅箔のエッチングに伴うキヤビティ成長について速度論的考察を行う。具体的には、実操業において広く使用されている塩化第二鉄溶液を用いて、撹拌槽内における銅の溶解現象に対する速度論的考察を行う。この際、物質移動速度に加え、銅表面の化学反応速度にも前日し、銅の溶解速度の結晶方位の依存性も調べる。また、レジスト添付の銅箔試料のウェットエッチングについて、理論的・実験的考察を行い、銅回路形成機構の解明を行う。H18年度は申請者が行ってきた塩化第二銅溶液による銅のウェットエッチングに関する知見を基に、撹拌槽内における塩化第二鉄溶液による銅の溶解機構の解明を図った。また回路用銅箔のウェツトエッチング実験を行い、回路形成に対する知見を得た。撹拌槽内の物質移動特性の評価およびエッチング機構の解明乱流条件の代表例としてまず撹拌槽を用いた実験を行うが、実験に先立ち、安息香酸をプロピレングリコールが所定量含有する水中に溶解する実験を行い、装置内の液側物質移動係数の関係式を求めた。その知見を基に、銅の塩化第二鉄溶液による溶解実験結果との比較・検討を行った。撹拌槽を用いた塩化第二鉄溶液によるエッチング実験種々の条件下におけるエッチング速度および回路断面形状について考察を行った。これらの速度を比較することにより、攪拌槽内において、エッチング速度は、CuClの溶解速度と同様に、Fe^3+の拡散速度に支配されていると考えられた。

その結果、エッチング速度は時間とともに遅くなり、レジスト間隔が小さくなるほど減速した。さらに、エッチング深さをアンダーカットで除したエッチファクタもまた、相対深さとともに小さくなった。これらの結果より、反応種がライン幅が狭くなるほど、またキャビティが深くなるほど、キャビティ内に入り込みにくくなると考えられる。これらの結果を基に、今後は回路用銅箔試料のウェットエッチングにおけるキャビティ形成を見積もるために物質移動モデルを構築することが必要と考える。