hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
器官培養法とRNA干渉法を用いたマウス下顎骨形成におけるBMP2の機能研究

また、In vitroの実験結果からBMP2 siRNAによりBMP2の発現を抑制すると、TIMP1発現が抑制、MMP13発現が促進、舌の測溝形成が促進されることが示された。BMP2はMMP、TIMPの発現バランスを変化させることにより、舌の側溝形成を調節している可能性が考えられる。
フィブロインの組織特異的生産と分泌に関する遺伝子機能の解析

1.フィブロインH鎖、L鎖遺伝子の転写制御の解析:H鎖遺伝子のクロマチン構造を転写活性なカイコ5令期後部絹糸腺、転写休止状態の4眠期後部絹糸腺、転写不活性な5令期中部絹糸腺からの単離核を用いて比較した。特に興味深い知見は遺伝子の5'上流域のDNaseI超感受性部位の分布が転写活性ならびに休止状態で類似しており、不活性状態とは著しく異なる点であった。L鎖遺伝子の5'上流域には3箇所のH鎖遺伝子上流域と相同性の高い配列が存在するが、このうちL2配列に結合するタンパク質のcDNAクローンを後部絹糸腺のλgtllcDNA発現ライブラリーから取得した。塩基配列を決定したところ、翻訳反応に関わる延長因子EFlγと相同性が高いことが分かり、その生物学的意味を検討する必要が生じた。2.フィブロインH鎖、L鎖タンパク質の結合部位の解析:遺伝子構造から予測されている両鎖間のジスルフィド結合の位置をタンパク質レベルで決定するため、予想されるシステイン残基を含むペプチドに対する抗体を作製し、フィブロインのキモトリプシン分解物のFPLC逆相カラム画分に反応させ、両抗体が同時に反応する画分を得た。現在、このペプチドの構成を分析している。3.フィブロインの分泌変異の解析:フィブロインを分泌出来ないNd-sおよびNd変異を解析した結果、Nd-s変異では、L鎖遺伝子の第3イントロン中の組換えによりキメラ遺伝子が生じていること、Nd変異ではH鎖遺伝子の異常により、生じたH鎖の高次構造に異常が生じ、システイン残基を含むC末領域が分解を受けてL鎖と結合出来ずに細胞質中の蓄積することが推定された。4.フィブロインL鎖とP25との関係:後部絹糸腺中に存在するP25タンパン質はL鎖と免疫学的に異なる分子であることを明らかにした。フィブロイン遺伝子の発現調節とフィブロインの分泌に関してフィブロインのサブユニット構造(H鎖、L鎖)に着目して研究を進めた。最近、研究代表者らがL鎖遺伝子の全構造を明らかにしたところ、5'上流域約ー1kbの範囲内にH鎖遺伝子の上流域配列と相同な8ー10bpの配列が約50ヶ所、1830bpの相同性の高い部分が3ヶ所存在することが示された。そこでこれらの配列に結合する共通の転写因子が存在することを想定してゲルシフト法で調べた結果、L鎖遺伝子の5'上流-278-307に存在する両遺伝子に相同性の高い配列に特異的に結合するタンパク質因子が後部絹糸腺の核内に存在することが分かった。現在、後部絹糸腺のcDNA発現ライブラリ-をこのDNA配列との特異的結合能を指標としてスクリ-ニングし、いくつかのポジティブクロ-ンを得て解析を進めている。一方、この様な因子の機能を調べる目的でin vitro転写系の確立を目指している。これまでに5令2日目の後部絹糸腺の核抽出液により超らせん型のL鎖遺伝子が正確な転写開始を受けることを認めており、現在さらに転写の最適反応条件を検討している。フィブロインの分泌に関しては、L鎖遺伝子の変異であるNdーs、H鎖遺伝子の変異であるNd(2)がともにフィブロインの分泌を行えないことに着目してそれらの機構を遺伝子およびタンパク質のレベルで研究した。Ndーs変異ではL鎖遺伝子の第3イントロン中で組換えが生じ、第4エキソン以下が本来L鎖遺伝子の3'下流約10kbに存在した2つのエキソンと置き換っていることが明らかになった。このため正常なL鎖遺伝子の第6エキソンに含まれる、H鎖との結合に関わるCysコドンが存在しない。

Nd(2)変異の遺伝子レベルの解析は進行中であるが、L鎖との結合に関わるCysを含むC末領域の遺伝子配列に変化はなく、遺伝子内部の変異に基づくタンパク質高次構造の変化が原因であると推定している。1.フィブロインH鎖、L鎖遺伝子の同調的転写制御機構の解析両遺伝子の5'上流域に見い出された3箇所の相同性の高い配列部位の一つであるL2配列をプローブとしてカイコ後部絹糸腺のλgt11cDNA発現ライブラリーをスクリーニングして、1クローンを得た。このクローンの塩基配列を決定した結果、翻訳反応に関わる延長因子EF1γと相同性の高いタンパク質をコードする遺伝子に相当することがわかり、その生物学的意味を検討する必要が生じた。2.フィブロインH鎖、L鎖タンパク質の結合部位の解析両鎖遺伝子の構造から予測されるジスルフィド結合部位をタンパク質化学的に確認することを目的として、H鎖中のシステイン3残基を含むC末領域のペプチド、L鎖中の第6エキソン由来のシステイン残基を含むペプチドを合成し、それぞれに対するポリクローナル抗体を作製した。次に、H-L結合を保ったフィブロインをキモトリプシン分解し、可溶性ペプチド成分をFPLC逆相カラムで分画し、その中から両抗体が同時に反応する成分を検出し、さらに精製を行った。現在、このペプチドの構成を分析している。3. Nd変異の遺伝子およびタンパク質レベルの解析フィブロインを分泌できないNd変異はこれまでの遺伝学的解析の結果、H鎖遺伝子の変異であることが推定されているので、H鎖の構造的異常を調べた。ウェスタンブロット解析では、Nd変異カイコの後部絹糸腺中でL鎖と結合したH鎖は検出できず、H鎖は部分的に分解を受けた状態で組織中に蓄積していたが、これらの分子に対してH鎖のC末領域に対する抗体は反応しなかった。遺伝子レベルではH鎖C末領域の情報は保持されており、mRNAサイズにも異常は検出されないことから翻訳の異常またはタンパク質の高次構造レベルの異常が推定された。
次世代高度交通システムのための高機能データフォワーディングアルゴリズム

安全安心、省エネ快適な交通社会には高度道路交通システムの構築が課題とされ、近年車両ネットワークが注目されている。車両ネットワークで様々なサービスを展開するためには、新たなデータ通信プロトコルの開発が必須である。本研究では、多種多様なサービスを提供する車両ネットワークにおいて通信効率や通信品質制御に優れたフォワーディングアルゴリズムを考案し、シミュレーションによりその有効性を示した。安全安心、省エネ快適な交通社会には高度道路交通システム(ITS)の構築が課題とされ、近年車両ネットワークの研究が注目を集めている。車両に無線装置やセンサを搭載することによって、車両による周辺観測や、車両間および車両・路側機間通信によるデータ共有が期待されている。そのような車両ネットワークを実現するためには、新たなデータ通信プロトコロの開発が必須である。特に車両の高可動性から、安定したデータ転送を実現するためのフォワーディングアルゴリズムは、重要な要素技術である。本研究では、多種多様なサービスを車両ネットワークで展開するため、通信効率や通信品質制御に優れたフォワーディングアルゴリズムの創出を目的としている。本研究では、2つの異なるアプローチからフォワーディングアルゴリズムの開発を行っている。第一アプローチでは、これまで全く別の方法として研究が進められてきた既存アルゴリズムを融合することにより、高機能性はもちろん、低負荷で実装展開も十分可能なフォワーディングアルゴリズムの創出を目指す。第二アプローチは、実際に膨大な実データを解析することによって車両ネットワークに特化したフォワーディングアルゴリズムを創出する。初年度の25年度は第一アプローチを実施し、主に関連研究の調査、転送制御理論の構築、制御メカニズムの設計、シミュレーションによる性能評価を行った。具体的には、各制御理論の長所と短所を分析し、それぞれで用いられる理論の利点を生かしつつ、お互いの欠点が補われるように融合させて新たな転送制御理論を創出した。これらの研究成果の一部は国際会議および国際的な学術論文誌へ投稿され、情報通信分野において世界最大規模かつ最も権威のある米国電気電子学会(IEEE)の主催する国際会議で論文を発表(確定)し、同IEEEの論文誌にも論文が掲載(確定)された。安全安心、省エネ快適な交通社会には高度道路交通システム(ITS)の構築が課題とされ、近年車両ネットワークが注目されている。車両に無線装置やセンサを搭載することで、車両による周辺観測や、車両間・車両路側機間通信によるデータ共有を実現する。そのような車両ネットワークで様々なサービスを展開するためには、新たなデータ通信プロトコルの開発が必須である。特に、車両の高可動性から、安定したデータ転送を実現するためのフォワーディングアルゴリズムは重要な要素技術である。そこで本研究では、多種多様なサービスを提供する車両ネットワークにおいて通信効率や通信品質(QoS: Quality of Service)制御に優れたフォワーディングアルゴリズムの創出を目的とし、これにより車両ネットワークを有する次世代ITS構築の実現に寄与する。今年度は、初年度に設計した提案アルゴリズムを改良し、シミュレーション実験によって性能評価を行った。提案手法は従来の手法と比較して、通信効率が良く(低遅延)、同時に通信品質制御に優れている(QoS制御)ことが実証された。また今年度は、実データを分析した結果から得られた車両ネットワーク固有の特徴を用いて転送制御メカニズムを設計し、アルゴリズムも提案した。提案アルゴリズムが高効率かつQoS保証といった高機能性を実現できることを確認し、情報通信分野において世界最大規模かつ最も権威のある米国電気電子学会(IEEE)の主催する国際会議で発表し、そのうち2件を招待論文としてIEEE ICCS2014およびIEEE ScalCom2014で発表している。ICA3PP2014で発表した論文は、投稿された285件の論文の中で最優秀論文賞を受賞している。またより詳細な研究内容をまとめ、IEEEを含む国際的な学術論文誌にてその研究成果を発表(確定)した。26年度が最終年度であるため、記入しない。情報ネットワーク26年度が最終年度であるため、記入しない。26年度は研究実績の概要で述べた通り、第二アプローチを実施する。実際に運行する車両から得られたGPSデータ(実データ)を分析し、その結果から得た車両ネットワーク固有の特徴を用いて転送制御メカニズムを設計し、アルゴリズムを提案する。また、初年度に設計した提案アルゴリズムと比較して、性能評価を行う。具体的には、以下の手順で実施する。1.膨大な車両から得られた実データを分析し、車両の移動モデル(個別、複数、車種別)、車両間のコンタクトモデル、車両密度の時間的および位置的な変化、などの特徴を抽出することで、その転送制御に対する有用性について考察する。車両ネットワーク特有の情報によって高機能な転送制御技術を創出できる可能性を明らかにし、アイディアそのものの新規性と有効性を示す論文を執筆し、国際会議へ投稿する。2.第二アプローチによる提案アルゴリズムが完成した後は、シミュレーションによる本格的な性能評価へと移る。この時、各要件にかかるパラメータの調節においては、シミュレータによる実験を繰り返して行い、その結果を反映させながら改良を重ねる。3.第一アプローチによる提案アルゴリズムとの性能比較を行う。本研究が目的とする高効率性や通信品質制御の点における有効性を確認する。4.以上の提案プロトコルの技術的な詳細事項や性能評価実験の結果をまとめて、国際的な学術論文誌への投稿を目指す。
わが国前近代製鉄技術の起源と転移経路の総合的研究

全国の地方公共団体の協力をえて全国製鉄遺跡の調査を行い,その成果の整理を行った.その結果に基づき全国の古い製鉄遺跡の代表例を選び,各遺跡から資料を収集し分析を行った.1.鉄滓の研究,秋田県,群馬県,滋賀県及び岡山県下の古代の製鉄遺跡から出土した鉄滓の分析を行い,原料鉱石の質について,その解明を試みた.この中で,滋賀県大津市桜峠遺跡(7世紀)の製鉄原料は,磁鉄鉱に含水燐酸カルシウム,角閃石を含む接触交代鉱床由来の鉄鉱石であることが判明した.こうした鉱石は,滋賀県下でも特異なものであり,鉱石採掘地域を解明する手がかりが出来た.また岡山県下の古墳出土鉄滓の分析から,岡山県においても6世紀には製鉄が開始されたことが判明した.2.炉材の研究:古代からの近世の炉材の分析を行い,その結果岡山・広島県地方に於いて, 9遺跡60試料を対象にして炉材中のアルミニウム/珪素などの比は時代が下るに連れて,一定の範囲に収束することを見いだした.これは炉材中の砂と粘土の比率を一定の範囲に保つことを目的としたものかとも思われる.3.岡山県下の近世のたたらの地下構造の解析:岡山県真庭郡新庄村神庭谷・奥土用遺跡において近世たたらを代表する典型地下構造を有するたたらが発掘され,その素材に「カーボンベッド」と思われる特異な層が見いだされた.この素材を物理・化学的に分析したところ,その炭素分は2, 3%に過ぎず,高度な処理を経て,炭素分が分散されたことが伺え,その役割も,保湿と断熱という点にあると推測した.4.鉄器介在物の研究:鉄器に含まれる介在物を電子顕微鏡と螢光X線装置によって分析し,鉄器の制作地及び原料鉱石の同定を試み,幾つかの遺跡において原料鉱石の質を明らかにすることが出来た.上記の研究に関しては,今後も継続して行う予定である.全国の地方公共団体の協力をえて全国製鉄遺跡の調査を行い,その成果の整理を行った.その結果に基づき全国の古い製鉄遺跡の代表例を選び,各遺跡から資料を収集し分析を行った.1.鉄滓の研究,秋田県,群馬県,滋賀県及び岡山県下の古代の製鉄遺跡から出土した鉄滓の分析を行い,原料鉱石の質について,その解明を試みた.この中で,滋賀県大津市桜峠遺跡(7世紀)の製鉄原料は,磁鉄鉱に含水燐酸カルシウム,角閃石を含む接触交代鉱床由来の鉄鉱石であることが判明した.こうした鉱石は,滋賀県下でも特異なものであり,鉱石採掘地域を解明する手がかりが出来た.また岡山県下の古墳出土鉄滓の分析から,岡山県においても6世紀には製鉄が開始されたことが判明した.2.炉材の研究:古代からの近世の炉材の分析を行い,その結果岡山・広島県地方に於いて, 9遺跡60試料を対象にして炉材中のアルミニウム/珪素などの比は時代が下るに連れて,一定の範囲に収束することを見いだした.これは炉材中の砂と粘土の比率を一定の範囲に保つことを目的としたものかとも思われる.3.岡山県下の近世のたたらの地下構造の解析:岡山県真庭郡新庄村神庭谷・奥土用遺跡において近世たたらを代表する典型地下構造を有するたたらが発掘され,その素材に「カーボンベッド」と思われる特異な層が見いだされた.この素材を物理・化学的に分析したところ,その炭素分は2, 3%に過ぎず,高度な処理を経て,炭素分が分散されたことが伺え,その役割も,保湿と断熱という点にあると推測した.4.鉄器介在物の研究:鉄器に含まれる介在物を電子顕微鏡と螢光X線装置によって分析し,鉄器の制作地及び原料鉱石の同定を試み,幾つかの遺跡において原料鉱石の質を明らかにすることが出来た.上記の研究に関しては,今後も継続して行う予定である.研究実績の概要は以下の通りである。1.すでに各地方公共団体等の手により把握されている全国の金属製錬に関連した遺跡の調査を行った。全国都道府県教育委員会および埋蔵文化財センターの協力を得て、34都道府県についての情報を収集できた。調査結果のうち9月1日までに寄せられた27道県の回答については、浜島・高塚・川野辺が整理し、『東京工業大学人文論叢』第12号に「金属生産遺跡全国調査概報」として公表した。2.回答の内容を詳細に検討した上で、15府県、38製鉄遺跡の調査と試料の採取を行った。集めた試料の中には、わが国の製鉄開始時期の問題に重要な意味を持っている古墳供献鉄滓や、従来製鉄が行われていなかったといわれる沖縄県の砂鉄,磁鉄鉱,及び製鉄関連の鉄滓など、貴重なものも少なくない。これらの試料の成分分析は一部を実施したが、残りの主要部分については62年度に行う予定である。収集した試料は、全て写真撮影を終了している。なお、遺跡調査の課程では、比較検討のために製銅製品及び製銅滓をも収集している。3.収集試料のうち岡山県の古墳供献鉄滓などの分析結果をふまえ、川野辺渉が「古代の鉄滓の化学組成に関する一考察」として『自然科学と考古学』(日本文化財科学会誌)に発表した。4.収集された秋田県堪忍

沢製鉄遺跡の試料の分析結果は、高塚秀治が「堪忍沢製鉄遺跡出土遺物の分析結果について」(秋田県教育委員会)として報告した。5.本年度の研究成果をふまえ、研究の総括と次年度の研究計画を作成するため、定例の研究打ち合せ会議のほかに、学外の研究者を含めた会合を三月に行った。
血管内皮選択的ＢＮＣＴを用いた脳血管再狭窄予防法の開発

候補薬剤送達システムとして、新規ホウ素含有脂質を合成し、リポソームに調整することで、ホウ素含有リポソームを作成した。EPR効果および接触細胞に対する接着機能を併せ持つ粒子を設計作成した。培養細胞および培地にホウ素含有粒子を添加し、中性子照射を行うことで、殺細胞効果をホウ素なし粒子に比べて高いことを証明し、また、細胞取り込み実験においてはリポソーム内をさらにホウ素クラスター水溶液を封入することによって、およそ新規粒子はさらに2.5倍のホウ素濃度を達成することを示した。中性子捕捉反応によって、新生血管内膜増殖抑制効果を確認することを最終的な目標として実験を行った。治療効果判定実験のための、予備的実験として細胞(血管内皮)、動物照射(皮下腫瘍における新生腫瘍血管)を行い、あわせて頸動脈の内膜損傷モデルを作成した。申請時点では、本学より県内にある東海村日本原子力研究開発機構の実験原子炉を利用予定であったが、震災後の利用が中断しているため、京都大学実験原子炉を用いた照射実験に切り替えた。これにより、照射設備にあわせて若干の実験体制の変更が必要であった。血管内皮におけるホウ素化合物動態について、血管内皮培養細胞で検討した。血液内の高濃度ホウ素が触れることによって、細胞内外から、中性子照射によって殺細胞効果のある線量を寄与できる見込みである。また、最終的な治療実験に向けて、ラットにおける内膜損傷モデルは作成されているため、これを京都大学実験原子炉で実験可能なように共同利用の申請等の手続きを進めている。新規ホウ素化合物/担体として、表面の脂質二重膜にホウ素修飾を行ったリポソームをあわせて作成し、その性能評価を行った。細胞内へ誘導するための接着分子もあわせて表面修飾に用い、新生腫瘍血管からのpassive targetingとしてEPR効果をもち、かつ接触した細胞に接着する可能性のある粒子を設計作成することができた。これらの成果を組み合わせ、内皮増殖抑制実験の検討を行う予定である。中性子捕捉反応を用いた殺細胞効果を血管内皮細胞で証明することを目標としていたが、日本原子力研究開発機構の原子炉利用は共同利用のほか、いかなる形においても不可能であった。一方で京都大学実験原子炉の共同利用が申請を採択され可能となり、年間数日の細胞照射実験が可能となった。候補薬剤を腫瘍細胞に送達するシステムを構築するため、新規ホウ素含有脂質を合成し、これをDSPC, Cho, DSPE-PEGとともに組成に含むリポソームを調整することで、外部の脂質膜にホウ素を含有するホウ素含有リポソームを作成した。サイジング、接着分子を用いた表面修飾により、EPR効果および、接触時に細胞に対する接着機能を併せ持つ粒子を設計作成した。接着機構のために、protein transduction domains (PTDs)として、HIVのTAT配列からペプチドを設計した。あわせて、CT26細胞を用いた培地にリポソームを添加した中性子照射実験においては、本リポソームを用いた場合に、コロニー形成試験で細胞増殖の抑制が確かめられた。PEGのみ含有のものと比較しておよそ10%、従来のホウ素化合物と比較すると差はわずかではあるが、より強い抑制効果を認めている。昨年度震災により、共同利用契約を締結していた日本原子力研究開発機構の実験原子炉jrr-4が停止、それ以降再開のめどがたたずに、原子炉を線源とした中性子照射による実験照射が不可能となった。このため、モデル動物の治療実験は行うことができなかった。このため、動物実験は断念し、培養細胞による血管内皮細胞へのホウ素化合物取り込みについて、検討を行った。用いたホウ素化合物は、borono-phenylalanineおよび、その組成にホウ素を含有した新規合成脂質を用いたboronated liposomeである。いずれも非特異的な細胞内ホウ素濃度が検出された。今後動物実験を前提とした生体内分布、特に血液中濃度と、血管内皮細胞でのホウ素濃度の変動を検討し、照射実験に関する至適投与量・投与時期について検討する。また、ガドリニウム化合物による中性子捕捉療法についても、細胞実験で検討を行った。用いたガドリニウム化合物はすでにMRI造影剤として臨床で医薬品として使用されているGd-DTPAである。この薬剤はwashoutが早く、また中性子捕捉によってγ線を発生するため、悪性腫瘍をターゲットとした中性子捕捉療法には不適であるとされてきた。細胞内濃度は、動物投与後、正常組織、腫瘍組織とも速やかに低下することが確認された。血管内皮細胞の取り込みおよび血中濃度推移によって可能な照射線量をシミュレーションで検討する予定である。中性子を実験に利用するため、原子炉利用のマシンタイムが必要であるが、震災後、県内の日本原子力研究開発機構の実験原子炉が停止しており、利用できる状態にない。

このため、京都大学実験原子炉の共同利用申請を行い、利用可能なように実験条件などを変更しつつ対応しているが、遠方であり、生物輸送や、細胞実験などのための移動に制限があり、進行状況としてはやや遅延している状況である。今年度、最終の治療効果判定実験を完遂することを最終目標としている。震災により、原子炉設備の実験利用が不可能になったため。中性子のマシンタイムが限られているため、内膜肥厚増殖抑制試験を完遂することが最終目標である。ほぼ実験条件は決定することができたため、モデル動物の作成、照射、以後の経過観察、検体作成まで施行予定である。あわせて新規化合物の性能評価は細胞・組織レベルで引き続き検討する予定である。東海村原子力研究開発機構における実験照射再開には、一年以上を要する見込みである。このため、京都大学実験原子炉の共同利用を申請し、認可された。これによって引き続き、動物による血管形成術後、再狭窄モデルを用い、治療実験を検討してゆく。これまでに準備可能であった、ホウ素およびガドリニウム化合物について、有用性を比較検討する。モデル動物の作成、ラット、血管処置用カテーテル、動物搬送費用。実験者の打ち合わせ、移動にかかる費用。細胞実験における細胞培養、コメットアッセイほか、消耗品。国内外における各種関連学会での成果発表、情報交換、収集。主に京都大学実験原子炉での照射実験。細胞実験および動物実験にあたり、旅費、動物搬送費用、消耗品。また、組織切片の組織学検討のための、免疫染色等の消耗品を予定している。
振動自己補正機能付干渉計の高性能化

本研究では、機械振動が誤差要因とならないDispersion干渉計に、光弾性変調器を用いた変調強度比計測による位相差抽出手法を適用し、高精度化を図った。周波数安定化させた連続発振レーザーでは、パワー密度が小さいために通常2倍高調波の発生が難しいが、非線形光学結晶AgGaSe_2を用いて、計測に十分な2倍高調波成分を生成した。プラズマを模擬するセレン化亜鉛板を用い、正しい位相差を計測・抽出できることを示し、提案した手法の有効性を示した。機械振動を模擬した計測も行い、光学的に機械振動がキャンセルされ、計測結果に誤差をもたらさないことを確認した。核融合プラズマにおいて、電子密度は装置運転だけでなく、物理解析においても最も重要なパラメータの1つである。しかし、昨今のプラズマの高密度化・装置の大型化により、現在密度計測で主流の選赤外レーザー干渉計ではフリンジジャンプと呼ばれる計測ミスが大きな問題となりつつある。また、フリンジジャンプの問題の少ない短波長レーザー干渉計では、機械振動による計測誤差が問題となる。そこで本研究では、シンプルな光学系でありながら、機械振動の影響を受けず、フリンジジャンプが無い「Dispersion干渉計」を高性能化させる。Dispersion干渉計において、計測精度やシステムの安定性を決める重要な光学素子として、非線形光学結晶がある。Dispersion干渉計はレーザー光の基本波と、非線形光学結晶で発生させた2倍高調波の混合波を探査光とするが、2倍高調波の発生効率は0.1%以下と非常に小さいため、入念な材質の選定や結晶サイズの決定、光学設計が必要である。20年度においては、使用する炭酸ガスレーザーの出力、結晶の非線形係数、結晶のレーザーパワーの吸収による温度上昇等から非線形結晶の最適化を行い、結晶長15mmのAgGaSe_2を用いることにした。この非線形結晶と近年感度の向上したペルチェ素子冷却式赤外検出器を用いることで、既存の炭酸ガスレーザーの出力7.5Wで2倍高調波の検出が十分可能であり、本課題で提案している高精度位相抽出方法の検証実験が可能であるという見通しを得た。計測上の問題として、非線形結晶でのウォークオフや、プラズマ中での屈折角の違いにより、基本波と2倍高調波の光軸が分離してしまうことが懸念された。これに対し、いずれの効果による光軸のズレもレーザー光半径と比較して十分小さく、無視できることを数値的な検討により、明らかにした。しかし、昨今のプラズマの高密度化・装置の大型化により、現在密度計測で主流の遠赤外レーザー干渉計ではフリンジジャンプと呼ばれる計測ミスが大きな問題となりつつある。そこで本研究では、シンプルな光学系でありながら機械振動の影響を受けず、フリンジジャンプが無い「Dispersion干渉計」を、位相変調を用いた手法で高精度化することを目的とする。20年度に数値的に仕様を最適化した結晶長15mmの非線形光学結晶AgGaSe_2を用い、連続発振の炭酸ガスレーザーで2倍高調波の生成を行い、プラズマ計測に十分な2倍高調波のパワーを得ることに成功した。これを用い、本課題で提案した光弾性変調器による位相変調を行い、変調強度比を利用してDispersion干渉計の位相抽出が正しくできるかどうか原理検証を行った。プラズマを模擬したウェッジ角付きセレン化亜鉛基板の位相変化を計測し、ウェッジ角を評価したところ、基板の製作精度の範囲内で一致する値が得られた。これにより、本手法による位相抽出の有効性を示すことができた。また、ピエゾ振動子付きミラーで機械振動を模擬し、計測に対する影響を調べたところ、機械振動は光学的にキャンセルされ、計測値に誤差をもたらさないことが確認できた。それにより、大型装置で十分な密度分解能である線電子密度±4×10^<17>m^<-2>が時定数1msで得られた。以上の成果により、核融合装置において大がかりな除振設備を必要としない干渉計システムを確立することに成功した。
無党派層の増大が戦後日本政党システムの変容に与えたインパクト

日本における政党システムの時系列の変化を1972年から1996年にかけての24年間にわたり、世論調査データを中心に分析した。それらのデータ分析の結果、1993年の衆議院選挙で自民党が政権の座から転落し「55年体制」が崩壊した時点以前に、日本の政党システムは198687年頃にイデオロギー的な対立軸が弱くなっていたという知見を得た。また、「55年体制」崩壊後の1996年の時点になると、有権者の意識においては「55年体制」時代から存続する既成の政党が何らかの組織を通じて投票への動員をかけることが出来る有権者の比率は46.3%に低下しており、53.7%の有権者がそのような組織的な間接的絆を政党と持っていないことがわかった。その53.7%の「組織化されていない」有権者が、50%を越える無党派層と大きく重複することも判明し、無党派層の増大が政党の従来のあり方に変化を迫っていることが明らかになってきた。また、それと同時に、1990年代の日本の政党システムは政党再編成(partisan realignment)には至っておらず、1996年の時点ではまだ過渡期であると考えるか、もしくは政党編成崩壊(partisan dealignment)と呼ぶべき状態にあることが明らかになった。これらの研究成果は、1998年度のアメリカ政治学会において報告したほか、Waseda Political Studies, March 1999,とWaseda Political Studies, March 2000に論文として掲載した。あつかったデータは、財団法人・明るい選挙推進協会が国政選挙後に実施している全国世論調査データと、国内外の研究者が実施した学術的全国世論調査データである。後者としては、1976年の衆議院総選挙の前後に実施されたパネル形式のJABISS調査(研究者:綿貫譲治、三宅一郎、公平慎策、Bradley Richardson, Scott Flanagan)、1983年の参院選後と衆議院選挙の前後に実施されたパネル形式のJES調査(研究者:綿貫譲治、三宅一郎、猪口孝、蒲島郁夫)ならびに1996年の衆議院総選挙の前後にパネル方式で実施されたJEDS96調査(内田満、林文、谷藤悦史、田中愛治、池田謙一、西澤由隆、川上和久、Bradley Richardson, Susan Pharr, Dennis Patterson)の世論調査を対象とした。また、補足的に読売新聞社と朝日新聞社が定期的に実施している全国世論調査のデータも補足的に分析し、無党派層の増加が時系列にはどのように変化したのかをとらえた。本研究の目的は2つに大きく分けられるが、その第1は、戦後日本の政党システムの中でどのように無党派層が生まれてきたのか、という無党派層の増加を従属変数として、それを1950年代から90年代までのタイム・スパンの中で説明することである。

第2の目的は、その無党派層の増加が戦後日本の政党システムの変容に対し、また今日の政党システムの変動に対しどのようなインパクトを与えてきたかという、無党派層の増加を独立変数とし、政党システムの変容を従属変数にして説明を試みることである。本研究の第1年度であった平成10年度は、まず第1の研究目的をほぼ達成し、第2の研究目的のための糸口を探り出すことが出来た。その平成10年度の研究実績の概要を以下に示したい。まず、統計数理研究所が1953年から5年毎に実施してきている「日本人の国民性」に関する調査のデータを入手し、年齢層別に分けて、コーホート分析を行った。そのデータ分析を通して、以下の理論モデルを構築した。戦後日本の民主主義を志向する国民意識は、モデルとしてはアメリカ型の自由民主主義モデルとソ連型の社会主義モデルであったとし、その他に、戦前からの日本の伝統的な政治文化への志向があるとした。それぞれを、国民性調査の世論調査データのコーホート分析によって確認し、2つのモデルによる民主主義志向が、戦後直後に思春期・青年期を迎えた世代に高いことを示した。そして、この世代がそれぞれのモデルの具現者としての政党(自民党と社会党)に対して支持的態度を形成してきたのだが、これら2党を中心とする日本の政党に対し不満をいただいた時期に、その不満を持った層が、政党支持を捨て無党派層になったと説明できることを、データ分析から示した。第2年度は、更にこの分析を精緻化し、より重要な第2の研究目的の4分析に進む予定だが、理論モデルは完成した。日本における政党システムの時系列の変化を1972年から1996年にかけての24年間にわたり、世論調査データを中心に分析した。あつかったデータは、財団法人・明るい選挙推進協会が国政選挙後に実施している全国世論調査データと、国内外の研究者が実施した学術的全国世論調査データである。後者としては、1976年の衆議院総選挙の前後に実施されたパネル方式のJABISS調査(研究者:綿貫譲治、三宅一郎、公平慎策、Bradley Richardson,Scott Flanagan)、1983年の参院選後と衆議院選挙の前後に実施されたパネル方式のJES調査(研究者:綿貫譲治、三宅一郎、猪口孝、蒲島郁夫)ならびに1996年の衆議院選挙の前後にパネル方式で実施されたJEDS96調査(内田満、林文、谷藤悦史、田中愛治、池田謙一、西澤由隆、川上和久、Bradley Richardson,Susan Pharr,Dennis Patterson)の世論調査を対象とした。また、補足的に読売新聞社と朝日新聞社が定期的に実施している全国世論調査のデータも補足的に分析し、無党派層の増加が時系列にはどのように変化したのかをとらえた。以上のデータ分析の結果、1993年の衆議院選挙で自民党が政権の座から転落し「55年体制」が崩壊した時点以前に、日本の政党システムは198687年頃にイデオロギー的な対立軸が弱くなっていたという知見を得た。また、「55年体制」崩壊後の1996年の時点になると、有権者の意識においては「55年体制」時代から存続する既成に政党が何らかの組織を通じて投票への動員をかけることが出来る有権者の比率は46.3%に低下しており、53.7%の有権者がそのような組織的な間接的絆を政党と持っていないことがわかった。その53.7%の「組織化されていない」
小規模貯留施設制御による小河川の流出抑制と災害時水資源確保のための基礎的研究

本研究では小規模貯留施設を用いて洪水時における都市の急激な流出を低減させる方法の基礎になる手法・アルゴリズム・コンピュータシステムを開発した,特に,洪水時の都市流出低減の研究として,レーダーから得られる降水量誤差を考慮した降水情報と分布型流出モデルを用いた流出計算を行う水文シミュレータを開発し,それによって確率的に流出予測を行うことができるシステムを開発し,その入力値から最適化手法によって貯留施設制御を支援するシステムを開発した.まず,Xバンド偏波ドップラーレーダーを用いて降雨情報を測定し,それを入力値として移流モデルにもとづいた降雨予測を行った.その際に,予測誤差を考慮するために特異ベクトル法を用いた確率的降雨予測手法を開発した.さらにその予測降雨量を入力値として,いくつかの河川流域で流出モデルを作成した.流出モデルのパラメータを一般化最尤不確定推定法によって決定する方法で,確率的流出予測手法を行うことができるようにした.また気象庁が提供するアンサンブル週間予報情報を用いて気象予測の確率分布を考慮して,貯留施設を用いて洪水制御する方法を構築した.具体的には確率動的計画法によって,基準地点の水位を目的関数として,それが小さくなるような貯留施設操作方法のアルゴリズムを定式化して,それをコンピュータプログラムとして実装した.アルゴリズムを大規模貯留施設に適用すると,事前放流により下流水位を低減できることが示された.以上の研究によって,気象庁の週間アンサンブル予報とレーダーから得られる降雨情報にもとづく短時間降雨予測を用いた事前放流支援環境を開発することができた.本研究では小規模貯留施設を用いて洪水時における都市の急激な流出を低減させる方法の基礎になる手法・アルゴリズム・コンピュータシステムを開発した,特に,洪水時の都市流出低減の研究として,レーダーから得られる降水量誤差を考慮した降水情報と分布型流出モデルを用いた流出計算を行う水文シミュレータを開発し,それによって確率的に流出予測を行うことができるシステムを開発し,その入力値から最適化手法によって貯留施設制御を支援するシステムを開発した.まず,Xバンド偏波ドップラーレーダーを用いて降雨情報を測定し,それを入力値として移流モデルにもとづいた降雨予測を行った.その際に,予測誤差を考慮するために特異ベクトル法を用いた確率的降雨予測手法を開発した.さらにその予測降雨量を入力値として,いくつかの河川流域で流出モデルを作成した.流出モデルのパラメータを一般化最尤不確定推定法によって決定する方法で,確率的流出予測手法を行うことができるようにした.また気象庁が提供するアンサンブル週間予報情報を用いて気象予測の確率分布を考慮して,貯留施設を用いて洪水制御する方法を構築した.具体的には確率動的計画法によって,基準地点の水位を目的関数として,それが小さくなるような貯留施設操作方法のアルゴリズムを定式化して,それをコンピュータプログラムとして実装した.アルゴリズムを大規模貯留施設に適用すると,事前放流により下流水位を低減できることが示された.以上の研究によって,気象庁の週間アンサンブル予報とレーダーから得られる降雨情報にもとづく短時間降雨予測を用いた事前放流支援環境を開発することができた.本研究の目的は小規模貯留施設を用いて洪水時における都市の急激な流出を低減させる方法を開発する.同時に,震災などの災害時においては貯留した水を緊急生活用水として用いる場合の効率的運用方法を探ることである.特に,洪水時の都市流出低減の研究として,レーダーから得られる降水量誤差を考慮した降水情報と分布型流出モデルを用いた流出計算を行う水文シミュレータを開発し,小規模貯留施設からの予備放流とその後の貯留が流出にあたえる影響を検討することを平成22年度の目標としていた.平成22年度にはレーダーから得られる降水量を元にした降雨予測を元にして分布型流出モデルを開発し,かつ氾濫モデルも介した氾濫予測モデルを開発し,さらに降雨予測の初期値誤差の伝搬を移流モデルの特異ベクトルを用いて考慮して,アンサンブル氾濫予測を行うことに成功した.また,氾濫結果がもたらす被害とそれが生起する確率を考慮した氾濫リスクリアルタイムマップの作成に成功した.さらに,レーダーを用いた降雨量推定精度を向上させるために修正ガンマ分布を用いた降水粒子粒径をレーダーだけから算出する手法を開発し,また,山梨大学レーダーのデータを用いてレーダーデータからの降雨強度の推定精度を検証した.本研究の目的は小規模貯留施設を用いて洪水時における都市の急激な流出を低減させる方法を開発する.同時に,震災などの災害時においては貯留した水を緊急生活用水として用いる場合の効率的運用方法を探ることである.平成23年度には,1)水文シミュレータに小規模貯留施設の仮想的導入を行い,事前放流が貯留水量と流出に与える影響を調査.2)既往降雨系列と貯留施設の活用形態をシナリオとして与えて最適な事前放流の計算手法を開発.3)偏波レーダーによって得られる降雨量情報の誤差が事前放流タイミングの設定や貯留量推定に与える影響について考察.4)緊急生活用水の需要と供給を定式化するグラフ理論的方法を開発が目標であった.うち,1)と2)については,気象庁がだすアンサンブル週間予報を用いて事前放流にもとついた貯水池の最適放流決定方法を定式化して,小規模流域の貯水池下流の増水事例に適用し,事前放流をしない場合よりも格段に流出を低減でき,弾力的運用をした場合と比較しても流出低減をすることができる方法を開発したことで,十分な成果をあげることができた.3)については,偏波レーダーによって得られる降雨情報の誤差を,上空の降水粒子の散乱特性による影響,上空降水粒子が落下することによる影響,上空降水粒子が水平風により移流することによる影響に分けて考察し,種々の降雨量情報の誤差源による誤差量の推定を行った.

しかし,誤差が事前放流タイミングに設定に与える影響については考察できなかった.4)については,緊急生活用水の需要量と供給量を,神戸市を事例に調査したが,それを定式化するグラフ理論的方法は開発できなかった.本研究では小規模貯留施設を用いて洪水時における都市の急激な流出を低減させる方法の基礎になる手法・アルゴリズム・コンピュータシステムを開発した.特に,洪水時の都市流出低減の研究として,レーダーから得られる降水量誤差を考慮した降水情報と分布型流出モデルを用いた流出計算を行う水文シミュレータを開発し,それによって確率的に流出予測を行うことができるシステムを開発し,その入力値から最適化手法によって貯留施設制御を支援するシステムを開発した.まず,Xバンド偏波ドップラーレーダーを用いて降雨情報を測定し,それを入力値として移流モデルに基づいた降雨予測を行った.その際に,予測誤差を考慮するために特異ベクトル法を用いた確率的降雨予測手法を開発した.さらにその予測降雨量を入力値として,いくつかの河川流域で流出モデルを作成した.流出モデルのパラメータを一般化最尤不確定推定法によって決定する方法で,確率的流出予測手法を行うことができるようにした.また気象庁が提供するアンサンブル週間予報情報を用いて気象予測の確率分布を考慮して,貯留施設を用いて洪水制御する方法を構築した.具体的には確率動的計画法によって,基準地点の水位を目的関数として,それが小さくなるような貯留施設操作方法のアルゴリズムを定式化して,それをコンピュータプログラムとして実装した.アルゴリズムを大規模貯留施設に適用すると,事前放流により下流水位を低減できることが示された.小規模潮流施設を用いる際には貯留施設の操作に人為的なミスや操作指示無視が入ることを考慮すべきと考えたが,流出の変動範囲内に収まるものとして,そのゆらぎはように考慮しなかった.以上の研究によって,理論的には気象庁の週間アンサンブル予報とレーダーから得られる降雨情報に基づく短時間降雨予測を用いた事前放流支援環境を開発することができた.これまでにレーダーから得られる降水量を元にした降雨予測を元にして分布型流出モデルを開発し,かつ氾濫モデルも介した氾濫予測モデルを開発し,さらに降雨予測の初期値誤差の伝搬を移流モデルの特異ベクトルを用いて考慮して,アンサンブル氾濫予測を行うことに成功している.さらにアンサンブル予報に基づいて,事前放流を行った上で,貯水池に洪水を貯留してそれを緊急時に使用する多目的な運用を実現している.レーダーによる降雨量推定誤差を特定して,その影響は平成24年度に考察できる段階まで来ている.24年度が最終年度であるため、記入しない。
D1,D5ドーパミン受容体ノックアウトマウスを用いた学習記憶と性行動制御の研究

ドーパミン神経系は運動調節、認識、感情、神経内分泌制御、報償系等に深く関わっている。ドーパミン受容体は三量体Gタンパク質と共役し、cAMPを始めとする2次メッセンジャーを介してシグナルを伝達すると考えられている。ドーパミン受容体には5つのサブタイプが存在し(D1R-D5R)、それらはD1RファミリーとD2Rファミリーに大別される。ドーパミンD1Rファミリーの機能を解析するため、D1RノックアウトマウスおよびD5Rノックアウトマウスを作製した。さらに、これらのマウスの交配により、D1RD5R2重欠損マウスを得ることができた。最近、海馬においてD1Rファミリーのうち、D5Rがアゴニストで活性化さるとGABAA受容体と相互作用し、3量体GTP結合蛋白質を介さずにそのGABA応答性を低下させるという報告が、培養細胞での強制発現系および海馬初代培養細胞を用いた実験によりなされた。そこで、D1R欠損マウスおよびD5R欠損マウス、さらにD1RD5R二重欠損マウスから海馬初代培養細胞を単離し、これらの細胞にD1RファミリーアゴニストであるSKF81297を作用させ、野生型海馬神経細胞で見られるGABA応答性に変化が生じるかどうかを測定することにより、実際にD5R選択的なGABAA受容体の活性制御が起こるのかどうかを検討した。その結果、野生型細胞ではSKF81297を作用させたところ、報告にあったようにGABA応答性が低下した。ところが、この効果はD1R欠損細胞、D5R欠損細胞、D1RD5R欠損細胞のいずれでも観察され、D1RファミリーアゴニストであるSKF81297のGABA受容体に対する効果の作用点はD1R,D5Rのいずれでも無いことが明かとなり、SKF81297のGABARに対する直接の作用もしくはクローニングされていない新規のD1Rファミリー受容体への作用が示唆された。
分子シャペロン機能を備えたナノゲルによる各組織再生能力の可能性の探究

本研究の目的として,ナノゲルを利用し, (1)骨組織再生, (2)軟組織再生, (3)神経組織再生のための動物実験を行い,その再生促進効果を遺伝子学的解析法,放射線学的解析法,組織学的解析法を用いて評価することである.(1)骨組織再生として放射線学的解析法の結果,両ナノゲル群における新生骨の量が対照群,コラーゲン膜の群より多かった(統計学的有意差あり).(2)軟組織再生の組織学的評価の結果として,シリコン膜群,コラーゲン膜群と比較し欠損部の治癒が早かった(統計学的有意差あり).(3)神経組織再生の評価は今後行っていく予定である今後,臨床応用を目指して行く予定である.本研究の背景としてナノサイズの高分子ゲル(ナノゲル)が分子シャペロン機能を有することから,ドラッグデリバリーシステム(DDS)のナノキャリアーとしての有用性が期待されており,様々な分野において,医療材料への応用を目的とした研究が進められている.本研究の目的として,このナノゲルを利用し, [1]骨組織再生, [2]軟組織再生, [3]神経組織再生のための動物実験系の構築,及びその再生促進効果を遺伝子学的解析法,放射線学的解析法,組織学的解析法を用いて評価することである.動物実験で良好な結果が得られた後,臨床応用を目指して行く予定である.現在の進行状況を下記に列記する.[1]骨組織再生としてラット頭蓋骨欠損モデルおよびラット下肢脛骨を作成しナノゲルメンブレンを用いて骨組織の再生を多面的に評価検討中である.[2]軟組織再生としてラット背部の軟組織欠損を作成しナノゲルメンブレンを用いて多面的に評価検討中である.疎水化多糖が自己組織的に形成するナノサイズの高分子ゲル(ナノゲル)が分子シャペロンと類似の機能を発現し,タンパク質の安定化による持続的なタンパク徐放能を持つ再生システムとして有効であることが明らかとなった.本研究の目的はこのナノゲルを利用し, 1骨組織再生, 2軟組織再生, 3神経組織再生のための動物実験系の構築,及びその再生促進効果を遺伝子学的解析法,放射線学的解析法,組織学的解析法を用いて評価し,動物実験で良好な結果が得られた後,臨床応用を目指して行くことである.本助成を受け上記内容の研究は遂行された.1骨組織再生, 2軟組織再生は動物実験によって,ナノゲルによる,硬組織および軟組織再生促進効果が確認され、学会発表を行い,論文として報告した(Maeda et al.,2015).また臨床応用の段階まできている.3神経組織再生については動物実験系の構築を行い,これから評価を行っていく.ナノゲルを用いた再生医療の臨床応用が今後期待される.本研究の目的として,ナノゲルを利用し, (1)骨組織再生, (2)軟組織再生, (3)神経組織再生のための動物実験を行い,その再生促進効果を遺伝子学的解析法,放射線学的解析法,組織学的解析法を用いて評価することである.(1)骨組織再生として放射線学的解析法の結果,両ナノゲル群における新生骨の量が対照群,コラーゲン膜の群より多かった(統計学的有意差あり).(2)軟組織再生の組織学的評価の結果として,シリコン膜群,コラーゲン膜群と比較し欠損部の治癒が早かった(統計学的有意差あり).(3)神経組織再生の評価は今後行っていく予定である今後,臨床応用を目指して行く予定である.学会発表、論文作成など、順調に遂行しているので順調といえる。27年度が最終年度であるため、記入しない。インプラント骨再生動物実験てにおいて良好な結果が得られた後,臨床応用を目指して行く予定である.それに際し,(a)臨床モデルの構築,(b)チェアサイドにおけるナノゲル架橋システムの簡易化の開発そして,(c)臨床応用にあたり,その効果の評価方法の確立が課題となると思われる.今後の研究の推進方策として動物実験で良好なデータが得られたため、学会発表と論文執筆を行うと同時に臨床応用を検討していく.27年度が最終年度であるため、記入しない。
アプリケーション基盤としてのコンテンツ指向ネットワーキングの研究

本研究では、全世界レベルで展開されているコンテンツ指向ネットワーキングの研究開発をさらに一歩実用化に近づける全く新しいアプローチとして、コンテンツ指向ネットワーク(NW)制御技術がどのようにアプリケーションと連携し、ユーザに対しアプリケーションレベルでの性能向上を提供できるかという重要な技術課題を扱う。具体的には、アプリケーションにおける時間次元での制御と、ネットワーク内の空間次元での面的制御を、エンド側ならびにNW内で連携させることで、ユーザに対しアプリケーションレベルでの性能改善を実現する新世代NW制御技術を開発する。これまで、a)アプリケーション連携型キャッシュ、b)アプリケーション連携型輻輳制御、c)エンド側アプリケーションにおける適応レート制御、ならびにd) CON評価ツールの開発、の4つの観点で研究を進めている。今年度は、a)に対して、キャッシュ性能を大きく左右するリクエストルーチングとキャッシュ判断法について、両者が連携する新しい方式、リクエストルーチングに対する新しい手法、さらに、アプリケーションを意識したキャッシュ判断法、の開発を行った。b)に対しては、複数ソースに対応した新しいコンテンツ指向輻輳制御の開発を行い、NWを単一資源として公平利用するResource Poolingの概念を実現し理想的な資源配分を実現できていることを明らかにした。また、無線NW対応輻輳制御、ならびにホップバイホップ型輻輳制御の開発を行った。c)に対しては、アプリケーションとしてMPEG DASHを想定し、キャッシュコンテンツがユーザ体感品質(QoE)に与える影響の評価、キャッシュを考慮したABR方式の検討を行った。さらに、階層コーディングを用いた新しいABR方式の提案を行った。d)では、昨年度開発したCON評価ツールに対し、新しい提案方式を追加するなど改良を行った。研究実績の概要a-dで述べた通り、今年度大きく分けて4つの研究テーマに取り組んだ。(a)キャッシュ性能を左右するキャッシュ判断法、コンテンツルーチングについて検討を行った。最近のダウンロード方向ポインタを利用する新しいコンテンツルーチング方式について、無線ならびに有線環境での評価を行い、それぞれ電子情報通信学会論文誌(以下信学論)に発表した。また、この方式に適したキャッシュ判断法についてIEEE主催国際会議(以下IEEE会議)に発表した。キャッシュ判断法として、ユーザ嗜好や人気変化を考慮した新しい方式の提案(電子情報通信学会研究会)を行った。また、アプリケーションとしてIoTを取り上げ、これに適し得た新しいリクエストルーチングを提案し、IEEE会議LANMANで発表を行い、Best Paper Awardを受賞した。(b)今年度は基本的な輻輳制御機能に関する検討を中心に行った。具体的には、複数ソースに対応した輻輳制御の新しい提案(信学論)、この方式が理想的NS資源配分であるResource Poolingを実現することを示す詳細評価(IEEE会議)を行った。また、無線NW対応輻輳制御(情報処理学会主催国際会議)、ならびにコンテンツ指向NWに適したホップバイホップ型輻輳制御(信学論)の開発を行った。(c)アプリケーションとしてMPEG DASHを想定し、キャッシュがユーザ体感品質(QoE)に与える影響評価(電子情報通信学会研究会)、キャッシュを考慮した新しいABR方式の検討、さらに階層コーディングを用いた際の新しい方式の提案(IEEE会議)を行った。(d)各提案方式を組み込むなど、改良を進めた。このように多岐に渡る課題に有機的に取り組み、多くの論文誌発表ならびに国際会議発表を行うとともに、Best Paper Awardを受賞しこの分野の研究コミュニティから高い評価を得た。これまでの2年間の取り組みを継続するとともに、新たな課題にも取り組み、具体的には以下の6つの課題を扱う。1.アプリケーション連携型キャッシュ:重要アプリケーションとしてビデオ配信を考え、NW内キャッシュがエンド側ビデオ配信と連携する手法を検討する。2.アプリケーション連携型輻輳制御:アプリケーションが時間次元で対応する技術と、空間次元で動作するNW側・エンド側輻輳制御が協調的に動作する新しい方式についてさらに検討を進める。3.エンド側アプリケーションにおけるレート適応制御: MPEG DASHの伝送画像レート決定手法に関し、NW内キャッシュと連携し適切なQoEが得られる手法を検討する。4.空間次元と時間次元でのNW内制御とエンド側制御の連携技術:上記課題1-3に対し、複数ソースからのコンテンツ取得による空間次元での面的制御と、アプリケーションからの要求によるセグメント単位での時間次元での制御を組み合わせた、NW・エンド協調制御の実現を目指す。5. CON評価ツールの開発:これまで開発したツールに、これから提案する新しい方式の実装を検討する。6.開発した提案方式の性能評価:上記課題で開発する提案方式に対し、次のシナリオで定量的に評価し、有効性を確認する。シナリオ1:キャッシュ制御の空間次元評価、シナリオ2:輻輳制御の時間次元評価、シナリオ3:アプリケーション制御の空間次元評価、シナリオ4:各方式における空間次元、時間次元協調動作評価、シナリオ5:全方式の連携動作確認評価。なお、性能評価を通して得られた知見をもとに、提案方式のさらなる改良を継続的に行う予定である。また、可能であれば、無線アクセスNWによるビデオ受信を対象に、本課題を発展させたい。さらに、評価ツールに実際のMPEG画像を取り込み、ユーザ体感品質を評価できるよう検討を開始する。本研究では、新しいコンテンツ指向ネットワーキング(CON)の研究開発をさらに一歩実用化に近づける全く新しいアプローチとして、CON制御技術がどのようにアプリケーションと連携し、ユーザに対しアプリケーションレベルでの性能向上を提供できるかという重要な技術課題を扱う。具体的には、アプリケーションにおける時間次元での制御と、ネットワーク内の空間次元での面的制御を、エンド側ならびにネットワーク(以下NW)内で連携させることで、ユーザに対しアプリケーションレベルでの性能改善を実現する新世代ネットワーク制御技術を開発する。

今年度は、a)アプリケーション連携型キャッシュにおける必要機能の整理、b)アプリケーション連携型輻輳制御におけるNW側・エンド側必要機能の整理、c)エンド側アプリケーションにおけるレート適応制御の必要機能の整理、ならびにd) CON評価ツールの開発、に注力した。a)に対しては、初年度の検討として、キャッシュ性能に大きな影響を及ぼすリクエストルーチングとキャッシュ判断法に対し、両者が連携する手法を検討した。本成果は、IEEE主催国際会議に投稿し、Best Paper Awardを受賞している。b)に対しては、NW側とエンド側が連携する我々が新しく提案する輻輳制御方式が、NWを単一資源として公平利用するResource Pooling概念を実現しており、理想的な資源配分を実現できることを明らかにしている。また、無線NWへの輻輳制御の適用性についても検討を行った。c)に対しては、エンド側アプリケーションとしてMPEG DASHを想定し、ネットワーク状況に応じて適応的に伝送画像レートを決定する手法において、ルータにおけるキャッシュがユーザの体感品質に与える影響について検討した。d)については、CON評価ツールを開発し、提案方式の評価に用いている。研究実績の概要で述べた通り、平成29年度は大きく分けて4つの研究テーマに取り組んだ。(a)アプリケーション連携型キャッシュにおける必要機能の整理に関しては、キャッシュ性能に大きな影響を及ぼすリクエストルーチングとキャッシュ判断法の連携を中心に検討を行った。サーバへの最短経路以外のキャッシュを検索するリクエストルーチングを用いた場合には、NWエッジ部分に人気コンテンツを配置するキャッシュ判断法により、人気コンテンツはエッジ部で、中人気コンテンツはコア部でのリクエストルーチングによりキャッシュヒットを期待でき、広い人気度のコンテンツに対してヒット率を改善できることを明らかにした。この成果は、IEEE CQR Workshop 2017において発表を行い、Best Paper Awardを受賞した。b)アプリケーション連携型輻輳制御におけるNW側・エンド側必要機能の整理に対しては、NW側にはコンテンツ要求の分岐確率の管理機能と輻輳通知機能、エンド側には通知された輻輳状況に応じたウィンドウ管理機能を配備することで、複数パスを単一資源としてとらえた際の資源共有理念であるResource Poolingを実現できることを明らかにした。