hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
抵抗減少効果を有する界面活性剤水溶液の円柱周りの流れ特性

(2)界面活性剤水溶液中の平板上境界層内の速度分布を114000<Re<445000の領域で測定した。その結果、界面活性剤水溶液では層流域での境界層厚さが非常に厚くなること、抗力係数が増加することが明らかになった。また、界面活性剤水溶液の形状係数のレイノルズ数に対する変化は水道水と比較して非常に小さいことが判った。
角膜上皮創傷治癒過程におけるカドヘリン及び細胞骨格の動態に関する研究

我々が、過去にin vivoで報告した角膜上皮の細胞骨格蛋白fodrinの創傷治癒過程における分布変化をin vitroにおいて再現し、さらに培養細胞を用いてfodrinの分布変化の機構を検討した。牛眼の角膜上皮初代培養細胞を使って以下の結果を得た。confluentな状態になり細胞間の結合装置も完成した状態の角膜上皮初代培養細胞において、一部にabrationを行うとその周囲数層の細胞で受傷10分後にはfodrinの分布変化を認めた。すなわち受傷10分後には細胞膜裏打ち蛋白であるfodirnが細胞壁より離れて細胞質中にび慢性に分布するようになった。また、細胞内のプロテインキナーゼCを活性化するphorbol esterを培養液中に添加すると10分後にはやはりfodrinは分布変化をおこす。一方、細胞内カルシウム濃度を上昇させるカルシウムイオノフォアを添加した場合は分布変化が起こらなかった。以上の結果より、in vivoにおいて創傷治癒過程でおこる細胞骨格蛋白の分布変化がin vitroにおいても起こること、またその変化は細胞内カルシウムの上昇を介したものではなく、細胞内プロテインキナーゼCの活性化によって起こる可能性が示唆された。今後、細胞骨格蛋白の分布変化が細胞間及び細胞基質間の接着にどのように影響しているのか検討を進める。また、網膜の機能を保つために重要な役割を果たしている網膜色素上皮細胞等においても同様の変化が起こるか検索していく。
日本中世の内乱と飢饉・災害の関係の研究──治承・寿永の内乱について

研究目的にそって、平家が壇ノ浦で滅亡した約百日後の元暦二年(1185)七月九日に発生した、京都を中心とする大地震(推定マグニチュード七・四)を、主な対象にとりくんだ。治承四年(1180)八月からはじまった全国的内乱(治承・寿永内乱)は、荘園公領制に甚大な打撃を与えた。その結果、京都にもたらされるべき年貢や租税が大幅に滞った。その内乱が終息した直後、大きな地震が起こる。地震発生にあたり、京都の人々や建物の内乱による疲弊が、地震被害にどのような否定的な影響を与えたか、という点を明らかにすることが目的であった。そのため昨年度から現存史料の総点検と、それらを読み下し、註釈をつけ、歴史学的な解説をつける作業を開始し、本年度ようやくその作業をほとんど終えることができた。そこで明らかになったことは、地震そのものの物理的な衝撃で建物が倒壊したということももちろんあるが、内乱によって各種上納物が滞り、朝廷や個別荘園領主による各種人夫の徴集が思うに任せず、それらが原因で、建物に対する補修・維持管理が行きとどかなくなったことが、被害をさらに大きくしたと推察されることである。また内乱にともなう京上物の途絶にともなう飢饉が、大量の餓死者を発生させ、さらに平家や木曾義仲などの軍兵が京都を占拠し、住民たちから強引な兵糧米の徴収を行い、彼らによって略奪・強盗・放火など犯罪が頻発し、それで人心が荒廃し、都市機能が麻痺していたことが、地震被害をさらに加重したと考えられる。地震前の京都における飢饉発生の深刻さは『方丈記』のような文学作品にリアルに表現されているが、これをより信頼度の高い貴族の日記などで、さらに確度の高いものにしてゆくことも試みた。研究が進捗しなかった理由は、災害・飢饉にかんする情報は断片的で、その原因が天候不順以外に具体的にはわかりにくいという、研究課題を設定したときから予想された困難があり、これを突破する方向性が見いだしにくかったことがある。また以前から催促されていた岩波新書『武士の日本史』(2018年5月22日刊)の執筆と校正、その後の修訂、関連する講演などに時間をとられ、申請時の研究計画調書に記したエホートが実現できなかった点は、大きな誤算であり、反省しなくてはならない。一方、研究対象を地震被害と内乱期の京都の置かれていた状況の関係にしぼったことで、一定の進捗を見た。治承・寿永内乱(源平内乱)が終息すると同時に、荘園体制再建の動きが始まる。その現れとして荘園現地の再把握を意図した検注(土地調査)の実施がある。具体的には高野山領大田荘、頌子内親王領紀伊国南部(みなべ)荘、九条家領越後国白河荘、松尾社領丹波国雀部荘、興福寺領大和国池田荘、同出雲荘、東寺領伊予国弓削島荘などがある。このうち最初の二つの荘園についてはすでに論文として発表している。残る他の荘園のうち手を付け始めている白河荘について具体的な研究成果を出したい。また元暦二年七月の京都大地震については、読み下し、註釈・解説についての作業を完全に仕上げたい。本年度の目標は、飢饉・災害史料の収集と読解が第一で、既往の研究のなかで、それらの宝庫である藤木久志氏の編になる『日本中世気象災害史年表稿』(高志書院)を入手し、治承・寿永内乱期とその前後の事象について内容把握につとめた。その外、それにもれている史料を求めて、神戸大学の図書館で関係史料を捜した。また飢饉・災害関係論文を求めた。一方、文治二年(1186)東大寺再建の用材を切り出した周防の地に重源が足を踏み入れたとき、治承・寿永内乱のため現地の損亡がはななだしく「夫は妻を売り、妻は子を売る。或いは逃亡、或いは死亡、数知らざるもの也、わづかに残る所の百姓、存するが若し、亡きが若し」とあるように、国中の飢人が雲集したという記述に注目した。そこで現地調査として、彼の周防における足跡をたどった。重源が用材を切り出した杣山(山口市徳地)と彼の遺物を残す寺院、材木を流した佐波川の「関水」などを見学し、さらに重源の活動の拠点となった阿弥陀寺を訪れ(防府市)、切り出した用材に東大寺の焼き印を入れるための鉄鎚印などを見学した。その外、内乱後検注が各地の荘園で行われている事実は、内乱期に荒廃し収取が不可能になった荘園制の再建のためであろうと想定し、まず近江国石山寺領寺辺荘の建久八年(1197)に実施された正検注(数十年に一度おこなわれる本格的な土地調査)を中心とする文献史料の読解と現地踏査をおこなった。その結果はまだ論文化するにいたっていないが、内乱の痛手からの回復をはかるため「勧農」「撫民」策が意識的に追求されていたことを確認した。その他、飢饉の原因となる農業用水の欠乏を具体的に考えるため、鎌倉後期に作成された随心院領讃岐国善通寺近傍絵図に記された用水路を現地で確認するために善通寺市を訪れた。本年度自らの単著『東アジア武人政権の比較史的研究』を刊行した。

その主要部は、本研究課題と直接の関連性はないが、その一部に治承・寿永内乱が荘園在地に深刻な疲弊・荒廃をもたらし、そこからの復興が鎌倉時代初期に大きな課題となっていたことを論じた旧稿2篇を収録した。その2篇は実質的に本研究課題の一部をなしており、その内容の再点検・補訂に当初予期しなかった多大な時間がかかり、前記単著は完成刊行したが、本研究課題そのものへの新たな取組が遅れた。それが遅れの大きな原因である。前年度末に現地踏査した東大寺再建のため周防の杣山(現山口県山口市徳地)における、俊乗坊重源の活動にかんする史料を読みこみ、さらに関連研究や関係地の民俗・伝承を記した地誌類の収集や分析を行った。また重源のいわゆる7別所の一つ、播磨の浄土寺(兵庫県小野市)を見学し、さらに重源と関係の深い奈良東大寺の「俊乗堂」「大湯屋」の特別公開があったので、その機会を利用して見学し知見を深めた。前年に引き続いて、災害と治承・寿永内乱(源平内乱)に関係する史料の収集・読解につとめた。その一環として東京大学史料編纂所に出張し、史料の調査をおこなった。また九条家領越後国白河荘(現新潟県阿賀野市)は、内乱によって荘園領主支配が大きく後退した代表的な荘園の一つである。同荘についての考察を深めるなかで、白河荘の大幅な作田減少は、白河荘を含め越後国阿賀北地方を勢力の拠点とした平家方の城氏(越後平氏)の内乱期における兵糧米徴集と、城氏に大きな打撃を与えた木曾義仲軍による北陸道支配の問題と密接に関連していることが確実になった。この点をより精細に掘り下げるため、これまでの研究から学び、それにたいする自説の構築につとめつつある。また当該期の災害中、平家が壇ノ浦で滅亡した百日後の元暦2年(1185)7月9日に発生した京都大地震(推定マグニチュード7・4)には、とくに関心があり注目している。この地震によって、京都やその近郊では主要な建物に甚大な被害が生じた。それには内乱によって京都に搬入されるべき年貢や役夫の上京が途絶え、建物にたいする補修・維持管理が行き届かなかったことが、被害をより大きくしたと考えられ、関連史料を精査する過程で、それに正確な訓み下しと語注をつける作業が必要と考え、着手した。一つは災害・飢饉にかんする情報が断片的で、その原因が天候不順以外に具体的にはわかりにくいという、研究課題を設定したときから予想された困難があり、これを突破する方向性を見いだしにくかったということがある。また以前から依頼されていた岩波新書『武士の日本史』の執筆にせまられて、その準備・執筆に精力と時間をかなり割かねばならなかったということがある(2018年5月22日発売)。申請時の研究計画調書に記したエホートを実現できなかった点は、大きな誤算であり反省しなくてはならない。研究目的にそって、平家が壇ノ浦で滅亡した約百日後の元暦二年(1185)七月九日に発生した、京都を中心とする大地震(推定マグニチュード七・四)を、主な対象にとりくんだ。治承四年(1180)八月からはじまった全国的内乱(治承・寿永内乱)は、荘園公領制に甚大な打撃を与えた。その結果、京都にもたらされるべき年貢や租税が大幅に滞った。その内乱が終息した直後、大きな地震が起こる。地震発生にあたり、京都の人々や建物の内乱による疲弊が、地震被害にどのような否定的な影響を与えたか、という点を明らかにすることが目的であった。そのため昨年度から現存史料の総点検と、それらを読み下し、註釈をつけ、歴史学的な解説をつける作業を開始し、本年度ようやくその作業をほとんど終えることができた。そこで明らかになったことは、地震そのものの物理的な衝撃で建物が倒壊したということももちろんあるが、内乱によって各種上納物が滞り、朝廷や個別荘園領主による各種人夫の徴集が思うに任せず、それらが原因で、建物に対する補修・維持管理が行きとどかなくなったことが、被害をさらに大きくしたと推察されることである。
海洋バイオ水素生成技術の革新に向けたマリンビブリオの分子育種基盤の創成

水素社会の形成に向けて水素生成技術基盤の強固化が求められている。研究代表者が見いだした新規マリンビブリオは,海藻に含まれるユニークな炭水化物群を効率よく水素化するため,日本発の海洋生物資源を活用した水素生産技術となり得る。しかし,海洋微生物を活用したバイオ水素変換技術の基盤,特にマリンビブリオの水素生成能を高める分子育種技術は未成熟であり,水素生産性の向上にはボトルネックとなっている。そこで,本研究では,水素生成能の高いマンビブリオが有する水素生成分子マシナリーの細胞生理学的特性と遺伝子発現制御の解明および分子育種の進展を目的とした。特に,本年度は,Vibrio tritoniusのHyfの特性の解明とアルギン酸から水素を生成可能な新規ビブリオの比較ゲノム解析を進め以下の結果を得た。1.V.tritonius AM2T株の種々のNaCl濃度下における水素生成キネティクスを測定し,0.5%から1.0% NaCl存在下で水素生成能は高いものの,海水存在下において水素生成が可能である細菌であるとの特徴付けを行った。2.アルギン酸から水素を生成するV. aphrogenesでは,アルギン酸を基質とした場合の水素生成モル収率がD-グルコースを基質とした場合のそれとほぼ同程度であることを明らかにした。3. V. ahrogenesと単系統性が強く示唆される全6種の完全ゲノムを取得し,比較ゲノムを行い,アルギン酸から水素を生成する代謝系に関連する遺伝子を保有しているのは,V. aphrogenesのみであることを明らかにした。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。特に,本年度は,1.水素生成能の高いVibrio tritoniusの生化学的および遺伝子発現制御機構の解析に向けた基礎技術の整備,2.V. tritonius Hyfなど生体分子マシナリーの細胞生理学的評価,および3.V. tritoniusのFHL遺伝子複合体構造および形成遺伝子の発現制御機構の解明などを進め以下の結果を得た。2.V. tritonius AM2T株のFHL遺伝子群は,ギ酸の添加で1時間程度で発現誘導されることが示唆された。3.様々なマリンビブリオのゲノム比較を進めたこと,予期せぬ成果として,はじめて,アルギン酸から直接水素を生成できる株が見いだされた。本菌は新種のビブリオであり,hyf型ではあるもののAM2T株とは異なるタイプのhyfを保有しているものと考えられた。hyfの分子育種基盤の進展に向け,重要な細菌かつ遺伝子資源になるのと考えられた。合成培地の開発および遺伝子発現解析は順調に進展している。また,予期せぬ成果として,今まで見いだされなかった単一の生物触媒でアルギン酸から水素を生成可能な新規マリンビブリオを見いだすこともできた。

そこで,本研究では,水素生成能の高いマンビブリオが有する水素生成分子マシナリーの細胞生理学的特性と遺伝子発現制御の解明および分子育種の進展を目的とした。特に,本年度は,Vibrio tritoniusの比較ゲノム解析とNifの細胞生理学的評価およびNif遺伝子群の発現制御機構の解明を進めた。これに加え,予期せぬ成果として見いだされたアルギン酸から水素を生成可能な新規ビブリオのゲノム配列決定を進め以下の結果を得た。1.マリンビブリオの中でも水素生成の高いPorteresiae cladeの2種(V.tritonius AM2T株とV. porteresiae)とその他のGazogenes cladeの種とのゲノム比較を進め,保有するニッケルトランスポーター遺伝子の種類が相違することを見いだした。翌年に持ち越したものの,窒素枯渇条件下における網羅的遺伝子解析に成功した。また,完全ゲノム配列決定の基盤が構築された。今後,以下の点を推進する。1.合成培地の最適化。特にマクロニュートリエントの種類と濃度の最適化2.マリンビブリオが有するFHLの細胞生理機能の解明3.窒素固定能の評価4.アルギン酸から水素を直接生成するマリンビブリオの水素生産特性の理解平成30年度が最終年度であるため、記入しない。FHLの細胞生理機能の解明とアルギン酸から水素を生成可能なマリンビブリオの生理特性に理解を進める。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
マニフォールド法によるメッシュフリー浸透流解析に関する研究

本研究では、不均質地盤モデルの作成と解析メッシュ作成との対応を簡単化し、メッシュ作成の労力を低減させることを目的として、1991年にShiによって開発されたマニフォールド法を浸透流解析に導入し、赤井らが支配方程式を誘導した飽和-不飽和非定常浸透流解析をマニフォード法によって定式化するとともに、簡単な例題によって理論解との比較を行い、さらに不均質地盤モデルに対する適用を試みた。マニフォールド法は、元来は不連続体の大変形の解析に用いることのできる手法として開発された。マニフォールド法では、各メッシュの和集合が解析対象領域と完全に一致する必要がないため、境界の形状を問わず簡単な格子状のメッシュ分割を行うことができ、不均質地盤モデル作成のための乱数発生点の配慮も簡単な格子状とすることができる。本研究により、次の知見を得た。1)マニフォールド法を用いて、簡単な例題に対して定常および非定常の飽和浸透流解析を行ったところ、結果は理論解とよく一致した。2)マニフォールド法を用いて、アースダムの水位低下問題を例として飽和-不飽和非定常浸透流解析を行った。数学メッシュ作成の自動化により、入力データは有限要素法と比較して非常に少なく、作成のための労力もわずかである。3)マニフォールド法では、クリギングによるモンテカルロシミュレーションのような不均質地盤モデルの作成において、透水係数値を与える点を規則的に配置することが可能となるため、入力データの作成が極めて容易になるとともに、透水係数のサンプルデータの採取、透水係数分布の推定、不均質岩盤モデルの作成、数値解析という一連の作業を自動化、省力化するための有効な手段となる。
光コムによる環境自己補正型の精密長さ計測エコ技術の開発

高精度長さ計測において主要な誤差要因である空気屈折率の環境変動に対し、光コムを用いて光学距離測定の高精度化を図り、空気屈折率補正の大幅な高精度化を実現した。多波長光コムの周波数制御による干渉計測により、空気屈折率の波長分散関係を高精度に測定し、目的の光学的距離測定のみで高精度かつリアルタイムに自己補正するための基礎技術を開発した。特に、空気屈折率の経験式との比較を用いない自己評価手法の開発を行い、式の精度に制限されない高精度な空気屈折率補正法を実証した。実用的環境の高精度長さ測定の実現により、エネルギー消費低減の道を拓くと同時に、空気屈折率の経験式自体の書き換えにもつながると期待される。本研究では、精密産業の基盤である高精度長さ計測において、主要な誤差要因である空気屈折率の環境変動を、光コムと呼ばれる広帯域な等間隔の光周波数列を用いて、多波長光における空気屈折率の波長分散関係を用いることで、高精度かつリアルタイムに補正するための基礎技術を開発することを目的としている。以上の目的のため、本年度は以下の項目について研究を実施した。まず、エルビウムドープ・モード同期ファイバレーザー(中心波長1.5μm、間隔周波数54MHz)による光コムを作成し、干渉縞制御に必要なコムの間隔周波数の広範囲な粗調と、高精度な微調手法を開発した。ファイバベースの可変範囲の広い移動ステージをレーザー共振器に組込むことにより、1MHz以上の間隔周波数可変を実現した。共振器の偏波条件を調整することにより、すべての可変範囲において安定なモード同期を実現する領域を見つけることができた。コムの間隔とオフセット周波数を、Rbクロックを周波数標準として同期・制御した。制御の電気系の改良により、長期安定な制御を実現した。次に、ファイバレーザーの光コムを光源として、測定光路と参照光路の長さがアンバランスなマイケルソン干渉計を構築し、光路長差がコム間隔周波数54 MHzに対応した約6 m間隔に一致した時に干渉縞が観測されることを確認した。光コムの制御のパラメータを調整し、間隔周波数、及びオフセット周波数を変化させることにより、干渉縞の包絡線と位相が変化することを確認できた。さらに、パルス間干渉計の参照光路に音響光学素子を導入してヘテロダイン干渉計を構築した。信号の強度変化に対する干渉縞位相の変化を測定し安定性を評価した。次に、干渉縞信号を長時間モニタし、環境変動による屈折率変動の影響を調べると同時に、温度変化から、光学テーブルの熱膨張の影響を見積もり、干渉信号における変動要因を評価した。まず、昨年度に作成したエルビウムドープ・モード同期ファイバレーザー(中心波長1.5μm、間隔周波数54 MHz)を基にして干渉計測に適した光源を作成した。共振器のトータル分散を調整して、共振器出力やスペクトル波形との相関を調べた結果、干渉計測に適したスムーズなスペクトル波形を持ち、数mWのパワーをもつ出力を得られた。光増幅器を作成し、非線形光学結晶を用いて第2高調波を発生した。次に、光コムを用いて参照光路にファイバを用いた小型干渉計を構築した。コム干渉計においてはコム間隔周波数を変化させることでパルス間隔を変化させ、干渉縞位相を走査できる。特に、大きくアンバランスな干渉計により、走査量の増倍効果を実現できる。光路差167 mの干渉計を構築し、30倍の増倍効果を実現した。パルス干渉縞においては包絡線同士が重なりを持たないと干渉縞を得られないが、この手法によって、任意の光路差において干渉信号を得ることができ、周波数走査による高精度な干渉縞の包絡線検出が可能となった。構築した干渉計に、光コムに同期させたCWレーザー(波長1560 nm)と光コム(波長1574 nm)を導入し、干渉縞の位相変動を比較した。このとき、参照光路にAOM(音響光学素子)を挿入して、ファイバの光路長揺らぎによる干渉位相信号の揺らぎを安定化する機構(ファイバノイズキャンセリング)を導入した結果、光路長変動はnmレベルまで安定化された。このとき、500秒間の連続測定において、CWレーザーの干渉縞を安定化させると、光コムの干渉縞も同時に安定化されることが確認された。また、ファイバで構成した測定光路との間の干渉信号の揺らぎを評価すると、残留信号として数nmから数10 nmレベルの変動が見られた。これは、測定した気温と大まかな振る舞いが一致し温度変動によるガラスの屈折率変動に起因するものと考えられた。開発したエルビウムモード同期ファイバレーザー(中心波長1.5μm、間隔周波数54 MHz)の基本波と第2高調波(780 nm)の光コムを用いて測定光路長61 mパルス間干渉計を構築した。光コムのオフセット周波数はRb原子時計に安定化し、同時に、繰り返し周波数を変化させ、基本波の干渉位相が環境ゆらぎに対して一定となるように制御した。第2高調波の干渉縞信号を検出して時間変動を測定した結果、2波長の位相差は、500秒間の連続測定において、標準偏差0.3 nmの長さ変動であり、61 mに対して相対安定性12乗の高い追随性を示した。また、高繰り返し108 MHzのエルビウムモード同期ファイバレーザーを構築し周波数可変範囲の拡大を行った。

共振器長の可変のみで3.8 MHzの走査が可能となり、光路長を機械的ステージで変化させることなく、周波数走査のみでパルス間隔2.8 mの半分以上にあたる2 mの実効的な光路長変化を実現でき、任意の距離でパルス間干渉縞の包絡線を検出し、干渉縞を取得することができた。このとき、周波数走査量と干渉位相変化の傾きから光路差に相当するパルスの干渉縞包絡線の個数を求めた。その結果、パルス個数22を整数次の不確定性なく決定でき、パルス間隔2.8 mを用いて実際に距離を求められた。最後に、基本波と第2高調波の2色干渉計を用いて空気屈折率の自己補正を行った。10時間の連続測定において、2つの干渉縞の測定結果から空気屈折率変動の効果を補正したところ、幾何学長変化として標準偏差が9乗に入る一定値が得られた。開発した方法によって空気屈折率測定精度の画期的向上が期待される。高精度長さ計測において主要な誤差要因である空気屈折率の環境変動に対し、光コムを用いて光学距離測定の高精度化を図り、空気屈折率補正の大幅な高精度化を実現した。多波長光コムの周波数制御による干渉計測により、空気屈折率の波長分散関係を高精度に測定し、目的の光学的距離測定のみで高精度かつリアルタイムに自己補正するための基礎技術を開発した。特に、空気屈折率の経験式との比較を用いない自己評価手法の開発を行い、式の精度に制限されない高精度な空気屈折率補正法を実証した。実用的環境の高精度長さ測定の実現により、エネルギー消費低減の道を拓くと同時に、空気屈折率の経験式自体の書き換えにもつながると期待される。当初計画した3つの項目について、おおむね計画通りに進行している。光源については、計画通り、干渉計測に用いられるスペクトル波形、出力パワーを持つ他波長光源システムを開発できた。パルス間干渉計の構築についても、計画通り、アンバランスな長光路干渉縞を用いて、コムの周波数を変化させて大きな光路長走査を与えることができ、干渉縞の包絡線検出ができた。多色干渉計の構築についても、ファイバノイズキャンセリング手法を導入し、同時に干渉縞が安定化されることを確認できた。27年度が最終年度であるため、記入しない。超高速光科学以上のように、本年度は光源の開発と同時に、干渉計の構築を行い、いくつかの特性を評価できた。今後は、測定の長時間化を目指し、環境変動との比較測定を進めていく予定である。光源については、計画通り、繰り返し周波数を安定に広帯域可変できる光源システムを開発できた。パルス間干渉計の構築についても、計画通り、アンバランスな長光路干渉縞を検出でき、光コムの制御パラメータと干渉縞の相関関係を得ることができた。ヘテロダイン干渉計の構築についても、音響光学素子を用いて、信号強度変動に対して安定なヘテロダイン干渉計を構築することができ、干渉縞の変動要因を評価することができた。これらの基礎データによって、次年度以降、多波長化へと進める基礎技術が開発できた。本年度は参照光路に光ファイバを用いた長光路干渉計の安定化技術の開発において、長光路167mに対してナノメートルレベルの安定性という予想以上に良い制御安定性が実現され、機械的ステージを用いずに光コムの周波数走査のみで干渉縞位相の広範囲かつ高精度走査ができる見通しが得られた。
フラクタル構造形成の機構解明とそのシミュレーション法の開発

本研究の目的は、フラクタル構造形成の発現機構に対して大規模固有値行列を計算するための高速アルゴリズムの確立とその汎用化、最終的にはパッケージ化をはかることである。またこのアルゴリズムを、実行例のみならず複素行列で記述される系の場合も扱えるようにするのが、最終的な目標であった。本年度は、過年度において開発された実行列に対するアルゴリズムを一般の行列に対しても適用できるように拡張した。(1)まず任意のエルミート行列に対して適用可能なように一般化を図り、具体的には次の複素エルミート行列の固有値問題に焼き直し、与えられた10^7×10^7のエルミート行列に対応する力学系の共鳴運動を自動的に生成するアルゴリズムを作った。さまざまの行列の次数、型に対してテスト計算を行い、計算精度、計算時間,ベクトル化率、並列化等を調べた。ベクトル化・並列処理のためのチューニングは、スーパー・コンピュータおよびパラレル・コンピュータを用いて行った。この研究課題の初期の目的は達成されたと考えられる。本年度の主な成果二点を以下に述べる。(1)フラクタル形成メカニズムの解明:フラクタル構造のパターン形成メカニズムの研究は、その問題の普遍性ゆえ高い関心を集める。しかしその解明のためには、超大規模行列の固有値解析が必要であり、従来の数値手法ではその計算コストの処理が非常に困難である。そこで本研究では、下記(2)で述べる数値手法を利用し、フラクタル構造の形成メカニズムを解析した。特に、懸濁コロイド系のフラクタル凝集現象に着目し、拡散コロイド粒子の凝集プロセスと凝集体のフラクタル構造、およびコロイド粒子間の相互作用との関係を定量的に調べた。その結果、凝集体の構造を特徴づけるフラクタル次元が、粒子間に働く相互作用ポテンシャルの関数として定式化できる可能性を初めて示唆した。さらに本研究では、古典パーコレーション系のクラスター形成過程について、臨界クラスターのフラクタル構造とそのフラクタル次元の有限サイズ効果を定量的に解析した。その結果、臨界クラスターのフラクタル次元は、無限大の系においても有限のゆらぎを示すことが初めて明らかとなった。(2)超高速固有値解析アルゴリズムの開発:研究代表者らが過去に開発した数値計算法-Forced Oscillator Method-を基に、超大規模行列の固有値解析アルゴリズムの開発を行った。これにより、10^7×10^7を超える超大規模行列の固有値・固有ベクトル解析を、従来よりも格段に効率よく計算することが可能となった。さらに本アルゴリズムを、非エルミート行列および四元数行列へ適用できるように拡張を行った。この拡張により、本研究課題の中心テーマであるフラクタル形成メカニズムの解明に向けた新しい数値アプローチを確立することができた。本年度の主な成果二点を以下に述べる(1)フラクタル形成シミュレーション法の開発:フラクタル構造の形成機構の研究は、その問題の汎用性が引く高い関心を集めている。その解明には、超大規模行列の固有値解析が必要であり、従来の数値手法では計算時間が異常に多く必要であった。そこで本研究では、下記(2)で述べる独自に開発した数値手法を利用し、フラクタル構造の形成機構を解析した。特に、コロイド粒子系のフラクタル凝集現象に着目し、コロイド粒子の凝集プロセスと凝集体のフラクタル構造、およびコロイド粒子間の相互作用との関係を定量的に調べた。その結果、凝集体の構造を特徴づけるフラクタル次元が、粒子間に働く相互作用ポテンシャルの関数として定式化できる事が分かった。その結果、クラスターのフラクタル次元は、無限大の系においても有限のゆらぎを示すことが初めて明らかとなり、論文として発表した(2)超高速シミュレーションアルゴリズムの開発:研究代表者らが過去に開発した数値計算法-Forced Oscillator Method-を基に、構造形成シミュレーションアルゴリズムの開発を行った。これにより、10^7を超える粒子解析を、従来よりも格段に効率よく計算することが可能となった。さらに本アルゴリズムを、3次元系へ適用できるように拡張を行った。この拡張により、本研究課題の中心テーマであるフラクタル形成メカニズムの解明に向けた新しい数値アプローチを確立することができ、論文として発表した。フラクタル構造のパターン形成メカニズムの研究は、問題の普遍性ゆえに高い関心を集めている。この研究には従来の方法では扱うことができない大規模行列の固有値解析が必要であるため、多くの基本的問題が未解明のまま残されてきた。

本研究では従来とは異なる原理に基づいた「数値解析アルゴリズム」を開発することにより、この問題に対する新たなアプローチを確立することを目的とするものである。具体的には、(1)を超える超大規模行列の固有値解析および大規模行列で記述される物理系の応答関数を高速計算するアルゴリズムを開発すること、およびこの新規な大規模数値解析法を用いて、(2)古典および量子系におけるフラクタル構造形成のメカニズムを解明することの2点である。近年の計算機ハードウェアの急速な進歩に比べて、超大規模行列の数値計算を実行するアルゴリズム(ソフトウェア)開発には大きな進展が見られず、この分野のさらなる発展が期待されてきた。我々の方法の特色は、一般の数値問題を時間発展"格子振動"問題にマッピングし、各格子点にランダム位相の強制振動を加えることにより生じる物理的な共鳴現象を利用したものである。この方法の最大の利点は手法が極めて単純なこと、また運動方程式の時間発展に寄っているので物理的イメージがたてやすいことにある。また運動方程式の時間発展解析に有効なチェビシェフ多項式展開に基づく高速時間発展法と組み合わせることにより、超並列処理に適したアルゴリズムが構成でき、飛躍的な高速化が見込まれるものである。本研究の成果の一部である数値問題や応答関数のシミュレーション法は、その一般性から考えて理工学で広く用いられることになろう
高齢者のための運動のガイドラインの作成

平成13年6月2629日と7月36日にわたり、群馬県中之条町の65歳以上の住民約2000名を対象に、基本的な健康診査や標準的な体力測定などから成る総合健康調査(縦断研究におけるベースラインデータ収集)を行った。健康診査には、検診順に、胸部X線撮影、尿検査、身体(身長、体重)計測、問診・血圧測定、採血、診察(内科)、腫骨変数(SOS、TI、OSIなど)測定、身体組成(部位別の脂肪量・除脂肪量・推定筋量など)測定、そして身体部位別の血圧・脈波伝播速度測定が含まれた。血液検査では、一般的な14項目(T-CHO、TG、HDL-CHO、GOT、GPT、G-GTP、CR、ALB、FBS、GHBA1C、WBC、RBC、HB、HT)に加え、老化や酸化ストレスと関係の深い指標(末梢血リンパ球のテロメア長やミトコンドリアDNAの点変異など)について調べた。一方、体力項目は、測定順に、開眼およぴ閉眼重心動揺(軌跡長、包絡面積、最大面積)ファンクショナルリーチ、握力、等尺性膝伸展力、そして歩行機能(通常および最大歩行速度、歩幅、歩調など)であった。その他、基本的および手段的な日常生活動作能力(BADL、IADL)、健康関連QOL(SF-36)、健康観・感、ストレス関連項目(ストレッサー、ライフイベント、対処スキルなど)、不安・抑鬱・(HAD、CES-D)、運動習慣化関連項目(セルフエフィカシー、ソーシャルサポート、自宅周辺の地理的環境など)、転倒などについての詳細な自記式アンケートも実施した。総合健康調査の終了直後より、対象者のうち約300名に加速度センサー付体動計を9か月間、毎日装着してもらい、歩数や10段階の運動強度を加味した消費カロリー、数秒ごとの身体活動パターンの変化などを詳細に調べた。さらに、体動計のデータ回収に伴い、運動実施や転倒発生などについても毎月調べた。健康増進のためには、特に老化予防の観点から、適度な強度で運動することが推奨されている。この運動強度を決定するために、脈拍あるいはボルグのスケール(主観的な尺度)を使う方法がある。ただし、これらの方法は、高齢者には適用できない場合が多いことが報告されている。したがって、歩行速度に基づいて適度な運動強度を設定する新しい方法を開発するために、本年度は以下の実験を行った。本研究では、65-74歳の健康な男性10名と女性13名を対象に、通常および最大歩行速度、最大酸素摂取量(VO_2max)、そして膝伸展力の相互関係と、最大歩行速度の3070%での運動はそれぞれ、酸素摂取予備能(VO_2reserve)あるいは心拍予備能(HRreserve)の何%に相当するのかを調べた。その結果、男女の別を問わず、通常と最大歩行速度との間に有意な正の相関が認められ、前者は後者の5354%に相当した。また、最大(もしくは通常)歩行速度は、膝伸展力はもとよりVO_2maxとも有意な正の相関があった。これにより、各種最大下歩行速度と%VO_2reserveあるいは%HRreserveとの間にも、一定の範囲内で、直線的かつ規則的な関係が見られた。つまり、男性でも女性でも、最大歩行速度の4060%での運動はそれぞれ、VO_2reserveあるいはHRreserveの3050%に相当した。したがって、高齢者では、各自の最大歩行速度の60%前後(もしくは通常歩行速度の1015%程度増し)の速さで歩くのが適度な運動であるようだ。この歩行速度に基づく新しい運動強度設定法により、今後は、高齢者に対して簡便に、安全かつ効果的な運動を処方することができるようになると期待される。

総合健康調査の終了直後より、対象者のうち約300名に加速度センサー付体動計を9か月間、毎日装着してもらい、歩数や10段階の運動強度を加味した消費カロリー、数秒ごとの身体活動パターンの変化などを詳細に調べた。さらに、体動計のデータ回収に伴い、運動実施や転倒発生などについても毎月調べた。
動詞の項と付加語の産出を加速する心理言語学的支援

筆者は,日本人が英語で絵を口頭描写するときに,どのようなプラニング(発話計画)が生起するのかを,特に動詞の役割に着目して心理言語学実験により検証してきた。しかし,実験方法として,学習者には不慣れなRSVP法(文の要素を別々の絵に分解して順次提示)を用いてきた。本研究では,学習者に馴染みのある絵描写課題(事象が分解されず,1枚にすべて描かれている絵)を用いて,動詞及び主語をプラニングすることが発話開始までの時間(反応時間)に及ぼす影響を検証する。初年度は,描写する絵を短時間(2秒)見せて動詞または主語を決めさせ(プレビュー法),再び同じ絵を見せて描写を開始させるという方法で実験した。実験要因は「プレビュー時に決める文要素(動詞か主語か)),及び「絵の描写容易性」の2つであり,従属変数として反応時間,発話継続時間,発話の正確性を測定した。2年目である平成30年度は,2つのことを行った。一つは初年度の実験結果の発表と論文化であり,二つ目は新たな実験の実施である。一つ目については,全国英語教育学会で口頭発表した後,英語で論文化した。論文はARELE (Annual Review of English Language Education)に採択・掲載された(Vol. 30, 2019年3月)。主な結果であるが,反応時間にのみ有意な差が生じた。しかし,要因に交互作用が見られ,描写が容易な絵については動詞・主語のプラニングには差は見られなかったが,描写が困難な絵に関しては動詞をプラニングしようとすると反応が大変遅くなった。2つ目については,次の課題を検討するための実験を行った。1訓練を実施すると反応時間は変化するか,2タイムリミットを設定すると反応時間は変化するか,の2点である。分析は完了していないが,タイムリミットの設定に効果があるという感触を得ている。予定通りに実験を実施し,ほぼ予測通りの結果を得つつある。査読付き全国誌であるARELEに採択されたことは,本研究の独創性が認められたと考える。しかし,初年度の実験は何ら訓練を課さないで実施したため,教育作用による変容は検証していない。そこで,2年目は自作のパソコン教材を使って絵描写の反応時間を早めるような訓練を実施した。その効果は検証中であるが,タイムプレッシャーつまり時間制限を課すことの有効性が感じられる。この方面に関するDamian & Dumay (2007)などの文献研究を勧めるとともに,実験室だけでなく教室で行い得る学習形態の工夫をさらに追及したい。上述のとおり,最終年度は英語による絵描写を加速させるような授業方式を実施する予定である。具体的には,同じ絵の描写を複数回繰り返す活動(task repetition)を授業に組み込み,描写時間を縮小していく(30秒→20秒など)。このことを継続することによって,話すべき内容を効率的に処理するためのストラテジーを体得するのではないかと予想する。活動の効果は最終的には,初見の絵を描写するテストの結果で判断する。すなわち,単位時間(1分など)あたりの発話量が増大しているかを観察する。なお,昨年度の授業の様子から,活動はペアやグループの学習を多用したアクティブ・ラーニングの形態が適していると思われたため,本年度もその形で実施する。なお,2年目,3年目の結果は九州英語教育学会で発表する計画である。実験要因は「プレビュー時に決める文要素(動詞か主語か)」,及び「絵の描写容易性(event codability)」の2つであり,従属変数として反応時間,発話継続時間,発話の正確性を測定した。結果は,反応時間にのみ有意な差が生じた。交互作用が見られ,描写が容易な絵については動詞・主語のプラニングには差は見られなかったが,描写が困難な絵に関しては動詞をプラニングしようとすると反応が大変遅くなった。また,主語のプラニングについては,描写が容易な場合の方が困難な場合よりも反応が遅くなる傾向が見られた。これらの結果を理論的観点から分析した。さらに,発話の正確性と反応時間の間に,描写が容易な絵を使った場合のみに相関関係が見つかった。教育への示唆として,どのような難度レベルのの絵を使って練習するのが効果的か,正確さを高めるにはどのような助言が適切か,等を考察した。予定通りに実験を実施し,ほぼ予測通りの結果を得た。しかし,絵の提示方法や音声分析の手法に改善の余地を感じる。また,理論的には母語(L1)に関する心理言語学の知見を主に参照しているが,日本語と英語のように大きく語順の異なる言語を外国語(L2)として発する場合には独自の観点が必要になるので,さらに文献・実験による追求が必要である。

なお本年度の成果は,2018年8月の全国英語教育学会で発表し論文化する予定である。筆者は,日本人が英語で絵を口頭描写するときに,どのようなプラニング(発話計画)が生起するのかを,特に動詞の役割に着目して心理言語学実験により検証してきた。しかし,実験方法として,学習者には不慣れなRSVP法(文の要素を別々の絵に分解して順次提示)を用いてきた。本研究では,学習者に馴染みのある絵描写課題(事象が分解されず,1枚にすべて描かれている絵)を用いて,動詞及び主語をプラニングすることが発話開始までの時間(反応時間)に及ぼす影響を検証する。初年度は,描写する絵を短時間(2秒)見せて動詞または主語を決めさせ(プレビュー法),再び同じ絵を見せて描写を開始させるという方法で実験した。実験要因は「プレビュー時に決める文要素(動詞か主語か)),及び「絵の描写容易性」の2つであり,従属変数として反応時間,発話継続時間,発話の正確性を測定した。2年目である平成30年度は,2つのことを行った。一つは初年度の実験結果の発表と論文化であり,二つ目は新たな実験の実施である。一つ目については,全国英語教育学会で口頭発表した後,英語で論文化した。論文はARELE (Annual Review of English Language Education)に採択・掲載された(Vol. 30, 2019年3月)。主な結果であるが,反応時間にのみ有意な差が生じた。しかし,要因に交互作用が見られ,描写が容易な絵については動詞・主語のプラニングには差は見られなかったが,描写が困難な絵に関しては動詞をプラニングしようとすると反応が大変遅くなった。2つ目については,次の課題を検討するための実験を行った。1訓練を実施すると反応時間は変化するか,2タイムリミットを設定すると反応時間は変化するか,の2点である。分析は完了していないが,タイムリミットの設定に効果があるという感触を得ている。予定通りに実験を実施し,ほぼ予測通りの結果を得つつある。査読付き全国誌であるARELEに採択されたことは,本研究の独創性が認められたと考える。しかし,初年度の実験は何ら訓練を課さないで実施したため,教育作用による変容は検証していない。そこで,2年目は自作のパソコン教材を使って絵描写の反応時間を早めるような訓練を実施した。その効果は検証中であるが,タイムプレッシャーつまり時間制限を課すことの有効性が感じられる。この方面に関するDamian & Dumay (2007)などの文献研究を勧めるとともに,実験室だけでなく教室で行い得る学習形態の工夫をさらに追及したい。今年度観察された現象は,学習者がトレーニングを受けない状態で見られたものである。今後は教育的訓練を実験室,授業等で実施し,どのような変容が見られるのかを検証する。訓練の方法には先行研究からも様々な種類が考えられるが,有効と思われるものの1つは時間制限(time pressure)を加えることである。しかも発話中に時間が見える化されるとよいと思われ,そのような技法の開発も行う。以上は,ほぼ研究計画に沿った進行である。上述のとおり,最終年度は英語による絵描写を加速させるような授業方式を実施する予定である。
シカ・イノシシの天敵が産生する本能に訴える忌避物質の単離精製法の確立

動物の本能を利用した忌避物質の同定とその作用機構から忌避性を示す動物の本能の遺伝子探索を目的とした.シカを対象として,忌避効果を定量的に評価するシステムを構築した.奈良のシカはシカ煎餅により餌付けされており,シカ煎餅に微量の忌避物質(候補物質)を滴下して餌とする.同じ物質を4枚のシカ煎餅に滴下し,何枚をシカが食したかにより,定量化することができた.米国のオオカミの尿から忌避物質の同定を行った.動物の本能を利用した忌避物質の同定とその作用機構から忌避性を示す動物の本能の遺伝子探索を目的とした.シカを対象として,忌避効果を定量的に評価するシステムを構築した.奈良のシカはシカ煎餅により餌付けされており,シカ煎餅に微量の忌避物質(候補物質)を滴下して餌とする.同じ物質を4枚のシカ煎餅に滴下し,何枚をシカが食したかにより,定量化することができた.シカの天敵である日本オオカミは絶滅しているが,米国のオオカミの尿が輸入されており,その尿から忌避物質の同定を行った.尿を水とエーテルで抽出し,水相とエーテル相の忌避効果を評価した.その結果,水相に忌避活性が残った.さらに,水相のpHを塩酸で酸性にし,同様の抽出を行うと,忌避活性はエーテル相と中間の液面に変性した沈殿物として残った.変性した沈殿物は水で溶解でき,臭いがほぼ感じられないことより,都会地での用途があると判断した.忌避効果はシカだけでなく,カラスやネコにも有効であることが判明した.カラスには,4年間以上の継続した効果がみられ,一般の忌避物質とは異なり,いわゆる慣れることがないことが想像できる.液体クロマトグラフィーにより単離精製を試みたところ,数箇所の溶出分画で忌避効果が見られ,単一成分でないことが判明.MSによる分析などを続けているが,この部分に関しては,設備的な制約があり,現在進行形である.初期目標には本能の遺伝子探索を計画していたが,シカ・カラス・オオカミ・イノシシなどのゲノム解析がまだ完了されておらず,独自でゲノム解析にまで研究を発展できる資金がないために,ペンディング状態である.昨今,わが国はシカ・イノシシ,カラスの被害にあっており,環境にやさしい忌避物質は大いに望まれている.オオカミの尿中には,有力な候補となる忌避物質が含まれており,引き続き研究を継続する意義はあるし,各方面からの支援も必要と感じる.動物の本能を利用した忌避物質の同定とその作用機構から忌避性を示す動物の本能の遺伝子探索を目的とした.シカを対象として,忌避効果を定量的に評価するシステムを構築した.奈良のシカはシカ煎餅により餌付けされており,シカ煎餅に微量の忌避物質(候補物質)を滴下して餌とする.同じ物質を4枚のシカ煎餅に滴下し,何枚をシカが食したかにより,定量化することができた.米国のオオカミの尿から忌避物質の同定を行った.動物は本能により行動する.天敵の概念はこの動物の本能を意味する.日本オオカミはシカなどの野生動物にとっては天敵であるが,オオカミは我が国では1900年初頭に絶滅したことにより,シカなどにとってはその存在そのものを知らないはずである.本研究において,オオカミの尿を用いて,シカなどが天敵としての本能に目覚めるのか,そうであれば,動物の忌避物質の存在が示唆されることより,その物質の単離・同定を目指すものである.野生動物に対するオオカミの尿の忌避性についての評価システムの構築:シカせんべいにオオカミの尿や他の物質をしみこませ,野生のシカがどの程度食するかを評価基準とした.また,どの程度の動物がオオカミの尿の忌避性を認知できるのかを検討した.さらに,オオカミの尿からの忌避性を示す物質の抽出作業を行い,シカせんべいの評価系を利用することで,成分の同定を行った.MSによる解析も行った.シカせんべいにしみこませる手法は効果的であることが判明した.しかし,シカには個体差があり,また,性別により忌避効果の有効度が異なることが判明した.再現性は大変高いものであった.オオカミの尿の忌避性に関しては,シカのほかに,ネコとカラスに有効であった.ネズミには有効性は認められなかった.有機溶媒による抽出を試みた結果,エーテル・水抽出では,水相に忌避性物質が存在することが判明した.MS解析では,揮発性の物質の存在が認められたが,どの成分が忌避性を示すものであるか,までは判明できなかった.尿中のアミノ酸分析やタンパク質分析も合わせて行っている.順調に進展していると考える.ただ,忌避性の評価システムの再現性が得られたことは,これから忌避物質の同定を行い,さらに,合成などへの道が開けた場合に大変有効であると考える.オオカミの尿中には忌避性を示す物質の存在が明らかになり,ほぼ1年間の研究を通じて「馴れ」なるものが認められないことより,本能による忌避効果であると判断できた.今後,忌避物質の単離を進めて,どのような物質が関与するのかを決めてゆく. DNAチップを用いた遺伝子解析も進めるが,シカ・ネコ・カラスのゲノム解析の進行と合わせて進める.忌避性の特許の申請も行いたい.研究費が限られており,設備備品はなしで,消耗品(おもに分析用)に使用する.また,MSなどは外注する予定でいる.研究補助の支出は予定どおりに行う.
自然なヒューマンコンピュータインタラクションのための話し言葉会話音声合成

今日まで音声合成で広く研究の対象となっていたものは朗読調・アナウンス調の音声であった。近年の研究により、比較的低コストで楽しげや怒りといった感情表現・発話様式を再現することが可能であることが報告されているが、日常会話で用いられるような話し言葉調の自然な音声を合成できるまでには至っていない。その理由として、自発的な会話音声に含まれる疑問や確認などの発話意図や「ああ」「うん」などのフィラーといった多様な表現を実現するための、データベースの構築・音声の説明変数の選択・モデル化手法に対して十分な検討が行われていないという問題点がある。研究代表者は隠れマルコフモデルに基づく音声合成(HMM音声合成)を話し言葉調の音声に適用する手法として、従来手法である音素単位のモデル化に対し、疑問に含まれる上昇調などの韻律的イベントを単位とするモデル化手法を提案した。しかし、HMM音声合成における状態単位のモデル化という制約から自然な話し言葉会話音声の生成には至らなかった。そこで、本研究ではHMMのように状態単位ではなくフレーム単位で音声をモデル化するガウス過程回帰に基づく新たな音声合成手法(GPR音声合成)を提案した。読み上げ調の音声に対し、音声の音韻を表すスペクトルおよび韻律を表すF0のモデル化を行い、従来のHMM音声合成に比べ自然性の高い音声を合成できることを示した。GPR音声合成は柔軟性の高い手法であり、話し言葉に特有の入力変数の導入が容易であることから、今後話し言葉会話音声における自然性の向上に繋がると考えられる。26年度が最終年度であるため、記入しない。会話音声には疑問や確認などの発話意図や「ああ」「うん」などのフィラーといった多様な表現が含まれており、より話し言葉調・会話調らしい音声を生成するためには、音声の説明変数およびモデル化手法の検討が必要である。それに対し、以前の研究において隠れマルコフモデルに基づく音声合成の新たな音声のモデル化手法として、従来手法である音素単位のモデル化に対し、疑問に含まれる上昇調などの韻律的イベントを単位とするモデル化手法を提案している。しかし、以前の研究では音素単位と韻律イベントの単位の相違から同時モデル化が困難であり、結果として自然な話し言葉会話音声の生成には至らなかった。そこで本研究では、音素や韻律イベントといった複数の音声フレームからなる区間に対してモデル化を行わず、フレームの音声特徴量を直接モデル化する手法を提案した。具体的にはガウス過程回帰と呼ばれるノンパラメトリック回帰手法を使用することで、従来の隠れマルコフモデルを用いた手法に比べて、音声のスペクトル特徴量の再現性が高くなることを示した。さらに、ガウス過程回帰に基づくフレームレベルモデリングにおいて、生成された音声が滑らかに聞こえるように、ガウス過程回帰に使用する入力変数の拡張を行った。また、音声合成システムの学習および生成にかかる時間を削減するための近似手法の導入を行った。さらに、モデル精度を向上させ、音声の自然性を向上させるために、モデルのハイパーパラメータ自動推定手法の検討、および音声の系列内変動を考慮した音声パラメータ生成手法の検討を行った。結果として、従来の隠れマルコフモデルに基づく手法に比べ自然性の向上を示した。本研究で提案しているガウス過程回帰に基づく音声合成手法は、話し言葉会話音声などへの応用性の高い手法であるが、これまでの検討はスペクトル特徴量のみの検討であり、話し言葉会話音声に特徴的なピッチ特徴量に対する検討が不十分であったため。ピッチ特徴量についての検討を行い、その上でより複雑なピッチ特徴量の現れる話し言葉会話音声に対してモデル化を行い、ガウス過程回帰に基づくフレームレベルモデリングによって柔軟なモデル化が可能であることを示す。また、本年度に発表された話し言葉と演技音声のパラレルデータの収録されたデータベース[1]を用いて、さまざまな話し言葉会話音声に汎用的な説明変数およびモデル化手法の検討を行う。

[1]有本泰子,河津宏美, "音声チャットを利用したオンラインゲーム感情音声コーパス, "日本音響学会2013年秋季研究発表会講演論文集, 1-P-46a, pp. 385-388. (Sept. 2013)
物理学における厳密に解ける模型

無限可積分系に対して、物理学的発想と手法を生かし研究を行ない、次のような成果を得た。1)長距離相互作用する粒子系とスピン系すべての粒子が長距離力で相互する系は、量子ホール効果や高温超伝導に関連して多くの注目を集めている。この問題をソリトン理論の観点から見直した。第1に、ヤン・バクスター関係式を不均一格子に拡張して、ゴーダン模型を一般化することに成功した。第2に、量子逆散乱法の定式化を使って、ラックス形式を構成し、新しい模型、保存量、波動関数の表式を得た。2)空間曲線と空間曲面の運動曲線の運動が、曲率やねじれ率によって決められるとする模型は、渦系の運草や界面成長等に応用されている。この微分幾何学的方程式系は、固有値をゼロてする逆散乱形式と等価であることを示した。したがって、可積分系を含む一般的な定式化である。特に、変形KdV方程式をそのヒエラルキーを含む場合に、閉じた曲線の運動を記述することがでぎた。曲面に対しても同様な定式化を行うことができる。3)不均一系の非線形波動非線形波との伝達に対する不均一性の効果を調べた。この問題は、理論的にも応用的にも重要である。ゆっくり変動する波動の場合と振幅変調の場合を調べた。前者は、不均一項を含むKdV方程式、後者は、不均一項を含む非線形シュレディンガー方開式、になる。おのおのに対して、不均一性や雑音によるソリトンの変形を記述することができた。また、重い質量を持ち質点が線状に分布する2次元格子から出発し、カドムテェフ・ペトビアシュビリ方程式の拡張は得た。非線波動における屈折に関する興味ある結果を得ることに成功した。