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<法のクレオール>と主体的法形成の研究

思想=制度的次元においては、東アジアの司法的法形成と市民的法形成や現代中国法制度における連続の論理や独自の権利観念などの条件析出、中世ドイツ都市における学識法の動態と解釈者革命やEU法形成における多面的な法主体の関わりなどの条件析出、アメリカ法における国際的法的な法源の摂取や現代アメリカのマイノリティ法学の変革動向における言語論的方略などの条件析出、そしてプライバシー観念の成立時の近代民衆意識と法制度との緊張や江戸期の裁判物における法的意識の表現様式などの条件析出等に努めた。またこの過程で各自が中間報告的な論文を作成し、まとめて北大法学論集に寄稿することとなった。その一方で、平成18年度後期大学院共通講義として「比較法形成論」を継続して開講し問題関心の涵養を図ると共に、国内外の関連研究者を招いたプロジェクト研究会を6回、研究分担者による協同検討会を3回開いて問題意識のさらなる整理や共有に努めた。また、前年度に引き続いて、共同講義レジュメや活動報告をホームページにアップロードし、関連文献リストを整理して<法クレオール・アーカイブ>の構築を進めた。また、研究グループごとに国内外関連研究者や海外研究アドバイザー等とのインタビューを催行し、研究ネットワーク作りをさらに進めると共に、その報告資料を作成して、今後の備えとした。平成19年度は<法のクレオール>の中間モデル構築に向けて、多次元的分析を深化させ、文化のクレオールと主体的法形成における各問題次元間の相互関連を探った。価値的および行為的次元においては、法体系の拮抗における価値衝突のパタンや権利概念に関わるヨーロッパ語系と東南アジア語系との相違に係る検討を行った。思想=制度的次元においては、東アジアにおける市民的法治観念に基づく司法的法形成の可能性や現代中国における所有権概念の受容と中国的変容の位相などの検討、中世後期ドイツの大学史研究による学識法曹の活動の特色や西洋中世普通法と個別法の相互関係に係る封建法の諸例、EU法と国際法の二層にわたる法の相互浸透への法主体の関わり方などの検討、アメリカ・モデルによる法制度改革の社会的文脈やアメリカの憲法解釈理論におけるトランスナショナルなソースの利用の議論などの検討、そして日本の近代化において市場観念がもたらした法的変化と社会生活レベルでの浸透と反発や中国の手引書や裁判小説の翻訳・翻案を通じて成立した近世日本の裁判話集を手掛りとした裁判観とその変容の検討などを行った。これらの成果は北大法学論集58巻3および4号において公表された。その他に、国内外の関連研究者を招聘した研究会を6回、研究分担者による協同検討会を2回開いて、問題関心の精錬に努めた。また前年度に続いて、共同講義、アーカイブの構築、インタビューなども行い、次年度の活動につなげることとなった。なお、今年度はプロジェクトの中間評価を受け、Aの判定を得た。平成20年度は、前年度に中間報告として公刊した、〈法のクレオール〉の中間モデルのいっそうの展開と彫琢を目的とし、各自の担当部分において、多角的な文献資料収集、国内外の関連研究者との発展的討論、ヒアリング、DP作成等を通じて、中間モデルの再検証と補正に努めた。価値的および行為的次元においては、異なる法体系の導入における翻訳作業の主体的意義と条件や権利概念についてのアジア的理解と欧米的理解との行動・意識上の対比などに係る検討を行った。
ケミカルバイオロジーによる糖脂質誘導型アミロイドーシスの解明

アルツハイマー病の原因物質であるアミロイドベータは、細胞膜上の糖脂質GM1と結合することで凝集核を形成し、アミロイド凝集を促進していると考えられている。本研究では、糖脂質-アミロイドベータ相互作用を明らかにするために、GM1構造をベースにした様々な非天然糖脂質の合成を目的とした。クリック反応による化合物の導入が可能なGM1の糖鎖部位の合成経路の検討を行い、糖脂質の合成指針を得ることができた。本研究ではGM1構造を基盤とした非天然型糖脂質の化学合成を行い、アミロイドベータとの複合化における糖鎖の構造による影響を解明することを目的とする。本年度は、ガングリオシドGM1の構造をベースにした非天然糖脂質の合成をおこなった。特に糖脂質の親水部となる4糖の合成をおこなった。GalGalNAcとGalGlc間のグリコシル化を中心に検討した。還元末端側のGalの3位の位置で導入を行う。プロパルギルブロミドを用いて3位の水酸基にアルキンを導入し、他の水酸基をすべてアセチル化した後、Galに、Gal, GalNac, Glcをそれぞれ結合し直鎖4糖を調製する。Glcの1位にセラミド(スフィンゴ脂質)を結合することで、親水部のGalにクリック反応部位を提示したGM1類似非天然型糖脂質の骨格が形成されると考えた。GalGalNAcの水酸基をベンジル基で保護し、GalGlcの水酸基はアセチル基で保護した。GalGlcのシアル酸結合部位は、クリック反応におけるアルケンの導入部位となるためこの部位の水酸基だけTBDMSを用いて保護を行った。GalGlcのGlcのアノマーをイミデートにより活性化し、グリコシル化をおこなった。しかし、反応収率が極めて低いことがわかった。TBDMSがかさ高いことから、グリコシル化反応が阻害されたと考えられた。そこで、ほかの大きさの異なる保護基を検討しグリコシル化を検討している。本研究ではGM1構造を基盤とした非天然型糖脂質の化学合成を行い、Abetaとの複合化における糖鎖の構造による影響を解明することを目的とする。GM1以外の、Glc, Galを有する別の糖脂質においても、Abetaとの複合化およびアミロイド凝集促進が実験的に確認されている。その際、凝集速度がGM1と異なることが明らかになっている。このことは、GlcおよびGal以外の、非還元末端側の糖の構造が、ベータシート化を含むAbetaの構造転移に積極的に関わっていることを示唆している。よって、GM1の非還元末端側に位置するGal, N-acetyl-galacotosamine (GalNac), N-acetylneuraminate (NeuAc)はそれぞれベータシート構造転移への役割を有していると推察されるシアル酸であるNeuAcは、他の糖に比べて分子内に多くの水酸基やカルボン酸を有しており、Abetaとの水素結合の作用点としてベータシート転移へ大きく関わっているのではないかと考えられた。本年は、この非還元末端の糖NeuAcを他の糖に置換したGM1類似型非天然糖脂質の作製を行った。galactose-N-acetylgalactosamineの水酸基をBn保護し、クリック反応を行うgalactose3位の水酸基をTBDMSで置換した2糖を調製した。同様にgalactose-glucoseの水酸基をAc保護した。これらの2糖を用いてグリコシド反応を行ったところ反応性が極めて低く収率がほとんど得られなかった。現在グリコシド反応の条件を変えて収率の向上を目指している。また、今後は合成糖鎖と脂肪酸の縮合を行い糖脂質を作製する。糖脂質を用いてラフトを作製し、Abetaとの相互作用を解析する。アルツハイマー病の原因物質であるアミロイドベータは、アミロイド凝集と呼ばれる規則的な凝集構造を取る。この凝集体が脳組織へ沈着することにより神経細胞死を引き起こす。近年、アミロイドベータが細胞膜上の糖脂質GM1と結合することで凝集核を形成し、アミロイド凝集を促進していることが明らかにされた。したがって、GM1とアミロイドベータの結合様式や凝集メカニズムを調べることで、アルツハイマー病の予防および治療につながると期待されている。本研究では、天然糖脂質GM1構造をベースにした様々な非天然糖脂質の合成を実現し、GM1とアミロイドベータの相互作用の定量的解釈を行うことを目的とする。本年度は、GM1構造を基盤とした非天然型糖脂質の化学合成を行った。具体的には、GM1の水溶性部位である糖鎖のシアル酸部位を、化学修飾可能なアルキンに置き換えた脂質を作製することとした。GM1糖鎖部位のNeuAcの位置に異なる糖および化合物を結合する手段としてクリック反応を用いることとする。アルキンとアジド化合物の付加環化反応により簡便かつ安定に結合が行える。選択性が高く、他の官能基と反応しないため本研究のような糖鎖への導入には最適であると言える。

これまでに糖鎖部位の合成を終了し、現在、脂質と糖鎖部位の化学結合を行っている。今後、脂質の合成を完了させ、ラフト構造形成の確認、さらにシアル酸部位の構造がラフト形成に及ぼす影響を踏まえたうえで、アミロイドベータの蓄積と構造変化に関する検討を進めていく。非天然の糖脂質合成における親水部の合成に時間がかかっている。実験にあたり、合成戦略の立案を行い、修正を重ねながらも当初デザインした糖鎖部位の合成をおこなうことに成功している。しかし、糖脂質の全体までの合成には至らなかった。保護基および活性化法を網羅的に検討するクリック反応部位を有するGM1様非天然糖脂質の合成を進め、機能解析を行う。親水部の合成が遅れているため、予定していた分析用の試薬等の購入が遅れたために、研究費の執行が当初通りに進んでいない。4糖合成に用いる保護基等の試薬購入、さらに親水部と結合する脂質の購入を行う。また、合成した糖脂質とアミロイドベータの相互作用実験を行うためのアミロイドベータの購入も行う。また、相互作用実験に用いるセンサーチップ基板の購入も行う。合成した糖脂質がリポソーム上に置いてラフトを形成することを確認する。また、ラフト集合体とアミロイドベータの相互作用を確認し、アミロイド凝集化におけるシアル酸の関与を化学的に解析する。本年度は、脂質合成までに至らなかったため、リポソーム調整に必要とされる装置の購入などを見送っている。今後の進捗に合わせて、合成並びに機能解析に必要とする装置の購入を検討する。
サンゴ種間での感染率の違いに着目したブラックバンド病大発生メカニズムの解明

本研究は、世界中で被害が報告されているブラックバンド病(BBD)のサンゴ種間での感染率の違いに着目して、特定種におけるBBD大発生の原因を解明することを目的としている。平成30年度は、1. BBD人為感染法の確立、2.サンゴ種間でのBBD感染率の比較、3.トランスクリプトーム解析のための効率的なRNA抽出条件の検討を行った。1.接触感染により再現性の高いBBD人為感染法を確立した。フィールドでBBDに感染したサンゴを回収し、罹患部を1.52.0 cm角の大きさに切断後、サンゴへ接触させた状態でバンド固定することで、BBDの人為的な感染を確認した。2.ミドリイシサンゴ、コモンサンゴ、ハマサンゴへのBBD感染実験を行った。ミドリイシサンゴは、6個体中1個体のみでBBD感染を確認し、感染7日後には死滅した。コモンサンゴは感染率が最も高く、感染実験を行った6個体全てに対して感染を確認した。感染20日後には5個体が死滅した。一方で、ハマサンゴへのBBD感染率は低く、6個体中1個体のみで感染を確認した。また、BBD罹患部の進行も5mm程度に止まっていた。3.サンゴのBBDへの免疫応答を詳細に調べるために、BBD感染部位と未感染部位で比較トランスクリプトーム解析を行う予定である。そこで、ミドリイシサンゴ、コモンサンゴ、ハマサンゴからのRNA抽出条件の検討を行った。サンゴ組織を液体窒素で凍結後、タガネで粉末状に破砕することで効率的にRNAを抽出することに成功した。再現性の高い人為感染法を確立し、サンゴ種間でBBD感染率に差があることを明らかにした。今年度は、各サンゴ種におけるBBD感染部位の細菌叢比較を行う予定であったが、水槽で飼育していた一部のハマサンゴに藻類が感染してしまったため、実験を行うことができなかった。一方、平成31年度行う予定であったサンゴからのRNA抽出条件の検討は、計画を繰り上げて行うことができたため、当初の計画以上に進展があったと考えられる。以上の結果により、多少の計画の変更はあったものの、研究計画全体としては概ね順調に進展しているとした。平成31年度は、サンゴのBBDに対する免疫応答を詳細に明らかにするために、BBD感染部位と未感染部位で比較トランスクリプトーム解析を行う。既にBBD人為感染法とRNA抽出法を確立しているため、これらの手法を組み合わせてトランスクリプトーム解析を行い、サンゴ種間におけるBBDへの免疫応答の違いを分子レベルで明らかにしたいと考えている。さらに、平成30年度に行うことができなかったBBD感染部位の細菌叢比較についても同時に行う予定である。

各サンゴ種におけるBBD感染部位の細菌叢比較を行う予定であったが、水槽で飼育していた一部のハマサンゴに藻類が感染してしまったため、本実験を行うことができなかった。そのため本実験および解析に必要な費用を次年度に繰り越した。
重差分化法による減数分裂特異的遺伝子の包括的単離と機能解析

これまでに新たに見出した分裂酵母で減数分裂特異的に転写誘導される遺伝子群(meu)のうち、meu13が興味深い性質を示したので詳しく解析した。meu13^+遺伝子は進化的に保存されたタンパク質をコードし、出芽酵母Hop2、ヒトGT198、マウスTBPIPとそれぞれ25%,29%,27%の相同性を示す。meu13遺伝子破壊株で減数分裂を誘導すると異常な胞子が形成された。マウスTBPIPのmRNAの発現プロフィールをノーザン解析により調べたところ、減数分裂を開始する生後17日以降から精巣でのみ発現し、精子形成不全の精巣では発現していなかった。この結果は、酵母から哺乳動物まで共通する減数分裂の過程へのMeu13の関与を示唆する。mesl欠失を組み合わせることにより減数第一分裂で停止させたところ、mesl欠失単独では見られない不均等な核分裂及び相同染色体の不分離が観蘂された。さらにmeu13遺伝子破壊株では交差による組み換えの頻度が野生型の118に減少し、ade6-M26組み換えホットスポットでの遺伝子変換の頻度も野生型の1l4に減少していた。この結果はMeu13が減数分裂前期の相同組み換えに必要とされていることを示しており、meu13遺伝子破壊株で見られる胞子形成異常や染色体分配異常は、組み換えの異常に由来することが示唆された。出芽酵母のHop2よりの類推がらMeul3が相同染色体間の対合促進機能を持つ可能性を検討した。FISH法を用いて減数分裂前期のホースティル核での相同染色体の位置関係を観察したところ、meu13遺伝子破壊株ではアーム部位での相同染色体の近接が野生型に比べて有意に低下していることを見出した。この結果はMeul3が減数分裂期に相同染色体の近接を促進する因子であることを示す。
結晶特異構造およびその挙動のマルチスケール構造解析評価

時分割パルス放射光回折による結晶中特異構造の電場応答観測にあたり、前年度の予備的測定を基に、ポンプ&プローブ計測を行った。これは、電場印加による結晶・デバイスの構造変化の計測にあたって、SPring-8放射光パルスと同期させて、デバイスにパルス電圧を印加し、かつ、放射光パルスに対して印加電圧の位相を自在にシフトさせて、電場応答のその場観測を行う方法である。今回は、AlGaN/GaN系高電子移動度トランジスタ(HEMT)を測定対象とし、ゲート電圧印加下の逆圧電効果による格子変形をその場定量評価した。種々のゲート電圧印加条件の下でAlGaNおよびGaNの対称(0004)面に対する2次元逆格子マッピングを行った結果、負電圧印加下では格子定数が大きく変化するのに対し、正電圧印加下ではほとんど変化しなかった。バンド計算によれば、負電圧印加でAlGaN層中に電界が生じ、正電圧ではほとんど生じないこと、また、印加した負電圧から推定される格子歪がAlGaNの圧電定数から見積もられる歪と同じオーダーの値であることから、逆圧電効果によるAlGaN層の格子変形のその場観測に成功したといえる。一方、前年度までに開発したナノビームX線回折(nanoXRD)による3次元逆格子マッピング分析法と結晶性断層マッピング解析法を駆使し、特異構造制御型半導体膜結晶の評価を継続した。今回は、特に窒化物半導体以外の材料系(高Ge組成SiGe/組成傾斜SiGe/Si積層構造)に本手法を適用し、同積層構造における結晶深さ方向の局所的な格子面構造の変遷を面内分布と共にnanoXRDにより評価した。この結果から、表層に向かって格子面傾斜の面内分布が特定方向に揃っていく様子の観測に成功し、組成傾斜層中の特異構造が、表面の高Ge組成SiGe層に与える結晶学的効果が明らかになった。当該年度は、前年度までに開発した、放射光X線パルスと同期した電圧を試料に印加するポンプ&プローブ法を、実デバイスであるAlGaN/GaN HEMTに適用することで、逆圧電効果によるAlGaNバリア層の格子変形応答の観測に成功した。AlGaNの圧電定数は通常の圧電材料であるPZT等に比べて2桁近く小さい値であり、電圧印加に応答する格子変形の検出は、当初よりチャレンジングな課題であると予想された。これに対して、SPring-8における回折波検出計の改善、その場観測のための種々の電子・電気計測機のセットアップの最適化、デバイスサンプル構造の最適化(ゲート、ソース/ドレインサイズ、電圧印加用配線のレイアウト等)を工夫することによって、デバイス動作下の状態に極めて近い形で、逆圧電効果を観測することができた。格子構造を直接評価できる回折現象で窒化物半導体デバイス中の逆圧電効果による格子変形を捉えたのは、世界初である。また、前年度より継続している3次元逆格子マッピングおよびそれを活用した結晶性断層マッピング解析も、適用できる材料系を拡張している。以上より、本年度は当初の計画以上に進展しているといえる。これまでに半導体結晶中の結晶成長に関連して導入された格子欠陥やナノボイド等を特異構造として、それらの構造解析評価を行ってきた。今後は、それらに加えて、圧電分極を特異構造として捉え、窒化物半導体デバイスにおける電場応答挙動を解析していく。放射光を用いることの主なメリットは、ナノメートルサイズの入射X線ビームとナノ秒スケールの時間分解能である。前者はこれまでにnanoXRDとして利用してきたため、このメリットを活かして、特に、位置依存nanoXRDを用いて、AlGaNバリア層内に存在する種々の格子欠陥箇所やゲート電極のドレイン端等における格子変形挙動に着目し、特異構造である圧電分極構造に及ぼす他の特異構造(転位等)の影響を調べる。後者については、パルス幅60psのシングルバンチを利用して、ナノ秒オーダーの時分割計測を行い、ゲート電圧印加に伴って変化するAlGaNバリア層の格子面間隔・傾斜・回転のダイナミクスを捉えていく。それにより、圧電分極に関わる特異構造の構造相関および機能相関を探索する。一方、nanoXRDによる3次元逆格子マッピング分析法と結晶性断層マッピング解析法については、当該年度までに立ち上げてきたPtワイヤプロファイラを用いた回折波選択に関わる要素技術をさらにブラッシュアップする。それにより、領域内の他グループや他の研究機関より供給される特異構造制御型窒化物結晶・デバイスおよびSiGe等のIV族半導体結晶特異構造を含むあらゆる結晶に適用できる方法へと拡張させる。当該年度は、高空間・高角度分解能ナノビームX線回折法(nanoXRD法)による3次元逆格子マッピング解析技術を確立した。本技術を用いて、転位・ナノボイド等の特異構造を有する窒化物半導体結晶における格子面傾斜・回転等の格子面微細構造に対する結晶膜厚方向の変化を定量的に抽出することで、窒化物半導体結晶内に意図的に配列させたナノボイド群は結晶膜厚方向に対する格子面微細構造の変動を抑制する効果を持つことがわかった。また、nanoXRD法による結晶性断層マッピング解析技術を新規に開発した。これにより、組成傾斜層を有する半導体結晶積層構造の面内および深さ方向の格子面微細構造変化を3次元かつ定量的に抽出し、半導体結晶積層構造深部に分布する転位群が誘発する局所的格子面傾斜が最表層部にまで引き継がれることを明らかにした。さらに、特異構造を有する窒化物半導体結晶の電場に応答する局所

ナノ領域の格子変形挙動(圧電効果)を捉えるため、新規に圧電応答原子間力顕微鏡(PFM)を導入した。予備的な実験の結果、単一結晶内に酸素不純物濃度の異なる領域が分布するGaNバルク単結晶の表面において、酸素不純物濃度に依存して圧電応答特性に違いが生じることを見出した。SPring-8のビームライン光学系に関しては、試料の局所構造変化のダイナミクスを時間分解nanoXRDによって明らかにするための測定システムの整備を行った。時間分解を、放射光X線パルスと同期した電界を試料に印加するポンプ&プローブ法を用いて行うにあたり、同期システムの評価実験の結果、100 ps程度の分解能で時分割測定が出来ることを確認した。当該年度は、これまでに我々が注力してきた結晶特異構造解析評価の最有力手段であるnanoXRD法をさらにブラッシュアップした。特に、3次元逆格子マッピング解析技術を確立すると同時に、結晶性断層マッピング解析技術を新たに開発することで、結晶の面内のみならず、深さ方向の分析も可能にする評価手段が確立された。また、次年度以降、外場に応答する特異構造のダイナミクスを明らかにするための準備として、放射光X線パルスと同期した電界を試料に印加するポンプ&プローブ法を開発し、予備的な実験によって、psオーダーの構造変化の観測が可能であることを確認している。以上より、当該年度の研究はおおむね順調に進展しているといえる。当該年度は、引き続き、高空間・高角度分解能ナノビームX線回折法(nanoXRD法)による3次元逆格子マッピング解析技術を用いて、転位・ナノボイド等の特異構造を有する窒化物半導体結晶における格子面傾斜・回転・歪等の微細構造の解析を行い、膜中の特異構造である転位およびナノボイドの影響を調べた。また、結晶膜厚方向の深さ分解格子面微細構造を定量解析するにあたり、Ptワイヤプロファイラーを用いた計測手法を新たに開発した。本方法は、膜表面から入射させたX線の侵入方向に分布する格子面微細構造を、膜構造によらずに評価できる万能性を有し、数百nmから数十μmに及ぶ範囲での3次元深さ分解構造解析を可能とする。本手法をAlNトレンチ/テラステンプレート上AlN厚膜の評価に適用した結果、トレンチ領域内部の高密度転位群に起因する格子面傾斜揺らぎとトレンチ側壁の横方向成長に起因する格子面間隔揺らぎには、その上層部の結晶性を格段に改善させる犠牲的機能(sacrificial function)が存在することが明らかになった。さらに、圧電応答原子間力顕微鏡(PFM)を用いて、特異構造を有する窒化物半導体結晶の電場に応答する局所ナノ領域の格子変形挙動を観測した。GaNバルク単結晶において、結晶の成長モードに依存して、酸素不純物濃度が高い領域では低い領域に比べて圧電応答が小さくなることが定量的に検出され、酸素不純物濃度差に起因する結晶内の特異構造が窒化物半導体の圧電特性に多大な影響を及ぼすことが明らかになった。また、圧電応答に関わる格子変形のダイナミクスを時間分解nanoXRDによって明らかにするために、前年度に立ち上げた、放射光X線パルスと同期した電界を試料に印加するポンプ&プローブ法をGaN on n-GaN構造に適用し、圧電応答オペランド観測に関わる予備的な実験結果を得た。当該年度は、これまでに我々が注力してきた結晶特異構造解析評価の最有力手段であるnanoXRD
データ圧縮に基づく知識発見の研究

知識発見の原理の究明と実働化を目指して,データ圧縮技術との関連に着目しなェら,理論と応用の両面から研究を展開した.知識発見を非可逆的なデータ圧縮としてとらえて新たな類似性の指標を導入し,その性質を調べた.また,圧縮したままのデータ処理,文字列の連の数に関する組み合わせ論,形式言語理論,マルチエージェントシステム,計算学習理論,ゲームの解析,実問題への応用などに関する一連の成果を得た.本研究は,知識発見の原理の究明と実働化を目指して,特にデータ圧縮技術との関連に着目しながら,理論と応用の両面から研究を展開することを目的とする.知識発見を,ユーザの関心に依存したフィルタリングとデータ縮約のプロセスであるとみなすことによって,非可逆的なデータ圧縮としてとらえ,定式化することによって,その原理を明らかにし,またこれまでに蓄積してきたデータ圧縮技法を効果的に適用することによってその実用性を検証していくことを主たる目標とする.関連する種々の要素技術を含む,下記の4つの研究項目に力点をおく(1)コルモゴロフ複雑性の活用本申請課題において,知識発見の定式化に関して基盤となるのは,アルゴリズム情報理論であり,そこで用いられるコルモゴロフ複雑性と非圧縮性は,それ自身で重要な理論的ツールとして,計算量理論やアルゴリズム理論,形式言語理論などでの活用例が紹介されている.(2)データ圧縮技法とその応用これまでの研究において,我々は,圧縮されたデータを陽に展開することなく,パターン照合したり,繰り返し構造や最長共通文字列を検出するといった,圧縮文字列処理に適した一連のアルゴリズムやデータ構造の開発を行ってきた.本研究においても,それをさらに押し進め,新たな展開を目指す(3)時間限定の条件下での万能人工知能の再定式化M.Hutterによる万能人工知能の定式化は,計算機に無制限の力を許すという仮定がもとになっており,それが故に種々の数学的性質がエレガントに証明されている反面,直接的な実用に結びつかないという欠点があると考えられる.本研究は,計算時間に種々の条件(多項式時間,多項式領域,対数領域など)を課したときの数学的展開を行うことでそのギャップを埋めていく(4)現実の種々の問題への適用と実働化既存の万能人工知能の定式化は,機械学習,帰納推論や統計的意志決定,ゲーム理論などを統一的に記述しようという意欲的なものであり,それはある程度は成功していると言えるが,反面,上述の通り現実的な応用例とは大きなギャップがある.これまでに具体的に取り扱ってきた経験と知見を活かして,その実用性を検証していく知識発見の原理の究明と実働化を目指して,データ圧縮技術との関連に着目しなェら,理論と応用の両面から研究を展開した.知識発見を非可逆的なデータ圧縮としてとらえて新たな類似性の指標を導入し,その性質を調べた.また,圧縮したままのデータ処理,文字列の連の数に関する組み合わせ論,形式言語理論,マルチエージェントシステム,計算学習理論,ゲームの解析,実問題への応用などに関する一連の成果を得た.本研究は,知識発見の原理の究明と実働化を目指して,特にデータ圧縮技術との関連に着目しながら,理論と応用の両面から研究を展開することを目的としている.データ圧縮に関しては,データに内在する繰り返し構造をうまく抽出することが重要であるが,文字列の繰り返し構造を抽象化した概念である連(run)について,本年度は,文字列に包含されうる連の平均数を解析し,それを厳密に表す閉じた数式を導出することに成功した.また,探索的な手法によって,連を多く含む文字列を計算機実験によって発見し,その観察に基づいた数学的な解析によって,連の最大数の下限をこれまでに知られていたものから大幅に更新することができた.さらに,文法を用いて指数的に圧縮された文字列を,陽に展開することなく,回文構造やスクエア構造の検出をしたり,最長共通部分文字列の計算を行ったりする多項式時間アルゴリズムを開発した.また,基本形式体系(EFS)で表現される言語の部分クラスにおいて,自己組織化と呼ばれる連接に類似した操作の閉包性を解明した.一方,現実の問題への応用に関しては,自律型ロボットのプログラミングに関して,シミュレーションによる仮想環境と,実際にロボットが動く実環境とを融合した拡張仮想現実環境を構築した.このことにより,ロボットの学習において,人手の介在する手間を大幅に削減するとともに,またロボットの可動部分の消耗を減らし,かつ学習効率を上げることができるようになった.本研究は,知識発見の原理の究明と実働化を目指して,特にデータ圧縮技術との関連に着目しながら,理論と応用の両面から研究を展開することを目的としている.データ圧縮に関しては,データに内在する繰り返し構造をうまく抽出することが重要であるが,文字列の繰り返し構造を抽象化した概念である連について,文字列に包含されうる連の平均数を解析し,それを厳密に表す閉じた数式を導出した.また,探索的な手法とビット演算を駆使した効率のよい実装により,連を多く含む文字列を計算機実験によって発見する手法を示した.さらに,連に関する情報から元の文字列を推測する逆問題の困難さを示した.形式言語理論において,基本形式体系(EFS)に非終端記号を導入することによる記述力の変化や既存の形式言語理論との対応関係について調べた.一方,マルチエージェントシステムにおける通信規約学習に関して,学習に必要なメッセージのサイズに関する理論的な証明と計算機実験を行った.

さらに,計算論的な枠組みにおける教示の理論に,例数の制限を導入したときに生じる性質として,矛盾を含む説明が最適教示法になる場合があることや,例数を制限したときには通常とは異なる教示戦略が必要となることなどを示す定理を証明した.また完全情報ゲームである一般化3並べの変種として,目標とする型の複数のORをとるゲームを提案し,さまざまな条件下における必勝法の有無などに関する網羅的な解析を行った.本研究は,知識発見の原理の究明と実働化を目指して,特にデータ圧縮技術との関連に着目しながら,理論と応用の両面から研究を展開することを目的としている.データ圧縮に関しては,データに内在する繰り返し構造をうまく抽出することが重要であるが,文字列の繰り返し構造を抽象化した概念である連について,文字列に包含されうる連の平均数や最大数に関心が集まっている.本年度は,環状に両端の繋がった構造を持つ文字列における連の平均数を厳密に表す閉じた数式を導出することに成功した.またこれまでは主として文字種が2の場合について,連の個数の解析がなされてきたが,我々は文字種が3以上になったときにそれがどう影響を受けるかについての考察も行った.一方,データ圧縮は,データ間の類似性を測る尺度としても利用されており,種々の可逆圧縮アルゴリズムによる実験結果も示されている.我々はこれを画像の類似性指標として用いた場合の効果と問題点を検証し,既存の理論を,画像や音声データで主に用いられる非可逆圧縮にも適用できるように拡張した.また完全情報ゲームである一般化3並べのさらなる変種として,目標とする型と共に,禁止型を新たな条件として加えたゲームを提案し,目標型と禁止型のさまざまな組み合わせに対する必勝法の有無に関する網羅的な解析と計算機による実証を行った.さらに,代表的な探索アルゴリズムであるA^*を状況の変化に効率よく追随させる拡張として知られている適応A^*について,目標が複数ある場合に対してこれを一般化し,その理論保証を与えると共に,計算機実験によってその効果を確認した.
自然災害が及ぼす長期的影響を考慮した経済被害の整合的評価方法に関する研究

自然災害による産業部門の経済被害を軽減するには、事前の防災投資や事後的な復旧対応策を組み合わせることで、被災後の生産能力の低下を軽減するとともに早期の復旧を実現する必要がある.費用便益分析を行い事前・事後の対策を効率的に組み合わせた計画を策定するには、復旧の過程を考慮して災害による経済被害の総額を事前に予測することが不可欠である.本研究は、復旧の過程を考慮して自然災害による経済被害を評価する手法を構築することを目的とする。特に各経済主体に様々な形で帰着する経済被害を集計し被害の総額を評価する際には、二重計算など被害評価における整合性の問題を回避する必要があることに着目し、経済被害を整合的に評価する手法を提案する.本年度は、経済被害の整合性の問題の論点について整理するとともに、価格の変化による家計需要の変化の影響を考慮した整合的被害評価方法を提案した。これにより、近年災害の経済被害評価などにも利用されてきている応用一般均衡モデルを用いて、復旧の全過程を通して生じる経済被害の総額を整合的に評価できることが可能となった。また提案した整合的評価方法に基づいて、地震による経済被害の総額を事前に予測できる手法を提案した。この手法では、地震動のデータが事前に与えられた上で、電力などの供給系ライフラインの途絶状況や生産資本の被害を推計し、またそれらの復旧シナリオに基づいて、各地域レベルでの経済被害の総額を評価できる手法とした。また開発した手法を新潟県中越地震に適用し、過去に研究代表者らが行ってきた中越地震の被害調査結果などを基礎データとして利用することで、中越地震による経済被害評価を行った。
貧困削減戦略と社会関係資本-途上国の社会的要因に配慮した開発援助の効率化-

本研究プロジェクトの最終年度にあたる本年は、研究の集大成としてこれまでの理論研究及びカンボジア現地における予備調査を踏まえて、カンボジアの社会関係資本と貧困削減に関する本格的なフィールド調査を行い、近年わが国のODA政策の柱となっている「人間の安全保障」の観点から貧国削減と社会関係資本にかんするインプリケーションを検討した。カンボジアにおけるフィールド調査の概要は次の通りである。期間は2004年8月22日9月10日(20日)で、対象地域はかつての激戦地であり、もっとも貧しい地域の一つとされるスヴァイリエン州である。これまでの研究において、カンボジア農村では寺院がコミュニティの中心として社会関係資本の担い手である事が明らかになっていたため、NGOおよび州宗教局の協力を得て、州内全226カ寺のうち、全郡の主要83カ寺を対象に質問票を用いたインタビュー調査を行った。主な発見は次のとおりである。1)公共セクターのサービスが十分でないカンボジアにおいては、寺院コミュニティの中で住民がおこなう学校建設や道路の整備などの社会開が貧困削減に大きな役割を果たしており、「内部結束型社会関係資本」として機能している。と同時に2)寺院コミュニティ間にもネットワークがありお互いのコミュニティの活動を扶助しており、「橋渡し型社会関係資本」として機能しており、3)こうした寺院による社会開発にはNGOが重要な役割を果たしている。最後に、本研究が明らかにした草の根の社会関係資本と貧困削減の営みは、カンボジア王国政府の「国家貧困削減戦略」(NPRS)やわが国の「国別援助戦略」にも盛り込まれていない、きわめてユニークな発見であり、今後の「人間の安全保障」の観点に立った開発援助戦略に対して理論的・実証的貢献が出来たのではないかと考えている。本研究で得られた成果は、2005年度にも単著にまとめ出版の予定である。本研究プロジェクトの初年度にあたる本年は、近年の貧国削減戦略と社会関係資本に関する理論的研究を主としつつ、次年度以降の事例研究に向けてカンボジアのケースについても検討した。理論研究においてはこの分野において先駆的な試みとなっている英国国際開発庁(DFID)の「持続可能な生計(SL)アプローチ」を中心に行った。調査方法は、国内における文献研究および、英国における文献研究(ロンドン大学等)および聞き取り調査(ロンドン大学A.ホール博士、D.ルイス博士、サセックス大学R.チェンバース教授等)である。DFIDは1997年の『国際開発白書』において、イギリスの開発援助政策の柱を貧困の根絶に置くことを表明、貧困削減は世帯収入の向上のみで達成されるものではなく、日常生活の「生計」改善を通して行われるものであるとする、SLアプローチがその重要な戦略として採用されることとなった。「生計」とは、「生活の手段を得るための潜在能力、資源(物質的、社会的資源も含む)、および活動から成り立っている」とされている。この戦略の戦略の中心となるのは、貧困層の多様な生計戦略を可能にする、五つの資源・資本、即ち物的資本、金銭的資本、天然資源、人的資本、社会関係資本の組み合わせである。ここで、開発において重視されてきた従来の四つの資本に加え、新たに社会関係資本が着目されてきたのは、1)生計を持続可能なものとするためには「総合農村開発」(IRD)のようなトップダウンではなく、住民参加によるボトムアップが重要である、2)そのために、開発資源を外から持ち込むだけではなく、在来の資源、とりわけ人々の信頼、規範、ネットワーク等を積極的な活用することが重要である、といった認識による。次年度は、DFIDに加え、世界銀行やJICAの貧困削減に関する理論研究を深めつつ、フィールドでの事例研究にも取り組んでいきたいと考えている。本研究プロジェクトの2年目にあたる本年は、近年の貧国削減戦略と社会関係資本に関する最新の理論的研究と並行して、事例研究としてカンボジアにおけるフィールドワークを行った。第1に、理論研究においては、「恐怖からの自由」と「欠乏からの自由」をキーワードとする「人間安全保障(Human Security)」に関する研究を、貧困削減や社会関係資本と関連付けながら、本学の人間安全保障研究会を中心に行い、その成果の一部をワーキングペーパー等にまとめた。政策的にみても本年度緒方貞子、アマルティア・セン共同議長により、国連人間安全保障委員会より最終報告書『安全保障の今日的課題』が出されたのに伴い、わが国も人間安全保障を今後の政府開発援助(ODA)政策の機軸にすえ、また緒方氏自身が国際協力機構(JICA)の理事に就任する等、今後の貧困削減戦略を考える上では不可欠の議論である。第2に、事例研究としては、カンボジアの農村開発における住民参加型の貧困削減と社会関係資本の役割について、スバイリエン州およびバッタンバン州についてNGOやコミュニティを訪問し集中的に調査を行った。長年カンボジアは戦禍にみまわれ、戦争による恐怖と極度の貧困により、まさに人間安全がうばわれた状態であった。戦後復興の過程において、カンボジアの農村では仏教寺院が文化的・社会的中心すなわち社会関係資本のハブとしての機能を果たし、社会経済活動が再開されていったことは歴史的事実として知られている。今回の調査をつうじて、多くの寺院がNGOとともに住民を文化的社会的にコーディネイトして米銀行、植林、人材育成等様々な貧困削減プロジェクトを行う等カンボジアの社会関係資本にとって重要であることが具体的に明らかになった。次年度はカンボジアで追加調査を行いつつ、最終的な成果の取りまとめを行いたいと考えている。(778字)

本研究プロジェクトの最終年度にあたる本年は、研究の集大成としてこれまでの理論研究及びカンボジア現地における予備調査を踏まえて、カンボジアの社会関係資本と貧困削減に関する本格的なフィールド調査を行い、近年わが国のODA政策の柱となっている「人間の安全保障」の観点から貧国削減と社会関係資本にかんするインプリケーションを検討した。カンボジアにおけるフィールド調査の概要は次の通りである。期間は2004年8月22日9月10日(20日)で、対象地域はかつての激戦地であり、もっとも貧しい地域の一つとされるスヴァイリエン州である。これまでの研究において、カンボジア農村では寺院がコミュニティの中心として社会関係資本の担い手である事が明らかになっていたため、NGOおよび州宗教局の協力を得て、州内全226カ寺のうち、全郡の主要83カ寺を対象に質問票を用いたインタビュー調査を行った。主な発見は次のとおりである。1)公共セクターのサービスが十分でないカンボジアにおいては、寺院コミュニティの中で住民がおこなう学校建設や道路の整備などの社会開が貧困削減に大きな役割を果たしており、「内部結束型社会関係資本」として機能している。と同時に2)寺院コミュニティ間にもネットワークがありお互いのコミュニティの活動を扶助しており、「橋渡し型社会関係資本」として機能しており、3)こうした寺院による社会開発にはNGOが重要な役割を果たしている。最後に、本研究が明らかにした草の根の社会関係資本と貧困削減の営みは、カンボジア王国政府の「国家貧困削減戦略」(NPRS)やわが国の「国別援助戦略」にも盛り込まれていない、きわめてユニークな発見であり、今後の「人間の安全保障」の観点に立った開発援助戦略に対して理論的・実証的貢献が出来たのではないかと考えている。本研究で得られた成果は、2005年度にも単著にまとめ出版の予定である。
Vanishing bile ductモデルマウスの開発

TRAILレセプターのdeath domainに対する単クローン性抗体は、腫瘍細胞特異的な細胞性免疫を惹起して、腫瘍細胞の排除を行う。しかし、副作用として時に胆管上皮細胞障害を誘発し慢性胆管炎に移行する。同様の免疫応答による慢性胆管肝炎はvanishing bile duct症候群として知られ、移植肝の急性および慢性拒絶反応の表現型である。TRAILレセプターのdeath domainにアミノ酸置換を伴う遺伝子多型がマウス存在することを見いだしたので、この抗原決定基に対する免疫応答が難治性の慢性胆管肝炎vanishingbile duct症候群を惹起する可能性があると考え、RT-PCRを用いて各種マウスstrainのTRAILレセプターのdeath domainにつき、遺伝子配列を決定した。CD4^+CD8^+CD25^+胸腺細胞の段階におけるTCR β^<high>胸腺細胞への分化阻害が脾臓および骨髄でB細胞の増殖や胆管炎発症に関与する可能性を検討し、健常マウスの末梢CD4^+CD^25+T細胞の移入により胆管病変の進行が抑制されることを明らかにした。胆管に対する免疫応答により小葉間胆管が選択的に破壊される原発性胆汁性肝硬変では、正常な免疫応答を担う末梢CD4^+CD25^+T細胞を移入することにより病変の抑制が可能であった。そこで、末梢血CD4^+CD25^+T細胞を効率分取する方法を確立した。他方、vanishing bile duct症候群は移植肝の急性および慢性拒絶反応の表現型であり、充分な免疫抑制により対処が可能である。しかし、治療が成功しなければ、しばしば予後不良となる難治性疾患である。そこで、vanishing bile duct症候群のモデルとしてTRAILレセプターのdeath domainを標的とすることとし、まずRT-PCRを用いて各種マウスstrainのTRAILレセプターのdeath domainにつき遺伝子配列を決定した。その結果、TRAILレセプターのdeath domainにアミノ酸置換を伴う遺伝子多型が存在することを見いだした。さらに、このepitopeに対する免疫応答を通じて難治性の慢性胆管炎vanishing bile duct症候群を惹起することができた。TRAILのレセプターdeath domainする対に単クローン性腫瘍細胞、は抗体特異的な細胞性免疫を惹起して、腫瘍細胞の排除を行う。しかし、として副作用時に胆管上皮細胞障害誘発をし、慢性胆管炎に移行する。TRAILレセプターを標的とする免疫療法を臨床応用するにはこのような副作用を回避する方法を開発することが大切である。は慢性胆管肝炎による免疫応答の同様vanishing bile duct知として症候群。である表現型の慢性拒絶反応および急性の移植肝、られTRAILのレセプターdeath domain酸置アミノにが遺伝子多型う伴を換マウスいだし見することを存在たのでこの、抗原決定基難治性が免疫応答する対に慢性胆管肝炎のvanishing bile duct可能性する惹起を症候群があると考え、RT-PCRマウス各種いて用をstrainのTRAILのレセプターdeatdomainし決定を遺伝子配列、につきた。そこで今回、この抗原決定基に差異のある系、A系とB系のマウスを交配して得たF1マウスに、A系マウスのCD4+CD25+T細胞を除去した脾細胞を移入して胆管上皮細胞障害を惹起する系を用いて、強い胆管障害を惹起することができた。A系マウスの脾細胞を用いるこの系に、A系マウスの末梢血CD4+CD25+T細胞を濃縮して同時に移入したところ、胆管病変を軽減することができた。またその際に、T細胞依存性抗体産生系を用いて免疫応答の減弱がないかを検討したところ、無処置群と同等の抗体産生を確認することができたので、胆管上皮細胞に対する免疫応答を減弱させるものの正常の免疫応答を強く阻害することはないものと考えられた。現在、このような観点からヒトTRAILレセプターの遺伝子多型の検索を行っている。
分散ネットワークのための指向性制御付ルーティング

無線分散ネットワークは災害時の緊急ネットワークの候補などとして注目されている.しかし,有線ネットワークと異なり,全てのノードが互いに結合されているため干渉が懸念される.ここでは,指向性制御機能を各ノードに付加した際のクロスレイヤー処理を検討した.第2層の指向性制御とその実装について検討するとともに,第3層で迂回経路選択によりスループットを改善できることを明らかにした.無線分散ネットワークは災害時の緊急ネットワークの候補などとして注目されている.しかし,有線ネットワークと異なり,全てのノードが互いに結合されているため干渉が懸念される.ここでは,指向性制御機能を各ノードに付加した際のクロスレイヤー処理を検討した.第2層の指向性制御とその実装について検討するとともに,第3層で迂回経路選択によりスループットを改善できることを明らかにした.今年度実施予定のうち,最も力を入れたのがソフトウェア送受信機の性能評価である.USRPと呼ばれる汎用ソフトウェア無線機ハードウェアとGNU Radioと呼ばれるソフトウェアを導入し,ソフトウェア無線機の実験系を組むことでその動作確認を行った.メッシュネットワークのノードにはZigBeeを採用し,単一ノード間でのパケット伝送実験を行った.ただし,RF直結のガウス通信路環境のみである.その結果,ほぼ正常にソフトウェア無線機が動作していることを確認した.しかし,複数のUSRP間で性能のばらつきが見られたため,これらの原因を現在調査中である.各ノードでの指向性制御に関しては,リレーを介する場合に拡張することも考慮し,AF中継の際の最適指向性制御について検討した.この結果については,IEEE VTC 2012 Springで発表を行っている.指向性制御付きルーティングに関しては,前研究課題の最終段階で,ftpやhttpなど様々なトラヒックが混在する場合には迂回ルートを選択する利点が少ないことが明らかとなったことを受け,事前に指向性制御を加味した特性評価を行うことで最短/最適ルートを決定し,これを保持することとした.伝搬路特性の時変動特性に関しては,研究室既存のシグナルアナライザを用いて測定するシステムを構築し,伝搬測定の準備を完了した段階である.以上,ソフトウェア無線機を用いた実証実験に備えた準備をほとんどの項目で終了できたといえる.本研究は,無線分散ネットワークにおいて,指向性制御を行うことで,近隣の複数のリンクで同時に通信させ,システムスループットを改善させることを目的としている.このような考え方は,主にMACレイヤーで検討されて来たが,我々はネットワークレイヤーで経路制御に応用することで,さらにスループットを改善できる可能性を示して来た.本年度は,汎用ソフトウェア無線機を用いた実証実験に向け,汎用ソフトウェア無線機を2台同期接続することで,各ノードでの2素子指向性制御を可能とした.このとき,汎用ソフトウェア無線機制御ソフトウェアとして,GNU Radioというオープンソースソフトウェアから,LabVIEWという市販ソフトウェアに変更したことで,初年度に困難であった同期制御がようやく実現できた.ただし,汎用ソフトウェア無線機のRF回路の安定度が低く,送受信回路のキャリブレーションが困難であったことから,各ノードのチャネル推定をリンク間で協調して行い,帰還回線はPCを用いて仮想的に実現した.以上のシステムを用い,QPSKシングルキャリア伝送を仮定して,4つのノードが2つのリンクを形成し,最初に通信を始めるプライマリリングでMFに基づく指向性制御を,その後同時に通信を開始するセカンダリリンクでZFに基づく指向性制御を行う実験を,本学大型電波暗室内で行った.その結果,どちらの指向性制御も所期の目標通り達成できたことを確認した.この結果は電気・情報関係学会北海道支部連合大会,および,電子情報通信学会総合大会で発表されている.本研究は,無線分散ネットワークにおいて,指向性制御により近隣の複数リンクでの同時通信を可能とし,システムスループットを改善することを目的としている.このような考え方は,これまでMACレイヤー(L2)において検討されてきた.我々は,ネットワークレイヤー(L3)での経路決定と,MACレイヤーでの指向性制御を組み合わせることで,さらに特性改善を図ることを重点的に検討している.今年度は,実証実験をさらに推し進める予定であったが,それと並行して進めていた迂回経路選択効果について興味深い知見が得られ,主にその特性について評価を行った.具体的には以下の通りである.L3とL2のクロスレイヤーでの処理を考えた場合,経路上のすべてのノードの指向性制御情報を得ることは困難である.そこで,各ノードが事前に設定した迂回経路を選択できることのみ仮定して,L3とL2の協調動作の検討を行った.L2において指向性制御を行い,複数リンクの同時通信を可能とした場合,ホップ当りのスループットは明らかに改善する.さらに,L3で迂回経路を選択できるようにすることで,同時通信リンク数はさらに増加することがわかった.しかし,始点から終点までのルート当りのスループットを考えると,劣化する場合が見られた.これは,ネットワーク上に見かけ上多くのパケットが存在しても,単位時間あたりに終点に届くパケットが減少することがあるためである.迂回経路選択が効果的なのは,終点までのホップ数が多く,多少迂回によりホップ数が増えても大きな影響を与えない場合であることが明らかとなった.このように,指向性制御による複数リンクの同時通信を考える場合,L3での経路選択は同時通信リンク数を増加させるものの,終点への到達時間に注意して行う必要がある.以上の新知見が今年度の最も大きな成果である.26年度が最終年度であるため、記入しない。無線通信工学26年度が最終年度であるため、記入しない。MIMOケーブルを接続した複数送信アンテナでの指向性制御についてまだ検討を行うに至っていないため送受信回路のキャリブレーションの必要性等の検証が未達成である.

26年度が最終年度であるため、記入しない。MIMOケーブルを接続した複数送信アンテナでの指向性制御に注力し,早急にその動作確認を行いたい.さらに実証実験を進め,2ホップの経路を2つ平行に準備して,同時送受信を干渉の影響なく実現できることを明らかにする.そのために,これまでの4ノードに加えて,2ノード分の汎用ソフトウェア無線機を用意するとともに,実際にパケットを送受信するモジュールを追加する.また,セカンダリリンクの指向性制御において,プライマリリンクとは独立に,かつ,プライマリリンクに影響を与えないよう行うためには,伝搬路の送受可逆性を利用しなければならない.このため,送受信回路のキャリブレーションについて検討する必要がある.26年度が最終年度であるため、記入しない。
電力システムと上水道システムの協調的運用制御方式

再生可能エネルギーの電力系統への大量導入を実現するためには,その不確実な出力変動を適切に補償するための需給運用制御の高度化が不可欠である。そこで本研究では,不確実性の下でも系統運用上の各種制約違反が生じないような,確率論的な経済負荷配分手法を提案した。また需要家側からの需給維持への貢献として,同じ主要インフラである上水道システムにおける電力需要制御の可能性について検討したが,その協調技術はまだ明らかにできていない。エネルギー・環境問題の解決に向けて,太陽光発電や風力発電などの再生可能エネルギーの大量導入は,非常に重要な課題である。しかしこれらの電源の出力は気象条件に応じて不確実に変化する問題がある。そのため大量導入が進展した電力系統では,再生可能エネルギーの出力変動に対して,電力需給バランスを常に維持し続けることが困難になると懸念されている。この対策として,(1)大量に導入された再生可能エネルギーの出力変動が,電力系統の運用制御に及ぼす影響を適切に把握すると共に,(2)在来の水火力電源の供給力調整だけではなく,需要家側の電力需要調整も活用して需給バランス維持に貢献する“ディマンドレスポンス"の概念が重要である。本研究は,上記(1)の問題を確率論的な知見から評価・検討すると共に,(2)として,同じ基幹インフラとしての重要性を有する送配水システムのポンプ運用を考慮して,その電力需要制御の有効性を検討するものである。大量に導入された風力発電の出力変動の合計は,ならし効果を考慮すると,数10分程度の周期で変動すると言われている。この変動を水火力電源の“負荷周波数制御"により補償する場合,現実の電力系統では送電線路の容量を超過する電力潮流が生じる可能性がある。そこで上記(1)の検討として,送電線路に生じる電力潮流の大きさを確率的に評価し,容量を超過する確率が規制値以下に収まるように発電機運用を調整する手法を開発した。一方,上記(2)の検討としては,水道事業におけるポンプ需要の大きさを概算すると共に,その制御効果を勘案した需給制御のシミュレーション体系を検討した。広域系統における電力需要全体に対し,ポンプ需要の占める割合はそれほど大きくないため,単体での効果は限定的と考えられるが,マイクログリッドなどの規模の小さい系統においては,その有効性が発揮されるケースも考えられる。エネルギー問題の解決に向けて、我が国では太陽光発電の大量導入が国策として推進されている。しかし大量の太陽光発電を含む電力システムでは、その出力の不安定性に起因して、安定供給を維持できる系統運用方式の開発が非常に重要な課題となる。そこで本研究は、電力と同様に大規模な基盤インフラである水道事業に着目し、電力システムの安定運用に貢献するように、電力需要を調整する協調的な運用方式の検討を行うものである。平成23年度は、主に大量の太陽光発電を含む電力システムのモデル化を行うと共に、出力が不安定な電源を含む電力システムの安定運用の考え方について、多角的に検討を行った。その結果、以下に示すような知見が得られた。まず大量の太陽光発電を含む電力システムのモデル化については、我が国の60Hz系統を対象にした電気学会標準WEST10機系統モデルを基に、太陽光発電を負荷側に需要量に応じて導入するモデルを構築した。ここで太陽光発電のモデル化として、電力系統の電圧や周波数が変化しても大きさが不変となる定電力モデルを採用した。また、太陽光発電の出力増加に合わせた電力系統側の発電機運用の考え方を整理した。上記を勘案した上で、太陽光発電の出力変動に関する数値計算を実施し、太陽光発電大量導入時の影響について検討を行った。次に自然エネルギーを活用した電源の大量導入時における電力系統運用の考え方として、出力変動に伴う送電線の電力潮流量の変化を確率的に評価し、これを考慮して安定余裕を大きく確保する手法の検討を実施した。ここで、自然エネルギーの変動は地域ごとに相関性があるため、これを適切に考慮できるような確率論的手法の導入を行った。また需要側の協調的な負荷制御が、電力系統の安定運用に寄与する効果についても検討を行った。ただし水道事業における運用と直接的にリンクができていない点が次年度の課題である。当初計画に比較すると、太陽光発電を含む電力システムのモデル化、ならびに同系統において生じうる問題点の整理などに関しては概ね検討が終了し、学会においてもその成果の一端を発表できたことから、当初計画を上回る大きな成果を上げていると考えられる。一方で、電力システムとの協調運用を議論すべき水道事業側の検討に関しては、その協調運用が電力システムの運用に資する効果を議論できてはいるが、水道事業側の適切なモデル化、ならびに運用制御手法に関する検討は立ち遅れている面がある。以上を勘案すると、全体としてはおおむね順調に進展していると自己評価できる。水道事業側の運用制御方式の検討がやや立ち遅れているため、平成24年度においては、まず水道事業側のモデル化を再度検討し、運用制御方式開発のための基盤を構築する。この検討に資するために、送配水系統の解析に関するソフトウェアの導入を行い、数値解析を早急に進展する計画である。平成24年度は、送配水系統の解析を進展させるためにソフトウェアの導入を行う予定である。