hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
鉄クロリン錯体による酸素活性化機構と反応性の研究

鉄クロリン錯体を活性中心に有するカタラーゼはE.coliやNeurospora crassa等から得られ、過酸化水素を水と酸素分子に分解する。本研究ではモデル錯体を用いてCompound Iの合成を試みた結果、-80。CでのO=FeIVTMC+・,O=FeIVTDCPC+・の直接観測に成功した。さらに、高スピン、低スピンのFeIIITMC+・錯体の合成に成功した。高スピン、低スピン状態のFeIIITMCカチオンラジカルのNMR測定から、ラジカル軌道がa2型であることが明らかとなった。ピロリン環上のプロトンが174ppmも高磁場シフトしていることから、鉄上の電子(S=2/5)とクロリン上のp-ラジカル間にantiferromagnetic couplingが働いていることが示された。最も注目されるO=FeIVTMC+・やO=FeIVTDCPC+・とノルボルネンなどオレフィン類との反応は-80。Cでは進行せず、対応する鉄ポルフィリン錯体に比べて酸素添加能が大きく低下していることが明かとなった。2)ヘムdと呼ばれるクロリン錯体を活性中心に有するシトクロームdは、ubiquinolから電子を受け取って酸素分子を水へと還元する末端酸化酵素の一つである。本研究では、ペルオキソ中間体及びd680と呼ばれるO=Fe(IV)錯体に注目し、それらのモデル錯体の合成と電子状態についての検討を行った。ペルオキソ錯体に特徴的なことは、ESRスペクトルがそれぞれg=4.24,4.23に強い吸収を示し、g=8.8,8.5に弱いシグナルを与えることである。この結果は、ペルオキソ錯体が異方性のあるFe(III)高スピン状態にあることを示している。本年度は、クロリン錯体のCompound Iモデルとして、Fe(III)Chl(R=メシチル基)錯体をメタクロル過安息香酸と極低温下で反応させることで、高原子価O=Fe(IV)Chl+・(1)の合成に初めて成功した。1は-78°Cでは比較的安定に存在するが、温度を上げると対応するポルフィリン錯体へと変化する。この結果は、1がFe(III)Porphyrinと同じ酸化状態にある事を示すものである。O=Fe結合を分光学的に検討する目的で、-78°Cでの共鳴ラマン測定を行なったが、本錯体はレーザの照射条件下では不安定なため、分解反応が進行しFe=O結合の詳細を明らかとすることが出来なかった。さらに、O=Fe(IV)Chl+・とO=Fe(IV)Por+・の反応性を比較検討し、後者が圧倒的に高い反応性を示すことを明らかとした。初年度で合成に成功したO=Fe^<IV>Chl^<+・>,O=Fe^<IV>Chl,Fe^<III>Ch^<+・>の配位子への重水素の選択的な導入を行い、クロリン骨格の電子状態に関する研究をNMRによって行った。その結果、O=Fe^<IV>Ch^<+・>におけるラジカル軌道はa2型であることが明らかとなった。また、高スピン型Fe^<III>Chl^<+・>ではピロリン水素が-180ppm付近に観測され、鉄のスピン(S=5/2)とラジカルスピン(S=1/2)間に強い反強磁性相互作用の存在が示された。一方、O=Fe^<IV>Chlでは二つのピロリン水素が14.6ppm,-14.2ppmに観測された。

酵素系での実験結果によれば、O=Fe^<IV>Chlにおけるν_<Fe=O>の伸縮が815cm^<-1>と低波数に現われ、興味深いことに同位体シプト(Δν)が46cm^<-1>と異常に大きな値を示しており、それはクロリンという特殊な配位環境が影響していると考えられてきたが、モデル系による結果はν_<Fe=O>が846cm^<-1>であり^<18>Oによるシフト値は34cm^<-1>であった。以上の結果から酵素系で観測された化学種がO=Fe^<IV>Por^<+・>とO=Fe^<IV>Chl^<+・>の反応性をオレフィンのエポキシ能により評価したところ、O=Fe^<IV>Porが圧倒的に高い反応性を示した。このことはCytochromedがオキシターゼ活性を示すためには、高い酸素添加能を有する必要のない事実と良く一致した。逆にいえば、酸素添加酵素であるcytochrome P-450においては、ポリフィリン錯体である点がその活性発現に必要であることを示している。
システムレベル設計におけるコンポーネント間プロトコルの形式的検証法

本年度は,まず,昨年度の検討結果をまとめ,二つのモジュール間のプロトコルの正しさを形式的に検証するアルゴリズムを考案した.具体的には,二つのモジュール間のプロトコルについて,インタフェース記述方法と,その記述のもとでの,インタフェースが正しいことの十分条件およびその検証手法を考案し,簡単な例題に対して,提案手法の有効性を確認した.次に,モジュールの数が三つ以上からなる場合の検証法について検討し,検証アルゴリズムを考案した.提案手法では,インタフェース仕様として各モジュールの機能を明確に分けて定義し,さらに機能の優先度や並列可能な機能の情報を用いることにより,モジュール間のプロトコルが正しいことを比較的容易に示すことができる.一般には三つ以上のモジュールからなる場合のプロトコルの正しさの検証は,起こり得る組み合わせの数が膨大となり,検証が困難であるが,提案手法では,帰納的な議論が可能なプロトコルのクラスを定め,検証においては,プロトコルの正しさを保証するための十分条件を確かめることにより,検証を容易にすることができる.また,簡単な例題に対して,本手法の有効性を確認した.最後に,検証系をはじめとするシステムの作成の際に必要となるインタフェース仕様記述言語を定めた.提案手法は,本言語に含まれるモデルの上で議論されているため,提案アルゴリズムを実装することにより,検証の自動化が可能となる.これにより,検証の自動化の見通しを得た.本年度は,まず,本研究で対象とするコンポーネント間のプロトコルのクラスについての検討を行った.コンポーネントのインタフェース仕様記述として,正規表現を用いる方法が提案されており,本研究でも同様のクラスについて検証を行うことを検討した.正規表現を用いてインタフェース仕様を記述することでコンポーネントの動作が抽象化されるため,形式的な検証が容易になる.次に,検証内容とその方法について検討を行った.本研究では,二つのモジュール間のプロトコルを対象とする.この場合,重要な点は,いかなる場合でもプロトコルの不整合によるデッドロックが起こらないことである.検証方法としては,インタフェース仕様記述において,2者間のプロトコルでデッドロックが起こらないことを検証し,また,各モジュールについてインタフェース仕様を満たしていることを独立に調べるという方法を採ることにした.このようにすることで検証の切り分けができ,各検証時間を短くすることが可能である.現在,検証アルゴリズムを考案し,検証システムを構築しつつ,例題を作成し,本手法の有効性の確認を行っている.来年度は,現在行っている実験結果をまとめ,更に,三つ以上のモジュールを組み合わせた場合に対する検証方法について検討を行う予定である.本年度は,まず,昨年度の検討結果をまとめ,二つのモジュール間のプロトコルの正しさを形式的に検証するアルゴリズムを考案した.具体的には,二つのモジュール間のプロトコルについて,インタフェース記述方法と,その記述のもとでの,インタフェースが正しいことの十分条件およびその検証手法を考案し,簡単な例題に対して,提案手法の有効性を確認した.次に,モジュールの数が三つ以上からなる場合の検証法について検討し,検証アルゴリズムを考案した.提案手法では,インタフェース仕様として各モジュールの機能を明確に分けて定義し,さらに機能の優先度や並列可能な機能の情報を用いることにより,モジュール間のプロトコルが正しいことを比較的容易に示すことができる.一般には三つ以上のモジュールからなる場合のプロトコルの正しさの検証は,起こり得る組み合わせの数が膨大となり,検証が困難であるが,提案手法では,帰納的な議論が可能なプロトコルのクラスを定め,検証においては,プロトコルの正しさを保証するための十分条件を確かめることにより,検証を容易にすることができる.また,簡単な例題に対して,本手法の有効性を確認した.最後に,検証系をはじめとするシステムの作成の際に必要となるインタフェース仕様記述言語を定めた.提案手法は,本言語に含まれるモデルの上で議論されているため,提案アルゴリズムを実装することにより,検証の自動化が可能となる.これにより,検証の自動化の見通しを得た.
放射能汚染・風評対策としての検査態勢の体系化に関する研究

東日本大震災・東京電力福島第一原発事故から8年が経過した。被害地域である福島県では事故から数年間、放射能汚染対策の体系性、風評対策の実効性の面で課題が残存し、復興の妨げとなってきた。出口対策中心の現行の検査体制や汚染実態の把握なしに実施されている除染・吸収抑制対策では農地、作物ごとの放射性物質含有リスクに対応できず、風評問題の根本原因となっていた。本研究では、効果的な放射能汚染対策を実施するために放射能汚染関連の研究成果を整理・統合し、営農環境・作物ごとのリスク管理体制の構築、それに基づく放射能検査体制の体系化と認証システムを設計することを実施した。第1は、放射性物質循環系の把握とそれに基づくリスク評価である。第2は、農地(放射能汚染度、土壌成分)、営農環境(用水、周辺環境)、作付作物(移行リスク)を基にした4段階リスク管理手法の開発とモデル化及び普及システムの構築である。ここではリスク管理の結果(安全の根拠)を担保するための認証システム(安心の理由)について検討し、「風評」被害対策効果について検証を行った。第3は、四段階リスク管理手法の運用に伴い、現行の出口対策(米全袋検査及びモニタリング法)に生産対策を付加した場合の費用対効果分析を行い、検査体制高度化の費用負担問題及び福島県以外の汚染地域への適用可能性についても検討を行った。本研究は、研究成果・情報の総合的活用と現地での運用を目指した。放射能汚染に関する試験研究は被災地で運用されてこそ意義がある。震災・原発事故から5年が経過したが、被害地域である福島県では放射能汚染対策の体系性、風評対策の実効性の面で課題が残存し、復興の妨げとなっている。出口対策中心の現行の検査態勢や汚染実態の把握なしに実施されている除染・吸収抑制対策では農地、作物ごとの放射性物質含有リスクに対応できず、風評問題の根本原因となっている。本研究では、効果的な放射能汚染対策を実施するために放射能汚染関連の研究成果を整理・統合し、営農環境・作物ごとのリスク管理体制の構築、それに基づく放射能検査態勢の体系化と認証システムを設計することを課題とした。平成27年度は、放射性物質循環系の把握とリスク評価に関する実証研究を行った。1農地の放射性物質含有量、土壌成分、土壌特性(PH、有機物含有量、RIP等)といった農地環境、2集水域の特徴、流量、用水特性、水田環境など用水環境、3後背山林地、沢水、里山など周辺環境、4作物ごとの吸収特性(放射性セシウム移行率)における物質循環系を放射性物質の挙動に注目し、環境要因を考慮した地域・作物ごとのリスク評価に関する研究動向を整理し、震災5年目の総括を行った。農地の放射能汚染マップ作成モデル研究及び作物への放射性物質移行に関する試験栽培に関しては、福島大学うつくしまふくしま未来支援センター(FURE)を中心に実施した。農地汚染マップの作成及び試験栽培実験を継続的に実施することにより、経年変化を記録した。福島県県北地域における第一段階の農地中放射性物質分布マップは完成したが、作物への移行に関する評価に関しては、土壌中のセシウム濃度と作物との相関関係が見いだせず、他の要因についての実証試験をより広範囲に実施する必要があることが示された。現在、課題となっている食品と放射能に関する「風評」被害問題は、一方的に安心してくださいと情報を押し付けることではなく、消費者が安心できる「理由」と安全を担保する「根拠」を提示することでしか解決できない。安全の根拠は、1営農環境における放射能汚染実態、2植物体への移行メカニズムの把握とそれに合わせた吸収抑制対策の実施、3リスクに応じた検査態勢の確立と認証制度、を基に構築することが必要である。なぜなら、消費者の25.9%が放射性物質検査の実施自体を認知していないという状況が存在している。放射能汚染対策と検査態勢の体系化が求められている。営農環境ごとのリスクの相違に基づく検査態勢の構築と国レベルでの認証システムの設計が求められる。このためには放射能汚染と物質循環に関する研究成果の統合が必須である。現在、農地ごとの土壌分析と作物への放射性物質移行メカニズムの解明や吸収抑制対策の実験等の個々の研究成果は各々が発表するという場合が多い。既存の研究成果を統合し、被災地で効果的に運用する仕組みについて検証を行った。作物の移行係数に関する評価について、ソバ実験の結果と認証制度の設計に関して研究途上の段階である。流通業者、消費者調査の結果、原発事故とそれに伴う放射能汚染問題によって、現実に福島県産農産物のブランド価値が低下していることが示された。現在の福島県産農産物の状況は放射能汚染による風評被害というよりは市場構造の転換であり、福島ブランド・イメージの下落である。放射能リスク情報によるリスク・コミュニケーションや福島応援といった風評対策だけでは対応できない段階に突入している。「市場における評価」は、取引総量や取引価格にとどまらず、取引順位にもあらわれている。これは福島ブランド(産地評価)が毀損されたことを示しており、流通過程における実害である。この市場における産地評価を回復するためには、震災前以上の厳しい安全性を担保する仕組みを提示することが求められる。今回の原子力災害では、まず賠償の枠組みが示されたことによる混乱が大きな問題となっている。原子力災害対策特別措置法では、価格下落分の賠償(風評)、避難に伴う経済的損失などを個人ベースに賠償する仕組みであったが、産地、農村、地域ブランド価値の下落といった面的な損害に対する補助、支援の枠組みが不明確なまま現在に至っていることが地域内の様々な軋轢や分断を生んでいる。

この根本的な原因はそもそも震災、原発事故により何が毀損されたのかを明確に区分できていないことに起因する。回復可能な損害(出荷停止分や価格の下落、移転費用など)と不可逆性の高い損失(ブランド価値の低下や後継者層の流出など)を明確を区分するためにも原子力災害実態調査結果を整理、総括する必要がある。海外の風評調査結果など当初予定よりも早く調査研究に着手することが出来た。東日本大震災・東京電力福島第一原発事故から8年が経過した。被害地域である福島県では事故から数年間、放射能汚染対策の体系性、風評対策の実効性の面で課題が残存し、復興の妨げとなってきた。出口対策中心の現行の検査体制や汚染実態の把握なしに実施されている除染・吸収抑制対策では農地、作物ごとの放射性物質含有リスクに対応できず、風評問題の根本原因となっていた。本研究では、効果的な放射能汚染対策を実施するために放射能汚染関連の研究成果を整理・統合し、営農環境・作物ごとのリスク管理体制の構築、それに基づく放射能検査体制の体系化と認証システムを設計することを実施した。第1は、放射性物質循環系の把握とそれに基づくリスク評価である。第2は、農地(放射能汚染度、土壌成分)、営農環境(用水、周辺環境)、作付作物(移行リスク)を基にした4段階リスク管理手法の開発とモデル化及び普及システムの構築である。ここではリスク管理の結果(安全の根拠)を担保するための認証システム(安心の理由)について検討し、「風評」被害対策効果について検証を行った。第3は、四段階リスク管理手法の運用に伴い、現行の出口対策(米全袋検査及びモニタリング法)に生産対策を付加した場合の費用対効果分析を行い、検査体制高度化の費用負担問題及び福島県以外の汚染地域への適用可能性についても検討を行った。本研究は、研究成果・情報の総合的活用と現地での運用を目指した。放射能汚染に関する試験研究は被災地で運用されてこそ意義がある。現行の出口対策に生産対策を付加した場合の費用対効果分析を行い、検査態勢高度化の費用負担問題及び福島県以外の汚染地域への適用可能性についても検討を行う。福島県農産物流通課・ふくしまの恵み安全対策協議会と協力関係を構築しており、データを蓄積している。4段階リスク管理手法の費用対効果分析を行う。ここでは、5年間の除染・吸収抑制対策・米全袋検査、モニタリング検査・土壌測定の費用と農地情報・移行係数を組み込んだ4段階検査手法の費用比較及び流通業者の取引構造、消費者安心情報を比較し、費用対効果を測定する。また新モデルとベラーシモデルとの比較分析を行う。研究成果を被害地域へ還元するため、普及する体制を自治体・関係団体と共に構築していく。申請者及び福島大学が調査研究および学生の学習活動等で連携してきた自治体を対象に実証研究を実施することにより、円滑な復興プロセス、特に安定雇用、生活基盤の確保の上で必要不可欠な地域産業の復興の方向性を検討していく。避難解除地域が増え、帰村・営農再開が進む中、本研究の成果を被害地域に還元、普及するため地域組織との連携を深める。自治体及び農業団体と協力し地域営農再開・振興計画の作成に着手する。
渓畔環境へ進出したツツジ属の種分化過程と適応に関する遺伝的基盤の解明

園芸植物として有名なサツキは日本原産であり、関東近畿地方と屋久島の2地域の河川沿いに分布する特徴を有する。渓流沿いに生育する植物は細い葉を持つ特徴があり、サツキも同様に近縁種(母種)であるヤマツツジと異なり細い葉を持つ。加えて、開花期がヤマツツジよりも遅い特徴を有する。サツキの進化過程を推定した結果、2地域のサツキは系統的に最近縁ではなく、近縁なのはそれぞれ東日本と西日本に分布するヤマツツジであった。これは、サツキが少なくとも2回独立に進化した可能性を示しており、サツキに特徴的な生態は生育環境に由来する自然選択によりもたらされたと考えられる。そこで、この2系統がどのような過程により進化したのか解明するため、本州のサツキに系統的に近い本州のヤマツツジ、屋久島のサツキに系統的に近い九州のヤマツツジを2つのグループとして定義し、それぞれのグループ内で非同義置換の集中した遺伝子がグループ間でも共通のものであるか探索した。併せて、4つの系統(本州サツキ、屋久島サツキ、本州ヤマツツジ、九州ヤマツツジ)の樹形探索と同義置換/非同義置換のゲノムワイドな比較も行った。渓流沿い植物は、近縁種と比べて特徴的に細い葉を有することで洪水耐性を獲得したと考えられている植物群で、シダ植物から被子植物まで多くの分類群で確認されている。本研究は、渓流沿い植物の1つであり園芸植物としても広く利用されるサツキ(ツツジ属)に着目して中立的・適応的な進化過程を解明する事を目的としている。MIG-seqを用いたゲノムワイド解析を分布を網羅した集団サンプルを対象に行った結果、サツキは大きく2地域間で分化しておりそれらは単系統群とならず、2系統はそれぞれ近縁種より派生したような樹形となった。つまり、サツキは平行的に進化した可能性が考えられ、そのパターンは他研究者によって解析されたAFLPの結果や申請者によって行われた高精度なRAD-seqの結果からも支持されている。草本類ではこのような例は複数知られているが、木本類では非常に稀な例である。興味深いことに、サツキの2系統は遺伝的には全く異なるものの渓流沿い植物の代表的な形態である葉型での判別は非常に難しく、花期が近縁種よりも遅く5月末から6月に開花する共通点も有している。この中立な領域に基づく進化過程の結果は、論文投稿を行うべく準備中である。現在は、遺伝的変異の全く異なる別の進化的背景を有すると考えられる2系統のトランスクリプトーム変異の検出を目的として、複数地点より採取した個体よりRNAを抽出し、次世代シークエンサーを用いたRNA-seqを行い解析を行っている。本年度は、遺伝的に大きく分化した2系統のトランスクリプトーム変異の検出を行うためにRNA-seqを行った。また、連鎖地図作成のための交配を行った。樹木を対象としているためF2家系の作出は短期間には難しく、両親が既知のF1園芸品種を利用した交配を行った。種子は十分量採取できたが、F2世代の成長に要する期間を考えると科研申請期間内で連鎖地図作成は行えるが葉型・花期変異に関するQTLまで行えるかは不透明である。つまり、サツキは平行的に進化した可能性が考えられ、それはABC解析からも支持された。加えて、サツキにおける系統樹のパターンは他研究者によって解析されたAFLPの結果や申請者によって行われた高精度なRAD-seqの結果からも支持されている。この中立な領域に基づく進化過程の結果は論文投稿を行い、既にonlineで公表されている。現在は、遺伝的変異の全く異なる別の進化的背景を有すると考えられる2系統のトランスクリプトーム変異の検出を目的として、次世代シークエンサーを用いたRNA-seqを行いデータ解析に多くの時間を費やしている。前年度は教員着任に伴い、教育関連業務との研究バランスが取りづらく、ほとんどの時間を本申請課題の論文執筆に費やした。また、F2系統の作出のために播種試験を行ったが、虫害により多くの個体を枯らしてしまい、genotypingを行うには個体数が不十分なため本年度追加で播種を行う。RNA-seqのデータ解析は偽陽性を避けるために様々な視点から解析を行っており、結果が待たれる。

サツキの進化過程を推定した結果、2地域のサツキは系統的に最近縁ではなく、近縁なのはそれぞれ東日本と西日本に分布するヤマツツジであった。これは、サツキが少なくとも2回独立に進化した可能性を示しており、サツキに特徴的な生態は生育環境に由来する自然選択によりもたらされたと考えられる。そこで、この2系統がどのような過程により進化したのか解明するため、本州のサツキに系統的に近い本州のヤマツツジ、屋久島のサツキに系統的に近い九州のヤマツツジを2つのグループとして定義し、それぞれのグループ内で非同義置換の集中した遺伝子がグループ間でも共通のものであるか探索した。併せて、4つの系統(本州サツキ、屋久島サツキ、本州ヤマツツジ、九州ヤマツツジ)の樹形探索と同義置換/非同義置換のゲノムワイドな比較も行った。今後は、RNA-seqで得られたデータの解析を行い候補遺伝子の抽出を行う。順調に進めば候補遺伝子の配列を集団サンプルで決定する予定である。加えて、高密度連鎖地図を作成するために播種する予定のF2実生苗を用いてRAD-seqを行う予定である。最終年度は、RNA-seqで得られたデータの解析を行い候補遺伝子の抽出を行う。端数が生じたため、次年度経費と併せて実験経費や出張旅費などに充てる。
軽量Nパーティ秘匿関数計算の一般化に基づくセキュアなIoTモデルの提案

先行研究である軽量3パーティ秘匿関数計算では,データを3台の主体に分散して保存し,1台が故障あるいはクラックされた場合でも計算が実行でき,かつ,故障あるいはクラックされたことを検出することを可能にした.これは,データの復元に必要な主体数を2として,2-out-of-3というセキュアマルチパーティプロトコルとして,分散したデータを一箇所に復元することなく,加減算・定数倍・乗算・論理演算の各計算を行うことができる.これに対して,データを秘密分散する主体数をn,データの復元に必要な主体数をkとすると,k-out-of-nとして表現することができる.このkとnの関係は一見すると,n >= kであれば成立するように見えるが,3-out-of-4の場合(n = 4; k = 3)には,乗算が実行できないことが明らかになっている.そこで,本研究では,データを分散する主体数nと復元に必要な主体数kの関係を明らかにする,軽量Nパーティ秘匿関数計算の一般化を行った.平成30年度は,軽量Nパーティ秘匿関数計算を一般化するための検討と証明を行い.その研究成果を情報処理学会論文誌ジャーナル,Vol.59,No.10,2018年に「軽量Nパーティ秘匿関数計算の一般化」として公表した.この論文は「特選論文」として表彰された.応用面での検討結果を,DPSWS2018にて「軽量Nパーティ秘匿関数計算を用いたセキュアなIoTシステムの考察」として,JAWS2018にて「途絶遅延ネットワーク上での秘密分散によるセキュアなIoTシステムの検討」として,それぞれ発表を行った.また関連の研究者と議論を行った.第一段階として,本研究では,これまで3パーティに限定されていた軽量秘匿関数計算を,Nパーティに拡張するための,データを分散する主体数kとデータを復元するために必要な主体数nの関係を明らかにした.この結果,軽量Nパーティ秘匿関数計算の一般化が行え,k-out-of-nとして求めた条件の下で,kとnを運用者が設定できるようになった.この一般化の中で,kとnの間に存在する制約を表現するために,Lee距離を導入した.過去に,n >= 2k - 1が成立する場合に,軽量秘匿関数計算を実行できるという予備的な定理を得たことを踏まえ,本年度,これに証明を与え,学術論文として査読を経て公表した.セキュアなIoTモデルを構築し,応用例を作成するための研究を推進する.研究計画では,3者間鍵共有により,分散したデータを暗号化し,その復元に,利用者と主体を運営する運営者と第三者の鍵の全てが必要なモデルを作成する.IoT機器,クラウド上の計算主体間で,利用者のデータは,秘密分散によって,複数のパーティへ分散して保存される.更に,利用者,計算主体の運用者,第三者機関(信託局)の3者の秘密鍵によって暗号化される.この結果,個人の秘密鍵を保存するスマートホン,PCの盗難によって個人の秘密鍵1の流出が発生したとしても,IoT機器の盗難や,クラッキング行為によって,クラウドから秘密鍵2と分散データが流出したとしても,信託局にある秘密鍵3が利用できないために,データの復元を阻止することができる.また,このデータを無効にしたいと個人または社会が決定した場合,個人が秘密鍵1を失効させる,または,秘密鍵3を信託局が失効させることで,データの復元が行えなくなる.この結果,ブロックチェーンを用いて匿名性の高いP2Pファイル共有システムを構築することが出来ないので,違法あるいは脱法データの流通を,社会として阻止することができるモデルを作成できる.先行研究である軽量3パーティ秘匿関数計算では,データを3台の主体に分散して保存し,1台が故障あるいはクラックされた場合でも計算が実行でき,かつ,故障あるいはクラックされたことを検出することを可能にした.これは,データの復元に必要な主体数を2として,2-out-of-3というセキュアマルチパーティプロトコルとして,分散したデータを一箇所に復元することなく,加減算・定数倍・乗算・論理演算の各計算を行うことができる.これに対して,データを秘密分散する主体数をn,データの復元に必要な主体数をkとすると,k-out-of-nとして表現することができる.このkとnの関係は一見すると,n >= kであれば成立するように見えるが,3-out-of-4の場合(n = 4; k = 3)には,乗算が実行できないことが明らかになっている.そこで,本研究では,データを分散する主体数nと復元に必要な主体数kの関係を明らかにする,軽量Nパーティ秘匿関数計算の一般化を行った.平成30年度は,軽量Nパーティ秘匿関数計算を一般化するための検討と証明を行い.その研究成果を情報処理学会論文誌ジャーナル,Vol.59,No.10,2018年に「軽量Nパーティ秘匿関数計算の一般化」として公表した.この論文は「特選論文」として表彰された.応用面での検討結果を,DPSWS2018にて「軽量Nパーティ秘匿関数計算を用いたセキュアなIoTシステムの考察」として,JAWS2018にて「途絶遅延ネットワーク上での秘密分散によるセキュアなIoTシステムの検討」として,それぞれ発表を行った.また関連の研究者と議論を行った.第一段階として,本研究では,これまで3パーティに限定されていた軽量秘匿関数計算を,Nパーティに拡張するための,データを分散する主体数kとデータを復元するために必要な主体数nの関係を明らかにした.

この結果,軽量Nパーティ秘匿関数計算の一般化が行え,k-out-of-nとして求めた条件の下で,kとnを運用者が設定できるようになった.この一般化の中で,kとnの間に存在する制約を表現するために,Lee距離を導入した.過去に,n >= 2k - 1が成立する場合に,軽量秘匿関数計算を実行できるという予備的な定理を得たことを踏まえ,本年度,これに証明を与え,学術論文として査読を経て公表した.セキュアなIoTモデルを構築し,応用例を作成するための研究を推進する.研究計画では,3者間鍵共有により,分散したデータを暗号化し,その復元に,利用者と主体を運営する運営者と第三者の鍵の全てが必要なモデルを作成する.IoT機器,クラウド上の計算主体間で,利用者のデータは,秘密分散によって,複数のパーティへ分散して保存される.更に,利用者,計算主体の運用者,第三者機関(信託局)の3者の秘密鍵によって暗号化される.この結果,個人の秘密鍵を保存するスマートホン,PCの盗難によって個人の秘密鍵1の流出が発生したとしても,IoT機器の盗難や,クラッキング行為によって,クラウドから秘密鍵2と分散データが流出したとしても,信託局にある秘密鍵3が利用できないために,データの復元を阻止することができる.また,このデータを無効にしたいと個人または社会が決定した場合,個人が秘密鍵1を失効させる,または,秘密鍵3を信託局が失効させることで,データの復元が行えなくなる.この結果,ブロックチェーンを用いて匿名性の高いP2Pファイル共有システムを構築することが出来ないので,違法あるいは脱法データの流通を,社会として阻止することができるモデルを作成できる.
デングウイルス媒介蚊における吸血宿主馴化・学習メカニズムの解明

本研究では、デング熱の主要な媒介者であるネッタイシマカへ複数種の吸血動物を独立に与えて継代し、様々な吸血宿主への短期馴化現象を人工的に誘導することで、蚊の吸血宿主嗜好性が備える可塑性の分子基盤解明を目指している。平成29年度の研究から、5世代に渡る吸血宿主馴化誘導後に未吸血、すなわち吸血対象を探索している成虫(♀)の頭部において(1)ネッタイシマカと同じ双翅目のモデル生物であるキイロショウジョウバエにおいて嗅覚学習や神経回路形成への関与が示唆されている遺伝子、(2)抗細菌免疫機能への関与が予測される遺伝子の馴化誘導群間における発現変動がそれぞれ見出された。そこで、平成30年度は(1)嗅覚学習・神経回路形成関連遺伝子ノックアウト系統の作出、(2)人工標的を用いた蚊の吸血宿主嗜好性評価系開発、(3)吸血宿主馴化誘導後の中腸内細菌叢解析と系統間比較をそれぞれ試みた。各種ノックアウト系統についてはCRISPR/Cas9システムを用いて作出を試みたがいまだ作出できておらず、現在も進行中である。人工標的を用いた蚊の吸血評価系開発については、評価に使用する動物の新規導入および動物実験実施許可の取得、評価に使用する動物嗜好性が強いネッタイシマカ系統の導入と当研究室内での安定した継代・維持に至り、実験系評価の準備が全て整った。また、吸血宿主馴化誘導後の中腸内細菌叢解析ではほぼ全ての馴化誘導群で蚊の常在細菌であるElizabethkingia属細菌の優占が認められたが、ニワトリにより継代した群ではElizabethkingia属細菌の消失と酢酸菌群およびSerratia属細菌の優占が認められた。腸内細菌が宿主の行動に及ぼす影響は脊椎動物だけでなく非脊椎動物においても注目されつつあり、今後の研究への切り口となる結果が得られたと考えられる。嗅覚学習・神経回路形成関連遺伝子ノックアウト系統はいずれも作出に至っておらず当初の計画よりも遅れが見られる。また、人工標的を用いた吸血宿主嗜好性の評価系開発においては、新規動物実験実施許可の取得、並びに開発に使用する動物嗜好性が強いネッタイシマカ系統の安定した継代・維持へ至るまでに想定以上の時間を要した。一方、吸血宿主馴化誘導後の中腸内細菌叢解析の結果から、申請当初には予想していなかった方向で研究の進展が認められた。これらの状況を総合し、計画全体の進捗としてはやや遅れていると評価した。人工標的を用いた吸血宿主嗜好性評価系開発は使用する材料および動物実験実施許可が全て整ったため、引き続き人工標的の評価を実施し実験系の確立を目指す。嗅覚学習・神経回路形成関連遺伝子については、それぞれのノックアウト系統作出並びに機能解析を継続して試みる。また、蚊の吸血宿主嗜好性における経世代的な変化にはエピジェネティックな機構の関与が予想されるため、ヒストンの修飾様態や修飾関連酵素の機能についても検討・解析を進める。近年、特定の中腸内細菌が糖代謝を介してショウジョウバエの行動量を変化させることが報告された。このことから、吸血源の変化がヤブ蚊の中腸内細菌叢変化を誘導し、最終的にヤブ蚊の行動を変化させることが予想される。蚊に限らず腸内細菌叢の構成は確率的変動が大きいことが知られているため、短期吸血宿主馴化現象を再度人工的に誘導することで蚊の中腸内細菌叢の変化をより詳細に捉えるとともに、中腸内の優占細菌単離や各馴化誘導群における上記評価系を用いた吸血宿主嗜好性解析などを複合的に行う。また、線虫における老化や感染に伴うシナプスの変化に抗細菌ペプチドとアミノ酸配列が類似するタンパク質の関与が報告されており、平成29年度に見出された抗細菌免疫関連遺伝子が神経回路の可塑性、引いては吸血宿主嗜好性の変化に寄与する可能性が高い。そこで、ネッタイシマカのトランスジェニック系統を作出し、脳内の抗細菌免疫関連遺伝子の局在と神経を併せて可視化することで、線虫と同様の可塑的な機構がネッタイシマカの脳内に存在するか否かの検討も目指す。デング熱や黄熱、日本脳炎等の蚊媒介性感染症は、蚊の吸血により人へもたらされる。蚊媒介性感染症の病原体は、人から蚊を介して人へ伝播するものと、動物から蚊を介して人へ伝播するものの2つに大別される。後者の伝播において、蚊は動物と人の間で橋渡し役となることから、特にbridge vectorと称される。蚊がbridge vectorとして振る舞うためには、動物と人の両方を吸血宿主として認識する必要がある。吸血宿主を認識する際に蚊は選り好みすることが知られている。この吸血嗜好性は蚊の種間のみならず、群間や個体間でも差が見られる。黄熱等のように、動物から人へ蚊が媒介する感染症の突発的なアウトブレイクがしばしば発生することを考慮すると、動物を好んで吸血している蚊の吸血嗜好性が人側へゆらぐような仕組み、すなわち吸血嗜好性における可塑性の存在が予想される。ある種の動物を用いて継代飼育を続けた蚊へ別種の動物を吸血源として与えると、最初は吸血率が低下する。しかし、5世代を経る内に、新たに与えた動物種に対する吸血率が上昇するという馴化現象が経験的に知られている。

本研究では、さまざまな吸血宿主に対する蚊の馴化現象を人工的に誘導し、各馴化系統の比較解析を切り口として、蚊の吸血宿主嗜好性に備わる可塑性の分子基盤解明を目指す。平成29年度はデング熱や黄熱の媒介者であるネッタイシマカを用いて、吸血宿主馴化誘導と各馴化系統における遺伝子発現パターンの網羅的解析を実施した。ネッタイシマカの吸血宿主馴化を誘導するため、ウサギ、ニワトリ、コモンマーモセット、ウマの4種を吸血宿主として用意した。それぞれの動物を用いてネッタイシマカを5世代に渡り独立に継代し、馴化系統とした。各馴化系統の♀成虫頭部より総RNAを抽出し、RNA-seq解析により発現変動遺伝子を網羅的に探索・同定した。本研究の第1段階であるネッタイシマカの各動物種に対する馴化系統の作出、及び第2段階である各馴化系統における発現変動遺伝子の網羅的探索は完了した。その結果、ネッタイシマカと同じ双翅目のショウジョウバエにおいて嗅覚学習との関連が示唆されている遺伝子など、蚊の吸血宿主馴化現象への関与が予想される複数の遺伝子の発現変動が認められた。よって、本研究は当初の研究計画通り順調に進展していると考えられる。本研究では、デング熱の主要な媒介者であるネッタイシマカへ複数種の吸血動物を独立に与えて継代し、様々な吸血宿主への短期馴化現象を人工的に誘導することで、蚊の吸血宿主嗜好性が備える可塑性の分子基盤解明を目指している。平成29年度の研究から、5世代に渡る吸血宿主馴化誘導後に未吸血、すなわち吸血対象を探索している成虫(♀)の頭部において(1)ネッタイシマカと同じ双翅目のモデル生物であるキイロショウジョウバエにおいて嗅覚学習や神経回路形成への関与が示唆されている遺伝子、(2)抗細菌免疫機能への関与が予測される遺伝子の馴化誘導群間における発現変動がそれぞれ見出された。そこで、平成30年度は(1)嗅覚学習・神経回路形成関連遺伝子ノックアウト系統の作出、(2)人工標的を用いた蚊の吸血宿主嗜好性評価系開発、(3)吸血宿主馴化誘導後の中腸内細菌叢解析と系統間比較をそれぞれ試みた。各種ノックアウト系統についてはCRISPR/Cas9システムを用いて作出を試みたがいまだ作出できておらず、現在も進行中である。人工標的を用いた蚊の吸血評価系開発については、評価に使用する動物の新規導入および動物実験実施許可の取得、評価に使用する動物嗜好性が強いネッタイシマカ系統の導入と当研究室内での安定した継代・維持に至り、実験系評価の準備が全て整った。また、吸血宿主馴化誘導後の中腸内細菌叢解析ではほぼ全ての馴化誘導群で蚊の常在細菌であるElizabethkingia属細菌の優占が認められたが、ニワトリにより継代した群ではElizabethkingia属細菌の消失と酢酸菌群およびSerratia属細菌の優占が認められた。腸内細菌が宿主の行動に及ぼす影響は脊椎動物だけでなく非脊椎動物においても注目されつつあり、今後の研究への切り口となる結果が得られたと考えられる。嗅覚学習・神経回路形成関連遺伝子ノックアウト系統はいずれも作出に至っておらず当初の計画よりも遅れが見られる。また、人工標的を用いた吸血宿主嗜好性の評価系開発においては、新規動物実験実施許可の取得、並びに開発に使用する動物嗜好性が強いネッタイシマカ系統の安定した継代・維持へ至るまでに想定以上の時間を要した。一方、吸血宿主馴化誘導後の中腸内細菌叢解析の結果から、申請当初には予想していなかった方向で研究の進展が認められた。これらの状況を総合し、計画全体の進捗としてはやや遅れていると評価した。平成30年度以降の計画として、(1)平成29年度に見出した発現変動
製品の意匠特徴と顧客の感性評価の対応付けに基づく高精度製品意匠設計法

本研究では,既存製品に対する顧客の感性評価に基づいて,顧客がもっとも「欲しい」と感じる製品意匠を導出するために,ラフ集合理論と自己組織化写像を用いて製品の意匠特徴と顧客の感性評価の対応関係を分析し,遺伝的アルゴリズムを用いて顧客がもっとも「欲しい」と感じる製品の意匠特徴の組み合わせを探索する高精度意匠設計支援法を構築し,大学生を対象とするケーススタディによってその有効性を検証した.技術の成熟化に伴い,近年の製品開発では,性能や機能性での差別化は困難になってきており,意匠性や快適性などの人間の感性に評価を依存する品質による差別化が求められている.そこで,本研究では人間の感性に評価を依存する品質の中から製品意匠に注目し,顧客が最も「欲しい」と感じる製品意匠を導出するために,製品の意匠特徴と顧客の感性評価の対応付けに基づく高精度意匠設計支援法の検討を行う.今年度は,(1)ラフ集合理論に基づく方法と,(2)自己組織化写像に基づく方法について検討を行った.(1)の方法では,顧客が様々な製品に対して実施した「その製品が欲しい/どちらでもない」の評価とSD法に基づく感性評価の結果,および各製品が備える意匠特徴の対応関係をラフ集合理論と遺伝的プログラミングを用いて分析し,顧客が最も「欲しい」と感じる意匠特徴の組み合わせを遺伝的アルゴリズムを用いて探索する.(2)の方法では,感性評価の階層モデルを採用し,上位感性ワードを中位感性ワードで感性評価した結果および様々な製品を中位感性ワードで評価した結果を自己組織化写像と人工ニューラルネットワークを用いて分析することで,上位感性ワードと中位感性ワードおよび製品の意匠特徴の対応関係を明らかにし,遺伝的アルゴリズムを用いて顧客が最も「欲しい」と感じる意匠特徴の組み合わせを探索する.また,大学生を対象とした実験を行い,これらの手法の有効性を検証した.技術の成熟化に伴い,近年の製品開発では,性能や機能性での差別化は困難になってきており,意匠性や快適性などの人間の感性に評価を依存する品質による差別化が求められている.そこで,本研究では人間の感性に評価を依存する品質の中から製品意匠に注目し,顧客が最も「欲しい」と感じる製品意匠を導出するために,製品の意匠特徴と顧客の感性評価の対応付けに基づく高精度意匠設計支援法の検討を行う.今年度は,(1)自己組織化写像に基づく方法と,(2)顧客のグループ化に基づく方法の二つの意匠設計支援法と,(3)感性評価に用いる感性語の選択について研究を行った.(1)は昨年度からの継続であり,今年度は,使用する自己組織化写像と人工ニューラルネットワークを改良することで,製品の意匠特徴と顧客の感性評価の対応関係をより高精度に同定できるようにした.(2)は,(1)の方法とは異なり複数の顧客を対象にした方法であり,感性の類似度に基づいて顧客をグループ化し,グループごとに異なる製品を設計することで,より顧客の好みにあった製品を実現する.グループ化の方法としては,ラフ集合に基づく方法を新たに構築した.また,(1)や(2)のような意匠設計支援法では,SD法に基づく感性語を用いた感性評価を行うが,より精度の高い感性評価を行うためには,顧客の使い慣れた感性語を最小限用いることが望ましい.そこで,(3)では,感性語に関するアンケート結果に基づいて感性語を選択する方法を構築した.また,大学生を対象とした実験を行い,これらの手法の有効性を検証した.自己組織化写像に基づく意匠設計支援方法については昨年度に引き続き検討を行い,より精度の高い意匠設計が行えるようになった.またこれに加え,複数の顧客を対象とした顧客のグループ化に基づく意匠設計支援方法と,感性評価に用いる感性語の選択方法を新たに検討することができた.技術の成熟化に伴い,近年の製品開発では,性能や機能性での差別化は困難になってきており,意匠性や快適性などの人間の感性に評価を依存する品質による差別化が求められている.そこで,本研究では人間の感性に評価を依存する品質の中から製品意匠に注目し,顧客が最も「欲しい」と感じる製品意匠を導出するために,製品の意匠特徴と顧客の感性評価の対応付けに基づく高精度意匠設計支援法の検討を行う.今年度は,意匠設計支援法使用時の顧客の負担を軽減するために,(1)既存アンケートデータの流用による異種製品の意匠設計支援法の構築と,(2)生体情報の測定に基づく感性評価法の基礎的検討を行った.(1)の研究は,顧客に既存製品の感性評価を行ってもらい,その結果を分析することで顧客が「欲しい」と感じる製品意匠を創成するという点は従来と同じであるが,顧客が感性評価を行う既存製品と新たに設計を行う製品の種類が異なるという点が新しい(例えば,靴と服に対する感性評価データを用いて鞄の意匠設計を行う).これにより,十分な感性評価データを蓄積することができれば,それ以降は蓄積された感性評価データを用いて意匠設計が可能になるため,意匠設計の度に顧客が感性評価を行う必要がなくなり,顧客の負担が軽減できる.(2)の研究は,アンケート用紙を用いて既存製品の感性評価を行うのではなく,既存製品を見た時の顧客の生体情報を測定し,その測定値から評価値を算出する点が新しい.これにより,既存製品を見るだけで感性評価が完了するため,顧客の負担が軽減できる.なお,生体情報としては,NIRSを用いて測定できる脳機能(局所ヘモグロビン濃度)を採用した.既存アンケートデータの流用による異種製品の意匠設計支援法に関しては,手法を構築したのちに,本学学生を対象とした実験を行い,手法の有効性を検証した.生体情報の測定に基づく感性評価

法に関しては,基礎的検討として,NIRSを用いて被験者が製品写真を見た時の脳機能を測定し,測定データの分析を行った.技術の成熟化に伴い,近年の製品開発では,性能や機能性での差別化は困難になってきており,意匠性や快適性などの人間の感性に評価を依存する品質による差別化が求められている.本研究では,人間の感性に評価を依存する品質の中から製品意匠に注目し,顧客が最も「欲しい」と感じる製品意匠を導出するために,製品の意匠特徴と顧客の感性評価の対応付けに基づく高精度意匠設計支援法の検討を行う.今年度は昨年度に引き続き,(1)既存アンケートデータの流用による異種製品の意匠設計支援法と,(2)生体情報の測定に基づく感性評価法の検討を行った.(1)は,顧客が過去に実施した様々な種類の製品に対するアンケートデータを利用して,新しい種類の製品の意匠設計を行う方法である.既存の意匠設計法では,設計対象と同じ種類の既存製品に対してアンケート評価を行う必要があるため,新しい種類の製品を設計する場合には,その都度,顧客のアンケートを行う必要があった.これに対して,本手法では過去に蓄積された感性評価データを用いて意匠設計ができるため,顧客の負担が軽減できる.今年度は,昨年度までに得られた成果を分析し,論文にまとめ投稿した.(2)は,従来から広く行われているアンケートを用いた製品の感性評価ではなく,製品を見た時の顧客の生体情報から顧客の評価を推定する方法である.このような方法を用いると,製品を見るだけで感性評価が完了するため,顧客の負担が軽減できる.生体情報としては,NIRS脳計測装置を用いて測定できる脳機能(局所ヘモグロビン濃度)を用いる.今年度は,靴を感性評価の対象として用い,様々な靴を見た時の脳の各部位における局所ヘモグロビン濃度の変化と,事前に各靴に対して実施したアンケートによる感性評価結果との関連性を分析することで,顧客による意識的な感性評価と関連の高い部位をある程度特定することができた.本研究では,既存製品に対する顧客の感性評価に基づいて,顧客がもっとも「欲しい」と感じる製品意匠を導出するために,ラフ集合理論と自己組織化写像を用いて製品の意匠特徴と顧客の感性評価の対応関係を分析し,遺伝的アルゴリズムを用いて顧客がもっとも「欲しい」と感じる製品の意匠特徴の組み合わせを探索する高精度意匠設計支援法を構築し,大学生を対象とするケーススタディによってその有効性を検証した.当初の計画であったラフ集合理論に基づく方法の検討については,検討不十分な部分もあるが概ね計画通りに進めることができた.また,それに加えて,自己組織化写像に基づく新しい方法の検討を行うことができた.今年度新たに検討を始めた複数の顧客を対象とした顧客のグループ化に基づく意匠設計支援方法と,感性評価に用いる感性語の選択方法について引き続き検討を行う.また,幅広い被験者を対象としたケーススタディを実施し,各手法の有効性をより詳細に検討する.最後にこれらの成果をプロシーディングや論文にまとめ,世間に広く公表する.生体情報の測定に基づく感性評価
分子動力学法を基礎とする金属材料のメゾスケール構造形成過程の解明と強度特性の評価

巨視的なレベルにおいて材料に現れる事象とそれを発現する実体である原子レベル構造のつながりを,(因果律的にではなく)相互作用的に追求することにより,構造敏感性が強い強能・強度特性の総合的/統一的に把握を目指した検討を行って,つぎのような成果を得た.(1)局在的で非平衡な原子系のダイナミックスを追跡できる原子間相互作用ポテンシャルの表式化法について検討を加え,第一原理解析をベースに有効媒質法(EMT)の有効性を確認した.(2)単原子系の金属に溶媒状態からの急冷によって生じるアモルファス状態に対して外荷重下における構造変化を解析し,近距離秩序構造を単位とする高次位相構造の変化とマクロ特性の関わりについて検討を行った.この解析に過程で,アモルファス構造の著しい特徴とされる.動径分布関数の第2ピークに独特の形状が現れることに対して,近距離秩序構造(正20面体構造)の幾何学的寸法をベースにした明快な説明が可能であるとの新知見が得られた.(3)主としてAl中の傾角/ねじれ粒界に対して,非経験的な評価を可能にする有効媒質法(EMT)を用いて,過剰(粒界)エネルギと理想へき開/せん断強度との関わり,粒界拡散特性の異方性について検討を加えると共に,Al極薄膜構造や極細線中に生じるエレクトロ/ストレス・マイグレーションの評価を行った.(4)結晶塑性理論,均質化法ならびに内部構造を導入した一般化連続体モデルによりマクロ場の解析の中に直接原子レベル構造のシミュレーション結果を反映させるための方法論の検討を行い,構成式の表式化を行うに際しての素過程特性を原子集合体モデルにより評価する考え方が有効であるとの見通しを得た.巨視的なレベルにおいて材料に現れる事象とそれを発現する実体である原子レベル構造のつながりを,(因果律的にではなく)相互作用的に追求することにより,構造敏感性が強い強能・強度特性の総合的/統一的に把握を目指した検討を行って,つぎのような成果を得た.(1)局在的で非平衡な原子系のダイナミックスを追跡できる原子間相互作用ポテンシャルの表式化法について検討を加え,第一原理解析をベースに有効媒質法(EMT)の有効性を確認した.(2)単原子系の金属に溶媒状態からの急冷によって生じるアモルファス状態に対して外荷重下における構造変化を解析し,近距離秩序構造を単位とする高次位相構造の変化とマクロ特性の関わりについて検討を行った.この解析に過程で,アモルファス構造の著しい特徴とされる.動径分布関数の第2ピークに独特の形状が現れることに対して,近距離秩序構造(正20面体構造)の幾何学的寸法をベースにした明快な説明が可能であるとの新知見が得られた.(3)主としてAl中の傾角/ねじれ粒界に対して,非経験的な評価を可能にする有効媒質法(EMT)を用いて,過剰(粒界)エネルギと理想へき開/せん断強度との関わり,粒界拡散特性の異方性について検討を加えると共に,Al極薄膜構造や極細線中に生じるエレクトロ/ストレス・マイグレーションの評価を行った.(4)結晶塑性理論,均質化法ならびに内部構造を導入した一般化連続体モデルによりマクロ場の解析の中に直接原子レベル構造のシミュレーション結果を反映させるための方法論の検討を行い,構成式の表式化を行うに際しての素過程特性を原子集合体モデルにより評価する考え方が有効であるとの見通しを得た.(1)局在的で非平衡な原子系のダイナミックスを追跡できる原子間相互作用ポテンシャルの表式化法について検討を加え,・Al単体系について,第1原理解析,有効媒質法(EMM),埋め込み原子法(EAM),それぞれの特質を界面,表面構造の動的特性評価を通じて検討した.・AlNセラミックスについて,第1原理分子軌道解析に基づくモデルポテンシャルの表式化法を検討し,得られた結果を分子動力学法による熱的,力学的特性評価応用して有効性を実証した.(2)原子拡散過程の欠陥構造依存性を,主としてFCC銅について検討を加えた.外力,特に結晶界面に垂直な方向の引張り力の作用下で拡散が活性化され,加えられたひずみエネルギが開放される結果を得た.(3)単原子系の金属に溶融状態からの急冷によって生じるアモルファス状態について,種々の構造因子を調べると共に,外力下の変形特性を解析し,近距離秩序特性が力学特性に及ぼす影響について検討を加えた.巨視的なレベルにおいて材料に現れる事象とそれを発現する実体である原子レベル構造のつながりを,(因果律的にではなく)相互作用的に追求することにより,構造敏感性が強い強能・強度特性の総合的/統一的に把握を目指した検討を行って,つぎのような成果を得た.(1)Al極薄膜構造や極細線中に高密度電流/局所的高応力下で生じる原子移動(エレクトロ/ストレス・マイグレーション)の分子動力学法シミュレーションに基づく解析を行い,粒界の存在とその形態依存性について検討を加えた.(2)主としてAl中の傾角/ねじれ粒界に対して,非経験的な評価を可能にする有効媒質法(EMT)を用いて,過剰(粒界)エネルギと理想へき開/せん断強度との関わり,粒界拡散特性の異方性について検討を加えた.(3)単原子系アモルファスの外荷重下における構造変化を解析し,近距離秩序構造を単位とする高次位相構造の変化とマクロ特性の関わりについて検討を行った。

この解析に過程で,アモルファス構造の著しい特徴とされる,動径分布関数の第2ピークに独特の形状が現れることに対して,近距離秩序構造(正20面体構造)の幾何学的寸法をベースにした明快な説明が可能であるとの新知見が得られた.(4)均質化法ならびに内部構造を導入した一般化連続体モデルにより,マクロ場の解析の中に直接原子レベル構造のシミュレーション結果を反映させるための方法論の検討を行った.前者に対してミクロ構造ユニットセルの力学特性の評価において直接分子(動)力学法を取り入れることにより,また後者においては,構成式の表式化を行うに際しての素過程特性を原子集合体モデルにより評価する考え方が有効であるとの見通しを得た.