hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
総合的学習における協同ポートフォリオの作成と情報発信を支援するCSCL環境の開発

本研究では、まず、日本と米国の情報教育の現状を比較し、我が国のおける情報教育の問題点を整理し、クラスサイズ、教室の学習環境、コンピュータの利用法等、情報教育の改善点を明らかにした。次に、「総合的な学習」において、米国での実践をもとに、協同でのポートフォリオの活用について検討した。筆者らは、コンピュータを利用した学習や情報学習を進める上で、・学習者が協同で学習成果を共有する・ネットワークを活用し、情報発信型学習を進める・学習者が相互に学習成果を評価し合うということをこれまで重視してきた。本研究では、これまでの実践成果をもとに、最近接発達領域論や学習者共同体等の認知科学からの知見を参考にし、学習成果の蓄積・活用・継承・改善することを重視したCSCL (Computer Supported Collaborative Learning)学習環境を開発した。実際に、学習者が共同で作成・活用できる電子ポートフォリオとして、「全国方言集めデータベース」「正月おぞうにデータベース」等の「参画型Webデータベース」の作成・活用を進めた。これらのデータベースシステムでは、学習者が関連のデータをデータベースに登録すると、自動的に電子掲示板が作成され、学習者が入力したことに振り返ったり、学習者同士で情報交換・交流が可能となっている。さらに、学習者が学習成果を文で入力する際、意味表現に着目した形式でのポートフォリオ化をはかることが課題として挙げられた。それを実現するため、述語から文を入力できる「協働データベース」の設計を試みた。小中学校の「総合的な学習」において、米国学校でのプロジェクト学習の実践から、CSCL(Computer Supported Collaborative Learning)環境をどのように実現するか、まず検討した。実際に、米国バーモント州、カリフォルニア州等での学校を訪問し、コンピュータを利用したプロジェクト学習の実践資料を収集し、日本の学校での実践と比較し、問題点と課題を明らかにした。また、研究代表者(須曽野)が実践してきた「芭蕉データベース」など「学習者参画型データベース」の研究成果をもとに、状況的学習論、学習者共同体といった認知科学からの知見を参考にし、学習成果の蓄積・活用・継承・改善することを重視した学習環境の設計を行った。本研究では、CSCLの中で、特に、電子ポートフォリオの作成・活用に着目した。学習者がコンピュータネットワークを用いて、協同での電子ポートフォリオを作成するために、学習者参画型のWebデータベースの作成・活用を試みた。具体的には、Web上で公開・作成が可能なデータベースソフト(Filemaker Pro)を用いて、授業の中で「子どもによる全国方言集めデータベース」「正月おぞうにデータベース」「著作権なぜなにデータベース」等を作成し、協同での電子ポートフォリオとして活用する実践を行った。この結果、学習テーマをいかに設定するかや書き込み内容に対する学習者の振り返りが重要となった。また、学習を進める中で、学習者同士のコメントをいかに活用したり、PDAなどの情報機器の利用が今後の課題として挙げられた。CSCL(Computer Supported Collaborative Learning)学習環境をいかに実現し、協同ポートフォリオ学習を実現するかについて、研究代表者(須曽野)が実践してきた「芭蕉データベース」など「学習者参画型データベース」の実践研究成果を整理した。さらに、ヴィゴツキーが提唱した発達最近接領域論や、状況的学習論、学習者共同体等の認知科学からの知見を参考にし、学習成果の蓄積・活用・継承・改善することを重視した学習環境を設計した。また、米国学校(特にバーモント州、カリフォルニア州)でのポートフォリオ学習、プロジェクト学習こコンピュータ利用学習の先進的な実践を参考に、小中学校における「総合的な学習」において、協同ポートフォリオをいかに作成し、協同利用するかを考え、システム開発を進めた。実際に、協同電子ポートフォリオとして、開発・実践を進めたのは「子どもによる全国方言集めデータベース」「正月おぞうにデータベース」「著作権なぜなにデータベース」等をある。この開発には、Web上で公開・作成が可能なデータベースソフト(Filemaker Pro)を用いた。これらのシステムでは、学習者が関連のデータをデータベースに登録すると、自動的に電子掲示板が作成され、学習者が入力したことを振り返り、学習者同士で情報交換・交流が可能となった。今後、学習者が学習成果を文で入力する際、意味表現に着目した形式でのポートフォリオ化をはかることが課題として挙げられた。
英語教育における諺の活用―音韻・文法・文化理解の総合的指導法の開発

本研究は、日本人英語学習者を対象とする、英語の諺を用いた音韻・文法・文化理解の総合的な指導法の開発と、その学習効果の検証を目的とする。第二言語習得理論では、インプットとアウトプットをつなげる学習者の「気づき」を促し、インテイク(内在化)を促進させる指導法の重要性が示唆されている。そこで、音声、表現、内容面で優れた特質を持つ諺に着目し、音韻意識の育成・文法の使用・文化の探究までを含む総合的な英語指導法の開発と効果検証を行う。
リンポポ帯の高変成岩に関与した流体とチャノッカイトの関係

本研究では、南方アフリカの始生代リンポポ帯に産する色々な高変成岩(チャノッカイトを含む)の鉱物学的、岩石学的、化学的特徴の違いを調べ、チャノッカイトは後退変成(地殻上昇)過程で、剪断を受けた高変成岩(主に珪長質片麻岩)に由来する流体が関与し、岩圧より低い流体圧下で形成されたと結論した。したがって、従来指摘されていたマントルや下盤のグリーンストーン帯などからのCO_2の特別な流入は必要でない。この過程で酸素分圧やX(CO_2)がどのように変化するかを岩石中に観察される反応を用いて化学平衡論的に示した。さらに、チャノッカイトと珪長質片麻岩の両岩石中の流体包有物の充填温度、凝固温度、融解温度を測定した結果、大部分の包有物の流体は水に富んでいることを示した。一方、流体圧低下は割れ目中の鉱物の晶出などによって阻害されようとするが、地殻上昇過程であれば、割れ目の形成は継続して起こると考えられるから、結果的に流体圧は変成パスに沿って低下・上昇を繰り返すと推定される。本研究ではこの流体圧増減の1サイクルを“fluid path"と命名した。すなわち、“fluid path"の繰り返しによって、輝石の生成が低温・低圧側に拡大し、リンポポ帯北縁部に見られるような広範囲なチャノッカイト化作用を説明できる。したがって流体の起源は高変成岩(主に珪長質片麻岩)そのものに由来するもので流体組成に依存しない。また、リンポポ帯南縁部において剪断帯上盤に分布する斜方角閃石アイソグラッドでは流体包有物が様々な組成をもっていることを考えると、この“fluid path"のメカニズムはアイソグラッドを形成した斜方輝石や菫青石の水和反応の促進にも重要な役割を果たした可能性がある。一般に剪断帯に伴う割れ目の形成は、後退変成過程では流体圧低下を生じさせ、変成度を決定する重要な脱水反応や水和反応を促進すると思われる。平成3年度は岩石の流体包有物の流体細成と密度を決定することを目的とし,流体の移動にともなって周囲の葉石(チャノッカイト)や流体そのものにどの様な影響を与えるのか知るために,全岩および鉱物の同位体比(Rb/Sr,Sm/Nd)の変化を調べ,同位体比およびジルコンの分析から岩石の年代決定を試みた。また,流体包有物の研究はすでに学会報告したように,現在までに調査地域西部の剪断帯付近での分析が終了した。その結果,剪断帯付近の流体包有物の殆どが水に富むことが明らかになった。同様の分析を調査地域全体で実施することによって,リンポポ帯に関与した流体の広域的な組合変化を明らかにすることができる。Rh/SrおよびSm/Nd同位体比については,筑波大学所有の固体質量分析計の使用が可能である。この装置によってすでに多数の同位体比が報告されており,分析もル-チン化されているため扱いが容易である。この方法と各鉱物の閉鎖温度を利用して,原岩の起源,変成作用の年代や上昇速度を推定する事が可能であり,流体が浸透した時期との時代的対比が期待される。

ジルコンの年代測定については,現在までに分析可能な装置はオ-ストラリア国立大学の分析機器のみであったが,現在筑波大学所有のイオンマイクロプロ-ブ(二次イオン質分析計)での測定が軌道に乗りつつあり,標準試料の入手が完了すれば分析が可能である。以上の研究実績から,平成4年度ではリンポポ帯の変成作用から上昇までの時間,温度・圧力,流体組成の変化を見積もることが可能であり,リンポポ帯全域に見られるグラニュライトとチャノッカイトとの成因上の違いを明らかにすることができる。リンポポ帯(ジンバブェ、ボツワナ、南アフリカ)から採集した高変成岩(チャノッカイトを含む)の薄片は500枚以上作成され、顕微鏡観察と化学分析用に処理された。構成鉱物の化学分析はX線マイクロアナライザーによって行われ、現在までに3000点以上の分析結果を得ている。これらの分析データに基づいて変成時およびチャノッカイト形成時の温度・圧力条件を決定し、PTパスの推定が行われた。また、岩石中の磁鉄鉱及びチタン鉄鉱の組成から岩石の酸素分圧を決定したところ、チャノッカイトの酸素分圧は周囲の岩石に比べて高く、酸化的な環境を示していることが新たに発見された。岩石の全岩化学組成(主要元素)は蛍光X線分析装置を用いて100サンプル以上分析された。その結果、チャノッカイトの化学組成が周囲の岩石と異なることが明らかになった。微量元素については現在も継続して分析中である。顕微鏡用加熱・冷却台による流体包有物の組成分析(現在ボツワナの試料のみ)では炭酸ガスに乏しく水に富む包有物しか観察されていない。現在、これが高変成時の組成を反映したものか検討中である。変成時の年代については、リンポポ帯南縁部のボーリンクコア(角閃岩相)の同位体比(Rb/Sr,Sm/Nd)を質量分析計にて測定したところ、27億年という結果を得たが、これは中央部の高変成帯から報告されたものと調和的である。リンポポ帯では、チャノッカイトは常に剪断帯や衝上断層の上盤に分布しており、グラニュライト相の岩石のそれとは明らかに異なる。本研究ではチャノッカイトは剪断を受けた高変成岩から由来する流体(水の活動度の低い)により形成されたものと想定している。したがって、マントルなどからのCO_2の特別な流入は必要ではない。当該年度ではX(CO_2)の変化を縞状鉄鉱層を用いて、水の活動度がどの様に変成過程で低下するのかを化学平衡論的に明らかにした。これに付随して、Rb/SrとSm/Ndの同位体比の測定に必要な試料の調整を行い、本学設置の質量分析計にて、珪長質片麻岩、チャノッカイト、それにグラニュライトの同位体的・年代的な違いを調べく準備中である。また、顕微鏡用加熱・冷却台による流体包有物の組成分析を行い、珪長質片麻岩、チャノッカイト、それにグラニュライトで差異がないかを調べた。これによると、流体組成(CO_2に乏しい)には差異はなく、化学平衡論的に推定できる酸素分圧はチャノッカイトの方が高いことが判明した。したがって、CO_2の流入による脱水(輝石生成)反応の促進は認められなかった。代りに剪断帯に特有の流体圧低下に伴う脱水反応が支持される。
小児科外来看護師の発達障害児への対応の現状と課題に関する基礎的研究

本研究は、全国の一般病院に勤務する小児科外来看護師を対象に、発達障害児への対応の現状を明らかにし、外来看護師への支援の在り方を検討することを目的とした3年間の計画の最終年度にあたる。質問紙調査から、発達障害と診断・推測されている子どもに関わった経験は、小児科・耳鼻咽喉科ともに8割以上が経験しており一般の医療機関に日常的に関わる機会があり、7割近くが対応の困難さを感じていることが明らかになった。診療場面での対応困難な状況は、小児科よりも耳鼻咽喉科看護師がより対応困難な状況であることが明らかになった。小児科では、子どもへの対処として診察や処置の安全確保と同時に子どもの意思決定を尊重する関わりや、子どもが安心できる環境の調整をより意識していることが明らかになった。耳鼻咽喉科では、発達障害のある子どもの個別の特徴を踏まえた関わりや家族に対する心理的配慮の等の援助を強化の必要性が明らかになった。発達障害に関する理解は、看護経験年数とのはなく、看護師が関わる連携調整に関する経験との関連が認められた。看護師は、発達障害に関して高い関心を示していたが、研修の機会が非常に少なく、専門性を高めるには困難な現状であることが示唆され、身体的・心理的に負担のかかる受診のなかで示す子どもの様々な反応やニードにいかに対応すべきかについては、障害の概念の説明や包括的な支援の在り方などの一般的な内容めみならず他領域は違った看護独自のアプローチ方法の開発が必要であることが示唆された。本研究は、全国の一般病院に勤務する小児科外来看護師を対象に、発達障害児への対応の実態を明らかにし、外来看護師への支援の在り方を検討することを目的とした3年間の計画の初年度にあたる。浜松医科大学医の倫理委員会の承認を受け研究を開始した。本年度は、前年度実施した東海4県を対象とした予備調査の結果をもとに、全国の一般病院の小児科外来と耳鼻咽喉科外来に勤務する看護師を対象に発達障害のある子どもへの対応と困難さの現状を明らかにすることと、外来看護師の発達障害に関する認識と接触体験や研修経験、コミュニケーション能力との関連を検討することを目的に質問紙調査を実施した。全国の一般病院で小児科を標榜している2956か所に1か所あたり2通の質問紙を配布した。調査内容は、1.発達障害のある子どもと関わった経験、2.関わりが困難な状況、3.病院と他の機関との連携の状況と看護師の介入の有無、4.所属機関内での連携体制、5.発達障害に関する教育・研修の経験、6.発達障害に関する理解、7.榎本(2003)が開発したコミュニケーション力尺度である。1413名より回収があり、回収率は約24%であった。これは、前年度に実施した予備調査とほぼ同様の回収率であった。調査対象は、2008年4月現在のデータをもとに調査を依頼したが、そのうち23か所より、閉院あるいは小児科閉鎖の理由から回答できない旨の連絡があった。看護師の約半数が発達障害と診断または推測される子どもへの対応に困難さがあり、約3割が対象となる子どもの保護者への対応にも苦慮していることが明らかになった。詳細な結果及び検討内容は、2009年度に報告する。本研究は、全国の一般病院に勤務する小児科外来看護師を対象に、発達障害児への対応の実態を明らかにし、外来看護師への支援の在り方を検討することを目的とした3年間の計画の2年目にあたる。昨年度実施した研究結果より、一般病院の小児科と耳鼻咽喉科に勤務する外来看護師を対象に発達障害のある子どもへの対応の困難さの現状を明らかにする目的で、全国の医療機関2956か所に質問紙調査を実施した。結果、1203名の有効回答が得られ、看護師が困難さを感じる子どもの行動は、「暴れる」など子どもが不安や恐怖を示す状況であった。小児科では、子どもと家族の対応に困難さを感じており、一方耳鼻咽喉科では、安全な診療介助を優先させる関わりが多く子どもや家族との関わりの困難さは小児科より少ない傾向にあった。看護師の対応の困難さや発達障害特性の理解は、看護師の経験年数との関連は認められず、子どもが示す行動や心理などを理解して適切に対応するためには、専門的知識やコミュニケーション力等のスキルを積み重ねるための研修の機会の必要性が明らかになった。2010年度は、質問紙調査の結果をさらに検討し、関連学会に発表予定である。さらに、調査研究の結果をふまえた面接調査を実施し、子どもや家族に対するコミュニケーションのあり方に関する詳細な現状を把握することにより小児外来看護師が、発達障害に関して対応に困難をきたす要因を詳細に検討し、臨床看護師への教育的支援の方策を検討する。

耳鼻咽喉科では、発達障害のある子どもの個別の特徴を踏まえた関わりや家族に対する心理的配慮の等の援助を強化の必要性が明らかになった。発達障害に関する理解は、看護経験年数とのはなく、看護師が関わる連携調整に関する経験との関連が認められた。看護師は、発達障害に関して高い関心を示していたが、研修の機会が非常に少なく、専門性を高めるには困難な現状であることが示唆され、身体的・心理的に負担のかかる受診のなかで示す子どもの様々な反応やニードにいかに対応すべきかについては、障害の概念の説明や包括的な支援の在り方などの一般的な内容めみならず他領域は違った看護独自のアプローチ方法の開発が必要であることが示唆された。
モデルと制約に基づくソフトウェア開発に関する研究

要求仕様書から状態遷移を導出方法について状態変数と状態値を導出するツールを具体的に作した。この導出にあたっては、単語の解析をkuromojiと呼ばれるJava用の日本語形態素解析ライブラリを用いていてる。また導出された形態素をCYKアルゴリズムにより構文解析し、全解析結果をXML形式で内部表現として保持している。そこから状態変数候補、遷移条件候補、動作内容候補などを抽出する方法をとっている。また状態遷移記述用に文章構造を限定された構文を設定し、そこの構文で記述されていている前提で、SESSAMIが公開している「話題沸騰ポット」の要求仕様記述の状態遷移記述に相当する仕様記述文章群に対して状態遷移の導出を行い、状態変数、状態遷移まで高再現率で導出することに成功した。その結果を国際会議JCKBSE2018において発表した。その後、各状態変数に対し状態値の獲得ができるよう中間表現のXML形式とプログラムの見直しを行い、ルールとXPATH表現でこれらの情報をフィルターリングするよう導出プログラムを改善し。また、概念モデルにおけるクラス図の類似性をクラスの属性使用用語から判断する方法を提案し、そのうえで、クラスの共通親クラスの設定をレビューとして音声合成するレビュー支援システムを具体的ツールとして作成し、評価実験を行った。属性使用用語から判断するために、kuromojiを用い、類似性判定にはjaccard距離を用いている。実装はAstah Proのプラグインの形で行った.これらの結果については2019年度に国内研究会、国際会議等で発表する予定である。システム構築において,高信頼性(安全性)と開発期間の短縮化の両立が大きな課題であり,このため設計仕様の品質保証が重要である.形式手法が有望手法の1つであるが,開発現場においては自然語による仕様記述が主流であり,形式手法を導入する壁は高い.そこで,(1)仕様記述の形式手法による仕様欠陥の発見に関する研究,(2)表明の自動導出の研究,の上に,(3)日本語記述された要求記述からのモデル変換技術を用いた制約指向型形式記述言語への変換技術,および(4)モデルや制約を用いたモデル駆動開発技術を統合し,総合的なソフトウェア開発技術を確立していくことをこの研究の目的とする.本年は話題沸騰ポットを例題とした要求仕様書からの状態遷移図の変換を行うにあたり状態変数の抽出を自動化する方法を考案し実装実験を行った結果,その有用性を確認できた.変換に際して既存の日本語の形態素解析ツールを活用し,またCYKアルゴリズムを用いた構文解析のテクニックを用いて,精度の高い状態変数候補の抽出を可能とした.また中間情報をXML形式として保存し,今後のより自由な解析を容易にする工夫をおこなっている.この結果を国内ワークショップで発表した.またソフトウェア開発のモデル化後の解析事例としてモデル検査を用いたエラー解析をより使用者の理解に近いレベルで行える方法を時間オートマトンを対象に具体的な事故解析事例を対象に考案し,国際会議で発表した。自然語から形式記述を得るための方法論を具体的に考案かつ実装できた。現在は状態の候補を得るところまでであるが、同様の手法を遷移の抽出にも活用できると予測しており、状態モデルの導出の見通しを得ることができたと考える。組込みシステムの自然語要求仕様から状態遷移の自動導出に関して、状態変数の自動導出と遷移の自動導出方法を考案実装し、評価を行った。自動導出は既存の形態素解析ツールであるkuromojiを用い、構文解析では古典的なCFGの構文解析手法であるCYKを用いている。状態変数の識別には構文情報と形態素情報を用いている。またこれらの情報を総合的に整理するためXMLを活用している。この方式に基づいた導出系のプロトタイプをJavaで作成した。評価として、組込みシステムの仮想的な製品としての電気ポットを例題として、組込みソフトウェア管理者・技術者育成研究会が作成・公開している要求仕様を対象に本手法の適用を行った。この結果状態変数の自動導出について100%近い再現率を確認した。また状態遷移の自動導出については、遷移の構成要素の一部でも導出できた場合を認める部分一致については90%を超える再現率を得た。また、クラス図などを入力として、レビューのポイントとなる個所を使用単語の類似度の観点から抽出し、その結果を活用し、クラスの統合の可能性や属性の揺らぎ解消などの指摘を、音声合成を行ったうえで、レビュー担当者にフィードバックすることにより支援する方法を提案した。そして、その方法の有効性を、初心者が実際に作成したいくつかのクラス図を対象にして、単語の類似性を機械学習などの手法を交えて種々の方法を比較したうえで提案手法を適用するなどの予備実験により確かめた。これらの結果を研究会報告にまとめて発表を行った。状態遷移の導出に関して特定の例題のみの評価ではあるが、自動導出である程度の精度の導出が可能であることを確認できた。

その結果を国際会議JCKBSE2018において発表した。その後、各状態変数に対し状態値の獲得ができるよう中間表現のXML形式とプログラムの見直しを行い、ルールとXPATH表現でこれらの情報をフィルターリングするよう導出プログラムを改善し。また、概念モデルにおけるクラス図の類似性をクラスの属性使用用語から判断する方法を提案し、そのうえで、クラスの共通親クラスの設定をレビューとして音声合成するレビュー支援システムを具体的ツールとして作成し、評価実験を行った。属性使用用語から判断するために、kuromojiを用い、類似性判定にはjaccard距離を用いている。実装はAstah Proのプラグインの形で行った.これらの結果については2019年度に国内研究会、国際会議等で発表する予定である。今後は全体の導出システムを完成させ、評価実験を行いたい。また形式記述からの自然語要求記述の変換も行いたい。これにより仕様レビューの効率化が図れる。今後は再現率の一層の向上を図るとともに適合率の向上(不要な出力の削減)と機械学習の導入による精度向上をはかりたい。また音声によるレビュー支援の方法論のプロトタイプ作成と評価に取り組みたい。物品費にあてていた機器の購入を比較的大きな旅費充当のため見送ったことおよび共同研究者の旅費執行が少なかったことが大きな理由である.研究分担者の執行がやや遅れ気味ということと多くの研究費を旅費にあてていることが理由になる。平成30年度は最終年度であり研究発表のために旅費を中心に執行する。当該研究に関連する国際会議参加が決まったためH29年度請求額と合わせてそれに充当する.
新型豚由来H1N1ウイスルにおけるPB1-F2タンパク質の宿主への影響

PB1-F2タンパク質発現ミュータントであるウイルスをリバースジェネティクス法により作出した.作出したウイルスのウイルス学的特徴を調べるべく,これらのウイルスをヒト腎臓由来細胞株であるHEK293細胞に感染させ,遺伝子発現量の違いをqRT-PCR法により解析した.その結果,野生型PB1-F2タンパク質を有するウイルス株は,それが短い・あるいは完全に欠損している変異株と比べて,有意にインターフェロンベータ(IFN-β)の発現を強く誘導することが判明した.一方で,感染細胞内において,PB1-F2と相互作用する宿主因子を探索すべく,PB1-F2タンパク質を強制発現した細胞において免疫沈降を行った後,LC-MS質量分析器を用いて解析を行ったところ,90個の新規宿主タンパク質が同定された.感染細胞内においてPB1-F2タンパク質と相互作用し,かつIFN-βの発現に関与するタンパク質を同定するために,PB1-F2タンパク質発現ミュータントと,野生株のインフルエンザウイルスを用いて,LC-MSで同定された宿主因子をsiRNAを用いてノックダウンさせた細胞において,それぞれのウイルスを感染させ,IFN-βの遺伝子発現量をqRT-PCR法により測定した.いずれの宿主因子をノックダウンした細胞においても,IFN-βの遺伝子発現量に大きく影響する因子は同定されなかった.これらの知見から,PB1-F2タンパク質は感染細胞内において,IFN-β誘導能を示すものの,同定されたPB1-F2と相互作用する宿主因子によって介されるIFN-βの発現誘導形態を取らないことが示唆された.先行研究から,新型インフルエンザウイルスにおいて,PB1-F2を保持する変異体が,野生株と大きな哺乳類への病原性の変化を示さないことが判明しており,PB1-F2タンパク質の宿主への病原性への寄与は大きくないことが示唆された.これらの結果から,新型豚由来HINIウイルスにおいて,PB1-F2タンパク質が,宿主応答へ大きな影響を持たないことが示され,新型ウイルスの強毒化にPB1-F2タンパク質が寄与するかという本研究の目的は達成された.PB1-F2タンパク質発現ミュータントであるウイルスをリバースジェネティクス法により作出した.作出したウイルス株は全部で三種であり,一つは,90個のアミノ酸からなる野生型PB1-F2タンパク質を持つウイルス,一つは,新型ウイルスに見られるような11個のアミノ酸からなる変異型PB1-F2タンパク質を持つウイルス,もう一つは,PB1-F2を完全に欠損したウイルスである.これらのウイルス学的特徴を調べるべく,三種のウイルスをヒト腎臓由来細胞株であるHEK293細胞に感染させ,遺伝子発現量の違いをqRT-PCR法により解析した.その結果,野生型PB1-F2を有するウイルス株は,それが短い・あるいは完全に欠損している変異体に比べて,有意にインターフェロンベータの発現を強く誘導することが判明した.これと同時に,感染細胞内において,PB1-F2と相互作用する宿主因子を探索すべく,PB1-F2タンパク質を強制発現した細胞において免疫沈降を行った後,LC-MS質量分析器を用いて解析を行ったところ,90個の新規宿主タンパク質が同定された.これらの知見より,PB1-F2タンパク質は,感染細胞において,インターフェロンベータを誘導する能力を有することが明らかになり,加えて,その誘導メカニズムに関与すると考えられる宿主側の因子を90個に絞り込むことに成功した.今後は,siRNAスクリーニングを用いて,どの宿主因子がPB1-F2によるインターフェロンベータの誘導能に関与しているか,詳細なメカニズムを解析することにより,新型ウイルスのPB1-F2タンパク質の機能解明へと発展させる.PB1-F2タンパク質発現ミュータントであるウイルスをリバースジェネティクス法により作出した.作出したウイルスのウイルス学的特徴を調べるべく,これらのウイルスをヒト腎臓由来細胞株であるHEK293細胞に感染させ,遺伝子発現量の違いをqRT-PCR法により解析した.その結果,野生型PB1-F2タンパク質を有するウイルス株は,それが短い・あるいは完全に欠損している変異株と比べて,有意にインターフェロンベータ(IFN-β)の発現を強く誘導することが判明した.一方で,感染細胞内において,PB1-F2と相互作用する宿主因子を探索すべく,PB1-F2タンパク質を強制発現した細胞において免疫沈降を行った後,LC-MS質量分析器を用いて解析を行ったところ,90個の新規宿主タンパク質が同定された.感染細胞内においてPB1-F2タンパク質と相互作用し,かつIFN-βの発現に関与するタンパク質を同定するために,PB1-F2タンパク質発現ミュータントと,野生株のインフルエンザウイルスを用いて,LC-MSで同定された宿主因子をsiRNAを用いてノックダウンさせた細胞において,それぞれのウイルスを感染させ,IFN-βの遺伝子発現量をqRT-PCR法により測定した.いずれの宿主因子をノックダウンした細胞においても,IFN-βの遺伝子発現量に大きく影響する因子は同定されなかった.これらの知見から,PB1-F2タンパク質は感染細胞内において,IFN-β誘導能を示すものの,同定されたPB1-F2と相互作用する宿主因子によって介されるIFN-βの発現誘導形態を取らないことが示唆された.先行研究から,新型インフルエンザウイルスにおいて,PB1-F2を保持する変異体が,野生株と大きな哺乳類への病原性の変化を示さないことが判明しており,PB1-F2タンパク質の宿主への病原性への寄与は大きくないことが示唆された.これらの結果から,新型豚由来HINIウイルスにおいて,PB1-F2タンパク質が,宿主応答へ大きな影響を持たないことが示され,新型ウイルスの強毒化にPB1-F2タンパク質が寄与するかという本研究の目的は達成された.
水ストレスが老化過程の葉の光合成速度に及ぼす影響の分子機構

水ストレスは、老化過程の葉の光合成速度の低下を促進する。したがって,葉の老化過程の光合成速度の低下は水ストレスによる乾物生産低下の大きな要因となる。本研究は、水ストレスが老化過程の葉の光合成速度に及ぼす影響の分子機構を検討することを目的に行った.得られた成果は以下の通りである。(1)水ストレス条件下で、イネでは葉の老化過程における葉の光合成速度の低下には、葉の窒素含量、リブロース-1,5-二リン酸カルボキシラーゼ/オキシゲナーゼ(Rubisco)含量の低下が大きく関与していた。(2)水ストレス条件下で、イネでは根から地上部に送られるサイトカイニン、とくにトランス-ゼアチンが大きく減少し、地上部に送られるサイトカイニン量と葉の光合成速度、窒素含量、Rubisco含量とは密接な関係があった。(3)サイトカイニンの散布は体内窒素の葉への分配を増加させ、さらに、Rubisco mRNA(rbcLおよびrbcS)の転写蓄積量を増加させた。(4)以上の結果から、水ストレス下で、老化過程の葉の光合成速度の低下が促進される機構には、根から地上部に送られるサイトカイニンが関係し、サイトカイニンが減少することによって、葉への窒素分配の減少とRubiscoの生成速度の減少、Rubiscoの分解速度の増加などがおこることが推察された。(5)水ストレス応答機構についてプロテインキナーゼ(PK)に視点をあてた解析を行った。その結果、キュウリ子葉では、38kDaのPKが、アブシジン酸(ABA)処理、および塩ストレス処理などの水ストレス応答性のβ-アミラーゼが誘導される条件で必ず活性化されることが明らかとなり、水ストレス応答機構で重要な役割を果たしていると考えられた。1.作物は低土壌水分条件に生育すると、老化過程における葉身の光合成速度の低下が著しく促進される。この時の葉身の光合成速度の低下は、葉身の窒素含量、リブロース-1,5-ビスリン酸カルボキシラーゼ/オキシゲナーゼ(Rubisco)含量の減少と密接な関係があることをまず水稲で確かめた。ついで、水分の低下したバーミキュライトに生育する水稲を用いて、水ストレスによって葉身の窒素含量、Rubisco含量の減少する要因を検討した。その結果の概要は以下の通りである。(1)水ストレス条件での葉身のRubisco含量の減少とRubiscoのラージサブユニット、スモールサブユニット遺伝子(rbcL, rbcS)の転写蓄積量との間には有意な相関関係がなかったことから、このRubisco含量の減少はRubiscoの合成の抑制よりもRubiscoの分解が促進されるためであると推察された。(2)水ストレス条件下での葉身の窒素含量の減少は主としてRubiscoを構成している窒素の減少によって説明でき、そして水ストレス条件下では葉身の窒素は主として根に再分配されることが分った。2.水ストレスに応答してβ-アミラーゼが誘導されるキュウリ子葉の実験系をモデルとして、水ストレスのシグナル伝達機構について生化学的な解析を行った。その結果、水ストレスはアブシジン酸を介して伝達され、β-アミラーゼ活性が誘導されることが明らかになった。さらに、水ストレスあるいはアブシジン酸処理で200kDaのプロテインキナーゼが特異的に活性化することが明らかとなり、本プロテインキナーゼが水ストレスのシグナル伝達機構で重要な役割を果たすことが示唆された。1.水ストレス下で水稲葉身の窒素含量、リブロース-1,5-ビスリン酸カルボキシラーゼ/オキシゲナーゼ(Rubisco)含量の減少が老化によって促進される過程と要因を検討した。結果の概要は以下の通りである。(1)低水分バーミキュライトに生育し、水ストレス条件にある水稲葉身の窒素含量の減少過程においては、まず可溶性タンパク質画分におけるRubisco含量が減少することによって葉身窒素含量が減少した。

水ストレス条件下で葉身窒素含量が大きく減少する時には、可溶性タンパク質画分の窒素とともに不溶性タンパク質画分の窒素の減少がおこり、可溶性タンパク質画分においてはRubisco中の窒素が特異的に減少していた。(2)低水分バーミキュライトに生育する水稲に6-ベンジルアミノプリン(BA)を散布すると、水ストレス条件にあるにもかかわらず、葉身の窒素含量とRubisco含量が高く維持された。この結果とこれまでの研究成果から、(i)サイトカイニンはRubiscoの合成の促進や分解の抑制を介して、葉身のRubisco含量を高く維持し、窒素の葉からの再転流を抑制すること、(ii)水ストレス条件下で葉身のRubisco含量と窒素含量が減少することには、水ストレス下での根のサイトカイニン合成が抑制されることが関係していることが推察された。2.水ストレスのシグナル伝達機構についてプロテインキナーゼ(PK)に視点をあてた解析を行った。昨年は水ストレスで活性化する200kDaのPKを見出したことに引き続いて、本年度は38kDaと30kDaのPKを新たに検出した。さらに、これら複数のPK活性の変動を同時に解析できるシステムとして、二次元電気泳動とゲル内リン酸化法を組み合わせた手法を確立した。1.水ストレスが根から地上部に送られる各種サイトカイニンに及ぼす影響を検討するため、水分含量の低下したバーミキュライト(低水分バーミキュライト)と水分を多く含むバーミキュライト(湿潤バーミキュライト)に生育する登熟期の水稲の茎基部から木部液を採取し、木部液中に含まれる各種サイトカイニンを同位体希釈法を用いてガスクロマトグラフィー/質量分析計で定量した。その結果、木部液中のサイトカイニンの含量は、いずれも登熟に伴って大きく減少したが、低水分バーミキュライトに生育する水稲ではトランス-ゼアチンとイソペンテニルアデノシンが大きく減少することによって、サイトカイニン総量が湿潤バーミキュライトに生育する水稲に比較して大きく減少することが分かった。そして、木部液中のサイトカイニン総量と老化過程における光合成速度との間には密接な直線的関係のあることが認められた。2.老化過程における葉内のアブシジン酸(ABA)含量を同位体希釈法を用いてガスクロマトグラフィー/質量分析計で定量した。その結果、ダイズでは、稔実中期までは葉のリブロース-1,5-ビスリン酸カルボキシラーゼ/オキシゲナーゼ(Rubisco)含量、窒素含量、あるいはそれらの減少とABA含量との間には関係が認められなかったが、葉の黄化が急激に進行する稔実後期では、Rubisco含量、窒素含量の減少とともにABA含量の大きな増加が認められた。3.水ストレス応答機構についてプロテインキナーゼ(PK)に視点をあてた解析を行った。その結果、キュウリ子葉では、38kDaのPKが、ABA処理、および塩ストレス処理などの水ストレス応答性のβ-アミラーゼが誘導される条件で必ず活性化されることが明らかとなり、水ストレス応答機構で重要な役割を果たしていると考えられた。
フラーレン・ナノチューブネットワークの電子状態及び生成過程の理論的研究

(1)カーボンナノチューブの成長過程のシミュレーション:単層カーボンナノチューブの成長過程を理論的に解明するため、根元成長モデルに基づいた分子動力学シミュレーションを行った。炭素原子間の相互作用としてTersoff-Brennerポテンシャルを用い、基盤のニッケル金属原子と炭素原子間の相互作用としては、第一原理計算の結果を参照して、モデルポテンシャルを作成した。基盤に突起の存在を仮定し、この突起にチューブの種(フラーレンの一部を切り出したもの)が付着し、その根元から成長するという状況設定のもとで成長のシミュレーションを行った。アームチェア型5x5と10x10、およびジグザグ型15x0のシミュレーションを行った。いずれの場合も、基盤との相互作用が大き過ぎると、根元で7員環や8員環など負の曲率をもつ員環が成長し、成長が妨げられる。一方相互作用が小さ過ぎるとクラスターが基盤からはがれてしまうという結果が得られた。相互作用が適切な場合は、ある程度チューブが成長することが確かめられたが、途中まで成長すると、5員環や7員環などの欠陥が6員環に修正されない限り成長が止まってしまうという結果を得た。(2)カーボンナノチューブ系の誘電関数の計算:カーボンナノチューブおよびフラーレンを内包したカーボンナノチューブを束ねた結晶の誘電関数を計算した。強い双極子選択性により、誘電関数は強い異方性を示す。チューブにおいて、実験で知られている吸収係数のピーク(0.7eVおよび1.2eV付近)は、チューブ軸に平行な電場を持つ光による吸収であることを確認した。フラーレンを内包したチューブでは、それぞれが単独に存在する時の吸収に加えて、新たに許容される遷移(0.5eV以下や2eV付近)などが特徴的に現れることを発見した。単層カーボンナノチューブの成長過程を理論的に解明するために、根元成長モデルに基づいた分子動力学シュミレーションを行った。炭素原子間の相互作用としては、Tersoff-Brennerポテンシャルを用いた。また、炭素・ニッケル金属原子間の相互作用エネルギーに関する第一原理計算の結果を参照して、基盤(連続体モデル)との相互作用ポテンシャルを作成した。温度一定のシュミレーションを行うため、ランジュバン方程式を解いた。基盤に突起の存在を仮定し、この突起にチューブの種(フラーレンの一部を切り出したもの)が付着し、その根元から成長するという状況設定のもとで成長のシュミレーションを行った。現在までに、アームチェア型5x5と、ジグザグ型10x0のシュミレーションを行った。アームチェア型5x5の場合は、基盤との相互作用を大きくすると、根元で5員環や7員環ができ成長が妨げられ、一方小さくするとクラスターが基盤からはがれてしまうという結果が得られた。この結果は、アームチェア型5x5が実験的に作成されていないことと符合する。ジグザグ型10x0の場合は、先端が閉じていなかったため、先端部の原子と根元の原子間にブリッジができてしまい、正常に成長しなかった。このことから、先端部は閉じている必要があることが分かった。いずれにしても、直径の小さな(5Å程度)のチューブは成長しにくく、もっと大きなチューブのシュミレーションを試みる必要がある。
温度応答性セグメントを組み込んだ生分解性高分子ミセル型核酸キャリアの構築

アンチセンス核酸は、難治性疾患に過剰発現する遺伝子を選択的に抑制する次世代の分子標的薬として期待されているが、治療応用に向けて標的組織や細胞への送達効率を高める技術の確立が求められている。本研究では、送達技術の第一の課題である生体内での安定性の向上を狙い、温度応答性セグメントを組み込んだ熱安定化ミセル型ナノ粒子の調製を試みる。生分解性をもつポリアミノ酸ベースのポリマーの新しい構造を開発し、25度付近に相転移する温度応答性を示すことを明らかにした。このポリマーは、生体適合性の高く、更なる高機能なキャリア設計を可能にすると考えられる。生分解性ポリマーをベースとしたASO内包ミセルの調製のため、親水性の保護層であるポリエチレングリコール(PEG)セグメント、温度応答性セグメントとして生分解性のあるポリアミノ酸由来のポリマー、ポリカチオン性ポリアミノ酸を有する三元系ブロック共重合体の合成を検討した。まず、温度応答能を確認するため、PEG-ポリアスパラギン酸(PAA)にアミノアルコール(NH2-CnOH)を導入したポリマーの合成を行った。当研究室によった合成手法に則り、PEG-ベンジル基保護PAAと過剰量のアミノアルコールを反応させることにより、二元系ブロック重合体の合成を行った。サイズ排除クロマトグラフィー(SEC)より単一の成分が、核磁気共鳴法(NMR)によりアミノアルコールは90%導入されていることが確認された。光散乱法により、20°Cから60 °Cの範囲でポリマーの凝集状態の追跡を行ったところ、測定した温度域で凝集状態に変化が見られなかった。そこで、温度応答性をより詳細に検討するため、温度応答性PAAセグメントのみからなるポリマーの合成を検討した。しかし、先ほどの手法では側鎖修飾率が40%程度まで低下した。そこで、先行論文に記載されている手法に変更したところ、PAAポリアミノ酸主鎖の分解がみられ、低分子アミノ酸となっていることがSECにより観察された。また、側鎖修飾率40%のポリマーについて温度応答性の確認の試みを行ったが、低温状態でも水への溶解性が著しく低下していたため、疎水性が高く温度応答性はないと考えられる。現状の合成手法では、PAAベースの温度応答性セグメントは、その分解性の高さから、安定性と温度応答性を両立することが難しいことがわかった。このことから、三元系トリブロック共重合体に組み込むことは難しいと考えられる。このため、ポリマーデザインを再考する必要があることがわかった。この結果は、当初の計画作成時点では想定できなかったことであり、研究計画に数ヶ月の遅れが生じている。前年度にポリアスパラギン酸(PAA)の骨格へのアミノアルコールの反応は、ポリアミノ酸主鎖の分解が主に見られ、温度応答能が得られなかったため、今年度は分解性の低いポリグルタミン酸(PGA)骨格を使う検討を行った。条件検討と温度応答能の検討のため、PEGやポリカチオンを含まないPGA高分子へのアミノアルコール導入を検討した。反応温度、反応時間、溶媒の検討を行ったが、導入率が40%程度に止まり、4 °Cで水溶性が得られなかず、本目的には不適であると判断した。そこで、アミノアルコール導入に変わる温度応答セグメントの検討を行った。他の温度応答ポリマーとして知られるPNIPAMやポリオキサゾリンのようにN-アルキル基を用いることで、溶媒との水和性や疎水性を目的の機能に調節することができると考えた。ジアルキルアミノ基をPAAの側鎖に導入するアミノ化反応を行ったところ、こちらは定量的な導入がNMRにより観察された。中でもジブチルアミノ基を導入したポリアミノ酸は水溶性があり、構造的に疎水性が予測されることから、目的のポリマーとなることが期待される。合成したポリマーの0.1 wt%水溶液を作成し、温度を変化させて散乱光強度を測定したところ、25 &#186;C付近での相転移が観測された。続いて、PEG-PAAジブロック共重合体でジブチルアミノ基導入ポリマーの温度応答能を測定すると、同じく25 °C付近での相転移が観測され、本研究の目的の温度応答セグメントとして利用できることが期待される。本年度は、引き続き三元系ブロック共重合体の合成の検討を行う予定である。前年度の結果を考慮し、分解性の低いポリグルタミン酸(PGA)の側鎖にNH2-CnOHを導入した高分子の合成と物性の検討を行う。まずは、PEGやポリカチオンを含まないPGA高分子を合成し、温度応答性を確認する。その後、三元系ブロック共重合体の合成を行い、当初の機能性高分子の検討を行う。

合成した三元系ブロック共重合体はNMRやSECにより分析する。また、光散乱法や示差走査熱量計を用いて、温度応答能の評価を行う。合成した各種高分子とASOとを氷冷下にて水溶液中で混合し、高分子ミセルの調製を行う。調製した高分子ミセル溶液をヒトやマウスの体温に近い37 °Cに昇温することで、温度応答性セグメントを疎水化し、中間保護層を形成する。以降の評価は37 °Cにて行う。電気泳動や光散乱法、電子顕微鏡を用いて、ミセルの構造解析を行ったあと、生体内でPIC型高分子ミセルの障害となる血清タンパクやポリアニオンが誘起する解離を、異なる濃度の血清やヘパラン硫酸と混合し、蛍光相関分光法や電気泳動を用いて評価する。また、その中での有望な候補に対して、蛍光標識核酸を用いてミセルを作成、動物に投与し、その蛍光強度の継時変化を観察することで、生体内安定性の評価を行う。側鎖に導入する網のアルコールのアルキル鎖の少なした温度応答性を有さないポリマーと比較することにより、生分解性の温度応答性三元系ポリマーによるミセル安定化の実証を行う。29年度が最終年度であるため、記入しない。科学29年度が最終年度であるため、記入しない。
植物からのモノハロメタン放出の環境応答性と生理学的意義の解明

成層圏オゾンの破壊に関与する塩化メチルは、ほぼ全てが自然由来である。近年、熱帯植物が大量の塩化メチルを放出するとの報告があり、植物が塩化メチルの重要な発生源であることが明らかにされた。しかし、塩化メチル等のモノハロメタンの合成機構やその生理学的役割に関する知見は不明であった。本研究では、シロイヌナズナをモデル系とし、モノハロメタン合成に関わるAtHOL1遺伝子の分子生理学的解析を行った。シロイヌナズナのAtHOL1遺伝子は病害抵抗性に関与するという仮説モデルを提唱することができた。モノハロメタン合成酵素遺伝子として、シロイヌナズナよりHOL遺伝子(本研究ではAtHOL1と呼ぶ)が単離されている。本年度は、AtHOL1の相同遺伝子としてシロイヌナズナよりAtHOL2とAtHOL3遺伝子を、イネよりOsHOL1とOsHOL2遺伝子を同定し、それらのcDNA単離を行った。シロイヌナズナにおいて、AtHOL1が最もmRNA蓄積量が高く、AtHOL2、AtHOL3のmRNA蓄積量は低いことを明らかにした。AtHOL1破壊シロイヌナズナにおいてモノハロメタン放出が消失するという知見からも、細胞内のモノハロメタン合成酵素活性をAtHOL1が主に担うことが示唆される。また、シロイヌナズナおよびイネのHOLについて大腸菌を用いた融合タンパク質の合成を行った。シロイヌナズナ由来のAtHOL1、AtHOL2、AtHOL3について作成した融合タンパク質は、いずれもヨウ化物イオンに対するS-アデノシルメチオニン依存的なメチル基転移酵素活性を持つことを示した。この活性はAtHOL1が最も高く、AtHOL2はほとんど活性がみられず、AtHOL3がAtHOL1の約4割の活性を示した。シロイヌナズナの3相同遺伝子のうちAtHOL1のみが、ハロゲン化物イオンだけでなく、擬ハロゲン化物イオンであるチオシアン酸イオンに対しても高いメチル基転移酵素活性を示すことを明らかにした。シロイヌナズナの3相同遺伝子の各T-DNA挿入株を単離し解析を行ったところ、AtHOL1破壊株のみがチオシアン酸カリウムを含む培地上で枯死することを示した。チオシアン酸イオンは、ある種のグルコシノレートの分解により生成するが、AtHOL1がこの代謝に関わる可能性が示唆された。モノハロメタン放出に関わる遺伝子として、シロイヌナズナよりHOL遺伝子(本研究ではAtHOL1と呼ぶ)が同定されている。昨年度までに、1) AtHOL1相同遺伝子が植物界に広く存在すること、2)シロイヌナズナにはAtHOL1の相同遺伝子としてAtHoL2とAtHoL3遺伝子が存在すること、3)この3遺伝子がコードするタンパク質がS-アデノシルメチオニン依存性メチル基転移酵素活性を有すること、4) AtHOL1タンパク質がチオシアン酸イオンに対するメチル化活性が高いこと、5) AtHOL1遺伝子破壊シロイヌナズナがチオシアン酸イオンに高い感受性を示すこと、を明らかにし、生体内においてAtHOL 1がチオシアン酸イオンの代謝に関わる可能性を示している。チオシアン酸イオンは、ある種のグルコシノレート(インドールグルコシノレート等)の加水分解により生成することが、これまでにin vitro系において明らかにされている。本年度は、シロイヌナズナにおけるチオシアン酸イオンの生成が、組織の傷害およびミロシナーゼに依存することを明らかにした。また、シロイヌナズナにおいて生成したチオシアン酸イオンは、AtHOL1依存的にメチル化されチオシアン酸メチルへ代謝されることを示した。チオシアン酸イオンのメチル化によるチオシアン酸メチルへの変換は、いくつかの植物病原細菌や非病原細菌に対する生育阻害活性を高めることを明らかにした。AtHOL1破壊シロイヌナズナの幼苗は野生型シロイヌナズナと比較して、ある植物病原細菌に対する抵抗性が低下したことから、AtHOL1はシロイヌナズナにおいて病害抵抗性に関与する可能性が示された。モノハロメタン放出に関わるとして同定されたAtHOL1遺伝子は、シロイヌナズナにおいては病害抵抗性に関与し、モノハロメタン放出はチオシアン酸イオン代謝の副産物である可能性が示唆された。
非同期分散共調システムにおける予防保全スケジュールの生成に関する研究

本年度は研究の最終年度にあたるため,信頼性システムの評価を中心にした理論的研究を行った.特に,対象とするシステムを複雑な非線形モデルとしてとらえることにより,ニューラルネットワークに代表されるソフトコンピューティングの技法を予防保全スケジュールの生成問題に適用した.具体的には,(i)ソフトウェア最適リリース問題(ii)多次元モデルにおけるスペア部品の在庫・補給問題(iii)コンピュータシステムの最適バックアップ問題(iv)実システムにおける故障発生頻度の推定問題について考察を行った.(i)のソフトウェア最適リリース問題では,階層型ネットワーク,リカレントネットワーク,GMDHネットワークの3種類のネットワークモデルを応用した.また,(ii)(iii)の問題に対しては,マルコフ解析ならびに確率的最適化法のテクニックが適用された.(iv)の問題では,現実の屋内不点故障件数の推定には階層型ネットワークを,再生関数の計算アルゴリズムには動径基底関数ネットワークがそれぞれ用いられた.非線彩システムとしての信頼性・保全性モデルは他にも数多く存在し,本研究で得られた技法および知見が今後有効になるものと考えられる.本研究では,非同期分散共調システムにおいて予防保全スケジュールを生成するための手法を開発することを試みた.先に述べたシステムの同期的ブロック単位を,新たにペトリネットの時間待ち行列プレース(timed queueing place)とみなすことによって,連続時間マルコフ連鎖に変換する.このマルコフ連鎖の状態集合は元のペトリネットの状態の部分集合となるので,変換されたマルコフ連鎖の遷移確率行列は再生点間におけるペトリネットの進化をすべて調べることによって特定化される.この段階で状態空間爆発の問題を避けるために,マルコフ連鎖に拡散近似を適用した.このような近似手続きの利点として,(i)定常アベイラビリティなど比較的長い時間スパンを想定した信頼性評価尺度を計算するためには,マルコフ連鎖の極限における振る舞いを特徴づける連続状態確率過程を用いて近似することが数学的に好ましい,(ii)予防保全スケジュールを生成する問題は連続型確率制御問題に帰着され,保全スケジュール生成のためのアルゴリズムを比較的容易に求めることが可能となる,(iii)中心極限定理に代表されるように,ブラウン運動に関する強力な性質が使えるため,最終的に導出される非同期分散システムのペトリネット表現は,従来の手法によるものよりも数十倍縮小されたサイズで実現できる可能性がある,などが挙げられる.本研究では,分散データベースシステムにおける障害回復にこの新しい手法を適用し,解の精度ならびに計算効率性の観点から従来法との比較を行った.さらに,本手法に基づいたネット指向ソフトウェアの設計およびリアルタイム制御用プログラムを実現するために,提案された予防保全スケジュールの生成アルゴリズムを確率アルゴリズムの観点から評価し,汎用性の高いシミュレータの開発を目指す.本年度は研究の最終年度にあたるため,信頼性システムの評価を中心にした理論的研究を行った.特に,対象とするシステムを複雑な非線形モデルとしてとらえることにより,ニューラルネットワークに代表されるソフトコンピューティングの技法を予防保全スケジュールの生成問題に適用した.具体的には,(i)ソフトウェア最適リリース問題(ii)多次元モデルにおけるスペア部品の在庫・補給問題(iii)コンピュータシステムの最適バックアップ問題(iv)実システムにおける故障発生頻度の推定問題について考察を行った.(i)のソフトウェア最適リリース問題では,階層型ネットワーク,リカレントネットワーク,GMDHネットワークの3種類のネットワークモデルを応用した.また,(ii)(iii)の問題に対しては,マルコフ解析ならびに確率的最適化法のテクニックが適用された.(iv)の問題では,現実の屋内不点故障件数の推定には階層型ネットワークを,再生関数の計算アルゴリズムには動径基底関数ネットワークがそれぞれ用いられた.非線彩システムとしての信頼性・保全性モデルは他にも数多く存在し,本研究で得られた技法および知見が今後有効になるものと考えられる.