hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
保全/修復を目的とした干潟地盤環境の評価と設計技術に関する研究

地球物理学的手法の一つとして採用した表面波探査は,地盤の硬軟に対応したせん断波速度によって干潟地盤堆積構造を効率的に把握することにおいてきわめて有効であった。探査や物理試験により定量化された干潟堆積構造(地盤の硬軟,間隙分布)は,波浪や潮汐流を通じて土砂が堆積した後,潮汐に伴う地下水位変動の影響を受け,これに起因したサクション動態に基づく土骨格の繰返し弾塑性変形の帰結として定量的に説明できることを明らかにした。小型UAVを使った航空写真撮影を行い,時刻ごとの水際線の変化を捉えることによって,きわめて平坦な干潟地盤の微地形を効率的かつ精密に把握できた.高解像度画像により底生生物の巣穴やその密度等をも捉えることができた。微地形によって作り出される土砂環境に関連して,コメツキガニの巣穴住活動における適合場すなわち臨界・最適・限界状態は,間隙状態に応じてサクションによって誘起される土砂環境場(粘着力と硬さ)が支配していることを一連の室内地盤および生物実験を通じて明らかにした。さらに,干潟の代表的底生生物で水産有用種でもあるアサリにも着目し,その潜砂能力が土砂環境動態に強く依存していることを示した。研究代表者ならびに研究分担者らは,事前の基礎的な研究において,生態や水質・水理を主眼とする従来研究とは異なった新しい研究」アプローチ"生態地盤工学"を新たに展開し,干潟土砂に着目した研究に取り組んできた.その結果,干潟土砂表層において,潮汐に伴う地下水位変動に起因したサクションの有意な動態を観測するとともに,大型水槽実験と結果の理論モデル化/解析を通じて,サクション動態が表層地盤の間隙構造の形成に重要な役割を担っていることを明らかにした.これらの事前の研究成果を踏まえて,本研究の初年度に当たる平成18年度は,実際の干潟地盤において,地球物理学的手法を適用して堆積構造の効率的かつ定量的な把握,ならびに,その堆積構造の形成要因を考察した.加えて,砂質干潟における典型的な巣穴底生生物であるコメツキガニを取り挙げて,住活動形態と土砂環境動態の関わりを現地観測により調べ,一連の室内生物実験により巣穴住活動に適合した土砂環境場を明らかにすることを試みた。また,任意時刻に低空で自律飛行できる小型のUAV(無人飛行機)を活用して,搭載した小型デジタルカメラで撮影した航空写真により干潟微地形を効率的に時空間評価する手法を開発し,その適用性を検討した,得られた成果は以下に示すとおりである.・地球物理学的手法の一つとして採用した表面波探査は,地盤の硬軟に対応したせん断波速度によって干潟地盤堆積構造を効率的に把握することにおいて有効である.探査や物理試験により定量化された干潟堆積構造(地盤の硬軟,間隙分布)は,波浪や潮汐流を通じて土砂が堆積した後,潮汐に伴う地下水位変動の影響を受け,これに起因したサクション動態に基づく土骨格の繰り返し弾塑性変形の帰結として定量的に説明できることを明らかにした.・コメツキガニの巣穴住活動における適合場すなわち臨界・最適・限界状態は,間隙状態に応じてサクションによって誘起される土砂環境場(粘着力と硬さ)が支配していることを一連の室内地盤及び生物実験を通じて明らかにした.・干潟は波浪の影響が極めて小さく穏やかな水面を有することから,小型UAVを使った低空からの高分解能航空写真撮影で水際線の変化を捉えることにより,きわめて平坦な干潟地盤の微地形を効率的かつ精密に把握できることがわかった.自然干潟のみならず,人工干潟の場合には,地盤高の管理にも有用な手法であると思われる.同手法において高分解能画像を得れば底生生物の巣穴やその密度等をも捉えることができ,干潟微地形と干潟生物とを関連づけるような研究においても今後の発展的活用が期待される.研究代表者ならびに研究分担者らは,生態や水質・水理を主眼とする従来研究とは異なった新しい研究アプローチ"生態地盤学"を新たに展開し,干潟土砂に関する研究に取り組んできた.本研究課題の初年度に当たる平成18年度には,実際の干潟地盤において,地球物理学的手法である表面波探査を適用して堆積構造の効率的かつ定量的に把握し,その堆積構造の形成要因を考察した.加えて,砂質干潟における典型的な巣穴底生生物であるコメツキガニを取る挙げて,住活動形態と土砂環境

動態の関わりを現地観測ならびに室内生物実験により調べ,巣穴住活動に適合した土砂環境場を明らかにした.2年目に当たる平成19年度は,干潟の代表的底生生物で水産有用種でもあるアサリに着目し、その潜砂能力が土砂環境動態に強く依存していることを示した.上述の干潟土砂の堆積構造のみならず底生生物の住活動を支配するのは干潟土砂環境動態であり,これと密接に関連する干潟微地形を高精度かつ効率的に評価する手法についても平成19年度に新たに開発した.任意時刻に低空で自律飛行できる小型UAV(無人飛行機)を活用し,搭載した小型デジタルカメラで撮影した航空写真により干潟微地形を効率的に時空間評価するものである.干潟の水際近傍の水面は,波浪の影響が極めて小さく穏やかであるという特徴を活かし,高分解能な低空からの航空写真撮影で潮位とともに変化する水際線を捉えることにより,きわめて平坦な干潟地盤の微地形を効率的かつ精密に把握できることを明らかにした.高分解能な航空写真が得られれば底生生物の巣穴やその密度等をも捉えることができる.干潟微地形と干潟の動植物とを関連づけるような研究においても今後の活用が期待できる.当該年度の研究成果は,以下の3点にまとめられる.(a)江奈湾干潟において,小型UAVを使った航空写真撮影を行った.時刻ごとの水際線の変化を捉えることにより,きわめて平坦な干潟地盤の微地形を効率的かつ精密に把握できた.高解像度画像により底生生物の巣穴やその密度等をも捉えることができた.また,干潟土砂の堆積情報を効率的かつ高精度に得るためにMASWによる探査を行い,せん断波速度構造すなわち地盤の硬軟の分布を得た.結果はハンディ・ジオスライサーにより確認した地層の層序とも整合するものであった.(b)多種多様な規模・土質の干潟において岸沖測線に沿ったせん断波速度構造ならびに地盤高データに対してスペクトル解析を行い,卓越波長に着目して干潟の特徴を定量的に評価した.多段バー・トラフが発達した干潟ではそれに対応した波長4090mが卓越するのに対し,泥質干潟や広大・穏やかな干潟では卓越波長は見られない.亜熱帯干潟で地中の石灰岩が表層に突出している場合,卓越波長はその影響を強く受ける.(c)濤沸湖の湖口砂州干潟においてMASWによる探査を実施し,土砂の堆積形成史は以下のように復元できると推察された.1)湖口左岸側砂州と陸地のせん断波速度構造が類似しており,当該砂州はかつて陸続きであった.2)北側と南側の2本の澪筋の位置は長期にわたり安定していた.3)湖口砂州の形成による澪筋の閉塞や流域開発による河川流量の減少により,澪筋内に泥土が堆積するようになった.4)現在の本流となっている西側の澪筋から湖奥に向かって砂が遡上して砂州が成長している.澪筋や深い部分に堆積した泥土の上に砂が堆積する状況にある.以上の記述は,航空写真の記録や地元の方の証言とも整合するものであった.
大規模文字列データ解析のためのアルゴリズムとデータ構造の開発

近年ウェブページやゲノム配列などの大量の文字列データが安価に得られるようになったことで、これらから有用な情報を抽出するための手法の重要性が増している。本研究の目的は大規模文字列解析を効率的に行うためのアルゴリズムとデータ構造の開発である。前年度までに、既存の文字列解析手法を発展させタンパク質立体構造のための高速解析手法を開発する、という課題を設定し、具体的な方法も大まかに決定していた。タンパク質立体構造同定法の発展により、多くの立体構造情報が得られるようになってきているが、立体構造に対する標準的な類似度である構造アラインメントは多くの計算時間が必要であり、大規模データ解析に応用困難である。そこで我々はタンパク質立体構造に対する新しい類似度とその効率的な計算法を開発した。この類似度は文字列検索のアイディアに基づくため、二次元接尾辞木という既存のデータ構造を応用し、構造アラインメントよりも小さい計算量で求められる。また、この類似度はカーネル関数の一種になっており、サポートベクターマシン(SVM)と組み合わせて立体構造の教師あり分類に応用可能である。本年度は前年度までに得られた上記のアイディアの有用性を調査するため、さらなる理論的改善および、実験による評価を行った。前者に関しては提案手法をより実践的にするための変種の設計と、SVMの予測をデータベースのサイズによらない計算量で行うためのアルゴリズムを開発した。後者については、タンパク質データベースSCOPを用いた実験を行い、提案手法は類似の既存手法と殆ど遜色ない精度の分類を、少なくとも300倍以上高速に行えることを確認した。また、これらの結果をまとめた論文の草稿を作成し、今後国際会議に投稿予定であるほか、本研究提案者の博士論文にも一部、本研究で得られた成果を含めた。27年度が最終年度であるため、記入しない。そのためのアプローチとして、研究代表者がそれまでに行ってきた研究を発展させて、文字列カーネルに基づく高速文字列分類手法を研究する.具体的な問題として当初は自然言語の文の意味に基づくクラスタリングを高速化することを予定していた。しかし、既存手法を吟味したところさらなる高速化は困難であることが分かった。一方、この既存手法のアイディアを使ってタンパク質の立体構造の分類に文字列カーネルを応用できる可能性があることに気づき、ターゲットをこちらに変えた。タンパク質立体構造の分類はタンパク質の機能予測、データベースの管理などに応用がある重要な問題であるが、既存手法は立体構造のアラインメントに基づくため大量の計算時間が必要であった。我々はタンパク質のアミノ酸残基同士の隣接関係を表すグラフに基づくカーネルおよびその効率的な計算法を開発した。このカーネルは既存手法と異なりアミノ酸残基同士の対応付けという組み合わせ最適化問題や、RMSDなどの代数的な照合を含まず、文字列に対するカーネルのテクニックを応用できる。また、カーネルを効率的に求めるために、接尾辞木というデータ構造の新しい一般化を考案した。このデータ構造は既知の一見無関係に見える二つのデータ構造の中間的なデータ構造として解釈することができ、本研究に限らず文字列アルゴリズム一般の文脈でも興味深いものである。このデータ構造を用いて新しく提案したカーネルをひじょうに効率的に求めるアルゴリズムを開発した。現在、提案手法の分類精度を評価するための計算機実験を行っている。研究実績の概要で述べたように、本研究では、途中で一度ターゲットとする問題を変更した。

この軌道修正は研究目的の変更を必要とするほど大きなものではなく、また、当初の問題に対する考察が変更後の問題に対する重要なアイディアにつながったので無駄ではなかったものの、当初の予定にはないことであったため、その分計画の進捗が遅れることになった。27年度が最終年度であるため、記入しない。既に理論面の考察は終わっているので、今後は計算機実験により提案手法の有効性を評価し、結果を論文にまとめる。実験では既存手法との比較の他に、提案手法について考えられる様々なバリエーションのうち主要なものについて、性能に与える影響を見る。
反応サイト分離型光触媒反応器の開発/硫黄を電子源とする太陽光による水還元水素生産

1.研究の目的1)光触媒反応工学の開拓:反応工学的に考察し、実験により立証する。2)薄膜型米触媒の開発:太陽光効率*3%以上で水素を生産する光触媒を完成させる。2.研究結果1)「光触媒反応工学の構築」硫黄を電子源とする光触媒水還元水素生産反応速度は(1)式で表された。r:水素生成速度[mol-H_2h^<-1>]、C:反応物硫化ナトリウム濃度[M]、A:光触媒の入射光と直交する面積(投影面積)I_0:光強度[w m^<-2>]k_0は光強度[w m^<-2>]が小さいときはほぼ一定であるが、光強度が大きいときは光強度増大に伴い小さくなる(近似的に光強度の平方根の逆数に比例する)。当実験では太陽光強度1000[w m^<-2>]以上ではk_0は光強度増大に伴い小さくなった。ただし、触媒粒子径を小さくする等で、粒子表面反応速度を相対的に粒子内部での電子・正孔再結合速度に対して大きくすれば比例領域がより高い光強度まで延長されうる。2)「反応サイト分離型光触媒反応器開発」光触媒中の電子と正孔の輸送機構、電子と正孔の再結合、表面逆反応等の光触媒の特徴を把握することで、光利用効率(量子収率)を数倍向上させる膜型光触媒反応器を開発した。1.反応サイト分離型薄膜光触媒の作製と性能評価実施内容:金属チタン薄板の表側にナノポーラス酸化チタン薄膜、裏側に白金をコーティングした光触媒薄膜(反応サイト分離型薄膜光触媒)を作製した。表側は酸化反応サイト、裏側は還元反応サイトである。酸側を蟻酸水溶液、還元側を酸性水で満たし、光照射下での反応性能を従来型薄膜光触媒との比較で評価した。結果:外部量子収率20%で水素が還元側で生成した。比較実験(従来型の酸化チタン薄膜光触媒、すなわち表側は酸化チタン、裏側は不活性材料)では外部量子収率3。7%であり、反応サイト分離型の優位性が証明された。2.光触媒反応の反応工学的研究実施内容:硫化水素からのCdS/ZnS光触媒による水素生成について、反応温度、反応物濃度、攪拌有無、触媒量、照射強度等の反応工学的パラメーターの反応速度への影響を調べた。結果:2)反応速度は硫化物イオン濃度に関する1次反応速度式、3)攪拌律速ではない。4)太陽光照射強度付近で照射強度と弱い正相関5)上記結果は総合的に光触媒反応が反応物の吸着速度律速であることを示唆した。6)太陽光利用の実用化では太陽熱による反応液加熱が反応速度を大幅に高めることが判明した。7)外部量子収率18%で水素が生成し、太陽電池と同等以上の太陽光効率が得られた。酸側を蟻酸水溶液、還元側を酸性水で満たし、紫外光照射下での反応速度と反応条件,触媒製法との関係を評価した。結果:蟻酸溶液のpH増大に伴い反応速度が向上した。酸化チタン膜の細孔空隙率が小さい触媒は反応速度が低かった。最適条件では外部量子収率28%で水素が還元側で生成した。2.光触媒反応の反応工学的研究実施内容:硫化水素水からの光触媒による水素生成について、ZnS-CuInS_2-AgInS_2触媒では可視光照射下で反応温度、反応物濃度、攪拌有無、触媒量、照射強度等の反応工学的パラメーターの反応速度への影響を調べた。CdS/ZnS触媒では触媒粒子径の反応速度への影響を調べた。結果:2)反応速度は硫化物イオン濃度に関してラングミュア型の依存性。

3)太陽光照射強度付近で照射強度と弱い正相関4)上記結果は総合的に光触媒反応が表面反応律速であることを示唆。5)太陽光利用の実用化では太陽熱による反応液加熱が反応速度を高めることが判明。外部量子収率7%。1)触媒粒子の小径化に伴い比表面積増大を大きく上回る比率で反応速度が増大。光触媒反応の反応工学的研究実施内容:硫化水素水からの光触媒による水素生成について結果:1.共沈法で作成した粒子径約25ミクロンのCdS/ZnS触媒を噴流衝突法により粉砕し、触媒粒子径と光触媒水素生成反応の光量子収率と粒子系の関係を測定した。2.上記の結果、粒子径5ミクロン以下では粒子径の減少とともに量子収率が急激に向上することがわかった。3.別の実験で触媒総表面積を増大させても量子収率は向上しないことを確認済(過剰量の触媒を使用)であることから、上記の量子収率向上は小径化に伴う触媒表面積増大によるものではなく、小径化に伴う触媒粒子内部の電子と正孔の再結合反応量減少の結果と推論した。光触媒反応の反応工学的研究実施内容:1.漏光型光触媒反応器の研究2.光触媒量子収率と光触媒粒子径および光照射強度の関係についての理論的考察(触媒粒子内電子正孔発生速度、粒子内電子正孔再結合速度、表面電子正孔再結合速度、表面反応速度等を組み合わせた)と実験結果との対照。結果:1.光ファイバーの端面から入光し側面から徐々に漏光する光ファイバーを作製し、側面(光ファイバーの全長外周面)に多孔質酸化チタンをコーティングすることで光触媒ファイバーを作製した。さらに光触媒ファイバー役3000本を束ね円筒容器に収納し、漏光型光触媒反応器とした。従来の緻密酸化チタンの3倍の活性を示した。研究結果を光化学討論会、2007年9月、松本で発表した。2.光照射強度と光触媒反応速度の関係を理論的に考察し、半理論式として(1)式を導出した。光触媒反応速度r∝1/(1/I_0+1)A(1)I_0:光照射強度(光子数/時間/面積)、A:照射投影面積実験結果も(1)式と同様の傾向であり、反応速度は太陽光照射強度未満では照射強度に比例し、太陽光照射強度以上では反応速度は飽和値に近づいた。3.光触媒粒子径と量子収率の関係を考察し、光透過限界距離未満の粒子半径では、粒子径の減少につれて量子収率が1.0に漸近すると結論した。近似式(2)を導出した。実験結果もこの考察結果と同様であった。量子収率Φ∝1/(b+c×R)(R<光透過限界距離)(2)
痴呆性高齢者の認知・前頭葉機能の改善に関する実験的・介入研究

本研究の主な目的は、痴呆性高齢者に対して、音読・計算による介入をおこなうことによってどのような効果がみられるかということについて、コミュニケーション要因も加えて検討すること、また、高齢者の認知機能や前頭葉機能の特徴を、加齢に伴う変化も含めて、明らかにすることであった。本研究の実施にあたっては、大勢の調査協力者(調査対象者、サポーター)の協力が不可欠となる。そのため、まず、研究プロジェクを支える体制作り(サポートネット)を行い、地域住民、行政等の協力のもと、研究をおこなっていった。認知症高齢者て自立高齢者を対象としたこれまでの研究において、音読・計算課題の実施に加えて、サポーターとの適度(中程度)なコミュニケーションが、認知機能の改善に効果的であるということ、また、これらの要因が日常生活に及ぼす可能性があることが示唆された。NIRS(近赤外線光イメージング装置)を用いての介入前後の変化の分析もおこなった。さらに、認知症高齢者を対象にした、3年に渡る縦断的データを用いて、音読・計算・コミュニケーションの継続的な効果についての、分析を行い、一定の効果が認められた。高齢者や大学生のグループ、そして、広範な年齢域(20歳代70歳代)の方を対象に、適宜、様々な課題(SRC課題、ストループ課題、FAB課題、記憶課題、計算課題、語彙課題等)を実施し、高齢者の前頭葉機能や認知機能の特徴、そして、加齢変化についても明らかにしていった.本研究の主な目的は、痴呆性高齢者に対して、音読・計算による介入をおこなうことによってどのような効果がみられるかということについて、コミュニケーション要因も加えて検討すること、また、高齢者の認知機能や前頭葉機能の特徴を、加齢に伴う変化も含めて、明らかにすることであった。高齢者や大学生のグループ、そして、広範な年齢域(20歳代70歳代)の方を対象に、適宜、様々な課題(SRC課題、ストループ課題、FAB課題、記憶課題、計算課題、語彙課題等)を実施し、高齢者の前頭葉機能や認知機能の特徴、そして、加齢変化についても明らかにしていった.本研究の目的は、音読・計算による痴呆高齢者の認知機能の改善が、音読や単純な算数課題の遂行が主要な要因であるかどうかを検討することである。具体的には、音読や計算という課題の遂行のみによる効果なのか、あるいは課題遂行に伴って生じる高齢者とサポーター(課題を提供し学習を行わせる人)との間で発生するコミュニケーションの効果も関与しているかの検討を行うことを目的とした。上記の目的の達成のためには、50人前後の実験協力者の確保が不可欠となる。まず、このプロジェクトに協力者として参加してくれるサポーターを大学・老人施設・近隣から募り、体制(サポートネット)作りを行い、また、適宜、研修も実施した。これらの過程を経た上で、コミュニケーションの程度に応じた実験群3群と統制群の高齢者に対して定期的(最低でも週3回、1回につき30分程度)に音読・計算の課題の遂行を6ヶ月に渡り実施していった。これらの遂行の効果をみるために、測度としては、認知機能を測定するための「MMSE」、前頭葉の機能を測定するための「FAB」、日常的な生活能力を測定するための「日常生活能力評価表」、そして、認知的加齢をもたらす要因として最近注目をあびている抑制機能をサイモン効果に関する課題他について実施し、分析を行った。本年度は、まず、昨年度に引き続き、プロジェクトとしての研究を進めていくための体制作りを昨年度にも増して、強化していった。具体的には、対象者の音読・計算課題の実施をサポートするサポーター(研究協力者)の存在が、不可欠であるため、新たにサポーターの育成を行った。研究プロジェクトの将来的な継続性ということも考慮し、近隣の住民にまでそのターゲットを広げ、サポートネットという協力体制を組織化していった。このサポートネットの協力の下、以下のの2つの研究を継続して行っていった。まず、音読・計算が認知症高齢者の日常生活に及ぼす影響については、これまでの研究対象者に対して、継続的に音読・計算を実施し、認知テスト(MMSE,FAB)や独自に開発した「生活評価尺度」や日常生活の観察を通して、詳細に分析をおこなっていった。前頭葉機能の加齢変化については、これまでの研究を踏まえて、特に抑制機能に焦点をあて、FAB,サイモン効果に関する課題、ストループ課題に加えて、Porteus迷路課題、Trial Making課題などを用いて、高齢者を含めた在宅の成人を対象にデータの収集、家族からの聞き取りも行った。ただ、対象が広範に渡るため、来年度もさらにデータの収集を予定している。

これまでの研究により、音読・計算課題に加えて、サポーターとの適度なコミュニケーションが認知機能の改善に効果的であるということ、これらの要因が認知症高齢者の認知機能や日常生活に及ぼす可能性があることが示唆された。本年度は、当該研究の最終年度にあたり、研究の総括の時期にあたっている。「音読・計算」「コミュニケーション」による介入の効果を検討するため、これまで縦断的に追跡してきた老人施設の認知症高齢者や研究協力のため大学へ来訪する高齢者を対象にして、さらに継続して「音読・計算」「コミュニケーション」による介入を行った。これまで蓄積されたこれらのデータをもとに、単年度はもとより、2年以上に及ぶ長期的な介入の効果についての前頭葉機能を始めとする認知機能、日常生活での活動にどのような効果が見られたのかについて、多面的な分析を行っていった。さらに、前頭葉機能の加齢変化については、昨年までのFAB,サイモン効果に関する課題に加えて、知能検査課題も個別に実施し、記憶課題、計算課題、語彙課題等、様々な認知課題についての20歳代70代までの広範な年齢域に渡るデータを収集できた。これらのデータをもとに、前頭葉機能はもとより、ざまざまな認知機能の加齢変化についての分析を行っていった。
太平洋沿岸の泥炭地湿原における高茎湿生草原の成立・維持機構の解明とその保全

本研究は、ウトナイ湖で近年急速に減少した高茎湿生草原の成立・維持のしくみを解明し、その保全方法を探ることを目的としている。1975年から2009年の間に急激なハンノキ林化による高茎湿生草原の減少がみられた。このような急激な高茎湿生草原の減少は、フェンが乾燥によって劣化した一時的な中生草原であることを示している。高茎湿生草原の環境は、水位はフェンとハンノキ湿生林の中間の値であり、窒素や無機イオン量が少なかった。流入河川は養分や無機イオンが多かったので、ウトナイ湖の水位上昇による湖水の供給が高茎湿生草原を再生するために、もっとも適切な方法である。ウトナイ湖の年平均水位は、観測の始まった1969年には231cmであったが、その後年々低下し、1977年には観測期間中最低の161cmになった。水位はその後増加し、最近は200210cm程度である。ウトナイ湖北西岸の50年間の群落変化をまとめると1970年代のウトナイ湖低水位が招いたこととして、19621984年に起こったハンノキ(湿地)林の増加と高茎湿生草原と湿原の減少という群落変化があげられる。その後はさらにハンノキ林が増加し高茎湿生草原が減少した。年輪測定によるとハンノキの定着は1950-1970に始まっており、水位低下は1970年以前から起こっていた可能性があった。1948年からおおよそ10年ごとに撮影された空中写真判読結果から、ハンノキ林は内陸側から湖岸側に向けて侵入しており、湖岸側の高茎湿生草原はハンノキ林の拡大にともない消失したことが判明した。高茎湿生草原がハンノキ林の伐採後の二次草原である可能性も検討したが、空中写真判読からはそのような人為撹乱の跡は確認できなかった。群落・環境解析の結果から、ハンノキ林はより標高が高く、土壌水分が少ない環境に成立していることがわかり、水位低下が近年見られたハンノキ林急増の主原因であることが示された。高茎湿生草原はハンノキ林より標高が低いため水分が多いところに分布したが、窒素や塩類量の少ない低生産的な環境も重要な成立条件であった。ハンノキ辺縁部では、ハンノキ林から高濃度の窒素と塩類が供給されるためにホザキシモツケが著しく繁茂し高茎湿生草原が消失する。北西岸の水・物質フロー解析のために行ったGPS測量によると、ハンノキ林は地表面標高が高い地域で分布を拡大しており、群落・環境解析の結果と一致した。1)ウトナイ湖とその周辺地域で、1975年と2009年に得られたカラー画像の植生と土地利用のパターンを現地調査との併用で解析した。ウトナイ湖は三角形の湖岸形状に合わせて、北西部、南西部と南東部に分けられる。陸域植生のうち35年間で最も大きな変化をしたミズナラーコナラ林は41.73ha増加した。次に裸地は27.14ha減少した。ミズナラ-コナラ林は南東部で拡大した。他の陸域の凡例区分もわずかながら変化した。水域では開水面が6.59ha減少し、1975年に14.19haあったマコモ群落が消失した。湿地域は35年間に最も激しく変化した。ハンノキ林は90.54ha増加したが、高茎湿生草原(広義:ホザキシモツケを含む)は79.20ha減少した。北西部における高茎湿生草原(狭義:ホザキシモツケ群落を含まない)はハンノキ林とホザキシモツケ群落に駆逐され減少した。ホザキシモツケ群落はハンノキ林に駆逐されつつも、一方で高茎湿生草原(狭義)を駆逐して増えており、その変化は他の2群落と同様に大きかった。その他の群落の変化はこれらの3群落よりも小さかった。2)年輪解析によると、ハンノキはコナラの生育する内陸部で80年程度の個体があり、砂丘上には60年50年の個体もあった。その一方で、この地のハンノキ林の主体が分布する平坦地に生育する林冠個体では、約40年から20年の範囲にあった。約20年前以降にもハンノキは株からの萌芽を繰り返して新しい幹も作られてはいるものの、新たな場所に定着した個体はほぼ皆無であった。したがって、主要な定着時期は約20年前で終わっているといえる。湿地域の急激な植生変化は、1970年代に起こった急激なウトナイ湖の水位低下に誘発された可能性が指摘される。

1)空中写真判読による1975年と2009年の間に起こったウトナイ湖地域の植生変動の解析ウトナイ湖とその周辺地域で、1975年と2009年に得られたカラー画像を現地調査との併用で解析した。湿地域は35年間に最も激しく変化した。ハンノキ林は90.54ha増加したが、高茎湿生草原とホザキシモツケ群落は79.20ha減少した。北西部における高茎湿生草原はハンノキ林とホザキシモツケ群落に駆逐され減少した。ホザキシモツケ群落はハンノキ林に駆逐されつつも、一方で高茎湿生草原を駆逐して増えており、その変化は他の2群落と同様に大きかった。湿地域の急激な植生変化は、1970年代に起こった急激なウトナイ湖の水位低下に誘発された可能性が指摘される。2)年輪判読によって解析されたウトナイ湖北西岸におけるハンノキ林の侵入、成立過程ハンノキの年齢は南側のACでは50年25年であるのに対して、北側の帯状区DとEではわずかに若くて45年20年程度であった。したがって、北西岸でのハンノキ林の侵入、成立は20年ほど前にはすでに終了しているといえる。3)ウトナイ湖北西岸における高茎湿生草原の分布を規定する水文化学条件の解明50ヵ所の調査定点を設置して、2010年6月から10月末まで計6回の水質調査を行った。高茎湿生草原はハンノキ林とフェンの中間的な水分環境に成立しており、他の群落に比べて無機イオン濃度が低かった。夏期の大雨後の水位上昇で高茎湿生草原への湖水の流入が可能であったが、イオンの顕著な変動はなく、高茎湿生草原の無機イオンは低濃度を維持していた。NO_3^-やT-Nの濃度変化は見られず、高濃度の窒素を含む美々川の水は流入していなかった。以上のことより、ウトナイ湖水位の堰上げは塩類濃度を上げないで水分条件を改善するため、高茎湿生草原の分布環境を拡大するための有効な方法の一つである。
ソフトマテリアルへのメソスコピックな立体規則構造の付与とその光学的性質の評価

本研究は感温性モノマーと電解質モノマーの共重合により温度、pH、イオン強度などの外部刺激に応答する感温性高分子電解質ゲルを、最密充填型シリカコロイド結晶を鋳型に用いて合成し、様々な外部環境変化に応じて構造色変化応答を示すようなソフトマテリアルを創製することを目的とした。二年間の研究を通して、サブマイクロスケールオーダーの単分散性シリカ微粒子からなる最密充填型シリカコロイド結晶を鋳型として得られる多孔質ゲルが鋳型の構造を保持することで構造色を示し、さらに、ゲルの体積変化に伴いその色調を変化させることを明らかにした。また、感温性モノマーと電解質モノママーの共重合により得られた多孔質ゲルのバッファー中における反射スペクトル測定より、ゲルの体積変化に伴う最大反射波長λ_<max>の変化および色調の変化が観測された。さらに、この、λ_<max>の変化量はゲル網目中の固定イオン基含有量の増加に伴い大きくなることがわかった。同様に、温度、イオン強度変化による多孔質ゲルから観測されるλ_<max>のシフトも確認できた。以上より、ゲルにシリカコロイド結晶の持つ微細な規則構造を保持させることで温度、pH、イオン強度といった外部刺激に応答し、構造色を変化させるゲルを得ることに成功した。これまで、pH、温度、イオン濃度、光、電場などの刺激を関知して、その体積や形態を大きく変化させることのできるソフトマテリアルは、その柔軟性やしなやかさから、アクチュエーター、生体適合性医用材料などの分野への応用が期待されている。中でも、高分子が三次元架橋された網目の中に、溶媒としての水を抱えたハイドロゲルは、応用以外にも、基礎的な性質の面白さから、多くの研究が行われている。そのユニークな性質の一つとして、ゲルは合成時の状態を記憶しているということが知られている。例えば、丸い容器でゲルを作った場合には、溶媒を吸っても吐き出しても、その立体的な形は丸のままである。これは、ゲルがそのマクロな形状を記憶したものと言える。また、ある特定の分子を水素結合などで相互作用するようなモノマーと架橋剤共存下でゲル化させると、その分子の形を相補的な穴がゲルの中に形成される。これは、ミクロなサイズのゲルの記憶である。つまり、ゲルは、あらゆるサイズに渡って構造を記憶する能力を有していると言える。本研究では、ゲルの記憶能を利用して、メソスコピックな立体規則構造を形成させ、その規則構造に由来する発色現象を環境に応答して変化させるソフトマテリアルの構築を目的とした。具体的には、リソグラフ法を用いて加工した立体的規則構造を有する酸化物や金属でできた材料を容器と見立て、その中でゲルを合成することでゲルに微細構造を記憶させる。その後、エッチングにより酸化物や金属を取り除くことで目的にゲルが得られると考えた。昨年度における一年間に得られた結果としては、特定の環境(温度、溶媒組成、pHなど)において、任意の波長の光を反射して色を示すようなゲルの調製に取り組んだ。その結果、光の波長と同程度の大きさの球状シリカからなるコロイド結晶を鋳型にすると、ゲルを調製する際のモノマー濃度、架橋剤濃度、およびその比率を変えるだけで、異なる色を示すゲルが得られることを明らかにしてきた。さらに、環境の変化に応答するような官能基を有するゲルとすることで、環境変化に伴う色変化を示す材料となることも分かってきた。本年度においては、様々な周期構造を有するポーラス材料を鋳型に用いて、任意の色調の変化を来すようなソフトマテリアルの開発に取り組む予定である。
脳波の感性フラクタル解析による歯科患者の不快感の定量評価と鎮静深度モニタへの応用

歯科治療に対し不安感や不快感などを感じる患者は多くいるが、治療中に患者の不安感などの情動を定量評価することは困難である。歯科治療中の不安や不快を軽減する麻酔管理法として鎮静法があるが、患者の情動の変化を定量評価して鎮静深度や鎮静の効果を判定することは難しい。感性工学の分野において、脳波からAnger、Joy、Sadness、Relaxの4種類の感性情報を定量評価することが可能な感性フラクタル次元解析(EFAM)という手法がある。本研究はこの感性フラクタル次元解析を新たに歯科臨床で活用し、歯科患者の感性情報の定量化を行い、鎮静患者への応用と鎮静深度モニター開発の基礎研究とするものである。
並列波面センサーを用いる新しい天体像回復法の開発

補償光学系(AO)によって部分補償された太陽像を画像後処理によって改善する手法を開発した。AO装置に新たに波面センサーを追加し、外部トリガーによって波面情報と観測像を同時に観測するようにする。その波面情報からその観測像のPSFを推定し、観測像をデコンボリューションすることによって画像改善を実現する。飛騨天文台ドームレス太陽望遠鏡で得られた観測像に適用し、良好な回復像がえられることを確認した。昨年度使用していた波面センサー(10x10マイクロレンズアレイ)の空間サンプリング性能を向上させ、14x14マイクロレンズアレイを使って波面情報を取得できるように改良した。これによって、より高精度のPSF推定が可能となった。2013年9月、飛騨天文台において、開発した波面センサーを飛騨天文台のAO装置に組み込んで太陽観測を実施し、画像回復に必要なデータを取得した。波面センサーに用いている高速カメラは4000fpsでの画像取得が可能なので、サイエンスカメラの露光中に、波面データを数枚数十枚取得できる。これらからPSFを構築する手法も開発した。画像回復では、Wiener Filter法、Lucy-Richardson法、およびWiner-Lucy chain法を用いてデコンボリューションを実施した。この中でLucy-Richardson法が最も良い結果となった。波面センシングのターゲットとなった模様の周りでは、回折限界に匹敵する解像度が得られた。ただし、そのターゲットから10秒角程度以上離れると画像処理しても解像度の改善は見られなかった。これはPSFのisoplanatismによるものである。これらの成果をまとめ、日本天文学会、SPIE、太陽研究会などで研究発表を行った。また、関連技術の成果についても学術論文誌で発表した。本研究を通して提案手法が太陽観測像の改善に有効であることが確認できた。今後、システム化と広視野化を実現するためさらなる研究が必要であると考えている。空間サンプリング性能を向上させた波面センサーの設計を行い、マイクロレンズの焦点距離とピッチ、その前面のレンズの焦点距離、カメラの画素数などのパラメータを決めた。決定されたパラメータに従って、高速カメラを購入した。しかしながら、減額によりマイクロレンズアレイを購入できなかったため、従来のレンズアレイを用いて実験を実施することにした(空間性能が従来どおり)。2012年9月、飛騨天文台において、開発した波面センサーを飛騨天文台のAO装置に組み込みこんで太陽観測を実施し、画像回復に必要なデータを取得した。開発した画像回復ソフトウェアは、(1)波面センサで取得したデータからPSFを導出する機能、(2)像の位置ずれを補正して長時間露光PSFを推定する機能、(3)デコンボリューションを実施する機能、を持っている。デコンボリューション法としてはウィーナフィルタに基づくものとRichardson-Lucyに基づく方法を比較し、後者の方が良好な結果を与えること確認した。開発した画像回復ソフトウェアを用いて観測データの像回復を実施し、良好な画像回復が可能であることを確認した。これによって、開発している手法の有効性を確認するとともに、空間サンプリングを向上させればより回折限界に近い結果を得られる見通しを得た。これらの成果を取りまとめ、学会発表を行った。初年度の研究総括および次年度以降の研究の検討を実施した。ほぼ計画通り実施できた。画像回復処理で良好な結果が得られたため、学会発表まで実施することができた。この点は予定よりも進んでいる。ただし、空間サンプリングの向上がまだ実現できていないため、総合的におおむね順調と判断した。2013年5月に、空間性能を向上させた波面センサを飛騨天文台のAO装置に組み込み、太陽観測を実施する。取得したデータを24年度に開発したソフトウェアを使って処理する。必要であれば、画像回復ソフトウェアの手直しを進める。並行して、分光データの改善を行うソフトウェアの開発を行う。2013年9月には、波面データ、画像データ、分光データを同時に取得するシステムを飛騨天文台に設置し、本格的な太陽観測を実施する。観測データ処理、結果評価を実施する。研究成果を国内外の学会、論文などで発表する。11,234円の次年度使用額が生じた。これは主に旅費の使用を節約することで生じたものである。平成25年度は、直接経費80万円(消耗品費20万円、旅費50万円、その他10万円)を使用する予定であるが、上記金額は25年度の旅費と合わせて、観測用旅費として使用する予定である。
アレンと多重結合間の環化反応による新規多環性骨格構築法の開発

初期計画に沿って、(1)新規な不活性炭素-水素結合活性化を経るアレン-アルキンの環化異性化反応の開発、及び(2)アレン-アルケン-アルキンの分子内[2+2+2]環化付加反応の不斉反応への応用を試みた。(1)の研究では計画した反応を開発することができた。(2)の研究では当初目的とした結果を得ることはできなかったが、目的の反応とは異なる新規環化反応の開発に成功した。さらに、関連領域において以下の2つの新規環構築反応、即ち、アレン-アルキンとアルキンの部分的分子間[2+2+2]環化付加反応及びアレニルアザシクロブタン-アルキンの分子内[6+2]環化付加反応の開発にも成功した。当該年度の初期計画に沿って、ベンジルアレン-アルキン及びアレン-アルケン-アルキンを用いる新規環構築反応の開発を試みた。以下に示すように、計画した反応の開発に加えて、関連領域における新規環構築反応の開発にも成功した。1)新規C-H活性化を利用したベンジルアレン-内部アルキンの環化異性化反応:ロジウム触媒をベンジルアレン-内部アルキンと処理したところ、ベンゼン環上のC-H結合の活性化を伴った環化異性化反応が進行し、2つの六員環とベンゼン環が縮環した三環性化合物が一挙に得られることを見出した。2)アレン-アルケン-アルキンの分子内[2+2+2]環化付加反応:ロジウム触媒をアレン-アルケン-アルキンと処理することにより、分子内[2+2+2]環化付加反応あるいは環化異性化反応が進行することを見出した。本法においては、用いるロジウム触媒及びアレン上の置換基が反応性・化学選択性に大きく影響を与えることが明らかとなり、それらを適宜選択することによって、ビシクロ[4.2.0]骨格、ビシクロ[3.2.1]骨格及び八員環骨格を作り分けることができた。3)アレニルアザシクロブタン-アルキンの分子内[6+2]環化付加反応:ロジウム触媒をアレニルアザシクロブタン-アルキンと処理したところ、アザシクロブタン上のC-C結合の活性化を伴った分子内[6+2]環化付加反応が進行し、アザビシクロ[6.4.0]誘導体が一挙に得られることを見出した。本法は、アザシクロブタンを4原子ユニットとして環構築反応に利用した希有な例である。本年度は当初、i)ベンジルアレン-アルキンのベンゼン環をヘテロ芳香環あるいはヘテロ原子含有オレフィンに置き換えた基質を用いる環化異性化反応、ii)ベンジルアレン-内部アルキンの環化異性化反応、iii)アレン-アルケン-アルキンの不斉[2+2+2]環化付加反応、の3つの反応開発を計画した。i)に関しては、基質を合成することができず、反応の検討ができていない。ii)に関しては、目的の環化異性化反応の開発に成功した。また、アルキン末端にケイ素官能基やハロゲンを導入した基質を用いた場合にも目的の環化体を収率よく得ることができたことから、これら官能基の変換による多様な環構築の可能性を示すことができた。さらに数種の重水素化実験を行い、反応機構を明らかにした。iii)に関しては、光学活性な基質の合成が困難であったために、不斉環化付加反応は検討できなかった。しかし、アレンとアルケンをつなぐ側鎖を1炭素増炭した基質の反応を検討した結果、ビシクロ[4.2.0]骨格、ビシクロ[3.2.1]骨格及び八員環骨格の3種類の環骨格の合成を達成することができた。さらに、当初計画していなかったが、アレニルアザシクロブタン-アルキンの反応を検討し、ロジウム触媒存在下で分子内[6+2]環化付加反応が進行し、アザビシクロ[6.4.0]誘導体が一挙に得られることを見出した。また、アザシクロブタンの代わりに、オキサシクロブタンを有する基質を用いても同様の環化反応が進行し、オキサビシクロ[6.4.0]誘導体を合成できることも明らかにした。以上示した通り、計画ii)は達成できたものの、i)とiii)は達成できなかった。しかし、計画とは異なるものも含めて、3つの新規環構築反応の開発に成功したことから、本研究は「おおむね順調に進展している」と判断した。当該年度の初期計画に沿って、ベンジルアレン-内部アルキンの環化異性化反応を鍵反応とする天然物合成及びアレン-アルケン-アルキンを用いる不斉分子内[2+2+2]環化付加反応の天然物合成への応用を試みた。目的の結果を得ることはできなかったものの、関連領域にて以下の3つの新規環構築反応の開発に成功した。1)新規C-H活性化を利用したベンジルアレン-内部アルキンの環化異性化反応:ロジウム触媒をベンジルアレン-内部アルキンと処理したところ、ベンゼン環上のC-H結合の活性化を伴った環化異性化反応が進行し、ヘキサヒドロフェナントレン誘導体が一挙に得られることを見出した(本結果はAngew. Chem. Int. Ed.に投稿し、受理された)。2)アレン-アルキンとアルキンの部分的分子間[2+2+2]環化付加反応:アレン-アルキンとアルキンをロジウム触媒と処理することにより、部分的分子間[2+2+2]環化付加反応が進行し、多置換ベンゼン誘導体が高位置選択的に得られることを見出した。本法においては、アレニンは対応するジインの合成等価体とみなすことができる。

しかしそれらを用いる比較対照実験の結果から、アレニンが位置選択性の観点から、[2+2+2]環化付加反応においてジインよりも有用なπ成分として機能することを示すことができた(本結果はChem. Eur. J.に投稿し、受理された)。3)アレン-アルケン-アルキンの分子内環化付加反応:ロジウム触媒をアレン-アルケン-アルキンと処理することにより、分子内[2+2+2]環化付加反応あるいは環化異性化反応が進行することを見出した。本法においては、用いるロジウム触媒及びアレン上の置換基が反応性・化学選択性に大きく影響を与えることが明らかとなり、それらを適宜選択することによって、3種類の多環性骨格を作り分けることができた。初期計画に沿って、(1)新規な不活性炭素-水素結合活性化を経るアレン-アルキンの環化異性化反応の開発、及び(2)アレン-アルケン-アルキンの分子内[2+2+2]環化付加反応の不斉反応への応用を試みた。(1)の研究では計画した反応を開発することができた。(2)の研究では当初目的とした結果を得ることはできなかったが、目的の反応とは異なる新規環化反応の開発に成功した。さらに、関連領域において以下の2つの新規環構築反応、即ち、アレン-アルキンとアルキンの部分的分子間[2+2+2]環化付加反応及びアレニルアザシクロブタン-アルキンの分子内[6+2]環化付加反応の開発にも成功した。当初の研究計画に記した通り平成28年度は、ベンジルアレン-アルキンの環化異性化反応の天然物合成への応用、アレン-アルケン-アルキンの不斉[2+2+2]環化付加反応の天然物合成への応用を検討する。しかし、本年度の研究において基質合成が達成できなかった例が多かったことから、これら天然物合成研究は困難であることが予想される。したがって、以下に示す新規環構築反応の開発も併せて検討する。上述した、アレン-アルケン-アルキンの分子内[2+2+2]環化付加反応の応用展開として、アレン-アルキンと外部π成分による部分的分子間[2+2+2]環化反応の開発を行う。具体的には、外部π成分にアルキンを用いるアレン-アルキンの部分的分子間[2+2+2]環化反応を検討する。予備実験から、ロジウム/BINAP触媒存在下で目的の[2+2+2]環化付加反応が進行し、多置換ベンゼン誘導体が高収率で得られることを確かめている。今後は、様々な基質の反応、特に非対称アルキンを用いた場合の位置選択性に重点を置いて検討を行う。さらに、外部π成分にアルケンを用いるアレン-アルキンの部分的分子間[2+2+2]環化反応を検討する。予備実験から、アルケンとしてアクリルアミドを用いた場合に、ロジウム/BINAP触媒存在下で目的の[2+2+2]環化付加反応が高い収率で進行することを確かめている。今後は基質適用範囲の検討を行う。さらに、本環化反応で得られる環化成績体は不斉点を有するために、キラルロジウム触媒を用いる不斉環化反応への応用も試みる。有機合成化学
共生コンピューティングの定式化と共認知機能の開発

インターネット技術の社会への普及にともない、利便性に対するデジタルデバイドやプライバシーのリスクの問題も指摘されている.このような問題を解決するために、本研究では、共生コンピューティングの概念を提案し、環境に埋め込まれたセンサーからの信号により利用者の動作や表情を認識しながら利用者を支援する共生コンピューティングモデルに基づくエージェントシステムを設計した.この設計に基づいて、利用者とエージェントが互いの意図を認識しつつ利用者を支援する共認知機能を試作した.インターネット技術の社会への普及にともない、利便性に対するデジタルデバイドやプライバシーのリスクの問題も指摘されている.このような問題を解決するために、本研究では、共生コンピューティングの概念を提案し、環境に埋め込まれたセンサーからの信号により利用者の動作や表情を認識しながら利用者を支援する共生コンピューティングモデルに基づくエージェントシステムを設計した.この設計に基づいて、利用者とエージェントが互いの意図を認識しつつ利用者を支援する共認知機能を試作した.共生コンピューティングは、現実空間における人間の活動と、ディジタル空間での情報処理が、常に正しく連携して動いているという利用者の感覚(共生感)を生み出すことが目標となる.利用者とシステムの間の共生感を実現するために、ユビキタス環境で活動する利用者の状況を見守り、利用者の意図を認識し、利用者の個性と状況に適したサービスを提供することにより、利用者の安心感と満足感を実現する共認知機能が重要となる.平成20年度は、以下の3項目の研究を行った.(1)共生コンピューティングモデルの定式化:コンピュータ技術の揺籃期のリーダの一人であるLickliderは、1960年に人間とコンピュータの共生という概念を提唱している.本研究では、これをさらに自然環境と情報環境をユビキタス技術で強く接続し、その環境で人間と情報資源がパートナーの意識を持つ、人間・エージェントの共生という概念を提唱し、この人間とエージェントが自然環境と情報環境の中で共生する場を、人間・エージェント共生空間と呼び、この共生空間を実現する技術を共生コンピューティングと定義した.次に共生コンピューティングの技術要素として、共認知機能、パーセプチャル機能、ソーシャル機能の概念を提唱した.(2)共認知モデルの定式化:共認知モデルは、次の三つの機能から構成される.(a)Location Awareness機能(b)行動・意図認知機能(c)対話表現機能により構成される.共認知モデルを、これらの機能とユビキタス環境での利用者との相互作用により定式化した.(3)最後に、共認知モデルを設計し試作するために必要なパーセプチャル機能(知覚機能)とソーシャル機能(社会性機能)の設計を行った.平成21年度は、本年度行った共認知モデルを実現するための共認知機能の設計と、パーセプチャル機能とソーシャル機能の試作を行う予定である.本研究の目的は、利用者に対して、利便性と安全性を両立させるための情報サービスを提供するために、情報処理の過程に人間性と社会性を取り込んだ共生コンピューティング技術を開発することを目的としている.平成20年度に定式化した共生コンピューティングのモデルと、共認知機能のモデルに基づいて、平成21年度はパーセプチャル機能とソーシャル機能の実装を行うことを目的とした.(1)パーセプチャル機能の実装:パーセプチャル機能は、センサーネットワークから伝達されるデータを選択的に収集し、見守る対象の個人のアウェアネスを獲得する.平成21年度には、カメラ、圧力センサー、筋電計などから、人の姿勢、位置、動作をアウェアネスに変換するプログラム群をC言語を用いて実装した.(2)ソーシャル機能の実装:Web空間からマイニングにより獲得した地域の情報や、パーセプチャル機能から獲得した人の間の関係に関する情報を蓄積し、パーセプチャル機能の認識精度を向上するための情報を、パーセプチャル機能に提供する.ソーシャル機能は、フレームシステムに基づく知識べース機能とエージェント機能をLISP言語およびOMASプラットフォームにより実装した.(3)共認知機能の設計:人と情報システムの間の共認知の関係を実現するエージェントであるパーソナルアシスタントの実装と個人の集団から構成されるコミュニティの状況を理解するためのコミュニティエージェントの実装を行った.これらのエージェント機能は、OMASプラットフォームおよびLISP言語を使用して実装した.(4)共生アプリケーションの実験システムの設計:(1)(3)の機能を使用してコミュニティの支援を行なうアプリケーションとして、テレワーク支援機能の設計を行った.共生コンピューティングは、永続する意図を持つ自律的なエージェントシステムに対して、その環境の認知機能と人間社会を理解する社会知機能を組み合わせることにより、人間社会とシステムの間に共生関係を構築するための情報処理の方式である.本研究では,この共生コンピューティングの定式化と共認知機能の設計を行い、モデルと設計の妥当性を示すための実験システムを試作するために必要な機能の開発を行うことを目的とする.コンピュータネットワークシステムや知的ロボットなどのように,人間の管理や保守を必要としない永続的なシステムが、社会において人間に高度なサービスを自律的に提供する技術の開発が進められているが、このようなシステムは、同様に固有の意図を持つシステムや人間と何らかの競合が発生すること問題となっている.本研究の意義は、人間は、社会的規範や協調性を利用して、このような競合を解消し、安全・安心な情報社会を形成する上で必要な基盤的機能の実現方法を与えた点に意義がある.本年度は、平成20年度に定式化を共生コンピューティングのモデルに基づいて平成21年度に設計した、共認知機能の実装を行い、オフィスの作業を支援する共生エージェントを実装し、評価実験を行った.共生エージェントは、作業場のリスクなどの社会的知識をルールの形式で保持している.

これを用いて、共生エージェントは、作業者の姿勢や作業継続時間等の状況に対して、作業者が自分では気が付かない作業場のリスクについて自発的に作業アドバイスを行う機能などが実現していることを確認できた.
アイヌ民族の人々に関する「先住民族教育」についての共同研究

日本のアイヌ民族の人々の教育の現状は、公教育が基本となり、先住民族に関する教育はまだ確立されていない。そのために、アイヌの人々が先住民族としての新しい自己認識の形成を促す先住民族教育の開発が求められている。本研究は、先住民族教育に関する新しい学習プログラムの開発を先住民族の社会的課題解決のための「意識化」を促す「PAL学習法」(岩佐2019)を用い、1脱フレーム化:海外の先住民族の事例調査、2「意識化」:1の調査結果を元に、アイヌの人々が先住民族性について検討を行う、3再フレーム化:アイヌの人々による新しい学習プログラムの開発、という3つのステージを通してアイヌの人々と実施する共同研究である。
各種象牙質処理剤が象牙質透過性とレジンの接着強さに与える影響

【研究目的】象牙質処理剤による象牙質透過性の変化と接着強さについて比較検討を行い、両者間の関連性について検討を行った。【研究実施計画】1.試料の選定透過性の違いによる接着強さへの影響について検討するために、先に教室の熊谷らの報告をもとに、切削象牙質面における透過性の高いGroupとして推定年齢1歳のウシ下顎切歯I_1を、透過性の低いGroupとして推定年齢4歳のウシ下顎切歯I_1を試料として選択した。2.象牙質透過性の測定同一個体の左右同名歯を対として一方を何も処理しないコントロール群、他方に処理を施し象牙質の透過性を測定したところ、製造業者によりレジン接着システムが多種多様であるため、どの処理段階での透過性を評価するかが問題となった。そこで、現在同じような接着システムを有するレジンシステムを用いて、各ステップにおける象牙質の透過性を測定し検討している段階である。3.レジン系修復材料の接着力の測定適切な象牙質透過性の評価方法が確立した段階において、同一個体の左右同名歯を対として一方で処理後の透過性を測定し、他方で接着強さを測定し透過性と接着強さの関係について検討を加えていく予定である。