hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
超弦理論における力学自由度と時空の幾何学の研究

この研究により、実際に、パイ中間子の散乱のS行列は漸近対称性を持ち、今まで知られていなかったパイ中間子の放射に関する記憶効果が存在することをを発見した。この結果は論文として出版された。未出版であるが、「機械学習とAdS/CFTの関係」や「様々な放射の記憶効果」に関する論文も発表した。これらの研究成果に関する発表を様々な研究会等で行った。ゲージ重力対応によって、ブラックホール地平面内部の情報が複雑量と関係しているという予想がある。本年度の研究によって、この複雑量と対応すると考えられている重力理論の量の詳細な時間依存性を得ることができた。この予想を検証するためには、重力理論に対応するゲージ理論における複雑量の定義を確立する必要がある。そのための一歩として、可換ゲージ理論における複雑量の定義を与えることに成功し、さらにその時間依存性を調べることができた。また、漸近平坦時空における漸近対称性に関連する記憶効果等の現象の理解を深めることもできた。本年度は昨年度に引き続き、漸近平坦時空における漸近対称性と放射現象の記憶効果の関係に関する研究やAdS/CFT対応に関連する研究を行った。記憶効果に関する研究としては、加速された粒子の放射を調べることで、その記憶効果がどのように見えるかを考察した。さらにプローブ粒子のスピンの向きの変化を見ることで記憶効果を観測する方法も提案した。別の論文では、電磁波の記憶効果が対称性の保存則として導出できることを示した。さらに、保存則の補正項に関する記憶効果の導出も行った。また、この対称性がゲージ冗長性ではなく、物理的な対称性であることを示した。さらに、補正光子定理が漸近対称性のWard-高橋恒等式とみなせることを荷電粒子が質量をもつ場合に示した。AdS/CFT対応において、ブラックホール時空上の時間依存するある量が、CFTにおける複雑量と関係しているという予想がある。この複雑量をヒルベルト空間上の距離として定義する方法が提案されているが、どのような距離を採用すべきかは不明である。本研究では、ヒルベルト空間上のユニタリー変換で不変な距離を複雑量の定義として採用した場合、重力側で対応していると思われている量の時間依存性を再現することは不可能であることを示した。これによって、場の理論の複雑量が満たすべきある基準を与えることに成功した。別の研究では、AdS/CFT対応を簡略化した模型のニューラルネットワーク表現を与えた。そして、境界で与えたデータに基づく正しい場の振る舞いを再現するようにネットワークの変数を機械学習させる問題を考えた。この変数は時空の計量に対応し、境界のデータからバルクの幾何の情報を読み取ることができる。特に、QCDのデータを与えた時に創発する時空を読み取り、そこからクオーク間ポテンシャルを計算し、ポテンシャルの定性的な振る舞いが再現されることを見た。本年度の研究では、ホログラフィックなエンタングルメントエントロピーの計算をAdS上のスカラー場による量子補正を含めて行った。
余分な次元の対称性を用いたゲージ階層性問題の解決

平成14年度は、余分な次元が1次元の円状である多重連結空間の場合で、空間上の場としてゲージ場とヒッグス場が結合する模型の対称性の破れと回復について調べた。具体的には非可換ゲージ場にヒッグス場が結合した模型について、量子補正を含めた有効ポテンシャルを評価した。次にこの有効ポテンシャルの最低配位を調べることにより、上記の模型の対称性の自発的破れに関して議論した。結果、単連結でない時空において、ゲージ対称性の破れを引き起こすものとして細谷メカニズムというものがヒッグスメカニズムとともに知られているが、この両者の起こり方と対称性の実現がゲージ群の種類、ヒッグス場と物質場のゲージ群の下での表現、ヒッグス場の結合定数およびコンパクト化の半径によって大きく変化することがわかった。超弦理論などでは余次元による大統一群SU(5),SO(10),E_6などから標準模型のSU(3)×SU(2)×U(1)への破れをWilson-loopで、電弱対称性の破れをヒッグスメカニズムで実現するとされているが、この結果はそうしたシナリオに対して一定の制限を与えるものと期待される。
戦略的環境アセスメントの方法論の開発に関する研究

本研究は戦略的環境アセスメント(SEA)の方法論開発を意図したが、研究の前半で我が国ではSEAの本格的な導入例はなく、まず方法論開発の前提条件の整理が重要なことが判明した。そこで、まず、全国のSEA的な先行事例を抽出し事例分析した。廃棄物処理施設計画と道路計画を対象事例とし、前者では東村山市における計画プロセス、後者では横浜市青葉区における地域骨格道路の事例を取り上げ分析した。いずれもSEAと称してはいないが、個別事業計画の上位段階の計画を対象にしており、SEA的な側面が見られることを確認した。第二に全国自治体の調査を行い、SEA導入の条件整理を行った。国段階では省庁間の壁は厚いが、都道府県や政令市などの自治体ではSEAに向けた取組みが始まっている。2001年4月より情報公開法の施行という新状況下での実態をアンケート調査により把握した。その結果、三重県、川崎市、東京都などSEAの要件を部分的に満たす制度が生まれつつあり、複数案の比較検討等に関しては三重県のように導入可能性の高い自治体もあることなどが明らかになった。第三に、方法論開発の研究の一部として方法書段階のあり方を検討し、方法書の記載内容に関する学生実験を行い、方法論上の基礎知見を得た。また、SEAのために用いる予測評価モデルとしてシステムダイナミクスによるモデル開発の予備的な検討も行った。成果の一部は、Built Ellvironment誌にも掲載した。同誌では日本の環境アセスメントについて特集が組まれたが、巻頭に日本のSEAの動向として本研究成果の一部を紹介した。これらの成果は国除影響評価学会(IAIA)理事ら世界の主要な専門家にも提示し、意見交換を行つた。今年度は、我が国における意思決定プロセスの調査と、自治体アセス制度における戦略的環境アセスメント(SEA)的取組の現況調査、及び、諸外国におけるSEAの特性についての基本的な資料収集を行った。まず、我が国における道路、河川、空港、廃棄物などの公共事業を対象に基礎資料を収集し意思決定プロセスの特徴を明らかにした。その結果、河川法改正により河川計画については計画体系が明確になったものの、他事業では計画体系が明確ではなく、意思決定プロセスの透明性に問題があることが明らかになった。例えば、道路計画では政策段階での判断根拠は明示されず公衆への情報提供も参加もないが、幹線道路は事業化に至る過程でルートや道路構造の代替案が非公開のプロセスで検討されている。環境影響評価法(アセス法)の法制化と並行して地方自治体におけるアセス制度の整備が進み、1999年末には全ての都道府県と政令市でアセス制度が作られた。これらの中には計画や政策を対象とするSEA的な枠組みのものもある可能性がある。そこで全国の自治体のアセス制度に関する最新情報を収集し、その特徴を分析した。SEAのためには、計画・政策段階での実施、社会・経済面の評価、プロセスの公開制の3点が要件だが、現行制度にはこれら3点を満たすものは無いが、部分的に満たしている制度もあることを把握した。また、川崎市や東京都などではSEAの試みも始まっている。さらに、我が国におけるSEAの可能性について現状を分析し、その結果を英国のグラスゴーで開かれた国際影響評価学会(IAIA)の世界大会で研究発表し、意見交換を行った。また、この機会を利用して英国等におけるSEAの基礎的情報を収集し、SEA分野の世界の専門家との情報交換を行った。なお、本研究発表は審査付き論文として英文誌ImpactAssessment and Project Appraisalに掲載される予定である。昨年度の研究で、我が国における計画体系は形としてはあるものの、計画の意思決定の透明性に問題があることが示された。

しかし、環境影響評価法の施行に伴い全国の自治体でアセス制度化が進み、それらの中にはSEA的な枠組みを部分的に満たす制度もあることも判明した。そこで今年度は、まず、SEA的な取組みを取り上げ実証分析を行い、SEA方法論開発のための基礎的知見を得た。対象事例はゼロエミッション計画で、この概念に近い計画事例として東村山市における一般廃棄物処理計画を取り上げ、現地での詳細な調査に基づく分析を行った。その結果、この事例では政策、計画、事業の順に住民参加による議論の場が段階的に持たれ、その結果、実行性のある結果が作成されたことが明らかになった。この住民参加による議論の場をいかに効果的に運用して行くかが鍵である。これをアセス制度に対応させると、案が固まっていない方法書段階における住民参加の推進がSEAの実施においては重要なことがわかる。そこで、都道府県・政令市段階のアセス制度の中から、このような積極的な住民参加の手続を有する制度を抽出し、その成立要因を実証分析により明らかにした。その結果、山梨県の制度が抽出されたが、この制度は方法書段階で積極的な情報交流を行うという独自の手続規定を有している。その主な成立要因は、県民の間に良好な自然環境の保全意識が特に強く、政治・行政ともにこの県民意識に答えることが要請されたなどの地域固有の立法課題の存在であることが確認された。また、中東欧環境センター(ブダペスト)で行われた国際影響評価学会(IAIA)理事会の機会を活用して最先端の専門家と意見交換を行い、SEAの国際的動向に関する情報収集を行った。本年度は過去2年間の研究成果を踏まえて、我が国における戦略的環境アセスメント(SEA)の代表的な先行事例を抽出し、事例分析を行った。具体的には廃棄物処理施設計画と道路計画を対象事例とした。廃棄物処理施設計画では東村山市における計画プロセスを取り上げ、道路計画では横浜市青葉区における地域骨格道路の事例を取り上げ分析した。いずれもSEAとは称してはいないが、個別事業計画の上位段階の計画を対象にしており、SEA的な側面が見られることが確認された。SEAの導入は意思決定過程における情報公開の情況に左右される。我が国では平成13年4月より情報公開法が施行されたことにより意思形成過程の情報も原則公開となり、SEA導入の基本条件の一つが満たされるようになった。国の段階ではまだ省庁間の壁は厚いが、都道府県や政令市などの自治体においてはSEAの取組みが始まっている。そこで、この新しい状況下でのSEA制度導入の可能性についてアンケート調査により実態を把握した。その結果、SEAに相当する仕組みはまだ我が国では導入されていないが、三重県、川崎市、東京都など一部自治体では部分的に要件を満たす制度が作成されつつあることを確認した。今後の導入可能性についての分析では、複数案の比較検討に関しては三重県のように、その可能性の高い自治体もあることなどが明らかになった。また、過去2年間の我が国におけるSEAの現状分析の結果は、環境研究分野のBuilt Enviromment(27(1),2001)誌に掲載した。
磁壁移動・磁束変化の同時計測技術開発と磁壁・格子欠陥の相関メカニズム解明への展開

本研究においては,まず,磁壁移動・磁束変化の同時計測技術が可能な測定系の構築を行った.加えて,磁区構造及び磁壁と格子欠陥の相互作用について知見を得ることを目的に,磁性薄膜に微小欠陥を導入し,磁区構造の挙動についての評価・考察を行い,微小欠陥を導入したことにより生じる磁区構造変化やその欠陥位置に磁壁がトラップされることについて実験的に明らかにした.また,薄膜の微細形状の違いによって磁区構造や磁壁移動挙動に違いが生じることも明らかにした.これらの知見を基に局所領域における磁区構造制御,磁気特性制御の可能性が示された.本年度は、昨年得られた知見に基づき、磁区制御を目的とした素子の作製を行い、その素子の磁区観察を中心に研究を遂行した。以下、その成果をまとめる。1.磁区構造制御を目的とした素子のマスク設計を行い、それらと成膜、微細加工技術、磁界中熱処理を用いて磁区観察用素子の作製を行った。2. 1.で作製した素子の静的・動的磁区観察を行った。3.素子中に人工的に欠陥を模擬した空隙を設け、その形状や寸法を変化させることにより、欠陥が磁区構造及び磁壁移動に及ぼす影響を検討した。4.欠陥を設けると外部磁界ゼロのときには、その欠陥を横切るように180度磁区が形成されることを確認した。また、これらの磁区は低磁場領域においては、ほとんど移動することなく、欠陥にピン止めされることが明らかとなった。5.素子全体の形状、欠陥の数や配置により、磁区を細分化させたり、逆磁区を残留させたりできることが明らかとなった。6.異方性の角度制御によっても不連続な磁壁移動、連続的な磁壁移動の制御が可能であることを明らかにした。4.6.の結果は磁壁移動とコイル出力の同時観察を行う上で、重要な知見となる。今年度得られた結果を基に、コイル配置の設計が可能となった。次年度の早い段階で、磁壁移動とコイル出力の同時観察のための素子設計を行い、素子作製、同時計測を実施する。また、本年度検討した欠陥は、格子欠陥と比較すると相当大きいので、より小さな欠陥の導入を検討する必要がある。本年度は、昨年度と比較してより微細な加工を行った磁性薄膜を作製し、磁区構造や磁壁挙動の違いについて検討し、以下の知見を得た。1.磁壁挙動については、欠陥がない場合、磁界変化で磁壁は自由に移動を行う。初期に欠陥を導入した後に磁界中熱処理を行った場合には、磁壁が欠陥に交差し、外部磁界印加による磁壁移動は生じないことを確認した。2.磁界熱処理後に欠陥を導入した場合、磁界ゼロの状態では、磁壁が欠陥に交差することはないことを確認した。一方で、磁界印加することで磁壁移動が生じる際には、磁壁が欠陥にトラップされることを確認した。また、複数個の欠陥がある場合には最大径の欠陥に磁壁がトラップされる傾向にあることが明らかとなった。3.磁区観察画像の結果から、局所的な磁化曲線変化の見積もりを行い、欠陥形成の前後で磁化過程挙動が変化することを明らかにした。4.容易軸方向や困難軸方向など試料に対する磁界印加方向を変化させることで磁区構造が大きく変化する。試料形状によらず、いずれの試料であっても困難軸方向印加時には容易軸方向印加時に比べ細分化された磁区構造となることが明らかとなった。これらの実験結果から、局所領域の磁区構造制御、磁気特性制御の可能性を示すことができた。本研究において、微小欠陥がある場合には磁区構造が変化することに加え、その欠陥位置に磁壁がトラップされることを明らかにした。また、形状の違いによって磁区構造や磁壁挙動に違いが生じることも明らかにした。これらの知見を基に局所領域における磁区構造制御、磁気特性制御の可能性が示された。本研究においては,まず,磁壁移動・磁束変化の同時計測技術が可能な測定系の構築を行った.加えて,磁区構造及び磁壁と格子欠陥の相互作用について知見を得ることを目的に,磁性薄膜に微小欠陥を導入し,磁区構造の挙動についての評価・考察を行い,微小欠陥を導入したことにより生じる磁区構造変化やその欠陥位置に磁壁がトラップされることについて実験的に明らかにした.また,薄膜の微細形状の違いによって磁区構造や磁壁移動挙動に違いが生じることも明らかにした.これらの知見を基に局所領域における磁区構造制御,磁気特性制御の可能性が示された.本年度は、磁区観察と検出コイル出力の同時モニタリングを実現するための研究設備環境の整備および観察試料の作製準備を中心に研究を遂行した。1.現有施設であるカー効果磁区観察用顕微鏡に設置可能な試料用ステージ、磁界印加用コイル及びコイル出力信号を検出するための計測冶具を準備した。2.予備実験として、磁性薄膜上に薄膜コイルを形成した。磁界印加により磁性薄膜の磁壁移動が生じ、その磁化変化に対応するパルス電圧出力が薄膜コイル両端に発生し、計測可能なことを確認した。この結果と1.の結果より、磁区観察と検出コイル出力の同時モニタリングが行える環境を整えた。3.アモルファス磁性膜のスパッタレート出しを行い、成膜条件を決定した。

また、磁界中熱処理を行い、磁界印加方向、熱処理温度、印加磁界強度により異方性の方向、大きさが制御可能であることを確認した。4.磁性薄膜素子のパターンニング及び検出コイルとして薄膜コイルを用いるので、その微細加工用のフォトリソマスクの設計を行い、マスクの作製を行った。磁区構造の制御を念頭に、様々な素子形状の試料に対応するような設計とした。5. 3,4により磁区構造制御可能な素子作製の準備が整えられた。6.既存のフォトリソマスクを利用して、磁気異方性の制御を行い、磁区構造を制御したアモルファス磁性膜を作製し、磁界印加時の磁区構造変化について検討を行った。成膜装置の不具合のため、所望する磁気特性が得られなかったため。交付申請書の「研究実施計画」に記載した、磁区観察と検出コイル出力の同時モニタリングを実現するための研究設備環境の整備および観察試料作製準備は完了したため。平成24年度に実施予定であった磁区観察及び検出コイル出力の同時モニタリングを年度の早い時期に実施する。磁壁移動(移動速度や移動距離)と検出コイル(コイル寸法、リフトオフやコイル配置を変化)出力との定量的対応について実験的に明らかにする。また、模擬欠陥を導入して欠陥と磁壁の相互作用が生じた場合の磁壁移動と検出コイル出力との対応について検討を行う。平成23年度に準備が完了した試料作製手法により観察用試料を作製し、その磁区観察及び検出コイル出力の同時モニタリングを実施する。続いて、微細加工技術を用いて、人工的な模擬欠陥を導入して素子を作製し、欠陥と磁壁の相互作用が生じた場合の磁壁移動と検出コイル出力との対応についても検討を行う。成膜装置の不具合のため、コイル形成プロセスに若干遅れを生じた。よって24年度使用予定であった予算をそのマスク作製や素子作製費用として25年度に使用する。また、素子作製では学外施設を使用するので、その旅費と素子作製における消耗品に使用する。磁区観察・センサ出力同時モニタリング用ステージは当初予算より若干安価に構築できた一方、磁区構造制御素子用のマスク作製に費用をかける必要が生じた。今年度もマスク作製は行い、次年度始めに素子作製を行うが、それらを用いて検討を行った結果を反映させて再度マスク作製を行う費用が必要である。今年度分費用の一部を次年度マスク作製に費用に充てる。また、素子作製では学外施設を使用するので、その旅費と素子作製における消耗品に当初の次年度研究費を使用する。
成体脳の脳室周囲器官における神経幹細胞の機能解析

昨年度の報告では、多発性硬化症マウスを用いて延髄の最後野における神経幹細胞の役割を調べたところ、多発性硬化症の発症は延髄における脱髄を引きおこし、最後野からの新しオリゴデンドロサイトとアストロサイトの供給を促進すること、また、多発性硬化の発症はオリゴ前駆細胞などの増殖を促進するが、神経幹細胞の増殖には影響を与えないこおとを報告した。当該年度においては、延髄の最後野と中心管に存在する神経幹細胞が、局所的な脱髄において新しいグリア細胞の供給に関与しないか調べた。Lysolecithinを延髄の一部に注入して、局所的脱髄を起こさせたところ、既存のオリゴデンドロサイト前駆細胞が活発に増殖し、髄鞘の再生が観察された。しかし、Lysolecithinによる局所的脱髄では、多発性硬化症モデルマウスと異なり、神経幹細胞由来のオリゴデンドロサイト供給には変化がなかった。これらの結果より、延髄においては、脱髄領域が幅広く起きている場合にはオリゴデンドロサイト前駆細胞だけでは修復能力に限界があり、神経幹細胞より新たなオリゴデンドロサイト前駆細胞が産まれ再ミエリン化を加速していることが分かった。一方、局所的な脱髄では、近傍のオリゴデンドロサイト前駆細胞のみで十分であり神経幹細胞の増殖と分化には影響を与えないことが明らかになった。神経幹細胞は、成体脳の海馬歯状回や側脳室下帯に存在し、新しい神経やグリア細胞を供給していることが報告されている。しかし、これらの脳部位以外についての知見は少ない。最近、神経幹細胞は、脳室周囲器官である脈絡終板器官、脳弓下器官、最後野にも存在していることが明らかになった。本年度は、脳室周囲器官の神経幹細胞にはアストロサイト様と上皮細胞様の2種類あることを明らかにした。上皮細胞様の神経幹細胞は、第3脳室に面した脈絡終板器官や脳弓下器官に存在していた。さらに、延髄の中心管には脳の長軸方向に幅広く多数の上皮細胞様の神経幹細胞が存在していることが明らかになった。延髄では、最後野だけでなく周囲の神経核にも、神経幹細胞由来の新しい神経細胞やグリア細胞が観察された。よって、最後野と中心管は延髄における新しい神経細胞やグリア細胞の供給源であることが明らかになった。次に、オリゴデンドロサイトの脱落が生じる多発性硬化症発症時における延髄の神経幹細胞動態について調べた。多発性硬化症のモデルである自己免疫性脳脊髄炎を誘発したところ、延髄の神経幹細胞増殖には変化がなかったが、オリゴデンドロサイト前駆細胞の増殖が活発になり、成熟オリゴデンドロサイトへの分化も促進された。この結果は、多発性硬化症発症時には、延髄の神経幹細胞が新しいオリゴデンドロサイトを供給し病態の進行と寛容に関与することを示している。実験の進捗状況は、申請時の計画どうりに進行している。当該年度においては、脳室周囲器官における神経幹細胞が、脱髄モデルマウスにおいて新しいグリア細胞の供給に関与することを明らかにした。また、クログリアによる神経幹細胞の増殖や分化制御を受けていること並びに神経幹細胞本来の機能に加え脳の炎症反応に関与することも明らかにした。多発性硬化症マウスを用いて延髄の最後野における神経幹細胞の役割を調べた。多発性硬化症の発症は延髄における脱髄を引きおこすが、最後野からの新しオリゴデンドロサイトとアストロサイトの供給を促進した。また、多発性硬化の発症はオリゴ前駆細胞などの増殖を促進するが、神経幹細胞の増殖には影響を与えなかった。脳室周囲器官における、神経幹細胞はグラム陰性菌由来のLPSに対する受容体TLR4を発現していることを明らかにした。また、LPS投与をすると脳室周囲器官の神経幹細胞にNF-kBシグナリングを引き起こすだけでなく、脳室周囲器官周辺の体温調節部位の神経細胞にFOS発現を誘導し活性化した。TLR4機能を阻害すると、LPSにより誘発された発熱が促進された。このことは、脳のTLR4が感染により引き起こされる発熱に対して負の制御機構を有していることが明らかになった。ミクログリアは、神経幹細胞の増殖やプール数調節に関与することが知られている。脳室周囲器官における、ミクログリアの特徴を調べたところ、その形態やM1とM2抗原発現より正常時においても活性化状態にあることが分かった。活性化状態にあるミクログリアは神経幹細胞と非常に密接な位置的ニッチェにあり、脳室周囲器官にあるミクログリアが神経幹細胞の増殖や分化に関与することが示唆された。さらに、LPSを投与すると脳室周囲器官のミクログリアは顕著に増殖し著しい密度増加が引きこされることも明らかにした。当該研究期間内に5報の国際科学雑誌に論文を掲載することができた。

Lysolecithinを延髄の一部に注入して、局所的脱髄を起こさせたところ、既存のオリゴデンドロサイト前駆細胞が活発に増殖し、髄鞘の再生が観察された。しかし、Lysolecithinによる局所的脱髄では、多発性硬化症モデルマウスと異なり、神経幹細胞由来のオリゴデンドロサイト供給には変化がなかった。これらの結果より、延髄においては、脱髄領域が幅広く起きている場合にはオリゴデンドロサイト前駆細胞だけでは修復能力に限界があり、神経幹細胞より新たなオリゴデンドロサイト前駆細胞が産まれ再ミエリン化を加速していることが分かった。一方、局所的な脱髄では、近傍のオリゴデンドロサイト前駆細胞のみで十分であり神経幹細胞の増殖と分化には影響を与えないことが明らかになった。脳室周囲器官の機能は,終板器官や脳弓下器官が浸透圧調節・飲水行動・Na+摂取,最後野が血圧調節・嘔吐,そして3つの部位に共通して感染時の炎症開始機構に関与することが知られている。海馬の神経幹細胞の増殖は,豊かな環境や学習により増加,ストレスにより低下することが知られている。そこで,脳室周囲器官の機能と関連した体液成分の変化や感染刺激を与えたときに,神経幹細胞の増殖と分化がどのように変化するのか調べる。さらに,神経幹細胞の運命決定で脳室周囲器官以外の脳部位への移動・分化が確認された場合,それらの脳部位と関連した生理的刺激を与え,神経幹細胞の増殖・移動・分化を調べる。最後に,神経幹細胞の増殖を阻害した場合に,どのような機能障害が生じるか調べることで脳室周囲器官の神経幹細胞に起因する脳疾病の原因を解明する。脳室周囲器官の神経幹細胞には、アストロサイト様とタニサイト様の2種類が存在している。しかし、タニサイト様神経幹細胞についてはよくわかっていない。そこで、タニサイト様の神経幹細胞に焦点を絞り、アストロサイト様のものとの違いを明確にする。
超弦理論の行列模型による宇宙論の研究

超弦理論の非摂動論的定式化を与えると期待される行列模型を研究した。すでに臨界時刻より後にSO(9)対称性がSO(3)対称性に自発的に破れることを見出していたが、これは3+1次元の膨張する宇宙のダイナミカルな出現と解釈されうる。本研究では、早い時刻と後の時刻での膨張の様子を有効的に記述する模型をそれぞれ提案し、それぞれでの膨張の仕方が宇宙論で知られている膨張の仕方と合致することを示した。また、後の時刻では行列模型の古典解が支配的になることが予想されるが、ここでは古典解を系統的に調べ、宇宙項問題を自然に解決する解を見出した。さらに、標準模型がこの行列模型のなかで実現される機構を研究した。行列模型におけるラージN繰り込み群を研究した。IIB行列模型において宇宙の時間発展の後の時刻を見るには、行列サイズNを大きくする必要があるが、実際の数値シミュレーションでこれを行うのは厳しい。ラージNの繰り込み群によって、小さなNで後の時刻を見ることができれば有用である。ここでは、フェルミオン行列と空間方向の行列の結合を無視してIIB行列模型を簡略化した模型(VDM模型)を考え、ラージN繰り込み群が確かに成立することを見た。さらに、この模型は3+1次元の指数膨張する宇宙と解釈される振る舞いを示すことを見出した。上記と並行して、IIB行列模型のおける標準模型粒子の実現を研究した。IIB行列模型において、有限のNから出発してラージN極限で3+1次元時空上にカイラルフェルミオンを得ることは今までできていなかった。ここでは、まず3+1次元と余剰6次元の直積時空に相当する行列配位のまわりでは、これは不可能であることを示した。次に、3+1次元のローレンツ対称性と矛盾しないワープした時空に相当する行列配位のまわりでカイラルフェルミオンが得られることを示した。さらに、この結果を応用して、標準模型のmatter content(3世代)が得られる行列配位を構成することに成功した。さらに、上記2つと並行して、AdS/CFT対応の直接的な検証を目指して、N=4超対称ヤン・ミルズ理論を数値シミュレーションによって研究した。plane wave行列模型による時間と3次元球面の直積空間上のN=4超対称ヤン・ミルズ理論のプラナー極限に対する非摂動的定式化を計算機に乗せて、カイラルプライマリー演算子の相関関数を計算した。その結果をGKP-Witten関係式に基づいた重力理論側から予言と比較した。行列のサイズで与えられるUVカットオフがまだ小さいにもかかわらず、3点関数と4点関数についての結果は重力理論側から予言と矛盾しないことがわかった。「なぜ我々の宇宙は3+1次元なのか」、「インフレーションの機構」、「暗黒エネルギーの正体」、「なぜ標準模型のおけるゲージ群と世代数がそうであるのか」といった問いは、量子重力を含む統一理論によって答えられるべきである。超弦理論はこのような理論の最有力候補であるが、これらの問いに答えるにはその非摂動的定式化が必要となる。IIB行列模型はこの非摂動的定式化を与えると期待されており、最近私は、IIB行列模型が自然に3+1次元の膨張宇宙を与えることを発見した。ここでは、宇宙のごく初期が見えていると解釈される。さらに上記の問のうち2番目以降に答えるために、後の時刻を見なければならない。平成24年度は、まず、IIB行列模型において後の時刻は古典解が支配的になるという考えに基づき、リー代数とその表現論を使って、古典解を得る一般的な手続きを与えた。そして、あるクラスの古典解を完全に分類した。その中に宇宙項問題を自然に解決する解があることを見出した。無数にある古典解のうちどの古典解に数値シミュレーションが繋がっていくのかを知ることが今後の課題になる。後の時刻を数値シミュレーションで見るには、行列のサイズを大きくしなけらばならないのだが、実際にそれは難しいため、小さな行列サイズで有効的に大きなサイズでの解析を再現できるくりこみ群的手法の開発が望まれる。平成24年度にはIIB行列模型で早い時刻を有効的に記述すると期待されるフェルミオンのパフィアンを簡単化した模型において、くりこみ群的手法を確立し、指数関数的膨張する時空が得られることを示した。これは、IIB行列模型においてインフレーションが起こることを示唆している。このくりこみ群的手法は今後の研究において、後の時刻をみるために強力な手段になると期待される。IIB行列模型において3世代の標準模型粒子がいかに出現しうるかを考察した。有限のNから出発してラージN極限をとることによって3世代の標準模型粒子が得られる余剰次元方向の行列の配位を具体的に構成した。また、行列模型におけるラージN繰り込み群を研究した。IIB行列模型において、宇宙の時間発展における後の時刻を見るには、行列サイズNを大きくする必要があるが、実際の数値シミュレーションではこれを実行するのは厳しい。ラージNの繰り込み群によって、小さなNで後の時刻が見ることができれば有用である。ここでは、フェルミオン行列と空間方向の行列の結合を無視してIIB行列模型を簡略化した模型(VDM模型)を考え、ラージN繰り込み群が確かに成立することを見るとともに、この模型は3+1次元の指数膨張する宇宙と解釈される振る舞いを示すことを見出した。さらに、フェルミオンを落として簡略化したボゾニックIIB行列模型について、ハイブリッド並列化したコードを書き、京スーパーコンピュータ上でモンテカルロシミュレーションを行った。

大きな行列サイズでのシミュレーションを実行することにより、インフレーションに相当する指数関数的膨張をする3+1次元宇宙から、輻射優勢期に相当する冪則的膨張をする3+1次元宇宙への転移を見ることができた。トーイ模型なので、e-folding数は十分ではないが、元の模型では十分なe-folding数が得られ、ビッグバンを経て、冪的膨張への転移が見られることが期待される。ローレンツ型IIB行列模型に対して、フェルミオンの寄与を簡単化することにより、2つのトーイ模型を提案した。1つは早い時刻での膨張の様子を有効的に記述すると期待され、もう1つ後の時刻でのそれを有効的に記述すると期待される。両模型において、元の模型と同様に臨界時刻より後にSO (9)対称性がSO (3)対称性に自発的に破れることを見出した。これは3+1次元の膨張する宇宙のダイナミカルな出現と解釈されうる。前者においては、膨張則が指数関数的であることを見たが、これはインフレーション宇宙における膨張則と見れる。後者においては膨張則が時刻の1/2乗に比例することを見たが、これは輻射優勢宇宙での膨張則に等しい。また、行列模型と幾何の関係への知見を得るために以下のような研究を行った。最近、ゲージ重力対応に基づいて、量子エンタングルメントと幾何(重力)の関係が盛んに研究されている。また、非可換空間上の場の理論は行列模型で実現されるが、非可換空間と量子重力や弦理論との関係も長く議論されてきた。このような背景のもと、非可換空間における量子エンタングルメントは興味深い。ここではまず、ファジー球面上のスカラー場の理論を行列模型で実現し、コヒーレント状態を用いてファジー球面の領域と行列の要素の領域の間に対応をつけた。そして、レプリカ法に基づく方法を用いてエンタングルメントエントロピーを計算した。先行研究ではゼロ温度で相互作用がない場合にしか適用できない方法を用いていたが、ここでの方法にはそのような制限はない。先行研究の結果を再現し、その解釈を与えた上で、有限温度効果が領域の体積に比例すること、相互作用がある場合には相互作用が非局所的であるためにエンタングルメントエントロピーが非自明な振る舞いをすることを見出した。超弦理論の非摂動論的定式化を与えると期待される行列模型を研究した。すでに臨界時刻より後にSO(9)対称性がSO(3)対称性に自発的に破れることを見出していたが、これは3+1次元の膨張する宇宙のダイナミカルな出現と解釈されうる。本研究では、早い時刻と後の時刻での膨張の様子を有効的に記述する模型をそれぞれ提案し、それぞれでの膨張の仕方が宇宙論で知られている膨張の仕方と合致することを示した。また、後の時刻では行列模型の古典解が支配的になることが予想されるが、ここでは古典解を系統的に調べ、宇宙項問題を自然に解決する解を見出した。さらに、標準模型がこの行列模型のなかで実現される機構を研究した。今までに研究したラージN繰り込み群の手法と開発したハイブリッド並列計算を組み合わせることにより、IIB行列模型のダイナミクスを調べる基盤ができた。
膵β細胞の再生増殖におけるヒトREGファミリー遺伝子の役割の解明

増殖因子遺伝子群REGファミリーは,ヒトでは5つ存在し,膵β細胞の再生・増殖にも関与すると考えられていたが,どの遺伝子が重要であるかは不明であった.本研究では,5つのREGファミリー遺伝子のうち,REG Iα遺伝子とREG Iβ遺伝子が炎症条件下でJAK/STAT経路を介して発現することを明らかにした.発現誘導におけるプロモーターの一塩基多型(SNPs)の影響を調べた結果,REG Iα遺伝子の-563G/A,-10T/CおよびREG Iβ遺伝子の-231G/A,-165A/Cについて,マイナーアレルで転写活性が有意に低下することを見出した.平成25年度では,ヒト膵β細胞の培養細胞1.1B4細胞において,REG Iα遺伝子が炎症性サイトカインのIL-6と抗炎症ホルモンのグルココルチコイド(デキサメサゾン,Dx)の同時刺激によって転写誘導される機構を解明した.レポーターアッセイとゲルシフトアッセイによりJAK/STAT経路の関与が示唆されたので,クロマチン免疫沈降を行い,IL-6/Dx刺激によって転写因子STAT3のREG Iαプロモーターへの結合が増加することを明らかした.REG Iα遺伝子の転写活性のIL-6/Dxによる増幅率は約10倍であったが,その他の傷害性刺激で同程度まで増幅させるものはなかった.また,REG Iα遺伝子以外のREG family遺伝子は,IL-6/Dxをはじめ,どの刺激によっても顕著に転写誘導されることはなかったので,ヒト膵β細胞の傷害時に発現が増加して再生増殖に働くのは,主にREG Iα遺伝子であると考えられた.ヒト膵β細胞の培養細胞1.1B4細胞において,REG Iα遺伝子は炎症性サイトカインのIL-6と抗炎症ホルモンのグルココルチコイド(デキサメサゾン,Dx)の同時刺激によってJAK/STAT経路を介して転写誘導される.これまで,REG Iαプロモーターの一塩基多型(SNPs)の転写誘導への影響を一過性発現系によるレポーター遺伝子アッセイで検討し,-563G/Aと-10T/Cについて,マイナーアレルの-563A, -10Cで転写活性が2割ほど低下することを見出した.SNPsがクロマチン構造に関わる可能性を考え,ルシフェラーゼ遺伝子を連結したREG Iα遺伝子プロモーターを染色体に組み込んだ1.1B4細胞を分離してIL-6/Dxによる転写誘導を検討した.その結果,メジャーアレル(-563G, -10T)をもつプロモーターを導入した細胞ではIL-6/DxによってREG Iα遺伝子が転写誘導される株とされない株の両方が単離された.一方,-563Aまたは-10Cをもつプロモーターを導入した細胞はどれもIL-6/Dxによる転写誘導が見られず,これらのSNPsが膵β細胞の増殖能の差を生じて糖尿病の発症や病態に関わる可能性が示唆された.また,REG Iβ遺伝子もIL-6/Dxによって,REG Iα遺伝子と同様にJAK/STAT経路を介して転写誘導されることを見出した.したがって,ヒト膵β細胞の傷害時にはREG IαおよびREG Iβ遺伝子が発現し増殖に関わることが示唆された.ヒト膵β細胞(1.1B4細胞)において,IL-6とグルココルチコイド(デキサメサゾン,Dx)の同時刺激によって,REG Iα遺伝子の転写がJAK/STAT経路を介して著しく誘導されることを明らかにした.また,REG Iα遺伝子プロモーターの一塩基多型(SNPs),-563G/Aと-10T/Cについて,マイナーアレルである-563A, -10Cで転写誘導が有意に減弱することを見出した.ルシフェラーゼ遺伝子を連結したREG Iα遺伝子プロモーターを染色体に組み込んだ1.1B4細胞を分離してIL-6+Dxで刺激した結果, -563A, -10Cをもつプロモーターを組み込んだ細胞は転写誘導が見られず,これらのSNPがREG Iα遺伝子の転写に関与することが示唆された.REG Iβ遺伝子もIL-6+Dxによって転写誘導されることを見出したため誘導機構を解析し,研究期間を延長してSNPsの影響も解析してデータを統合した.REG Iβ遺伝子転写誘導はREG Iα遺伝子と同様にJAK/STAT経路依存的であること,プロモーター内のSNPs (-231G/Aと-165A/C)についてはマイナーアレルで転写誘導が低下することを明らかにした.以上の結果から,ヒトの膵β細胞の炎症時には,REG IαおよびREG Iβ遺伝子が発現誘導されて再生・増殖を促進することが示唆され,糖尿病予防・治療のターゲットになりうると考えられた.増殖因子遺伝子群REGファミリーは,ヒトでは5つ存在し,膵β細胞の再生・増殖にも関与すると考えられていたが,どの遺伝子が重要であるかは不明であった.本研究では,5つのREGファミリー遺伝子のうち,REG Iα遺伝子とREG Iβ遺伝子が炎症条件下でJAK/STAT経路を介して発現することを明らかにした.発現誘導におけるプロモーターの一塩基多型(SNPs)の影響を調べた結果,REG Iα遺伝子の-563G/A,-10T/CおよびREG Iβ遺伝子の-231G/A,-165A/Cについて,マイナーアレルで転写活性が有意に低下することを見出した.増殖因子遺伝子群REGファミリーは,ヒトでは5つ(タイプIのREG IαとREG Iβ,タイプIIIのREG IIIとHIP/PAP,タイプIVのREG IV)存在するが,膵β細胞の再生・増殖にはどれが重要であるかは不明であった.

本研究で,5つのREGファミリー遺伝子のうち,タイプIのREG遺伝子が炎症条件下でJAK/STAT経路を介して発現することを明らかにした.発現誘導におけるREG Iα遺伝子プロモーターの一塩基多型(SNPs)の影響を調べた結果,-563G/A,-10T/Cについて,マイナーアレルである-563A, -10Cで転写誘導が抑制されることを見出し,糖尿病の発症や病態にこれらのSNPsが関与する可能性を示した.医歯薬学本研究で,炎症性刺激(IL-6/Dx)によるREG Iα遺伝子の転写誘導にはクロマチン構造が関与している可能性が示唆された.ヒトの膵β細胞はきわめて遅い速度で増殖するが,膵β細胞特異的なクロマチン構造が細胞増殖を制御している可能性がある.研究代表者はこれまで,膵管癌,唾液腺導管,大腸・胃癌由来の細胞ではREG Iα遺伝子はIL-6単独で転写誘導されることを見出しており,REG Iα遺伝子発現にIL-6に加えてDxが必要であることは膵β細胞特異的な性質である.このことが,膵β細胞の増殖速度が遅いことと関係している可能性がある.今後,ChIP-seq法によってREG Iα遺伝子プロモーターのヒストン修飾を解析し,他の細胞との比較およびIL-6/Dx刺激による変化の有無を解析するなど,エピジェネティクス解析を行う必要がある.REG Iα遺伝子はIL-6/Dxによって著しく転写誘導されるが,その他のREG family遺伝子はIL-6/Dxをはじめ検討した炎症性刺激や膵β細胞傷害性物質による刺激では大幅な転写誘導は見られなかったことから,ヒト膵β細胞の再生において重要なREG遺伝子はREG Iα遺伝子であることが明らかとなった.さらに,IL-6/DxによるREG Iα転写誘導はJAK/STAT経路に依存しており,IL-6/DxはSTAT3のREG Iαプロモーターへの結合を増加させることを初めて明らかにした.また,REG Iα遺伝子プロモーターのSNPsがIL-6/Dxによる転写誘導に与える影響を解析し,-563G/A,-10T/Cのマイナーアレルで転写活性が減弱することを明らかにした.実施計画では,遺伝子型判定系を構築し,健常者と糖尿病患者のDNAを収集してアレル頻度を解析する予定であったが,IL-6/Dxによる増幅率のアレル間の差が約2割と小さかったので,IL-6/Dxの濃度を変えてアレルによる転写活性の差が顕著になるように条件を最適化したうえで,DNAを解析するに値するかどうか判断する必要がある.したがって,本研究で目的としていた,膵β細胞の再生に重要なREG遺伝子の特定と転写機構の解明については達成することができたが,REG Iα遺伝子プロモーターのSNPsの解析についてはアレル間の転写活性の差を認めるにとどまっているため,実施計画よりやや遅れている.平成26年度に炎症性刺激によるREG Iα遺伝子転写誘導機構の解析結果を学会発表する予定であったが,REG Iβ遺伝子もIL-6/Dxによって転写誘導されることを見出したため,転写誘導機構を解析しその成果も合わせてまとめることとした.このため計画を変更し,REG Iβ遺伝子の転写誘導機構の解析を行うこととしため,予算の未使用額が生じた.膵β細胞に傷害性刺激を与えたときに,REG Iα遺伝子以外のREG遺伝子の大幅な転写誘導は見られなかったので,今後はREG Iα遺伝子に着目して研究を推進する.IL-6/
フッサール身体論の変遷と転回：「世界」概念との連関を軸として

本研究において、フッサール身体論に関し、中期から後期に至るまでの思想変遷と転回を確認した。中期の思想については、いわゆる心身問題を取り上げ、フッサールの取り組みとその限界を明らかにした。またいわゆる自己接触現象を主題として、彼の思想転回を明らかにし、後期に至って、身体固有の機能をその現象から分析したことを示した。さらに、フッサールが身体の運動感覚と時間との関わりをいかに捉えていたかについても考察した。本研究の課題は、フッサールの身体論の変遷と転回をたどることであり、特に彼の中期から後期・最晩年にかけての身体論がいかなる内在的動機付けに基づいて転回したのかを明らかにすることである。さらに身体に関わる事象で、その身体機能が発揮される条件としての世界の位置づけを、彼がどのように捉えなおしたかを辿ることである。この課題を達成するため、この分野のフッサールの遺稿がなお出版されていないという事情もあり、フッサール文庫に出向いて、資料収集にあたった。その資料を中心に、1920年代以降の『相互主観性』や『危機』草稿などを手がかりとして、彼の身体論の要であるキネステーゼ概念ばかりではなく、零点、領野、感覚態、器官といった身体に係わる概念にも注意を払い、その変貌するプロセスを明らかにしていった。また身体論において特徴的に語られる、たとえば右手と左手とが接触するという自己接触現象にかんして、フッサールはたびたび分析を試みているので、その分析における彼のさまざまな議論を捉え直して、そこに含意する世界の開示と自我機能とを浮き彫りにしていった。それとともに、いろいろな現象学研究者がこの自己接触現象にかんして多様な解釈をなしているので、フッサールの思想の変遷に即して、あらためて検討・吟味した。以上の成果の一部については、口頭発表「フッサール身体論と心身二元論」によって示した。また資料収集に関しては、身体に関わる遺稿以外に、像問題に関しても留意して、自己身体イメージの形成と、そのイメージがいかに自我意識に寄与するのか明らかにした。これにより今後身体機能と自我機能との分析に関する進むべき一方向を示した。本研究の課題は、フッサールの身体論の変遷と転回をたどり、特に彼の中期から後期・最晩年にかけての身体論がいかなる内在的動機付けに基づいて転回したのかを明らかにすることである。さらに身体に関わる事象で、その身体機能が発揮される条件としての世界の位置づけを、彼がどのように捉えなおしたかを辿る。この課題を達成するため、本年度も、昨年度と同様にドイツケルン大学フッサール文庫に滞在して、資料収集とその分析にあたった。本年度はフッサールの1910年代(いわゆる『イデーン』期)を中心に、自己の身体が何らかの物に接触している事象をもとにして、その接触感覚から物、身体、さらには心という三領域がいかに構成されるのかを分析した。またこの事象を出発点とすることによって、この三領域の分類分けには自然主義的な態度における階層性(物を基礎として、その上に身体、さらには心が規定される)の論議が直接係わらないことを導いた。この議論を通して、フッサールのこの時期における身体論が自然主義的態度の制約の下に置かれていたとする通説には留保がつけられるべきことや、また自然的態度における身体の分析を遂行するその後フッサールが展開する流れを示した。さらにこの中期フッサールの身体論の中で、その特徴を表す概念である「感覚態」や「局所づけ」を分析して、フッサール自身これらの概念を多義的に用いていることを明示した上で、その後彼が事象分析する中でこの多義性を克服していく方向性を示した。以上の成果の一部を、雑誌論文「フッサール現象学における実在性-物・身体・心」のなかで明らかにした。本研究の課題は、フッサールの身体論の変遷と転回をたどることであり、特に彼の中期から後期・最晩年にかけての身体論がいかなる内在的動機付けに基づいて転回したのかを明らかにするものである。本年度は、まずフッサールの方法論である超越論的還元について、彼の中期から後期にかけてのその展開を探求した。物知覚のなかで還元を遂行し、その主題的な物知覚に対し、それを支えている非主題的な世界の地平性や地盤機能、さらに身体機能や自我機能を課題とした。フッサールが、以上のような非主題的で、また遂行上にある機能自身について、いかにして還元が可能なのか、その方法的な妥当性を改めて問うた。また身体について具体的な事象分析として、身体の行為のなかで、「生き生きした時間」のもとでのキネステーゼ(運動感覚)の機能を分析した。フッサールの時間論研究においては、自らを対象化しあとから振り返ってみる自己反省が、時間の流れのなかではその機能を捉えられないという反省の限界、それにもかかわらず対象化された自己とは異なる仕方で自己が覚知されているという事象は、すでに定式化されている。本研究はさらに行為の遂行という具体的事象のもとで、この反省の解明に着手した。

またこの分析に関わるが、フッサールは能動的な知覚においては機能する自我と身体機能とをいわば同一視しているのに対して、受動的な「世界の開示」から両者の機能を再規定したことを示した。さらにフッサールはキネステーゼを「私はできる」という自我の能力性として規定し直しているが、この場合呈示された「私」が、フッサールの自我論のなかでいかに位置づけがなされるかを探究した。本研究の課題は、フッサールの身体論の変遷と転回をたどり、特に彼の中期から後期・最晩年にかけての身体論がいかなる内在的動機付けに基づいて転回したのかを明らかにすることである。さらに身体に関わる事象で、その身体機能が発揮される条件としての世界の位置づけを、彼がどのように捉えなおしたかを辿る。この課題を達成するため、本年度も、昨年度、一昨年度と同様にドイツケルン大学フッサール文庫に滞在して、資料収集とその分析および解釈を行った。本年度はフッサールの1910年代から1930年代までの身体論および時間論を中心にして、身体が具体的な運動をしているときに、感覚与件(ヒュレー)および運動感覚(キネステーゼ)、内的時間意識がいかに係わっているのかについて分析した。特に運動感覚に随伴的に伴っている自己意識のあり方に関して考察し、運動感覚と内的時間意識との統合を試みた。以上の成果の一部を、学会発表「振るまいと気づき:フッサール現象学を手がかりとして」のなかで明らかにした。この発表では、寓話「ムカデのダンスと蛙」を事象としてとりあげ、自己運動とその(後からの)反省、および運動遂行中の気づきについて分析した。ドイツケルン大学フッサール文庫に滞在して、身体論に関する遺稿の資料収集にあたり、その資料分析に従事した。またその分析をもとにして、平成23年度にフッサールに関する論文を一本執筆した。25年度が最終年度であるため、記入しない。ドイツケルン大学フッサール文庫に滞在して、フッサールの身体論に関する遺稿の資料収集にあたり、その資料分析に従事した。またその分析をもとにして、平成24年度に身体論に関する学会発表を行った。本年度は、昨年度に引き続き、フッサール著作集の身体論に関する彼の論考を分析すると共に、ドイツケルン大学のフッサール文庫で遺稿の資料分析に従事する予定である。本年度も、フッサール著作集の身体論および時間論に関する彼の論考を分析すると共に、ドイツケルン大学のフッサール文庫で遺稿の資料分析に従事する予定である。
超音波画像差分法による心臓・冠血管内血流動態可視化装置の試作

本研究は、毎秒120フレーム以上の画像計測レートをもつ超高速走査型超音波画像診断装置によって、血流とともに移動するエコー増強剤の超高速Bモード映像を計測し、流れと臓器形態を同時に可視化する血流動態可視化装置を開発しようというものである。なお、本試作装置は、心臓血管系疾患の早期発見と疾患の定量的診断に有用な臨床技術としての期待が大きく、早期に開発を終了することが望ましいので、以下の単年度計画で実行した。1。血流動態可視化装置の試作:高速ワークステーションを中心に、高速画像処理および合成画像出力が可能な装置を制作した。しかし、画像入力装部は医用画像計測装置の画像フォーマットの国際標準化が遅れているので、光磁気ディスクに対応する方式を採用した。2。モデル流路による試作装置の性能評価:自由流路および管流路を作成成し、マイクロカプセル混濁液を用いた実験を施行し、本手法が有用な流れ可視化法であることを実証した。なお、当初計画していた拡大と縮小を組み合わせた処理法よりは、メヂアンフィルタを主体とした処理方法の方が適しているという知見がえられた。3。動物実験の施行と実用化への問題点の整理:当初計画では、動物実験による検討を予定していたが、画像入力部の設計と制作に手間取り、実施できなかった。なお、実用化に向けての問題点については、モデル流路実験によって得られた知見を中心に整理した。以上、新しいアイデアによる流れの可視化に成功し、超高速フレームレートDSE法の基礎を固めることができたので、今後は、コントラストエコー法において利用されているマイクロバブルを可視化対象とした臨床研究の進展に努力していく予定である。1。2。3。
高速自動微分法の常微分方程式系,数値積分および最適化問題への応用

1.常微分方程式数値解法公式に高速自動微分法をとり入れた算法の開発(1)陽的Runge-Kutta法に2階の微分係数をとり入れた公式について検討した。その結果,誤差推定能力を持つ埋め込み型公式は,2段数(3)4次公式に限られることを明らかにした。さらに高次の公式については,局所打切り誤差の観点から最適な5次公式と6次公式を導いた。(2)予測子-修正子法について1段階法のEuler-台形側の修正子法に1回だけNewton法を組み込んだいわゆるRosenbrock法についてNewton法に必要なJacobi行列の計算に高速自動微分法をとり入れる。この方法についての計算量の比較等については現在継続中である。2.数値積分への高速自動微分法の応用特異性がない関数の数値積分に広く用いられているRomberg積分に,両端点における微分係数をとり入れた公式について,とり入れる微分係数の次数と手間の関係について詳細な解析を行なった。その結果積分の両端点における1階の微分係数を用いたものが,手間の面で最も効率が良いことをあきらかにした。この公式の精度は,従来のRomberg積分で刻み幅を半分にしなければ得られない精度を達成することができる。3.陰関数で表された空間内の面の交又判定への応用数値計算で得られる結果の精度を保証するのに従来用いられてきたいわゆる区間演算によるものは,その解の存在範囲が極端に拡大され実用に耐えるとはいいがたいものがある。高速自動微分法によって得られる情報を用いれば結果の精度の正確なかつ実用的な保証が得られる。空間内の曲面の交又の判定に用いられている区間演算に代えて,この高速自動微分法をとり入れた算法について現在研究を継続中である。数値計算の算法に微分係数を取り入れたものは多い。しかし,関数を計算する手続きが与えられたとき,その手続きだけから微分係数を数値的に求めるにはごく最近までいわゆる数値微分法によるしかなかった。数値微分法は手間もかかり精度も悪い。そのため,微分係数を取り入れた算法はあまり用いられていなかった。近年,関数を計算する手続きが与えられたとき,その手続きだけから微分係数を関数計算と同時に精度よくしかも高速に求める手法(高速自動微分法)が開発され,そのシステムもいくつか公開されている。そこで,今年度は数値積分公式の一つのRomberg積分公式をとりあげ,高速自動微分法によって得られる高階の微分係数を用いて端点補正を施した公式を考え,それらの公式の計算の手間と精度について,理論的・実験的に解析を行った。その結果,1階の微分係数を取り入れた台形則から出発するRomberg積分は通常のRomberg積分を半分の刻み幅で行ったものと同程度の精度を持つので,Rombergの補外の手続きが有効に働くような積分に対して手間の面から実際上推奨される公式であるとの結論が得られた。この結果を日本応用数理学和文論文誌に発表した(第1巻第4号に掲載されている)。(2)予測子ー修正子法について1段階法のEuler-台形則の修正子法に1回だけNewton法を組み込んだいわゆるRosenbrock法についてNewton法に必要なJacobi行列の計算に高速自動微分法をとり入れる。

2.数値積分法への高速自動微分法の応用特異性がない関数の数値積分に広く用いられているRomberg積分に,両端点における微分系数をとり入れた公式について,とり入れる微分系数の次数と手間の関係について詳細な解析を行なった。その結果積分の両端点における1階の微分係数を用いたものが,手間の面で最も効率が良いことをあきらかにした。この公式の精度は、従来のRombera績分で刻み幅を半分にしなければ得られない精度を達成することができる。3.陰関数で表された空間内の面の交又判定への応用数値計算で得られる結果の精度を保証するのに従来用いられてきたいわゆる区間演算によるものは,その解の存在範囲が極端に拡大され実用に耐えるとはいいがたいものがある。高速自動微分法によって得られる情報を用いれば結果の精度の正確なかつ実用的な保証が得られる。空間内の曲面の交又の判定に用いられている区間演算に代えて,この高速自動微分法をとり入れた算法について現在研究を継続中である。