hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
余剰活性汚泥を用いた生物分解性プラスチック生産に関する検討

そこから得られた余剰活性汚泥は1日1回引き抜き、好気条件下で酢酸を摂取させる回分実験を行うことにより、活性汚泥のPHA生産能力を評価した活性汚泥のPHA生産能力に影響を及ぼす因子に注目すると、次のような結果が得られた。(1)活性汚泥プロセスの運転におけるpHの影響は、78付近では小さい。しかし、pH6では負の、また、pH9では正の影響がみられた。(2)PHA生産反応には、pHは中性よりもやや高めの方がよい。(3)流入水中の酢酸の割合は、高い方がよい。(4)有機物容積負荷は、検討した範囲内では大きな影響を及ぼさなかった。(5)汚泥滞留時間(SRT)の影響について3日、と10日を比べると、10日の方がよいとの結果が得られた。PHA生産能力は、連続的に50%以上のPHA蓄積を達成することは難しいが、4050%の間を持続することは可能であることを示す結果となった。また、PHAの原料として酢酸とプロピオン酸の混合物を投与した場合、3-ヒドロキシ吉草酸(3HV)を含むPHAが得られる。酢酸とプロピオン酸の比を3:2とした場合、得られるPHAの組成は3-ヒドロキシ酪酸(3HB)と3HVのモル比でほぼ50%60%の間で推移した。以上の結果から、活性汚泥を用いても、ほぼ安定したPHA生産を行うことが可能であることが示された。PHA(ポリヒドロキシアルカノエイト)は生物分解性プラスチックとして注目されている。下廃水処理に用いられる活性汚泥中にもPHAを合成する細菌が多数存在し、そうした細菌を利用することにより活性汚泥を用いてPHAを合成することが可能であると考えられる。しかしながら、活性汚泥中のPHA蓄積細菌の種構成やそのダイナミクスについては不明な点が多い。また、活性汚泥を用いて3-ヒドロキシ-2-メチル吉草酸を構成成分として含むPHAを合成できることが知られているが、この成分を含むPHAはこれまでに純菌系での生成が確認されていない。そこで、本年度は活性汚泥中のPHA蓄積細菌を含む細菌群集の構成とその安定性を解明すること、および、活性汚泥中に存在するそうした特殊なPHA生産細菌について知見を得るための検討をおこなった。すなわち、酢酸やプロピオン酸を含む基質を用いて嫌気好気式活性汚泥プロセスを運転し、PCR-DGGE法によりその微生物叢を解析することにより、細菌群集構造の変化や主要構成細菌群集の同定を試みた。酢酸基質の場合、プロピオン酸基質の場合とも、細菌群集構造は50日程度の運転期間内で大きく変化していることが確認された。また、細菌群集構造の変化は、リン除去活性など嫌気好気式活性汚泥プロセスの水処理性能の変化とも関連していた。さらに、PCR-DGGE法で得られたバンドを切り出して塩基配列を解析した結果、酢酸基質の場合、プロピオン酸基質の場合とも、嫌気好気式活性汚泥におけるPHA蓄積細菌としてRhodocylus属近縁の細菌が有力であるとの結論が得られた。この結果は、これまでの生物学的リン除去を目的とした嫌気好気式活性汚泥プロセスに関する研究者らの報告とも一致している。本研究では活性汚泥を用いての生物分解性プラスチックの生産について、実用的可能性を探るとともに、微生物学レベルでの基礎的な検討をおこなってきた。本年度は、3-ヒドロキシ-2-メチル吉草酸(3H2MV)を含むPHAの合成におよぼす酸素供給の影響について検討を行った。
グリア特異的小胞体ストレスセンサーOASISの機能解析

OASISは膜貫通ドメインを有するCREB/ATFファミリーに属する転写調節因子であり、通常は小胞体膜に埋まった形で発現するユニークな転写因子である。我々はこのOASISが中枢神経系でいかなる機能を果たしているかについて検討する目的で、まず中枢神経内のどの細胞で発現しているかについて検討したところグリア細胞の一種であるアストロサイトに特異的に発現することを認めた。次にOASISが小胞体膜から遊離して働く部分を詳細に検討する目的で培養アストロサイトにおいて以下の実験を行った。アストロサイトにタプシガージンやツニカマイシンなどの小胞体ストレスを惹起する薬剤を作用させて、その前後におけるOASIS蛋白の状態をウエスタンブロットで調べた。OASISは小胞体ストレスが加わると明らかに分子量が小さくなり、これは膜の近傍でS1プロテアーゼ、S2プロテアーゼという二種類の酵素により蛋白が切断され、その結果N末端側が遊離して起こる現象であることが分かった。さらにこのN末端側は核移行することが明らかとなった。通常このSlプロテアーゼとS2プロテアーゼは小胞体膜よりもゴルジ装置膜に局在していることが知られている。そこでOASIS蛋白の細胞内での挙動を検討したところ、やはりOASISは小胞体からゴルジ装置に移行してそこで切断を受けていること那判明した。OASIS蛋白の小胞体内腔側の蛋白を欠失させた変異体を発現させた場合でも上記の蛋白プロセッシングは影響を受けず、このことからOASIS蛋白はATF6などの蛋白とは異なるゴルジ移行メカニズムを有することが示唆された。OASISノックアウトマウスにおける脳損傷実験では脳損傷周囲部の増殖細胞をBrdU標識法を用いて検討した。野生型との比較では特に増殖細胞数において有意な差は認められなかった。損傷周囲のアストロサイトの機能を見る目的で反応性アストロサイトが産生分泌し、神経再生にとって阻害性の効果を有することが知られているコンドロイチン硫酸プロテオグリカンの発現をコンドロイチン硫酸基を認識するCS-56抗体を用いて免疫組織化学的に検討したところ、ノックアウトマウスにおいてCS-56陽性構造が有意に減少していることが見出された。これはOASISがアストロサイトにおいてコンドロイチン硫酸プロテオグリカンそのものの産生或いはコア蛋白のコンドロイチン硫酸修飾のいずれかを制御していることを示唆するものである。現在この点について更なる検討を加えている。またOASISノックアウトマウスからアストロサイトを培養し、これに小胞体ストレスを与える実験を行ったところ、野生型由来のアストロサイトに比して有意に細胞死が誘発された。野生型のアストロサイトではOASIS蛋白が小胞体ストレスが加わった際に小胞体膜から切断されてN末端の領域が核に移行することも生化学的に証明できた。現在このN末端領域がいかなる遺伝子発現を制御しているかについてDNAマイクロアレイ法を用いて網羅的に検索している。これらの研究からOASISが脳保護、損傷神経の再生にいかなる役割を果たしているかについて重要な知見が得られるものと期待される。本年度我々はこのOASISが中枢神経系でいかなる機能を果たしているかについて検討する目的で、まず中枢神経内のどの細胞で発現しているかについて検討したところグリア細胞の一種であるアストロサイトに特異的に発現することを認めた。また脳損傷時にOASISがアストロサイトで発現上昇することも明らかとした。次に培養アストロサイトを用いてOASIS蛋白のプロセッシングを検討したところ、OASISは通常の条件下では小胞体膜に局在しているのに対し、小胞体ストレスを加えたアストロサイトにおいては切断を受けて核移行することが明らかとなった。OASISは転写活性化を行う蛋白であるので、下流の遺伝子を検索したところ、アストロサイトで損傷時に発現上昇するコンドロイチン硫酸プロテオグリカン類が活性化されることが分かった。

OASIS蛋白の小胞体内腔側の蛋白を欠失させた変異体を発現させた場合でも上記の蛋白プロセッシングは影響を受けず、このことからOASIS蛋白はATF6などの蛋白とは異なるゴルジ移行メカニズムを有することが示唆された。
マザリナードとジャンセニスム

マザリナードとは17世紀中葉、フロンドの時期に出回った政治パンフレットの総称である。また同時代の運動として、数多の論争書を出版して闘争手段としたジャンセニスム運動が挙げられる。本研究では執筆と出版という観点から、二つの異なる運動の共通性を探った。特に映像、論考、シンポジウム、展示会など、複数の手段を用いて、二運動の一般的な認知を得ることができた。本研究には二年間の研究期間と費用が予定されている。一年目にあたる本年度は以下三点を目標としていた。すなわち、1.東京大学総合図書館所蔵マザリナードのマイクロ化、2.マイクロと現物を用いての文書の電子目録化、3.フランスの社会科学高等研究院とパリ第三大学の共同研究グループ主催のシンポジウムへの参加と調査結果の一部報告である。1.予算の都合から、東大コレクション中、DとEのみをマイクロ化し購入した。2.新旧のマイクロと現物で確認しながら、すべての文書を網羅した電子目録を作成すべく、総数3000点近くに及ぶ文書を一点ずつ確認し、現代綴りに直しながら手作業で入力していった。結果、目録の基礎となる書誌情報の入力は独力で完了した。また入力を終えた仮目録を用いて、五つのコレクションに含まれる重複文書の調査を行なった。3.フランスの研究グループが主催するシンポジウムに参加し、成果の一部を発表することができた。講演は、現在調査中で不確定要素の多いマザリナードではなく、並行して研究を進めているジャンセニスムと出版に関したものである。以下、他の成果を列挙する。まずマザリナード研究に必要とされる基本文献の多くを購入することができた。また電子目録化のため、検索システムの開発と製作をした。次いで一橋大学付属西洋社会科学古典資料センター所蔵のマザリナードも調査し、ここでも世界的にみて稀少な文書を発見することができた。最後に、来年度開催予定の「マザリナードとジャンセニスムに関するシンポジウム」(仮題)準備のため、映像作品(約20分)の前半を発注し撮影と編集を終えた。1、フランスの社会科学高等研究院クリスチャン・ジュオー研究指導教官を招聘し、大学及び大学関係機関で計4回の講演をしていただいた。2009年9月29日(一橋大学社会科学古典資料センター);同10月3日(成城大学);同10月6日(関西学院大学);同10月9日(神戸大学)筆者は初回の講演においては通訳を務め、第二回目は司会と発表、第四回目は一部通訳と発表を行った。2、マザリナードの一般的な認知を得ることを目的とし、共同研究者である嶋中博章氏の協力を得て、成城大学においてシンポジウムを開催した。2009年10月3日「マザリナードMazarinades 1648-1653フランス17世紀の政治/文学表現」4、一橋大学古典資料センターにおいて「マザリナードの特別展示」と題し、数点のマザリナードを一般公開した。場所:一橋大学社会科学古典資料センター期間:2009年9月25日から10月7日(土、日を除く)
有機薄膜太陽電池の構造と機能－特殊形状を有する高分子とその階層構造解析－

本研究では、特殊形状(環状、星形)を有する短波長吸収高分子の合成に成功した。特に環状系において、従来よりも高い光電変換効率(PCE)を有する有機太陽電池の作製に成功した。また、新規短波長吸収系高分子に関し、非ハロゲン溶媒でも高いPCEを得ることに成功するとともに、固体NMR解析により膜内構造とPCEの相関も解明できた。これらの短波長吸収系はタンデム型太陽電池のPCE向上に大きく貢献するものである。さらに、スロットダイコーターで素子作製を行い、スピンコート法と同等以上のPCEを得ることに成功した。素子劣化解析、多階層電荷輸送計算、有機ELに関する研究も推進できた点、当初の予定以上の進展があった。本課題で取り組むバルクヘテロ接合型有機薄膜太陽電池は、次世代型太陽光発電システムとして期待されており、その特性向上に向けての研究・開発が活発に行われている。その一方で、実用化の礎となる有機太陽電池の基礎科学には、未開拓の部分が多い。本研究では、まず、バルクヘテロ接合型有機太陽電池の特性向上のための基礎科学の構築を目指す。特に、種々の構造を有する高分子を新規に合成する試みを行うとともに、合成に成功した高分子に対しては各種解析および素子作製を行い、材料ーデバイス作製プロセスー構造ー太陽電池特性の一連の相関解明を目指す。また、得られた知見に基づき、有機太陽電池特性向上に対する指針を得ることを目指す。初年度である昨年度は、次の検討を行った。まず、ドナー材料としては、rrP3HTをはじめとするポリチオフェン誘導体、および、8-9%に至る高い光電変換効率を示すPTB7を用いた。アクセプター材料としては、PC61BM、PC71BMを用いた。これらのドナー/アクセプター系からなるバルクヘテロ接合型有機薄膜太陽電池素子の作製を行った。その際、素子作製時における溶媒、添加剤、熱処理の効果に関し、詳細な検討を行った。また、素子作製条件が光電変換効率に与える影響に関しても検討した。その結果、特定の高分子を用いた系に対し、光電変換効率が大幅に向上するという興味深い結果が得られた。また、新規形状を有する高分子の合成にも着手し、その合成に成功した。バルクヘテロ接合型有機薄膜太陽電池は、次世代型太陽光発電システムとして期待されている一方で、実用化の礎となる有機太陽電池の基礎科学には、未開拓の部分が多い。昨年度は、次の研究を進めた。まず、新規高分子に関し、特に、十分な分子量を有する環状高分子の合成に成功した。この高分子をドナー材料としたバルクヘテロ接合型有機薄膜太陽電池を作製し、従来の高分子より特性の高い素子を作製することにも成功した。現在、星型高分子に関しても実験を進めている。また、新規直鎖状高分子に関しても手がけ、短波長吸収のドナー高分子の中では、高い光電変換特性を得ることに成功している。また、一昨年度、本予算で購入したスロットダイコーターに関し、昨年度、有機薄膜の塗布条件を探索し、塗布条件の各パラメーターが膜の均一性と膜厚の調節にどのように寄与するかを明らかにした。その知見に基づき、各パラメーターを調節することにより、rrP3HT/PC71BM混合膜では20-1000 nmの範囲で、PTB7/PC71BM混合膜では50-800 nmの範囲で膜厚を調節した均一薄膜を作製することに成功した。さらに、その手法で有機太陽電池素子を作製した結果、従来のスピンコート法で作製した素子と同程度、あるいは、素子系によっては、スピンコート法での素子を上回る光電変換特性を得ることに成功した。有機薄膜太陽電池に関し、その実用化の礎となる基礎科学の構築を行った。まず、固体核磁気共鳴(NMR)法を用い、バルクヘテロ接合型有機薄膜太陽電池の膜内構造と変換効率の相関を得た。この結果に基づき、さらに新規高分子PF6QTの膜内構造と変換効率の相関に関する知見を得、その特性向上を試みた。その結果、400-600 nmの短波長光吸収タイプの有機薄膜太陽電池としては極めて高い5.96%の光電変換効率を得ることに成功した。長波長光吸収タイプの有機薄膜太陽電池に関しては高特性のものが多く報告されている一方、短波長光吸収タイプの報告例はほとんどない。短波長光ー長波長光吸収タイプのタンデム化による高効率有機薄膜太陽電池の実現を達成する上で、今回の結果の意義は大きい。また、通常の有機薄膜太陽電池の作製において、ハロゲン系有機溶媒を用いる必要があるが、このPF6QTは非ハロゲン系溶媒でも高特性(光電変換効率5.64%)を有する点も注目に値する。環境負荷の低い光電変換材料と言える。さらに、新規に合成した特殊な構造を有する高分子に対しても、膜内構造と変換効率の相関を得た。特に、環状高分子に関しては、膜内秩序化がより進んだ結果、従来の線状高分子よりも10倍高いホール移動度を示し、それを用いた有機薄膜太陽電池においても高い光電変換特性を得ることができた。

以上の研究に関し、当初予定していた固体NMRを中心とした解析に加え、微小角入射広角X線散乱(GIWAXS)測定も行うことができた。有機薄膜太陽電池の実用化に関して重要な劣化解析に関しても研究を進めることができた。また、電荷輸送計算、有機ELにおいても大きな進展があったことから、その研究も進めることができた点、当初の予定以上の進展があった。本研究では、特殊形状(環状、星形)を有する短波長吸収高分子の合成に成功した。特に環状系において、従来よりも高い光電変換効率(PCE)を有する有機太陽電池の作製に成功した。また、新規短波長吸収系高分子に関し、非ハロゲン溶媒でも高いPCEを得ることに成功するとともに、固体NMR解析により膜内構造とPCEの相関も解明できた。これらの短波長吸収系はタンデム型太陽電池のPCE向上に大きく貢献するものである。さらに、スロットダイコーターで素子作製を行い、スピンコート法と同等以上のPCEを得ることに成功した。素子劣化解析、多階層電荷輸送計算、有機ELに関する研究も推進できた点、当初の予定以上の進展があった。研究は順調に進展している。新規直鎖状高分子、および、新規特殊形状を有する高分子を用いた素子作製を行い、特性の向上が確認できた点、順調な進展と言える。また、本課題の達成に重要なスロットダイコート法による素子作製に成功したのみでなく、スピンコート法で作製した素子と同程度か、素子系によっては、当初の予想を超えて、それ以上の特性が得られた点も進展が大きい。当初予定していたインクジェットプリンターでの素子作製をスロットダイコーターに変更したことは正解であったと言える。以上のことから、当初の計画以上に研究が進展していると評価した。27年度が最終年度であるため、記入しない。有機デバイス佐藤グループでは、昨年度に引き続き、新規特殊形状高分子の合成を進める。梶グループでは、昨年度、スロットダイコート法により均一な膜厚を有する有機活性層の塗布に成功した。スピンコート法よりも幅広く膜厚を制御できることから、今後、有機太陽電池素子の膜厚依存性に関し、検討を深める。また、今年後は、特に、添加剤の影響を中心に、溶媒、熱処理の効果に関して詳細に検討を行い、光電変換効率に与える影響について明らかにする。佐藤グループで新たに合成された新規特殊形状を有する高分子にも本手法を展開し、本課題の目的である、材料ーデバイス作製プロセスー構造ー太陽電池特性の一連の相関解明を進める。また、さらに劣化解析に関しても検討を進めたいと考えている。一部、計画変更を行ったが、研究は順調に進展している。佐藤グループにおいても、新規形状を有する高分子の合成に成功し、順調な初年度であったと言える。特に、溶媒、添加剤、熱処理の効果に関しては、行ってみないとわからない部分があったが、ある高分子を用いた系に対し、光電変換効率が大幅に向上するという予想外の結果が得られた点から、当初の計画以上に研究が進展していると評価した。現状、きわめて順調に研究が進展しており、今年度も現状の形で研究を進める。佐藤グループでも新規高分子合成に成功していることから、今年度はその高分子を梶グループで素子化する。
平成7年兵庫県南部地震の被害調査に基づいた実証的分析による被害の検証

被害の検証を行うには、激甚地域の地震動特性を推定することが不可欠であるとの視点から、本研究では、震度7の地域を含む南北側線に沿った浅層地盤構造の調査と神戸・芦屋・西宮地域の表層地盤特性の計測に主眼をおき、以下の5研究課題について研究を行った。得られた成果を要約すると以下の通りである。1)地震予知・地震断層に関する研究地殻深部の断層の動きと帯水層との関係、余震の時空間分布と本震の余効変動、地下水組成変化と前兆の関係を明らかにし、種々の解析方法により破壊過程・速度構造を解明、防犯カメラの分析から断層位置を推定した。2)地震動・地盤震動に関する研究震源インバージョンから神戸側断層を推定し、波動伝搬の干渉による激甚地帯の生成を地下構造探査により実証した。また、兵庫県全域の表層微動特性の計測から地震動分布を推定するための資料を収集した。3)土木施設被害・地盤変状の分析地震動の地域分布を理論的に推定するとともに、交通・下水道・通信・港湾等の被害分析・損傷評価と復旧対策を提言した。また、液状化・斜面崩壊のメカニズムについての実験・渇水と斜面安定性の関係などを明らかにした。4)建築物被害の分析実在する木造建物・鉄筋コンクリート造建物・鉄骨造建物の耐震性評価の統計的・実験的分析を行い、被害との関係を解明するとともに、中間層破壊・ピロテイ崩壊の解析的分析による検証を行い、将来的な設計の方向を提示した。防災システムの分析初動体制・危機管理システムの問題点、フェールセーフの考え方の重要性を指摘し、緊急対策と恒久施策の相互関連、情報システムの運用と管理に関する分析、災害の時空間分布・複合災害の分析から都市防災対策に関する資料を提供した。
スプライシング異常に対する新しい遺伝子治療法の開発

スプライシング異常を呈する長瀬無アルブミンラット(NAR)に対してレトロウイルスベクターにより塩基置換U1snRNAを恒常的に発現させ、異常スプライシングを抑制することを目的として実験を進めた。1)U1snRNA発現レトロウイルス産生培養株は、長期培養後、3回の凍結解凍後でもウイルスを安定に産生し続けた。得られたウイルス力価は、1x10^6以上であり超遠心法により最大30倍に濃縮する事ができた。2)U1snRNA発現レトロウイルスを線維芽細胞株に低M.O.I.(0.01)にて感染させG418添加培地選択耐性株を得ることができた。細胞株の形態、増殖能、接触阻止能、自然形質転換細胞の出現頻度、及びペトリ皿での飽和細胞数について親細胞株と比較し変化を認めなかった。導入されたU1snRNA遺伝子のアルブミンミニ遺伝子mRNAスプライシングに対する活性は、一過性発現系に比較して約1/40程度であった。導入されたU1snRNA遺伝子が数コピー以下である事から、一過性発現系と同程度の効果を得るには、10コピー以上の遺伝子導入が必要であると考えられた。得られた細胞株に、ウイルスを重感染させU1snRNA遺伝子コピー数を増加させ観察中であるが、細胞学的変化を見ていない。3)次に、NAR初代肝細胞を分離し塩基置換U1snRNAレトロウイルスを感染させ、アルブミン蛋白質の発現誘導を免疫染色法にて検討した。しかしながら、アルブミン蛋白質の染色性には著変を認めなかった。アルブミン産生が細胞調製後早期に減少していくこと、細胞当たりのウイルスコピー数の導入効率が低いことが原因として上げられる。また、in vivoで肝臓に対して門脈より濃縮ウイルスを注入したが、血清アルブミンの増加は検出されなかった。以上より、塩基置換U1snRNAレトロウイルスベクターの安定性と、塩基置換U1snRNAを細胞内で恒常的に発現させられることが分かった。
感染による自然免疫系と獲得免疫系の連繋機構の解析

1.細胞内寄生性病原体(リステリア菌)の感染そのものが樹状細胞に変化を引き起こし、T細胞の抗原特異性に関わらずに、獲得免疫系のシフトを起こす。この感染に伴う宿主の免疫応答は、細胞内に侵入した細菌と宿主細胞との関わりにより活性化され、この活性化はT細胞抗原レセプターによる活性化とは独立したものである。2.リステリア菌は樹状細胞や腸管上皮細胞へ侵入する性質を持つことから、細胞外寄生性細菌の感染による宿主応答とは異なる局面を持つと考えられる。細胞外感染性細菌の感染病態に重要なTLR群は、細胞内寄生性細菌の感染に伴う感染初期遺伝子の発現には密接に関わるものの、宿主免疫系の偏倚、特にTh1/Th2細胞サブセットの偏倚には影響を及ぼさない。さらに、リステリア菌の感染初期に作動する細胞内侵入に関わる遺伝子(InlA/B,hly,mp1,actA,plcB,etc)の欠損変異株を用いたin vitro感染系で、これらの遺伝子群がT細胞を中心とする宿主免疫系の活性化には影響しないことが明らかになった。3.さらに、5000株の遺伝子変異リステリア菌株パネルを用いて、異なる宿主免疫応答を惹起する2種類の変異菌株を得た。この結果、Th1免疫応答を引き起こし感染抵抗性を宿主に誘導する病原体遺伝子と、Th2免疫応答を抑制し抗アレルギー状態を誘導する病原体遺伝子が異なることが明らかになった。さらに、これらの遺伝子は病原性に関わる遺伝子とは独立したものであり、そのいくつかは糖代謝や遺伝子転写に関わる遺伝子であることも明らかになった。この細菌遺伝子の機能および宿主側の対応遺伝子の同定とその機能を解析することにより、免疫応答制御への応用が期待される。細胞内寄生性細菌(特にリステリア菌)の感染が自然免疫系の活性化に伴いどのような機序で獲得免疫系への影響を及ぼすかを、T細胞サブセットのシフトに焦点を絞って解析した。その結果、(1)病原体の感染に伴い、タイプ1T細胞へのシフトが認められ、このシフトは、生菌の感染に伴い誘導され、加熱死菌では誘導されない。この感染に伴う、T細胞サブセットの偏りは2段階の機序に分けられる。第1のステップでは、感染病原体によりAPCが活性化され、抗原非特異的IL-12非依存性にT-bet遺伝子発現の増強と、GATA3遺伝子発現の抑制が認められ、タイプ1・タイプ2T細胞の前駆細胞へのシフトを生じる。この前駆細胞が、第2のステップで、特異的抗原刺激とタイプ1あるいはタイプ2誘導サイトカインの存在下に、タイプ1・タイプ2T細胞へと分化する。(2)このようなシフトを引き起こす病原体側の責任遺伝子を、種々の病原性因子を各変異リステリア菌や、トランスポゾン導入により作成したパネルを用いて解析した。その結果、リステリアの病原遺伝子群とは異なる遺伝子が関わっていることが示唆された。(3)リステリア菌はマウスには経口感染しない。腸管上皮細胞への感染に使われるインターナリン遺伝子を改変しマウスに経口感染可能な変異株の作成を行った。この菌を用いて、マウスでの経口感染モデルを作成する予定である。病原体感染(特にリステリア感染の場合)により病原体とAPCとの間の相互作用により、APCに感染による変化が生じ、このためにT細胞プールのTh1T細胞前駆細胞の頻度が増加する。このステップは抗原非依存性で、したがって抗原非特異的である。さらに、感染によるこのシフトにはIL-12の存在は必須ではない。Th1あるいはTh2T細胞前駆細胞は、一般的には抗原によるT細胞レセプターの刺激と誘導サイトカイン(IL-12あるいはIL-4)により、Th1あるいはTh2T細胞へ分化する。したがって、このステップは抗原特異的である。

感染個体では、このステップによるTh1への分化は、IL-12の関与を必要としない経路でも行われる。感染時に、このIL-12を必要とする経路と必要としない二つの経路の存在は申請者たちが初めて指摘した点であり、病原体感染における宿主免疫応答を理解する上で重要なポイントであると考える。感染病原体により誘導されるこの一連の宿主応答が、病原体のどのような遺伝子が関与し、宿主のどのような遺伝子が関わっているかが、次に解決すべき重要な点である。この問題に関しては、リステリア菌の一個の遺伝子機能を欠失した変異株のパネルと、種々の免疫系遺伝子を欠くノックアウトマウスを用いて解析中である。トランスポゾン挿入でランダムに細菌遺伝子を破壊することにより作成した3000株からなる変異菌株パネルを用いて解析した結果、細菌感染抵抗性を宿主に賦与する(Th1T細胞の誘導)機能を欠失した変異株および、宿主免疫応答を抗アレルギー状態へ誘導する(Th2T細胞の誘導抑制)機能を欠損する変異株を分離することに成功した。病原体感染に対する宿主の防御機構を考える上で、感染がどのような機序で宿主の免疫系を動かすかを個体・細胞・分子・遺伝子のレベルで明らかにする必要がある。特に、感染する病原体の種類により宿主の応答機序が異なることが明らかにされつつある。そこで、感染初期に作動する自然免疫系と、その機能により活性化される獲得免疫系との連繋を中心に個体の感染防御機構の解析を行い、さらにその成果を発展させて、個体の感染防御機構の人為的な制御のための基盤を構築することを目的に研究を行った。(1)細胞内寄生性細菌を用いて解析し、病原体の感染そのものが樹状細胞に変化を引き起こし、細胞の抗原特異性に関わらずに、獲得免疫系のシフトを起こす。この感染に伴う宿主の免疫応答は、細胞内に侵入した細菌と宿主細胞との関わりに伴う事象により活性化され、この活性化はT細胞抗原レセプターによる活性化とは独立したものであることを明らかにした。(2)タンパク抗原を用いた解所から免疫系の制御に関わるT細胞サブセット(Th1およびTh2)のシフトには、IL-12の関与が必須と考えられてきた。ところが病原体感染でのT細胞サブセットのシフトを調べると、タンパク抗原による免疫応答とは異なり、病原体感染によりIL-12の関与なしに免疫系のシフトが誘導されることを示した。(3)宿主の病原体感染免疫応答に多様性が認められた。(4)トランスポゾンおよび温度感受性プラスミドを用いて作成した単一遺伝子変異リステリア菌株パネルを用いて解析し、宿主免疫応答制御に関わる2種類の変異菌株を得た。この結果、Th1免疫応答を引き起こし感染抵抗性を宿主に誘導する病原体遺伝子と、Th2免疫応答を制御し抗アレルギー状態を誘導する病原体遺伝子が異なることが明らかになった。この細菌遺伝子の機能および宿主側の対応遺伝子の同定とその機能を解析することにより、免疫応答制御への応用が期待される。1.細胞内寄生性病原体(リステリア菌)の感染そのものが樹状細胞に変化を引き起こし、T細胞の抗原特異性に関わらずに、獲得免疫系のシフトを起こす。この感染に伴う宿主の免疫応答は、細胞内に侵入した細菌と宿主細胞との関わりにより活性化され、この活性化はT細胞抗原レセプターによる活性化とは独立したものである。
観光創造現象における観光者の経験価値による「物語創造」に関する研究

本研究の目的は、観光者の一連の行動プロセスに焦点をあて、その中から創り出される経験価値が物語を創造するのかということを探り出すことにある。本年度は、本研究の最終年度を迎えることになり、これまでの文献サーベイおよび聞き取り調査からの論理を整理し、観光者の観光行動プロセスにおける経験価値とその物語化についての理論構築を行った。この理論の核となる概念は、観光者の行動プロセスを「消費」と「社交」の2つの側面に分類し、その行動過程における人々との「出会いの場」をそれぞれ『サービス・エンカウンター』と『ホスピタリティ・エンカウンター』として論理展開を行っている。また、その行動プロセスから生まれる価値をそれぞれ『顧客関係性から生じる「経験価値(消費価値)」』と『交流関係性から生じる「交流価値」』と位置づけている。観光者が行う物語の創造化は、これらの2つの側面からのプロセスによって形成され、特に人々との交流による社交状態から得る価値が物語化に大きく影響することを提起している。エンカウンターの概念は「出会いの場」であり、「接遇場面」である。しかしながら、これまでの研究で明らかになっている「サービス・エンカウンター」だけでは説明できない部分を解明するためにホスピタリティ概念を用いて『ホスピタブル・リレーション』の論理展開へと発展させた。この概念は、これまで語られることのなかった「消費に関わらない出会いの場」から生まれ出る関係性を示唆している。語源となる"Hospitality"のもつ「もてなし」「心づかい」という本来の意味を踏まえつつ、人と人との関係性からの考察により構築した新たなる理論構築である。以上の総括的実績としての博士学位論文を平成23年度内に提出、公刊する予定である。また、本年度は財団法人日本観光協会が主催する「観光経営マネジメント講座」においての招聘講演を名古屋、山形、福岡の3カ所で実施し、これまでの研究成果を公開した。加えて、北海道大学観光学高等研究センターが主催する観光関連セミナーにおいても計2回にわたり成果発表を行った。本年度は研究開始初年度であり、主として「観光行動(Tourist Behaviour)」「経験」「経験価値」「社交」についての文献サーベイを実施した。これまでの「取引」としての観光現象ではなく、人間の出会い、その中から生まれる非対価としての社交に着目し、今後の研究の方向性を探ってきた。この文献サーベイでは、社会学的見地から探る必要があり、G.SimmelやA.Goffmanの社交や出会い、相互作用についての理論的背景を理解できた。今後の研究にこれらの理論を応用する。また、人間の心理的行動という点も考え、ホスピタリティに関する概念の整理も行った。これまでは、サービスの概念と混同されていて明確な差異を理論的に解明されていなかったが、本研究における経験価値を測定する際に重要な指標となることを確信した。フィールド調査については、ANA、スターフライヤーなどの航空会社での「顧客経験」に関してのインタビュー調査を実施した。この調査では、「取引経験」以外の要素が少ない結果となったので、次年度以降は質問項目の再検討を行い、観光地域や特徴ある旅行ツアーを実施する旅行代理店にも調査を行う予定をしている。本年度は2年目となる中間年度であり、主として「人と人との関係性」についての考察を行った。前年度の文献サーベイの理論理解をさらに深めるために人の集まりによる「関係性」に焦点をあて、研究の方向性を探り出すことを中心に行った。主として、文化人類学的な見地から、V.L.Smithによる"Host and Guest"から「接遇場面」のホスピタリティについての理解と、その理論化を試みた。前年の平成20年度において行った「社交・出会い・相互作用」というキーワードを含めながら、人間が出会う際にどのような物語を創造するのか、またその物語を創造する要因は何なのかを探るために、人間のさまざまな出会いの場における調査を実施した。この調査は、主たる観光地、観光対象(北海道・東京)での聞き取り調査として行っている。これらの調査から、人と人との関係性が本研究の主題である「物語創造」におおきな影響を与えていることが明確になった。さらに、この関係性理論に「ホスピタリティ」の概念を応用することにより、観光者の行動プロセスにおける「接遇場面」が自身の物語化に極めて印象的な要素を提供することも明らかになった。本年度は、博士学位論文の執筆を行い、ほぼ完成となったが、本研究のプロセスの中で明らかになった関係性概念の新たな一面をその記述に含めるために、最終年度の平成22年に提出することとした。以上のように、本年度の研究においては、ホスピタリティ概念から得る「関係性」理論の新たな一面を整理することが最も重要な作業であった。本年度は、その成果として主としてセミナーでの研究成果の発表、ならびに国立大学法人和歌山大学での「観光経営マネジメント講座」での招聘行使としてホスピタリティ理論について講演を行った。

この理論の核となる概念は、観光者の行動プロセスを「消費」と「社交」の2つの側面に分類し、その行動過程における人々との「出会いの場」をそれぞれ『サービス・エンカウンター』と『ホスピタリティ・エンカウンター』として論理展開を行っている。また、その行動プロセスから生まれる価値をそれぞれ『顧客関係性から生じる「経験価値(消費価値)」』と『交流関係性から生じる「交流価値」』と位置づけている。観光者が行う物語の創造化は、これらの2つの側面からのプロセスによって形成され、特に人々との交流による社交状態から得る価値が物語化に大きく影響することを提起している。エンカウンターの概念は「出会いの場」であり、「接遇場面」である。しかしながら、これまでの研究で明らかになっている「サービス・エンカウンター」だけでは説明できない部分を解明するためにホスピタリティ概念を用いて『ホスピタブル・リレーション』の論理展開へと発展させた。この概念は、これまで語られることのなかった「消費に関わらない出会いの場」から生まれ出る関係性を示唆している。語源となる"Hospitality"のもつ「もてなし」「心づかい」という本来の意味を踏まえつつ、人と人との関係性からの考察により構築した新たなる理論構築である。以上の総括的実績としての博士学位論文を平成23年度内に提出、公刊する予定である。また、本年度は財団法人日本観光協会が主催する「観光経営マネジメント講座」においての招聘講演を名古屋、山形、福岡の3カ所で実施し、これまでの研究成果を公開した。加えて、北海道大学観光学高等研究センターが主催する観光関連セミナーにおいても計2回にわたり成果発表を行った。
書換えモデルを用いた暗号プロトコルの形成的設計法

昨年度の研究に引続き,クライアント・サーバ間で認証を行い,かつ両者がその後の通信のために情報を共有するプロトコル(認証・情報共有プロトコル)を対象とした形式的設計モデルの構築に取り組んだ.この形式的設計モデルにおいて中心となるのが、そのモデルに基づいて記述した認証・情報共有プロトコルに対する安全性判定アルゴリズムである.報告者は,本研究を実施する以前に,暗号プロトコルの安全性判定アルゴリズムについて考察しており,その成果を用いることで容易に解決できると考えていた.しかし,その実現において,考察したアルゴリズムが半決定アルゴリズムである(安全でない場合,原理的には常に安全でないような攻撃方法を指摘できるが,安全である場合にこのアルゴリズムを適用すると無限ループに陥るケースが存在する)ことが判明した.そのため,この判定アルゴリズムと別の着想による判定法を検討した.形式的記述には条件付き項書換え系を採用しているが,項書換え系の諸性質の判定に木オートマトンが有用なことが知られている.そこで,木オートマトンを用いた判定アルゴリズムの構築を試みたが,線型性条件を回避することができず徒労に終わった.今後は,これまでの安全性判定アルゴリズムに立ち返って,このアルゴリズムの適用範囲を明らかにしたのちに,この判定法を含む形式的設計モデルを用いて,安全かつ実用的な認証・情報共有プロトコルの設計を目指す.本研究ではまず,これまで提案されている種々の暗号プロトコル,およびセキュリティが必要とされるネットワークシステムのニーズを調査した.その結果,クライアント・サーバ間で認証を行い,かつ両者がその後の通信のための情報を共有するようなプロトコル(「認証・情報共有プロトコル」と呼ぶ)の必要性が非常に高く,かつしばしば他の応用的な暗号プロトコルの前提となっていることがわかった.この種の暗号プロトコルについての形式的検証法は従来よく議論されており,その成果を活用することも十分期待できる.そこで本研究では認証・情報共有のプロトコルを対象とした形式的設計法に集中してとりかかることとした.次に,この方針のもとで,2種類のネットワークシステム(3次元画像の共同制作システムおよび電子モールシステム)に対して,それぞれの目的に合った認証・情報共有プロトコルを設計し組み込んだ.これらのシステムは,1台のサーバ計算機にインターネットを介して多数の利用者が接続するという点では共通であるが,想定するクライアント計算機の安全性に大きな違いがあり,そのため設計した認証・情報共有プロトコルもそれぞれ大きく異なったものとなっている.いずれのプロトコルも,実証実験を行ったところ,セキュリティの欠陥,運用上の不具合ともに検出されなかった.今後は,この成果を基に,認証・情報共有プロトコルの形式的設計モデルを構築すること,およびそれを利用して安全かつ実用的なプロトコルを設計することを目指す.昨年度の研究に引続き,クライアント・サーバ間で認証を行い,かつ両者がその後の通信のために情報を共有するプロトコル(認証・情報共有プロトコル)を対象とした形式的設計モデルの構築に取り組んだ.この形式的設計モデルにおいて中心となるのが、そのモデルに基づいて記述した認証・情報共有プロトコルに対する安全性判定アルゴリズムである.報告者は,本研究を実施する以前に,暗号プロトコルの安全性判定アルゴリズムについて考察しており,その成果を用いることで容易に解決できると考えていた.しかし,その実現において,考察したアルゴリズムが半決定アルゴリズムである(安全でない場合,原理的には常に安全でないような攻撃方法を指摘できるが,安全である場合にこのアルゴリズムを適用すると無限ループに陥るケースが存在する)ことが判明した.そのため,この判定アルゴリズムと別の着想による判定法を検討した.形式的記述には条件付き項書換え系を採用しているが,項書換え系の諸性質の判定に木オートマトンが有用なことが知られている.そこで,木オートマトンを用いた判定アルゴリズムの構築を試みたが,線型性条件を回避することができず徒労に終わった.今後は,これまでの安全性判定アルゴリズムに立ち返って,このアルゴリズムの適用範囲を明らかにしたのちに,この判定法を含む形式的設計モデルを用いて,安全かつ実用的な認証・情報共有プロトコルの設計を目指す.
幹細胞の分化誘導による歯髄組織再生機構の解析

無髄歯がいかに脆いものであるか、さらには歯髄除去に要する患者・歯科医の時間的、経済的損失は極めて大きいなどの問題がある。この解決のために、細菌本体やその産物によって引き起こされた炎症部位のみを除去し、残っている歯髄組織の幹細胞・未分化間葉系細胞の分化を誘導し、歯髄を再生させるための研究を進めた。しかし、急激な進展をみせている胚性幹細胞(ES)も、その定義が敢然には定まっていない。最近、ES細胞をはじめとする多能性幹細胞の分化を同定する指標の一つとして、分化段階特異的に発現量が変化する細胞表面抗原が明らかになってきた。SSEA-1(Stage Specific Embryonic Antigen-1)は、マウスでEmbyonalCarcinomaCell(EC)Embryonic Stem Cell(ES),およびEmbryonic Germ Cell(EG)で発現するものの、ヒトではEmbryonic Germ Cell(EG)のみで発現する。しかし、SSEA-4(Stage Specific Embryonic Antigen-4)は、ヒトではEC,ES,EGの全ての細胞で発現するもののマウスでは発現はみられない。このことを基に、協力の得られたヒト抜去歯歯髄とマウスの上顎大臼歯歯髄を免疫組織化学染色を施し、顕微鏡で観察した。その結果、ヒト歯髄およびマウス歯髄組織細胞の一部で、細胞表面を覆うようにSSEA-1の発現がみられた。一方、同じようにヒト健全歯髄組織の一部の細胞全体にSSEA-4の発現が見られた。平成16年度は、特にヒトの未分化細胞で最近明らかになってきたTumor Rejection Antigen 1-60(TRA-1-60)とTRA-1-81の発現をヒト歯冠エナメル質・象牙質での窩洞形成歯髄について検討を加えたが、両者の発現は認められなかった。無髄歯がいかに脆いものであるか、さらには歯髄除去に要する患者・歯科医の時間的、経済的損失は極めて大きいなどの問題があります。この解決のために、炎症などにより一部障害を受けた歯髄組織は除去するとしても、残っている歯髄組織の幹細胞・未分化間葉系細胞の分化を誘導し、歯髄を再生させるための研究をすすめた。しかし、最近、急激な進展をみせている胚性幹細胞(ES)も、その定義が定まらず、現在最も純化されていると思われる骨髄幹細胞はc-Kit陽性、Sca-1陽性、CD34陰性かつLin陰性という細胞表面発現パターンを示す。しかし、ヒト骨髄由来の造血幹細胞研究に関してはin vivoでの実験が困難で、完全に同定されていない。ただ、血液幹細胞とともに間葉系幹細胞があり、その定義としてCD29陽性でCD34陰性がいわれている。平成13年度は、ラットを用いて通常の方法に従い凍結標本を作成し、免疫染色を施した。その結果、CD29陽性でCD34陽性のものはみられたものの、CD29陽性でCD34陰性の幹細胞と思われる細胞を見い出すことはできなかった。平成14年度は、フローサイトメーターを用いて歯髄中の細胞を下記の抗体(Sca-1,CD34さらには上述のSH2,SH3,CD29,CD44,CD71,CD90,CD106,CD120a,CD124とCD14,CD34,CD45)で検索し、歯髄特有の臓器幹細胞としての、間葉系幹細胞を見い出し、再生への医療への応用を探っていく予定である。

この解決のために、細菌本体やその産物によって引き起こされた炎症部位のみを除去し、残っている歯髄組織の幹細胞・未分化間葉系細胞の分化を誘導し、歯髄を再生させるための研究を進めた。しかし、急激な進展をみせている胚性幹細胞(ES)も、その定義が完全には定まっていない。最近、ES細胞をはじめとする多能性幹細胞の分化を同定する指標の一つとして、分化段階特異的に発現量が変化する細胞表面抗原が明らかになってきた。SSEA-1(Stage Specific Embryonic Antigen-1)は、マウスでは、Embyonal Carcinoma Cell(EC), Embryonic Stem Cell(ES),およびEmbryonic Germ Cell(EG)で発現するものの、ヒトではEmbryonic Germ Cell(EG)のみで発現する。しかし、SSEA-4(Stage Specific Embryonic Antigen-4)は、ヒトではEC, ES, EGの全ての細胞で発現するものの、マウスでは発現はみられない。このことを基に、協力の得られたヒト抜去歯歯髄とマウスの上顎大臼歯歯髄を免疫組織化学染色を施し、顕微鏡で観察した。その結果、ヒト歯髄およびマウス歯髄組織細胞の一部で、細胞表面を覆うようにSSEA-1の発現がみられた。一方、同じようにヒト歯髄組織の一部の細胞全体にSSEA-4の発現が見られた。条件のそろったヒトの歯を入手するのは困難であるので、平成15年度は、免疫組織学的手法を用いて、マウス歯髄でより詳細な検討を加えていく計画である。無髄歯の補綴にこれまで用いられてきたメタルコアが歯根破折を引き起こす可能性が高いことから、最近、象牙質とほぼ同じ弾性係数を示すガラスファイバーが用いられ始めている。しかし、無髄歯に大きな問題があることは周知の事実である。このため、安易に歯髄を除去することを避け、歯髄を残す努力をしなければならない。そこで、細菌による炎症部位のみを除去し、残っている歯髄組織の幹細胞・未分化間葉系細胞の分化を誘導し、歯髄を再生させる研究を進めた。最近、胚性幹細胞(ES細胞)をはじめとする多能性幹細胞の分化程度を表示する細胞表面抗原が明らかになってきた。その中でも、SSEA抗原(Stage Specific Embryonic Antigen)は、1から4まである。SSEA-1はマウスのEmbryonal Carcinoma Cell(EC),Embryonic Stem Cell(ES)およびEmbryonic Germ Cell(EG)で発現するものの、ヒトではEGのみで発現する。SSEA-2はマウスではECとESで発現し、ヒトではESのみ発現する。SSEA-3は、マウスでは発現せず、ヒトではESとEGで発現する。SSEA-4は、マウスでは発現せず、ヒトではEC, ES, EGの全ての細胞で発現する。このことを基に、協力が得られたヒト抜去歯歯髄で免疫組織化学染色を施し顕微鏡で観察したところ、SSEA-1,2,4が検出できた。しかし、歯髄の状態が揃った抜去歯を入手するのは困難であった。そこで、生後7週目、雄性マウスの健全歯を10%EDTA-Naで低温脱灰後、免疫組織学的染色を施して、歯髄を顕微鏡で観察した。その結果、SSEA-1とSSEA-2の発現を観察できた。
映像認識に有効な多層の識別的構造を持つ新しいモーション特徴の研究

当初の計画していた、多層の構造を持つ識別的かつ高精度なモーション特徴の抽出については、勾配の特徴や動きを捉えるオプティカルフローの特徴を抽出し、畳み込みニューラルネットワークで学習するという仕組みを構築することで、予定よりも前倒しで映像検索システムの構築を実現することができた.また作成したシステムを,米国国立標準技術研究所が主催している国際競争型映像検索・評価ベンチマーク(TRECVID)における大規模映像データベースで評価を行い,その有効性を確認した.平成27年度は,多層の構造を持つ識別的かつ高精度なモーション特徴量の開発を行った.映像から動作や動きなどのイベントを認識するための従来手法であるDense trajectoryの考え方を,近年,様々なタスクにおいて高い識別精度を示しているConvolutional neural network(以下,CNN)に融合することで,新しい識別的なモーション特徴を開発することを目指した.具体的には,Dense trajectoryで使われる勾配の特徴や動きを捉えるオプティカルフローの特徴を抽出するため,映像の各フレームから勾配画像とオプティカルフロー画像を作成し,それらをCNNで学習するアプローチを取った.このように学習した勾配画像用CNNに勾配画像を,オプティカルフロー画像用CNNにオプティカルフロー画像を入力したのち,各CNNの中間層から識別的な特徴を抽出した.特徴が抽出された後は,カテゴリ毎に勾配画像用の識別器と,オプティカルフロー画像用の識別器を作成し,最終的に複数識別器の統合を行った.本手法の有効性を確認するため,米国国立標準技術研究所(NIST)が主催している国際競争型映像検索・評価ワークショップ(TRECVID)で用いられる大規模映像コーパス(2014年の学習映像とテスト映像)を用いて評価を行った.評価指標には,各カテゴリの適合率の平均(mean Average Precision:mAP)というTRECVIDで使用されている指標を用い,元画像から直接特徴を抽出する従来方法と相補的な特徴が得られることが確認できた.具体的には, ImageNet画像データベースで学習されたCNNを特徴抽出に用いた従来手法のmAPが28.49だったのに対し,本研究提案のモーション特徴量を加えることにより30.97まで向上することが確認できた.平成27年の当初はDense trajectoryの特徴(勾配の特徴,オプティカルフローの特徴,オプティカルフローの勾配特徴)をそのまま使用し,次元拡張と正準相関分析による識別的次元圧縮を繰り返す構造を行い,Bag-of-FeaturesやFisher vector等でエンコーディングする手法を検討していた.この方法は,小中規模の一般物体認識用画像データベースや,詳細画像認識用画像データベースを用いた際には想定通りの効果が得られることが実験により確認できた.しかしながら,特徴の次元数が莫大になることから,大規模な映像から特徴を抽出して認識するまでのステップに時間がかかりすぎるという問題点があった.そのため,平成28年度に実施予定であった新しいモーション特徴用CNNを用いた手法を前倒しし,同時に検討を行ったところ,想定していた通りの精度が確認でき,識別的かつ従来の特徴と相補的な特徴が得られることが確認できた.一方,実際にユーザが検索クエリを用いて映像検索を行う際,識別的なモーション特徴を抽出できたとしても,検索クエリに対応する学習データ(映像)が極端に少ない環境下においては,あまり高い精度が得られないという問題があることがわかってきた.TRECVIDで使用される約100万の大規模映像を用いた場合でも,検索クエリに対応する学習データは,数百から数千(少ないものでは数十)しか集められないことから,CNNを学習するにはデータ数が不十分であり,またそのような学習映像を大量に収集することも難しいという課題が残されている.これに対しては,画像や映像が簡単に手に入りやすい単純なクラスを多数準備し,検索クエリをそれらの組み合わせで表現する,類似したカテゴリを活用することで補完する等,新たに検討していく予定である.当初の計画で,平成28年度から平成29年度に実施を予定していた「時間変化を捉える機能を持つ新しいモーション認識用のConvolutional neural network(以下,CNN)の作成」については,平成27年度の後半から前倒しで研究を遂行することができたため,予定通りの成果を上げることができた.具体的には,モーション特徴として広く用いられているDense trajectoryの考え方をCNNに導入することで,大規模な映像データベースの中から,人物の特定の動作を含んでいる映像を高精度で検索できるようになった.平成28年度には,単純な動作の検出に加え,一緒に写り込んでいる物体や,周りのシーンも同時に考慮することで,複数の条件をすべて満たすような複雑な動作を認識するというより難しい課題にも取り組み,実現することに成功した.これにより,対象となる学習データが全く存在しないような,ゼロショットでの環境下であっても,「ダイビング用のウェットスーツを着たダイバーが,水中で泳いでいる」,「群衆が街の大通りで夜間にデモ行進を行なっている」,「男の人が屋外でギターを弾いている」等,複数の条件を指定するようなクエリ文から映像を検索することが可能となった.本手法の有効性を確認するため,米国国立標準技術研究所(NIST)が主催している国際競争型映像検索・評価ワークショップ(TRECVID)のAd-hoc Video Search(AVS)タスク部門に結果を提出したところ,他の研究グループの結果を大きく超える世界最高の検索精度(平均適合率の平均で17.7%)を達成することができ,本手法の有効性が確認できた.時間変化を捉える機能を持つ新しいモーション認識用CNNを作成するという当初の最大の目標をほぼ達成することができ,さらに複雑な課題である,複数の条件を含んだクエリ文からの映像検索にも取り組むことができている.

米国国立標準技術研究所(NIST)が主催している国際競争型映像検索・評価ワークショップ(TRECVID)のAd-hoc Video Searchタスクでの大規模映像を用いた評価においても,世界最高の検索精度を達成することができ,本手法の有効性が確認できている.しかしながら,複雑な環境下での映像検索は,2位の研究チームを大きく引き離す世界最高の検索精度をもってしても,平均適合率の平均(mean average precision)という指標で17.7%の精度しか達成できていない(参考:2位のチームの検索精度は5.4%).そのため,今後は認識モデルのパラメータチューニング等の細かい改善ではなく,抜本的な対策を講じる必要がある.当初の計画で,平成29年度に実施を予定していた「時間変化を捉える機能を持つ新しいモーション認識用のConvolutional neural network(以下,CNN)の作成」は,平成27年度の後半から先行して研究を遂行することができた.具体的には,映像から連続したフレームを切り抜き,その差分の動作を表すオプティカルフローを画像化し,その画像をCNNで学習するという手法をとることにより動作を捉えることが可能であることがわかった.米国国立標準技術研究所(NIST)が主催している国際競争型映像検索・評価ワークショップ(以下,TRECVID)における大規模映像データベースで評価を行い,その有効性を確認した.単純な動作については,単語ベースのクエリを入力することで検索が可能となったが,一方で,一緒に写り込んでいる物体や,周りのシーンも同時に考慮した,より複雑な動作については検索することが困難であることもわかった.そのため,平成28年度後半から今年度にかけては,人の動作に加え,物体やシーンも同時に含んだクエリ文を用いた映像検索の研究に注力した.研究を遂行する中で,下記の2つの知見を得ることができた.1つ目は,クエリ文中のキーワードに対応するクラスのカバー率を高めるため,様々な画像・映像データセットで学習された物体・人・シーン・動作等のコンセプト識別器を大量に準備し,その組み合わせによりクエリ文を表現することの重要性である.2つ目は,キーワードに対応するコンセプト識別器を選ぶ際,該当するコンセプトが見つからない場合でも,自然言語処理の手法を取り入れることで,より多くのコンセプト識別器を選択できる仕組みの有効性である.この成果を含んだシステムをTRECVIDのAd-hoc Video Search(AVS)タスクに提出したところ,2年連続で世界1位の映像検索精度を達成することができた.当初の計画していた、多層の構造を持つ識別的かつ高精度なモーション特徴の抽出については、勾配の特徴や動きを捉えるオプティカルフローの特徴を抽出し、畳み込みニューラルネットワークで学習するという仕組みを構築することで、予定よりも前倒しで映像検索システムの構築を実現することができた.