hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
量子アニーリングが拓く機械学習と計算技術の新時代

量子アニーリングを利用した際に、量子ゆらぎを利用した最適化問題を解くという点に焦点が当てられるが、この量子ゆらぎを残したままに結果とすると、量子ゆらぎによる非自明な効果を利用することができる。今年度の研究成果として顕著なものは、機械学習における最適化問題において、量子ゆらぎを利用した最適化を実行した場合に、汎化性能と呼ばれるコスト関数以外に解の性質の評価を行うことで、量子ゆらぎの効果を検証したものが挙げられる。量子ゆらぎを導入した場合に、汎化性能が向上するということを、いわゆるニューラルネットワークの最適化問題において確認した。汎化性能が向上するメカニズムについても検討を行い、トンネル効果による離脱だけでなく、量子ゆらぎが持つ広い谷の極小を選択的に選ぶ性質についても議論した。機械学習といった応用例についての量子ゆらぎの効果だけでなく、純粋に量子系の性質を探るという基礎科学に資する部分の研究についても充実した成果をあげることができた。量子系のダイナミクスについて、新たな検討を加えた。量子速度限界と呼ばれる量子系特有のダイナミクスに関する不等式を、古典系においても確率分布の時間発展において対応物が存在することを発見した。さらに量子スピングラス模型の解析において頻繁に利用される静的近似について、一部の模型では厳密であることを証明した。今後量子スピングラス模型において、このアプローチが有効であるのかを検討していく。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。研究初年度の目標は、素因数分解の相転移の性質について明らかにすることである.研究分担者の中島千尋と研究代表者の大関真之が主に検討を重ねて、素因数分解模型が持つ相転移の特殊性について論じた.結論として、1次転移と2次転移の両者の持つ特異的な性質を含む非常にユニークな模型であることが見出された.この結果に基づき、量子アニーリングで素朴に最適化問題をとくことで素因数分解を行う際には計算量爆発を引き起こすことが予想されるが、他の難しい最適化問題に比べて、まだ計算量を削減する余地があることが明らかとなった.すなわち横磁場以外の揺らぎを導入することによって、1次転移を回避しうる先行研究や、反強磁性相互作用を含む量子性の強い揺らぎを利用したユニバーサルな量子計算手法を用いることで素因数分解が効率よくとくことができる事実と矛盾しない結論を得ている.本研究成果は次年度始めに論文に出版、学会等での公表を行う.また最適化手法として量子アニーリングが持つ潜在能力を最大限活かすために、現状現れる最適化手法や確率過程について総ざらいすることを目的とした基礎的検討を行った.非平衡統計力学の知見である詳細釣り合いの破れを利用したアルゴリズムについて定常分布への緩和が加速することが知られていたが、その物理的背景についてレアイベントサンプリングとの接点を発見した.また詳細釣り合いの破れを比較的容易に実装する方法論を確立することに成功した.どちらも古典的な確率過程に関する研究成果であるが、いずれも量子系への拡張が可能である.さらに大規模で高次元データを用いる機械学習において利用される確率勾配法において、この手法の有効性も確認することができており、初年度に得られた成果の広範囲に及ぶ影響が期待される.大きく分けて2つの進展があった。基盤研究Bの課題としてあげた「素因数分解と計算量の関係」と「量子アニーリングの非自明な量子揺らぎの利用」について、2つの成果を上げることができた。まず前者については、素因数分解においてエネルギーとエントロピーの構造を解析することにより、自由エネルギー形状が明らかとなり、いわゆるグローバー探索問題のように、ゴルフボールの自由エネルギー形状を保つため、アクシデント的に当たることで計算が行われることが明らかとなった。グローバー探索問題のように、量子性の活用により加速が確認される例であると類推される。また2度の相転移を経る構造を持っている可能性を示唆する結果も得ており、単純な断熱的な量子アニーリングを実行するのではなく、非断熱的な量子アニーリングを実行する価値があることがわかる。後者の結果については、全く予想もしていない大きな進展であり、いわゆる量子モンテカルロ法でシミュレートできないとされる非擬似古典確率的な系であっても、適応的な横磁場を用いることで量子モンテカルロ法を実行することができることがわかった。限定的な計算手法ではあるものの、このアイデアを拡張することによって新しい研究計画の策定を伴い、D-Wave Systems社の量子アニーリングマシンを利用した研究活動の展開について企図することとなった。量子アニーリングマシンを利用することで、量子モンテカルロ法にかかる計算時間を大幅に縮減する可能性がある。素因数分解の計算量と自由エネルギー形状の関係を明らかにしたこと。さらに非擬似古典確率的な系における量子モンテカルロ法を確立することに成功したため、研究課題としてあげていたものを大幅に超えて、量子アニーリングのシミュレーション方法の新手法を確立したため。量子アニーリングマシンで行われた計算結果をもとに、内部状態を推定するスキームを確立するために、深層学習を用いた推定方法の確立を目指した。古典的な系における相転移点を推定するスキームを拡張することにより、量子系においても同様に相転移点を推定できると判断した。試しに量子モンテカルロ法により生成されたスピン配位をトロッター方向に並べたものを利用して、それを入力データ、実験条件を出力データとして、ニューラルネットワークの最適化を実行する。すると量子系の相転移点の前後においてニューラルネットワークの状態の大幅な変化が見られることがわかった。

トロッター方向に並べた結果を、観測結果による異なる実現結果であると解釈することで量子アニーリングマシンからの出力結果をそのまま利用することができる。結果は次年度以降に出版する予定であるが、事前の実験結果によると、相転移点を推定することに成功しており、多少のズレは伴うものの同様な相転移点を確認することができた。量子アニーリングマシンと設定パラメータの関係性は、実際の製作者であれば知ることが徹底的な実験の元できるが、ユーザーとして利用する際には、こう言った推定スキームが絶対不可欠となる。他に関連する研究展開として、スピングラス模型の基底状態の転移点を推定する手法を拡張した成果、量子モンテカルロ法を利用したデータ解析という新しい展開を見せた。また量子速度限界について、それは量子系特有の性質ではないことを示すことなど多様な展開を見せている。量子アニーリングマシンに関する性質を解き明かし、前年度の適応的量子モンテカルロ法の加速に利用するための下準備も整ったため。量子アニーリングを利用した際に、量子ゆらぎを利用した最適化問題を解くという点に焦点が当てられるが、この量子ゆらぎを残したままに結果とすると、量子ゆらぎによる非自明な効果を利用することができる。今年度の研究成果として顕著なものは、機械学習における最適化問題において、量子ゆらぎを利用した最適化を実行した場合に、汎化性能と呼ばれるコスト関数以外に解の性質の評価を行うことで、量子ゆらぎの効果を検証したものが挙げられる。量子ゆらぎを導入した場合に、汎化性能が向上するということを、いわゆるニューラルネットワークの最適化問題において確認した。汎化性能が向上するメカニズムについても検討を行い、トンネル効果による離脱だけでなく、量子ゆらぎが持つ広い谷の極小を選択的に選ぶ性質についても議論した。機械学習といった応用例についての量子ゆらぎの効果だけでなく、純粋に量子系の性質を探るという基礎科学に資する部分の研究についても充実した成果をあげることができた。量子系のダイナミクスについて、新たな検討を加えた。量子速度限界と呼ばれる量子系特有のダイナミクスに関する不等式を、古典系においても確率分布の時間発展において対応物が存在することを発見した。さらに量子スピングラス模型の解析において頻繁に利用される静的近似について、一部の模型では厳密であることを証明した。今後量子スピングラス模型において、このアプローチが有効であるのかを検討していく。次年度以降は、機械学習アルゴリズムへの応用を中心に考察を加える.また素因数分解特有のエントロピー構造を持つ数理的模型の発見について追加することで当初予想されていた成果よりも大きな数理的基盤を形成することを目指す.D-Wave Systems社の量子アニーリングマシンを活用して、量子モンテカルロ法の計算部分を置き換えることが可能であり、そのことによる加速が見込める。しかしながら量子アニーリングマシンの内部状態がパラメータの設定通り実行されているとは限らないので、その部分の推定スキームを設計する必要がある。まずは機械学習技術を用いることで、その推定スキームを確立する。
放射線誘発線維症におけるmiRNAの機能解析と線維化治療への応用

放射線誘起線維症(RIF)は、コラーゲン等、細胞外マトリックスの過剰な蓄積の結果である。我々は、放射線によりI型コラーゲンの発現がTGF-βを介して増加することを報告した。miRNAは遺伝子発現を負に調節すると提唱されているが、RIFにおけるmiRNAの役割は不明である。本研究では、放射線によるI型コラーゲン発現増加に関わるmiRNAについて調べた。その結果、放射線によりmiR-29が減少し、miR-29過剰発現でI型コラーゲン発現増加が緩和された。さらに、放射線によるmiR-29の発現減少にTGF-βが関与していた。以上の結果、miR-29がRIFの重要な調節因子であることが示唆される。我々は、放射線誘発線維症に関連する遺伝子発現メカニズムを解析することを研究目的とし、これまでに、細胞外マトリックスの主成分であるI型コラーゲンについて、放射線により発現が増加し、その発現増加にTGF-β/Smadシグナル伝達が関与することを見出してきた。本研究においては、転写後の遺伝子発現を調整すると考えられるmiRNAを対象とし、放射線によるI型コラーゲン発現増加に関与するmiRNAについて検討した。その結果、miRNAマイクロアレイ、real-time PCRの結果より、多種あるmiRNAの中でmiR-29が、放射線により発現が減少することがわかった。また、miR-29過剰発現及びCRISPRシステムを用いたノックダウン実験の結果より、miR-29が放射線によるI型コラーゲン発現増加に影響を与えることがわかった。さらに、放射線によるmiR-29発現減少に関わるシグナル伝達経路を調べるために、TGF-β/Smadシグナル経路を阻害した場合のmiR-29発現変化をreal-time PCRにより測定した結果、放射線によるmiR-29発現減少が、TGF-β/Smadシグナル伝達経路の阻害より緩和された。そして、放射線によるmiR-29の転写調節機構について調べるために、miR-29をコードする遺伝子のプロモーター活性の変化をルシフェラーゼアッセイにより測定した結果、転写開始点から下流の+639から+865までの領域でルシフェラーゼ活性が増加し、また、同+1,030から+1,492までの領域では、ルシフェラーゼ活性が減少した。これらの結果より、放射線によるmiR-29の発現減少にはTGF-β/Smadシグナル伝達経路が関与し、さらにmiR-29の転写調節機構について、正および負の転写調節を行う領域が存在し、これらの領域がmiR-29の転写調節機構に重要であることが考えられる。放射線誘発線維症への関与が考えられるmiR-29について、その選択的プロモーターの解析は順調に進んでおり、現在、過剰発現及びノックダウン実験等の機能解析を進めている。また、このmiR-29の転写調節機構へのTGF-β/Smadシグナル伝達の関与とそのクロストークの有無について検討するために、現在、コンストラクトの作製も進んでいる。我々は、放射線誘発線維症に関連する遺伝子発現メカニズムを解析することを研究目的とし、細胞外マトリックスの主成分であるI型コラーゲンについて、放射線により発現が増加し、その発現増加にTGF-β/Smadシグナル伝達が関与することを見出してきた。さらに、転写後に遺伝子発現を抑制すると考えられるmiRNAについて検討したところ、放射線によりmiR-29の発現が減少していた。そして、I型コラーゲンの発現についてmiR-29の関与を調べた結果、α1鎖遺伝子・α2鎖遺伝子ともに、それらの3'UTR領域にmiR-29との結合領域が存在し、miR-29が転写後のI型コラーゲンの発現調節に大きく関与することが分かった。一方、放射線により、miR-29によるI型コラーゲンの発現抑制が緩和されており、これらの結果より、放射線によるI型コラーゲンの発現増加にmiR-29の関与が考えられる。次に、放射線によるmiR-29の転写調節機構について調べた結果、miR-29をコードする遺伝子の転写開始点から下流の+1,030 bpから+1,492 bpまでの領域で、転写活性が減少し、miR-29の転写調節機構に負の転写調節を行う領域が存在することが分かった。この負の領域に結合する転写因子について調べた結果、TGF-β/Smadシグナル伝達の主要因子であるSmadが、その領域に結合することが分かった。さらに、miR-29の転写調節へのTGF-β/Smadシグナル伝達経路の関与について調べた結果、放射線によるmiR-29発現減少にTGF-β/Smadシグナル伝達経路が負に作用することが分かった。これらの結果より、miR-29によるI型コラーゲンの発現抑制が、TGF-β/Smadシグナル伝達経路を介して放射線により緩和され、その結果、転写後においてもI型コラーゲンの発現が放射線により増加することが明らかになった。

引き続きmiR-29のプロモーター解析を続け、そのプロモーター活性に関わる転写因子の同定を試みる。また、個体レベルでの機能を明らかにするためにも、CRISPRシステムを用いて、miRNAノックアウトマウスの作製も試み、生体内レベルでの転写調節機構の証明、放射線誘発線維症に関わるmiRNAの機能解析を行い、医療への応用を進めていく。放射線管理本年度は、様々なサイトカインにおける放射線によるmiRNAの発現変化について、解析する予定であったが、サイトカインの一つであるTGF-βに関する解析の結果、その下流因子であるSmad3が重要な因子であることが示唆されたため、計画を変更し、このTGF-β/Smad3の解析を行うことと優先としたため、未使用額が生じた。このため、他のサイトカインにおけるmiRNAの解析を次年度に行うこととし、未使用額はその経費に充てることにしたい。
ソーラーエネルギーに着目したエネルギー・環境問題の概念形成に関する研究

1.研究の目的エネルギー問題・環境問題は世界に共通する喫緊の課題であり,持続可能な社会の構築は現代社会に突きつけられている大命題である。そこで,太陽を素材とする,自然の摂理を解き明かして科学の基本的な見方や概念を育み,且つ学習内容と日常生活の現象を結びつける学習を展開する必要があると考えた。すなわち,小学校における「ソーラーエネルギーに着目した体験学習」である。児童を対象にした理科学習と教職員や保護者を対象にした研修会で実践することによって,発達段階に応じて,「太陽の恵み⇒ありがたい,すごい」という鮮明な記憶として残すとともに,物理分野,地学分野,生物分野,化学分野に脈々と流れる自然観を養いたいと考えた。2.研究方法○理科学習及び太陽についての意識調査を行う。○太陽を素材とした学習プログラムの作成と教材開発を行う。○検証授業を実施し,学習プログラムの有効性を検証する。また,教職員と保護者を対象にした研修会を実施し,教材の有効性を検証する。3.研究成果○小学校における「ソーラーエネルギーに着目した体験学習」は,理科学習の大切さと何気なく見ていた自然の事物・現象の巧みさに気づかせることに有効だった。○ソーラークッカーは,成人に対してエネルギー・環境問題の意識高揚に有効であった。
動的電子投票制度導入に於ける諸問題とコスト可視評価に関する研究

本研究は従来型電子投票制度(選挙管理側の電子化)に対し「動的(投票側の電子化)電子投票制度導入に於ける諸問題とコスト可視評価」を目的として三年間に渡り検討を重ねた。大きな二つの成果として、「過去5年以降5年間内に日本全国で行われる一般選挙(国政地方含む)全数調査」に伴うデータベース化、「電子選挙先進国エストニアに於ける現地調査」が挙げられる。小中大国別電子投票に対する取組と日本固有特性調査、最新情報技術やセキュリティ問題対策能力調査を行い、電子投票法やマイナンバー,公務員制度等の法制度・政策の整理・提案、導入・ランニングコスト可視化と機会費用算出を試み、模擬導入若者層意識調査等を併せて行った。動的(投票側の電子化)電子投票制度導入に於ける諸問題とコスト可視評価を目的に,初年度は計画通り先行研究調査及び基礎検討を進めた。明らかにすべく九種挙げた項目の内,段階的に「一:過去5年以降5年間内に日本全国で行われる一般選挙(国政地方含む)全数調査」及び「三:小中大国別電子投票に対する取組と日本固有特性調査」について検討を進めた。学術面に於いては,日本選挙学会に入会を受諾頂き,総会・研究会に参加し先端研究の研鑽に触れ,また日本政治学会へ参加し先行研究に触れる機会を得た。先行研究に拠るリレーショナル化を参考に現在本研究データベースの構造再構築を進めている。また,「六:電子投票法や国民総背番号制,公務員制度等の法制度・政策の整理・提案」に於いては行政手続き平成27年10月5日施行平成28年1月1日に施行されるマイナンバー社会保障・税番号制度の内容精査及び電子投票システムへの利用条項・問題点の抽出を行った。「四:電子選挙先進国エストニアに於ける現地調査,結果考察・報告等」では在日エストニア大使及び初代エストニア特命全権大使に対して調査協力を依頼し,またエストニア国に於いて改革党役員会,役員選挙で起きた不正問題にて第三者調査委員長を務めたイムレ・ソワール氏(現エストニア国議員)の来日時へのインタビューを行った。「八:模擬導入による若者層意識調査と注意項目箇条化」に向けた模擬シミュレーション用システム構築に於いてはデータベース構築兼用を考慮しサーバ機器の導入及び基礎構築を行っている。動的(投票側の電子化)電子投票制度導入に於ける諸問題とコスト化指標化を目的に、二年目はおよそ計画通り検討を進めた。本年度は明らかにすべく九種挙げた項目の内最も肝要な「四:電子選挙先進国エストニアに於ける現地調査,結果考察・報告等」に於ける現地調査を行った。教育職講義の為、エストニア国第二回電子投票選挙開催中に渡国は適わなかったが、日を改めて選挙終了後に4日間の現地調査を行う運びとなった。幸いにも現地では選挙管理委員長、国防省chef expert、電子投票システム開発運用会社Vaartnou Cybernetica CEO、役員選挙で起きた不正問題にて第三者調査委員長を務めたイムレ・ソワール氏(現エストニア国会議員)へのインタビュー機会を得ることが出来、e-showroom見学及び一般市民調査も併せて行うことが出来た。現地調査によって「三:小中大国別電子投票に対する取組と日本固有特性調査」、「五:各年の最新情報技術やセキュリティ問題対策能力調査」及び「六:電子投票法や国民総背番号制,公務員制度等の法制度・政策の整理・提案」の検討がより充実したものとなった。学術面に於いては、「一:過去5年以降5年間内に日本全国で行われる一般選挙(国政地方含む)全数調査」をまとめた内容をランニングを考慮した日本国全議員選挙データベース構築考察と題して日本選挙学会2016年度総会・研究会にて発表をまもなく行う。引き続き、全数調査及びデータベースの更新を行いたい。「四:電子選挙先進国エストニアに於ける現地調査,結果考察・報告等」に於ける現地調査結果に於いて得た知見により、各検討をそれぞれ臨機応変に方向修正が必要となった。一例として模擬システム構築検証を行う上で、物理的な装置Felicaポートを想定していたが、現地では既にmobileID技術が発達・技術反映がなされており、システムの再構成・再構築を視野に入れている。導入されたマイナンバー(行政手続における特定の個人を識別するための番号の利用等に関する法律案)の応用活用例や「三:小中大国別電子投票に対する取組と日本固有特性調査」、「六:電子投票法や国民総背番号制,公務員制度等の法制度・政策の整理・提案」、「七:導入・ランニングコスト可視化と機会費用産出」、「九:電子選挙導入実現性考察とロードマップ提案」に於いても知見を基に範囲を広げて行く考えである。動的(投票側の電子化)電子投票制度導入に於ける諸問題とコスト可視評価を目的に、最終年度はおよそ計画通りの検討を行った。本年度前半は「二:各選挙に於ける税金歳出及び人件費・労働時間・労働条件など全数調査及び見える化」について「一:過去5年以降5年間内に日本全国で行われる一般選挙(国政地方含む)全数調査」ベースに検討を行った。学術面に於いては、この「一:過去5年以降5年間内に日本全国で行われる一般選挙(国政地方含む)全数調査」をまとめた内容を「ランニングを考慮した日本国全議員選挙データベース構築考察」と題して日本選挙学会2016年度総会・研究会にて発表を行い、その後データベースの雛形をWEBにて会員制で公開した。

後半では「六:電子投票法や国民総背番号制、公務員制度などの法制度・政策の整理・提案」、「七:導入・ランニングコスト可視化と機会費用産出」、「八:模擬導入による若者層意識調査と注意項目箇条化」、「九:電子選挙導入実現性考察とロードマップ提案」について検討を進めた。「四:電子選挙先進国エストニアに於ける現地調査、結果考察・報告等」に於ける現地調査で二年目に行った結果をフィードバックすることで当初想定していた「八:模擬導入による若者層意識調査と注意項目箇条化」、「九:電子選挙導入実現性考察とロードマップ提案」の検討が大いに上方修正することが可能となったことは喜ばしい産物であった。年度末には電子選挙先進国エストニアで導入されているmobile IDを想定した模擬システムを構築し、実際に大学生数十名にて実施検証を行った。導入・ランニングコスト可視化と機会費用算出をまとめ、電子選挙導入実現性考察とロードマップ提案を行ったものの国際会議への発表、及び自治体との協力体制が整えばと予定していた中規模検証は可能であれば行う考えであったが時間の都合上今後の検討課題としたい。本研究は従来型電子投票制度(選挙管理側の電子化)に対し「動的(投票側の電子化)電子投票制度導入に於ける諸問題とコスト可視評価」を目的として三年間に渡り検討を重ねた。大きな二つの成果として、「過去5年以降5年間内に日本全国で行われる一般選挙(国政地方含む)全数調査」に伴うデータベース化、「電子選挙先進国エストニアに於ける現地調査」が挙げられる。小中大国別電子投票に対する取組と日本固有特性調査、最新情報技術やセキュリティ問題対策能力調査を行い、電子投票法やマイナンバー,公務員制度等の法制度・政策の整理・提案、導入・ランニングコスト可視化と機会費用算出を試み、模擬導入若者層意識調査等を併せて行った。おおむね順調に進展しているが,「一:過去5年以降5年間内に日本全国で行われる一般選挙(国政地方含む)全数調査」に於いて,先行研究で行われている衆議院選挙及び参議院選挙のデータベース構成に触れ,関連付け可能なデータベース構成を再検討を行っており,加えて2015年4月12日と26日の2回に分けて行われた第18回統一地方選挙のデータベース登録・更新により当初の計画に作業量上方修正を加える形となり,作業期間を延ばすとともに並行内容及びエフォートに修正を加える考えである。本年度前半は「二:各選挙に於ける税金歳出及び人件費・労働時間・労働条件等全数調査及び見える化」について「一:過去5年以降5年間内に日本全国で行われる一般選挙(国政地方含む)全数調査」ベースに検討を進める。中盤は「六:電子投票法や国民総背番号制,公務員制度等の法制度・政策の整理・提案」、「七:導入・ランニングコスト可視化と機会費用産出」、「八:模擬導入による若者層意識調査と注意項目箇条化」、「九:電子選挙導入実現性考察とロードマップ提案」について検討を行う。年度末には総括を行い、本基礎検討研究から応用検討研究へと続くロードマップを確立したい考えである。情報政治学本年度前半は前年度の検討を引き続き進めデータベースの構築,セキュリティに関する先端先行研究,電子投票に対する取り組みと日本固有特性を明らかにしていく。年度半ばより法律などを含めた電子投票法,2016年度に実施されるであろう国民総背番号制などの法制度を常時踏まえ制度政策の整理を行う。
半導体デバイスにおけるカオスの研究

1)サイリスタのアノードを交流駆動した時に観測されるカオスについて、電気的な測定条件と現れるカオスの様相との関係を実測によって定めた。2)カオスの発生機構を解明するために、サイリスタを2つの相互結合したpnpおよびnpnトランジスタ対で表すモデルを用いてSPICEシミュレーションを行い、実測と一致する制御位相空間図と分岐図を得た。3)さらにこのモデルに基づいてサイリスタあるいは結合トランジスタの動作機構からカオスの発生を数式的に導くことを行い、矩形波交流入力の場合について、1次と2次の関数から成るローレンツ・プロットの理論曲線を導き、これは実測結果とよく一致した。4)実際にサイリスタの代わりに相互結合した2つのトランジスタを用いて測定を行い、カオスが現れることを確かめた。5)以上の解析の過程で、サイリスタもしくは相互結合トランジスタでカオス発生に重要な役を果たすのはnpnトランジスタと、もう一方のトランジスタの接合容量のみであることが明らかになったので、npnトランジスタと容量1個のみからなる回路でシュミレーションを行い、カオスが発生することを明らかにした。6)上記のnpn+1容量にカレントミラー出力回路を付けたカオス発生チップの設計を示し、BiCMOS集積技術によりカオス集積チップが可能であることを示した。
接着ブリッジの三次元的鋳造精度の解析

本研究は、接着ブリッジの変型脱離の防止を目的としたメタルフレームの形態、および材料の各条件の、その鋳造精度への影響について検討を行った。本年度は、接着ブリッジのメタルフレームの形態について、前年度の研究結果を踏まえ、より臨床的形態に近い形態での検討を行った。形態条件としては、小臼歯を支台歯とした場合を想定し、舌側咬頭にC字形にメタルフレームをまわした試料と、中心溝部に梁の構造を加えたD字形試料との比較、また前歯支台歯における板状形態と、3/4冠形態の試料の比較を行った。それぞれの形態について作業用模型を作製し、各模型上で可及的に同形態で5個づつワックスパターンを作製した。試料形態ごとに、金銀パラジウム合金、金合金を用いて埋没、鋳造操作を行い、試料を作製した。計測には三次元座標測定装置トライステーション600(ニコン社製)を用い、前年度に検討を行った計測方法に従って、作業用模型および鋳造体内面の反復計測を行い、両者の比較によって各条件の寸法精度を検討した。その結果、鋳造前後の寸法精度は、小臼歯の試料でC字形試料でSDが大きくなったものの、小臼歯、前歯ともに有意な差は見られなかった。また金属間においても、有意な差は見られなかった。初期の接着ブリッジは、接着性レジンの接着強さへの過度の期待から、接着面積と補綴物の強度が不足している症例が多く、咀嚼力による変型脱離を起こしやすかった。そのため、現在支台歯の形態は、健全なエナメル質の範囲内で支台歯形態の外形を咬合面部に拡大し、出来るだけ接着面積を多くとる様に、またメタルフレームは充分な厚みを確保し、形態的にも梁の構造をもたせて剛体化することが有効とされている。本研究では、形態、材料等の各条件の、接着ブリッジの鋳造精度への影響を検討するため、先ず三次元座標測定を用いた鋳造体の計測方法について、予備的な検討を行った。単純形態の金属支台原型とワックスパターン作製用金型を用いて、数種形態のワックスパターンを作製し、それぞれに対し、12%金銀パラジウム合金を用いた埋没、鋳造操作を行った。各種鋳造体について、三次元座標測定装置トライステーション600(ニコン社製)を用い、計測基準の設定、計測部位等の各種条件について検討を行い、反復計測による計測精度の検討を行った。その結果、本システムは鋳造物の三次元的形態を評価するにあたり、充分な精度を有することが確認できた。またアルジネート印象材自動練和機らくねるAM-II、ダウエルピン植立用穿孔器ミニボーラーMB-Iについては、作業用模型の複製、分轄模型作製の必要性により、購入した。
p 進 Langlands 対応と志村多様体の p 進幾何

また,局所体上の楕円曲線のイプシロン因子を楕円曲線の有理点で記述するKramer-Tunnelの予想についても研究した.Kramer-Tunnelの予想は,局所体の標数が2の場合が未解決であったが,この場合の予想を混標数の局所体の場合に帰着することによって証明した.p進局所Langlands対応の一般化において重要になると思われるBreuil-Schneider予想という予想がある.この予想に関する,Sorensenのいくつかの論文やCaraiani, Emerton, Gee, Geraghty, Paskunas, Shinの論文の解読を進めた.また,パーフェクトイド志村多様体に関するScholzeの論文の解読も進めた.志村多様体のp進幾何について研究した.特にp進体上の志村多様体に対してモチーフの退化にともなうstratificationをadic空間のstratificationとして構成し,potentially good reduction locusというモチーフが退化していない部分のコホモロジーが,志村多様体のコホモロジーと,non-cuspidalな部分を除いて同型であることを証明した.構成したstratificationは以前得られていたものより自然なものであり,トロイダルコンパクト化の理論との関係がより一層明らかになった.また,局所体上の楕円曲線のイプシロン因子を楕円曲線の有理点で記述するKramer-Tunnelの予想についても研究した.Kramer-Tunnelの予想は,局所体の標数が2の場合が未解決であったが,この場合の予想を混標数の局所体の場合に帰着することによって証明した.モチーフの退化にともなう志村多様体のstratificationを構成することによって,志村多様体のp進幾何に関する理解が進んだ.志村多様体のp進幾何について研究した.特にp進体上の志村多様体に対し,potentiallygood reduction locusというモチーフが退化していないadic空間としての開部分空間の概念を導入した.さらにpreabelian型志村多様体に対して,モチーフの退化にともなうstratificationをadic空間のstratificationとして構成し,potentially good reduction locusのコホモロジーが,志村多様体のコホモロジーと,non-cuspidalな部分を除いて同型であることを証明し,論文を完成させた.構成したstratificationは以前得られていたものより自然なものであり,トロイダルコンパクト化の理論との関係がより一層明らかになった.また証明はanalyticな空間に関する議論がほとんどであり,志村多様体の整モデルやコンパクト化に関する結果としてはSiegelモジュラー多様体に対する結果のみを使った.また,局所体上の楕円曲線のイプシロン因子を楕円曲線の有理点で記述するKramer-Tunnelの予想についても研究した.Kramer-Tunnelの予想は,局所体の標数が2の場合が未解決であったが,この場合の予想を混標数の局所体の場合に帰着することによって証明し,論文の出版された.また,局所体上の楕円曲線のイプシロン因子を楕円曲線の有理点で記述するKramer-Tunnelの予想についても研究した.Kramer-Tunnelの予想は,局所体の標数が2の場合が未解決であったが,この場合の予想を混標数の局所体の場合に帰着することによって証明した.本年度は,概説論文を執筆できた一方で,情報収集に時間がかかり,本研究課題に関する新しい結果を出すことはできなかった.研究集会等でさらに情報収集を進めるとともに,専門家との研究打ち合わせを行う.数論情報収集をさらに進めるとともに,志村曲線のp進完備コホモロジーの局所解析的部分を調べ,数論的な情報を引き出したいと考えている.論文の執筆に時間がかかり,出張が予定より少なくなったため,次年度使用額が生じた.論文の執筆に時間がかかり出張が予定より少なくなったため,次年度使用額が生じた.研究集会への参加や研究打ち合わせにより,情報収集を行う予定である.研究集会への参加や研究打ち合わせにより,情報収集を行う予定である.
新しい量子乱流研究の開拓と構築

超流動液体ヘリウムや冷却原子気体のようないわゆる量子流体中の渦は、大きさが全てそろった量子渦となり、その量子渦が複雑に絡み合った状態として量子乱流が実現される。量子渦はトポロジカル欠陥とも呼ばれ、宇宙の急速な冷却によって多数生じたと予言される宇宙ひもや、乱れた液晶中の転傾と呼ばれる線状の欠陥のような他のトポロジカルとよく似た構造を持っている、本研究では、このような様々な種類のトポロジカル欠陥による様々な種類の量子乱流状態を、ローレンツ対称性をキーワードに大きく2つのタイプに分類することに成功した。私の研究目的は、新しい研究分野として急速に注目を浴びつつある量子乱流研究に対し、その理解を深めるための新しい量子乱流研究を提案・構築し、理論的に解析することである。私が取り組む課題の1つとして、量子流体のトポロジーを変化させたときにどのように新奇で多彩な性質を持った量子乱流状態を実現することができるのか、そしてトポロジーを変化させることで量子乱流を制御できるのかという大きなテーマがあり、当該年度にはこのテーマを中心に研究を行ってきた。これまでの破究によって、スピン自由度を持った冷却原子気体ボース・アインシュタイン凝縮が量子流体におけるトポロジーの効果を調べるための格好の系になることが分かっている。大規模な量子乱流の数値シミュレーションおよびその解析を行うにあたって私は当該年度においてこの系におけるトポロジカルな性質を徹底的に調べ、以下に示すような非常に新奇な性質を持つことが明らかとなった。量子乱流の構成要素となるのは量子渦であるが、スピン自由度を持ったボース・アインシュタイン凝縮の場合、そのトポロジカル不変量が非可換な代数で記述され、量子渦のダイナミクスが劇的に変わることが分かっているが、その非可換性はさらに熱的な平衡状態や乱流状態における統計性までも大きく変えることが明らかになった。これは渦の非可換性によって渦同士が通り抜けられなくなることにより、系の中に非自明な結び目や絡み目ができるからである。さらに渦の外側と内側で状態が異なる離散対称性を持ったときに両者を連続にかつ整合的につなぐという「渦タイリング問題」が生じることが明らかになった。この渦タイリング問題によって渦輪子と呼ばれる新しいトポロジカルな励起が可能となり、これも乱流に大きく影響を及ぼす可能性のあることが明らかとなった。私の研究目的は、新しい研究分野として急速に注口を浴びつつある量子乱流研究に対し、その理解を深めるための新しい量子乱流研究を提案・構築し、理論的に解析することである。取り組む課題の1つとして、量子流体のトポロジーを変化させたときに、どのように新奇で多彩な性質を持った量子乱流状態を実現することができるのかというテーマがある。このテーマを研究する過程において秩序化ダイナミクスという、新しいテーマを研究する必要性があることが分かった。秩序化ダイナミクスとは、系を量子渦が存在しない無秩序相から量子渦が存在できる秩序相へ、状態を特徴づけるコントロールパラメーターを急激に変化させることで、無秩序状態から秩序状態へ劇的に変化させるときに見られるダイナミクスである。このダイナミクスを大きく支配するのが量子渦であるという点において秩序化ダイナミクス量子乱流に類似している。量子乱流と秩序化ダイナミクスの先行研究を比較した場合、超流動ヘリウムのような単純な量子流体の場合には秩序化ダイナミクスの方が理解が進んでおり、漁子流体のトポロジー変化に対して期待できる多種多様なダイナミクスは秩序化ダイナミクスの方が理解しやすいと思われ、平成23年度は秩序化ダイナミクスの、特に量子乱流研究に深く関連する部分における研究を進めることにした。本研究では、貸子流体を数値シミュレーション等で扱う際に現れる有限サイズ効果を、有限サイズスケーリングの手法を用いて、無限系で期待できる振る舞いへと外挿することが秩序化ダイナミクスで可能であること、またこの手法が量子乱流の解析に有効なことを明らかにした。また、同様のスケーリングの手法を用いることでコントロールパラメーターをゆっくりと変化させた状況を理解することもでき、超流動ヘリウムにおける秩序化ダイナミクスそのもののより深い理解につながるであろうことも明らかにした。本研究の目的は、新しい研究分野として注目を浴びつつある量子乱流研究に対し、その理解を深めるための新しい量子乱流研究を提案・構築し、理論的に解析することである。量子乱流は量子渦を通して乱流を要素還元的にとらえ理解するための理想的な系であり、乱流研究において、その理解を深めるための重要な系であるとともに、量子乱流中における量子渦の運動を理解することは、量子渦と同様のトポロジカル欠陥である液晶の転傾や宇宙物理における宇宙ひもの運動への理解をも深めることができる。今年度の当初の目的は種々の系であ現れるトポロジカル欠陥の類似性・相違性を整理すると共に、非平衡現象へと発展させることであった。実際に明らかにしたのは主に以下の2点である。

(1)トポロジカル欠陥の存在は、系の空間対称性を破るため、それに伴った南部・ゴールドストーンモード(以下NGモード)が現れ、それはトポロジカル欠陥の基本的な運動となる。このNGモードは宇宙ひもや転傾のように、欠陥を構成する場にローレンツ対称性がある場合と量子渦のようにローレンツ対称性がない場合とで、有限サイズ効果を含めて大きく異なることを明らかにした。特に後者では前者のNGモードのいくつかが結合して、より柔らかいNGモードとなる。また前者は有限サイズ効果によって動的不安定性が現れるのに対して後者は熱力学的不安定性しか現れず、後者は前者より安定となることが分かった。(2)こうした渦の運動にともなって系の相転移の振る舞いにも違いが現れる。両者の系は相転移点近傍で臨界状態となるが、その臨界指数は古典的臨界指数が全く同じであるにも関わらず、動的臨界指数が両者で異なることを明らかにし、特に量子乱流の系となる量子流体において量子渦の、より柔らかいNGモードのために臨界緩和が質的に遅くなることを示した。本研究の目的は、新しい研究分野として急速に注目を浴びつつある量子乱流に対し、その理解を深めるための新しい量子乱流研究を提案・構築することである。平成24年度の研究目標は、古典乱流と量子乱流の間に存在する普遍性の探求であった。私はこの目標に向けて、量子乱流と古典乱流の数値シミュレーションを並行して行い、その統計的物理量を比較することを行った。乱流はレイノルズ数と呼ばれる無次元量で特徴づけられるが、今回私がこの計算を行うにあたって、レイノルズ数が無限大の極限における乱流が、相転移現象で見られるような臨界状態あり、臨界指数で特徴づけられるような普遍性クラスを持つのではないかという仮説を立て、この仮説に基づいて、レイノルズ数の大きい領域をシステマティックに調べる数値シミュレーションを行った。その結果、レイノルズ数の発散に向かって、状態の2点相関関数から得られる相関長が発散傾向にあること、およびその発散の振る舞いが冪的であること、そしてその冪指数が量子乱流、古典乱流で一致しているこという結果を得た。この結果と、以前の研究によって得られている、エネルギースペクトルのコルモゴロフ則の結果とを合わせることによって、レイノルズ数の無限大の極限において、確かにこれら2つの乱流は臨界状態にあり、さらにコルモゴロフユニバーサリティと呼ぶべき普遍性クラスに両乱流が属することが明らかとなった。また、このユニバーサリティの起源を探るための計算として、量子乱流を相対論的に拡張した模型の数値シミュレーションも行ったところ、上記2つの乱流とは異なる普遍性を持っていることが明らかとなった。この模型におけるトポロジカル欠陥である量子渦のダイナミクスは、今までの考えてきた量子流体中の量子渦や古典流体の渦とは全く異なるものであり、つまり前述のユニバーサリティの起源が渦のダイナミクスにあることが、ほぼ決定的なった。「実績の概要」で述べたとおり、量子乱流をより理解するために、秩序化ダイナミクスを新たに理解する必要性があると判断し、その研究を進めたからである。ただし秩序化ダイナミクスの研究は順調に進んでいると思われる。25年度が最終年度であるため、記入しない。
腫瘍血管内皮細胞を介した腫瘍の免疫逃避機構の解明と新規抗癌療法への応用

本研究では癌微小環境における免疫逃避機構において,特に腫瘍血管内皮細胞の免疫学的側面に注目し解析を行った。B16メラノーマ細胞を用いた担癌マウスモデルにおいて腫瘍内皮細胞は用量依存性にT細胞増殖を抑制した。さらに腫瘍-内皮細胞連続培養では,内皮細胞の免疫抑制能獲得には癌からのHMGB1が関与すること,内皮細胞が分泌するエキソソームが免疫抑制能を持つことが明らかとなった。さらに抗HMGB1抗体の局所投与により抗腫瘍効果が得られた。これらの結果は,腫瘍内皮細胞が癌とのクロストークにより免疫抑制能を獲得し免疫逃避機構に寄与すること,クロストークの遮断が有望な癌治療戦略となりうることを示唆する。現在,分子標的薬の開発や放射線診断治療技術の進歩により,癌治療において良好な予後が得られるようになってきた。しかし進行癌,特に消化器系固形癌においては,これらの治療に抵抗性で治療に難渋する場合も多い。その背景には癌の持つ免疫逃避機構が関与していると考えられている。この免疫逃避機構構築には腫瘍内皮細胞を含む癌微小環境が大きく影響していると考えられる。我々は,これまである種の内皮細胞が抗原提示能を持ち免疫を抑制することを明らかにしてきた。このことから,腫瘍内皮細胞も癌微小環境において同様に種々の細胞とのクロストークを介して,癌免疫の抑制に作用している可能性を考えた。本年度は,B16細胞を用いた担癌マウスモデル及び,磁気ソーティングを用いた腫瘍内皮細胞の分離法を確立した。さらに腫瘍内皮細胞のフェノタイプ解析およびin vitroでの機能解析を行った。血管内皮マーカーであるCD31分子に対する抗体を用いて腫瘍内皮細胞を分離しフェノタイプを解析したところ、PD-L1、TLR-4の表出を認め免疫抑制性の特徴を持つことが確認された。さらに分離したCD31+腫瘍血管内皮細胞とT細胞を共培養し,T細胞をCD3/CD28抗体で刺激した実験では,CD31+腫瘍血管内皮細胞にT細胞増殖抑制効果のあることが確認された。B16癌細胞を用いたin vitro実験では、B16細胞一次培養上清を用いbEnd.3内皮細胞を二次培養したところ,二次培養上清によるT細胞反応抑制作用を確認した。さらに二次培養中に炎症メディエーターとして知られているHMGB1に対する中和抗体を添加・培養して得られた上清は,T細胞反応抑制作用を消失していた。以上の結果より腫瘍と内皮細胞のHMGB1を介したクロストークにより腫瘍内皮細胞が免疫抑制能を獲得している可能性が示唆された。現在、医療技術・創薬の進歩により、癌の治療においては良好な予後が得られるようになってきたにもかかわらず、進行癌、特に消化器系固形癌においては、未だ予後不良であるケースもある。免疫システムは癌の治療に大きく関わっているとされるが、癌の持つ免疫逃避機構が治療不応に関与していると考えられる。我々は前年度まで、癌微小環境を形成する大きな要素である腫瘍内皮細胞が免疫抑制能を持ち、T細胞を制御していること、腫瘍と内皮細胞のHMGB1を介したクロストークにより腫瘍内皮細胞が免疫抑制能を獲得している可能性を明らかにした。本年度はB16細胞を摂取したB6マウスを用いた担癌マウスモデルを作成し、HMGB1と癌の進展の関わりをin vivoモデルを用いて検証した。B16細胞株と抗HMGB1抗体を混合してB6マウスの皮下に接種したマウスでは、B16細胞株をPBSと混合して接種したマウスとくらべて、腫瘍の進展抑制を認めた。このことより、in vitroで明らかとなった、腫瘍と内皮細胞のHMGB1を介したクロストークによる腫瘍内皮細胞の腫瘍免疫抑制作用の傍証を得た。一方、抗HMGB1抗体を静脈注射したマウスでは、PBSを静脈注射したマウスとくらべ、腫瘍の進展抑制を認めなかった。抗HMGB1がchicken由来であるため、ホストであるマウス内で中和され、腫瘍内へ届かなかったことがその原因として考えられる。また、前年度に明らかとなった腫瘍内皮細胞から分泌される液性抑制因子の解析では、エキソソームがその機序に関与していると考え、上清中からのエキソソームの分離を試みた。今後解析を進める予定である。我々はこれまで、癌微小環境を形成する大きな要素である腫瘍内皮細胞が免疫抑制能を持ち、T細胞を制御していることをin vitroでの連続培養系で明らかにした。またB16メラノーマ細胞を接種した担癌マウスモデルにおいて、抗HMGB1抗体の局所注入により腫瘍進展が抑制されることから、腫瘍と内皮細胞のHMGB1を介したクロストークにより腫瘍内皮細胞が免疫抑制能を獲得している可能性を明らかにした。本年度は、前年度に明らかとなった腫瘍内皮細胞から分泌される液性抑制因子の解析を行った。エキソソームがその機序に関与していると考え、上清中からのエキソソームの分離を行った。まずB16

メラノーマ細胞培養上清よりエキソソームを分離し、ビーズを用いたフローサイトでのフェノタイプ解析を行ったところ、アポトーシス誘導分子であるPD-L1の表出を認めた。さらに分離エキソソームはin vitroでT細胞増殖抑制能を持ち、その抑制能は高腫瘍活性をもつB16-F10細胞株由来エキソソームの方が、低腫瘍活性であるB16-F1細胞株由来エキソソームより高かった。さらに腫瘍内皮細胞エキソソームのin vitroモデルとして、B16-F10メラノーマ培養上清で培養したbEnd.3内皮細胞株の培養上清から抽出したエキソソームを用いた免疫抑制試験を行い、T細胞増殖抑制能を確認した。この結果から、腫瘍のみならず、腫瘍内皮細胞から分泌されるエキソソームにも免疫抑制能があり、腫瘍の免疫逃避のメカニズムの一つとなっていることが示唆された。本研究では癌微小環境における免疫逃避機構において,特に腫瘍血管内皮細胞の免疫学的側面に注目し解析を行った。B16メラノーマ細胞を用いた担癌マウスモデルにおいて腫瘍内皮細胞は用量依存性にT細胞増殖を抑制した。さらに腫瘍-内皮細胞連続培養では,内皮細胞の免疫抑制能獲得には癌からのHMGB1が関与すること,内皮細胞が分泌するエキソソームが免疫抑制能を持つことが明らかとなった。さらに抗HMGB1抗体の局所投与により抗腫瘍効果が得られた。これらの結果は,腫瘍内皮細胞が癌とのクロストークにより免疫抑制能を獲得し免疫逃避機構に寄与すること,クロストークの遮断が有望な癌治療戦略となりうることを示唆する。H26年度は、1担癌マウスモデルでのHMGB1の腫瘍進展への寄与の解析、2癌微小環境下での腫瘍内血管内皮細胞と免疫担当細胞間クロストークによる免疫抑制機構の解明を目的とした。この内、1ではin vivoモデルでの解析、2では細胞培養系での上清中エキソソーム分離を行い、上記の結果を得た。現在、2において分離したエキソソームの解析を行っている。当初の目的では、RNAマイクロアレイを用いた腫瘍内皮細胞表現分子の網羅的解析を行う予定であったが、腫瘍内皮細胞の純度が不足したため、目的の純度のRNAを分離できなかった。そこで本年度はハイパフォーマンスセルソーターを用いた高純度細胞分離を確立した。このことより、来年度は網羅的解析が可能になると考える。外科学H27年度はRNAマイクロアレイを用いた腫瘍内皮細胞表現分子の網羅的解析を行う。また本年度に確立したin vitro培養系での上清中エキソソーム分離技術を用いて、上清中免疫抑制性メディエーターの解析を行う。また、担癌マウスを用い、in vitroと同様にHMGB1、PDL-1、TLR-4、Tim-3阻害薬投与などを行い、その抗腫瘍効果をin vivoで検討すると同時に、腫瘍浸潤リンパ球の解析を行うことで、腫瘍免疫逃避機構内でのネットワーク解明を行う。さらに臨床検体を用い、腫瘍内CD105、CD31を染色したmicrovessel density (MVD)及び免疫抑制分子またはメディエーターであるPDL-1、HMGB1、Tim-2を免疫染色又はRT-PCRにて定量し、臨床予後と比較検討を行う。課題として、本年度検討したHMGB1抗体は、静脈投与では効果がなかったため、HMGB1を中和する他の試薬を検討する。H25年度は,1担癌マウスモデルおよび腫瘍内血管内皮細胞採取・培養法の確立とin vitroでの免疫学的特性の解析、2癌微小環境下での腫瘍内血管内皮細胞と免疫担当細胞間クロストークによる免疫抑制機構の解明を目的とした。
物理層と意味層の2階層からなるセンサコンテキスト推定技術

今年度は、これまでより実用的な行動種における行動認識に取り組みながら、システムのスケールアップと精度向上に取り組んだ。6階建ての規模の介護施設において4ヶ月実験を行い、システムの安定性を確認することができた。また28種の行動種について行動認識の精度評価を行った。これらの過程で、低精度のセンサにおける機械学習と評価の問題、学習データ取得における時刻の不正確性の問題、利用者の学習データ提供の動機付けの問題といった課題を発見することができ、これらについて、学習データにデータ欠損を人工的に作る手法(ICIEV国際会議ベストペーパー、PerCom Ph.D Forumベスト発表、IEEE Fukuoka section優秀学生賞)、LoraWANのような広帯域低速通信を用いた行動認識手法(UbiComp国際会議ベストポスター)、未知の行動種に対するゼロショット行動認識(SOFT九州夏季ワークショップ学生優秀ポスター)といった受賞を重ねることができた。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では,近年普及の進んだスマートフォンをはじめとするセンサデバイスを用いて,人間の行動や置かれた状況を高度に認識・推定する技術を研究する.大量の学習データ基盤を構築,活用し,1.携帯デバイスから人体の物理的な運動を確率的に推定し,2.その人体運動から意味的な行動を複合的かつ連続的に推定するという,物理空間と意味空間の両方を適切に扱いながら行動推定の構造化を行うことで,従来は対象としていなかったような多彩な行動を高精度に推定する技術を確立する.今年度は,大規模データセットに関して,看護分野及び家庭におけるデータセットを構築した.看護分野においては,あるリハビリ病棟において,38名の看護師から,35日間で12,406行動ラベルと,それに付随した運動強度,場所,対面データを取得した.家庭においては,被験者の35家庭のタブレット端末から,約4ヶ月間で10,397行動ラベルと,それに付随した照度センサデータと電力消費データを収集した.これらのデータにおいて,ラベルの不正確性を自動的に補正しながら行動認識の精度を上げるアルゴリズムを提案し,国内シンポジウムおよび国内研究会において論文賞を受賞した.現在国際会議に投稿中である.また,行動の日ごとの周期性に着目して行動認識の精度を上げるアルゴリズムも提案した.これについては国際会議に投稿中である.加えて,物理層において人間の姿勢の事前知識をモーションキャプチャなどで構築しておいて,センサデバイスの追跡を高精度化する方法を提案し,国際ワークショップで発表した.本研究では,近年普及の進んだスマートフォンをはじめとするセンサデバイスを用いて,人間の行動や置かれた状況を高度に認識・推定する技術を研究する。大量の学習データ基盤を構築,活用し,1.携帯デバイスから人体の物理的な運動を確率的に推定し,2.その人体運動から意味的な行動を複合的かつ連続的に推定するという,物理空間と意味空間の両方を適切に扱いながら行動推定の構造化を行うことで,従来は対象としていなかったような多彩な行動を高精度に推定する技術を確立する。今年度は,看護師行動センシングにおいてビッグデータを用いた行動推定技術を著名な国際会議で発表できた.また,家庭での行動センシング技術およびシステムについて国内で論文賞を複数受賞した。これらを応用して,現在介護施設での行動センシングに取り組んでいる。また,技術的にも,リカレントニューラルネットワーク(RNN)を用いた行動認識に成功し,これを物理階層に応用を試みている。さらに,意味層においては自然言語処理を用いて行動クラスを整理することを試みており,未知の行動を認識することも可能になりつつある。大規模データセットおよびそれを用いた看護師行動推定において著名な国際会議で発表し,家庭内コンテキストアウェアネスにおいても国内会議で論文賞を受賞したため。残りの課題も,精度向上が難しい側面も見えてきたが、アルゴリズムは一通り開発出来そうな見込みがあるため。本研究では,近年普及の進んだスマートフォンを始めとするセンサデバイスを用いて,人間の行動や置かれた状況を高度に認識する技術を研究する.大量の学習データ基盤を構築,活用し,1.携帯デバイスから人体の物理的な運動を確率的に推定し,2.その人体運動から意味的な行動を複合的かつ連続的に推定するという,物理空間と意味空間の両方を適切に扱いながら行動推定の構造化を行うことで,従来は対象としていなかったような多彩な行動を高精度に推定する技術を確率する.本年度は,特に行動の意味的な利用に重点を置き研究を進めた.これまでの研究で,行動センサデータとともに,行動語彙も収集出来たので,これらを,自然言語処理技術や,ゼロショット学習のような機械学習の技術と組み合わせて行動認識に活用できるような試みを行った.今年度の成果としては,曖昧な時刻ラベルからの機械学習や,異なる家庭からの転移機械学習による行動認識技術を発表した.また,近年注目されている深層学習についても,行動認識分野における有効な活用を模索した.特に,時系列に適切なリカレントニューラルネットワークについての調査も続けた.引き続きデータ収集のための実験を続けた.これまでは一般家庭や病院内の看護行動のデータを収集してきたが,今後は介護施設におけるスタッフの行動や入居者の行動についても,上記のような技術を活用しながら収集した.行動認識に関する手法を幾つか論文発表することが出来たため.一つは国際会議においてベストペーパー候補に選ばれた.本研究では,近年普及の進んだスマートフォンをはじめとするセンサデバイスを用いて,人間の行動や置かれた状況を高度に認識・推定する技術を研究する.本年度は、行動の意味的な空間の利用に重点を置いた。行動の意味的な空間の扱いについて、事故報告書の分析を論文誌発表、またラベル入力の行動変容について国際会議発表した。