hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
実世界の普遍的性質を利用した汎化能力の獲得と柔軟ロボットへの実装

生物は,数少ない経験から未知の多数の事象に適用可能な汎化された振る舞いを構成することができる.これは,高等生物だけではなく,小動物や昆虫などの下等生物にもみられる極めて優れた性質であり,従来の工学における「多数の事象から少数の抽象化された事象を抜き出す」という統計学的な枠組みでは説明が不可能な対照的な現象である.この生物の仕組みに注目し,本研究では,「汎化機能を実現しているものは,学習により得られる内部モデルではなく,実世界に最初から存在している普遍的性質である」との仮説をたて,この実世界の普遍的な性質を利用するためのロボットの身体の設計方法,並びに,ロボットが環境に働きかけるなかで,新たな普遍的性質を発見し,状態・行動空間を分化させ,振る舞いの精度を向上させてゆくための発見・学習アルゴリズムの提案を行う。30年度は,大小さまざまな大きさの物体を同一の動作で把持可能な柔軟マニピュレータの開発,並びに,様々な柱状物を同一の歩行パターンで昇降可能な多脚型ソフトロボットの開発を例に,実世界の普遍的性質の一つである,柔軟な身体の力学的特性を利用した汎化の実現に取り組んだ.特に,それぞれのロボットに対して,身体の大きさや粘弾性の異なる様々なバージョンのプロトタイプを製作し,実験により,物理特性がどのように汎化を実現しているかについて検討した.その結果,受動的に運動可能な柔軟な身体と,受動的な運動を合目的な運動に導くための力学的拘束とを組み合わせることで,汎化と合目的な運動との両立が可能であることが確かめられた.また,粘弾性の大きさについては,身体のスケールに合わせて適切な大きさに調整する必要があることが確認された.当初の想定通り,異なるタスクを実現可能な複数のロボットの開発に成功しており,これらの共通点を比較することで,タスクに特有の性質ではなく,タスクから独立した普遍的な性質とは何かを検討することが可能となる.現在は,身体の大きさや粘弾性の異なる様々なバージョンのプロトタイプを製作し,実験により,物理特性がどのように汎化を実現しているかについて検討を行っている.その結果,受動的に運動可能な柔軟な身体と,受動的な運動を合目的な運動に導くための力学的拘束との組み合わせが必要であることが確認されている.また,粘弾性の大きさについては,身体のスケールに合わせて適切な大きさに調整する必要があることが確認されている.今後は,柱状物を昇降可能なロボットを実現する際に得られた知見を,異なる環境やタスクに対しても適用可能な一般化された設計論としてまとめ,これをもとに,梯子や階段など,異なる環境を昇降可能なロボットを開発することで,その有用性を検証していく予定である.生物は,数少ない経験から未知の多数の事象に適用可能な汎化された振る舞いを構成することができる.これは,高等生物だけではなく,小動物や昆虫などの下等生物にもみられる極めて優れた性質であり,従来の工学における「多数の事象から少数の抽象化された事象を抜き出す」という統計学的な枠組みでは説明が不可能な対照的な現象である.この生物の仕組みに注目し,本研究では,「汎化機能を実現しているものは,学習により得られる内部モデルではなく,実世界に最初から存在している普遍的性質である」との仮説をたて,この実世界の普遍的な性質を利用するためのロボットの身体の設計方法,並びに,ロボットが環境に働きかけるなかで,新たな普遍的性質を発見し,状態・行動空間を分化させ,振る舞いの精度を向上させてゆくための発見・学習アルゴリズムの提案を行う。30年度は,大小さまざまな大きさの物体を同一の動作で把持可能な柔軟マニピュレータの開発,並びに,様々な柱状物を同一の歩行パターンで昇降可能な多脚型ソフトロボットの開発を例に,実世界の普遍的性質の一つである,柔軟な身体の力学的特性を利用した汎化の実現に取り組んだ.特に,それぞれのロボットに対して,身体の大きさや粘弾性の異なる様々なバージョンのプロトタイプを製作し,実験により,物理特性がどのように汎化を実現しているかについて検討した.その結果,受動的に運動可能な柔軟な身体と,受動的な運動を合目的な運動に導くための力学的拘束とを組み合わせることで,汎化と合目的な運動との両立が可能であることが確かめられた.また,粘弾性の大きさについては,身体のスケールに合わせて適切な大きさに調整する必要があることが確認された.当初の想定通り,異なるタスクを実現可能な複数のロボットの開発に成功しており,これらの共通点を比較することで,タスクに特有の性質ではなく,タスクから独立した普遍的な性質とは何かを検討することが可能となる.現在は,身体の大きさや粘弾性の異なる様々なバージョンのプロトタイプを製作し,実験により,物理特性がどのように汎化を実現しているかについて検討を行っている.その結果,受動的に運動可能な柔軟な身体と,受動的な運動を合目的な運動に導くための力学的拘束との組み合わせが必要であることが確認されている.また,粘弾性の大きさについては,身体のスケールに合わせて適切な大きさに調整する必要があることが確認されている.

今後は,柱状物を昇降可能なロボットを実現する際に得られた知見を,異なる環境やタスクに対しても適用可能な一般化された設計論としてまとめ,これをもとに,梯子や階段など,異なる環境を昇降可能なロボットを開発することで,その有用性を検証していく予定である.当初予定していたよりも少ない試作回数で,目的としていたロボットの開発が実現できたため,予算に余裕が生じ,次年度への繰り越しとなった.次年度は,この繰越金を用いて,共同研究先より研究者を招聘するなどして,国際共同研究の推進を予定している.
岩国錦帯橋における伝統技法と強度に関する研究

平成15年度より実施している経年変化計測を継続して行った。錦帯橋平成第2橋(1年目)、平成第3橋(3年目)、平成第4橋(2年目)の鉛直変位を4週間隔で1年間、橋の鉛直変位、温湿度変化を計測した。その結果、平成第4橋では、渡り初め後、1年間で鉛直方向の上下変動はあるものの、中立軸がほぼ一定となってきた。この傾向は、昨年度の平成第3橋(2年目)と同様であり、竣工後の大きな上下変動は、約1年間で安定すると考えられる。一方、1年目の平成第2橋では、全体的に下向きに変形が約10m進んでいた。また、比較的安定した、平成第3橋、第4橋の上下方向の季節変動を見ると、橋中央の変形の季節変動は、湿度変化と相関関係があり、湿度が上昇すると橋中央は上向に変形、湿度が低下すると橋中央は下向きに変形する。このときの季節変動幅は、約20mmとなっていた。平成15年度に比べて、平成16年度の湿度の季節変動が少なかったため、変動幅が小さくなったと考えられる。第2橋の鉛直変位が小さかったのも、このためと考えられる。また、現存する錦帯橋の古図13枚のデジタルデータ化を行った。図面は、16991828年までの12枚と今回の架け替えの設計図があり、すべての図面をCADデータとすることで、今後、歴代の架け替えによる部材構成の構造変更などを比較検証することが可能となった。1673年に創建された岩国錦帯橋は,1953年に架け替えた後1967年に橋版の張替えを行ったのみで、5橋そろって50年近く架け替えが行われていなかった.2001年の第3橋の架け替え工事に引き続いて,第4,5橋の架け替え工事が,2002年12月に実施されたが,それに伴って,現地強度実験を行った.現地実験は大きく次の5つに分けられる.1.錦帯橋端部の橋脚接合部の回転剛性を測定する.2.欄干の上下動の剛性への寄与度を計測する.3.洪水時,地震時の挙動を想定した水平方向の構造特性を把握する.4.温度,湿度の変化と錦帯橋の変形との相関関係を調べる.(2日間)5.錦帯橋の経年変化による形状の変化を測定する.このほか,錦帯橋の桁の動的挙動を把握するために,第3橋から切り出した実物を含めた,部分実験を行った.これらの実験から,錦帯橋端部の橋脚接合部の回転剛性は小さく,固定端と評価することはできない.欄干の上下動に対する剛性への寄与は小さい.第5橋において,水平荷重に対しては,橋版による水平剛性だけでは不十分で,柱間に打ち付けられた筋交いが有効に機能している.2日間の温度変化10度程度では,橋の形状に大きな変化はみられない.竣工後1年経過した第3橋では,スパン中央部で20mm以上下がったことが確認された.動的部分実験より,ダボ,鞍木,助木といった部材の剛性が高く桁の抵抗要素の大部分を占めるが,変形量,加力速度によってその剛性は大きく変化する.などがわかった.これらのデータをもとに,錦帯橋全体のモデル化をはかり,2001年度に行われた分布載荷実験,集中荷重実験時の橋の挙動をおうことができた.

平成15年度は,経年変化と,鞍木・助木の効果の検証実験を実施した.経年変化は,第2橋(築約50年),第3橋(築1年),第4橋(新築)の鉛直変位を1428日間隔で計測し,その形状変化,温湿度の変化を計測した.その結果,季節・温度による鉛直変位の上下変動はあるものの,築1年以上経過した第2,3橋はほぼ上下に振れる中立軸が一定で安定状態となっているが,新築の第4橋は,温度による上下変動しながらその中立軸は,全体的に沈下傾向にあった.第4橋の橋中央での沈下は築後1年間で約30mmとなり,第3橋の1年間の沈下量とほぼ同じ値となった.これにより,施工後の「がた」や,木材の収縮による変動は,1年程度で安定することがわかり,その値は約30mm(橋スパンに対して約1/1200)であることがわかった.鞍木・助木の効果は,錦帯橋独特の部材である鞍木・助木を取り外す前後に振動実験・静的載荷実験を行い,その挙動の変化を比較することによって,鞍木・助木の効果を検証した.これによると,振動実験から,歩行時などの数mm程度の振幅時の鞍木・助木の剛性への寄与は,全体の約40%にのぼること,静的載荷実験から,30t積載時には45%, 60t(350kgf/m^2)積載時には65%も剛性に寄与していることがわかった.これらより,錦帯橋独特の部材である鞍木・助木が意匠部材ではなく,構造部材として重要な役割を持つ部材であることが実証された.平成16年度は、経年変化と古図のデジタルデータ化を行った。経年変化は、平成15年度から継続して実施しているもので、築3年目の平成第3橋、築2年目の平成第4橋、築1年目の平成第2橋について行った。その結果、平成15年と同様に、築1年の平成第2橋では、季節変動とともに、経年変化として、1年間で約15mm下方向に沈下した。この値は、平成第3橋、平成第4橋の1年間の沈下量25mmに比べて若干小さな値となっている。また、第3橋、第4橋は、季節変動は10mm程度上下するものの1年後にはほぼ同じ変位に戻り安定状態に入ったと考えられる。これらは、平成15年の結果と同様であり、竣工後約1年で、「がた」や,木材の収縮による変動は,1年程度で安定することが確認された。また、これらの上下方向の変動は、湿度変化と大きな相関関係があることがわかった。湿度が上昇すると、部材の膨張により橋の中央部分は上方向に変位し、湿度が下がると、部材の収縮により橋の中央部分は下方向に変形する。平成第2橋の1年間の下方向の変形量が小さかったのは、工事の順番の影響が考えられる。平成第2橋は、最後の工事であり、竣工後他の橋が解体されることはなかった。橋を解体するとアーチ構造のスラスト効果によって、橋台が水平方向に移動することが、工事中の計測によってわかっており、この期間の橋の下方向への変位量がおおきいことも確認されている。この工事が無かったたため、スラストが抑えられ下方向の変位量が小さくなったと考えられる。古図のデジタルデータ化は、錦帯橋の現存する古図をCADデータとして保存した。今後、各年代の部材構成の変化などを図面で比較しながら検証することが可能となる。
亜鉛製剤の骨吸収抑制作用に関する基礎的研究

亜鉛製剤の破骨細胞分化抑制作用を検討するため,平成18年度は骨芽細胞側からのアプローチを行った。株化骨芽細胞(MC3T3-E1細胞)を用い,炎症生サイトカインで強い骨吸収促進作用を有するtumor necrosis factor-α(TNF-α)を作用させ,骨芽細胞自身が産生する破骨細胞分化促進因子であるM-CSFとRANKLの遺伝子発現をreal-time PCR法で調べた。その結果,TNF-α添加によってM-CSF発現は約5倍に上昇したが,亜鉛製剤の10,100および300μM添加によってその発現量は有意に全焼した。一方,RANKL発現にはM-CSFで見られたような亜鉛製剤添加による影響はほとんど認められなかった。これらの結果から,炎症性サイトカイン刺激によるM-CSFの発現を亜鉛製剤が抑制することが示唆された。次いで,TNF-αによるM-CSF発現の増加には,IκBのリン酸化が関与しているのではないかと考え,IκBのリン酸化に及ぼす亜鉛製剤の影響についてWestern blot法で検討した。その結果,TNF-α添加によって増加したIκBのリン酸化は,亜鉛製剤(300μM)添加によって明らかに減少することが認められた。これらの結果から,亜鉛製剤は,細胞のIκBのリン酸化を抑制することでM-CSF発現を減少させていることが示唆された。さらに,RAW264.7細胞をM-CSFおよびRANKL存在下で分化させた際,亜鉛製剤を添加するとTRAP陽性の成熟破骨細胞の形成が有意に減少することも明らかになった。平成18年度は,骨芽細胞側からのアプローチを行い,亜鉛製剤が細胞のIkBのリン酸化を抑制することで,破骨細胞形成促進因子の一つであるM-CSF発現を減少させていることが示唆された。平成19年度は破骨細胞前駆細胞側からのアプローチを行った。すなわち,株化破骨細胞前駆細胞(RAW264.7細胞)を用いて検討を行った。破骨細胞前駆細胞から成熟した破骨細胞への分化には,骨芽細胞が合成するreceptor activator of NF-kB ligand(RANKL)と破骨細胞前駆細胞のRANKL receptorであるRANKとを介した細胞間接着が必須である。RANALが結合した後,破骨細胞前駆細胞のIkBのリン酸化促進を介して,成熟破骨細胞への分化および機能発現につながると考えられている。平成18年度の結果から,亜鉛製剤が細胞のIkBリン酸化を抑制することが示唆されたため,破骨細胞前駆細胞のIkBのリン酸化を抑制することで,破骨細胞前駆細胞から成熟破骨細胞への分化を抑制しているのではないかと考えた。そこで,RAW264,7細胞に分化促進因子としてmacrophage colony-stimulating factorと可溶性RANKLを添加し,亜鉛製剤を添加・非添加で5,10,20および30分間培養してIkBのリン酸化に及ぼす亜鉛製剤の影響をWesternblottingで検討した。その結果,RANKL刺激によって増加したIkBのリン酸化は亜鉛製剤(300μM)の添加によって明らかに減少することが認められた。さらに,亜鉛製剤の添加によって,破骨細胞のマーカーの一つである酒石酸耐性酸ホスファターゼ陽性の成熟破骨細胞の形成が有意に減少することも明らかになった。これらの結果から,亜鉛製剤は破骨細胞前駆細胞のIkBリン酸化を抑制することで,成熟破骨細胞への分化を抑制する可能性が示唆された。平成20年度は,主に破骨細胞の分化に及ぼす亜鉛製剤(β-alanyl L-histidinato zinc: AHZ)の影響について検討した。破骨細胞のモデル細胞として,破骨細胞前駆細胞であるRAW264.7細胞を用い,培養液に可溶性RANKを添加して成熟破骨細胞へと分化させた。この際,培養液に300μMのAHZを添加・非添加で5日間培養した。培養後の細胞からRNAおよびタンパク質を抽出した。また,培養上清も回収した。成熟破骨細胞の分化マーカーとして捉えられているcarbonic anhydraseII (CAII), cathepsin K (CK)およびmatrix metaroproteinase-9 (MMP-9)の遺伝子発現に及ぼすAHZの影響をrea1-time PCRによって調べた。その結果,いずれの遺伝子発現もAHZの添加によってコントロール群と比較して有意に減少した。CAII,CKおよびMMP-9のタンパク発現に及ぼすAHZの影響についてもWestern blotで併せて検討した。その結果,AHZの添加によって,いずれのタンパク発現もコントロール群に比べて減少することがみとめられた。また,破骨細胞分化マーカーの一つである酒石酸耐性酸ボスファターゼ(TRAP)染色を行った。コントロール群ではTRAP陽性の多核細胞が数多く見られたが,AHZ添加では,TRAP陽性の多核細胞の数は著しく減少した。さらに,NF-κBの活性化リン酸化におよぼすAHZの影響を調べたところ,AHZの添加によってNF-κBのリン酸化は顕著に抑制された。これらの結果から,AHZは破骨細胞前駆細胞のNF-κBの活性化(リン酸化)抑制を介して,破骨細胞の分化を抑制している可能性が示唆された。
血管攣縮の観点から行う大腿骨頭壊死症の病態解析と予防法の確立

大腿骨頭壊死症は早期から滑膜炎を呈することに着目し、造影MRIで評価した滑膜炎の程度と術中に採取したサイトカイン濃度の相関を検討した結果、血管系のサイトカインではIL-8が、骨代謝マーカーではTRACP5bが、滑膜炎の程度と有意な正の相関を認め、早期の病態にはIL-8が、病期進行にはTRACP5bが関与していることが示唆された。骨壊死類似疾患に関しては、大腿骨頭軟骨下脆弱性骨折の中でも高度圧潰症例のIL-8、TRACP-5b、VEGF、MMP-9が、軽度圧潰症例と比して有意に高値であることが分かり、股関節液を調査することが大腿骨頭軟骨下脆弱性骨折の病態解明につながる可能性が示唆された。大腿骨頭壊死症およびその類似疾患である大腿骨頭軟骨下脆弱性骨折、急速破壊型股関節症の股関節液を調査した。大腿骨頭壊死症においては関節温存手術を行った骨頭圧潰が比較的軽度である症例で検討した。調査項目として、炎症性サイトカインであり血管攣縮との関連が示唆されているTNF-α、IL-6やIL-1βを、急速破壊型股関節症に特異的に上昇すると報告されているIL-8,血管内皮細胞増殖因子であり破骨細胞との関連性も指摘されているVEGFをフローサイトメトリー法を用いて定量評価を行い、骨代謝マーカーであるBAP, TRACP-5b, MMP-9をELISA法により定量評価した。大腿骨頭壊死症においては病期、壊死範囲、手術までの時間などで検討を行ったが病態解明につながる有意な所見は認めなかった。一方、IL-8, TRACP-5b, VEGF, MMP-9が大腿骨頭軟骨下脆弱性骨折の一部で急速破壊型股関節症と同様に高値を示していた。これらの4項目のマーカー上昇から、大腿骨頭軟骨下脆弱性骨折の病態に急速破壊型股関節症と同様に破骨細胞活性が関与している可能性が考えられた。大腿骨頭壊死症患者の病態解明につながるサイトカインの同定には至らなかったが、IL-8、TRACP-5b、VEGF、MMP-9が、骨壊死類似疾患である大腿骨頭軟骨下脆弱性骨折および急速破壊型股関節症の病態に関与するサイトカインであることが示唆されたため。1)特発性大腿骨頭壊死症に対して術前に造影MRIを施行し、関節温存手術中に関節液採取が可能であった症例を対象とした。術前の造影MRIではcoronal像における大腿骨頭頚部の内外側、axial像における大腿骨頭頚部の前側、後側での滑膜厚を測定し、その最大値を滑膜厚とした。関節液の測定項目は、炎症マーカーとして、血管攣縮との関与が示唆されているTNF-α、IL-6に加え、IL-1β、IL-8、MMP-3、MMP-9を測定、骨代謝マーカーとしてBAP、TRACP5bを測定し、滑膜厚との関連を比較した。滑膜厚は平均4.56mmであり、滑膜炎とサイトカインレベルとの相関はIL-8、TRACP5bで有意に認めた。IL-8との相関は滑膜炎の血管新生を反映していると考えられ、滑膜炎が大腿骨頭壊死症における骨吸収の亢進に影響を及ぼしていることが示唆された。2)大腿骨頭軟骨下脆弱性骨折の症例間で比較を行い、骨頭圧潰の程度が大きい症例のIL-8、TRACP-5b、VEGF、MMP-9が、骨頭圧潰がわずかな症例と比して有意に高値であることをつきとめた。さらに、大腿骨頭軟骨下脆弱性骨折および急速破壊型股関節症のHE染色骨頭標本を用いて軟骨下骨領域の骨梁周囲の多核巨細胞数を計測し、骨頭圧潰が高度な大腿骨頭軟骨下脆弱性骨折および急速破壊型股関節症で有意に高値を示しており、破骨細胞活性が高値であることを確認した。また、骨梁周囲の多核巨細胞数は関節液中の破骨細胞活性の指標であるTRACP-5bと有意な相関を示しており、股関節液中の破骨細胞関連因子は疾患の破骨細胞活性を反映していると考えられ、今後の展望として股関節液を調査することが股関節疾患の病態解明につながる可能性が示唆された。1)大腿骨頭壊死症の疾患活動性と関節液中サイトカイン発現の関連について検討する。具体的には、術前に造影MRIを行った症例を対象として股関節滑膜炎の程度を評価し、サイトカインとの相関を検討する。

また、2)骨壊死類似疾患である、大腿骨頭軟骨下脆弱性骨折における股関節液中の破骨細胞関連因子の検討を急速破壊型股関節症と比較し病態解析を行う。29年度が最終年度であるため、記入しない。股関節、大腿骨頭壊死症29年度が最終年度であるため、記入しない。
大都市部における格差拡大の進行過程とその社会的帰結に関する計量的研究

最終年度の2018年度は、12016年に実施した質問紙調査(2016年首都圏調査)のデータ分析、2国勢調査・経済センサスのメッシュ統計と住宅土地統計調査の市区町村別統計の分析、3以上の分析結果にもとづく研究成果の公表、4最終報告書の作成を行った。明らかとなったのは、以下の諸点である。(1)1990年から2010年の間に東京圏の階級・階層構造は、旧中間階級が大幅に減少するとともに、技能・所得水準が中程度のマニュアル労働者が減少し、新中間階級とサービス産業の下層労働者が増加するという形で2極化の傾向を強めた。(2)こうした変化は空間構造の変化を伴っており、都心部では旧中間階級と低所得世帯が減少して、新中間階級と高所得世帯が増加したのに対して、周辺部ではサービス労働者と非正規労働者、低所得世帯が増加するというかたちで、空間的な分極化が進行した。(3)しかし、都心の南西方向では新中間階級比率と所得水準が高く、北東方向で労働者階級比率が高く所得水準が低いという、東西方向の分極化傾向は依然として維持されていた。(4)こうした空間的な分極化は意識の上での分極化を伴っており、高所得地域に住む人々は階層帰属意識が高く、格差を容認し所得再分配に反対する傾向を示すのに対して、低所得地域に住む人々は反対の傾向を示す。このことは、都市の分極化が住民の意識を分化させることを通じて、地域間の政治的対立を生み出す可能性を示唆している。(5)旧中間階級が減少し、非正規労働者が増加したことから、東京圏ではアンダークラス(パート主婦以外の非正規労働者)の大規模な集積がみられるようになったが、東京圏のアンダークラスは全国レベルでみた以上に、他の階級との所得格差が大きく、下層性が強い。また社会的に孤立する傾向、抑うつ傾向が強いなど、多くの問題を抱えており、今後の都市政策に大きな課題を投げかける存在となっている。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本研究の目的は、階級恵・社会階層研究の方法と社会地区分析の方法を接合することにより、格差拡大の進行過程を階級・社会階層構造と都市空間構造の両面から解明することである。この目的のため、2015年度には、最新の地域メッシュデータによる社会地区分析を行うとともに、経済的格差の拡大と階層意識および健康格差に関する先行研究の検討を行い、以上をもとに平成28年度に実施する質問紙調査の基本設計と予備調査を行った。まず、主に国勢調査の3次メッシュ統計のクラスター分析から、「都心型」「郊外ホワイトカラー都心通勤型」「郊外ホワイトカラー型」「子持ち特化型」「持ち家通勤型」など9つの地域類型を抽出した。また市区町村単位の統計から各地域の平均所得・高所得者比率・貧困層比率を推定する重回帰モデルを作成し、これに3次メッシュデータを当てはめることにより、各メッシュの所得水準と所得階層構成を推定した。また2000年と2010年の比較から、都心部の多くの地域で富裕化が進行する一方、周辺部では貧困化が進行するなど、分極化傾向が明確であることが確認された。次に、これまでの階層意識研究と健康格差研究で用いられた質問紙を網羅的に検討し、現時点までに得られた知見をまとめるとともに新たに解明すべき課題について検討した。その結果、抑うつ傾向および首尾一貫感覚(SOC)と、地域類型および地域の社会資本との関係を解明する必要があること、また地域と階層意識の関係に注目して、居住地域の階層構造に対する評価や、評価の範囲を地域内に限定した階層帰属意識、貧困層・富裕層への帰属意識、民族排外主義を取り上げる必要があるという結論に達した。これらの検討をもとに、65の設問を含む質問紙を作成し、予備調査を実施した。その結果、新たに盛り込まれた設問の多くで一定の有効性が確認され、また改善の方向も明らかとなった。今年度は1年目であり、2年目に実施する質問紙調査に向けて、(1)調査地点選定のための社会地区分析を行うこと、(2)予備調査を実施し、本調査の質問紙設計を行なうこと、を主要な目標としていた。上記「研究実績の概要」に記したように、この2つはおおむね順調に進展している。(1)に関しては、この10年間で各地域の経済格差が大幅に拡大し、分極化が予想以上に進行していることが判明した。さらに、富裕化傾向や貧困化傾向を顕著に示している地域を、3次メッシュ単位で特定することができた。これにより富裕化地域と貧困化地域を重点的に調査地点に加えるなど、調査地点の選定方針が明確になった。社会地区分析の成果の一部については、すでに論文として公表している。(2)に関しては、ある地域の住民ネットワークの協力を得られたことから、予備調査としては多様な階層からサンプルを得ることができた。その結果、予備的分析は期待どおりの成果を上げ、健康格差と階層意識に関する項目を中心に、質問紙の設計を順調に進めることができた。本研究の目的は、階級・階層論と社会地区分析の方法を統合することにより、格差拡大の進行過程を階級・階層構造と都市空間構造の両面から解明することである。この目的のため、平成28年度においては、27年度に引き続き国勢調査のメッシュ統計による社会地区分析を進めるとともに、その結果にもとづいて質問紙調査を設計し、実施した。

まず社会地区分析から、都心から半径60km圏の各地域メッシュを、その社会的特性から「郊外ホワイトカラー居住地域」「第2・3次産業子育て地域」「都心市街地域」など8類型、また所得分布の特徴から「貧困率の高い地域」「富裕層比率の高い地域」「所得格差の大きい地域」などの地域類型を抽出し、さらに2000年から2010年にかけての各地域類型の分布の変化について検討した。次に、これらの地域類型を代表すると考えられる60地点を選定し、これを調査地点とし、7月から9月にかけて、(株)サーベイリサーチセンターに委託して実査を行なった。調査対象は、60地点から各100人を選挙人名簿(一部は住民基本台帳)により無作為抽出した、合計6000人で、有効回収数は2351、有効回収率は39.2%だった。データクリーニングを経て、29年1月からデータ分析を開始した。これまでに得られた知見は、次のとおりである。110年間で富裕地域の縮小と都心部への集中、周辺部での貧困地域の拡大が進行し、首都圏の空間構造はおおむね分極化の傾向を示している。2都心部では旧中間階級と労働者階級が減少して新中間階級が増加しており、ジェントリフィケーションの傾向が確認できる。3都心周辺の遷移地帯には、非正規労働者を中心とし、生活のみならず健康面でも問題を抱える貧困層の集積が認められる。4人々の階層意識は、本人の階級・階層的位置のみならず、居住地域の階級・階層構成によっても影響されている。2年目の28年度は、質問紙調査の内容を確定し、調査を実施し、データを完成させて基本的な集計まで行なうことを目標としていた。上記「研究実績の概要」に示したとおり、これらは順調に進展している。年度末には、質問紙調査データに職業コードと地域コード、回答者の居住地域に関するマクロ変数を付加するところまで作業が進展しており、部分的には予定以上の作業が進んだ部分もある。社会地区分析と、今回実施した調査と関連する他の調査データの分析による研究成果も、いくつか上がっており、いくつかの論文と単行本は、すでに公表されるか、印刷段階に入っている。以上から、おおむね順調に進展していると評価できる。本年度は、国勢調査メッシュ統計の分析を継続するとともに、2016年度に実施した「首都圏住民の仕事・生活と地域社会に関する調査」から得られたデータの分析を中心に、研究を行った。得られた主要な知見は、以下のとおりである。(1)首都圏では、都心から30km以遠の外周部で高所得層の減少と貧困層の増加が著しいのに対して、都心部では旧中間階級の減少と新中間階級の増加というジェントリフィケーションの進行を背景に、高所得層が増加する傾向があり、この結果、都心からの距離にもとづく分極化が進行している。ただし都心の近傍では、東西方向の分離が併存しており、都心および隣接する西側に資本家階級・新中間階級を中心とする高所得層、東側に労働者階級が分布するという構造が維持されている。(2)パート主婦以外の非正規労働者からなるアンダークラスは20-30km圏以外に広く分布しており、外周部には中高年男性が、都心部には若年および中年の女性が多い。アンダークラスは貧困、家族形成・維持の困難、学校教育からの排除と職業への移行の困難、社会的ネットワークの不足、健康上あるいは精神的な困難など、多くの問題が集中しており、この傾向はとくに都心周辺のアンダークラスで深刻である。またアンダークラスの精神面での問題は、主に仕事における負担とコントロールのアンバランスに起因する部分が多い。
空思想の哲学的解明にむけての基礎研究

本研究課題は、従来言葉や理論を越えたものとして、哲学的な解明に適さないものとされてきた中観思想の「空」という概念を理論的に解明すること、そしてそのための基礎的な作業を遂行することを目標とした。具体的な研究対象として、本研究課題では中観思想の系譜のさいごに位置するツォンカパの中観思想の分析を行った。研究は、ツォンカパの思想の基本的な構造を分析すること、そしてそのための基礎研究の一環として、従来あまり注目されることのなかったツォンカパの重要な著作の校訂テキストおよびその和訳、それについての後代の関連文献の要約などの資料を作成すること、この二つの作業を行った。ツォンカパの中観思想の根本構造を分析するには、重要な術語について、ツォンカパの主要著作の電子テキストを利用して、検索ソフトを自作し、縦横に検索を行いながら考察をした。その成果の一部は、「ツォンカパの中観思想の基本構造について」にまとめ、さらにそれに続く論文を準備している。また、基礎作業としてツォンカパが自らの顕教における最終的な立場と考えている中観帰謬論証派の見解が他の立場と異なっている点、その重要であるが難しい点を八つにまとめて列挙し、説明している文献『〔中観帰謬派の思想における〕難しくもあり重要でもある八つの点についての〔ダルマリンチェンによって書き留められた〕講義録』を校訂し、その和訳を作成した。帰謬派の特徴的な点を数え上げる、という方法は、この著者と若干の異同があるものの、ツォンカパの他の著作にも見られ、また後代にも、同様のリストが各種作成されるようになった。ツォンカパの数え上げた重要な点は、確かにツォンカパの思想のある意味での要約となっており、その錯綜した文章を読むだけでは得られない透徹した理解を得ることができる。平成6年度は本研究課題の初年度にあたるので、主に研究環境の整備に重点を置いた。まずコンピュータおよび周辺機器・ソフトウェアーを購入し機械処理の準備を整えた。近年、コンピュータの技術が進歩し、パソコン上でもチベット語を扱うことができるようになってきたが、そのために必要なチベット文字フォント、サンスクリット語転写用のフォント、ローマ字転写からチベット文字へのコンバータ-、同様にデ-バナ-ガリ-文字へのコンバータ-、データベース作成支援のユ-ティリティなどを作成した。これらの一部は個人的な使用を目的としているが、フォントやコンバータ-などは公開を前提として作成している。中でもサンスクリット語転写フォントはすでに希望者に配布を始めている。また、西洋哲学・仏教学関係の資料を購入した。今回の研究課題である空思想は過去の思想ではなく、きわめて現代的な意味を持った哲学であり、内容的にも言語哲学・認識論・存在論など、主要な哲学的テーマに関わっているので、当該問題領域を精査するためにも現代哲学の諸動向に関する資料を努めて収集した。また、仏教は単なる哲学にとどまらず、生き方の問題に直結するはずのものであるので、宗教としての仏教を理解するための資料も収集・読解した。チベット語文献の講読会を主催し、ツォンカパの『入中論』注釈を講読し、無自性や空の哲学的考察を進めた。ほかにチベット論理学の基礎文献の講読、倶舎論のダライラマ-一世による注釈の講読などを始めた。現在のダライラマの書いた仏教入門書の和訳・注解作業に関わり、従来難解とされてきた帰謬論証派の空思想の理解を深めることができた。また、中観思想の創始者ナーガールジュナの思想的意味についても考察を加えた。

平成7年度は、前年度整備した機械環境をもとに、テキスト(ツォンカパのlegs bshad snying po)の電子テキストを作り、読解を行った。このテキストは唯識思想と中観思想の根本的な相違点をはじめて明確にしたものとして重要な文献である。読解に際しては、チベット人学僧ゲシェ-・テンパゲルツェン師に不明な確認しながら作業を続けた。今年度は全体の半分ほどの分量を終えることができた。また、中観思想を解明するための基礎としての論理学の講読会を主催し、ツォンカパの論理学定義集を講読した。この講読会では全体の三分の二ほどを終えた。これは平成8年度も継続して続ける予定である。その他、ダライラマ14世による仏教哲学の講義を講読した。このテキストも唯識および中観内部の学派の存在論上の差異について詳しく、またきわめて整理された記述であるので、現在の学僧の理解を知ることができた。この成果は平成8年度中に出版される予定である。機械上では、チベット語およびサンスクリット語のソ-トができるユ-ティリティを開発し、術語語彙集を作成する準備を進めた。これはサンスクリット語、チベット語、漢訳、英訳の対照語彙集を作成するものである。本研究課題の終了時にデータおよびユ-ティリティを公開する予定である。テキストの機械処理が進む中、特にチベット語についての転写法に、統一的で汎用性のある表記法(拡張ワイリー方式)を国際チベット学会において提唱した。本研究課題では、中観思想の根本的概念である「空性」を、論理的な表現によって解明・記述することを目標としてきた。空とは、存在と無という二律背反的な対立概念を越えた第三の存在様態を指していると考えることができるが、通常の論理的な言語では十分な表現のできない概念と考えられてきた。とりわけインドの原典自体が用語上の統一性を欠いた曖昧な(よい言えば柔軟な)記述をしてきているために、それを直接読解するだけでは、根本的な理解に到達することは極めて困難である。本研究課題を進める過程で、体系性に欠けるインドの原典に対して天才的な読解を施し、さらにそれを体系的なまとめあげたチベット最大の哲学者ツォンカパの解釈を辿ることによって、空思想の哲学的な解明を進めてきた。ツォンカパについての従来の研究においても、そのような論理学的アプローチは積極的には行われてきていないので、ツォンカパ思想の研究にも貢献できるものと考える。ツォンカパの解釈は極めて説得的ではあるが、しかし、その分原典にない視点が導入されている可能性も否定できない。事実、チベットにおいてもツォンカパおよびその継承者たちへの批判は根強く残っており、あるいはツォンカパの継承者たちの間でも、ツォンカパの著作において不明瞭であった諸点について様々な議論が行われてきた。今後はこれらの視点を検討することによって、ツォンカパによる空理解を相対化し、より広い視野のもとに論理的な空思想の解明を行う必要がある。
ロボットによる心地の良い撫で動作の実現とその応用

本研究では,ロボットが人と身体的に触れ合いながら親しみのある関係性を構築することを目指し,人に不安を与えない触れ方,人に心地よい感覚を伝える撫で動作,撫で動作を通じて関係性を構築するロボット,の3つの基礎技術の確立を進めた.ロボットが人と触れ合いを通じてインタラクションを行うための技術開発,および知見の収集を進め,3年間の研究期間中に合計で雑誌論文計8件,学会発表30件の研究成果を得ることが出来た.本研究では,ロボットが人と身体的に触れ合いながら親しみのある関係性を構築することを目指し,人に不安を与えないリーチング動作,人に心地よい感覚を伝える撫で動作,撫で動作を通じて関係性を構築するロボット,の3つの基礎技術を確立することを目的としている.1年目である本年度は,人に不安を与えないリーチング動作および人に心地よい間隔を伝える撫で動作に関して,ロボットが人に触れる際の視線を考慮したリーチング動作および撫で動作を設計し,その印象評価実験を実施した.また,ロボットの撫で動作が,対話相手に与える親しみなどの印象変化を検証する実験を行った.その結果,ロボットからの心地よい撫で動作が,ロボットに対する親しみの印象を向上させたり,退屈なタスクへのモチベーションを向上させたりする効果をもたらすことを明らかにした.実施予定だった研究課題をいずれも計画通り進めることができた.2年目である本年度は,初年度に行った実験の追加実験を進め,ロボットが人に触れる際の視線を考慮したリーチング動作および撫で動作が人の印象に与える影響の検証を進めた.具体的には2種類の視線動作と,3種類の接触動作を組み合わせた被験者実験を実施し,書く動作の組み合わせによってロボットと触れ合う人々にどのような影響を与えうるかを検証した.その結果,接触時における視線動作と接触動作はお互いの動作に対する印象に影響を及ぼすことが明らかになった.この結果を取りまとめた論文は,人とエージェントのインタラクションに関する国際会議HAI2016でBest student papercandidatesに選出されるなど,国際的に高い評価を得ることが出来た.発展的な研究として,人に心地よい感覚を伝える抱きしめ動作を実現する大型のロボット試作を行った.ロボットの大きさは約2mであり,肘部分の関節を動作させることで人を抱きしめる動作を実現する.実装した抱きしめる動作を通じて,人々に与える親しみなどの印象変化を検証する実験に加えて,向社会的行動と呼ばれる利他的な行動の変化をもたらすかを検証する予備的な実験を行った.その結果,ロボットからの抱きしめ動作が,向社会的行動を促進する効果が示唆された.他にも,ロボットが抱きしめ動作を行った相手は,ロボットに対してより自己開示を行う効果も示唆された.この結果を取りまとめた論文は,インタラクションに関する国内会議インタラクション2017でベストペーパー候補に選出されるなど,高い評価を得ることが出来た.実施予定だった研究課題をいずれも計画通り進めることができた.本研究では,ロボットが人と身体的に触れ合いながら親しみのある関係性を構築することを目指し,人に不安を与えないリーチング動作,人に心地よい感覚を伝える撫で動作,撫で動作を通じて関係性を構築するロボット,の3つの基礎技術を確立することを目的としている.最終年目である本年度は,初年度・次年度に行った実験の追加実験を進め,ロボットが人に触れる際の視線を考慮したリーチング動作および撫で動作に加えて,被験者の性別がロボットの印象に与える影響の検証を進めた.この結果を取りまとめた論文は,ソーシャルロボットに関する国際論文誌International Journal of Social Robotics (2016年度のIFは2.559)に採択されるなど,国際的に高い評価を得ることが出来た.発展的な研究として,人に心地よい感覚を伝える抱きしめ動作を実現する大型のロボットを用いて,ロボットからの抱擁動作が人々との関係性を構築するために有用であるかを検証した.その結果,ロボットからの抱擁動作は人々からの自己開示を促進するとともに,より長くインタラクションをしたいと感じさせることが明らかになった.また,ロボットの見た目を変化させることで,同じ抱擁動作でも有意に異なる印象をもたらすことができることを明らかにした.この結果を取りまとめた論文は,ソーシャルロボットに関する国際会議International Conference on Social Robotics(ICSR2017,採択率30.5%)でベストペーパー候補に選出されるなど,高い評価を得ることが出来た.本研究では,ロボットが人と身体的に触れ合いながら親しみのある関係性を構築することを目指し,人に不安を与えない触れ方,人に心地よい感覚を伝える撫で動作,撫で動作を通じて関係性を構築するロボット,の3つの基礎技術の確立を進めた.ロボットが人と触れ合いを通じてインタラクションを行うための技術開発,および知見の収集を進め,3年間の研究期間中に合計で雑誌論文計8件,学会発表30件の研究成果を得ることが出来た.当初の計画通り,人に心地よい感覚を伝える撫で動作のモデル化とその評価を進める.当初の計画通り,撫で動作を通じてロボットとより親しみのある関係性を構築できる技術の構築を進める.29年度が最終年度であるため、記入しない。ヒューマンロボットインタラクション29年度が最終年度であるため、記入しない。
刺激応答におけるカルシウムイオンの動員機構

本計画研究班は、骨格筋、心筋、平滑筋、非筋細胞のそれぞれにおいて、刺激に応じて、応答反応を惹き起こすカルシウムイオンの動員機構を、種々の面から多角的に検討し、その解明に迫ることを目的としている。本年度得られた成果は総括班でまとめた報告書に記された通りであるが、現在進行中の研究と併せて次の様にまとめることが出来よう。1.骨格筋については、その生理的役割は疑問であるが、病態生理学的に、また、薬物の作用点として、よく知られているCa-induced Ca release(カルシウム誘発性カルシウム遊離)機構について、その作動モード、不活性化過程の解析(小川、山本)、リアノジンによる特異的結合(山本)や、ダントロレンによる温度依存性抑制(遠藤)の証明などを行った。このCa-induced Ca releaseのチャンネル物質抽出の為の、機能抑制モノクローン抗体の作製が進行中である(小川、遠藤)。また、生理的な、細胞膜脱分極に伴うカルシウム動員機構についても、細胞内灌流した単一線標本による解析が進行中である(遠藤)。2.心筋、平滑筋において重要な、細胞膜の電位依存性カルシウムチャンネルについては、パッチクランプ法で、細胞内PHの影響を解析した(入沢)。心筋小胞体のポンプ機能制御蛋白質ホスホランバンの分子レベルでの研究も進展した(多田)。3.平滑筋や、非筋細胞におけるカルシウム動員の為のメッセンジャーとして最近注目されているイノシトール三燐酸の作用が、0.1uM程度のカルシウムイオン濃度に依存する事実が発見され(遠藤)、今後の生理的役割の解明に大きな影響を与えた。また、カルシウム非依存性の平滑筋収縮にマグネシウムイオンが関与していることが明らかになった(富田)。
宇宙ひもの精密観測による初期宇宙モデルの検証

宇宙ひもの宇宙における進化において、組み換えという現象が非常に重要な役割を果たすことが知られている。宇宙ひもの組み換えを通じて宇宙ひもはパートナーを入れ替えることによりループを生成する。そのループが重力波もしくは別の粒子を放出することでループが収縮し、エネルギーを別の場に転換することが出来る。これにより、観測と矛盾することなく宇宙ひものネットワークは存在することが可能になる。しかし、組み換え過程は宇宙ひもを構成する素粒子模型に強く依存しており、宇宙ひもを通じて高エネルギー物理現状に迫るためには、多様な宇宙ひも模型に対して解析を行うことが必須となる。特に、宇宙ひも間に働く力の正負は宇宙ひもの性質を決める重要な因子となる。引力が働く場合には、宇宙ひもどうしがくっつき、高い巻き付き数を持つ宇宙ひもを生成しうるため、通常知られたものとは全く異なるシナリオを描き得る。本年は基礎過程の解析を推し進め、より現実的な素粒子模型のもとでの宇宙ひもの基礎過程の解析を行った。近年の素粒子理論の研究の進展により、アクシオンと呼ばれる粒子が宇宙ひもを構成している可能性が多く模索されている。アクシオンが宇宙ひもを構成している場合、検討されていなかった場の結合から宇宙ひもどうしが引力を持つ可能性がある。この場合にはこれまでの理解が一変する可能性があり、重要となりえる。本研究については現在論文としてまとめているところである。解析的な評価についての研究については現在結果を取りまとめており、おおむね順調に推移していると考えている。その一方で、申請書に記載した研究計画のうち、観測的探求に関する研究については実行することは出来なかった。現在までに申請に記載の解析計算に関する研究課題については、順調に推移しており、今後をこれを維持し、さらなる発展を目指す。観測データを用いた解析については、解析に用いる模型の検討に関する進捗に遅れがあるため、速やかに実行に移すよう努力する。研究目標の達成のためには、宇宙ひもの基礎過程の詳細な解析が必須となる。宇宙ひもの基礎過程の中でも、宇宙ひもの衝突・繋ぎ替え過程に着目し、解析的に評価する手法を開発するとともに、衝突によって束縛状態が現れる条件について考察した。これまでの研究においては、宇宙ひもの中でも初期宇宙に特定のモデル(南部・後藤宇宙ひも)が熱的な相転移によって生成したモデルのみが研究されてきた。従来型の宇宙ひもモデルの解析においては、世界面上のゲージ条件を適切に選ぶことで解析を簡便に行うことが出来ることが知られている。さらに、その条件の下では運動方程式が可積分になっており、解析的な評価が容易い構造を持っている。しかし、広範な素粒子模型においては多様な宇宙ひもが一般的に生成しうる。一般的な宇宙ひもにおいては上に挙げた方法論は用いることが出来ず、ゲージ条件によらない共変的な方法論の構築を余儀なくされる。また、一般には世界面上に余分の自由度(電流)を持つことが許されるため、世界面の運動方程式とともに電流の運動についても同時に解く必要がある。本研究においては、宇宙ひも上を超伝導電流が流れるモデル(超伝導宇宙ひも)について着目し、共変的な方程式系を導出するとともに、結合を持つ場合の共変的な境界条件をも明らかにした。これを束縛状態のある系に応用することで、束縛状態が生成しうる条件について考察し、これまで知られていた最も一般的な超伝導宇宙ひもの解析モデル(弾性モデル)であっても方程式系は閉じないという興味深い性質を発見した。この事実は、既存の超伝導宇宙ひもモデルを非弾性モデルに拡張しなければいけない、ということを指摘した重要な帰結になる。本年は、計画していた宇宙ひもの解析的な評価に対して、期待以上に大きな進展があった。本研究成果をフォローするために、数値実験を用いたさらなる解析を現在進行しており、より精密に基礎過程研究を推進することが出来る。

現在までにおおむね研究計画は順調に推移しており、今後もこれを維持し、さらなる発展を目指す。前年度までに達成されなかった課題については速やかに実行に移すよう努力する。現在までに申請に記載の解析計算に関する研究課題については、順調に推移しており、今後をこれを維持し、さらなる発展を目指す。観測データを用いた解析については、解析に用いる模型の検討に関する進捗に遅れがあるため、速やかに実行に移すよう努力する。解析計算やデータ解析において使用を予定していたデータ解析用ソフトウェア(Mathematica)については、年度当初は予算の不足が予測されたため今年度の購入を見送った。また、当初予定していた各種の国際学会や研究集会への参加が難しくなったため。次年度においてはデータ解析用のPCとともにデータ解析用ソフトウェアを購入し、研究計画の推進に用いる予定である。また、当初計画していた通りに国際学会および研究集会に参加し、国内外の関連する施設への訪問を行っていく。当初予定していた各種の国際学会や研究集会への参加が難しくなったため。次年度においては繰り越した予算を用いてデータ解析用のPCを購入し、研究計画の推進に用いる予定である。また、国際学会および研究集会に参加し、国内外の関連する施設への訪問を行っていく。
科学的な情報活用能力の育成を支援する学校・地域・大学連携プログラムの開発:クロスカリキュラムの視点から

本研究では,小学校におけるCSCLベースのクロスカリキュラム的な理科の単元をデザインした。デザインされた単元は,6つであった。それらは,動物図鑑,身の回りの環境,燃焼,水溶液の性質,生命の誕生,溶解であった。CSCLシステムとしては,SCILEの第二世代のWeb knowledge Forumを利用した。利用に際しては,Web Knowledge Forumを日本語化した。Web Knowledge Forumは,学習者の考えをテキストやグラフィックスで表現できる「ノート」と呼ばれる形式に外化することで,彼らの協調的な知識の構築を支援するデータベースシステムである。このデータベースの構造は,学習者に知識の発展とともに,複雑な科学的な現象の概念的な理解を深める機会を与えるものである。すべての実験授業において,Web knowledge Forumは,オンラインコミュニケーションやリフレクションの道具として,インターフェイスを実験毎に機能拡張しながら使用された。拡張の特徴としては,学習者の異なった仮説をグラフィカルな図上に配置し,その仮説の部分をクリックするとノートのジャンプするようにした。次に,サブウインドウを作成し,そこで学習の履歴や図,授業のビデオなどを提供した。さらには,学習者が学習活動をモニターできるようにWeb knowledge Forumウインドウの右のコラムに学習目標を明示するようにカスタマイズした。6つの実験授業の比較分析から,学習者における知識の社会的な構成を通した科学的な活動が次第に促進されたことがわかった。また,研究期間の3年目においては,教師と研究者は,良好なデザイン・コミュニティを構成することに成功した。平成11年度における本研究の実施結果は,次の通りであった。1.クロスカリキュラムに求められる学校・地域・大学連携に関する先行プロジェクトや「科学的な情報活用能力」に関する先行研究を収集し,これまでの研究成果や議論を整理した。2.学校・地域・大学連携によるクロスカリキュラムの開発とその試行を小学校における「里山学習」として実施した。3.学校・地域・大学間の連携を支援するためのWebベースのツールとして,北米において「科学的な情報活用能力」の育成に有効であるとされているKnowledge Forum(Learning in Motion社)を初めて日本語化した。4.日本語化されたWeb版のKnowledge Forumを利用できる試験サーバを構築した。5.3及び4に基づき,日本語化したWeb版Knowledge Forumを利用した実験授業を小学校の授業において実施し,このツールが子どもたちの「科学的な情報活用能力」に対して,どのような効果を及ぼすかを検討した。実験授業は,2つのクロスカリキュラム的な単元(それぞれ約15時間)で実施され,主に「議論の深まり」「コミュニケーション・チャンネルの多様化」などが調べられた。結果としては,このツールが日本の子どもたちの「科学的な情報活用能力」の育成においても有効であることが確認された。しかしながら,授業におけるWeb版Knowledge Forumの利用は,従来の授業スタイルに変革を迫っていること,また,子どもたちの学習に対して慎重な「足場かけ」が必要であることも示唆された。平成12年度における本研究の成果は,以下の通りである。1.情報通信ネットワークを介した協調学習の理論的検討クロスカリキュラムに求められる「科学的な情報活用能力」の育成に有効な協調学習の先行研究について整理した。主に,北米のCSILEプロジェクト,SCOPE/WISEプロジェクト,Jasperプロジェクト,CoVisプロジェクトなどについて検討した。2.協調学習をベースとした「科学的な情報活用能力」育成プログラムの本格的な開発と評価平成11年度に引き続き,Web版Knowledge Forum日本語版(以下,WebKF)を利用した本格的な実験授業を2単元(各35時間)ほど実施した。プログラムの開発にあたり,実験授業の内容に合わせて,WebKFの機能を独自に拡張し,Webページとの連携,「授業日誌」ウインドウの新設,各ビューにアクセスするためのクリッカブルマップなどを実装した。改良版のWebKFを利用した実験授業では,協調学習が有効に機能し,学習者の「科学的な情報活用能力」が促進されることが実証された。また,改良版WebKFを使いこなした情報活用能力の高い学習者ほど,科学的知識の理解も深くなっていたことがわかった。

さらに,改良版WebKFの機能拡張に関する教師及び学習者の評価は良好なものであった。とくに,授業に進行に合わせた学習リソースの提示,学習履歴のリフレクションのしやすさについて高い評価を得ることができた。平成13年度の研究実績は,以下の通りであった。1.2つのデザイン実験アプローチの実施昨年度に引き続き,神戸大学発達科学部附属住吉小学校を実験フィールドとして,5年生の1クラスの理科の授業を対象に,Web Knowledge Forumを活用した協調学習のデザイン実験を行った。第1実験は,5月下旬から7月上旬までの約40時間,「生命の誕生」に関するテーマで実施された。この実験では,初めて,児童の保護者にもアクセス権を与え,児童・保護者・教師(サポートチーム)の3者から構成された学習コミュニティがデザインされた。とくに他者のノートを熟読することで,協調的な学習を展開することが目指されたが,保護者を学習コミュニティに加えることで,読みの活動を活性化することができた。第2実験は,10月中旬から3月上旬までの約40時間,「溶解」に関するテーマで実施された。この実験では,これまでの実験において,ノートを読む,書くという活動がある程度達成されてきたことから,学習内容の概念的な理解への支援に主眼を置いた学習がデザインされた。そこでは,新たな学習のリソースとして,簡単なシミュレーションプログラムをWeb上に組み込むことで,学習者の理論構築を支援した。溶解現象をモデルとして可視化し,そのモデルに基づいた議論をface to face及びWeb上で展開することによって,学習者における現象的な理解から概念的な理解への深まりを実証することができた。2.研究成果の公表当該研究課題の成果について,2001年のAERA,2002年のCSCL2002などの国際会議で発表するとともに,日本科学教育学会などに学術論文として公表した。