hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ヒューマンフレンドリなマルチモーダル対話インタフェースを用いたWeb情報検索

人間と機械との自然な対話の実現を目指している.人間同士の会話においては,話者は互いにあいづちやうなずきでその発話を理解していることを明示する.あいづちは,「続けて」というシグナル,内容理解を示す表現,相手の意見や考え方に賛成の意思表示をする表現などを表すもの(メイナード)である,「そこまでわかったから,つぎどうぞ」という合図で,いわば「進め」の青信号のようなものである(水谷)などとされる.このようなことから、人間と機械が対話を行うとき,機械が人間同士の会話と同様にあいづちや割り込みなどの応答を返すことができれば,より円滑な対話を行うことが期待できる.本研究では,リアルタイムにあいづち,話者交替タイミングを検出できる雑談に向けた対話システムの構築を行った.システムで最も重要な役割を担うタイミングの対話制御に韻律情報,言語情報を素性に用いた決定木を用いた.この決定木は韻律情報は発話句音声末のおよそ100msの変動,言語情報は,発話終端単語の品詞や発話の最後に現れた自立語の品詞情報などを素性に使用した.この決定木を人間同士の対話でのあいづちや話者交替があった箇所と比較し,再現率と適合率を用いて評価したところ,オープンテストで,あいづちの分類において再現率57.4%,適合率24.8%,話者交替の分類において再現率44.8%,適合率71.6%の結果を得た.また,この分類木を対話システムに導入し,被験者が主観的に評価した結果,システムの返答内容に関しては改良が必要であるものの,あいづちタイミング自体はよいという評価が得られた.人間と機械との自然な対話の実現を目指している.人間同士の会話においては,話者は互いにあいづちやうなずきでその発話を理解していることを明示する.あいづちは,「続けて」というシグナル,内容理解を示す表現,相手の意見や考え方に賛成の意思表示をする表現などを表すもの(メイナード)である,「そこまでわかったから,つぎどうぞ」という合図で,いわば「進め」の青信号のようなものである(水谷)などとされる.このようなことから、人間と機械が対話を行うとき,機械が人間同士の会話と同様にあいづちや割り込みなどの応答を返すことができれば,より円滑な対話を行うことが期待できる.本研究では,リアルタイムにあいづち,話者交替タイミングを検出できる雑談に向けた対話システムの構築を行った.システムで最も重要な役割を担うタイミングの対話制御に韻律情報,言語情報を素性に用いた決定木を用いた.この決定木は韻律情報は発話句音声末のおよそ100msの変動,言語情報は,発話終端単語の品詞や発話の最後に現れた自立語の品詞情報などを素性に使用した.この決定木を人間同士の対話でのあいづちや話者交替があった箇所と比較し,再現率と適合率を用いて評価したところ,オープンテストで,あいづちの分類において再現率57.4%,適合率24.8%,話者交替の分類において再現率44.8%,適合率71.6%の結果を得た.また,この分類木を対話システムに導入し,被験者が主観的に評価した結果,システムの返答内容に関しては改良が必要であるものの,あいづちタイミング自体はよいという評価が得られた.
インドネシアのトバ・バタック族における墓制とその変容に関する研究

インドネシアの北スマトラ地方を故地とするトバ・バタック族の社会では、19世紀後半以降キリスト教が浸透したが、盛大な改葬儀礼を伴う複葬慣行が今日においてもその墓制を特徴づけている。本研究では、キリスト教布教以前の墓制を明らかにした上で、故地および移住先の開拓村や都市部で撮影した墓の写真を分析する作業を通じ、トバ・バタック族における墓制の変容を実証的に解明した。オランダ人行政官およびドイツ人宣教師によって書かれた文献の記載やトバ湖南東岸地域での聞き取り調査から、キリスト教布教以前のトバ・バタック族の墓制において、次の二つの指標が重要であったことがうかがえた。すなわち、1)息子夫婦から生まれた男の孫を持つこと、および2)自殺や産褥死のような「異常死」とされる死に方をしないことである。トバ・バタック社会は父系制の親族原理に従っている。前者の基準は、父系ラインによる系譜継続の条件と理解されており、この条件を満たすか否かよって、葬儀の内容や死去時の一次葬に際して作られる盛り土の墓の形態が異なり、改葬の可否も定められた。「異常死」の場合、死者の霊魂が邪悪な性質を帯びると考えられ、葬儀を経ないで墓地区画のはずれに埋葬された。この場合改葬の対象にはなりえなかった。今日、故地においても移住先の開拓村や都市においても、死去時の一次葬に際して建立される墓の形態には、上記の二指標による差違は認められない。未婚で死亡した学生の墓が、数多くの子孫を残して天寿を全うした老人の墓より壮麗なことさえある。しかし、オランダ時代から作られはじめ、1960年代以降急増したモルタル塗り改葬墓の内側に遺体を安置する場合、未婚者は排除される。ただし、孫がいない場合でも、息子を持つ死者の棺桶は、将来の改葬を暗黙の前提として、モルタル改葬墓内部に安置されることが多くなっている。
エン反応における原系コンホメイションの寄与

ネオペンチルエチレン(1)の一重項酸素によるエン反応では、トランス-エン生成物を特異的に生成するが、アリル位のt-ブチル基を立体的,電子的に類似したトリメチルシリル基に代えたアリルシラン(2)のエン反応では、立体選択性が逆転し、熱力学的に極めて不利なシス生成物を優先的に与えるという事実を見いだした。この結果は、エン反応の立体選択性が従来提唱されている立体効果や熱力学的要因に基づくものではないことを明確に示めすと同時に、原系コンホメイションの関与を強く示唆する事実として注目される。すなわち、アリル位の置換基は、アルキル基の場合、一般に二重結合面に対してゴーシュ配座をとっているのに対して、アリルシランではα-π相互作用の結果、シリル基が垂直に位置した配座をとるという原系コンホメイションの相違が前者をしてトランス、後者をしてシス選択性を発現せしめる本質とする機構が新たに提唱される。このモデルによれば、シス選択性は反応性の高いエノフィル程高く、一方、二重結合末端にかさ高い基が存在すれば、垂直コンホメイションは不安定となりシス選択性は低下すると予想されるが、実際、一重項酸素やベンザインのエン反応は、反応性の低いアゾ-エン試薬に較べて高いシス選択性を示めし、また、一連の3-アルキルアリルシラン(3)を用いた結果は、メチル,エチル,イソプロピルの順にシス選択性が低下し、モデルの妥当性が示めされた。一方、TCNEは(2)と反応して環化付加物を与えエン反応は起こさないが、3-位にアルキル基をもつ(3)との反応は選択的にエン反応生成物を与えることを見いだした。特に興味深いことは、上述のエン試薬が全てシリルメチル基からの水素引き抜きであるのに対して、アルキル基から選択的に引き抜くことであり、電子移動を供った新らしいタイプのエン反応として注目される。
遺伝子発現からみた内分泌かく乱物質の脳神経系形成過程に及ぼす影響

目的)本研究では、低用量ビスフェノールAの胎児期曝露による脳形成過程への影響を分子レベルから組織レベルに至るまで解析することによって、その生物影響を解明する。方法)妊娠マウス(ICR)に胎生0日から連日、皮下注射によってBPA(0μg/kg/day、20μg/kg/day)を投与し、胎生12.5日、14.5日、16.5日、18.5日で胎仔終脳を摘出、total RNAを回収したのち、マウス由来の約3万種の遺伝子断片を対象とするマイクロアレイ解析を実施した。同様に作製した妊娠マウス(ICR)に5-bromo-2'-deoxyuridine(BrdU,12.5mg/kg)を腹腔内単回投与し、1時間後あるいは2-3日後に胎仔脳を摘出、パラフィン包埋切片を作成し免疫組織化学的染色を施行した。一次抗体として、抗Protein Disulfide Isomerase(PDI)抗体(舩江教授より恵与1:500)、抗BrdU抗体(1:10000)などを用いた。結果並び考察)cDNAマイクロアレイ解析では、検索した3万種の遺伝子の約2%に2倍以上の発現変動が見られ、神経発生、分化に関連する興味ある遺伝子:Numb、そのリガンドであるLnxファミリーなどの発現変動が定量PCRで確認された。免疫組織化学的には、PDIの発現はBPA投与群において、胎生12.5日から胎生16.5日にかけ背側終脳壁の皮質板表層、サブプレート、中間層、海馬CA領域で増強し、皮質板ではPDI免疫染色性のradial patternがより明瞭であった。終脳壁におけるBrdU陽性細胞密度は、BPA投与群において全層(脳室層、中間層、皮質板)で胎生12.5日から胎生14.5日で増加しており、神経前駆細胞の増生、遊走の時期がより胎生早期に移行する傾向が見られた。さらに、中間層におけるTUJ1陽性の投射線維の束形成がより明瞭であった。以上より、胎児へのBPA曝露は、分子レベル、組織レベル双方において正常の脳形成に影響を及ぼすことが示唆された。しかし、大脳皮質形成へのBPA曝露の影響から見る限り、皮質形成早期での変化が中・後期よりも大きく、妊娠早期におけるBPA曝露を回避できれば、その影響を小さくとどめることのできる可能性が示された。本研究では、低用量ビスフェノールAの胎児期曝露による脳形成過程への影響を分子レベルから組織レベルに至るまで解析することによって、その生物影響を解明する。ICR/Jclマウスを用い交配後メスの腟プラグ確認日を胎齢0日とし、BPA(20μg/kg/day)およびvehicleを母マウスに皮下投与で連日投与した。

胎齢12.5日、14.5日、16.5日において胎仔大脳を摘出し、total RNAを抽出した後にDNAマイクロアレイ(DNA Chip Research Inc. & Hitachi Software Engineering Co., Ltd. AceGeneR Mouse Oligo Chip 30K2 chip)を用いて約3万遺伝子群を対象とする発現解析を実施した。各々の胎齢においてBPA投与群と非投与群間にて比較検討し、発現変動を示す遺伝子を解析したところ、神経系の細胞増殖、分化に関連する遺伝子群に変動が見られたので、それらに関してリアルタイムPCRによる経時的変動の解析を行った。また組織学的には、胎齢12.5日、14.5日、16.5日において母マウスにBrdUを腹腔内投与し、1時間後、2日後、3日後に胎仔脳を摘出、BrdU標識された細胞の経時的変化を解析するとともに、細胞増殖ならびに細胞分裂停止と分化・細胞死に関する分子の変動を免疫組織化学、In situ hybridizationを駆使して解析中である。目的)本研究では、低用量ビスフェノールAの胎児期曝露による脳形成過程への影響を分子レベルから組織レベルに至るまで解析することによって、その生物影響を解明する。方法)妊娠マウス(ICR)に胎生0日から連日、皮下注射によってBPA(0μq/kg/day、20μg/kg/day)を投与し、胎生12.5日、14.5日、16.5日、18.5日で胎仔終脳を摘出、total RNAを回収したのち、マウス由来の約3万種の遺伝子断片を対象とするマイクロアレイ解析を実施した。同様に作製した妊娠マウス(ICR)に5-bromo-2'-deoxyuridine (BrdU,12.5mg/kg)を腹腔内単回投与し、1時間後あるいは2-3日後に胎仔脳を摘出、パラフィン包埋切片を作成し免疫組織化学的染色を施行した。一次抗体として、抗Protein Disulfide Isomerase (PDI)抗体(舩江教授より恵与1:500)、抗BrdU抗体(1:10000)などを用いた。結果並び考察)cDNAマイクロアレイ解析では、検索した3万種の遺伝子の約2%に2倍以上の発現変動が見られ、神経発生、分化に関連する興味ある遺伝子:Numb、そのリガンドであるLnxファミリーなどの発現変動が定量PCRで確認された。免疫組織化学的には、PDIの発現はBPA投与群において、胎生12.5日から胎生16.5日にかけ背側終脳壁の皮質板表層、サブプレート、中間層、海馬CA領域で増強し、皮質板ではPDI免疫染色性のradial patternがより明瞭であった。終脳壁におけるBrdU陽性細胞密度は、BPA投与群において全層(脳室層、中間層、皮質板)で胎生12.5日から胎生14.5日で増加しており、神経前駆細胞の増生、遊走の時期がより胎生早期に移行する傾向が見られた。さらに、中間層におけるTUJ1陽性の投射線維の束形成がより明瞭であった。以上より、胎児へのBPA曝露は、分子レベル、組織レベル双方において正常の脳形成に影響を及ぼすことが示唆された。しかし、大脳皮質形成へのBPA曝露の影響から見る限り、皮質形成早期での変化が中・後期よりも大きく、妊娠早期におけるBPA曝露を回避できれば、その影響を小さくとどめることのできる可能性が示された。
連続発振原子レーザーの開発およびその諸特性の研究

既に実現したゼーマン減速器によって生成された低速(20m/s)のルビジウム原子線を磁気光トラップ(MOT)にロードし、約10^<10>個の原子を捕獲した。この原子集団をアンチヘルムホルツコイルによる四重極磁場で磁気トラップに捕獲し、さらに、シフトコイルと呼ばれる別のアンチヘルムホルツコイルを用いて、磁気トラップされた原子集団をガラス表面に断熱的に移動させた。磁気トラップ内で大きな運動エネルギーを持つ原子が選択的にガラス表面に衝突するため、蒸発冷却が働き、位相空間密度を2倍程度まで上昇させることに成功した。更なる位相空間密度の向上のために、四重極磁場によって磁気トラップされた原子集団を、Z型ワイヤーによる、ヨッフェ・プリチャード型磁気トラップに移行させ、断熱圧縮を試みた。しかしながら、移行効率が10%程度に留まり、蒸発冷却に十分な空間密度が得られなかったため、位相空間密度の向上は見られなかった。今後は、MOTされた原子集団を、四重極磁場でなく、最初からヨッフェ・プリチャード型磁気トラップで捕獲し、断熱圧縮した原子集団をガラス表面に近づけ、表面蒸発冷却を試みたい。なお、本研究で培われた高輝度低速原子線源の技術を、MITとの共同研究として論文(Rev.Sci.lnstrum.77,023106(2006))に発表した。本研究の目的である連続発振原子レーザー実現の第一段階であるルビジウム原子のゼーマン減速器の作成とその性能評価を行った.ゼーマン減速器の全長は約100cmであり,平均速度300m/sの熱的原子ビームを速度20m/sまで減速することに成功した.オーブンの温度が150°Cのときの低速原子ビームの流量は1秒間に10^<11>個であった.減速した原子ビームを,第二段階の冷却である磁気光学トラップ(MOT)にロードすることにも成功した.MOTへのローディング効率は,一秒間に約10^<10>個であり,減速した原子ビームの10%しかトラップできていないことがわかった.また,オーブンのノズル(内径5mm)にガラス製のキャピラリープレート(穴径5μm,厚さ1mm)を付ける改良を行った.その結果,原子ビームの指向性が向上し,オーブンの寿命を約10倍延ばすことができた.これにより,今後の実験の能率は大きく向上するものと期待される.低速原子ビームの開発と同時に,ゼーマン減速器に必要なレーザーの周波数の安定化に関する研究も行った.これまでの典型的な周波数ロックの手法は,原子の吸収特性を用いるものだが,今回,我々は原子の分散特性に着目し,原子の分散をプローブ光の強度変化として観測し,その信号を用いて簡便にレーザーの周波数を安定化する手法を開発した(Applied Opticsに発表済).また,連続発振原子レーザーの動作原理に関係するボース凝縮体におけるボゾニック誘導効果について,既存のボース凝縮体発生装置を用いて研究した.これまで初状態と終状態の内部状態が同じ場合(レイリー散乱)のボゾニック誘導効果は観測されていたが,今回,初状態と終状態の内部状態が異なる場合(ラマン散乱)のボゾニック誘導効果を世界で初めて観測した(Physical Review Aに掲載決定).本研究の目的である連続発振原子レーザー実現の第2段階である移動型光糖蜜による超低速(数十cm/s)のルビジウム原子線の生成を行った.具体的には,前年度に作成したゼーマン減速器より,速度20m/s,流量10^<10>atoms/sの原子線を2次元磁気光学トラップ(MOT)に捕らえ,MOTレーザー光の周波数を調節することにより移動型半糖蜜(moving opticalmolasses)を構成し,MOTから最低で10cm/sの原子ビームを取り出した.しかしながら,流量は10^9atoms/sに留まり,真空装置の改良が必要であることがわかった.超低速原子ビームを連続的に蒸発冷却するための手法として,ガラス表面との衝突による蒸発冷却のスキームを考案した.具体的には,MOTによって捕らえられた原子集団を四重極磁場の極小点に捕獲し,別のコイルを用いて極小点をガラス表面へ移動させ,原子集団を蒸発冷却する.

このスキームを実際に検証するための真空装置および磁気トラップコイルの開発を行った.本研究の目的である連続発振原子レーザーの実現に必要な技術である原子集団の連続的な蒸発冷却法として、2003年にJILAのグループによって初めて実現された誘電体表面を用いた表面蒸発冷却が適用できるかを確認するため、ガラス表面を用いた表面蒸発冷却の実験をおこなった。まず四十極磁場による磁気トラップを用いて、冷却原子集団をガラスに接近させ、蒸発冷却が働くかどうか確認したところ、位相空間密度にして約5倍のゲインが得られた。しかし、それ以上のゲインは、磁場のゼロ点(極小点)における原子スピンのマヨラナ遷移によるロスにより実現しなかった。そこで、四十極磁場で磁気トラップされた原子集団を、磁場のゼロ点のないz型ワイヤーによるヨッフェ・プリチャーにド型磁気トラップに移行させ、更なる位相空間密度の向上を目指した。z型ワイヤーには特注(日立電線製)の中空銅管(3mm×3mm、肉厚0.8mm)を用いた。z型ワイヤーはガラスセルの上面(大気側)に配置し、500Aの電流を流すことにより、ワイヤーの下方5mmの位置(ガラスセル内)でボース凝縮生成に十分な磁場勾配と磁場極率を生成するように設計した。しかし、四十極磁場による磁気トラップからz型ワイヤーによる磁気トラップへの原子集団の移行効率が悪く(10%)、またポテンシャル形状の違いによる加熱効果により、移行後の原子集団の空間密度が著しく減少し、表面蒸発冷却による位相空間密度のゲインは確認できなかった。なお、本研究で培われた高輝度低速原子線源の技術を、MITとの共同研究として論文(Rev.Sci.Instrum.77,023106(2006))に発表した。
筋収縮機能評価のための実使用可能な筋音／筋電ハイブリッドセンサシステムの開発

本研究の目的は,スポーツ科学や臨床医学で広く用いられる筋電位信号(EMG)に加え,筋自身の収縮特性を反映する筋音信号(MMG)を同時に測定するため,1日常動作中でも実使用が可能なMMG/EMGハイブリッドセンサシステムを開発し,2筋疾患,筋疲労やトレーニング評価等のフィールド使用での問題点の抽出と改善を行って,3新たに提案する筋収縮パフォーマンス指標(MMG/EMG比)の有効性を確立し,4臨床診断,リハビリテーション,スポーツ科学分野等,国内外へ広く普及させることである。平成30年度は,昨年度後半に引き続き,開発したシステムを用いて,片麻痺患者や脊髄損傷患者等の筋疾患者,高齢者のリハビリテーション運動や予防運動,トレーニング評価等,実際のフィールドでの使用を想定した場合の問題点を抽出し,病院や高齢福祉施設,企業の研究協力者と共にその改善を図った。一方,ラボレベルでは,上腕二頭筋の等尺性収縮や,リカンベントバイク,今年度新たに購入した立ちこぎ式電動アシスト三輪自転車による動的運動実験を行い,センサシステムの操作性なども含めて改善を検討した。また,MMG/EMGの解析にあたって,これまで提案したDFT(離散フーリエ変換)手法に対して,Parsevalの定理を適用し,リアルタイムで解析結果を得られるように工夫するとともに,Android OSでも使用できるよう,ソフトウェアの改良を行った。さらにこれまでの加速度MMG/EMG比という筋収縮パフォーマンス指標を修正し,新たな筋収縮パフォーマンス指標【変位MMGの変化分/EMG比】を提案し,リカンベントバイクの実験結果に適用して,筋疲労評価等に適用できる可能性を見出した。平成30年度は,【II.実使用での問題点の抽出と改善】において,片麻痺患者や脊髄損傷患者,高齢者のリハビリテーション運動や予防運動,トレーニング評価,リカンベントバイクや立ちこぎ自転車等への適用において,センサの取付け,データの取得,計測ソフトウェアのAndroid OSへの適用,Parsevalの定理を適用したリアルタイムでの解析評価等を実現した。【III.新たなパフォーマンス指標の提案】において,「変位MMGの変化分/EMG比」という新たな筋収縮パフォーマンス指標を提案し,筋疲労評価等に適用できる可能性を見出し,その有効性をさらに検証している。平成31年・令和元年度は最終年であり,【IV.医療・介護・スポーツ分野へ広く適用】する。すなわち,開発したMMG/EMGハイブリッドセンサシステムと,新たな筋収縮パフォーマンス指標を,臨床診断,リハビリテーション,スポーツ科学等の分野で適用しつつ,本センサシステムを国内外に向けて広く普及させる。そのために,研究協力病院や施設,研究協力者をさらに増やし,片麻痺患者や脊髄損傷患者,高齢者の介護予防やリハビリトレーニング,これまでも行ってきた足こぎ車椅子やリカンベントバイク,立ちこぎ式電動アシスト三輪自転車,各種健康器具への適用例を増やし,その結果を国内外で実施される学会発表等で広く公表する予定である。また,本研究で開発された「MMG/EMGハイブリッドセンサシステム」は,既に国内企業が販売(http://www.erd.co.jp/pg116.html)し,自由に購入して使用できる環境が整ってきたので,適用実績等をアピールすることで,さらに国内外に向けて広く普及させる計画である。平成29年度は,日常動作中でも実使用が可能であり,安価で使い勝手の良いMMG/EMGハイブリッドセンサシステムを開発するために,既開発の第2世代「ワイヤレス型ハイブリッドセンサ」を改良し,(1)EMG計測にディスポ電極を使用して使い勝手を良くし,また変位MMGおよびEMG信号の最適増幅とS/Nを向上させて,MMG/EMGハイブリッドセンサをブラッシュアップしたセパレート型センサを試作した。また,(2)Bluetoothによる無線化を実現し,信号を受信する側のタブレットまたはパソコンに搭載する計測ソフトウェアを開発し,実使用に耐え得るセンサシステムを開発した。さらに,平成29年度後半からは,開発したシステムを用いて,筋疾患,筋疲労やトレーニング評価等,実際のフィールドでの使用を想定した場合の問題点を抽出し,病院や企業の研究協力者と共にその改善を図っている(平成30年度も継続)。一方,ラボレベルでの等尺性収縮や等張性収縮実験を行い,計測画面の様子,操作性なども含めて改善を検討した。平成29年度は,【I.ハイブリッドセンサシステムの開発】において,日常動作中でも実使用が可能であり,安価で使い勝手の良いMMG/EMGハイブリッドセンサシステムを開発するために,(1)EMG計測にディスポ電極(日本光電F150Sビトロード)を使用して使い勝手を良くし,また変位MMGおよびEMG信号の最適増幅とS/Nを向上させて,MMG/EMGハイブリッドセンサをブラッシュアップした。他方,センサの貼付け位置の自由度を増すため,MMGセンサおよびEMG電極と,インターフェース部を分離したセパレート型ハイブリッドセンサについても検討を加えた。(2)Bluetoothによる無線化を実現し,信号を受信する側のタブレットまたはパソコン(Windows版。Android版については引き続き検討中)に搭載する計測ソフトウェアを開発した。

さらに,平成29年度後半には,【II.実使用での問題点の抽出と改善】において,開発したMMG/EMGハイブリッドセンサシステムを用いて,ラボレベルでは等尺性収縮や等張性収縮実験を行い,計測画面の様子,操作性なども含めて改善点を検討した。さらに研究協力を得ている病院や企業と共に,実際のフィールドで使用した場合の問題点などを抽出し,その改善策を練っている(平成30年度前半も継続)。本研究の目的は,スポーツ科学や臨床医学で広く用いられる筋電位信号(EMG)に加え,筋自身の収縮特性を反映する筋音信号(MMG)を同時に測定するため,1日常動作中でも実使用が可能なMMG/EMGハイブリッドセンサシステムを開発し,2筋疾患,筋疲労やトレーニング評価等のフィールド使用での問題点の抽出と改善を行って,3新たに提案する筋収縮パフォーマンス指標(MMG/EMG比)の有効性を確立し,4臨床診断,リハビリテーション,スポーツ科学分野等,国内外へ広く普及させることである。平成30年度は,昨年度後半に引き続き,開発したシステムを用いて,片麻痺患者や脊髄損傷患者等の筋疾患者,高齢者のリハビリテーション運動や予防運動,トレーニング評価等,実際のフィールドでの使用を想定した場合の問題点を抽出し,病院や高齢福祉施設,企業の研究協力者と共にその改善を図った。一方,ラボレベルでは,上腕二頭筋の等尺性収縮や,リカンベントバイク,今年度新たに購入した立ちこぎ式電動アシスト三輪自転車による動的運動実験を行い,センサシステムの操作性なども含めて改善を検討した。また,MMG/EMGの解析にあたって,これまで提案したDFT(離散フーリエ変換)手法に対して,Parsevalの定理を適用し,リアルタイムで解析結果を得られるように工夫するとともに,Android OSでも使用できるよう,ソフトウェアの改良を行った。さらにこれまでの加速度MMG/EMG比という筋収縮パフォーマンス指標を修正し,新たな筋収縮パフォーマンス指標【変位MMGの変化分/EMG比】を提案し,リカンベントバイクの実験結果に適用して,筋疲労評価等に適用できる可能性を見出した。平成30年度は,【II.実使用での問題点の抽出と改善】において,片麻痺患者や脊髄損傷患者,高齢者のリハビリテーション運動や予防運動,トレーニング評価,リカンベントバイクや立ちこぎ自転車等への適用において,センサの取付け,データの取得,計測ソフトウェアのAndroid OSへの適用,Parsevalの定理を適用したリアルタイムでの解析評価等を実現した。【III.新たなパフォーマンス指標の提案】において,「変位MMGの変化分/EMG比」という新たな筋収縮パフォーマンス指標を提案し,筋疲労評価等に適用できる可能性を見出し,その有効性をさらに検証している。平成30年度は,平成29年度後半から行っている「実使用での問題点の抽出と改善」を明らかにする(平成30年度前半まで)。
高効率スピン制御型光電荷分離を目指した白金錯体の構築

本研究ではこれまでに申請者が設計した白金錯体を三重項光増感部としたスピン制御型電荷分離システムのさらなる展開を目指し、以下の結果を得た。1)電子ドナー・アクセプター置換アセチレンユニットを導入した白金錯体の合成に成功し、合成・精製の簡便化、白金錯体部の光捕集能の向上、光電荷分離の長寿命化に成功した。2)有機色素であるボロンジピロメテンをアクセプターとする白金錯体の合成し、比較的長寿命の電荷分離寿命が得られることを明らかとした。3)電極に担持可能な置換基を有する光電荷分離システムの構築に成功した。光エネルギーを電気・化学エネルギーへ効率的に変換させるには、長寿命の光誘起電荷分離状態を有する分子システムの構築が重要と考えられる。本研究では、三重項励起状態を利用した系を用いて電荷分離状態の長寿命化を検討した。本年度、まず、電子ドナーであるトリフェニルアミンと電子アクセプターであるナフタルジイミドを連結ベンゼンに白金錯体を連結したペンダント型錯体を2種類合成した。いずれの錯体も数マイクロ秒の電荷分離状態が明瞭に観測された。現在、量子収率の測定や中途に生成する状態を観測することによる光電荷分離過程の解析を検討している。また、より効率的な光エネルギー変換を目指し、白金錯体よりも長波長領域を吸収するボロンジピロメテンを電子アクセプターとして用いた光電荷分離白金錯体を設計、合成した。この系を光励起すると数十ナノ秒の電荷分離状態が観測された。この寿命はこれまでのボロンジピロメタンを用いた電荷分離分子システムと比較して極めて長い。さらに、比較として合成した白金錯体を用いない連結体では光電荷分離状態の発生効率が非常に低いことが発光スペクトルから示唆された。この結果から、白金錯体が重要な部位であることが分かった。現在、ボロンジピロメテンと白金錯体とのスペーサーを延長した系を合成し、エネルギー移動過程や光電荷分離過程の解析を行っている。以上の成果に関しては、現在学術論文への投稿準備中である。最近本研究者は常温燐光発光錯であるビピリジン・ジアセチリド白金錯体を三重項光増感部とした分子システムにおいて、白金錯体部の選択励起より1μsを超えるスピン制御された電荷分離状態の高効率発生に成功している。本研究においてはこの電荷分離白金錯体を発展させ、スピン制御された電荷分離の高効率発生法の一般性確立、ならびに太陽電池や光触媒を考慮した分子システムへの展開を目指した。これまで光増感部として用いていた白金ジアセチリド錯体は長波長部に強い吸収はない。光エネルギーの効率的な利用という観点から、可視光に比較的強い吸収を有する白金ポルフィリン錯体を利用したドナー・アクセプター連結錯体を設計、合成した。この分子システムはベンゾニトリル中で100μs程度の寿命を有する電荷分離状態の発生に成功した。また、有機色素として代表的なボロンジピロメテンを光捕集部および電子アクセプター部として利用した三連結白金錯体の合成し、THF中において数十数百nsの寿命を有する電荷分離状態の発生に成功した。さらに、ドナー・アクセプター連結分子をビス(ピリジルイミノ)イソインドールを配位子とする白金錯体にペンダント型に連結した分子を合成した。この系はブチロニトリル中で8.9μsの長寿命電荷分離状態が効率的に発生することがわかった。また、時間分解ESRでもスピン相関ラジカル対を観測することに成功した。さらに、本研究者が開発してきたスピン制御型電荷分離白金錯体を利用した光電変換システムの構築に向けて、硫黄官能基をアクセプター部に導入した系を設計、合成した。目的の錯体の溶液に金電極を浸漬し、単分子膜を形成させたものを電極として用い、光電流が発生することを明らかにした。
がん化学療法における適応外使用の新規審査アルゴリズムの開発

自施設の治療結果等をもとに癌腫や治療法毎に審査基準等を見直す必要があると考えられた。そこで、本研究では、当院で悪性腫瘍に対し適応外等の医薬品を使用された症例に対して、治療前の様々な患者要因、治療結果として有効性、生存期間、有害事象(QOL)、治療費、治療終了後の医師評価、等を後方視的に評価し、各癌腫ごとに審査に必要な評価(確認)項目を構築することを目指す。さらに、新規評価(確認)項目の導入前後における承認件数、有効性、生存期間、有害事象(QOL)、治療費、治療終了後の医師評価等を比較検討し、本取り組みの有用性を検証する。
メルケル細胞癌におけるエピゲノム異常の統合的解析

メルケル細胞癌(MCC)は高齢者に好発する予後不良の皮膚神経原性悪性腫瘍である。MCCの約8割にMerkelcell polyomavirus (MCPyV)の感染が認められMCCの発癌に寄与する。これまでに、MCPyVの有無による病態、予後の差異などを報告してきた。本課題研究の目的は、エピゲノムに着目し、MCCの病態の解明、治療標的因子の探索を行うことである。遺伝子発現、クロマチンの状態は、ヒストン修飾等のエピジェネティックな制御を受ける。転写抑制性のヒストン修飾であるH3K27me3に関して免疫染色を行ったところH3K27me3修飾は、MCPyV陰性例は陽性例に比べ有意な低下が認められた。また、合併扁平上皮癌のある陰性例は合併癌のない陰性例に比べ有意に低下していた。しかし、H3K27me3の修飾と予後に関連性は認められなかった。MCPyVや合併癌の有無でH3K27me3の修飾状態が異なることは、MCPyVの有無による遺伝子発現の差異の要因の一つになる可能性を示唆していると考えられる(論文作成中)。Notch経路に関して検索したところJAG1の高発現はMCPyV陽性MCCに比べ、MCPyV陰性MCCで有意に認められ、Notch3の高発現はMCPyV陽性MCCで有意に認められた。予後に関して、Notch1、Notch2の発現と予後との相関は見られなかったが、Notch3の高発現が予後良好(OS)の傾向を示した。Notch3とJAG1の発現はMCCにおいてtumorigenesisと関与している可能性がある。転写抑制性のヒストン修飾であるH3K27me3がMCPyV陽性MCCとMCPyV陰性MCCにおいて修飾が異なることを見出し、Notch経路がMCCの発癌と関与する可能性を示唆した。エピゲノムに着目し、引き続き実験の継続および、これまでに、論文にしていないデータおよび現在作成中の論文があるので、論文の完成を目標とする。メルケル細胞癌(MCC)は高齢者に多い予後不良な皮膚の神経原性悪性腫瘍である。本課題研究の目的は、エピゲノムに着目しMCCの病態の解明、治療標的因子の探索を行うことである。SWI/SNF複合体はクロマチン構造の改変に関わる蛋白群で、癌抑制因子としての機能を持ち、腫瘍の発生や進展に関わることが報告されている。MCPyV(メルケル細胞ポリオーマウイルス)陽性MCCおよびMCPyV陰性MCCを用い、SWI/SNF複合体の発現異常に着目し、免疫組織化学的に発現の検討を行ったがMCCとの関連は示唆されなかったため、その旨の論文を現在作成中である。MCCにおいてSWI/SNFとの関連性は示唆されなかったものの、Squamous cell carcinoma (SCC)合併MCCのSCC領域のみでBRG1減弱を示す例があり、MCC成分との間の遺伝子的差異を示唆する興味深い知見を得ることができた。LSD1(Lysine specific demethylase 1)においてはMCCで免疫組織化学にて、発現していることを確認することができた。現在、MCPyV陽性およびMCPyV陰性MCCを用いて、転写抑制に働くヒストンH3のリジン27トリメチル化(H3K27me3)とMCCに着目し、解析を行っている最中である。また、MCC細胞においてHDAC inhibitorを用いて実験を行ったところ、増殖能の低下が認められたため引き続き検討中である。準備、解析等に時間を用いた。MCCとエピゲノムに着目し引き続き研究を続ける。

エピゲノムに着目し、引き続き実験の継続および、これまでに、論文にしていないデータおよび現在作成中の論文があるので、論文の完成を目標とする。一部の消耗品が安く購入することができた。
食物アレルギーの発症と寛解におけるPGD2の役割の解明と応用

本研究は4年の研究期間内に、食物アレルギーの抗原吸収から免疫獲得、症状発現、免疫寛容における、肥満細胞とPGD2の持つ役割の全容解明を目指す。平成29年度の研究においては1PGD2シグナルが皮膚に侵入してきた抗原の分解を促進し、症状を抑制する機構を解明することを目的として、皮膚への抗原投与に反応したPGD2産生が、血管の透過性をおさえることで抗原の吸収を抑えることをin vitro、in vivoの両レベルで明らかにした。また、2PGD2シグナルがIgE産生を促進する機構の解明を目的に、抗原刺激よるPGD2産生が、IgE産生を促進する働きを持つことを遺伝子欠損マウスを用いたin vivoレベルの実験により証明できた。3PGD2シグナルによる免疫寛容調節機構の解明と応用を目的として、まず免疫寛容モデルを確立し、その病態評価を進めた。今後PGD2がこのモデルに与える影響を評価していく。4PGD2産生制御機構については、初年度にはまだ開始していない。5ω3脂肪酸による治療効果とその作用機序の解明を目的として、ω3脂肪酸産生マウスの食事条件の検討や無刺激時、もしくはアレルギー反応について評価を開始した。実験に用いる予定であった一部のマウスの繁殖状況が悪く、実験項目1PGD2シグナルが抗原分解を促進し、症状を抑制する機構を解明する目的の実験が遅延した。しかし、全体の計画はほぼ予定通りに遂行できた。今後も1PGD2-DPシグナルが抗原分解を促進し、症状を抑制する機構、2PGD2シグナルがIgE産生を促進して、3免疫寛容の誘導を抑制する機構、4PGD2産生機構を解明し、これを応用した5新しい食物アレルギー管理・治療方法の提案を行っていく。特にこれまで開始していなかった4の項目について実験を開始する。現在の所研究計画の変更や研究遂行上の問題はない。
特異形状フレキシブルスマートハイブリッドの合成と評価

セルロースからなる、実物の赤血球と類似した赤血球状粒子(RBC-MPs)を作製した。RBC-MPsをマウスに静脈内投与し、蛍光イメージングにより体内動態を評価したところ、RBC-MPsは肺および脾臓への蓄積を回避し、肝臓に特異的に集積した。RBC-MPsの体内動態を活かし、線維症の原因を阻害する物質を肝臓のみに運搬することで肝硬変の治療を試みたところ、肺への副作用なく、肝機能を回復させることができた。また、磁性ナノ粒子を含有するRBC-MPsに分子インプリント法によりコルチゾール捕捉機能を賦与し、コルチゾールの選択的捕捉と磁石による粒子回収を明らかにした。スピネル前駆体を設計し、その合成条件および加水分解条件を検討した後、天然物ポリマーと結合した生体親和性を有する磁性ナノ結晶粒子/ポリマーハイブリッドを合成し、形状を制御したフレキシブルハイブリッド粒子を合成した。1.鉄ー有機化合物の配位子を選択し、マグネタイト前駆体を合成し、機能性ポリマーと結合させ、前駆体を合成し、その加水分解により、マグネタイトナノ粒子/ポリマーハイブリッドを合成することができた。2.マグネタイトナノ粒子/ポリマーハイブリッドをエレクトロスプレーし、エレクトロスプレーの条件(ポリマーの分子量、構造、スプレー溶液の濃度、粘度、電圧など)を種々検討し、形状や粒径を精密に制御した赤血球状マグネタイトナノ粒子/ポリマーハイブリッドを合成することができた。赤血球状ハイブリッド粒子の磁気的性質を評価した。3.マイクロチャンネル通過テストを行い、通過前後の赤血球状粒子の形状や粒度分布を動的光散乱法により調べ、赤血球状ハイブリッド粒子がフレキシビリティーを有し、チャンネル通過特性を有することを明らかにした。球状粒子に対する優位性も例証することができた。当初の目的である、磁気特性を有する赤血球状粒子を合成でき、ハイブリッド粒子の精密な形状制御因子を解明できた。赤血球状ハイブリッド粒子のマイクロチャンネル通過特性を例証でき、球状粒子に対する優位性を明らかにした。特異形状マグネタイトナノ結晶粒子/ポリマーハイブリッドの表面制御、多孔化、分子インプリントによる血中老廃物の吸着、磁気的性質および発熱特性の最適化、蛍光分子の導入を行った。各種各種溶媒に対する溶解度の異なるポリマーからなる原料をエレクトロスプレーし、赤血球状粒子にした後、溶解度差を利用して多孔性とした。分子インプリンティング技術を用いて、クレアチニンやコレステロール等の血中老廃物の選択的捕捉サイトを導入し、分子血中老廃物の選択的捕捉を検討した。その結果、分子インプリント法により、特異形状粒子が特定の化学物質を選択的に吸着することを明らかにした。高周波発生装置により、形状制御ハイブリッドの発熱特性を評価し、マグネタイトナノ粒子の粒径、飽和磁化、保磁力などを、高周波発熱に適した磁気特性に制御した。高周波加熱により、特異形状ハイブリッドを分散した生体疑似組織が疾患治療に充分な温度上昇を示すことを確認した。蛍光分子を、形状を制御した磁性ナノ粒子/ポリマーハイブリッドに含有させ、蛍光イメージングが可能であることを明らかにした。このハイブリッド粒子は自身の直径の半分のマイクロチャンネルを通過し、通過後の粒子の形状は保たれ、破損していないことが明らかになった。これにより、形状可変性と復元性が確認された。この粒子をマウス投与したところ、マウスに異常は観察されず、今後の動物実験が可能であることがわかった。特異形状マグネタイトナノ結晶粒子/ポリマーハイブリッドの多孔化を行うことができ、分子インプリンティング法により、クレアチニンやコレステロール等の血中老廃物の選択的捕捉サイトを導入し、分子血中老廃物の選択的捕捉に成功した。マグネタイトナノ粒子の粒径、飽和磁化、保磁力などを、高周波発熱に適した磁気特性に制御し、治療に必要な発熱特性を付与することができた。また、形状制御磁性ナノ粒子/ポリマーハイブリッドに蛍光分子を含有させ、蛍光イメージング可能なハイブリッド粒子を合成できた。セルロースからなる赤血球状粒子(RBC-MPs)をエレクトロスプレー法により作製した。比較のために、同様の方法で、セルロースから成る球状粒子(SPH-MPs)とシリカを含有する赤血球状粒子(RBC-SiO2-MPs)を作製した。各粒子の形状、弾性、粒子内弾性分布を評価し、これらの因子が体内動態へ与える影響を調査した。さらに、肝硬変マウスに投与することで、RBC-MPsを用いた肝硬変の治療効果および肺への副作用を調査した。RBC-MPsは、実物の赤血球と類似した形状を有していた。粒子内の弾性分布を評価したところ、RBC-MPsは中央の窪みのヤング率が縁のヤング率よりも低く、窪みを基点として変形できるような粒子内弾性分布を示した。一方、SPH-MPsおよびRBC-SiO2-MPsはこのような特異な弾性分布は示さなかった。また、RBC-SiO2-MPsはRBC-MPsおよびSPH-MPsに比べヤング率が2桁高かった。これらの微粒子を自径よりも細い細孔に流したところ、RBC-MPsは変形しながら細孔を通過したのに対し、SPH-MPsおよびRBC-SiO2-MPsは細孔を通過することができなかった。これらの微粒子をマウスに静脈内投与し、蛍光イメージングにより体内動態を評価したところ、RBC-MPsは肺および脾臓への蓄積を回避し、肝臓に特異的に集積した。

一方、SPH-MPsおよびRBC-SiO2-MPsは肝臓だけでなく肺および脾臓に蓄積し、特定の臓器をターゲティングすることはできなかった。このようなRBC-MPsの体内動態を活かし、線維症の原因を阻害する物質を肝臓のみに運搬することで肝硬変の治療を試みたところ、肺への副作用なく、肝臓の線維化した組織を修復し、肝機能を回復させた。セルロースからなる、実物の赤血球と類似した赤血球状粒子(RBC-MPs)を作製した。RBC-MPsをマウスに静脈内投与し、蛍光イメージングにより体内動態を評価したところ、RBC-MPsは肺および脾臓への蓄積を回避し、肝臓に特異的に集積した。RBC-MPsの体内動態を活かし、線維症の原因を阻害する物質を肝臓のみに運搬することで肝硬変の治療を試みたところ、肺への副作用なく、肝機能を回復させることができた。また、磁性ナノ粒子を含有するRBC-MPsに分子インプリント法によりコルチゾール捕捉機能を賦与し、コルチゾールの選択的捕捉と磁石による粒子回収を明らかにした。前年度に合成した赤血球状マグネタイトナノ結晶粒子/ポリマーハイブリッドの表面制御、多孔化、分子インプリントによる、血中老廃物や特定化学物質の吸着、磁気的性質および発熱特性の評価と最適化、蛍光分子の導入とイメージングを行う。1.赤血球状機能性ナノ結晶粒子/ポリマーハイブリッドの多孔化2.分子血中老廃物の選択的捕捉:分子インプリンティング技術を用いて、血中老廃物や標的化学物質の選択的捕捉サイトを導入する。3.赤血球状ナノ結晶粒子/ポリマーハイブリッドの発熱特性の評価:マグネタイトナノ粒子の粒径、飽和磁化、保磁力などを、高周波発熱に適した磁気特性に制御する。4.ハイブリッドへの蛍光分子の含有と波長600nm以上でのイメージングを行う。形状制御マグネタイトナノ結晶粒子/ポリマーハイブリッドの動物実験により、体内動態を調べ、医療用材料として評価する。特異形状粒子と球状粒子を合成し、蛍光色素を含有させてマウスに投与して体内動態を調べ、特異形状粒子と球状粒子を比較・検討する。各臓器を取り出し、蛍光イメージングにより分析し特定臓器への集積を調べる。特定臓器への集積などが観察された場合、特異形状粒子に薬物を含有させ、その臓器に集積後、薬物の放出を検討し、疾患の治療を試みる。薬物の放出方法や放出量も検討する。特異形状粒子の性質を生かした、低侵襲性医療用ハイブリッド材料を開発する。29年度が最終年度であるため、記入しない。複合材料29年度が最終年度であるため、記入しない。
密結合演算加速機構による通信と演算の融合に関する研究

GPUに代表される演算加速装置を搭載したクラスタにおいて,演算加速装置間の直接通信を可能にする密結合演算加速機構TCAアーキテクチャを提案し,特に低遅延通信の効果によりStrong-scalingに有効であることを示してきた。これまでのFPGAによる通信機構に加えて、柔軟に演算機能を融合することで,高速化,高効率化を目指している。近年OpenCLなどのプログラムからFPGA向けに回路を生成することが容易になっている。そこで本研究では,指示文によりプログラム中のオフロード部分を指定し,FPGA論理を生成し,高速な通信エンジンに対して動的に計算部分を組み込むことにより,通信と計算の高度な融合を実現する。これまでにArria10 FPGA搭載PCIeボードを用いて,OpenCLによる疎行列ベクトル積,階層型行列ベクトル積や,階層型行列の生成,ソートアルゴリズムなどに適用を試みた。その結果,OpenCLからのコンパイルに関して基本的に容易に実現はできるが,ソフトウェアとしての最適化技術とは全く異なる最適化が必要であり,特にデータの流れを意識してOpenCLのカーネルを分割しパイプライン処理を記述する,といった実装上の工夫が必要であることがわかった。また,これらの最適化は従来のコンパイラ技術では到底達成できるものではなく,ライブラリやマクロなどを援用する他ないと考える。一方,使用したボードではOpenCLの記述内容によっては回路合成ができず不具合を解消することができなかった。HBM2メモリを持つ最新Stratix10MX搭載ボード,さらにはベンダーの異なるVirtex UltraScale+搭載ボードを導入し,引き続き,基盤(B)「再構成可能システムとGPUによる複合型高性能計算プラットフォーム」において知見を活かしていく。GPU (Graphics Processing Unit)に代表される演算加速装置を搭載したクラスタにおいて,複数ノードをまたがる装置間の通信が必須であるが、従来は複数回のデータコピーにより性能低下を引き起こしていた.そこで、演算加速装置間の直接通信を可能にする密結合演算加速機構TCAアーキテクチャを提案し,実証クラスタHA-PACS/TCAにおいて,特に低遅延通信の効果によりStrong-scalingに有効であることを示してきた.これらの知見を元に,加速装置間の通信に柔軟な演算機能を融合することにより,さらなる高速化,高効率化を目指す.これまで開発してきたFPGAによる通信機構PEACH2の通信エンジンに加え,プログラム中に記述されたコードからFPGA論理を生成し、動的に読み込むことによりオフロード実行を可能にすることを目的にする。具体的には、TCAにおける通信と比較的小規模な演算とを融合して、演算加速器間の実効遅延をさらに減らすことを目標とする。最新のFPGAでは、動的再構成により補助的な演算回路を付加することも可能だが、ハードウェア記述言語を用いてインタフェースも含めて設計する必要があり、非常に開発が困難であった。一方,Altera社のStratix Vシリーズなど最新のFPGAでは,OpenCL言語で記述したプログラムをFPGAの回路として動作させることが可能になってきている。Streamベンチマークや行列積、疎行列ベクトル積などを実装したが、Stratix Vデバイスのアーキテクチャ上の限界、OpenCLコンパイラが未成熟なこと、などにより、構成可能な回路の見積もり、性能最適化の指標を得るには課題が大きいことがわかった。今後は次世代FPGA搭載ボードを用いて、引き続き評価検証を行うとともに、通信インタフェース部分を設計していく予定である。今年度はAltera社Stratix V搭載のOpenCL対応FPGA評価ボードを用いて,OpenCLによりいくつかのコードを実装し、評価を行った。しかし、Stratix Vデバイスのアーキテクチャ上、浮動小数点演算器が複雑になること、OpenCLコンパイラが未成熟なことから、事前にどの程度の回路が実装可能であるか、どの程度の性能が得られるか、を見極めるのが非常に困難であった。また、動的部分再構成が可能ではあるが非常に限定的で、ツールのサポートも不十分であり、回路の論理合成自体も極めて時間がかかる。例えば、ごく簡単なコードであっても、一度コンパイル(論理合成)するのに3時間程度を要するため、デバッグを行うにも時間がかかる。コンパイラ自体は既存の論理合成ツールを内部で呼び出しているが、完全にブラックボックスの形でツールができており、見通しが悪い。また、現時点でいくつか性能が極端に悪い例があり、それらの解析に時間を要している。一方で,OpenCL言語で記述したプログラムを回路として動作させることが可能になってきている。本年度は昨年度に引き続き、Stratix V搭載ボードを用いて,OpenCLによりコードを実装し、評価した。

階層型行列ベクトル積などを実装したが、Stratix Vのアーキテクチャ上の限界で、ロジックが有効に活用されない、などの問題点が明らかになった。一方、OpenCLコンパイラの改善により、論理合成前の見積もりでの精度は向上した。今後は次世代FPGAであるArria10搭載ボードを用いて引き続き評価検証を行うとともに、通信インタフェース部分を設計していく。Altera社Stratix V搭載のOpenCL対応FPGA評価ボードを用いて,OpenCLによりいくつかのコードを実装し、評価を行った。しかし、Stratix Vデバイスのアーキテクチャ上、浮動小数点演算器の構造が複雑になることから、事前にどの程度の回路が実装可能であるか、を見極めるのが依然として困難である。また、動的再構成が可能ではあるがStratix Vでは非常に限定的で、ツールのサポートも不十分であり、回路の論理合成自体もスクラッチから行うのとほぼ同じだけの時間がかかる。例えば、ごく簡単なコードであっても、一通りコンパイル(論理合成)するのに3時間程度を要するため、デバッグを行うにも時間がかかる。そのため、浮動小数点演算への対応や動的再構成が改善された、次世代のArria10搭載ボードへの移行を検討していたが、製品出荷が遅れたため、今年度末になりようやくArria10を搭載したTerrasic社製DE5a-Netボードが入手できた。GPU (Graphics Processing Unit)に代表される演算加速装置を搭載したクラスタにおいて,演算加速装置間の直接通信を可能にする密結合演算加速機構TCAアーキテクチャを提案し,特に低遅延通信の効果によりStrong-scalingに有効であることを示してきた.これらの知見から,これまで開発したFPGAによる通信機構PEACH2,3の通信エンジンに加え,柔軟な演算機能を融合することで,さらなる高速化,高効率化を目指している.従来のFPGAでは,ハードウェア記述言語を用いてインタフェースも含めて自ら設計する必要があり開発が困難であったが,近年OpenCLなどで書かれたプログラムを回路として動作させることが可能になっている.そこで,本研究では,指示文によりプログラム中のオフロード部分を指定し,FPGA論理を生成し.高速な通信エンジンに対して動的に計算部分を組み込むことにより,通信と計算の高度な融合を実現する.本年度は,Arria10 FPGA搭載ボードを用いて,OpenCLにより階層型行列ベクトル積などを実装し評価を行った.