hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
聴覚特性に基づく明瞭音声の客観指標と音声聴覚支援手法の開発

目標達成のための4研究項目を推進し、以下の成果を得た。【1】聴覚信号処理:新客観音声了解度指標"GEDI"(ジェダイ)を用いると、2種類の雑音下の強調音声において従来手法よりも精度良く推定ができることを示した。外国特許申請を完了し、H31年4月初旬に論文投稿とソフトウェア公開もした。また、模擬難聴条件下で補聴器を用いた場合の了解度試験も実施してデータを得た。【2】難聴/健聴特性解明・主観評価:聴覚末梢系特性の高精度推定のための蝸牛雑音フロアを導入した新手法について国際会議で発表し論文化した。音声からの寸法知覚に関して、通常発声とささやき声を直接比較する心理実験をさらに追加し、国際会議に投稿した。チャープ信号を用いた聴性脳幹反応(ABR)特性の強調手法の有効性が確認でき、論文化した。模擬難聴者実験のパラダイムを音声明瞭性実験から寸法知覚実験や楽器演奏実験にも展開し、従来にない知見を得た。【3】音声音響信号処理:模擬難聴システムの背景となる信号処理に関してまとめ、国際会議で招待講演を行った。また、この実時間処理手法と特性に関しても国際会議で発表し論文化した。高品質音声分析合成系において新規駆動音源を開発し、品質を向上させた。8chマイクロホンアレー出力をDNNによりチューニングすることにより、補聴器使用時の選択的聴取及び空間定位を支援する枠組みを提案した。音声合成処理の品質改善に向けて、DNNに基づく波形生成モデルであるニューラルボコーダの改良を行い国際会議で発表した。【4】教育評価・明瞭音声データ:模擬難聴システムを用いた発話の明瞭化訓練の音声の評価実験をさらに進めた。分析とデータベース化のためのアノテーションを進めた。模擬難聴を用いた訓練により発話速度が有意に遅くなり、3ヶ月後でも効果が持続することを発見した。研究が順調に進んでいる。いずれも新しい知見獲得等の大きな成果が得られた。【1】聴覚信号処理:新音声了解度客観評価指標"GEDI"に関して論文化を進め、ソフトウェア公開を現時点ではたした。今後モデルの構築や性能評価に供するための、模擬難聴者+補聴器の音声了解度実験等でも順調にデータ収集できた。【2】難聴/健聴特性解明・主観評価:聴覚末梢系特性を推定する新手法や寸法知覚実験に関して大きな前進をみた。聴性脳幹反応(ABR)特性の強調処理は、聴神経系疾患であるシナプトパシーの推定をするために重要なステップである。さらに模擬難聴者実験を、寸法知覚・音声合成品質評価・楽器演奏研究へと展開し、適用範囲を大きく広げた。これは、今後の難聴者にとっての明瞭な音声や音知覚特性研究に対して、パラダイムシフトをもたらす枠組みになると考える。【3】音声音響信号処理:模擬難聴システムを様々な手段で実装するとともに、国際会議等で広めることができた。また、明瞭音声合成系に向けた研究や、補聴器処理にも組み込める選択的聴取実現への基盤の研究が推進できた。【4】教育評価・明瞭音声データ:言語聴覚士養成課程における演習を毎年おこなってきた結果、教育プログラムが成熟してきて外部の養成機関に展開できる状況になった。また、発話訓練に模擬難聴システムが貢献しうることも示すことができた。【1】聴覚信号処理: "GEDI"のデファクトスタンダード化を目指すとともに、DNNを用いた音声了解度客観評価手法の研究を進める。【2】難聴/健聴特性解明・主観評価:蝸牛雑音フロアを導入した聴覚末梢系特性推定手法を、高齢難聴者データにも適用して有効性を検証する。音声からの寸法知覚に関して、知らない言語音を用いた実験や、高齢者/難聴者を対象とした実験を進めるとともに、適確に予測できる計算モデルを構築する。チャープ信号を用いた聴性脳幹反応(ABR)の強調処理に関して条件を増やして最適解を探る。【3】音声音響信号処理:明瞭音声の動的特徴量(例:GEDIの特徴量)/高次統計量/音声生成特徴量の解明を進め、合成音声の明瞭化を試みるとともに評価を行う。このためにも高品質音声分析合成系の精度をさらに向上させる。さらにテキスト音声合成に適用し、明瞭音声の合成-評価-改善のサイクルを確立するための枠組みを整備する。【4】教育評価・明瞭音声データ:模擬難聴システムGUIをMATLAB実行形式とC言語ベースで構築して広く配布できるようにする。模擬難聴による演習のデモを行って国内外でアピールし、様々な養成機関において教育プログラムの展開を図る。明瞭音声の特性を探るため収録したデータにさらにアノテーションを付与し、データベース構築を着実に進める。目標達成のための4研究項目を推進し、成果を得た。【1】聴覚信号処理:ガンマチャープ聴覚フィルタバンク(dcGC-FB)を、変調フィルタバンクを用いた音声客観評価手法(sEPSM)に導入し、現在広く知られている評価手法STOI, CSII, HASPIよりも予測精度が良いこと示した。さらに、これらの指標と置き換え可能な、原音声を基準音とした新客観音声明瞭度指標"GEDI"(ジェダイ)の開発に成功した。【2】難聴/健聴特性解明・主観評価:非対称レベルノッチ雑音マスキング法による聴覚末梢系の周波数分析機能推定に関して、老人性難聴者の測定と推定を行い、論文化の検討を進めた。測定時間(∝測定データ数)削減を試み、全測定の約4分の1程度でできることを示した。

これらの実験や模擬難聴者の測定から、従来の推定法の問題点を浮き彫りにすることができた。音声からの寸法知覚に関して、スペクトル傾斜の影響を有声音でも調べ、計算モデルも提案した。さらに、健聴者でも音響暴露により一時的な聴力低下が起こることを、周波数追随脳幹反応(FFR)や内上側オリーブ蝸牛反射(MOCR)測定により明らかにした。【3】音声音響信号処理:模擬難聴システム(以下HIsim。元はMATLAB版)に関して、real-time動作可能なc言語版を作成した。それを用いてWebブラウザで利用できるHTML5+CGI版も構築した。雑音環境下での明瞭度向上を音声合成系で検討した。【4】教育評価・明瞭音声データ:言語聴覚士養成課程における演習授業で、模擬難聴システムの利用し(1)難聴者の聞こえにくさの体験、(2)言語・楽器・環境音の聞こえ変化、(3)自分の声の模擬難聴音のフィードバックによる発話の向上、の3点に関して演習した。さらに(3)に関しては別途心理実験も行い、訓練前後の声の収録、第3者評価や特徴量の変化を見た。以下に示すように、1年目にもかかわらず数多くの画期的成果を出すことができた。【1】聴覚信号処理に関して、新しい音声明瞭度客観評価指標"GEDI"を考案した。従来法と同等以上の性能で、将来的には老人性難聴者の明瞭度予測にも発展させられる画期的な成果である。【2】難聴/健聴特性解明・主観評価に関して、聴覚末梢系特性の推定結果をまとめた。老人性難聴者の測定も行い、推定法の問題点の把握もすることができた。【3】音声音響信号処理:模擬難聴システムHIsimのreal-time動作版とそれを用いたWeb-base版の開発を行った。多機関、多人数での演習活用への展開が可能となり、画期的である。さらに、国際共同研究先のPython版との統合と実験に関してのミーティングを開催し、意識の共有化と今後の展開に関する議論をした。【4】教育評価・明瞭音声データ:言語聴覚士養成課程において模擬難聴システムを用いた演習を行った。また、自分の声の模擬難聴音のフィードバックを聞き、発話の向上させる新しい手法を提案し、予備実験で効果を確認した。目標達成のための4研究項目を推進し、以下の成果を得た。【1】聴覚信号処理:新客観音声明瞭度指標"GEDI"(ジェダイ)の特許申請をした。また、従来より厳しい条件のバブル雑音下での了解度試験を実施し、GEDIが従来法よりも精度良く推定できることを示した。さらに、難聴者実験の導入にむすびつく模擬難聴条件下での了解度試験も実施した。【2】難聴/健聴特性解明・主観評価:聴覚末梢系特性の推定方法に関し、低音圧レベルも含めた従来に無いノッチ雑音マスキング実験を実施し、絶対閾値付近の特性を出した。このデータから聴覚フィルタを推定するため、蝸牛雑音を導入してノッチ雑音閾値と絶対閾値の両方の予測誤差を最小化する新手法を提案した。音声からの寸法知覚に関して、通常発声とささやき声を直接比較する実験を行なった。
吐蕃(古代チベット帝国)の異民族支配について

当初、計画していた通り、英国図書館蔵敦煌チベット語文献IOL Tib J 1253の訳注を行った。この文書は敦煌が吐蕃支配下にあった時期に作成されたもので、吐谷渾人で組織された二つの千戸(新旧のカルツァチン千戸)の千戸長をめぐり、ある一族内で発生した争いを記録している。この文書はこれまで五人の研究者(F. W. Thomas,山口瑞鳳, S. Coblin,周偉洲,陳践践)によって取り上げられてきたが、いずれも部分的な分析にとどまるか、あるいは吐蕃について研究が進展したことで、今日では訂正されるべき箇所が少なくない。申請者は、五人の研究を踏まえた上で、あらたな日本語訳注を作成した。と同時に、文中で問題となっている千戸がどういう過程を経て設置されたものか、また千戸長の任命が行われたかを、詳細に検討した。その結果、千戸設置は必ず宮廷ないし中央の大臣の主催する議会で決定されていたことを示した。また千戸長任命の過程で行われる推薦に、「吐谷渾王」とチベット中央から派遣されたと考えられる「吐谷渾の担当大臣」が関与していたこと、任命者は「デの大臣」であるが、その任命は中央の認可を得た上で行っていたことを示した。加えて、本文書から明らかにされた千戸長任命の過程を、吐蕃中央で行われた千戸長任命と比較することを試みた。その際、使用したのは現在もラサに残るショル碑文である。そして、両者から吐蕃の千戸長の特徴として、1千戸長は、ある人物の貢献に対する恩賞として与えられる2千戸長は世襲が保証され、実際に親子間で世襲されていた3有為な人材を得るために、千戸長の候補者は時として貢献を捧げた人物の子孫だけでなく、祖父の世代にまで遡って、その子孫も含むよう設定されたという三点を示した。(抄録なし)7月1416日に開催された第49回日本アルタイ学会(野尻湖クリルタイ)において「吐谷渾からアシャ国('A zha yul)へ-79世紀の青海省東北地域」という題で報告した。報告で示した内容は、以下の通りである。1、吐蕃支配下の吐谷渾国(アシャ国)の領域は、青海省東北地域に限られる。2、吐谷渾国のマガトゴン可汗(アシャ王)は、黄河上流域と蘇干湖盆地に牙帳を設置し、その両地点の間を自由に往来した。それは1、の領域の相当部分をカバーする。3、敦煌漢語文献や漢籍史料に記録された「退渾国」「吐渾国」は吐蕃支配下の吐谷渾国に他ならない。吐蕃の分裂・崩壊とともに、敦煌では帰義軍政権が勃興し、856857年に吐谷渾国は帰義軍の遠征を被るようになっていた。さらに第46回中央アジア学フォーラムにおいて、「吐蕃統治下の吐谷渾国とガル氏粛清事件」という題で報告した。1、659666年まで、吐蕃中央政権の重臣ガル・トンツェンが、吐谷渾征服の総司令官を務めた。トンツェンの死後、吐谷渾の地域において、軍事活動を担ったのは息子のチンリンとツェンワである。吐蕃の吐谷渾征服と初期の統治の時期において、指導的立場を果たしたのは、ガル氏一族であったと考えられる。2、698年、吐蕃本国でガル氏が徹底的な粛清を受けた結果、チンリンは自殺しツェンワは唐(周)へ亡命するに至る。同時に吐谷渾人の大規模な離反が発生した。これらの事件から、吐蕃による吐谷渾統治はガル氏粛清を契機に、非常に危機的な状況に陥った。3、706714年にかけて、吐蕃中央政権の大臣が吐谷渾国、特に吐谷渾王のもとをたびたび訪問した。それら吐蕃の大臣はド氏・バー氏・チョクロ氏の出身であり、ガル氏粛清後、中央政権で新たに権力を握った氏族である。さらにチョクロ氏と吐谷渾王が婚姻関係を結んだ。そこから、新たに政権を担う諸氏族が、自身の氏族出身の大臣を派遣し、吐谷渾王との間に緊密な人脈のパイプを築こうとしたことが想定できる。

また千戸長任命の過程で行われる推薦に、「吐谷渾王」とチベット中央から派遣されたと考えられる「吐谷渾の担当大臣」が関与していたこと、任命者は「デの大臣」であるが、その任命は中央の認可を得た上で行っていたことを示した。加えて、本文書から明らかにされた千戸長任命の過程を、吐蕃中央で行われた千戸長任命と比較することを試みた。その際、使用したのは現在もラサに残るショル碑文である。そして、両者から吐蕃の千戸長の特徴として、1千戸長は、ある人物の貢献に対する恩賞として与えられる2千戸長は世襲が保証され、実際に親子間で世襲されていた3有為な人材を得るために、千戸長の候補者は時として貢献を捧げた人物の子孫だけでなく、祖父の世代にまで遡って、その子孫も含むよう設定されたという三点を示した。当初、平成24年度中に、敦煌チベット語文献「新カルツァチン千戸長に関する訴訟断巻」(IoL Tib J 1253)の全訳注を完成させ、投稿することを目標としていた。これは達成できなかったが、12月の発表の成果をもとに「吐蕃による吐谷渾支配とガル氏」という題で論文を完成させ、3月に『史学雑誌』に投稿することができた(平成25年度5月上旬に結果が判明する予定である)。当初、研究に際して現地調査・史料調査に重点を置いた計画を立てた。しかし25年度は、平成24年度までに行った調査・研究の結果をまとめ、口頭報告と論文発表を行うことに重点を置く。この点が当初立てた計画と大きく異なる点である。(抄録なし)
ＲＣ部材の曲げ降伏後のせん断耐力劣化挙動の評価

繰り返し荷重を受けるRC部材の曲げ降伏後のせん断破壊のメカニズム把握とせん断耐力低下の定量的な評価を実験および解析的に行った。数値解析手法としては3次元剛体バネモデルを用い、曲げ降伏後のせん断破壊が適切に解析できることを確認した。次に曲げ降伏後のせん断耐力劣化曲線を求める方法を提案し、その有効性を既往の統計的に求めた経験式との比較から示した。提案した方法を用いて、帯鉄筋比・軸力・主鉄筋比の相違がせん断耐力劣化曲線に及ぼす影響を評価した。また、実験的にせん断耐力低下曲線を求める方法を提案し、その有効性を確認した。曲げ降伏後のせん断破壊のメカニズム把握とせん断耐力低下の定量的な評価を行うために、以下の成果を得た。(1)昨年度構築した曲げ降伏後のせん断破壊耐力評価のための解析手法を、大型断面の橋脚実験に適用し、実構造物に近い寸法のものでも、提案手法が妥当であることを確認した。(2)提案手法を用いて、帯鉄筋比・軸力・主鉄筋比の相違がせん断耐力劣化曲線に及ぼす影響を評価した。その結果、靱性率に対するせん断耐力劣化挙動は帯鉄筋比と軸力にの相違にほとんど影響を受けないことを明らかにした。一方、主鉄筋比に対しては主鉄筋比が大きいほどせん断耐力の低下が著しくなることを明らかにした。(3)曲げ降伏後の損傷を与えた後に鉄筋を追加して主鉄筋比を増加させ、実験的にせん断耐力劣化曲線を求める当初のアイデアを実験的に検証し、曲げ降伏した部材にせん断破壊を生じさせることが可能であり、アイデアが妥当であることを確認した。(4)曲げ降伏後のせん断破壊メカニズムを明確にするには至らなかったが、繰り返し中の応力の生成・消失過程と密接な関係がある可能性を見いだした。(1)剛体バネモデルモデルによる曲げ降伏後のせん断破壊への適用性については、繰返し載荷を適切に表す履歴構成則の導入を行った。既往の実験結果を解析し、荷重変位関係ならびに変形挙動の比較から、用いる手法は曲げ降伏後のせん断破壊に対して十分な適用性を有していることを確認した。(2)曲げ降伏後のせん断破壊耐力評価のための解析手法の構築としては、当初のアイデア通り、曲げ降伏後の鉄筋の降伏強度を変更し、せん断耐力を変化させずに曲げ耐力を向上することで任意の塑性変形でのせん断耐力評価を行うことに成功した。帯鉄筋がない部材に対し、開発した手法を用いてせん断耐力の低下挙動を評価した結果、多数の実験結果を統計的に処理することで得られたせん断耐力の低下を予測する式と概ね一致する結果を得、直接的にせん断耐力の低下を評価できることを明らかにした。数値解析手法の開発に成功し、目的とした問題への適用も実施し、当初のアイデアに間違いがないことを確認できたため、この点においては当初の計画以上に進展している。実験も行う予定であったが、解析手法の構築に重点を置いたため、実験計画策定までしか行かなかったことから、概ね順調と判断した。数値解析については当初の予定通りに進める。様々な供試体諸元や載荷履歴での数値解析を行い、曲げ降伏後のせん断破壊の定量的評価を行う。また、開発した手法は3次元的にひずみや応力の状態を詳細に検討できるため、それらを可視化しながら破壊に至るメカニズムを明らかにする。実験については、当初予定していた実験を実施する。当初の予定通り進め、計画に変更は必要ないと考えている。該当なし
織物の改質による表面自由エネルギ-制御と洗浄性に関する研究

本研究においては以下の研究成果が得られた。1.ポリエステル織物のアクリル酸グラフトによる表面改質の結果、水の浸透ぬれ速度は急激に増大し、表面親水化が示された。2.接触角測定を基としてアクリル酸グラフトポリエステルフィルムの表面自由エネルギ-を調べた結果、表面自由エネルギ-のうち分散力成分は変化せず極性力成分が増大する事が分かった。3.全反射赤外分光、ESCA測定による表面分析による表面COOH基の定量化から、表面自由エネルギ-を分光学の結果を元に定量的に算出する事ができる事を明らかにした。4.ポリエステルやナイロンの含フッ化アルキルブックポリマ-による表面疎水化改質についても表面自由エネルギ-変化を調べ、ESCAによるFL_Sピ-クの相対強度を元に表面自由エネルギ-を算出できる事を明らかにした。5.表面改質したポリエステル織物について、スクアラン,トリオレイン,オレイン酸の3種の極性の異なるモデル油性汚を用いた洗浄実験を行い、表面改質が洗浄性に及ぼす影響について検討した。6.油性汚れの極性に関わらず、表面親水化により洗浄性は向上し、表面疎水化は洗浄性の低下をもたらす事が分かった。7.洗浄仕事(エネルギ-論)の立場から解析したところ、表面改質の洗浄性への影響は、特に、表面自由エネルギ-の極性力成分の変化が重要であることが明らかにされた。以上、織物の改質により表面自由エネルギ-を制御する際には、洗浄性への影響を考慮すると、極性力成分の制御が特に重要である。平成元年度は以下の項目について研究を行った。1.疎水性繊維としてポリエステルを選びフィルム、メッシュスクリ-ン布、織物のアクリル酸による表面グラフト重合を行った。表面改質織物における液体の浸透ぬれを測定し、ぬれ速度の解析から織物における表面自由エネルギ-の変化の様子を明らかにした。2.表面改質フィルムを用いて種々の表面張力を有する液体による接触角測定を行い表面改質にともなう表面自由エネルギ-の変化を検討した。アクリル酸による表面親水化では、表面自由エネルギ-の増大をもたらすが、分散力成分はグラフト化により影響されることなく一定であり、極性力成分が増大していく事が分かった。3.全反射赤外分光測定、ESCA測定などによりフィルム、織物の表面分析を行い、グラフト化表面の化学的改質の定量化を表面COOH基の測定を中心に行った。その結果、1で得られた表面自由エネルギ-変化をこられの分光学の結果から定量的に産出する手法を開発する事に成功した。4.ヘプタフルオロオクチル基を有するアクリレ-ト系ブロックポリマ-によりナイロンの表面改質を行い、接触角測定とESCAによる表面キャラクタリゼ-ションを行った。表面改質により表面自由エネルギ-は大きく低下したが、主として分散力成分(γ_F^d)の低下によるものであった。ESCAにおけるF_<1S>/N_<1S>の強度比および面積比とγ_F^dとの間に直線関係が認められた。以上の結果をふまえ、平成2年度では、さらに、表面自由エネルギ-変化の及ぼす洗浄性の変化への影響について詳細な検討を行う。平成2年度は以下の項目について研究を行った。1.疎水性繊維であるポリエステル織物を選び、アクリル酸による表面グラフト重合による表面親水化改質を行い、スクアラン,トリオレイン,オレイン酸の3種の極性の異なるモデル油性汚れを用いた洗浄実験を行い、表面親水化が洗浄性に及ぼす影響について検討した。2.ポリエステルフィルムならびに織物の含フッ化アルキルフロックポリマ-による表面フッ素化による疎水化改質を行い、接触角測定とESーCAによる表面キャラクタリゼ-ションを行うと共に、スクアラン,トリオレイン,オレイン酸の3種の極性の異なるモデル油性汚れを用いた洗浄実験を行い、表面疎水化が洗浄性に及ぼす影響を調べた。

3.平成元年度に明らかにした、表面自由エネルギ-変化をESCAなどの分光学の結果から定量的に算出する手法を織物にも適用し、表面改質された織物の表面自由エネルギ-を算定し洗浄への影響エネルギ-論の立場から検討した。4.1の表面親水化では分散力成分は変化せず、極性力成分が増大して行くことにより洗浄に必要とされるエネルギ-(洗浄仕事)はグラフト化により小さくなり、洗浄性は向上する事が示され、SR加工の理論的背景が明らかになった。5.2の表面疎水化では分散力・極性力成分両者とも疎水化にともない減少するが、前者の減少は洗浄に有利に働き後者の洗浄は反対に不利に働く。洗浄仕事に対して、極性力成分の減少は大きく影響しト-タルとして洗浄性が低下する事が分かった。以上の事から、洗浄性を考慮した場合、織物の改質により表面自由エネルギ-を制御する際には、特に、極性力成分の制御が非常に重要である事が明らかにされた。
極東におけるライム病の疫学的調査,並びに伝播機序の解析

中国、韓国においてマダニ、野鼠の捕獲調査を実施し、これらからのボレリアの分離を行った。また、すでに得られていた極東ロシア分離株についても併せて分子生物学的性状の検討を行った。中国東北部、極東ロシアのシュルツェマダニ由来株は、Borrelia gariniiまたはB.afzeliiと同定された。また、B.gariniiでは欧州型とは別に日本に高頻度でみられる極東型が優占種であった。一方、韓国産タネガタマダニよりB.garinii、B.afzeliiの分離に初めて成功した。すでに韓国研究者によりタネガタマダニより分離されたB.afzelii関連群ボレリアの遺伝学的性状解析を行い、欧州のlxodes ricinus由来B.valaisiana、ならびに日本のハシブトマダニ由来Am501株に近縁であることを明らかにした。中国南部揚子江流域では野鼠Apodemus spp.とRattus spp.よりボレリアの分離に成功し、Apodemus spp.の一部は韓国にみられるB.afzelii関連群ボレリアであること、また、Rattus spp.由来株の多くは既知の種と異なり新種である可能性を示した。また、一個体のヤマトマダニより同じく新種と思われるボレリアの分離に成功した。現在、これらの株のより詳細な遺伝学的性状解析を進め、新種として記載する予定である。主要表層蛋白質A,B,Cの塩基配列に基づく系統解析を行い、日本と欧州間で極東ロシア、あるいは中国東北部を介してB.gariniiとB.afzeliiが伝播したことを示唆する結果を得た。中国北部の内モンゴルでマダニ、並びに野鼠の捕獲調査を行った。12種のマダニ約150個体、2種の野鼠約20個体の捕獲に成功し、これらからのボレリアの分離を行った。マダニではシュルツェマダニ、野鼠ではハントウアカネズミからボレリアの分離に成功した。これら分離株約50株について各種単クローン抗体、5S-23S rRNAintergenic spacer-RFLP解析を行い、そのすべてがB.garinii、またはB. afzeliiで、B.japonica、B.burgdorferiはみられないことを明らかとした。この状況は北海道、極東ロシアでの調査結果とよく一致している。また、これら分離株の実験マウスに対する感染症を検討し、いずれもが感染性を有することを明らかにした。現在、これら株の薬剤感受性を検討中であり、治療指針を示すことができるものと期待している。今回得られた試料からは十分な数のボレリアの分離に成功し、その遺伝子種の同定にも成功し、当初の計画に沿った研究成果が得られた。韓国でのライム病研究実態の調査ならびにマダニ標本の比較を行った。韓国では未だライム病患者は見いだせていないが、媒介マダニ、シュルツェマダニからボレリアが分離されている。しかし、その詳細な性状解析はなされておらず、病原性を含めその性状は不明である。今回、韓国研究者との共同研究で菌株の解析に着手できることになり、現在研究が進行中である。また、次年度の調査計画の立案を行い、5月上旬に中国南部、5月末に韓国での野鼠、並びにマダニ捕獲調査の実施、病原体ボレリアの分離を行う計画がまとまった。

一方、韓国産タネガタマダニよりB.garinii、B.afzeliiの分離に初めて成功した。すでに韓国研究者によりタネガタマダニより分離されたB.afzelii関連群ボレリアの遺伝学的性状解析を行い、欧州のlxodes ricinus由来B.valaisiana、ならびに日本のハシブトマダニ由来Am501株に近縁であることを明らかにした。中国南部揚子江流域では野鼠Apodemus spp.とRattus spp.よりボレリアの分離に成功し、Apodemus spp.の一部は韓国にみられるB.afzelii関連群ボレリアであること、またRattus spp.由来株の多くは既知の種と異なり新種である可能性を示した。また、一個体のヤマトマダニより同じく新種と思われるボレリアの分離に成功した。現在、これらの株のより詳細な遺伝学的性状解析を進め、新種として記載する予定である。主要表層蛋白質A,B,Cの塩基配列に基づく系統解析を行い、日本と欧州間で極東ロシア、あるいは中国東北部を介してB.gariniiとB.afzeliiが伝播したことを示唆する結果を得た。
極楽浄土を表象するモチーフとしての迦陵頻伽の諸相とその文化的特質-鳥と人からなる動物を通してみた東西文化の交流とその中国的受容-

1.迦陵頻伽の造形の研究勝木が、中国の美術・工芸・建築などに取材し、迦陵頻伽、共命鳥そして金翅鳥(ガルダ)の図像について研究をすすめた。まず迦陵頻伽に関し、福建省泉州開元寺の建築意匠に取材し、図像学的な考察をすすめた。つぎに共命鳥の図像的研究については、まず唐代以前の中国における共命鳥の概念形成を明らかにした。さらに金翅鳥の図像についてはクチャ地方の石窟壁画に取材し、「猛禽類」型と「カラス天狗」型に分類し、それらに対する図像解釈および窟内構成中の位置づけを試みた。最後に「人面烏」・「有翼人」というキーワードから考察を行い、その研究の展望を総括した。2.迦陵頻伽の持物としての楽器および迦陵頻伽をめぐる音楽・芸能の研究樋口が、中国の石窟壁画に描かれた楽器の図像に取材し、当時、演奏に用いられた楽器の形態について考察した。さらに舞楽「迦陵頻」の曲目に着眼し、その音楽様式について研究を行った結果、今日知るところの舞楽「迦陵頻」の「舞」と「音楽」に『明治撰定譜』以前の楽書との関連が認められた。3.迦陵頻伽をめぐる工芸意匠の研究服部が、西北インド・ガンダーラの化粧皿をもとに楽園と饗宴のイメージを、センをもとに飛天のイメージを、そしてアッシローウラルトゥの玉座をもとに有翼鳥獣のイメージをそれぞれ考察した。これらの考察を通じ、西アジアからインドにかけて広がる有翼像のイメージとその特質を明らかにした。3ヶ年計画の第1年次に当たる本年度は研究活動の重点を迦陵頻伽の概念の把握とそれに必要な基礎資料の収集に置いた。1.美術・工芸・建築に表れた迦陵頻伽(1)迦陵頻伽に関するデータの収集日本・東洋美術関係文献から作例データを抽出し、作例名・制作年代・モチーフ・材質・寸法・既出図版の項目からなるリストを作成した。とくに中国における迦陵頻伽および共命鳥の作例については敦煌絵画を中心に50件ほどを網羅した。中国作例の大半が敦煌絵画に集中することを考慮し、敦煌壁画を中心に画像データを蓄積するとともに、補助資料としての敦煌莫高窟関係年表の編集をすすめた。また中央アジアやインドにおける関連図像のデータを収集した。(2)日本における迦陵頻伽像の調査東本願寺・西本願寺・知恩院・方広寺の建築構造につくられた迦陵頻伽像を調査した。これらの建築意匠には飛天・迦陵頻伽・鳳凰が一定の序列をもって表現されるという傾向が認められた。(3)中国の迦陵頻伽像に対する分析中国福建省泉州の開元寺には大雄宝殿と甘露戒壇という2つの大殿があり、その斗キョウに迦陵頻伽や飛天が施されていることが知られていた。これらに対する図像解釈はかねてよりすすめられてきた研究であったが、さらに考察を加えて、その研究成果の一部は泉州糸操り人形劇フォーラム(1998年10月8日於東京ウィメンズ・プラザ)および『泉州糸操り人形劇』プログラムや『自然と文化』59号において公表した。2,音楽・芸能に表れた迦陵頻伽(1)舞楽迦陵頻に関ずるデータの収集日本音楽・芸能関係文献から迦陵頻の舞に関する記述を抽出し、文字テキストデータを蓄積した。舞楽迦陵頻を仏に拳納するという仏寺儀礼に関する映像記録を収集し、それについて解析を行った。(2)美術資料みえる楽器の調査京都所在の近世寺院建築を調査し、迦陵頻伽の持物として表現された楽器を特定した。3ヶ年計画の第2年次に当たる本年度は、研究活動の重点を迦陵頻伽等の作例データの収集とその分析に置いた。1.美術・工芸・建築に表れた迦陵頻伽(1)迦陵頻伽等の作例データの収集とその分析

昨年度に引き続き、迦陵頻伽等の作例についてリストアップをすすめ、それに対する分析をすすめた。また勝木がクチャ地方の石窟壁画に取材し、中央アジアのガルーダに関するデータの収集と分析を行い、その研究成果の一部を公表した。さらに服部がガンダーラ地方を中心に西北インドの飛天の作例を調査し、その研究成果の一部を公表した。(2)場の象徴としての迦陵頻伽の役割飛天や迦陵頻伽などは、尊像として必ずしも高い地位を得ていないが、その空間を象徴する上で重要なモチーフであることが少なくない。勝木と服部が、これらの尊像がどのようにして場としての「極楽」や「虚空」を象徴するようになったのかを考察し、その研究成果の一部をそれぞれ公表した。2.音楽・芸能に表れた迦陵頻伽(1)舞楽迦陵頻に関するデータの収集樋口が四天王寺聖霊会とよばれる寺院儀礼を取材し、仏に献納された舞楽迦陵頻について調査をすすめた。(2)美術資料にみえる楽器の調査樋口が敦煌壁画に取材し、飛天の持物としての楽器を調査し、その研究成果の一部を公表した。本年度は3年計画の第3年次にあたる。そこで、従来の研究を総括し、その研究成果を報告した。1.迦陵頻伽の造形の研究勝木が、中国の美術・工芸・建築などに取材し、迦陵頻伽との関連から、共命鳥および金翅鳥(ガルダ)の図像について研究をすすめた。まず迦陵頻伽およびその関連図像に関し、「人面鳥」・「有翼人」というキーワードから考察を行い、その研究の展望を総括した。つぎに共命鳥の図像的研究については、まず唐代以前の中国における共命鳥の概念形成を明らかにした。さらに金翅鳥の図像については昨年度の研究を踏まえ、クチャ地方の石窟壁画に取材し、「猛禽類」型と「カラス天狗」型に分類し、それらに対する図像解釈および窟内構成中の位置づけを試みた。2.迦陵頻伽の持物としての楽器および迦陵頻伽をめぐる音楽・芸能の研究樋口が、舞楽「迦陵頻」の曲目に着眼し、その音楽様式について研究を行った。今日我々が知りうる舞楽「迦陵頻」の「舞」と「楽」は『明治選定譜』によるところが大きいとされたが、それ以前の楽書の記述からも曲目との関連性が認められた。3.迦陵頻伽をめぐる工芸意匠の研究服部が、迦陵頻伽の図像の関連から、西アジア出土の玉座の作例に取材し、有翼鳥獣の図像を考察した。とくにアッシローウラルトゥ式玉座にみられる有翼鳥獣については、ウラルトゥ王国期から新アッシリア王国期へと。4.成果の公表モチーフの伝播、さらに天空に住む神の神権を受けたメッセンジャーとしての役割が明らかとなった。勝木・樋口・服部が、これまでに公表してきた研究成果を総括し、報告書を作成した。
グラフェン・ナノ構造の電気伝導

この研究ではナノ構造があるグラフェンの電気伝導、電子状態などを有効質量理論による解析的な手法および時間依存密度汎関数法によるシミュレーションにより理論的に研究した。主な成果は次の通りである。扁平したカーボンナノチューブの電子状態を調べ、ナノチューブのカイラリティ、層間のずれ依存性を明らかにした。グラフェンのバレーホール効果の不純物散乱による増強を示した。極性を持つ層状材料に光学フォノンを誘起することで、各層に動的双極子を発生し、層間引力増強にいたる可能性を見出した。この研究では層欠陥、周期構造などナノ構造があるグラフェンの電気伝導、電子状態などを理論的に研究し、トポロジカルに特異な2次元系でのメゾスコピック現象を解明し予言することを目的とする。今年度は昨年度に引き続き、表面に層欠陥を含む多層グラフェンにおいて電気伝導を有効質量近似の方法で調べた。電気伝導の谷状態に依存する異方性すなわち谷分極伝導は層欠陥のジグザグ型、肘掛椅子型といった原子構造に大きく依存することを見いだした。さらに非対称性は層数とともに減少することを示した。これら予備的な結果の一部をプロシーディングス論文として発表した。扁平したカーボンナノチューブについてはグラフェン・ナノ構造の一例として調べている。これは層間相互作用があり2層グラフェンとみなせる中央部分と、単層グラフェンとみなせる端部分から構成される。実験的には太い単層ナノチューブの単離と、それに由来する扁平したカーボンナノチューブが報告されている。グラフェン・リボンに比べ、端構造に揺らぎの少ない新たな量子細線として注目される。そこで、有効質量近似を用いた2つの方法により、その電子状態を調べた。最初の方法ではカーボンナノチューブから出発し面間の相関相互作用を含めたモデルにより電子状態のカイラリティ依存性を明らかにした。すなわち、カイラルナノチューブが扁平した場合、上下層の原子配置は非整合になり、一般に面間の相互作用は極めて弱い。他方2層グラフェンの境界条件として解く方法により、非カイラルな場合の電子状態を理解した。このときAA, ABといった2層グラフェンの構造も含め上下層の原子配置は整合するが、電子状態は重なり方に大きく依存して金属的または半導体的になることを示すと共にその理由を明らかにした。今年度は最初に、表面に層欠陥を含む多層グラフェンにおいて電気伝導を有効質量近似の方法で調べた。その結果、電気伝導の谷状態に依存する異方性すなわち谷分極伝導を示した。異方性の方向は層数の偶奇性により反転し、その大きさは層数と共に減衰する。また、異方性の大きさは層欠陥の原子構造に大きく依存することを見いだした。次に、グラフェン・ナノ構造の一例として扁平したカーボンナノチューブを調べた。扁平したカーボンナノチューブは層間相互作用があり2層グラフェンとみなせる中央部分と、単層グラフェンとみなせる端部分から構成される。そこで、有効質量近似の方法により、端での境界条件と、その電子構造を調べた。結合と反結合サブバンドに分かれた金属的な電子状態、および単層部分に広がり2層部分では減衰する新しい端状態を示した。この端状態はエネルギー分散を持ち、平らなバンド構造で特徴付けられるグラフェン・リボンの端状態とは異なる。さらに、第一原理シミュレーションでは加工されたグラフェンデバイスの評価手段として近年注目されているHeイオン顕微鏡の実用性を調べ、格子像レベルの解像度が達成可能であることを実証した。さらに、レーザーによるグラフェン化学修飾の制御方法を提案した。今年度は、グラフェン・ナノ構造の一例として扁平したカーボンナノチューブを調べた。有効質量近似の方法により、電子状態のカイラル角依存性を解明した。カイラルナノチューブが扁平したとき、炭素原子間距離が大きいため、面間の相互作用は小さい。その結果、半導体的ナノチューブが扁平したときはエネルギーギャップが残る。一方、肘掛椅子型、ジグザグ型のナノチューブでは、面間の相互作用が大きく、重なりの構造によってエネルギーバンドが大きく変化する。面間の相互作用の有効ポテンシャルは、谷間成分がジグザグ型のナノチューブで非常に大きくカイラル角と共にすぐに減衰する。一方谷内成分は肘掛椅子型付近で大きく比較的ゆっくり減衰することを示した。これらの結果をまとめ、論文、口頭により発表した。さらに、第一原理シミュレーションでは光学励起による層間距離の変調を示した。本研究では原子核周りの電子雲の振動を誘起し層状構造の解離を引き起こすため、フォノン励起を用いた。極性を持つ層状材料(ヘキサゴナル窒化ホウ素)に光学フォノンを誘起することで、各層に動的双極子を発生し、層間引力増強にいたる可能性を見出した。

この研究は2次元新物質における層状距離制御の新たな方法として赤外レーザー照射を提唱し、実験的研究の新たなテーマを提供するものである。この研究では層欠陥、周期構造などナノ構造があるグラフェンの電気伝導、電子状態などを理論的に研究し、トポロジカルに特異な2次元系でのメゾスコピック現象を解明し予言することを目的とする。扁平したカーボンナノチューブを閉じた端のある2層グラフェンと見なしその境界条件を有効質量近似の方法により導いた。特に電子状態変化の大きい肘掛け椅子とジグザグ型ナノチューブに着目し、2層グラフェンをずらした場合の電子状態の変化を、境界での反射係数と量子化条件により再現した。特にディラック点と線形分散状態に注目し、カイラル状態を示した。これは片方の線形分散だけが境界条件を満たすためである。また、AB積層の場合にエネルギーギャップを示した。これは結合状態が境界条件を満たし伝導帯が常に0エネルギーから始まるのに対し、反結合状態は境界条件を満たさず価電子帯が下がるためである。最終年度は特にこの研究成果を招待講演にて発表した。さらにゲート電圧下の2層グラフェンにおけるバレーホール伝導度を自己無撞着ボルン近似により計算した。バレーホール効果は長距離不純物ポテンシャルがある場合に増強されることを示した。さらにグラフェンナノリボンの光物性の再検討を行った。光を入射した際の光電場のグラフェンナノリボン付近での動的変調などを主に調べ、グラフェンナノリボンが紫外光をテラヘルツの周期で変調させる作用があることをシミュレーションで発見した。変調された紫外光を光伝導特性を持つ半導体に当てると半導体内にテラヘルツ周期で変調された光電流が流れるため、それをアンテナに流すとテラヘルツ波の発振が可能になると予想される。これにより、有機物質の特定や生体観察などに利用できるコンパクトなテラヘルツ波発振素子を開発できる可能性が考えられ、その特許を出願した。この研究ではナノ構造があるグラフェンの電気伝導、電子状態などを有効質量理論による解析的な手法および時間依存密度汎関数法によるシミュレーションにより理論的に研究した。主な成果は次の通りである。扁平したカーボンナノチューブの電子状態を調べ、ナノチューブのカイラリティ、層間のずれ依存性を明らかにした。グラフェンのバレーホール効果の不純物散乱による増強を示した。極性を持つ層状材料に光学フォノンを誘起することで、各層に動的双極子を発生し、層間引力増強にいたる可能性を見出した。本研究では、グラフェン・ナノ構造の電気伝導、電子状態を理論的に研究し、トポロジカルに特異な2次元系でのメゾスコピック現象の理論的な解明、予言を計画した。グラフェン・ナノ構造として、表面に層欠陥を含む多層グラフェンおよび扁平したカーボンナノチューブを取り上げ、その電子状態を調べおおむね当初計画通り研究が進んでいる。これらの成果は論文、口頭により発表している。
Cide family遺伝子の脂肪肝特異的な発現調節機構及びその生理機能の解析

本研究は、2型糖尿病モデルマウス(ob/obマウス)が発症している脂肪肝に特異的なcideA及びfsp27me伝子の発現調節機構を解明し、cideA及びfsp27遺伝子産物の生理機能、特に脂肪肝形成への関連性を明らかにすることを目的とした。本年度は、昨年度に作成したfsp27発現アデノウイルスベクター(Adfsp27)によりinvivoにおけるfsp27遣伝子産物の機能解析を行った。Adfsp27によるfsp27遺伝子産物の肝臓への強制発現Adfsp27のマウス尾静脈からの導入は、ほぼ完全に肝臓でfsp27の発現をもたらした。このシステムを用いて、fsp27が発現していない肝臓にfsp27を強制発現させinvivoにおけるfsp27の機能を確かめた。この結果、Adfsp27を導入したマウスの肝臓は、コントロールアデノウイルス(AdLacZ)を導入したマウス肝に比べ有意なトリグリセリドレベルの上昇が認められた。さらに、両肝臓に対して病理学的な組織染色を行ったところ、Adfsp27が導入されたマウスの肝臓は細胞内に脂肪滴による空砲が増加していた。よって、本年度のinvivoの結果及びこれまでのinvitro結果から、fsp27遣伝子産物は核内転写因子PPARyの新規標的遣伝子であり、oblobマウスの脂肪肝形成の原因因子の一つであることが強く示唆された。本研究は、2型糖尿病モデルマウス(ob/obマウス)が発症している脂肪肝に特異的なcideA, fsp27遺伝子の発現調節機構を解明し、cideA及びfsp27タンパクの生理機能、特に脂肪肝形成への関連性を明らかにすることを目的とする。本年度は、両遺伝子の脂肪肝特異的な発現メカニズム解明のため、5'上流域の解析を行った。マウスfsp27遺伝子のプロモーター領域に対するディリーションルシフェラーゼプラスミドをマウスゲノムDNAからPCR法により作製した。これらのレポータープラスミドを用いた実験の結果、fsp27遺伝子のプロモーター領域、-214から-195bpの間にPPARγ特異的リガンドrosiglitazone応答性、PPAR-responsiveelement(PPRE)様の配列を見出した。興味深いことに、PPARα及びPPARβの発現は、その特異的リガンドの共存下、このPPREを含むレポータープラスミドのプロモーター活性を誘導できなかった。さらに、electrophoretic mobility shift及びchromatin immunoprecipitation assayを用いることによりPPARγのPPREへの直接的な結合をin vivo及びin vitroで証明できた。これらの結果より、脂肪肝において発現が上昇しているPPARγは、fsp27遺伝子のプロモーター領域に存在するPPREに結合することにより直接的にfsp27遺伝子の発現を制御していることが示唆された。またこのPPREは、PPARγによる特異的な結合により機能している可能性がある。現在、cideA遺伝子についても同様に検討中である。本研究は、2型糖尿病モデルマウス(ob/obマウス)が発症している脂肪肝に特異的なcideAA, fsp27遺伝子の発現調節機構を解明し、cideA及びfsp27遺伝子産物の生理機能、特に脂肪肝形成への関連性を明らかにすることを目的とする。本年度は、両遺伝子産物の生理機能について検討した。CideA及びfsp27遺伝子産物の生理機能を明らかにするために、両遺伝子を発現するアデノウイルスベクター(Ad-cideA and Ad-fsp27)が構築された。Ad-fsp27感染細胞は、位相差顕微鏡下、48時間あたりから明らかにAd-LacZあるいはAd-cideA感染細胞以上の球状空胞がサイトソルに多数認められた。Ad-fsp27感染細胞で増加した空胞の実体を明らかにするために脂質特異的な染色法であるOil red O染色を行ったところ、これらの空胞は赤色染色を示しOil red O染色陽性の脂肪滴(lipid droplet)であることが証明された。さらに、Ad-fsp27感染細胞において蓄積された脂質クラスを明らかにするため、細胞内トリグリセリド及びコレステロールレベルを測定したところ、Ad-fsp27感染細胞はAd-LacZ感染細胞に比べ有意なトリグリセリドレベルの上昇を認めた。トータルコレステロールレベルは両感染細胞間で有意な変化が認められなかった。これらの結果より、fsp27遺伝子産物の発現は肝細胞にトリグリセリドレベルの上昇をもたらし、その結果lipid dropletの増加を促すことが明らかになった。一方、Ad-fsp27感染細胞とは異なりAd-cideA感染細胞は、コントロールAd-LacZ感染細胞との比較においてlipid dropletあるいはトリグリセリドレベルの相違は認められなかった。

この結果、Adfsp27を導入したマウスの肝臓は、コントロールアデノウイルス(AdLacZ)を導入したマウス肝に比べ有意なトリグリセリドレベルの上昇が認められた。さらに、両肝臓に対して病理学的な組織染色を行ったところ、Adfsp27が導入されたマウスの肝臓は細胞内に脂肪滴による空砲が増加していた。よって、本年度のinvivoの結果及びこれまでのinvitro結果から、fsp27遣伝子産物は核内転写因子PPARyの新規標的遣伝子であり、oblobマウスの脂肪肝形成の原因因子の一つであることが強く示唆された。
仮想実験環境における定性推論の技法を用いた認知的葛藤の制御

近年,知的教育支援システムの研究において,学習者の能動的な学習を促進するための内発的動機づけの重要性が指摘されている.学習者の予想と異なる現象を提示することによる認知的葛藤の喚起は,このための有効な手段である.本研究の目的は,挙動シュミレーションを用いて認知的葛藤を喚起する手法を確立することである.認知的葛藤を引き起こすための条件の同定,およびそのようなシュミレーションの生成・制御法が求められる.第1年度は,学習者の誤りを反映した挙動シュミレーションの生成法を提案・実装し,そのようなシュミレーションにおけるおかしな動きが予想と異なるとき,認知的葛藤が生起することを確認した.シュミレータの設計においては,想定する学習者の誤りの種類に妥当な制約を加えることによって,自動化を実現した.第2年度は,提示された現象が予想と異なると感じられるための条件を同定し,これに基づいてシュミレーションの可視化効果を診断する機能を実現,検証した.定性的要因に注目した診断条件の定式化と,定性推論による自動化が実現されている.取り扱える誤りの範囲を拡大するため,メタファー使用時の効果の検討も併せて行った.第3年度は,シュミレーション生成時に用いられる表現手法(種々のメタファーなど)が,認知的葛藤の喚起に与える影響を測定し,これを考慮したシュミレーションの制御システムを構築した.可視化効果に関わる諸要因と,その表現手段に関わる諸要因とを分離し,各々がシュミレーションの教育効果を構成するメカニズムを明らかにすることにより(各々,認知実験によって検証された),統合的なシュミレーション環境を実現した.本研究により,シュミレーションを用いた学習環境の,教育効果を考慮した運用法に関する指針が得られたと考える.研究成果は,別掲の雑誌掲載論文,国際会議発表論文などにより公表されている.近年,知的教育支援システムの研究において,学習者の能動的な学習を促進するための内発的動機づけの重要性が指摘されている.学習者の予想と異なる現象を提示することによる認知的葛藤の喚起は,このための有効な手段である.本研究の目的は,挙動シュミレーションを用いて認知的葛藤を喚起する手法を確立することである.認知的葛藤を引き起こすための条件の同定,およびそのようなシュミレーションの生成・制御法が求められる.第1年度は,学習者の誤りを反映した挙動シュミレーションの生成法を提案・実装し,そのようなシュミレーションにおけるおかしな動きが予想と異なるとき,認知的葛藤が生起することを確認した.シュミレータの設計においては,想定する学習者の誤りの種類に妥当な制約を加えることによって,自動化を実現した.第2年度は,提示された現象が予想と異なると感じられるための条件を同定し,これに基づいてシュミレーションの可視化効果を診断する機能を実現,検証した.定性的要因に注目した診断条件の定式化と,定性推論による自動化が実現されている.取り扱える誤りの範囲を拡大するため,メタファー使用時の効果の検討も併せて行った.第3年度は,シュミレーション生成時に用いられる表現手法(種々のメタファーなど)が,認知的葛藤の喚起に与える影響を測定し,これを考慮したシュミレーションの制御システムを構築した.可視化効果に関わる諸要因と,その表現手段に関わる諸要因とを分離し,各々がシュミレーションの教育効果を構成するメカニズムを明らかにすることにより(各々,認知実験によって検証された),統合的なシュミレーション環境を実現した.本研究により,シュミレーションを用いた学習環境の,教育効果を考慮した運用法に関する指針が得られたと考える.研究成果は,別掲の雑誌掲載論文,国際会議発表論文などにより公表されている.知的教育支援システムの研究においては,近年,教え込むのではなく,学習者自身が自発的に学ぶことをいかにして支援するかが最も重要な課題となっている.この課題を解決するための最も基本的な課題となるのが,学習者にいかにして学習への内発的動機づけを与えるかという問題である.本研究では,この内発的な動機づけを与える手段として,挙動シミュレーションを用いて認知的葛藤を喚起する手法を確立し,さらに定性推論を用いた診断制御を実現することを目指している.平成9年度においては,まず,(1)誤りを反映した挙動シミュレーションの診断機能を実現した.この際,定性推論技術として既に確立されているQSIMにおける定性シミュレーション,およびDQ解析における差分シミュレーションを用いた.これらの機能を用いた診断結果が妥当なものとなることを,人間によるシミュレーションの有効性判定の比較において確認した.さらに,平成9年度においては,(2)誤りを反映させる対象としてのメタファの利用の検討を枠組みの設計を行った.これまでのシミュレーションでは,直接観測可能な物体の動きによって誤りを可視化し,認知的葛藤を喚起していたが,この方法では可視化できる誤りの範囲が限られてくる.そこで,メタファを利用することにより,可視化可能な誤りの種類を拡大することが有望な方法と考えられる.本年度においては,力や質量等の直接観測できない物理量を,矢印,メータ,数値で表現する方法を提案し,そのようなメタファによる可視化が有効であることを確認している.これらのメカニズム化については,来年度以降の課題となっている.知的教育支援システムの研究においては,近年,教え込むのではなく,学習者自身が自発的に学ぶことをいかにして支援するかが最も重要な課題となっている.この課題を解決するためには,魅力ある教材の構成法や間接的なヒントの提示法などの様々な課題を解決していかなければならないが,その中でも最も基本となるのが,学習者にいかにして学習への内発的動機づけを与えるかという問題である.

本研究では,この内発的動機づけを与える手段として,挙動シミュレーションを用いて認知的葛藤を喚起する手法の確立と,さらに定性推論を用いたその診断・制御の構築を行っている.本年度では,(a)誤りを反映した挙動シミュレーションの診断轡能の実現,(b)誤りを反映させる対象としてのメタファの利用法の検討,を行った.誤りを反映した挙動シミュレーションを有効に運用するためには,正しい挙動シミュレーションとの間に生じる差異を診断するメカニズムが必要となる.本年度においては,定性シミュレーションの手法を用いて,正しいシミュレーションと誤りを反映したシミュレーションとの間に定性的な差異が存在するかどうかを診断する機能を実現している.また,系を変動すれば定性差が現れるような場合も存在するが,そのようなパラメータが存在するかどうかを診断する機能を,比較解析の手法を用いて実現している.また,誤りによっては,速度や加速度で定性差を出せなかったり,またたとえ出せても速度や加速度の誤りとして表現することが誤りの修正へと結びつける上で適切でない場合も考えられる.そこで,誤りを反映させる対象として,力,質量等を利用することを目的として,メタファを導入し,そのメタファの不自然な挙動として誤りを顕在化し,認知的葛藤を喚起する手法を提案している.この手法の実装および評価は次年度において行う予定である.知的教育支援システムの研究において,学習者に内発的動機づけを与えるための支援の実現が,近年の重要な課題となっている.このための手段として,挙動シミュレーションを用いて認知的葛藤を喚起する手法を確立することが,本研究の目標である.挙動シミュレーションが認知的葛藤を引き起こすための条件の同定,およびそのようなシミュレーションの生成・制御法が求められる。前年度までに,(1)学習者の誤りを反映した挙動シミュレーションの,基本的な可視化効果に関する条件と診断機能の実現,(2)可視化対象となる誤り範囲を拡大するためのメタファー使用に関する効果の検討,が完了している.実装システムの有効性は,人間を被験者とした実験によって確認された.本年度の成果は次の通りである.可視化範囲の拡大に伴い,シミュレーション生成時に用いられる種々の表現手法が,認知的葛藤の喚起に与える影響が無視できないものとなる.そこで,挙動シミュレーションの可視化効果に関わる諸要因と,その表現手段に関わる諸要因とを分離し,各々がシミュレーションの教育効果を構成するメカニズムを明らかにした.前者は挙動シミュレーションの「見え方」に関する諸要因,後者は「見せ方」に関する諸要因と呼ばれる.各々の要因の影響を,条件統制された認知実験によって個別に検証した.さらに,これらの結果を踏まえて,認知的葛藤の喚起能力を考慮して挙動シミュレーションを生成・制御するシステムを実装し,人間を被験者とした実験によってその有効性を確認した.これらの研究成果は,別掲の雑誌掲載論文,国際会議発表論文などにより公表されている.