hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
低金属量環境下にある銀河における物質進化

当初の計画での大マゼラン雲の観測の成果をまとめた論文が出版されたとともに、さらにIC10の観測の成果をまとめ、論文を投稿することができた。また、大マゼラン雲とIC10で見られた化学組成の特徴が一般的に見られるものであるかどうかを検証するために、さらに観測対象を拡大して研究を進めることができた。採用の最終年度である今年度は、これまでの研究成果をまとめ、論文を投稿したり研究会で発表したりすると同時に、次なる研究計画に向けて望遠鏡を用いた観測提案の準備も行った。特に大きな成果としては、以前実施した、低金属量の矮小銀河IC10での観測の結果を論文にまとめ、発表することができた。この論文では、先に発表していた別の低金属量の矮小銀河(大マゼラン雲)の化学組成が、他の矮小銀河でも同様に見られるものであることを示し、矮小銀河の化学組成研究を大きく進展させることができたと考えている。また、昨年度に行った、銀河系内の活発な星形成領域W3(OH)のマッピングラインサーベイ観測についても、解析を行い、論文化を進めている。この観測では、銀河系内の星形成領域で通常なされる観測よりも広い領域をマッピングすることで、天の川銀河と系外銀河の化学組成をサイズスケールの影響をできる限り除いて比較できるようにし、分子雲の辺縁部分の密度の低い領域が、大きなスケールでの化学組成にとって重要であることを、観測的に示すことができた。今後、系外銀河の化学組成との比較対象として重要なものになると期待している。これと関連して、化学モデル計算によって、系外銀河で観測されるスペクトルパターンがどのような密度や温度、宇宙線イオン化率などのパラメータで再現されるかの検討も行った。年度末には、これらの成果を総合し、博士論文にまとめた。大型干渉計ALMAで、大マゼラン雲の分子雲の化学組成をより高い空間分解能で調べる提案を行った。本年度中に観測が実施され、データが観測所から提供されるのを待っている。また、大型単一鏡を用いた観測では、矮小銀河NGC6822の分子雲の温度・密度と13C同位体比を調べるため、野辺山45 m望遠鏡、ASTE 10 m望遠鏡で、それぞれH2CO分子、CO分子の観測を行った。データの解析が進行中である。当初の計画で予定していた大マゼラン雲の観測の成果を論文にまとめることができた。この結果をもとに、別の低金属量環境にある銀河IC 10の観測を実施し、大マゼラン雲の観測結果と合わせて予期していた以上の結果が得られ、当初の計画を上回る進展になっていると考えている。大マゼラン雲、IC10で見られた化学組成の特徴が、NGC55、NGC6822、NGC185など、他の低金属量銀河でも見られるかどうか、検証を進めていきたい。これと合わせて、渦巻銀河で13-炭素同位体を含む分子の存在量を調べたり、遠方の銀河の基本的な化学組成を調べたり、銀河進化と物質進化の関係を探っていきたいと考えている。28年度が最終年度であるため、記入しない。研究実績の概要で述べたように、大マゼラン雲の観測結果の発展として、我々の銀河系内の分子雲W3、系外銀河M51、IC 10の観測を進めている。今後はこれらの結果を論文にまとめるとともに、さらに金属量の低い銀河へと観測対象を増やしていきたいと考えている。
畜産地域における動物用医薬品の排出・流出モデルの構築

畜産地域では動物用医薬品による水環境汚染の緩和が喫緊の課題となっている。排出源対策を戦略的に推進するためには、畜産地域からの動物用医薬品の排出・流出モデルを構築する必要がある。そこで本研究では、動物用医薬品に対して、畜産地域における晴天時・雨天時の現地調査と、土壌収着試験を行う。これらのモデルと既存知見、流域情報を組み合わせ、畜産地域における動物用医薬品の排出・流出モデルを構築する。
液相化学反応への分子レベルからの新しいアプロ-チ

本研究グル-プの目標は、溶媒を連続体としてではなく実態のある分子として捕えて溶媒効果を議論することである。そのために下記のようなアプロ-チを数名ずつのグル-プで行ない、それらを研究会を通じて統一的に議論することを試みた。(1)クラスタ-を用いる方法...少数分子クラスタ-では、平衡構造を分光学的に決定し、更に平衡構造の周りでの溶媒分子の動きを解析し(土屋)、比較的大きなクラスタ-イオンについては熱力学諸量の測定(平岡)や光分解生成フラグメントの検出(近藤)、更に原子との衝突によるフラグメンテ-ション(尾崎)などの情報から構造を推定することができた。これらの構造デ-タを基礎として、プロトン移動反応(伊藤・富宅)やクラスタ-内イオン分子反応(三上・鷲田)の詳細を検討した。また溶質分子の輻射寿命についても研究した(平山)。(2)超臨界流体を用いる方法...超臨界流体中にある溶質分子は、流体分子によってあたかもクラスタ-のように周囲をとり囲まれている。このような状況下での2分子会合反応(中原)や電荷移動状態生成反応(梶本)の速度定数が求められた。(3)液体流を用いる方法...水溶液を真空中に摘出してフラグメント化し、液相での構造を決定する方法を開発した(西)。(4)溶液中の溶媒分子の動きを見る方法...サブピ2秒での電荷移動反応や光イオン化に伴う分子の運動を実験的(岡田・小川)あるいは理論計算(大峰・加藤)によって追跡した。(5)マトリックスを用いる方法...柔軟性マトリックスに囲まれたラジカルイオンの反応の研究(志田)を通して溶媒分子の動きを研究した。研究会は2度にわたって行ない、上記のアプロ-チについて問題点や到達点が明らかになり、今後の研究進展のための指針が得られた。本研究の最も大きな目的は、我が国で個々に進められている「分子レベルでの液相反応の研究」を更に発展させるために、協力研究や共同討議の場を作ることである。そのために本年度は2度にわたる研究会を開催した。第1回研究会(昭和63年7月)は、班員を中心とする小人数の研究会とし、各人の立場から「液相反応をミクロに見る」ために何が最も有効な手段であるか、また溶媒和分子が新らたな展望を与えるかどうかについて活発な討論が行なわれた。特に次の点で研究会は成功裏に終ったと考えている。(1)各研究者の視野が広がったこと。即ち、独立に発展させられた研究手法が相互に補完的な意味を持つことが認識されるようになった。(2)各研究者の研究の位置付けとこれからの方向性・問題点が討論の中で明確になってきたこと。例えば、クラスターを液相反応と結びつける際に何が問題になるかという点で液相研究者から貴重な指摘があった。第2回研究会(平成元年1月)は規模を広げて、液相から気相にわたる広い層の研究者が集って討議を行った。分子動力学計算による液相中での分子の動きや構造と、クラスター構造の対比が行なわれ、次年度へ向けての問題点がかなり明確になった。一方班員個々の成果としては、平岡らが多くのクラスターイオンの構造を決定し、三上らはクラスター内イオン反応が非常に効率良く起ることを示した。

梶本らは超臨界流体中で電荷移動状態が密度の関数として効率良く生成することを示し、岡田らは光イオン化及び電荷移動状態生成に伴う溶媒の動きをフェムト秒の時間分解能で追うことに成功した。また土屋らは多くのクラスターの構造を分光学的に決定し、加藤らは電荷移動状態を生成する分子のクラスター構造を計算した。本研究グル-プの目標は、溶媒を連続体としてではなく実態のある分子として捕えて溶媒効果を議論することである。そのために下記のようなアプロ-チを数名ずつのグル-プで行ない、それらを研究会を通じて統一的に議論することを試みた。(1)クラスタ-を用いる方法...少数分子クラスタ-では、平衡構造を分光学的に決定し、更に平衡構造の周りでの溶媒分子の動きを解析し(土屋)、比較的大きなクラスタ-イオンについては熱力学諸量の測定(平岡)や光分解生成フラグメントの検出(近藤)、更に原子との衝突によるフラグメンテ-ション(尾崎)などの情報から構造を推定することができた。これらの構造デ-タを基礎として、プロトン移動反応(伊藤・富宅)やクラスタ-内イオン分子反応(三上・鷲田)の詳細を検討した。また溶質分子の幅射寿命についても研究した(平山)。(2)超臨界流体を用いる方法...超臨界流体中にある溶質分子は、流体分子によったあたかもクラスタ-のように周囲をとり囲まれている。このような状況下での2分子会含反応(中原)や電荷移動状態生成反応(梶本)の速度定数が求められた。(3)液体流を用いる方法...水溶液を真空中に噴出してフラグメント化し、液相での構造を決定する方法を開発した(西)。(4)溶液中の溶媒分子の重きを見る方法...ザブピユ秒での電荷移動反応や光イオン化に伴う分子の運動を実験的(岡田・小川)あるいは理論計算(大峰・加藤)によって追跡した。(5)マトリックスを用いる方法...柔軟性マトリックスに囲まれたラジカルイオンの反応の研究(志田)を通して溶媒分子の働きを研究した。研究会は2度にわたって行ない、上記のアプロ-チについて問題点や到達点が明らかになり、今後の研究進展のための指針が得られた。
海洋における二酸化炭素吸収変動量の高確度決定法の開発

海水中の溶存無機炭素中の炭素安定同位体比(δ^<13> C)を高精度に図り、大気から海水へ取り込まれる人為起源二酸化炭素の吸収速度を高分解能で求める新規見積り法を開発することを研究目的とした。このため、分析法改良や採水手法改良にも取り組み、δ^<13>Cを用いた海洋の人為起源二酸化炭素吸収速度の見積り法を開発した。この方法を用いた結果、北太平洋高緯度海域では、近年、大気中の二酸化炭素分圧で期待されるより1. 2倍高い人為起源二酸化炭素の吸収が行われていたことが明らかとなった。H22年度は以下の項目を実施した。1)海水中のDIC中のδ13C高速抽出・濃縮処理法の開発これまでに開発した分析法をベースにその分析時間短縮のための機器開発を実施した。具体的には、一系統の抽出・濃縮系の手動操作を展開し測定していたが、この条件では15分以内の測定時間を達成するのは難しい。そこで、この処理系の試料抽出・濃縮の自動化、特に、律速段階となるCO2冷却濃縮操作に自動化を組み込むことで時間を半減でき、また、2試料を並行して測定するプログラム導入により、15分以内での0.02%以下の高精度測定法を目指し、概ね当初目的を達成した。2)溶存気体高頻度採水用システムの開発と実証試験観測船平均巡航速度10ノット前後での安定性した採水を可能とする開発・改良に着手した。大気からの気泡貫入をなくし、深く潜行させるための曳航体の重量化・改良設計(ステンレス製、本体総重量75kg、水平翼片羽長450mm、下方角度10°)を行うとともに、曳航体から観測船まで海水をくみあげるために必要な各種ポンプの検討し、採水ポンプとしてベーンポンプの選定を行った。これらの実証試験を行うため、主に北海道沿岸域において、平成22年10月ならびに荒天が続く翌年2月に、北海道大学・おしょろ丸に搭載し、曳航体の安定性・採水安定性等の性能試験を行った。また、2連装にしての性能試験も行った。その結果、いくつかの若干の改良は必要ではあるが、概ね計画どおり、巡航速度10ノットで、気泡の混入なく深度20m前後からの採水が可能であることが分かった。H23年度は以下の項目を実施した。1)基本原理の評価北太平洋亜寒帯海域の定点観測点KNOT(44N,155E)で、これまでに蓄積してきたC-13データセットを基本原理に導入し人為起源二酸化炭素吸収速度ならびに気候変動由来の二酸化炭素変動速度を求めるとともに、その他の方法から求められた値と比較し、本申請の基本原理の妥当性について評価した。その結果、その他の方法と本申請基本原理は良く一致し、本申請基本原理が妥当であるとともに、その他の方法に比べてより高精度で簡易に人為起源二酸化炭素吸収速度を求めることが出来ることを確認した。この一部はH22年度に学術論文として公表した。本年度は、東部北太平洋の定点観測点に対して本基本原理を適用し、空間的な見積りの変動があるか評価した。その結果、本基本原理は少なくとも北太平洋スケールでは妥当な原理であることを確認した。2)溶存気体高頻度採水用システムの開発と実証試験H22年度に開発した溶存気体高頻度採水用システムを用いて、6月に北大・おしょろ丸による日本海ならびにオホーツク海におけるデータ取得を試みた。観測船平巡航速度10ノットで、気泡の混入なく深度20m前後からのDIC、C-13、DOなどの連続採水を行った。また、東部北太平洋への表面採水取得へも2011年10月から2012年3月の間、JAMSTEC白鳳丸に搭載し現場投入し、DIC、C-13、DOなどのデータ取得を行った。現在、これらのデータを分析中であり、分析後すみやかに本研究で得られた基本原理に導入し、北太平洋のその他のデータ群と比較することで、人為起源二酸化炭素吸収速度ならびに気候変動由来の二酸化炭素変動速度を評価する。
運動のもたらす抗うつ効果は肝臓でのHIF-1α由来のVEGF生成と関係するか

本研究では運動による肝臓でのVEGF産生の増加が海馬でのVEGFシグナル伝達系を介して海馬の神経新生を増加させ、運動による抗うつ効果をもたらすか否かについて検討した。これらの結果より、継続的な運動はストレス由来のうつ様行動の発症を防ぎ、その抗うつ作用にはVEGFを介した海馬の血管新生が関与した。しかし、このVEGFによる作用には肝臓VEGFの変化は関与しなかった。「目的」海馬での神経新生の低下がうつ病の発症要因の一つと考えられる。運動は神経新生を増加させるため、運動によるうつ症状の改善要因に運動による海馬での神経新生の増加が考えられる。運動による神経新生の増加をもたらす因子として血管内皮細胞増殖因子(VEGF)が考えられる。本研究ではマウスに一過性の中強度あるいは高強度のトレッドミル走を負荷し、運動後の海馬VGEF量およびVGEF受容体のリン酸化について経時的に測定した。「方法」雄C57/BL/6に小動物用トレッドミルを用いた走行運動(トレッドミル速度10m/分、10分/日)を1週間行わせ、その後、マウスに中強度あるいは高強度のトレッドミル走を負荷した。中強度運動は速度20m/分で60分間走行させ、高強度運動は速度漸増法により(開始のトレッドミル走速度は30m/分)3分間毎に速度を増加させ、マウスが疲労困憊に至るまで走行させた。海馬での神経新生を測定するために、運動終了直後にBrdUを腹空内投与し、運動前、直後、運動後1、2、4、6、12、24時間後にネンブタール麻酔下でマウスを解剖して左心室から採血した。その後左心室から生理食塩水を還流して全身の脱血を行った後に脳を採取した。「結果・考察」一過性の高強度運動においては、運動4時間後に海馬でのVEGF受容体のリン酸化が観察された。しかし、中強度運動ではVEGF受容体のリン酸化は観察されなかった。また、中強度および高強度運動後24時後に海馬歯状回での神経新生が増加した。これらの結果より、高強度運動における神経新生の増加には海馬でのVEGF signaling経路が関係することが示唆された。【目的】SU1498充填したAlzet浸透圧ポンプを腹腔内に埋め込んだマウスにChronic unpredictable stress(CUS)と同時にトレッドミル走を4週間負荷して、継続的運動がうつ様行動の発症を予防するか、また予防する場合、その抗うつ効果に海馬での血管新生が関与するか否かについて検討した。【方法】8週齢の雄C51BL/6マウスを無作為に1コントロール群、2 CUS群、3 CUS+運動群、4 CUS+運動+SUI498群、4群に分け、以下の実験条件で4週間飼育した。24群のマウスには継続的にCUSを負荷した。13群のマウスに埋め込んだ浸透圧ポンプには生理食塩水を充填し、4群ではVEGF受容体の阻害剤SU1498を充填した。また、24群にはトレッドミル速度20m/分、1日60分のトレッドミル走を週6日行わせた。4週目にうつ様行動を測定するために強制水泳試験を実施し、5週目に脳、肝臓、血漿を摘出した。脳は固定した後、切片を作成して抗CD31抗体を用いた免疫組織染色を行い海馬の血管密度を調べた。同時に肝臓と血漿のVEGF量を測定した。【結果】4週間のCUS負荷によりうつ様行動の発症がみられた。しかし、継続的な運動はうつ様行動の発症を抑えた。しかし、SU1498の投与は運動による抗うつ作用を消失させた。この時、海馬での血管密度はCUS負荷により低下し、運動により回復し、SU1498投与により低下した。また、肝臓VEGF量は運動により増加したが、血漿VEGF濃度は影響を受けなかった。【結語】継続的な運動はストレス由来のうつ様行動の発症を防ぎ、その抗うつ作用にはVEGFを介した海馬の血管新生が関与した。
多発性硬化症の病因と治療に関する基礎的および臨床的研究

ガングリオシドは哺乳類の細胞膜に広く存在する糖脂質の一群であり、その免疫調節因子としての役割が注目されている。我々は多発性硬化症(MS)の動物実験モデルである実験的自己免疫性脳脊髄炎(EAE)をモルモット髄鞘塩基性蛋白(MBP)で感作することにより作成し、ガングリオシドの効果をin vitroおよびin vivoで検討した。EAEにおいてはガングリオシドの投与によりEAEが抑制され、ガングリオシドがILー2を可逆的に競合的に阻害することを見いだした。また、EAEにおいては、炎症局所の脊髄で線溶系酵素活性が著明に亢進しており、臨床症状の程度とよく相関した。ガングリオシドの投与による、これらの線溶系酵素活性も抑制された。次に我々は、細胞移入による受身型EAEを作成しガングリオシドの効果を検討した。donorよりリンパ節細胞を得、MBPで72時間刺激培養し、細胞移入12時間前にガングリオシドを添加し、非添加群と比較検討した。ガングリオシド添加群では、非添加群に比し、発症率、臨床症状共に有意に抑制された。さらに、今回、我々は多発性硬化症患者末梢血中よりILー2を用いて、Tーcell lineを樹立した。Tーcell lineの培養液中にガングリオシドを添加し、非添加群とT細胞亜分画、細胞間接着分子(ICAMー1)の発現、ILー2の産生能を比較検討した。flow cytometryを用いた解析では、ガングリオシドはT細胞亜分画に影響せず、ガングリオシド添加群、非添加群間に有意差はみられなかった。また、培養液中のILー2活性にも影響を及ぼさず、ガングリオシド添加群、非添加群間に有意差はみられなかった。一方、ICAMー1 expressionにおいてはガングリオシド添加群で減少傾向がみられた。以上よりガングリオシドはT細胞亜分画に影響せず、免疫性炎症反応を抑制する可能性が示唆された。ガングリオシドは哺乳類の細胞膜に広く存在するglycosphingolipidの一つであり、最近免疫調整因子としての役割を担っていることが注目されいている。我々は、多発性硬化症の動物実験モデルである実験的自己免疫性脳背髄炎(EAE)を用いて、ガングリオシドの効果をin vivoおよびin vitroで検討した。EAEはLewis系ラットをモルモット髄鞘塩基性蛋白(GPMBP)で感作し、作成した。いずれも一定量のガングリオシド(牛全脳ガングリオシド)を、対照群には生理食塩水を12時間毎に皮下注し、同時に臨床神経症状を観察し、点数化した。発症前後で、末梢血および脾細胞のT細胞亜分画をfluoresceuce octivatedcell Sorter(FACS)を用いて解析した。また培養液中にガングリオシドを添加し、増殖反応に及ぼす影響を検討した。ガングリオシド投与により、通常型EAEはdose dependentに抑制され、50mg/kg/日投与群の臨床症状は17.9±3.2で対照群の32.4±7.1に対し、有意に抑制された(p<0.05)。この抑制はガングリオシドを感作4日前から感作3日後まで投与した場合にはみられなかった。また、ガングリオシド投与により、細胞投入による受身型EAEも抑制された。GPMBP

特異的増殖反応およびConAによる非特異量的増殖反応はガングリオシド添加により著明に抑制されたが、FACSによる末梢血および脾細胞のT細胞亜分画はガングリオシド投与群と対照群との間に有意差はなかった。以上により、ガングリオシドは通常型および受身型EAEの両者を抑制し、感作期に投与した場合にはEAEを抑制しないことが明らかとなった。ガングリオシドはin vitroで培養系に添加した場合にはリンパ球増殖反応を抑制するが、末梢血および脾細胞のT細胞亜分画には影響せず、EAEの効果期で作用を及ぼす機序が示唆される。ガングリオシドは哺乳類の細胞膜に広く存在する糖脂質の一群であり、その免疫調節因子としての役割が注目されている。我々は多発性硬化症(MS)の動物実験モデルである実験的自己免疫性脳脊髄炎(EAE)をモルモット髄鞘塩基性蛋白(MBP)で感作することにより作成し、ガングリオシドの効果をin vitroおよびin vivoで検討した。EAEにおいてはガングリオシドの投与によりEAEが抑制され、ガングリオシドがILー2を可逆的に競合的に阻害することを見いだした。また、EAEにおいては、炎症局所の脊髄で線溶系酵素活性が著明に亢進しており、臨床症状の程度とよく相関した。ガングリオシドの投与により、これらの線溶系酵素活性も抑制された。次に我々は、細胞移入による受身型EAEを作成しガングリオシドの効果を検討した。donorよりリンパ節細胞を得、MBPで72時間刺激培養し、細胞移入12時間前にガングリオシドを添加し、非添加群と比較検討した。ガングリオシド添加群では、非添加群に比し、発症率、臨床症状共に有意に抑制された。さらに、今回、我々は多発性硬化症患者末梢血中よりILー2を用いて、Tーcell lineを樹立した。Tーcell lineの培養液中にガングリオシドを添加し、非添加群とT細胞亜分国、細胞間接着分子(ICAMー1)の発現、ILー2の産生能を比較検討した。flow cytometryを用いた解析では、ガングリオシドはT細胞亜分画に影響せず、ガングリオシド添加群、非添加群間に有意差はみられなかった。また、培養液中のILー2活性にも影響を及ぼさず、ガングリオシド添加群、非添加群間に有意差はみられなかった。一方、ICAMー1 expressionにおいてはガングリオシド添加群で減少傾向がみられた。以上よりガングリオシドはT細胞亜分画に影響せず、免疫性炎症反応を抑制する可能性が示唆された。
深層学習の実践的モデル設計理論の確立

確率的情報処理と情報統計力学理論を用いて深層学習モデルに対する数学的・情報理論的背景の定式化と,具体的な高効率計算アルゴリズムの開発を目指す.当該研究期間内で得た主な成果は以下のようなものである.(1)深層ボルツマンマシンにおける事前学習の数理的背景を明らかにした.(2)制限ボルツマンマシンに対する新しい一般的な数学定理を得た.この定理は,確率推論において平均場近似を利用する場合,モデル全体に統計操作をするよりも一部の変数(層)を周辺化操作で消去してから操作した方がより良い結果を得られるということを保証する.(3)深層システムに対する高速なノイズ耐性検査アルゴリズムを開発した.深層学習は多層の階層構造を持った機械学習のモデルであり、従来システムを圧倒的に凌駕する性能を示すことが知られている。現在世界的なレベルで深層学習に対する研究・開発が進んでいるが、深層学習の数理的側面に切り込みモデルの数理的な真相を明らかとしようという研究は皆無に近いほど進んでいない。当該研究計画は複雑な確率モデルの解析に有効な確率的情報処理理論の数理的・数値的解析手法を主要なアプローチとして,深層学習の数理的な構造を明らかとし、更にその知見を基に深層学習に対する実践的な設計理論を作り出すことを最終的な目的とする。平成27年度は、確率的深層学習モデルである、深層ボルツマンマシンに注目し、以下に述べるようなことを主たる研究として行った。(1)深層ボルツマンマシンの事前学習に対する変分近似としての新しい考え方の提示。(2)深層学習の基礎要素である制限ボルツマンマシンに対する統計計算アルゴリズムの提案。「事前学習」は深層学習の重要な前処理的学習であるが、理論背景のほとんどなく、経験的な有効性に後押しされた非常に発見的な学習アルゴリズムである。(1)の研究では深層ボルツマンマシンに対する第一原理的な学習法である「最尤学習」と「事前学習」との間の数理的な関係について調べた。結果、事前学習は最尤学習のある種の変分近似として解釈することが可能であり、発見的な事前学習もやはり正しい学習法にある程度準拠した方針の学習アルゴリズムであることが分かった。この研究成果は機械学習のトップレベルの国際会議(採択率2割3割程度)であるAISTATS2016にて採択されている。(2)では、制限ボルツマンマシン上での統計計算アルゴリズムを情報統計力学の手法を用いて導出し、提案の計算アルゴリズムの有効性を情報理論的に証明した。この研究成果は国際学術論文誌JPSJにて既に出版されている。【研究実績の概要】の項で述べた通り、本年度は深層学習モデルとその基礎要素のモデルの両方に対する理論的・実践的成果、すなわち、当該研究課題に対する直接的成果を挙げており、それらの成果は国際会議と国際学術論文誌に投稿し、共に採択されている。以上の理由から、平成27年度の研究進捗は順調であると考えられる。当該研究計画は、確率的情報処理や情報統計力学の解析手法を主たる武器として、深層学習の数理的な背景を明らかとし、実践的なモデル設計理論へとつなげることを目的としている。平成28年度は以下に述べる2つの研究を主としている。1深層ボルツマンマシンの事前学習に対する統計力学的解釈と計算アルゴリズムの開発。事前学習は現在の深層学習ブームの火付け役になったものであり、広く利用されている計算アルゴリズムであるが、非常に発見的なアルゴリズムとなっておりその数理的意味については提案以来未知のままであった。当成果は、統計力学的なアプローチを用いて事前学習の数理的背景を明らかとしたものであり、世界初の理論成果である。当成果は平成27年度から引き続き継続しているものであり、機械学習分野でトップレベルの一つとして数えられている国際会議(AISTATS2016:採択率は毎年2割3割程度)の論文として採択されている。また更に、深層学習ボルツマンマシンに対する統計力学的解析法に基づく具体的な計算アルゴリズムも開発しており、成果の一部は国際学術論文誌JPSJから出版されている2深層学習モデルに対する高速なノイズ耐性検査アルゴリズムの開発。入力にノイズが混じった場合、システムの出力はノイズの影響を受け変化してしまう。頑健なシステムであるためにはノイズに対して頑健である必要があり、システムのノイズ耐性検査はシステムの品質を測る上で重要な工程となる。システムのノイズに対する耐性は、実際に入力にノイズを混ぜてみて出力の変化を検査することにより測られるが、この方針ではノイズの多様性に応じた膨大な回数の出力計算処理を要してしまう。提案法では、ただ一回の入出力処理のみでシステムのノイズ耐性を測ることを可能としている。当成果は既に情報処理学会で発表済みであり、現在論文として執筆中である。【研究実績の概要】でも述べた通り、平成28年度は深層学習の設計理論に直接つながるアルゴリズムの開発(2の研究成果)に成功しており、その成果は当該研究計画の核となる目的に沿ったものである。以上の理由より、研究進捗としては順調であると判断される。当該研究計画は、確率的情報処理理論や情報統計力学理論の解析手法を主たるツールとして、深層学習やその関連モデルの数理的的な背景を明らかとし、モデル設計理論へとつなげることを目的としている。平成29年度の当該研究計画に関連する二つの主な成果を以下に述べる。1一つ目は、スパースモデリング理論を用いた制限ボルツマンマシンの隠れ変数削減に関する研究である。スパース正則化の効果を制限ボルツマンマシンの隠れ層に適用することによって、学習の過程で自動的に不必要な隠れ変数の効果を弱めるアルゴリズムを開発した。

隠れ変数の個数の選択問題は、深層学習をはじめ様々なモデル設計に対してもっとも大きな問題の一つであり、当成果はその問題に対する(まだ限定的ではあるが)明確な道筋を提示した。当成果は平成30年度の情報処理学会全国大会で発表しており、さらに詳細をつめて論文執筆につなげる予定である。2二つ目は、マルコフ確率場(上記の制限ボルツマンマシンを含むより広いクラスのモデル)に対するノンパラメトリック機械学習アルゴリズムの開発である。統計力学の中で知られているベーテ近似という近似解析法を利用して、ノンパラメトリックなモデル設計下での高速な学習アルゴリズムを開発した。問題をどのようなパラメトリックモデルに設定するかは重要なモデル設計の問題である。当成果は、ポテンシャル関数として任意の関数を許容した場合の学習アルゴリズムを可能とした。つまり、データから自動的に最適なモデルが求まるようなアルゴリズムであり、マルコフ確率場のモデル設計に対して重要な成果である。当成果は国際学術論文誌(JPSJ)から出版されている。確率的情報処理と情報統計力学理論を用いて深層学習モデルに対する数学的・情報理論的背景の定式化と,具体的な高効率計算アルゴリズムの開発を目指す.当該研究期間内で得た主な成果は以下のようなものである.(1)深層ボルツマンマシンにおける事前学習の数理的背景を明らかにした.(2)制限ボルツマンマシンに対する新しい一般的な数学定理を得た.この定理は,確率推論において平均場近似を利用する場合,モデル全体に統計操作をするよりも一部の変数(層)を周辺化操作で消去してから操作した方がより良い結果を得られるということを保証する.(3)深層システムに対する高速なノイズ耐性検査アルゴリズムを開発した.平成27年度は主に情報理論的な観点から深層学習モデルを解析し、いくつかの成果を挙げてきた。今後はその観点に加え、情報統計力学的な観点からの解析も補強していく予定である。情報統計力学の解析はモデルの定性的な性質を明らかにすることが可能であるため、深層学習モデルの定性的な設計理論につながっていくものと期待される。今後は、これまでの理論的成果を手掛かりに最終年に向けて深層学習の実践的設計理論に直接的にアプローチしていく。特に、平成28年度の成果(深層ボルツマンマシンに対する統計力学的アプローチと深層学習モデルに対する高速検査アルゴリズムの開発)は最終目標に対して直接関与するものであるため、それらを理論拡張して一般的に利用できる汎用理論として広げていくことを方針とする。統計的機械学習業者に依頼していた英文校閲の納期が遅れたため。当初参加を予定していた学会をキャンセルせざるを得ない状況だったため。平成28年度の予算で英文校閲の支払いを行う予定。平成29年度に代わりの国際学会(NOLTA2017)に参加予定。高橋茶子,安田宗樹,情報処理学会第79回全国大会学生奨励賞受賞
JISに基づく表面性状の設計基準製作と体験学習システム構築に関する研究

○研究目的:本校機械工学科の低学年学生は、創造総合実習の授業内、およびロボットコンテスト用マシン製作等において、設計・製図、およびものづくりを行う機会がある。しかし、設計初心者の低学年の学生が設計・製図を行なう場合、特に、表面性状の記入が困難であり、どの設計・製図場面でどのRa数値を使用したら良いか判断がつかない。また、加工経験が少ないため、どんな加工条件で加工を行えばどのRa数値で仕上げられるか、Ra数値の大きさにも実感が持てない。そこで、学生自身が手で触って体験できる表面性状の実物教材を製作する。また、実際の各設計場面で必要となる表面性状の設計基準を、各書籍から参考にして作成して、表面性状の設計の容易化をはかる。○研究方法:本校ものづくりセンター内工作機械により、材料の荒削り、仕上げ削りを行い、それぞれ実際に表面性状を測定して、加工条件、加工現物、表面性状データを揃えた。例えば旋盤の場合、荒削りでは、切削速度100mm/min、送り速度0.29mm/rev、仕上げ削りでは、切削速度150mm/min250mm/min、送り速度0.05mm/revの実物教材を製作した。また、製作したものを実際に表面粗さ測定機と接続したパソコンに表示させ、表面粗さ曲線データを作った。さらに、各書籍を参考にして、各用途を記入した表面性状の表を作成した。○研究成果:製作したはめあい教材と表面性状設計基準表を学生に提示した結果、表面性状のRa数値に実感が持て、各種表面性状の用途がよくわかるようになった。
WebGISベース建物エネルギーモニタリングによる次世代DSMに関する基礎研究

今後の民生分野における省エネルギー・二酸化炭素排出削減のため、Web対応型GISによる建物エネルギーに関するデータベースを構築しこれを公開することによって、消費者自身の省エネ意識を喚起することを目指すものである。本年度の研究実績は下記のとおりである。1)スタンドアロン(非公開型)GISによる公開方式の検証データベース化する建物は膨大になることが予想されるため、WebGISへの移行を念頭においたスタンドアロン(非公開型)GISによる公開方式の検討と検証を行った。またこのための調査結果の集計と図化(デジタル・コンテンツの蓄積)を図った。データ公開については、個人情報の保護の観点から、また膨大なデータによるコンピュータの過負荷の観点から、今回構築した数千件におよぶ建物全てを対象とするのではなく、例えば会員制のような形態で取り組むのが最善であるとの結論を得た。2)建物データベースの活用に関する研究次世代DSM(デマンド・サイド・マネジメント)検討のため、建物データベースの活用法に関する研究を行なった。具体的には、既存の電力供給網に対して分散型エネルギー源の適地検討手法を検討し、これまでGIS上に構築してきた建物エネルギー・データベースに応用した。これら研究の結果、WebGISで全ての建物エネルギーをモニタリングすることは、時期尚早であるものの、データベースの有用性および次世代DSMへの応用可能性について、基礎的な知見を得ることができたと考えられる。1)建物エネルギーデータベースの構築(1)情報システム・データベースの設計:必要な建物関連資料をWebGISとして活用するためのデータベース構造の検討を行った。基本的にデータソースは申請者らにより行われた既存建物実態調査結果を最大限活かしたが、経年変化の修正のため現建物の実態調査を行い、現況を確認の上、図形データと属性デ-タの最適設計を行なった。(2)データベースの作成(データ入力):データベースは建物図形データ及び建物属性データの2種からなる。建物図形データは、市販データ(申請者により別途購入済)に適宜書き加えていくものとする。建物属性データは前述の既存建物実態調査及び不足資料の追調査などによる。これら建物図形データ及び建物属性データの入力を行った。2)WebGISの構築と運用による消費者の「消費意識」向上(1)スタンドアロン(非公開型)GISによる公開方式の検証:データベース化する建物は膨大になることが予想されるため、WebGISへの移行を念頭においたスタンドアロン(非公開型)GISによる公開方式の検討と検証を行った。
省エネルギー型内部熱交換蒸留システムの設計・操作に関する研究

本研究では、蒸留塔の熱効率を向上させるために、分離すべき溶液自身を作動媒体とし、蒸留塔全体がヒートポンプとして機能することにより原理的に高い省エネルギー化が達成されると考えられるSRV(Secondary Reflux and Vaporization、以下SRVと略する)法を利用し、ベンゼン/トルエン、ベンゼン/オクタン、ベンゼン/アセトンとメタノール/エタノールおのおの2成分からなる原料の蒸留分離問題をシミュレーションにより検討し、従来の蒸留塔のエネルギー消費量と比較することによりSRV塔の省エネルギー性を検証し、その結果以下の結論を得た。(1)低級炭化水素からなる共沸点のない2成分混合原料に対して、原料物質沸点差が小さければ小さいほど必要な投入負荷が少なくなる。(2)原料沸点差が小さければ、SRV塔と従来塔とも所要段数が多くなり、前者は後者よりも所要段数が顕著に多くなる。(3)リボイラー負荷と圧縮機の圧縮負荷を少なくするためには、外部還流比と最大内部還流比をできるだけ小さい値に設定すればよい。(4)濃縮部の操作圧が低くなれば、投入負荷が少なくなるが総合係数は大幅に増える。すなわち、設備投資が高くなる。(5)以上の結果より、SRV塔を設計する場合には建設コスト等をも考慮に入れた総合的な判断が必要となる。典型的なエネルギー多消費型単位操作である蒸留塔の省エネルギー化が実用のものとなれば、化学工業全体としての省エネルギー化が促進され、省エネルギーの有効性が非常に高いSRV蒸留塔は今後実用化に向けて一層活発な研究が期待される。
形成途中の銀河団における高エネルギー粒子加速の観測的研究

本年度は天体モンテカルロシミュレータの構築を行った。このシミュレータは宇宙の天体現象の結果として観測されるX線やガンマ線を物理素過程に基づき、モンテカルロ法にて再現させるものである。シミュレータの構築では、検出器で使われるモンテカルロシミュレーションのツールを拡張し、宇宙の天体現象を再現する上で必要な電離した物質に対するX線の物理素過程や星風のようにダイナミカルに動くところからの放射に対してのドップラーシフトなどを扱えるようにした。そして、この天体シミュレータをChandra衛星で得た高いエネルギー分解能によるX線観測データに適用し、観測データとシミュレーションの結果を比較した。その結果、これまでわからなかったX線連星の内部の物質の物理状態に対する新たな知見が得られた。このモンテカルロシミュレーションのため、計算機を購入し、プログラムコードを開発し、シミュレーションを実行してきた。今回の研究では、モンテカルロ法に基づいた新しいX線、ガンマ線観測データの解析の確立ができ、今後は、活動銀河核、銀河団における粒子加速など、他の高エネルギー天体物理現象への適用を目指す。さらに、将来の高感度硬X線、ガンマ線観測を目指し、テルル化カドミウム(CdTe)半導体を用いた検出器の開発も継続して行ってきた。加えて、来年度打ち上げ予定であるX線衛星ASTRO-E2に搭載される硬X線検出器(HXD)の地上環境試験、地上校正試験を行った。本年度は、主に、CdTe半導体を用いたガンマ線検出器の開発とX線観測のデータ解析を行ってきた。CdTe半導体検出器の開発では、高エネルギー加速粒子からの放射が卓越する10keVから数十MeVの高感度観測を目指している。本年度、私は、薄いCdTe半導体検出器を数十枚重ねたスタック型検出器の実証を行った。大きさ2cm角、厚さ0.5mmのCdTeを40段高密度に重ねた検出器を実際に製作し、高い検出効率と高いエネルギー分解能を兼ね備えた検出器を実現することに成功した。また、この検出器の開発途中で、スタック型検出器を使うことにより、ガンマ線源までの距離を測ることができることをを発明した。そこで、その手法、システム、実現方法などについて、特許出願を行った。X線観測のデータ解析では、主にChandra衛星のデータの解析を行ってきたが、Chandra衛星よって撮られる高精度の観測データを正確に理解するには、高エネルギー現象の現場で起こっている物理素過程に立ち返る必要がある。そこで、私は、物理素過程を取り入れた天体モンテカルロシミュレータの構築に着手した。このシミュレータの構築では、もともとは検出器の応答をシミュレートするために開発されてきたツールを転用を考えており、物理素過程、天体のジオメトリ構築といったところで拡張を必要とする。この拡張を効率的に行えるような枠組みをこれまでに構築し、試しに、X線連星からのX線スペクトルの再現に適用し、大きな効果を持つことを実証してきた。
Pのサーファクタント効果とスパッタエピタキシー法によるSi上Ge平坦膜の形成技術

代表者の開発したスパッタエピタキシー法を用いて提案した高濃度Pドープ基板上へのGe直接平坦化成長する方法について系統的に解析し,Si/Ge界面に90°転位が発生し,僅かな歪を残して平坦成長する機構を解明した.この転位はスパッタ法でのGeの短い表面泳動長とドープP原子に起因して発生すると考えられる.Bドープ基板でも同様の現象が見られ,本手法を用いたGe仮想基板の作製への応用展開が期待される.研究代表者は、これまで半導体膜形成に用いられていない環境軽負荷型のスパッター法を用いたエピタキシー技術を開発し、さらに、本スパッタ法を用いて、Si上に直接ラフネス0.31nmの超平坦なGe層を形成できることを見出した。成膜条件と結晶成長特性との相関を系統的に調べて、このSi上に直接形成するGe平坦成長の原理機構の解明を進めた。Geは350°Cの成膜温度でPドープの3.5Ωcm Si(100)基板上では島状成長し、Ge/Si界面にGe-Siミキシングが生じた。一方で、Pドープの0.015Ωcm Si(100)基板上では、Ge/Si界面にGe-Siミキシングの形成がなく、平坦に層状成長した。界面には90度転位の発生が確認され、成長膜には僅かな歪が残存した。ガスソース分子線エピタキシー(GS-MBE)法では、350°C成膜で、Pドープの3.5および0.015Ωcm Si(100)基板上のどちらにも島状成長した。これらの結果から、スパッタ法でのSi(100)上のGeの泳動長は、GS-MBE法より短く、さらに、高濃度表面P不純物原子の影響が相まって、島状成長が起こりにくく初期段階から平坦成長して成長膜に一様の歪が蓄積されて行き、その結果90度転位が界面に発生し、Ge膜が緩和するが、若干の歪は残存したままであると解析できた。3.5Ωcm Si(100)基板上ではP原子が少ないため島状成長し、島の形成でSi-Geミキシングが起こると解析できた。また、Ge成膜条件によって島の密度を上げると、3.5Ωcm Si基板上でも形成された島状が次第に平坦化する新しい現象を見出した。この平坦化は2次的効果として解析している。以上、スパッタ法によるSi上にGe平坦化成長現象を解析し、さらに島密度と成長膜に依存して、高抵抗基板でも平坦化成長が生じるという、Ge仮想基板形成に有効な新しい現象を見出した。代表者の開発したスパッタエピタキシー法を用いて提案した高濃度Pドープ基板上へのGe直接平坦化成長する方法について系統的に解析し,Si/Ge界面に90°転位が発生し,僅かな歪を残して平坦成長する機構を解明した.この転位はスパッタ法でのGeの短い表面泳動長とドープP原子に起因して発生すると考えられる.Bドープ基板でも同様の現象が見られ,本手法を用いたGe仮想基板の作製への応用展開が期待される.研究代表者が開発した環境軽負荷型のスパッタエピタキシー法を用いてPをドープした低抵抗Si基板上にGeが平坦化成長するという研究代表者が見いだしたGeの平坦化成長法の成長機構・原理を、X線回折による結晶性、ラマン分光法による歪評価、断面TEM像による成長構造と転位構造の分析等により解析した。3.5ΩcmのSi基板上ではGeはSKモードで島状成長するが、0.015Ωcmという低抵抗Si基板上ではGeは平坦化成長して、成長したGe表面のラフネスはLSI基板に要請されるレベルの0.31nmが得られた。3.5ΩcmのSi基板上ではSKモードで島状成長すると同時にSi-Geのミキシングが生じ、Ge成長膜はほとんど完全緩和する。0.015ΩcmのSi基板上では層状(レイヤーバイレイヤー)成長して歪が増加し、一定の歪量を超えたところで、90度転位が発生して、歪がある程度緩和する。その後、一定の歪のまま層状成長することが判った。ガスソースMBEでは、0.015ΩcmのSi基板上においてもGeは島状成長する。このため、スパッタエピタキシー法で0.015ΩcmのSi基板上で初期から層状成長するのは、スパッタエピタキシー法でのGeの表面泳動長がガスソースMBE法より短いことと、不純物のPがGeの表面泳動を抑制するという相乗効果で、Geの島状成長が抑制されたと考えられることが判った。以上、スパッタエピタキシー法を用いて、Pドープの低抵抗基板上にGeが平坦化成長する機構が明らかとなり、さらに、高抵抗基板上に島状成長する機構との成長機構の差異も明らかとなった。本成果を基盤にさらに進展が期待される。Pドープした低抵抗Si基板上でのGeの平坦化成長、および、高抵抗Si基板上でのSKモードによる島状成長のとの成長機構の差異、および、Pドープした低抵抗Si基板上での平坦化機構を明らかにし、本スパッタエピタキシー法を用いたSi上に直接形成するPのサーファクタントによるGe平坦化成長の原理機構の解析という主要な年度計画を達成した。23年度に引き続き、基板抵抗、成長温度などの、成膜条件と結晶成長特性との相関を系統的に調べて、本スパッタエピタキシー法を用いたSi上に直接形成するGe平坦成長の原理機構(Pサーファクタントのミクロな原理機構)を明らかにする。

さらに、移動度などの電気的特性と不純物分析、表面欠陥レベルなどを継続的に、系統的に調べ、形成するデバイスの特性との適合性を評価する。さらに、応用展開の視点から、高抵抗Si基板上に高濃度PドープSi超薄膜を形成してPのサーファクタント効果を得る方法、Ge酸化膜の形成等を行い、Ge-MOS素子の製造に整合する電気的特性評価を行う。試料作製のための消耗品として、電子材料(スパッターターゲット、蒸着材料など)+電子部品(維持・交換・試作用)+真空部品(交換バルブ、配管、ガスケット、酸化炉石英管など)を購入する。成長様式を調べるための断面TEMやSIMSの分析費に用いる。さらに、国内学会発表経費1回分、外国国際会議発表経費1回分、英文校閲などの謝金、および、その他(論文別刷りまたは成果報告用印刷費+論文投稿費)に用いる。
酸素応答と核内受容体を介した生後心筋分化のメカニズムの解明

医療は日進月歩の進化を遂げ、心臓病領域においても新たな薬剤や移植技術など治療技術は進歩しています。しかし、それらは病的心筋細胞を治すものではありません。大人の心筋細胞は増殖する能力がほとんどないことが一因ですが、本研究は新生児期には心筋細胞が増殖能が旺盛ですが、生後1週間の時期に増殖能をほとんど喪失するという点に着目し、そのメカニズムを解明することが内因性心筋再生療法開発のヒントになると考え研究を行います。新生児期は母体から外界に出ることにより急激に酸素の濃度が上昇します。その際におこる酸素を感知する遺伝子の変化・それに引き続き起こる核内受容体の発現の変化・DNAの変化を検討していきます。
FSH, LHをモデルにした重複遺伝子の独立プロセスの解明

新しい遺伝子は、多くの場合、遺伝子重複によって生み出されている。その後、発現調節配列の変異により別細胞で発現するようになると考えられる。しかし、実際の遺伝子で、発現調節配列の変化によって発現が分化するメカニズムの研究は皆無である。本研究では重複遺伝子fshb, lhbに着目し、fshb, lhbの発現が分岐した時期を推定、発現分化のメカニズムを明らかにすることによって、一般的に重複遺伝子がどのように別細胞で発現するように進化し、独立した遺伝子になるのかという問いに挑戦する。
教員養成のためのe-learningを活用した学習支援の効果

非教員養成大学における教員養成の改善を目指して、Moodle(LMS,学習管理システム)を活用して学習支援することを試みた。教育に関する基礎的情報を提供し、それに関連した小テストを実施した。さらに、教育に関する具体的テーマについて、Moodleのフォーラムを利用したディスカッションを実施した。これらの取り組みによる、明確な教育効果を確認することは難しい。しかし、この取り組みのために採用されたメンターによる援助もあり、ディスカッションに参加した学生たちは、取り上げたテーマについて、かなり活発な議論を展開しており、学生たちの教育職に対する関心が高まっている傾向が認められた。開学したばかりの本学では、上級生との交流がなく、すべて初めての状態であること、(本学カリキュラムの問題であるが)教育実習を1年後に控えた3年次学生に対する教育関連授業科目が殆ど無いこともあり、特に工夫が必要である。本プロジェクトの目的は、非教員養成系学部学生の教員養成のための学習支援のために、(1)e-learningによる学習支援が、授業内容の保持/発展にどのような効果をもたらすか、(2)異学年間のe-learningを通しての交流がいかなる効果をもたらすか、等を明らかにすることであるが、この1年間での取り組み等は、以下の通りである。ワークステーションの新規購入を含め、コンピュータ・ネットワーク環境を整備し学習管理システム(Moodle)の管理運営を容易にし、学生のための利用環境も改善させた。教員から関連コンテンツを提供し、教職科目履修中の学生を対象に、より総合的に考える能力を伸ばすことを目指した学内LANディスカッションを実施、また、これらによる教育或いは教職への関心度の変化を把握するためのアンケート調査等を行った。メンターとしての3年生に、コンテンツ作成を分担させた。これにより、コンテンツがより豊かになるのみならず、彼ら自身の教育関連事項に対する関心が高まり、知識の習得が促されるとも考え、一定の効果はあったと考える。また、Moodle上のディスカッションをしやすくするため、本名とは異なるネット専用の名前(スクリーン・ネーム)を設定し、参加学生も好都合であったとしている。これらに関する効果については、まだ明らかにできる段階にはないが、更なるデータの蓄積と取り組みにより、明らかにする予定である。3年生の学生の利用率は低く、今後の課題として残された。教員養成においては、教育に関する基礎的知識の習得とともに、教育に対する関心度が重要である。基礎的知識の確認のために、LMSとしてのMoodle上で小テストを実施したが、これとは別に最近の教育に関連した出来事等について、学生相互でディスカッションを実施した。その際、メンターとしての高学年学生が、このディスカッションを活発化させることや議論を混乱させないために、コンテンツを作成し、ディスカッションにおける指導的役割を果たした。発言者が相互に特定されないようスクリーンネームを使用した。ディスカッションに参加してしまえば、学生たちは相互に相応の討論が出来ているが、自発的参加は容易ではない。関連授業中に参加を働きかけたが、積極的参加、適切な議論の展開は必ずしも簡単でなく、活発な議論が展開されない一方で、円滑な議論も難しい。お互いに意見の相違を適切に受け止めることが出来ず、非難の応酬も見られる。スクリーンネームの使用を肯定的に受け止めている学生が多い一方で、適切な議論が成立しなかったとの指摘もあった。これらの方法についてさらに検討が必要である。ディスカッションの経験による教職意識の変化も期待し、それを確認することを目指して、何回かの小テストやアンケート調査も実施している。しかし、明確な変化を認めることが出来ていない。対面授業を補強するものとしてe-learningの利用を考えており、その成果は一定程度認めることが出来るが、明確な効果を示すことは必ずしも容易ではない。大学生に対する教育改善のために、さらなる改善への努力が必要である。4年次の教育実習や教員採用試験に向けての、学生の教職関連知識の確保や教職への関心の維持・拡大を目指したこれまでの取り組みの課題として、学生の参加意欲が必ずしも高くないこと、LMS上での小テストも含め、与えた教材等が学生の能力や関心に必ずしも適合していないこと、担当教員の負担が大きいこと、メンターの役割が必ずしも有効に機能していないこと、等が判明した。今年度も、教職科目を受講中の1年生及び2年生、そして教職希望の上級の学生に対して、テーマ「高等学校における校則の在り方」及び「いじめ」についてディスカッションを実施した。昨年までの反省を踏まえ、担当教員からこれまでにもまして丁寧に発言を促し、教員の負担軽減も考えメンターの役割を拡大し、参加学生の発言を整理し促進させやすくした。今年度の工夫の一つとして、具体的な事例(仮想)について、従来の文字による資料提供のみではなく、映像(動画)によって提示することを加えた。動画作成ばフリーソフトを使用したが、参加学生の関心はより強いものになったようである。動画はメンターによって作成されたが、さほど大きな負担とはなっていない。メンターとなった学生たちも取り組むに従って教職への関心を高め、これまでと同様、明らかに彼ら自身の勉学にも有効であった。

なお、予測されることではあるが、ディスカッションへの参加意欲や教職意識(その変化)等、ここでの取り組みに関連した事柄の間には、明らかな関係は認められなかった。この取り組みを通してのもっとも重要な課題としては、学生たちのディスカッションや小テストへの自発的参加が容易でないことであった。本学における情報処理関連設備がより整備される必要があることとともに、メンターの有効活用、適切な教材提示や指導助言が必要であろう。