hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
神経回路モデルと身体バブリングを用いた道具身体化による道具使用

本特別研究員は道具身体化を利用して,ロボットに道具を使用させる研究を行っている.道具身体化とは,人間が道具を使用しているときに,その先は身体感覚が拡張されて知覚される現象のことである.当初の年次計画を完了し,より発展させた研究を実施した.具体的には,道具身体化モデルの発展として,これまでの道具使用の研究では道具を把持した状態から始めていたが,道具の把持の必要性・位置を含めてロボット自身が判断して,道具を使用することが可能となった.Soft Robotの動作学習の発展として,事前にモーターバブリングを行い,その後に目標とするタスクを行うことで,効率,及び,汎化性能が向上することを,複数の7自由度ロボット(シミュレーション,及び,実際のロボットであるPR2)で,有効性を示した.さらに,教師あり学習と強化学習を組み合わせることで,ロボットが自分の身体に適した動作を学習する方法を提案した.さらに,目標とするタスクを教師あり学習で学習後,強化学習でロボットの身体に適した動作を獲得する方法を提案・検証.その結果,強化学習の課題であった,試行回数が多いという問題を解決.そのほかに,手先座標の代わりに,ロボットの視覚から獲得されるカメラ画像で学習する方法を提案・検証.外乱・環境変化に強い雅俗特徴量の獲得として,De-convolutional neural network (DCNN)を利用.その結果,学習していない状況下での汎化性能の向上を確認した.これら研究成果は,機械学習を利用したロボットの動作生成手法の応用・発展に貢献するものであり,学術的,技術的に大きな意義を有するばかりではなく,今後ニーズが増大する多自由度,柔軟関節,高次元センサを有するロボットの制御手法の確立,及び,関連するロボット工学分野の発展に大きく貢献するものである.28年度が最終年度であるため、記入しない。28年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では,人間による事前設計を必要とせず,ロボットが持つセンサ情報からロボット自身が自律的に行動生成可能な道具使用モデルの構築を行う.人間は道具を使用することで,実現可能なタスクを大幅に拡大することができる.将来,ロボットが人間社会で活躍するためには,道具の使用が重要な鍵となる.これを実現するために,人間が道具使用時に,道具の先まで身体感覚が拡張して知覚される現象である『道具身体化』に注目した.これまでの道具使用の研究の多くは動作パターンや動作・道具の特徴量を事前に設計する必要があった.そのため,限定された動作しかできない,新規な道具に対応できないという課題があった.その他の研究では,動作生成のためのパラメータを全探索する必要があり,これは莫大な計算が必要とされた.これらの課題に対して,モーターバブリングと呼ばれる乳幼児に見られる身体モデル獲得プロセスを参考にした動作を行い,そのときに取得される感覚情報をディープラーニングで特徴量抽出したものと,運動情報をRNNにより学習させる.検証実験では,ロボットの初期状態である関節角度とカメラで獲得された画像,及び,目標とする状態の画像を与え,その間を予測させて運動生成させた.実験には,ロボットシミュレータOpenHRP3で作成したロボットモデル,及び,実際のロボットであるアクトロイドの2つで,道具を利用した物体の引き寄せタスクを行った.その結果,未知な道具であっても目標とする状態に近い動作の生成を確認することができた.本年度はまず,ランダムなモーターバブリングをディープラーニングとRNNを利用した道具身体化モデルを実現した.しかし,ここでの課題として,モーターバブリングとしてランダムな動作を行っているため,身体モデルを獲得するために必要な動作数が膨大となり,実ロボットへの適応が困難であった.そこで,身体モデル獲得中の動作の分散を予測し,予測された分散の大きい動作から,予測誤差を補うような動作を生成・追加学習した.その結果,ランダムなモーターバブリングと比較し,遥かに少ない動作数で身体モデルを獲得することが確認された.その成果はLecture Notesに掲載された.以上の点より,本研究は当初の研究計画異常に進展していると言える.本特別研究員は道具身体化を利用して,ロボットに道具を使用させる研究を行っている.道具身体化とは,人間が道具を使用しているときに,その先は身体感覚が拡張されて知覚される現象のことである.当初の年次計画を完了し,より発展させた研究を実施した.具体的には,道具身体化モデルの発展として,これまでの道具使用の研究では道具を把持した状態から始めていたが,道具の把持の必要性・位置を含めてロボット自身が判断して,道具を使用することが可能となった.Soft Robotの動作学習の発展として,事前にモーターバブリングを行い,その後に目標とするタスクを行うことで,効率,及び,汎化性能が向上することを,複数の7自由度ロボット(シミュレーション,及び,実際のロボットであるPR2)で,有効性を示した.さらに,教師あり学習と強化学習を組み合わせることで,ロボットが自分の身体に適した動作を学習する方法を提案した.さらに,目標とするタスクを教師あり学習で学習後,強化学習でロボットの身体に適した動作を獲得する方法を提案・検証.その結果,強化学習の課題であった,試行回数が多いという問題を解決.そのほかに,手先座標の代わりに,ロボットの視覚から獲得されるカメラ画像で学習する方法を提案・検証.外乱・環境変化に強い雅俗特徴量の獲得として,De-convolutional neural network (DCNN)を利用.その結果,学習していない状況下での汎化性能の向上を確認した.

これら研究成果は,機械学習を利用したロボットの動作生成手法の応用・発展に貢献するものであり,学術的,技術的に大きな意義を有するばかりではなく,今後ニーズが増大する多自由度,柔軟関節,高次元センサを有するロボットの制御手法の確立,及び,関連するロボット工学分野の発展に大きく貢献するものである.本年度行った道具身体化モデルでは,ロボットが道具を把持した状態で動作を開始したため,道具を把持対象で扱った経験しか獲得していなかった.そのため,道具を把持するべきか,また,道具のどこを把持するべきかが考慮されていなかった.そこで,今後は道具身体化モデルを拡張し,物体を操作対象(物体)から把持対象(道具)への身体モデルの遷移過程を考慮することで,道具の把持から操作までを1つの道具身体化モデルを提案する.28年度が最終年度であるため、記入しない。28年度が最終年度であるため、記入しない。
ユビキチン-プロテアソーム・システムによる細胞周期制御機構

細胞周期制御機構に関与するユビキチン-プロテアソーム・システムの役割を解析し、以下の成果を得た。1.出芽酵母細胞周期温度感受性nin1変異株を非許容温度(37゚C)で培養し、マルチユビキチン化蛋白質が蓄積した酵母を破砕し、遠心分離で得られた抽出液を出発材料に用いてSuperose6ゲル濾過、FK2抗体-アガロースクロマトグラフィーおよびMono-QFPLCを行い、マルチユビキチン化蛋白質を単離した。それをリシルエンドペプチダーゼで消化し、消化物を逆相HPLCで分離し、得られた分解フラグメントのアミノ酸配列を決定した。ホモロジー検索を行い、ポーリンなどの蛋白質がユビキチン化されている可能性を明らかにした。2.アフリカツメガエル卵細胞周期無細胞系を用いて、プロテアソームインヒビター存在下で細胞周期の進行が遅れ、マルチユビキチン化蛋白質が蓄積することを明らかにした。蓄積するマルチユビキチン化蛋白質を上記1と同様な方法で単離した。3.HeLa細胞の熱ショック処理に伴って高分子量マルチユビキチン化蛋白質がサイトソル内に蓄積し、核内のユビキチン化ヒストンH2Aのレベルが減少すること、一方、熱処理後に通常温度に戻して培養すると前者が減少し、後者が増加することを明らかにした。4.各種疾患患者の血清中のマルチユビキチン鎖を定量し、関節リューマチなどの疾患患者の血清中のマルチユビキチン鎖量が健常人に比べて高いことを見いだし、血清中のマルチユビキチン鎖の定量による臨床診断の可能性を提起した。5.出芽酵母26SプロテアソームサブユニットであるSEN3、NAS1およびSUN2の温度感受性変異株を非許容温度(37゚C)で培養すると、マルチユビキチン化蛋白質が蓄積することを見いだし、それらのサブユニットが26Sプロテアソームによるマルチユビキチン化蛋白質の分解に必須であることを明らかにした。1.出芽酵母の細胞周期温度感受性nin1変異株をハイドロキシウレア存在下に25°Cで培養してS期に同調させ、次に、阻害剤を除いてから非許容温度である37°Cで培養し、マルチユビキチン鎖特異的抗体FK1を用いたウエスタンブロット解析により、高分子量マルチユビキチン化蛋白質の蓄積を確認した。その酵母を破砕し、遠心分離で得られた抽出液を出発材料に用いて、Superose 6ゲル濾過、FK1抗体-アガロース・アフィニティクロマトグラフィーおよびMono-QFPLCにより、マルチユビキチン化蛋白質を単離した。それをリシルエンドペプチダーゼで消化し、消化物を逆相HPLCで分離した。現在、その分解フラグメントを解析中である。2.アフリカツメガエル卵から調製した細胞周期無細胞系を用いて、プロテアソームインヒビター存在下で細胞周期の進行が遅れること、その時に高分子量マルチユビキチン化蛋白質が蓄積することを明らかにした。そのマルチユビキチン化蛋白質を上記1と同様な方法で単離した。現在、そのリシルエンドペプチダーゼ・分解フラグメントを解析中である。3.出芽酵母26SプロテアソームサブユニットであるSEN3とNAS

1サブユニットの温度感受性変異株を、非許容温度である37°Cで培養し、高分子量マルチユビキチン化蛋白質が蓄積することを明らかにし、SEN3とNAS1サブユニットが26Sプロテアソームによるマルチユビキチン化蛋白質の分解に必須であることを明らかにした。細胞周期制御機構に関与するユビキチン-プロテアソーム・システムの役割を解析し、以下の成果を得た。1.出芽酵母の細胞周期温度感受性nini変異株を非許容温度である37°Cで培養し、マルチユビキチン化蛋白質が蓄積した酵母を破砕し、遠心分離で得られた抽出液を出発材料に用いて、Superose 6ゲル濾過、FK2抗体-アガロースクロマトグラフィーおよびMono-QFPLCにより、マルチユビキチン化蛋白質を単離した。それをリシルエンドペプチダーゼで消化し、消化物を逆相HPLCで分離し、得られた分解フラグメントのアミノ酸配列を決定した。ホモロジー検索を行い、ポーリンなどの蛋白質がユビキチン化されている可能性を明らかにした。2.HeLa細胞の熱ショック処理に伴って高分子量マルチユビキチン化蛋白質がサイトソル内に蓄積し、核内のユビキチン化ヒストンH2Aのレベルが減少すること、一方、熱処理後に通常温度に戻して培養すると、前者のレベルが減少し、後者のレベルが増加することを明らかにした。3.各種疾患患者の血清中のマルチユビキチン鎖を定量した結果、ある種の疾患(関節リューマチなど)の患者血清中のマチユビキチン鎖の量が健常人に比べて高いことを見いだし、血清マルチユビキチン鎖の定量による臨床診断の可能性を提起した。4.出芽酵母26SプロテアソームサブユニットであるSUN2サブユニットの温度感受性変異株を非許容温度である37°Cで培養し、高分子量マルチユビキチン化蛋白質が蓄積することを明らかにし、SUN2サブユニットが26Sプロテアソームによるマルチユビキチン化蛋白質の分解に必須であることを明らかにした。
高温条件下におけるイネの登熟特性および炭水化物代謝に関する研究

近年我が国では登熟期にイネが高温に曝されることがしばしばあり、玄米収量や米の外観品質が低下してきている。高温条件下で生育した玄米では、胚乳に白色不透明部が生じるが、その部分ではアミロプラストの発達不足、あるいは異常が観察されている。そこで本研究では、高温条件下でのデンプン生合成系酵素の遺伝子発現の変化を調査するとともに、白濁部におけるデンプン特性の変化を乳白・背白といった粒のタイプ別に調査し、米の粒重低下や白濁化に関わると考えられる遺伝子を考察した。以下に結果の概要を示す。1)アミロース合成に関わる粒結合型デンプン合成酵素(GBSSI)やアミロペクチンの鎖長分布に関わるデンプン枝付き酵素(BEIIb)の遺伝子発現か高温により低下しており、再現性が確認された。2)白未熟粒のうち背白粒と乳白粒が多く発生したため、それぞれの粒の白濁部を特異的に削り取り、アミロースやアミロペクチンなどのデンプン特性を調査した結果、両白未熟粒でアミロペクチンの鎖長分布に一致した変化がみられなかったものの、アミロース含量は有意に低下していた。以上の結果より、高温により発生する白未熟粒に関して、アミロペクチンの鎖長分布に関わるBEIIbは白濁の形成に直接的には関与しない一方、GBSSIの発現低下が白濁部のアミロース含量低下に関係する可能性が示唆された。ただし、白濁部におけるアミロース含量の低下は3-4%であったため、この程度の低下が白濁に直接関与するかどうかはさらに調査が必要であると考える。登熟期の高温によって、イネ穎果の登熟特性や胚乳におけるデンプン生合成系酵素の遺伝子発現がどのように変化するのかを明らかにするために、以下のような実験を行った。1.穎果の乾物重は、対照区(昼夜温26/20°C)に比べて高温区(昼夜温33/27°C)で数日早く推移し、最終的な玄米重は、高温区で対照区の16%減少した。2.穎果のショ糖含量は、登熟期間中、対照区と高温区で大きな違いは見られなかった。3.ADP-グルコースピロホスホラーゼ、デンプン合成酵素、デンプン枝作り酵素の登熟期の遺伝子発現を対照区と高温区で経時的に比較したところ、高温区ではADP-グルコースのAGPS2a、デンプン合成酵素のGBSSI、デンプン枝作り酵素のBEIIbの発現が低下した。4.上記の遺伝子に関して、遺伝子発現の日変化を調査したところ、高温区で1日中発現が低く推移したものの、対照区との発現差はほぼ一定で、拡大する時刻は見られなかった。5.高温区で発生した白未熟粒を走査電子顕微鏡で観察したところ、白濁部ではアミロプラストの発達不足・異常が見られた。以上の結果より、デンプン生合成系酵素の遺伝子のうち、AGPS2a,GBSSI,BEIIbが穎果の玄米重低下や白濁化に関わる可能性が示唆された。今後は、代謝産物やデンプン特性などの調査を通じて、これら3つの遺伝子がコメの白濁に関わっているのかを明らかにしていく予定である。
太平洋イシサンゴ類の保全生物地理学：系統分類バイアスを考慮した群集形成機構の解明

本研究の背景は、近年顕在化しつつあるサンゴ礁生物多様性の劣化にある。サンゴ礁の生物多様性を保全するための基礎情報として、サンゴ礁生態系の基盤分類群であるイシサンゴ各種の空間情報、各種の分類学的情報が不可欠である。そして、これらの基礎情報を統合し、空間的保全優先地域を特定する必要がある。このような観点から、本研究では、イシサンゴ各種の空間情報を高解像度で収集すること、各種の分類学的情報の精度を検証することを基本的な課題として取り組んだ。具体的には、サンゴ各種の地理分布データベースの拡充を行い、サンゴ礁生物多様性のホットスポットである東南アジア各地に渡航して、大規模な野外調査を行った。タイ、スリン諸島およびプーケット島周辺(アンダマン海)の11地点で、潜水による有藻性サンゴの種多様性を定量した。また、インドネシア・北スラウェシ(ブナケン国立公園内、ブナケン島の東部と南部)で造礁サンゴに関する調査を海外カウンターパートと共同で実施した。また、フィリピン・セブ島、マクタン島、オロンゴ島、セブ島北東部カトモンなどのサンゴ礁を視察し、予備調査を行った。さらに、野外調査・骨格標本観察を基にして、ミドリイシ属サンゴを対象に形態による同定の不確実性の度合いを分析した。また文献情報から、種間交雑の起こりやすさを定量化した。これらの情報を、DNAデータベースから得られた、ミドリイシ属サンゴの核及びミトコンドリアDNAによる種間・種内における遺伝的変異情報との比較を進めた。また、ミドリイシ属サンゴ複数種を対象に、RADseq解析を実施し、SNPs情報の取得を行った。以上の成果は、国際学会などで発表した。サンゴ礁生物多様性のホットスポットである東南アジア各地において、当初計画していた野外調査を順調に実施できた。また、サンゴの地理分布や分類学的な基礎情報についても順調に収集でき、データベースの拡充を図ることができた。さらに、分子系統情報を分析することで形態的分類種と分子系統的分類種の一致性に分析も開始することができた。これらの理由から、全体として本研究は概ね順調に進捗していると判断した。今後も、東南アジアのサンゴ礁生態系において野外調査を実施し、生物多様性のホットスポットの定量を推進する。特に種のチェックリストなど基礎情報が不足している地域について、海外のカンターパートを通じて実調査の可能性を検討する。さらに、分子系統情報の分析を推進することで、イシサンゴの分類学的不確実性の評価を進める。種の分布データ、種の外部形態に基づいた分類データ、分子系統データを統合して、マクロスケールでのサンゴ礁群集の多様性パターンを定量し、その環境ドライバを明らかにする。そして、イシサンゴ多様性の進化生態学的プロセスを捕捉し、かつ、保全効果を最大化する海洋保護区の空間的優先配置分析(spatial prioritization analysis)を行う。太平洋島嶼のサンゴ礁の生物多様性を保全するための基礎情報として、サンゴ礁生態系の基盤分類群であるイシサンゴ各種の空間分布情報、各種の分類学的情報のデータベース化に取り組んだ。同時に、インドネシア、マナド(Bunaken国立公園)、カリムンジャワ諸島周辺の4地点で、潜水による有藻性サンゴの種多様性調査を行った。具体的には、種レベルの地理的レンジや標本採集や分布記載に付随した地理的ポインと情報を収集し、既存データベースから種レベルの分子情報を収集し、系統解析を行った。東南アジア島嶼の潜水調査では、イシサンゴ類の局所群集レベルの種アバンダンス(サンゴの被度データ)を収集した。そして、これらの基礎情報を統合して、サンゴ礁群集の種多様性(アルファ多様性やベータ多様性など)と系統的多様性の広域的なパターンを明らかにした。分類学的多様性の分析に関しては、ニュージーランド・台湾・香港の海洋生態学者を招聘してワークショップを開催して、多様性の緯度勾配パターンの多峰性パターン形成の歴史的要因(気候変動に対する応答)に関する分析を共同で行った。また、系統学的多様性の分析については、系統フィールドアプローチを提唱しているメキシコのマクロ生態学研究者を招聘して、イシサンゴ特異的な系統的バイアスを考慮した解析方法について討議を行った。さらに、島生態学的な観点からの研究アプローチおよび種アバンダンス分布のパターン解析については、イギリスの島嶼生物地理学研究者と共同して実施し、サンゴ群集の多様性パターンの特異性を明らかにした。野外調査のデザイン設計とデータ解析に関しては、ボゴール農科大学(インドネシア)で開催された国際学会において討議し、インドネシアの共同研究者を訪問、あるいは、台湾の共同研究者を日本に招聘して、データの共同解析などを行った。マクロスケールでのサンゴ礁群集の生物多様性情報を順調にデータベース化できた。さらに、このデータベースを活用して国際的共同研究のネットワークを形成できた。海外共同研究者との共著論文を複数編取りまとめることができた。同時に、東南アジアへ渡航し、予定していた現地調査を実施した。また、海外共同研究者を招聘あるいは訪問して、国際的ネットワーク形成を推進した。

このような観点から、本研究では、イシサンゴ各種の空間情報を高解像度で収集すること、各種の分類学的情報の精度を検証することを基本的な課題として取り組んだ。具体的には、サンゴ各種の地理分布データベースの拡充を行い、サンゴ礁生物多様性のホットスポットである東南アジア各地に渡航して、大規模な野外調査を行った。タイ、スリン諸島およびプーケット島周辺(アンダマン海)の11地点で、潜水による有藻性サンゴの種多様性を定量した。また、インドネシア・北スラウェシ(ブナケン国立公園内、ブナケン島の東部と南部)で造礁サンゴに関する調査を海外カウンターパートと共同で実施した。また、フィリピン・セブ島、マクタン島、オロンゴ島、セブ島北東部カトモンなどのサンゴ礁を視察し、予備調査を行った。さらに、野外調査・骨格標本観察を基にして、ミドリイシ属サンゴを対象に形態による同定の不確実性の度合いを分析した。また文献情報から、種間交雑の起こりやすさを定量化した。これらの情報を、DNAデータベースから得られた、ミドリイシ属サンゴの核及びミトコンドリアDNAによる種間・種内における遺伝的変異情報との比較を進めた。また、ミドリイシ属サンゴ複数種を対象に、RADseq解析を実施し、SNPs情報の取得を行った。以上の成果は、国際学会などで発表した。サンゴ礁生物多様性のホットスポットである東南アジア各地において、当初計画していた野外調査を順調に実施できた。また、サンゴの地理分布や分類学的な基礎情報についても順調に収集でき、データベースの拡充を図ることができた。さらに、分子系統情報を分析することで形態的分類種と分子系統的分類種の一致性に分析も開始することができた。これらの理由から、全体として本研究は概ね順調に進捗していると判断した。サンゴ礁生物群集に関する既存情報のデータベース化を進めると同時に、データが不足している東南アジアのサンゴ礁生態系における野外調査を推進し、生物多様性のホットスポットの定量を行う。特に種のチェックリストなど基礎情報が不足している地域について、海外のカンターパートを通じて実調査の可能性を検討する。今後も、東南アジアのサンゴ礁生態系において野外調査を実施し、生物多様性のホットスポットの定量を推進する。さらに、分子系統情報の分析を推進することで、イシサンゴの分類学的不確実性の評価を進める。種の分布データ、種の外部形態に基づいた分類データ、分子系統データを統合して、マクロスケールでのサンゴ礁群集の多様性パターンを定量し、その環境ドライバを明らかにする。そして、イシサンゴ多様性の進化生態学的プロセスを捕捉し、かつ、保全効果を最大化する海洋保護区の空間的優先配置分析(spatial prioritization analysis)を行う。
多金属複合触媒による高選択的反応の開発と炭素クラスター化合物への応用

本研究課題では,多金属複合触媒,特に遷移金属と典型金属の組み合わせを利用した高効率・高選択的有機合成反応の開発と応用を目的として研究を行っている.本年度は,鉄触媒とアリール亜鉛反応剤を用いたアリールピリジンおよびアリールイミン類の直接アリール化反応の開発に成功した.以下にその概要を述べる.前年度の研究において,鉄塩とビピリジン型配位子からなる触媒前駆体の存在下,アリールピリジンに対してアリール亜鉛反応剤を作用させると,ピリジル基近傍の炭素-水素結合がアリール化されることを見つけていた.今年度はまず本反応の最適化を完成させ,速報として報告した.続いて,本触媒系の適用範囲を拡大するべく検討を行った.その結果,官能基変換が容易であり,合成化学的価値の高いアリールイミンに対しても良好に直接アリール化を行うことができた.さらに興味深いことに,本触媒系のもとでは,通常クロスカップリング反応において良い脱離基となる芳香族臭化物,塩化物,およびスルホン酸エステル部位を有する基質に対しても,これらの官能基を損なうことなく高収率で直接アリール化を行うことができた.遷移金属触媒による炭素-水素結合の変換反応は,最も直截的な有機分子変換法として注目を集め,過去10年余りに渡って精力的に研究されてきた.しかし,従来の反応は一般的に希少貴金属触媒を用い,過酷な反応条件を必要としてきた.本研究で開発した反応は,資源豊富でかつ低毒性な鉄を触媒として用いた直接アリール化反応として初めての例であると同時に,極めて温和な条件で進むことも特筆すべきである.今後,本研究を契機として鉄触媒を用いた分子変換化学がますます発展することが期待される.本研究課題では,多金属複合触媒,特に遷移金属と典型金属の組み合わせを利用した高効率・高選択的有機合成反応の開発と応用を目的として研究を行っている.本年度は,鉄を触媒とする新規な芳香族炭素-水素結合活性化/炭素-炭素結合生成反応を開発することができた.以下にその概要を述べる.鉄は資源豊富(安価)でかつ無毒(低環境負荷)な金属として,有機合成触媒としての利用が期待されているが,いまだその適用範囲は狭く,開拓の余地が多く残されている.一方,遷移金属触媒による炭素-水素結合の解裂を伴う炭素炭素結合生成反応は,最も直接的な有機分子変換法として注目を集め,精力的に研究されてきた.しかし,従来は一般的にロジウム,ルテニウム,パラジウム等の希少貴金属が主に触媒として用いられてきており,安価な遷移金属を使った反応はほとんど知られていない.最近当研究室において,鉄を触媒とする2-プロモピリジンとフェニル亜鉛試薬の反応において,交差カップリング体である2-フェニルピリジンとともに,そのベンゼン環の2位がフェニル化された化合物がごくわずかに生成することが見出された.本反応について,金属塩,配位子,添加剤,反応温度などの種々の検討を加えた結果,以下の反応条件で鉄触媒による2-アリールピリジン類の芳香族炭素-水素結合活性化/炭素-炭素結合生成が効率的に進行することを見出した.すなわち,塩化鉄(III)と二座窒素配位子からなる鉄触媒(10-20%)の存在下,0°Cで2-アリールピリジンに対してアリール亜鉛試薬を作用させる.この際,反応系内に何らかの酸化剤が存在すると基質のアリール化が進行することが分かった.種々の酸化剤を検討した結果,酸素を徐々に導入した場合に最も収率よく生成物が得られることを見出した.本研究課題では、多金属複合触媒、特に遷移金属と典型金属の組み合わせを利用した高効率・高選択的有機合成反応の開発と応用を目的として研究を行っている。本年度は、鉄触媒、アリール亜鉛反応剤およびジクロロアルカンを用いた2-アリールピリジン類の直接的C-Hアリール化反応の開発に成功した。本反応は、安価かつ低毒性の鉄触媒を用いた炭素-水素結合活性化/炭素-炭素結合生成反応として、実験室レベルで実用的な初めての例である、以下にその概要を述べる。鉄は資源豊富(安価)でかつ無毒(低環境負荷)な金属として、有機合成触媒としての利用が期待されているが、いまだその適用範囲は狭く、開拓の余地が多く残されている。一方、遷移金属触媒による炭素-水素結合の解裂を伴う炭素炭素結合生成反応は、最も直戴的な有機分子変換法として注目を集め、精力的に研究されてきた。しかし、従来は一般的にロジウム、ルテニウム、パラジウム等の希少貴金属が主に触媒として用いられてきており、安価な遷移金属を使った反応はほとんど知られていない。本研究では、鉄触媒を用いた炭素-水素結合活性化の可能性について広範な探索的検討を加えた結果、以下の反応条件による芳香族C-H結合活性化を経るアリール化反応を見出した。すなわち、2価または3価の鉄塩と窒素二座配位子からなる鉄触媒、塩化亜鉛ジアミン錯体とグリニャール試薬から調製されるアリール亜鉛反応剤、および1、2-ジクロロアルカンを2-アリールピリジンに作用させると、ピリジン近傍のC-H結合アリール化が良好に進行する。本研究課題では,多金属複合触媒,特に遷移金属と典型金属の組み合わせを利用した高効率・高選択的有機合成反応の開発と応用を目的として研究を行っている.

本年度は,鉄触媒とアリール亜鉛反応剤を用いたアリールピリジンおよびアリールイミン類の直接アリール化反応の開発に成功した.以下にその概要を述べる.前年度の研究において,鉄塩とビピリジン型配位子からなる触媒前駆体の存在下,アリールピリジンに対してアリール亜鉛反応剤を作用させると,ピリジル基近傍の炭素-水素結合がアリール化されることを見つけていた.今年度はまず本反応の最適化を完成させ,速報として報告した.続いて,本触媒系の適用範囲を拡大するべく検討を行った.その結果,官能基変換が容易であり,合成化学的価値の高いアリールイミンに対しても良好に直接アリール化を行うことができた.さらに興味深いことに,本触媒系のもとでは,通常クロスカップリング反応において良い脱離基となる芳香族臭化物,塩化物,およびスルホン酸エステル部位を有する基質に対しても,これらの官能基を損なうことなく高収率で直接アリール化を行うことができた.遷移金属触媒による炭素-水素結合の変換反応は,最も直截的な有機分子変換法として注目を集め,過去10年余りに渡って精力的に研究されてきた.しかし,従来の反応は一般的に希少貴金属触媒を用い,過酷な反応条件を必要としてきた.本研究で開発した反応は,資源豊富でかつ低毒性な鉄を触媒として用いた直接アリール化反応として初めての例であると同時に,極めて温和な条件で進むことも特筆すべきである.今後,本研究を契機として鉄触媒を用いた分子変換化学がますます発展することが期待される.
ケタミンによる精神症状とDセリンとの関係

Wistar系雄性ラットにケタミンを長期投与(50mg/kg/day, 14days)した結果、ラット前脳部(大脳皮質、海馬、線状体)および間脳のセリンラセマーゼ遺伝子発現が有意に増加し、中脳においてDアミノ酸酸化酵素遺伝子発現が有意に減少した。これらの結果は、N-メチル-アスパラギン酸(NMDA)受容体拮抗薬であるケタミン投与により、NMDA受容体の内在性リガンドのDセリンが代償として増加することが示唆された。乖離性麻酔薬のケタミンは鎮痛作用を有することが知られている。N-メチル-D-アスパラギン酸(NMDA)受容体に選択的な内因性リガンドのDセリンをラット第三脳室内に投与し、Tail-Flick法にて抗侵害効果について解析した。その結果、1.Dセリンの脳室内投与によって、用量依存的に抗侵害効果が観察され、この効果はDセリンの作用点であるNMDA受容体グリシン結合部位の拮抗薬L-701,324によって拮抗された。2.Dセリンはモルヒネの抗侵害効果を相加的に増強し、この増強効果はL-701,324によって拮抗された。3.Dセリンの抗侵害効果はオピオイド受容体の非選択的拮抗薬ナロキソンによって拮抗された。4.L-701,324(137nmol)単独投与により、hyperalgesiaが観察された。すなわち、脳内NMDA受容体グリシン結合部位を介して、オピオイド受容体を刺激し鎮痛作用を示すことを明らかにした(Eur J Pharmacol2007,565;89-97)。また、Dセリン鎮痛効果とベンゾジアゼピン受容体との関連性を明らかにする目的として、ミダゾラムをラット第三脳室内に投与し、Tail-Flick法にて抗侵害効果について解析した。その結果、1ミダゾラムの脳室内投与によって、用量依存的にhyperalgesiaが観察され、この効果はベンゾジアゼピン受容体拮抗薬フルマゼニルによって拮抗された。2.ミダゾラムはDセリンおよびモルヒネの抗侵害効果を減弱し、この効果はフルマゼニルによって拮抗された(Eur J Pharmacol 2008,in press)。これらの結果より、Dセリンは脳内のNMDA受容体グリシン結合部位を介して、オピオイド受容体を刺激し鎮痛作用を示し、ベンゾジアゼピン受容体と連関していることが示唆された。すなわち、Dセリンは疼痛の下行性抑制系路を亢進し、鎮痛作用を有し、その効果はミダゾラムで拮抗されることが明らかとなった。現在、ケタミン長期投与によるDセリン代謝関連タンパク質の発現解析を行っている。これまで、Dセリン合成酵素のセリンラセマーゼ(Srr)はアストログリア細胞にのみ存在すると考えられてきた。Srr mRNAの詳細な組織及び細胞分布をin situ hybridization法で解析した結果、Srr mRNAは主に神経細胞に局在することを明らかにした(Arch Histol Cytol 2007;70(2):127-134.)。これらの結果は、乖離性麻酔薬のケタミンによる精神症状発現に対するDセリンの機能を解析する上で重要な知見となると考える。ケタミンの有害作用として幻覚、妄想などの統合失調症の精神症状を示すことが知られている。これらの症状はNMDA受容体拮抗薬の乱用により生じる精神症状と同様なもので、本症状がNMDA受容体グリシン結合部位の内在性リガンドであるDセリン投与することで緩和されることが示唆されている。今年度はケタミンを慢性投与(50mg/kg/days)し、脳内のDセリン合成酵素のセリンラセマーゼ(Srr)とDセリン分解酵素のDアミノ酸酸化酵素(DAO)、Dセリンの輸送体タンパク質Asc-1の遺伝子発現量について解析した。その結果、ケタミン最終投与から4時間目において前脳部(大脳皮質、海馬、線状体)および間脳のSrr遺伝子発現が有意に減少した。また、中脳においてDAOの遺伝子発現が有意に増加した。最終投与から16時間目においても線状体でSrr遺伝子発現が有意に減少した。これらの結果はNMDA受容体拮抗薬を慢性投与することにより脳内Dセリン量を減少させる方向に遺伝子発現が変化することを示している。すなわち、NMDA受容体拮抗薬の乱用により生じる精神症状がDセリンの減少によるものであることが示唆された。この結果はNMDA受容体拮抗薬の乱用により生じる精神症状がDセリン投与により緩和されることと一致している。現在ケタミン慢性投与後のラット脳内Dセリン量を解析している。本研究成果によりケタミン長期投与による統合失調症の精神症状のモデルとなりうること、また、ケタミン慢性投与による精神症状を緩和する薬物としてDセリンの有用性を示唆するものである。
生細胞内における抗がん剤の生物的全合成

研究手法は至ってシンプルであり、一つ目に、天然物生合成遺伝子を生細胞内に導入すること、二つ目に、導入した遺伝子を誘導発現させることから構成される。但し、天然物生合成遺伝子を生細胞内に導入する目的を達成するために以下に記載する幾つかの条件検討が必須である。(1)活用する天然物、天然物生合成遺伝子種の検討、(2)標的とする疾患、評価に用いる細胞種の検討、(3)導入するベクターの検討、(4)遺伝子発現条件の検討、を現段階にて想定している。
能動的学習体験を統合化するPBL型総合学習の研究

PBLを、教育改革を構想する一つの基軸として、調査研究を重ねてきた。特に、二つのPBL【問題基盤型学習(Problem-based Learning)とプロジェクト型学習(Project-based Learning)】を、緩やかな連続性の上で考察し、その特性を効果的に発揮できるカリキュラムデザインを考察した。日本では、主要教科の授業で、習得した知識・技能をペーパーテストで評価する方法が一般化しており、習得した知識を十分に活用する学習場面が少なかったといえる。学力考査で吐き出して忘れるといった弊害をなくすためには、学習した知識やスキルを問題解決のツールとして活用する学習が必須である。比較的単純で構造化されたパフォーマンス課題(問題基盤型学習)を授業後半に組み入れ、習得した知識・技能を活かす機会を与えることで、知識の深い理解を促すことが可能となる。さらに、主要科目の問題基盤型学習の導入と同時に、中長期的なカリキュラムマネジメントの視点から、身近な現実の課題に挑戦する課題解決型の総合学習(プロジェクト型学習)を各学年に計画的に配置することが、重要だと考えられる。主要教科の問題基盤型学習(PBL)で、知識とスキルを活用する機会を豊かに設け、そこで育まれた汎用的スキルを、学習者自身が興味関心を持つ課題の探究へと総動員する(本気の学びの)機会を提供するカリキュラム構想である。主要教科の問題基盤型学習(PBL)が、現実に活用できる知識や技能のリタラシーを鍛える場とすれば、総合学習におけるプロジェクト学習(PBL)は、省察力や自己調整力といったコンピテンシーを鍛える場ともいえよう。この両方の学びを相互に触発させることによって、学びの構造は活性化し、学校での学びを社会で活かそうとする自律的学習者を育成できると考えられる。日本に、能動的学習を定着させるためには、米国などのPBLを基軸とした学校のこの学習支援の様々なツールを入手、解析し、日本に適応させたものへ改良する必要がある。そのために、平成28年度は、積極的に海外のPBL校へ出向き現地調査を行い、各種の資料を入手するとともに、現場教員への聞き取り調査や、プロジェクトへの直接参加も試みた。具体的には、ヨーロッパの先進的教育が展開されているオランダの、フレネスクールやドルトンプランの学校を視察し、教育の「個別化」と「共同化」を達成するために、プロジェクト学習がカリキュラム全体の基軸としてデザインされている学校を視察した。また、日本でPBLを基軸にした学校づくりをされている長野のグリーヒルズ中学校および和歌山県のきのくに子どもの村学園へも訪問し、プロジェクトの全体的な流れを年間計画の観点から観察した。尚、プロジェクト支援の各種のツール(ルーブリックなど)や、アドバイザーとしての必要な知見に関しては、私自身が本務校の大学で担当しているPBL科目の中で実際に用いて、その効果を実地に検証に入っている。研究計画では、今まで築いてきた人間関係や人脈を使って、3年間で海外のPBL実施校を25校程度は訪問調査し、多様なPBLの実態の中から、日本の教育課程全体と調和できるPBL型の総合学習を構想したいと考えている。今年度は、米国のPBL校との日程調整が不調だったために、ヨーロッパのドルトンデンハーグなど、個別学習と協同学習の両立を志向している学校への視察を実施した。そこで行われていたPBLは、従来の教科教育を否定するものではなく、教科教育と強く結びつきながら、教科で習得した知識が、総合のプロジェクトに活用され、プロジェクトで体験できた自律的学習経験が、教科に対する学習意欲を喚起するような、相乗効果の高いもものであり、日本の中学校、高等学校の教科教育と総合学習のカリキュラムマネジメントを考える際に、大変有益な展望を与えるものであった。28年度は、能動的な学習体験を統合化できる総合学習のカリキュラムデザインの基軸としてのプロジェクト学習の活動の流れを確認すると共に、その能動的で自律的な学習活動のツールとしての「プロジェクトルーブリック」の機能と個別の目標設定機能を持った、生成型ルーブリックの調査・研究を行った。29年度は、その成果を下に、更に米国のPBLを基軸としたチャータースクールの現地調査(米国で著名なミネソタニューカントリースクールやエドビジョン系列学校)を行い、自律的学習者(Self-directed Learner)に必須のメタ認知力(Meta-cognition)の育成の具体的手法や電子化されたルーブリックの構成や機能について調査・研究した。先進的なPBL実施校では、プロジェクト活動の中核に「学習としての評価」が構造的に組みこまれおり、プロジェクト活動を学習者自身がメタ認知することは、学習評価への参画を促し、学習方略の選択性を高め、困難を克服する姿勢(レジリエンス)、学習への前向きな姿勢(Growth Mindset)を高めると同時に、学習者の自己評価力や自己調整力を育成できることが確認できた。また、学習としての評価活動は、単発的なものではなく、PBLの全体的なカリキュラムデザインにおいて、1学習の意義の自覚2プロジェクト課題の自己設定3ルーブリックのモデレーションによる生成4ルーブリックを反映したポートフォリオによる自己調整学習5学習成果の自己評価など多様で多層的な自己評価の機会を設けるカリキュラムデザインが重要であることが確認された。プロジェクト学習に期待されるコンピテンシーの内実として、メタ認知力の育成を明らかにし、それを育む手法を学会発表や論文によって公表した。能動的な学習体験を統合化できるPBL型の総合学習を構想することは、自律的な学習者(学び続ける者)の育成を目標としている。そのような自律的学習者には、現実的な課題にかかわるための実践力として様々なコンピテンシーが要請される。

そのなかでも重要な生きる力としてのコンピテンシーの一つが自分の活動を冷静にモニタリングし、自己調整できるメタ認知力(省察力)である。そして、海外の先進的なPBL実践校においては、教科のコンテンツの個別学習もさることながら、21世紀型能力の中核として、このメタ認知力を育むPBLのカリキュラムデザインが、精緻に設計されていることが、現地視察やインタビューの実施によって明らかとなった。このメタ認知力(省察力)とその転移(メタ認知的活動を他の学習領域においても自律的に展開できること)こそが、総合的な学習で育むべき実践的な力(コンピテンシー)の重要な内実の一である事が、明確となり、その力を育む具体的な手法(学習としての自己評価の機会設定のあり方や手法)の解明が進んだ事は、大きな研究の前進であると考える。PBLを、教育改革を構想する一つの基軸として、調査研究を重ねてきた。特に、二つのPBL【問題基盤型学習(Problem-based Learning)とプロジェクト型学習(Project-based Learning)】を、緩やかな連続性の上で考察し、その特性を効果的に発揮できるカリキュラムデザインを考察した。日本では、主要教科の授業で、習得した知識・技能をペーパーテストで評価する方法が一般化しており、習得した知識を十分に活用する学習場面が少なかったといえる。学力考査で吐き出して忘れるといった弊害をなくすためには、学習した知識やスキルを問題解決のツールとして活用する学習が必須である。比較的単純で構造化されたパフォーマンス課題(問題基盤型学習)を授業後半に組み入れ、習得した知識・技能を活かす機会を与えることで、知識の深い理解を促すことが可能となる。さらに、主要科目の問題基盤型学習の導入と同時に、中長期的なカリキュラムマネジメントの視点から、身近な現実の課題に挑戦する課題解決型の総合学習(プロジェクト型学習)を各学年に計画的に配置することが、重要だと考えられる。主要教科の問題基盤型学習(PBL)で、知識とスキルを活用する機会を豊かに設け、そこで育まれた汎用的スキルを、学習者自身が興味関心を持つ課題の探究へと総動員する(本気の学びの)機会を提供するカリキュラム構想である。主要教科の問題基盤型学習(PBL)が、現実に活用できる知識や技能のリタラシーを鍛える場とすれば、総合学習におけるプロジェクト学習(PBL)は、省察力や自己調整力といったコンピテンシーを鍛える場ともいえよう。この両方の学びを相互に触発させることによって、学びの構造は活性化し、学校での学びを社会で活かそうとする自律的学習者を育成できると考えられる。本年度は、PBLの本場であるアメリカでPBL実施校を急速に展開している教育支援組織エドビジョンとその本拠地ともいえるミネソタニューカントリースクールを、PBLの進化を見届ける意味でも、訪問したい。また、プロジェクト学習の支援ツールとして、最近注目を集めている電子ポートフォリオに関しては、米国のカリフォルニア州のシリコンバレー周辺の学校訪問に挑戦して、最新の資料の入手を試みる予定である。
チトクロームP-450の分子生物学:発現の分子機構

P-450は内在性の脂溶性生理活性物質の合成・分解や外来の薬物の酸化的代謝に関与している一群のヘム蛋白質である。このP-450の分子多様性の発現や各々の遺伝子の発現制御機構を明らかにすることが本研究班の目的である。研究は大別して1)分子多様性に関するもの、2)発現制御に関するもの、3)細胞内局在性に関するものの3つに大別することができる。1)に関する研究の発展は奥田がビタミンD_325-水酸化酵素をラットミトコンドリアから精製し、この酵素から胆汁酸合成の5β-cholestane-3α、7α、1α-triolの27-水酸化反応も触媒することを示した。楠瀬は腎に脂肪酸のω水酸化を触媒する4種のP-450を精製した。その中2種はPGAに対しても顕著なω水酸化活性を示した。また鎌滝、渡辺は各々P-450(M-1)、メチルコラントレン誘導型P-450のcDNAを用いてP-450の多様性を種差あるいは組織特異性の点から検討、川尻は遺伝子DNAのブロード解析によりP-450cとP-450j遺伝子のRFLPを健常人と癌患者について比較検討している。今井、清水、堀内はsite-directed mutagenesisによって変異を導入することによってP-450の分子種の多様性を示す基質結合部位や共通性を示す部位のアミノ酸の決定を行っている。2)に関するものは加藤がホルモンによって多くのP-450の発現が制御されていることを下垂体切除ラットなどを用いて明らかにし、変動するP-450の分子種とホルモンの関係を検討している。藤井はP-450c遺伝子が薬物誘導に働くXREと基礎的発現に働くBTEの少なくとも2種類の制御要素を明らかにし、船江はこのXREに特異的に結合する因子を彼の開発したHPLCを用いて精製している。3)に関する研究では大村が細胞質で合成され、ミトコンドリアに移行するP-450SCCのシグナルペプチドについて検討し、N未満の1520個のアミノ酸残基の重要性を示した。また田代はミロクソームにおけるP-450分子の局在化を研究する目的で電顕によるP-450の定量的解析法の検討を行っている。
論文作成支援システムを用いた自己説明活動の促進

自己説明(Self-explanation)とは,学習中に自らの知識を振り返り,分かっていることと分からないことを区別したり,それにもとづいて新たな情報を求めていったりする意識的な学習活動のことを言う.本研究に先立つ著者らの研究では,自己説明活動の欠点と一つと考えられる学習者にかかる心的負荷の軽減をめざし,自らの知識や理解を外化物を用いて整理,統合するために電子ダイアグラムアプリケーションを利用した学習活動を提案し,その効果を検討した.具体的には,大学学部生を対象として一般教養の心理学の科目に相当する内容である「人間の記憶システム」についての講義テープを作成し,その内容をまとめた配付資料とともに学習者に提示して自己説明をしながら学習を展開してもらった.その際,電子ダイアグラムを用いて外化物として自らの理解を整理統合する群と,通常の紙と鉛筆を利用してメモを取る群を設定し,その群間での概念的理解の違いを比較した.結果として,電子ダイアグラムを用いた群の学習者の概念的理解がより高いことが分かった.これをうけて,本研究ではさらにより有効な自己説明活動を展開してもらうための教示を考案し,その効果を知識を外化するメディアの違いと比較しながら検討した.具体的には,実験条件として方略的な自己説明を教示する群とそうでない群を設け,それぞれの群の中で電子ダイアグラムを用いる条件と紙と鉛筆を用いる条件をさらに区分した.その結果,方略的自己説明の教示は電子ダイアグラム群において有効であり,より柔軟に理解を外化することができる環境においてその効果が検証された.本研究では,概念的理解を促進するといわれる自己説明活動を情報テクノロジーを用いて支援することができるか,また,そのためにどのような機能が望ましいかを検討することであった.先行研究をもとに,テクノロジーの支援として今回考慮されたのは,(1)学習内容についての思考をダイアグラムを用いて表すコンピュータ・ツールであり,(2)その中で学習内容を二次元に意味のある形で表記するためにバックグラウンド・ビューの設定を加え,(3)さらにそれを有効に活用してもらうための教授を行った.実験計画は,2(コンピュータ・ツールの有無)×2(教授支援の有無)の4条件を設定し,それぞれに配分された学習者(大学学部生)は,心理学の記憶のメカニズムについての講義テープを聞き,それについて自己説明活動を行った.学習者の概念的理解度は,自由再生課題の結果予測,その説明,さらには正しい結果の解釈の3側面が7ポイント・スケールで評価された.その結果,コンピュータ・ツールと教授支援の交互作用が認められ,その2つの条件がそろわなければ概念的理解を促進することが難しいことが明らかになった.すなわち,コンピュータ・ツールを与えるだけではなく,それを特定の学習活動に合わせて利用する方略的知識を教授することが概念的理解をより深めるためには重要であることが示唆されたのである.自己説明(Self-explanation)とは,学習中に自らの知識を振り返り,分かっていることと分からないことを区別したり,それにもとづいて新たな情報を求めていったりする意識的な学習活動のことを言う.本研究に先立つ著者らの研究では,自己説明活動の欠点と一つと考えられる学習者にかかる心的負荷の軽減をめざし,自らの知識や理解を外化物を用いて整理,統合するために電子ダイアグラムアプリケーションを利用した学習活動を提案し,その効果を検討した.具体的には,大学学部生を対象として一般教養の心理学の科目に相当する内容である「人間の記憶システム」についての講義テープを作成し,その内容をまとめた配付資料とともに学習者に提示して自己説明をしながら学習を展開してもらった.その際,電子ダイアグラムを用いて外化物として自らの理解を整理統合する群と,通常の紙と鉛筆を利用してメモを取る群を設定し,その群間での概念的理解の違いを比較した.結果として,電子ダイアグラムを用いた群の学習者の概念的理解がより高いことが分かった.これをうけて,本研究ではさらにより有効な自己説明活動を展開してもらうための教示を考案し,その効果を知識を外化するメディアの違いと比較しながら検討した.具体的には,実験条件として方略的な自己説明を教示する群とそうでない群を設け,それぞれの群の中で電子ダイアグラムを用いる条件と紙と鉛筆を用いる条件をさらに区分した.その結果,方略的自己説明の教示は電子ダイアグラム群において有効であり,より柔軟に理解を外化することができる環境においてその効果が検証された.
広範囲・高品質な動画像伝送を実現する無線通信方式に関する研究

本課題における最終目標は,以下の目標(1)・(2)・(3)を同時に達成する通信方式の開発である。「(1)広範囲・高画質な無線動画像伝送」,「(2)送受信アンテナ数の削減」,「(3)複数のユーザ端末に対する同時伝送」。2018年度は,上記の目標(1)・(2)・(3)に関して個別に研究を行った。また,得られた成果について国内学会や国際会議で発表し,論文誌へ投稿した。各目標に対応する具体的な研究成果は以下のとおりである。目標(1)に関して,受信機側のアンテナ数を削減したシングルユーザ過負荷MIMO(multiple-input multiple-output)システムにおけるプリコーディング手法および電力割り当てアルゴリズムを開発し,従来方式と同程度の画質を維持したまま最大で約1.4倍にあたる通信範囲の拡大を達成した。目標(2)に関して,重畳符号化と逐次干渉キャンセルを併用したMIMOシステムをソフトウェアで実装し,演算量や復号性能の観点から評価を行った。また,通信状況に応じて電力割り当てを適応的に制御する新たな方式を提案し,送受信アンテナ数をそれぞれ4本から2本に削減したシステム構成においても,従来方式と同程度の画質を維持できることを確認した。目標(3)に関して,目標(1)で開発したシングルユーザ過負荷MIMOシステムをマルチユーザに拡張した。プリコーディングと指向性制御技術を併用する通信方式を新たに提案し,複数の端末に対して同時に高画質な動画像の伝送が可能であることを確認した。本課題における最終目標は,上記の目標(1)・(2)・(3)を同時に達成する通信方式の開発であり,2018年度には各目標を個別に達成することができた。残す課題は,各目標における研究成果をひとつの無線動画像伝送システムとして統合し,その評価を行うことである。以上より,「おおむね順調に進展している」と評価する。最終年度である2019年度における目標は,上記の個別目標(1)・(2)・(3)における研究成果をひとつの無線動画像伝送システムとして統合し,その評価を行うことである。具体的には,目標(2)で開発した重畳符号化および逐次干渉キャンセルを併用するMIMOシステムに対して,目標(1)で開発したプリコーディング技術や目標(3)で検討した指向性制御技術を統合することで,目標(1)・(2)・(3)を同時に達成する新たな無線動画像伝送システムを構築する。また,作成した新たな無線動画像伝送システムについて計算機シミュレーションを行い,システムレベルでその性能を評価する。