hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
脳虚血後の神経再生・炎症・遺伝子治療に関する総合的研究

各種脳梗塞実験モデルを応用して、総合的な基礎研究を行った。神経幹細胞移植による軸索再生、炎症反応の病態解明、低酸素負荷による虚血耐性メカニズムの解明を行った。移植では、軸索再生は確認できなかったが、移植細胞がホーミングする状態までは確認できた。炎症に関しては、サイクロフィリンC関連タンパク(CyCAP)がマクロファージの活性化に、重要な役割を果たすことが分かった。虚血耐性に関しては、低酸素応答による微小血管網の発達が一因子であることを示した。本研究では、脳虚血後の神経再生や炎症の病態を解明し、治療法を開発することを目的として、複数の脳虚血動物実験モデルを用いて総合的研究を行う。(1)独自のミニブタラクナ梗塞モデルを用いて神経幹細胞移植の効果を検証する。神経細胞の再生ではなく、ミエリンや軸索の再生を目指す点がユニークである。移植細胞を磁性体でラベルすることにより、MRによりホスト脳における移植細胞の振る舞いを検証する。(2)脳虚血後の脂質・タンパク発現の変化をオミクス解析により網羅的に検討する。また、これまでの研究の発展型としてCyCAPやMKP-1などの炎症関連タンパクに注目する。神経再生と炎症反応の関連性を考慮しながら、その分子メカニズムへの糸口をつかむ。(3)低酸素状態の細胞における重要な転写調節因子であるHIF1とその下流の分子群に注目し、HIF1トランスジェニックラットを用いて解析する。またHIF1による神経再生や虚血耐性の増強効果を検証する。(4)独自に開発している新型ヘルペスウィルスベクターが神経系への遺伝子導入方法として優れ、治療目的ベクターとして使用可能か検証する。また、これを用いたEGF/FGF遺伝子導入により、遅発性神経細胞死後の神経再生を促進できるか検証する。ラクナ脳梗塞モデルを用いた幹細胞移植療法の開発皮膚由来の幹様細胞の培養実験と分化誘導実験を次の様に行った。GFP-transgenicマウスの耳介より採取した組織を組織分散して、組織片を培養液DMEM/F12中で機械的に分離処理し、培養プレート中の培養液DMEM/F12に浮遊させた。培地に、1.5%B27supplement、1.5%methylcelluloseを加え、さらに、bFGF10ng/ml、EGF20ng/mlを週に3回加えると、皮膚由来幹様細胞を培養しえた。浮遊培養細胞を集め細胞分離処理を行い、継代培養にも成功した。さらに分化誘導を行い、免疫組織学的に神経系細胞に分化する条件を特定した。また、動物実棟の改修が済み、ミニブタ脳梗塞モデルを作るためのセットアップを行った。脳虚血後海馬神経細胞におけるプロテオミクス解析虚血脳に対する皮膚由来幹細胞の移植実験GFP-transgenicマウスの耳介より採取した組織から、浮遊培養糸で、皮膚由来幹様細胞を作成した。この細胞を、虚血損傷後のマウス梗塞脳に移植した。移植細胞が、うまく生着せず、虚血条件や移植条件を変えて実験を行った。結果、4週間後には移植細胞が生着生存した。移植細胞は、穿刺針の腔に沿って1ヶ所に集族して存在しており、梗塞に陥った脳全体に遊走移動している所見は認められなかった。これらの細胞を、神経系細胞の抗体であるNeuN、GFAPで蛍光染色したが、いずれも染色されず、移植生存細胞は、マウスの神経症状(片麻痺)を改善しなかった。皮膚由来幹様細胞は、組織採取の容易さと、自家移植が可能なため免疫抑制剤が不要という、大きな利点を持つが、生体内での生着や分化の条件が重要と考えられる。脳虚血後海馬神経細胞におけるプロテオミクス解析脳組織におけるプロテオミクス解析を進めてきたが、蛋白質同定に当たり、もともと発現量の少ないものを同定することに、大きな困難を伴い、詳細な条件検討を必要とした。特に、ゲルからの蛋白溶出過程において、trypsinなどの酵素の種類、量、反応溶液量などの工夫を必要とされた。結果として、質量分析における同定率を高めることができ、36因子が耐性の候補因子としてあげられ、そのうち、可能性の高い9因子を同定をすることができた。HIF-1トランスジェニックラットより確実なHIF-1発現をとらえるために、両側内頚動脈閉塞時間を様々に調節し、さらに脱血による低血圧を閉塞時間中に加えることで側副血行路の違いによる個体差を排除した。検討の結果、ラットにおける最適な虚血負荷の程度を見出した。(平均血圧40±10にて10分間の両側内頚動脈閉塞)ラット遅発性神経細胞死における網羅的分子動態解析神経細胞の虚血脆弱性・メカニズムを解明することを目的とする。新たなアプローチとして質量顕微鏡法を用いた分子imagingにて、ラット全脳虚血モデルを用いて遅発性神経細胞死に至る海馬における分子動態変化の解析を行った。経時的にCA1領域の神経細胞死、グリオーシス、炎症等を病理組織学的に評価・解析した。

これに対比して、質量顕微鏡法による分子imagingにてリン脂質の分子動態変化を解析した。CA1領域特異的にPosphatidylcholine(PC)(16:0/18:1)、LysoPC(16:0)、Ceramide(18:0)が経時的に増加し、PC(18:0/18:1)、Sphingomyelin(SM)(16:1)は経時的に変化がないことが示された。またCA1の神経細胞層特異的にPC(16:0/16:0)やSM(18:0)が経時的な増加が示された。細胞死の過程で海馬において細胞膜の主要構成成分であるリン脂質が脂肪酸組成により異なる局在を示したことから、リン脂質の生理活性がアポトーシスや炎症反応等に関与することが示唆された。ラット脳梗塞モデルにおける炎症マーカーの同定と検証脳虚血ストレス下におけるMKP_1(Mitogen activated protein Kinase Phosphatase-1)の発現・調節を検証した。MKP-1 mRNAは虚血ストレス導入後、急性期より虚血側大脳半球において特異的に発現上昇が認められた。発現はischemic coreよりもむしろ虚血遠隔部の皮質に強く発現が認められた。発現は1時間から3時間にかけてピークを認め24時間から3日にかけて負荷前と同程度にもどった。またMKP-1 proteinは虚血辺縁部を中心として認められ、急性期においてneuronに発現していた。MKP-1は虚血ストレスに対対するbiological responseの強度及び持続時間を調節することによりストレス応答の調節を行っている分子ではないかと考えられた。脳虚血後の海馬神経細胞における網羅的分子イメージング神経細胞の虚血脆弱性・メカニズム解明のために、新たなアプローチとして質量顕微鏡法を用いた分子imagingを施行した。ラット全脳虚血モデルを用いて遅発性神経細胞死に至る海馬における分子動態変化の解析を行った。CA1領域の神経細胞死、グリオーシス、炎症に関する病理組織学的評価と同時に、それに対比する切片で、質量顕微鏡法により、リン脂質の分子動態変化を解析した。CA1の神経細胞層特異的にPC(16:0/16:0)やSM(18:0)が経時的な増加が示された。質量顕微鏡法による生体組織におけるリン脂質の脂肪酸組成による局在分布の違いを可視化し解析することが可能となり、神経細胞の虚血脆弱性・メカニズムを解明する一助となると考えられた。HIF-1に注目した虚血耐性獲得メカニズムの検証低酸素負荷によりHIF-1(Hypoxic inducible factor-1)αの誘導を行った。HRE(hypoxia responsible element)
視線速度精密測定による系外惑星探索

現在までに、800以上の系外惑星が検出されており、Kepler宇宙望遠鏡によってさらに数千に及ぶ系外惑星候補天体が発表されている。これらの発見による統計的な理解によって、中心星から比較的近傍の惑星についての性質はよく知られるようになった。しかし、これは太陽と似た特徴(質量・有効温度)を持つ恒星(太陽型星)についての理解である。太陽よりも1.5倍以上重い恒星については、主系列段階では高速自転や高温であることによって観測困難な条件となるため、これらの恒星の進化が進んだ段階である、準拠星・巨星と呼ばれる段階になって初めて高精度な観測が可能となる。巨星周りの惑星探索の結果によれば、準拠星・巨星周りでは軌道長半径が0.6AU以内の惑星は極めて稀少で、太陽型星における惑星の分布とは質量にして1.5太陽質量を境に明らかに傾向が変わることが分かっている。これが恒星進化による後天的なものか、あるいは形成過程段階で決まるのかは自明ではなく、これを明らかにすることは中心星の有効温度の違いによる惑星形成・及び円盤進化を理解する上で極めて重要となる。我々は、中心星金属量が比較的多い主系列星は、同じ有効温度でも質量が0.2-0.4太陽質量程度大きくなることに着目し、1.5太陽質量程度の高金属量太陽型主系列星周りの惑星探索を4年間継続して行ってきた。その結果、1.4,1.5太陽質量の恒星周りにそれぞれ2個,1個の系外惑星を検出した。これらの惑星系は、主系列段階としては最も重い中心星質量を持つ系である。検出された惑星は1AU以遠にあることから、1.5太陽質量付近で傾向が大きく変わることを支持している。従って現在までの結果では、惑星形成段階の中心星の有効温度の違いによる惑星形成の傾向に差異は見られないと考えられる。ただし、1個の惑星を持つ系は、より高精度な追観測を行えば10日程度のタイムスケールの短周期惑星が検出できる可能性がある。この惑星の存在が確かであれば、現在までに分かったことと大きく異なる傾向が見られるため、今後も継続してこの惑星系を追観測する必要があるだろう。我々は視線速度精密測定によって、すばる望遠鏡を用いた金属量豊富な太陽型星周りの系外惑星探索国際プロジェクト「N2Kコンソーシアム」と、岡山天体物理観測所(OAO)の188cm望遠鏡を用いた系外惑星探索を精力的に進めている。太陽型星周りの系外惑星は現在までに多く見つかっているが、現在もなお、軌道パラメータの分布領域を逸脱するような全く新しい性質を持つ系外惑星が発見されている(e.g.Harakawa et al. 2010).また、プロジェクト開始当初のデータの蓄積により、これまで見えてこなかった太陽系の木星と同等以上の長周期軌道の惑星の検出も視野に入っており、今後とも継続的なモニタリングが不可欠である。同時に、恒星質量と惑星系の関連性を調べるための手段として、太陽よりも質量が大きい恒星(早期型星)についても、探索が行われているが、現在ではOAOでのサーベイなどにより巨星という晩年の段階に至った恒星についてのみ分かってきている状況で、必ずしも主系列段階の状態を反映しているとは言えないため、進化の影響を除くために早期型主系列星周りの惑星探索が必要である。こういった問題意識のもとで、私は初年度研究計画に則り、OAOにてN2Kプロジェクトにて惑星系と思われる天体について集中的に追観測を行った。同時に長周期惑星の傾向を探るため、プロジェクト初期段階で視線速度の変動が小さいために追観測が行われなかった天体についても観測を行い、結果2つの惑星が同一の天体を周回する複数惑星系を同定した。さらにその他2つの惑星系と思われる天体を特定した。これらは惑星形成論に重要な提言を与える可能性があり、現在論文執筆中である。早期型主系列星周りの惑星探索の第一歩として、私はすばる望遠鏡でヒアデス星団に属するA型星について超高SN比観測によりノイズを極限まで抑えたデータを取得し、視線速度測定精度を調べることでこれらの天体での惑星探索が可能かどうかを調べた。その結果、恒星の自転速度が大きい天体については惑星検出に十分な精度が得られなかったが、解析アルゴリズムの最適化や観測天体のパラメータを制限するなどの工夫で惑星検出可能な精度を追求していきたい。我々は、中心星金属量が比較的多い主系列星は、同じ有効温度でも質量が0.2-0.4

太陽質量程度大きくなることに着目し、1.5太陽質量程度の高金属量太陽型主系列星周りの惑星探索を4年間継続して行ってきた。その結果、1.4,1.5太陽質量の恒星周りにそれぞれ2個,1個の系外惑星を検出した。これらの惑星系は、主系列段階としては最も重い中心星質量を持つ系である。検出された惑星は1AU以遠にあることから、1.5太陽質量付近で傾向が大きく変わることを支持している。従って現在までの結果では、惑星形成段階の中心星の有効温度の違いによる惑星形成の傾向に差異は見られないと考えられる。ただし、1個の惑星を持つ系は、より高精度な追観測を行えば10日程度のタイムスケールの短周期惑星が検出できる可能性がある。この惑星の存在が確かであれば、現在までに分かったことと大きく異なる傾向が見られるため、今後も継続してこの惑星系を追観測する必要があるだろう。当初想定した通りのペースで観測データの蓄積は進んでおり、複数の惑星系の検出も行われた。また、早期型星についても有用なデータの取得が行われた。当初の研究計画と比べると、概ね予想通りの進捗と言える。N2Kコンソーシアムの状況は先述の通り概ね順調に進んでいるが、今後は単純な惑星発見だけに留まらず、統計的な議論を想定したデータの取得を行い、まだよく分かっていない長周期惑星について言及ができるようにターゲット選定をさらに注意深く行う必要があるだろう。早期型主系列星については視線速度測定精度がまだ十分とは言えないので、疑似スペクトルによる解析シミュレーションなどから、最適な精度が得られるSN比や恒星パラメータ領域を制限することが必要である。このことは同時に解析アルゴリズムの最適化にも繋がり、太陽型星での測定精度向上などにもフィードバックできる重要な課題であるので、精力的に進めてゆきたい。
複合現実空間における痛覚・温冷覚提示に関する研究

複合現実空間では,仮想物体を重畳描画することによって,実物体の視覚的な外観を変化させることができる.それ故に,視覚(仮想空間)と触力覚(実空間)との間に差異をつくり出すことで,視触覚相互作用のメカニズムを解析することができる.本研究グループでは,これをMR型視覚刺激とし,視覚情報の変更が触知覚に与える影響を検討してきた.その一つの研究として,私たちは皮膚感覚の中で痛覚・温冷覚に関して着目した.第一段階では,MR視覚刺激による各知覚位置への影響を検証した.実験では痛覚・温冷覚提示と視覚刺激の位置に差異を生じされて提示する.このとき,視覚刺激が痛覚・温冷覚の知覚位置に影響を与えることを確認した.複合現実空間(Mixed Reality; MR)では,仮想空間における視覚刺激と実空間における触覚刺激に齟齬を生じさせることが可能である.そこで,我々はMR空間を用いて視触覚間の差異を敢えて生じされることにより,視覚刺激と各種触覚刺激との相互作用に関する研究を行っている.その新しい取り組みとして,本研究ではMR空間における痛覚・温冷覚提示に関する研究を行っている.研究期間内に行う実験は,大きく分けて2本柱となっており,視覚刺激が痛覚・温冷覚に影響を及ぼす範囲に関する実験と視覚刺激を融合することによる触覚強度に関する実験である.初年度の計画として,前者の視覚刺激が痛覚・温冷覚に影響を及ぼす範囲に関する実験を予定していたので,この実績について報告を行う.実験の段階として,痛覚・温冷覚の両者とも同じ手順で行い,まずは視覚刺激の提示位置を実際の触覚提示位置とずらした場合における知覚位置への影響を,次に触覚刺激をファントムセンセーションで提示した場合に視覚刺激の提示位置による影響をそれぞれ系統的実験により明らかにした.これらの結果では,痛覚・温冷覚の両者で視覚刺激を提示した位置付近に触覚刺激が感じられ,ファントムセンセーションにおいても同様に視覚刺激に誘導された.特に痛覚は刺激箇所がわかりやすいため,ファントムセンセーションのような現象は起こりづらく,また視覚刺激による影響も受けにくいと予想していた.しかし,予想とは反してファントムセンセーションや視覚による刺激位置の錯覚も生じされることが明らかになった.複合現実感(Mixed Reality; MR)の技術は,仮想空間における視覚刺激と実空間における触覚刺激に齟齬を生じさせることが可能である.そこで,我々はMR空間を用いて視触覚間の差異を敢えて生じされることにより,視覚刺激と各種触覚刺激との相互作用に関する研究を行っている.その新しい取り組みとして,本研究ではMR空間における痛覚・温冷覚提示に関する研究を行った.痛覚は,鋭敏に反する感覚であり,知覚位置を明瞭に感じる.それに比べ,温冷覚は受容器が少なく,知覚位置を曖昧に感じる場合がある.そこで,MR型視覚刺激がこれら両者の知覚位置への影響を系統的実験・考察を行った.また,触覚の知覚位置に関する錯覚現象として,ファントムセンセーション(Phantom Sensation; PhS)がよく知られている.このPhSとMR型視覚刺激を組み合わせることによって,更なる自由度の向上が見込める.本研究では,MR型視覚刺激が痛覚・温冷覚におけるPhSの知覚位置に与える影響も合わせて実験を行った.温冷覚PhSについては,先行研究より確認されていたが,痛覚PhSに関しては確認されていなかった.そこで,実験の段階として,まず痛覚・温冷覚におけるPhS発生を確認した.次に,痛覚・温冷覚の両者とも同じ手順で行い,まずは視覚刺激の提示位置を実際の触覚提示位置とずらした場合における知覚位置への影響を,または触覚刺激をファントムセンセーションで提示し場合に視覚刺激の提示位置による影響をそれぞれ系統的実験により明らかにした.これらの結果では,痛覚・温冷覚の両者で視覚刺激を提示した位置付近に触覚刺激が感じられ,PhSにおいても同様にMR型視覚刺激に誘導された.特に痛覚は刺激箇所がわかりやすいため,PhSのような現象は起こりづらく,またMR型視覚刺激による影響も受けにくいと予想していた.しかし,予想とは反してPhSやMR型視覚刺激による刺激位置の錯覚も生じされることが明らかになった.複合現実空間では,仮想物体を重畳描画することによって,実物体の視覚的な外観を変化させることができる.それ故に,視覚(仮想空間)と触力覚(実空間)との間に差異をつくり出すことで,視触覚相互作用のメカニズムを解析することができる.本研究グループでは,これをMR型視覚刺激とし,視覚情報の変更が触知覚に与える影響を検討してきた.その一つの研究として,私たちは皮膚感覚の中で痛覚・温冷覚に関して着目した.第一段階では,MR視覚刺激による各知覚位置への影響を検証した.実験では痛覚・温冷覚提示と視覚刺激の位置に差異を生じされて提示する.このとき,視覚刺激が痛覚・温冷覚の知覚位置に影響を与えることを確認した.痛覚に関する実験は,比較的に早く進捗したので,国際会議を含めて関連学会での発表や論文も投稿して採録されている.また,発表した関連学会でも学術奨励賞を受賞するなど多くの関心を得ることができた.温冷覚に関する実験では,学会発表などの実績はまだないが,計画通りに実験は進んでおり,現在は知見をまとめて論文投稿の準備を行っている段階である.バーチャルリアリティ今後も引き続き研究計画通りに進めていき,関連学会への学会発表・論文投稿はもちろん,特に今年度は関連の国際会議が国内で行われるので,展示発表も積極的に行っていく予定である.

次年度に関連の国際学会が,国内で多く開催される.その際,展示発表を考えており,その費用を計上するため,次年度の予算として使用することにした.ISMAR2015(福岡)やSIGGRAPH Asia 2015(神戸)が国内で開催されるため,展示発表を行う予定にしている.主に展示発表を行う際の費用として計上している.
社会的費用を考慮した社会資本アセットマネジメントに基づく地域リスクガバナンス

高齢化する膨大な社会基盤施設に対して,維持管理費や技術者の減少・不足が課題となっている.道路舗装,橋梁,危険斜面など複数の社会基盤施設を対象とし,それらを同等に取り扱うことで,道路ネットワーク全体の安全性を確保する総合的社会資本アセットマネジメントの手法を開発した.また,地域協働で道路施設管理を担うための仕組みづくりと人づくりに着目し, CAPDサイクルを廻すための地域リスクガバナンスシステムを開発した.高齢化する膨大な社会基盤施設に対して,維持管理費や技術者の減少・不足が課題となっている.道路舗装,橋梁,危険斜面など複数の社会基盤施設を対象とし,それらを同等に取り扱うことで,道路ネットワーク全体の安全性を確保する総合的社会資本アセットマネジメントの手法を開発した.また,地域協働で道路施設管理を担うための仕組みづくりと人づくりに着目し, CAPDサイクルを廻すための地域リスクガバナンスシステムを開発した.1.社会資本アセットマネジメントに係る社会的費用の構成要素の整理社会資本アセットマネジメントを多面的に評価するための指標として,社会基盤施設を対象に,構造物の劣化や災害・事故リスクによる影響について,人々の心理的効果を含めて抽出し,社会的費用の側面から定義するとともに,それらの享受主体を特定し,便益帰着構成表に整理した.2.CAPDサイクルの運用主体と役割の整理社会基盤メンテナンスエキスパート養成ユニットで提案しているCAPDサイクルを基に,不足している項目を検討するとともに,各項目に対する運用主体(担い手)と能力(実行可能レベル),および各項目の担い手として必要な役割を整理した.3.CAPDサイクルの運用主体の能力を考慮した役割分担と運用方法の検討社会資本アセットマネジメントに関する専門技術者(岐阜県の社会基盤メンテナンスエキスパート(ME),長崎県の道守など)を中心にして,各運営主体の能力を考慮した役割分担とそのメリット・デメリットを整理した.特にモニタリングについては,同時に清掃や簡易的な補修を実施することにより,維持管理の効率性が高まり,構造物の延命化に通じる可能性が高いことから,その手法や手順,体制について検討した.4.地域リスクガバナンスに係る現状と課題の整理専門技術者を中心とした地域協働型の運用方法と組織体制を前提として,地域住民が安全で安心して暮らせる社会経済システムのための地域リスクガバナンス手法について,現状と課題を整理した.道路舗装,橋梁等の社会基盤施設を対象に,これらを社会経済システムの中で一体的に管理する社会資本アセットマネジメントを本格的に実践してくため,地域協働型でCAPDサイクルを廻し,構造物の劣化および災害・事故等のリスクに対して安全で安心して暮らすための地域リスクガバナンスのシステム構築に向けて検討した.1.多面的評価に基づく社会資本アセットマネジメント手法の開発道路ネットワークの構成要素である,橋梁および舗装に関して,多面的な社会的費用を考慮した最適維持管理レベルを検討した.個々の構成要素の最適サービス水準を決定する方法論を構築するとともに,所与の予算制約下における最適維持管理戦略策定を検討した.その結果,最適サービス水準は交通量が多いほど高く維持することでライフサイクルコストの縮減が可能である,などの知見を得ている.2.専門技術者を活用した地域協働型のCAPDサイクルシステム手法の開発社会基盤メンテナンスエキスパート(ME)や道守など,社会資本アセットマネジメントの担い手として養成されている専門技術者を有効活用するためのアウトソーシング手法について,地域として一体的に管理する範囲や体制,企業間連携による効果を整理した.3.安全・安心な暮らしのための地域リスクガバナンス手法の開発リスクガバナンスのコアとなる戦略的計画立案手法について,CAPDサイクルに馴染むような変更・修正し易い計画を立案可能な手法を検討した.また,岐阜県メンテナンスサポーター等の地域の人材や仕組みを有効活用した協働型の地域リスクガバナンスのフレームワークを検討した.さらに,地域リスクガバナンスの担い手としての持続的な人的ネットワークの構造やその形成に関して,史的なアプローチを試み,消防団を母体とした地縁組織に支えられ,まちのリスクガバナンスを如何に可能にしてきたかについて分析した.道路舗装,橋梁,斜面などの社会基盤施設を対象に,これらを社会経済システムの中で一体的に管理する社会資本アセットマネジメントを本格的に実践してくため,産官学民による地域協働型でCAPDサイクルを廻し,構造物の劣化および災害・事故リスクに対して,安全に暮らせるための地域リスクガバナンスシステムを開発した.1.社会的費用を考慮した社会資本アセットマネジメント手法の開発道路舗装,橋梁,危険斜面を対象として,それらを同等に取り扱うことで,より効率的に道路ネットワークの安全性を確保する総合維持管理手法を開発した.リスク評価に基づいて複数工種における対策必要性を一元的に定量評価し,道路ネットワーク全体のリスクを効率的に減少させる道路施設あるいは区間を抽出する方法を開発した.2.地域協働型インフラ管理におけるCAPDサイクルシステムの開発膨大な施設数,技術者不足,厳しい財政などインフラ管理に関する課題が多い地方都市を対象として,産官学民連携による地域協働型インフラ管理を提案し,主体間の関係および各主体の果たすべき役割を整理することで,実践可能なCAPDサイクルシステムを開発した.3.災害・事故リスクに対し安全な暮らしのための地域リスクガバナンス手法の開発地域リスクガバナンス手法として,多様な主体が協働で道路施設管理を担うための仕組みづくりと人づくりに着目し,地域協働型道路施設管理手法を開発した.具体的には,仕組みづくりの方向性として「自治体問の連携」,「民間活力の活用」および「住民参加」を示した.

また,人づくりの方向性として「専門家の育成」,「住民の主体的な活動の創出」を示し,人づくりを仕組みづくりに結びつけるために「中間支援組織の活用」が重要であることを示した.また,史的な調査・分析を通して,我が国では,それが成立する可能性が高いことを示した.
イノベーション，企業間競争及び国際的生産活動のダイナミックスに関する研究

2018年度は当初の研究計画に沿って研究を遂行し、以下のような研究成果を上げることができた.・技術的競争関係と財市場の競争関係を区別して貿易・FDIと技術スピルオーバー間の研究:地域貿易協定(RTA)の「深度」を考慮した分析を取り入れた研究の成果をThe World Economy誌に公表した.・企業の国際的生産・供給活動のダイナミックス:理論モデルの構築、実証分析のためのデータ整備と分析手法の検討を行った.地域貿易協定(RTA)の締結が日本の多国籍企業の海外進出や研究開発のグローバル展開に与える影響の分析と、RTA等の国際協定の締結が政策的不確実性(PU)を低下させる効果に着目しながら、PUがFDIやアウトソーシングなどを通じて企業の海外展開に与える影響の分析も研究した.加えて、日本企業の海外進出やアウトソーシングに関するデータ以外に、世界各国の貿易・FDIのデータ等の整備を行った.・RTAが企業間競争関係とイノベーションに与える影響の分析:RTAの「深度」が進展することで加盟国の企業間で共同研究が促進される効果に関して、理論と実証の両面から分析を行った.本テーマに関する予備的な研究成果を国内外の学会及びセミナーで報告した.・ナイト流不確実性下での企業の国際的生産活動に関する分析:前年度から引き続き本テーマに取り組み、ナイト流不確実性に関する研究の成果をEconomic Theory誌やAnnals of Operations Research誌に公表した.・公害物質を排出する混合寡占企業の排出削減のための研究開発(R&D)活動が産出量と排出量に与える影響について理論分析を行い、研究の成果をAustralian Economic Paper誌に公表した.2018年度当初は次の6つの研究内容に取り組む計画であった:研究計画は(1)技術的競争関係と財市場の競争関係を区別して貿易・FDIと技術スピルオーバーとの関係の分析、(2)地域貿易協定(RTA)の締結が日本の多国籍企業の海外進出や研究開発のグローバル展開に与える影響の分析、(3) RTAの締結が政策的不確実性を低下させる効果に着目しつつ、その不確実性がFDIやアウトソーシングなどを通じて企業の海外展開に与える影響に関する分析手法の検討、(4)企業の国際的生産・供給活動のダイナミックスに関する理論モデルの構築と実証分析を行うためのデータ整備、(5)ナイト流不確実性下でのリアルオプションの枠組みを用いて、ナイト流不確実性が企業の国際的生産・供給モードの選択にどのような影響を与えるかに関する理論分析を中心として更なる研究の推進、及び(6)公害を発生させる混合寡占企業の排出削減のための研究開発活動が産出量と排出量に与える影響の理論分析、である.これらの研究については、おおむね計画通りに実施することができた.これらに加えてRTAの「深度」が進展することで加盟国の企業間で共同研究が促進される効果に関して、理論と実証の両面から分析に着手することができた.以上の通り2018年度末時点での研究の進捗状況はおおむね順調に進展している.次年度の研究計画は以下の通りである.・地域貿易協定(RTA)が企業間競争関係とイノベーションに与える影響に関する分析:2018年度から分析を始めた、RTAの「深度」が進展することで加盟国の企業間で共同研究が促進される効果に関して、次年度(2019年度)は理論と実証の両面から分析を更に進める.新たに取り組むサブテーマとして、RTAの「深度」と加盟国の企業間での技術移転との関係を理論と実証の両面から分析する.・企業の国際的生産・供給活動のダイナミックスについて、政策的不確実性(PU)が企業の国際的生産・供給活動のダイナミックスに与える影響に着目し、企業の参入・退出に関する理論分析を行うと共に、日本企業の海外進出やアウトソーシングに関するデータ以外に、世界各国の貿易・FDIのデータ等を用いてその実証分析を行う.この分析では、RTAや二国間投資協定などの貿易や取引に関する国際的な協定がPUを低下させる効果を理論と実証の両面から考慮する.・ナイト流不確実性下での企業の国際的生産活動に関する分析:2018年度に引き続き、ナイト流不確実性下でのリアルオプションの枠組みを用いて、ナイト流不確実性が企業の国際的生産・供給モードの選択にどのような影響を与えるかに関して、理論分析を中心に研究を更に推進する.・汚染物質を排出する寡占企業の産出量・汚染物質排出量と排出削減のための研究開発の関係を国際貿易を考慮しながら理論的に分析する.平成28年度の実施計画に基づき,理論・実証分析を下記の通り実施した.1.「RTAが企業間競争関係に与える影響の分析」では,RTAの締結状況が多国籍企業(MNE)の生産ネットワーク構築や研究開発のグローバル展開に与える影響を分析するために,まずはRTA協定に含まれる条項の種類から経済統合の深化の程度を測定し,それが協定加盟国間の技術スピルオーバーに与える影響について実証分析を行った.また,RTAが自由貿易協定(FTA)である場合には原産地規則(ROO)が設定されるが,ROOの水準に応じて域外国企業が域内に生産拠点を設けるかどうかを選択し,それが域内国企業への技術スピルオーバーの有無を左右するメカニズムに着目した理論分析を行った.その結果,GATT/WTOを中心とした多国間貿易自由化が進展するにつれて,最適なROOの水準が低下するという興味深い理論的予測を得た.2.「所有形態によるイノベーション及び国際化戦略の相違に関する分析」では,特に現在も大きな社会問題である環境と生産活動に焦点を当て,排出量削減のための企業のイノベーションに分析を集中させた.分析モデルとして先行研究で多く用いられた純粋寡占モデルではなく,私企業と公企業(国営企業)からなる混合寡占モデルを取上げている.

混合寡占とイノベーションの関係の解明に向けたモデル分析を実施中である.3.「ナイト流不確実性下での企業の国際的生産活動に関する分析」では,コストや需要,規制・政策等の様々な要素に各種の不確実性が内在することを踏まえた上で,如何なるタイプの不確実性がどのような影響を国際的生産・供給モードの選択に与えるかに分析を集中して研究を進めている段階である.この研究の進捗状況に付いてはほぼ計画通りに進んでいる.全体的に,研究を計画通りに進めるために以下のことを行う.理論・実証分析を含む研究テーマでは,全体的に理論分析を先行さる,その結果得られた予備的な分析成果を基に,データを基にした実証的統計解析を行う.特に,本年度は実証研究を行うために,必要な個票データの収集に努め,理論モデルと整合する項目の整理と統計解析を実施する.他方,理論分析を主とする研究テーマに付いては従来通り,モデルの構築と数理解析を行い,予備的な理論的成果を求めてゆく.予測できないことが起きる場合には代表者及び分担者の間で連絡を密に取りそのような事態の影響を最小限に抑える.平成29年度は当初の研究計画に沿って研究を遂行し、以下のような研究実施状況であることを報告する。1)日本の多国籍企業の海外進出に関するデータと特許引用データを用いて、海外直接投資(FDI)の類型と技術スピルオーバーの関係に関する予備的な実証分析を行なった。実証分析からは、垂直的FDIや水平的FDIといったFDIの類型と技術スピルオーバーとの間に一定の関係が見られることを示す暫定的な推定結果が得られた。また、技術的な競争関係と財市場の競争関係を区別しながら、貿易・FDIと技術スピルオーバーとの関係を分析する研究に取り組み、分析手法について検討を行なった。2)「ナイト流不確実性下での企業の国際的生産活動に関する分析」では、ナイト流不確実性下でのリアルオプション分析の枠組みを用いて、ナイト流不確実性が子会社生産かアウトソーシングかといった企業の国際的生産・供給モードの選択にどのような影響を与えるかに関して、理論分析を中心に研究を進めた。3)有害物質を排出する混合寡占企業の排出量削減のためのR&D投資と政府の排出課税の排出量削減効果に関する理論分析では3段階モデルを用いて、それらが最終的に企業の有害物質の排出量にどのような効果を有するかを考察すると共に、政府の排出に対する最適課税の分析を行なった。加えて、これらの分析結果と純粋寡占企業の分析結果との比較分析を行なった。なお、昨年度の暫定的な研究実績については研究発表の欄で紹介している。平成29年度の実施計画は「研究の初年度に行なった理論分析の成果を踏まえ、平成29年度から本テーマに関する本格的実証研究に取り組む。Bloom et al. (2013)が提案した技術のスピルオーバー効果と財市場での競争効果を区別して計測する手法に依拠しながら、技術的競争関係と財市場の競争関係をそれぞれ計測する。その上で、日本企業の海外進出に関する企業レベルのデータ、貿易データ及び特許データを統合して貿易及びFDIと企業のR&Dの関係に関する実証分析を行なう。
1949年革命前夜の中国における社会秩序の様相とその変容

本研究は、新たに発掘した史料群を使用することによって、1949年革命前夜の中国において戦時動員がどのように実施され、その過程でどのような矛盾を生み出したのか、そしてその矛盾が当時の社会秩序に対してどのような影響をもたらしたのかを分析した。その結果、本研究は、革命前夜の社会秩序の変容が、革命後の政治的激動や政策展開に重要な社会的基盤を提供したことを明らかにした。本研究の目的は、中国の戦後内戦期に焦点を絞り、当該期の政治や経済の変遷ではなく、それらを根底において規定する社会秩序の様相やその変容を具体的に描き出すことにある。これによって、1949年革命以降の政治的激動につながる社会の側の前提条件を明らかにする。本年度は4年計画の第1年目であるが、主に以下のような研究を実施した。第1点は、研究代表者および分担者(ただし、分担者の一人である金子は他の外部資金を使用)は、上海市档案館を1週間訪問し、それぞれの役割分担に即して史料の調査・収集を行なったことである(8月16日23日)。これによって、本研究に関連する史料を多数収集することができ、今後の研究の進展につながる実りある作業となった。また、その際、現地で研究打合会を開き、研究情報の交換や連携方針の確認などを行なった。第2点は、他の外部資金を活用して、研究代表者が四川省档案館を2週間程度訪問し、当時の四川省政府社会処の文書を調査・収集したことである(9月13日24日)。同社会処は社会行政を担った部門であり、その未刊の文書は戦後内戦期の社会実態をうかがううえで貴重な史料群にほかならない。本研究においても十分に活用できることを確認した。第3点は、研究代表者が日本現代中国学会において、戦後内戦期の地方レベルの各級民意機関の動向およびそれを取り巻く社会環境の特質を具体的に分析した口頭報告を行なったことである(以下の研究発表欄、参照)。この口頭報告は、来年度に論文として公刊されることが査読をへて決定した。その内容は、本研究全体にとって基軸の一つとなりうる。本研究の目的は、中国の戦後内戦期(1945-1949年)を対象にして、当該期の政治や経済の変遷ではなく、それらを根底において規定する社会秩序の様相やその変容を具体的に描き出すことである。これによって、1949年革命以降の政治的激動につながるような社会的土壌の形成を明らかにする。本年度は、主に以下のような研究を実施した。(1)研究代表者および分担者2名は、関連する別の外部資金によって、上海市档案館を1週間訪問し、それぞれの役割分担に即して史料の調査を行った。これによって、本研究の結実にも直接つながる関連史料を多数収集することができた。また、その際、現地で研究打ち合わせ会を開き、論点の相互点検や連携方針の確認・調整などを行った。(2)研究代表者は、本研究の補助金で昨年度に収集した1次史料(未刊行史料)を活用して、本研究の重要な論点の一つとなる四川省の民意機関の動向分析を行い、その成果の一部を学術論文として公表した(「研究発表」欄、参照)。(3)本研究の当初の計画においては、研究成果の発信のために、専門研究者の狭い範囲を超えて、より幅広い一般の知的読者層を対象とした学術啓蒙書の刊行を課題として盛り込んでいる。本年度は、そのための準備(原稿の執筆、出版社との契約など)を推し進め、それがほぼ完了した。次年度には、本研究にとって重要な中間的成果の一つとして、学術的にもオリジナリティーの高い啓蒙書の出版が可能となるであろう。本研究の目的は、戦後内戦期(19451949年)における政治や経済の変化ではなく、それらを根底において規定する社会の変容を具体的に描き、中国の体制変動(革命)や社会主義化という政治的激動を準備した社会の側の諸条件を明らかにすることである。本年度の最大の成果は、本研究の成果をひろく発信するために、研究代表者が、一般の知的読者層を対象とした学術啓蒙書を刊行したことである(「13、研究成果」欄、参照)。これは、交付申請書にも記載した「研究の目的」の一つであった。そこでは過去3年間の本研究の成果をふまえつつ、四川省の都市と農村を主な対象として、上記の研究課題をほぼ大筋において実現している。この著書は一定の反響を呼び、東京・関西・広島の各種研究会で合評会が予定されている。また、本研究のもう一つの研究対象地域である上海周辺については、その社会変容を追跡するために、前年度に引き続き、研究分担者とともにそれぞれの役割分担に沿って、上海市とう案館(歴史文書館)において未刊行の一次史料の調査・収集を行なった。まだ十分な研究成果には結実していないが、関連資料はほぼ順調に蓄積されてきている。

これらの収集史料の解読が終われば、上記の著書の内容を補完・拡充することになり、本研究全体の目的は基本的に達成されることになろう。なお、研究分担者は、本研究に関連する研究論文の公表や学会発表を行なっている(「13.研究成果」欄、参照)。これらの内容の一部は、本研究の最終報告書にも生かされることになる。本研究の目的は、戦後内戦期(19451949年)の中国を対象として、その政治や経済の変化ではなく、それらを根底において規定する社会の変化を具体的に描き、後の体制変革(革命)や社会主義化という政治的激動を準備した社会の側の条件を明らかにすることである。前年度には、本研究の基軸的成果として、研究代表者が『中華人民共和国誕生の社会史』(講談社、2011年)という学術書を刊行したが、本年度においては、その合評会が東京・関西・広島の各種研究会で開催され、代表者も参加して有益な討論を行った。また、同書の内容を補足しつつ、より発展させる形で、新たな実証研究論文を発表した(「研究成果」欄、参照)。そこでは、当該時期四川省の兵役負担者(出征兵士・退役兵士およびその家族)に対する援護事業に着目し、戦後中国の国家と社会が彼らとどのように向き合い、どのような対策が取られたのか、その過程と実態を明らかにした。この点は、人民共和国成立以降においても、解決を迫られた課題であり、本研究にとって、重要な意味をもっている。また、本研究が想定していた、もう一つの対象地域である上海周辺については、本年度も上海市とう案館(歴史文書館)を1週間程度(9月中旬)訪問し、未刊行の一次史料の調査を行い、ほぼ必要な史料の調査・収集は終了した。まだ、研究成果は具体的な研究論文の形で結実していないが、過去4年間に収集した史料は豊富に蓄積され、その解読は順調に進んでいる。その成果は、まもなく研究代表者・分担者によって公表されていく予定であるが、分担者の金子肇は、すでに関連するテーマで学会発表を行い、その一端を提示している(「研究業績」欄、参照)。上記のように、当初の重要な目的の一つである、一般知的読者層を対象とした学術啓蒙書を刊行し、一定の反響を得たからである。そこでは本研究の主要な課題が、四川省に限定されているとはいえ、ほぼ大筋において果たされている。24年度が最終年度であるため、記入しない。本研究のもう一つの対象地域である上海周辺の社会変容に関する分析を重点的に進める。これまで上海市とう案館(歴史文書館)で収集した関連資料の分析を進めるとともに、その補足のために、今年度も上海市とう案館を訪問し、残された関連資料を調査・収集する。これによって、上記著書で提示した研究成果と併せて、最終的な取りまとめを推進する。
誰が石油分解を“先導”するのか？：BONCAT法を用いた石油分解の鍵微生物の探索

石油を構成する多種の炭化水素は急性毒性や発ガン性を有するため、環境中への石油流出は現代における最も深刻な環境汚染の一つである。そこで、石油を分解し環境修復能を持つ土着の微生物群集が関心を集めているが、石油の完全な生分解には複数の微生物種の共存が不可欠であり、その詳しい分解機構は未解明である。本研究では、優れた石油分解能を持ち、高度に選抜された土壌細菌群集をモデルとして用い、微生物生態学分野の最新手法であるBONCAT法により、石油分解の「キープレーヤー」となる細菌種の特定を目指す。この試みにより、微生物による複雑な石油分解機構の解明の一助となるブレークスルーを生み出すことを目指していく。
薬物の肝局所動態および胆汁排泄機構の速度論的研究

肝臓は薬物代謝に関与する最も重要な臓器の1つである。肝臓における薬物の速度論的動き(肝局所動態)を明確にすることは一方では全身レベルでの動態との関連、他方では細胞および酵素レベルでの代謝との関連を合理的に考える上で重要である。現在までのところ肝灌流実験での薬物代謝を定量的に扱った論文はほとんどない。そこでアルプリノールをモデル化合物として肝灌流実験を行ったところ、代謝物であるオキシプリノールへの変換は数秒で迅速に起こることを明らかにした。つぎに肝臓の大きな機能として胆汁排泄がある。胆汁排泄時間経過には薬物がシヌソイドから毛細胆管に排泄されるまでの豊富な情報が含まれると考えられる。この情報を取り出す方法の一つとして薬物を頸静脈から点滴静注してその胆汁排泄の時間経過を評価する新しい解析法を開発し、モデル薬物としてセフィキシムを用い、妥当な結果を得た。腸肝循環は動態現象としては面白いが、その評価法は必ずしも容易ではない。そこで腸肝循環により血中濃度推移に有意に第二ピークを示すジクロフェナックをモデル薬物として、この第二ピークを解析することにより腸肝循環を評価する新たな解析法を開発した。この解析法はなんら手術を施すことなく単に血液濃度推移が測定できればよく、人でも容易に適用可能で、臨床的な応用が期待できる。
細胞膜修飾剤を使った機能性タンパク質アンカーリング法による新規腫瘍免疫誘導法開発

悪性腫瘍に対する樹状細胞(DC)養子免疫療法における腫瘍特異的成熟樹状細胞の調製法及びその効果に関する研究成果である。前年度、フルオレセイン(FL)を結合させた細胞膜修飾剤Biocompatible Anchor for Membrane (BAM)をマウスTリンパ腫EL-4の細胞膜に結合させ、さらに抗FL抗体(マウスモノクローナル抗体IgGl)を結合させた抗体結合型EL-4は無処理のEL-4に比べてマウスマクロファージ細胞株WEHI-3に貪食が促進されたことを報告した。今年度はマウスマクロファージ細胞株の代わりにマウスから摘出した樹状細胞を用いる研究を始めた。(1)マウス大腿骨より骨髄細胞を採取し未成熟DCを誘導した。FLを結合させたBAMと抗FL抗体をつかって抗体結合型EL-4を作製した。このEL-4と未成熟DCを混合培養した結果、無処理のEL-4に比べ、抗体結合型EL-4の方がDCのEL-4細胞貪食活性を高めることがわかった。さらに抗体を結合したEL-4を貪食したDCは、DC成熟マーカーであるCD86及びMHC class II(I-A^b)の発現が増加していることも確認できた。(2)抗体を結合したEL-4を貪食したDCをマウス腹腔内へ投与し、EL-4特異的抗腫瘍活性をもつCTLを誘導した。このマウスからCTLを含む脾臓細胞を採取しEL-4細胞と混合培養したところ、EL-4に対して細胞傷害活性が認められた。これらの結果より、腫瘍細胞に対して結合性を持たない抗体をBAMにより腫瘍細胞に強制的に結合させることによってDCに貪食されやすい腫瘍細胞を調製することができた。さらにその腫瘍細胞を貪食したDCをマウス体内に投与することにより腫瘍特異的な細胞傷害活性をもつCTLを誘導できた。腫瘍免疫の研究分野において、樹状細胞(dendritic cell : DC)などの抗原提示細胞を利用した、腫瘍特異的傷害性T細胞(cytotoxic T lymphocyte : CTL)誘導の研究が進められている。CTLを効率良く誘導するためには、抗原提示細胞に効率良く抗原を提示させる必要がある。そのためには、DCなどの抗原提示細胞による腫瘍細胞や腫瘍抗原の貧食効率を向上させる必要がある。抗体と結合した腫瘍抗原をFcレセプターを介してDCが貧食すると、腫瘍抗原由来のペプチドを非常に効率良くDCが提示することが知られている。そこで当研究室で開発した細胞膜修飾剤(Biocompatible anchor for membrane ; BAM)を用いて、腫瘍細胞表面に抗体を結合させることにより、DCなど抗原提示細胞による腫瘍細胞の貧食能の促進を試みた。本研究のアプローチの有利な点は、BAMを利用することによって任意の抗体を腫瘍細胞に結合できるため、腫瘍特異抗体の調整を必要としないことである。まず抗原(本研究ではフルオレセイン,FL)-BAMコンジュゲートを調整し、これを腫瘍細胞の細胞膜に導入してFLを細胞膜上に提示した。次いでマウス抗FL抗体を腫瘍細胞の細胞膜上のFLに結合させ、抗体のFc部分を腫瘍細胞の外側に向かって配向させた。このようにして抗体を結合させた腫瘍細胞(マウスリンパ腫EL4)と抗原提示細胞の一種であるマウスマクロファージ(Mφ)細胞株(WEHl3)を共培養し、マクロファージの腫瘍細胞に対する貧食能を観察した。その結果、マクロファージは、抗体を結合させていない腫瘍細胞と比較して抗FL抗体を結合させた腫瘍細胞を約1.0倍高い効率で貧食することが明らかとなった。結論としてBAMにより腫瘍細胞表面に任意の抗原を結合させ、その抗原に結合させた抗体を介して、Fcレセプターを発現する抗原提示細胞の腫瘍細胞貧食能を高めることに成功した。今後、血液中から分離したDCを用いて同様な検討を行い、DCの貪食能やT細胞活性化能について評価する予定である。

これらの結果より、腫瘍細胞に対して結合性を持たない抗体をBAMにより腫瘍細胞に強制的に結合させることによってDCに貪食されやすい腫瘍細胞を調製することができた。さらにその腫瘍細胞を貪食したDCをマウス体内に投与することにより腫瘍特異的な細胞傷害活性をもつCTLを誘導できた。
周期写像とモジュライ空間のコンパクト化

(1)様々なモジュライ空間に対してその微分幾何学的に自然なコンパクと化をいかに具体的に構成し記述するかという問題を集中的に研究しました。例えばファノ多様体のモジュライ空間に関しては、アインシュタインェケーラー計量を介してグロモフ=コンパクト化という微分幾何学的には非常に自然なものが得られていますが、これが具体的には一体どういうものになるか殆ど知られていません。このコンパクト化を満渕及び向井の共同で次数が3と4のデルペヅ曲面の場合に具体的に求めてみました。また一般型の会数多様体の双様体の双有理的なモジュライの自然な微分幾何学的なコンパクト化を求めているという間題から出発して標準環や反標準環のモジュライ空間のコンパクト化を「擬ノルム代数」という概念を導入する事によって行いました。ベクトル束のモジュライのコンパクト化や混合ホッジ構造に於けるウェイトフ.ルトレイションにあたるものが擬ノルム代数に於ても考えられ、また極限混合ホッジ構造を考えるのと同様の方法で極限擬ノルム構造というものも考えられ、これに関しては満渕及び今吉の共同研究があります。(2)周期写像を介したホッジ構造の退化に関するパーシャルコンパクト化の状況の詳しい研究が臼井によって行われた。(3)ケーラー多様体のモジュライ空間の研究にはカラビにより導入されたイクストゥリーマル=ケーラー計量の研究が欠くことのできないものである。これに関してカラビ=レヴィンの結果を精密化した定理の形で、カリフォルニア大学のファン氏と満渕の共同でイクストゥリーマル=ケーラー計量の存在に対する新しい障害を導入しました。これと関連してファノ多様体の正則同型に関するある種の予想を提出しました。
高速データ同化計算に資する疎性モデリングに基づく観測行列デザイン

平成28年度に開発した,スパースモデリングに基づくデータ選択アルゴリズムを実装したデータ同化テストコードに基づき,データ選択に伴うデータ同化結果への影響の検証に着手した。本検証実験においては,人工データを用いた「双子実験」の要領で進めた。まずは,真のモデルパラメータおよび初期状態を設定した上で,数値モデルによるシミュレーションによって得られた結果を擬似観測データとし,逆にモデルパラメータや初期状態は未知であるとしてデータ同化を実施した。研究代表者の研究室に所属する大学院生が,データ同化テストコードを並列計算機へ投入し,データ選択を行わない通常のデータ同化の場合,およびスパースモデリングによるデータ選択を実施した場合について双子実験を実施した。両者の双子実験について,計算時間を比較すると共に,特に正則化パラメータの値が,選択されるデータ点および得られる結果へどのように影響するかについて,慎重に吟味した。得られた成果について,本新学術領域研究の領域会議において発表した。このようにして,開発したデータ同化コードの十分な検証実験を終えた後,最後に新規アルゴリズムを導入したデータ同化手法の実問題への応用として,地震動イメージング法への実装,長尾がフェーズフィールド法への実装に取り組んだ。前者については,首都圏地震観測網で得られた実際の地震データを用いることにより,データ選択による効果について検証した。また後者については,マルテンサイト組織における相変態をターゲットとし,実在の構造材料組織のパラメータならびに内部状態の推定問題への適用を試みた。これらの成果は,2018年米国物理学協会大会,米国地球物理学連合2017年秋季大会,および本新学術領域研究の領域会議で発表した。29年度が最終年度であるため、記入しない。数値シミュレーションモデルと観測・実験データをベイズ統計学の枠組みで統融合するデータ同化は,一般に極めて大きな計算コストを必要とする.近年の観測・計測の大規模化に伴い,大容量データを効率よく同化させることが課題となっているが,現在のデータ同化の枠組みでは,原則として毎時刻に全てのデータを参照するという,極めて非効率な計算が発生しているのが現状である.本研究では,現在のデータ同化の枠組みに,有効なデータを選択するための疎性モデリングに基づくアルゴリズムを実装することにより,データ同化計算の大幅な高速化の実現を目指す.研究期間の2年間で,(A)データ同化計算の高速化に資する疎性モデリングに基づくデータ選択アルゴリズムの開発を遂行しつつ,(B)データ選択に伴うデータ同化結果への影響の検証,および(C)新規アルゴリズムを導入したデータ同化手法の実問題への実装という,3つの課題に取り組む.平成28年度は,課題(A)として,研究代表者の監修および連携研究者の助言の下,研究代表者の研究室に在籍する大学院生が,地球統計学的手法であるクリギング法と,疎性モデリングや非凸関数最適化手法を実装することにより,データ選択アルゴリズムの開発およびデータ同化テストコードの作成に着手した.また,課題(B)の一部として,擬似データへの適用を通じて,開発手法の検証を実施した.また,これらの研究成果を,領域会議ならびに日本地球惑星連合大会と統計関連学会連合大会において発表を行った.本研究の当初計画では,平成28年度はL1正則化(lasso)に基づく観測点選択アルゴリズムの開発のみが目標であったが,実際にはそれだけに留まらず,L2-L1正則化やDC計画法に基づく非凸最適化に至るまでの様々なアルゴリズムを,クリギング法と融合させることに成功し,課題(A)のうち,アルゴリズム開発に関する部分をほぼ完了した.ただし,OpenMPに基づく並列化に関しては完了に至らず,平成29年度に先送りとなった.また,平成29年度に実施予定であった課題(B)の開発手法の検証実験の一部を前倒しで実施することができた.また,領域会議ならびに国内の学会における成果発表も予定通り行った.以上のことから,本研究はおおむね順調に進展していると判断する.平成28年度に開発した,スパースモデリングに基づくデータ選択アルゴリズムを実装したデータ同化テストコードに基づき,データ選択に伴うデータ同化結果への影響の検証に着手した。平成29年度は,まずは平成28年度に引き続き,(B)データ選択に伴うデータ同化結果への影響の検証を行う.

平成28年度に開発したテストコードを東大地震研のスパコンに投入することによって主に計算時間を計測し,特に正則化パラメータの値が選択されるデータ点および得られる結果へどのように影響するかについて,連携研究者からの助言を受けながら,慎重に吟味する.また(C)新規アルゴリズムを導入したデータ同化手法の実問題への実装に取り組む.具体的には,開発手法の地震動イメージング法やフェーズフィールド法への実装に取り組む.前者については,実際の地震データを用いることにより,データ選択による効果について検証する.また後者については,マルテンサイト組織における相変態をターゲットとし,実在の構造材料組織のパラメータならびに内部状態の推定問題への適用を試みる.得られた研究成果は,領域会議のほか,日本地球惑星科学連合大会や統計関連学会連合大会等の国内学会,あるいは米国物理学連合秋季大会や米国物理学会等の国際学会において発表するとともに,論文としてまとめ,国際誌に投稿する.29年度が最終年度であるため、記入しない。29年度が最終年度であるため、記入しない。