hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
実験用マテリアル・リソースの引用にもとづく新しい研究機関影響度指標の開発

[背景]従来、引用分析における引用とは、研究論文のレファレンスをソースとしている。一方、引用分析の目的は研究主体の影響(関係)を分析することである。この意味で、現状の引用分析では多様な影響関係の一部しかとらえていない。[目的]引用分析においてより多様な影響関係をとらえるための一歩として、生物実験材料の提供関係の分析を試みる。[結果]Pubmed Centralの80万を超える論文テキスト検索より、提供機関名、生物実験材料名、被提供機関名の出現を抽出、整理し、3者の関係をデータセットとして整理した。これらの出現においてはpower-lawが見られた。開始当初、試験的な実施として、当研究所(理研BRC)の利用者成果(バイオリソースの利用が判明している論文)を対象に、PMCをソースとして論文ID(pmid)をマッチさせ、ある程度の存在と、実際のリソース利用に関する記述を確認した。この作業をもとに以下の計画のための技術的基盤を確立した(https://github.com/kouamano/KAKEN-26540170)。また、この試験結果をもとに、バイオリソースの引用記述パターンの検索対象を、論文の謝辞部分と材料部分に限定した。[既知機関名の決定]バイオリソースの引用に関する記述パターンを決定するための機関名として、NBRP参画機関を対象とした。[既知バイオリソース名の決定]バイオリソースの引用に関する記述パターンを決定するためのバイオリソース名として、NBRPよりダウンロード可能な利用者成果を対象とした(http://rrc.nbrp.jp/referenceListAction.do)。[評価対象機関名の決定]評価対象を決定するため、PMC登録論文の著者所属より機関名を抽出中である。著者所属の表現にはさまざまなそれが含まれるため、カンマ(,)を区切りとするフレーズを、引用パターン検索対象であるPMC論文の謝辞部分と材料部分に対してヒットさせ、ヒットしたものを候補とし、さらに候補をハンドサーチにより絞り込む作業を行っている。[バイオリソース名データベース作成]当初バイオリソース名のデータベースを作成することを計画していたが、バイオリソース名のパターンのバラエティが非常に高く、効果に疑問があるためにこれを行わないこととした。この場合においても、一部のバイオリソース名を利用し、バイオリソースの引用記述パターン抽出は可能である。平成27年度計画に対する進捗を計画項目ごとに行う。[機関名-バイオリソース名対の抽出]前年度報告の通り、機関名のソースにNational Bioresource Project (NBRP)参画機関(http://www.nbrp.jp/center/center.jsp;jsessionid=4E503C4CE131711A18ADEFD125DF81E8.lb1)、バイオリソース名のソースにNBRP利用者成果(http://rrc.nbrp.jp/referenceListAction.do)、検索対象テキストにPMC論文の謝辞および方法セクションを用いた。近接出現の条件として同センテンス中の出現を用いた。すべての近接出現に対してハンドサーチによる確認を行った。機械による抽出が1312件であったのに対して、ハンドサーチによる確認では983件が妥当なものと判断された。妥当でないと判断された理由としてはバイオリソース名でないが同じ表記をするタームの出現などがあった。[バイオリソース名のみの抽出]前年度報告の通り、当該抽出のソースとなるバイオリソース名DBの作成を行わない方針としたため、当該作業は行わない。この作業を行わなくとも、バイオリソース名のセットを得ることはできるので、探索範囲は減少するものの、方法論に大きな変化はない。研究代表者、および、研究協力者の移籍により遅れが生じている。最終目標に変更はない。[27年度内容を継続]基礎データ(バイオリソース名、機関名)および「正解センテンス集合」(材料供与の記述が明確なセンテンス)の抽出はすでに報告の通り完了している。28年度は「正解センテンス集合」より抽出したパターンをもとに、二つの方法でバイオリソース名候補を拡張を行っている。バイオリソース名拡張の方法1(完了):後の4パターンに場合分けしそれぞれにおいて<リソース名>と<機関名>の中間に存在するフレーズを集計した。文章全体における出現頻度と、「正解センテンス集合」における出現頻度を比較し、検索用フレーズを構築した。この検索用フレーズを全文書の[謝辞セクション]および[材料セクション]において検索を完了した。バイオリソース名候補となるターム集合に対して、辞書を用いてセレクションを行った。パターン:(1)<機関名>...<バイオリソース名>/[材料セクション]、パターン(2):<機関名>...<バイオリソース名>/[謝辞セクション]、パターン(3):<バイオリソース名>...<機関名>/[材料セクション]、パターン(4):<バイオリソース名>...<機関名>/[材料セクション]。バイオリソース名拡張の方法2(未完):もう一つの拡張方法として、時間を考慮しないマルコフ連鎖を仮定した検索法を構築中。文章全体のバイグラム出現頻度と「正解センテンス集合」におけるそれとの比較を考慮する。タームに対してイン一種の「確からしさ」のデックスを与える。[バイオリソース引用指標]具体的な引用指標はまだ計算していない。機関名として述べ1022機関(ユニーク36機関)、リソース名として(第一回検索)述べ1369リソース(ユニーク445リソース)が抽出された。

一方、引用分析の目的は研究主体の影響(関係)を分析することである。この意味で、現状の引用分析では多様な影響関係の一部しかとらえていない。[目的]引用分析においてより多様な影響関係をとらえるための一歩として、生物実験材料の提供関係の分析を試みる。[結果]Pubmed Centralの80万を超える論文テキスト検索より、提供機関名、生物実験材料名、被提供機関名の出現を抽出、整理し、3者の関係をデータセットとして整理した。これらの出現においてはpower-lawが見られた。やや遅れている最大の理由は、バイリソース名データベースの構築が困難であったため。最終的にデータベースを作成しない計画へ変更した。この場合においても、最終的な目標に変更はない。二つの方向を検討中である。1.抽出したセンテンスより検索パターンを作成し、作成したパターンでさらに検索・パターン作成を繰り返し、検索精度を向上させる。2.現状の検索結果より機関影響度の指標を考案する。2を選択した場合、十分な時間があると思われるので、まず1にトライする。計量書誌学計画に遅れが生じている点、および、バイオリソース名データベースの構築ができなかったことを除き、当初の計画に即して研究を進める予定である。バイオリソース名データベースの代わりとして、一部の判明しているバイオリソース名セットを用いることで対応する。前年度と同理由(ストレージ購入が予定よりも低額、購入予定のものが販売されない)のまま、他の予算に充当しなかったため。ストレージの購入金額が当初計画時よりも低かったこと、および、ワールドハイヤーエデュケーションが販売されなくなり購入できなかったことによる。計算機または周辺機器の購入に充当する予定。データのアノテーション等の人件費または委託費として使用予定。
インスレーターモデルに基づくCYP3A4活性の個人差要因解明

CYP3A4遺伝子発現の個人差の要因解明を目的に本研究を行った。脱メチル化処理細胞におけるCYP3A4遺伝子発現やヒストンアセチル化状態への影響を検討したところ、脱メチル化によりCYP3A4発現の上昇ならびにヒストンアセチル化の亢進を認めた。Chromosome Conformation Capture(3C)アッセイにより周辺領域の高次構造の検討したところ、CYP3A4エンハンサー領域と同遺伝子の転写開始点が近傍に位置していることが示された。以上よりエンハンサー領域のメチル化を介して、CYP3A4遺伝子発現の個人差が引き起こされていることが示唆された。1脱メチル化処理細胞におけるCYP3A4遺伝子発現やヒストンアセチル化状態への影響脱メチル化によりCYP3A4 mRNA発現は濃度依存的に増加を示したが、CYP3A4遺伝子上流域に作用することで転写を制御することが知られている転写因子であるPXR、VDR、PRMTは増加しなかった。よって脱メチル化剤によるCYP3A4遺伝子の発現増加は転写因子の誘導によるものではなく、CYP3A4遺伝子自体の脱メチル化に起因することが示唆された。またCYP3A4遺伝子上流域におけるアセチル化ヒストンH3は脱メチル化により結合量が増加する傾向を示した。本結果は、脱メチル化によるCYP3A4 mRNA発現増加の結果と併せ、CYP3A4遺伝子の発現がDNAメチル化やヒストンアセチル化を介して調節するという考え方を支持するものである。2レポーターアッセイによるCYP3A4遺伝子5'上流域の機能解析コヒーシンモデルでは、コヒーシンやCTCFによる遺伝子のループ形成を通してエンハンサーとプロモーターが空間的に近傍に配置され、両領域が相互作用して遺伝子発現が調節されると考えられている。TSA処理した細胞においてエンハンサーとプロモーターが近接した状態を模したベクターを用いて評価を行った。その結果エンハンサーとプロモーターを近接させたベクターでは約30倍の転写活性の上昇を認めた。これは、エンハンサー単独、プロモーター単独の転写活性がそれぞれ910倍であったことを考慮すると、両領域の連携による相乗的な転写活性上昇だといえる。以上の結果はCYP3A4遺伝子がDNAメチル化やヒストンアセチル化といったエピジェネティックな制御を受けており、コヒーシンモデルのような制御機構が関与するという考え方を支持する。これらの領域におけるDNAメチル化・ヒストンアセチル化はCYP3A4活性の個人差を解明する上で有用な指標となる。前年度までに、脱メチル化剤によるCYP3A4遺伝子の発現増加は転写因子の誘導によるものではなく、CYP3A4遺伝子自体の脱メチル化に起因することが示し、レポーターアッセイではエンハンサーとプロモーターを近接させたベクターでは約30倍の転写活性の上昇を認めた。平成22年度は、ヒストン脱アセチル化酵素阻害剤によるヒストンアセチル化の亢進がCYP3A4発現量へ与える影響を検討すると同時に、これらエピジェネティクス関連領域が、ヒト肝臓において高次構造の変化により近接効果を発揮し、その結果として転写活性が上昇しているのかを明らかにするため、Chromosome Conformation Capture (3C)アッセイを行った。その結果、脱メチル化を伴わないヒストンアセチル化の亢進のみではCYP3A4発現の上昇は認めなかった。脱メチル化剤の投与によりCpGの脱メチル、ヒストンアセチル化、CYP3A4発現上昇が同時起こったことと併せて考えると、CYP3A4発現調節機構にはDNAのメチル化が上位の制御機構として働いていることが想定される。3Cアッセイの結果、エピジェネティクス関連領域と近接効果を認めたのはCYP3A4遺伝子の転写開始点近傍のみであり、その前後の領域においてはスコアの上昇は示さなかった。これらのことからエピジェネティクス関連領域のDNAメチル化に伴い、高次構造の変化が起こることでCYP3A4転写開始点に対して遠位のエンハンサーが効果的に転写活性化を行うことが明らかとなり、同領域のメチル化状態を同定することがCYP3A4活性の個人差要因を特定するのに重要であると思われる。
新規生分解性バイオポリエステル設計のための関連酵素の構造―機能研究

バイオポリエステルの代表的なものの一つであるポリヒドロキシアルカン酸(PHA)は生分解性を有する、微生物合成が可能なポリエステルである。本研究課題では、新規なPHAのデザインおよびその合成システムの構築に不可欠なPHA代謝に関与する酵素の構造と機能について検討した。マルチドメイン構造のPHA分解酵素を結晶化し、本酵素と基質との複合体構造を明らかにした。そしてタイプ1の触媒ドメインにおける基質結合様式を明らかにした。また、水溶性の生分解性ポリマーであるポリアスパラギン酸の分解酵素について結晶化および構造解析にも成功し、本酵素と基質との複合体構造および基質結合様式を明らかにした。ポリアスパラギン酸は生分解性をもつ非天然の水溶性高分子で、非生分解性の水溶性合成高分子であるポリアクリル酸の代替物質として注目されている。Pedobactor sp. KP-2由来のポリアスパラギン酸分解酵素はポリアスパラギン酸のβ-βアミド結合を加水分解してアスパラギン酸オリゴマーを生成する酵素である。ポリアスパラギン酸分解酵素とβ-βアミド結合をもつ高分子基質との相互作用様式を明らかにするために、本酵素のX線構造解析を行っている。本酵素の結晶構造を前年度に明らかにしている。本酵素はアミノ酸265残基からなる単量体酵素である。主鎖構造はα/βhydrolase foldの特徴を持ち、8本のβストランドからなるβシートとその周りの8本のαヘリックスで構成される。活性部位を構成する触媒3残基および基質結合領域の構造が明らかになった。本年度は基質との複合体の結晶構造解析を行った。本酵素のS125A変異体の結晶を作製し、それを基質を含む溶液に浸漬したのち、SPring-8放射光を用いて回折データ収集を行った。構造解析の結果、活性部位近傍に、β-アスパラギン酸2量体と解釈可能な電子密度が観測された。野生型酵素、変異体酵素、変異体酵素ーβアスパラギン酸複合体の構造を比較したところ、大きな構造変化は見られなかった。βアスパラギン酸2量体が基質結合領域に結合していたことから、本酵素は少なくともサブサイトを2つ持つことが判り、それらにおける結合様式が明らかになった。特にサブサイト1ではArg214が基質側鎖のカルボキシル基と静電相互作用することが判り、サブサイト1におけるβ-アスパラギン酸ユニットに対する特異性が高いことが示唆された。ポリアスパラギン酸は生分解性を持つ非天然の水溶性高分子で、非生分解性の水溶性高分子であるポリアクリル酸の代替物質として注目されている。Pedobacter sp. KP-2由来のポリアスパラギン酸分解酵素はポリアスパラギン酸のβ-β結合を加水分解して、アスパラギン酸オリゴマーを生成する酵素である。ポリアスパラギン酸分解酵素とβーβアミド結合をもつ高分子基質との相互作用様式を解明するために、本酵素のX線結晶構造解析を行った。本酵素の大腸菌組換え体の精製試料を用いて蒸気拡散法による結晶化を行い、六方晶系に属する結晶を得た。大型放射光施設SPring-8において回折データを収集し、結晶化条件に含まれるコバルトの異常分散効果を考慮した単波長異常分散法により構造解析を行った。本酵素はアミノ酸残基265個からなる単量体酵素である。結晶化条件にコバルト塩を加えることにより結晶性の向上が見られ、構造解析に大きく寄与した。得られた結晶構造は、8本のβストランドからなるβシートと8本のαヘリックスをもち、α/βhydrolase foldの特徴を持っていた。求核残基であるSer125は5番目のβストランドと4番目のαヘリックスの間のnucleophilic elbowと呼ばれるターンに配置され、Asp193、His245とともに触媒部位を形成していた。結晶化母液由来のコバルトイオンが酵素分子表面に1酵素分子当たり3個結合していた。その中の1つは酵素のHis245のイミダゾール環窒素と配位結合し、さらに結晶中の隣接する酵素分子のAsp213の側鎖のカルボキシル基と静電相互作用していた。この相互作用によって結晶パッキングが影響を受け、結晶性が向上したと考えられる。ポリヒドロキシブタン酸は微生物によって作られまた分解される、R体3ーヒドロキシブタン酸をモノマーユニットとする水不溶性の生分解性脂肪族ポリエステルである。ポリヒドロキシブタン酸分解酵素はポリヒドロキシブタン酸をモノマーユニット単量体または二量体にまで加水分解する。多くのポリヒドロキシブタン酸分解酵素は触媒ドメイン、リンカードメイン、ポリマー結合ドメインの3つのドメインから成る。これまでにRalstonia pickettii T1由来酵素の結晶化、X線構造解析を行い、319残基から成る触媒ドメインの結晶構造を明らかにしている。触媒ドメインはα/βhydroase foldと呼ばれる構造的特徴を持ち、Ser-166, Asp-241, His-300が触媒部位を構成していた。

本年度は本酵素のS166A変異体と4量体基質を用いて酵素ー基質複合体の構造を分解能1.6 Aにおいて明らかにした。さらにこれまで不明であったリンカードメインの結晶構造も初めて明らかにした。4量体基質の連続した3量体部分のモデルを構築することができ、酵素のサブサイトS1、S2、Sー1における結合様式を明らかにすることが出来た。酵素のサブサイトS2における結合様式は、すでに酵素ー基質複合体の結晶構造を明らかにしているPenicilium funicullosum由来酵素におけるそれとは大きく異なっていた。サブサイトSー1における結合様式は本研究成果によって初めて明らかにされた。リンカードメインの構造はバチルス属由来キチナーゼA1のフィブロネクチン・タイプ3様ドメインとよく似ていた。触媒ドメインとリンカードメインをつなぐ領域は非常にフレキシブルな運動性を持っていた。これらの成果は、ポリヒドロキシブタン酸分解酵素の機能改変を行う上で重要な情報であり、バイオポリエステル・エンジニアリングの発展に大きく寄与する。構造生物学ポリアスパラギン酸とポリヒドロキシアルカン酸は主鎖構造が非常に似ているが、側鎖の親水性に関して大きな違いがある。今年度の研究成果によって、それぞれの高分子が基質となって対応する分解酵素に結合する際、両者の主鎖コンフォメーションがよく似ていることが判った。このように、両分解酵素のアミノ酸配列の保存性がほとんどないにも関わらず、全体構造および基質結合様式の共通点が見られたことは、両酵素になんらかの進化的な関連の可能性を伺わせる。一方、高分子基質側鎖が親水性か疎水性かの違いにより、基質側鎖と酵素アミノ酸側鎖との相互作用様式に違いが見られた。このような知見は、分解酵素の基質特異性を理解し、その改変を検討する際に重要である。今後はマルチドメイン構造を持つポリヒドロキシアルカン酸分解酵素の基質認識機構も明らかにすることにより、基質特異性改変に向けてより多くの構造情報を収集する。ポリアスパラギン酸とポリヒドロキシアルカン酸は電荷の有無の違いはあるが、主鎖構造が似ており、それぞれに特異的に働く酵素の基質高分子との相互作用様式、とくに基質高分子の主鎖構造に対する相互作用の相違点を比較検討することは、これらの酵素の基質特異性を理解する上で重要なことだと考えられる。今年度はポリアスパラギン酸分解酵素の結晶構造を高分解能で明らかにしたが、今後、基質複合体の構造解析を行うことにより、すでに構造が明らかになっているポリヒドロキシアルカン酸分解酵素との比較が可能となり、基質特異性の理解について重要な知見が得られると思われる。ポリアスパラギン酸分解酵素およびポリヒドロキシアルカン酸分解酵素について現在のところ、両者とも高分子基質結合におけるサブサイト1、2の存在が明らかになった。酵素の基質特異性のより深い理解のためにはサブサイトー1における基質認識機構の解明が不可欠である。これらの酵素において基質がサブサイトー1に結合するような複合体の結晶の調製を目指す。
城石垣の力学的安定機構の解明とそれに基づく健全性指標の提示

本年度に得られた研究実績は以下の通りである。1、個別要素法に基づく城石垣の激震時動的挙動解析昨年度開発した個別要素法に基づく城石垣モデルを対象として、激震時の動的外乱が作用する場合の城石垣の挙動解析を実施した。また、周期外乱および記録地震動が作用する場合の応答解析を実行し、挙動特性を把握した。2、石垣模型による動的載荷実験現有の振動台試験機を用いて、昨年度作成した石垣模型に周期外乱および記録地震動を入力する動的載荷実験を実行した。解析結果と実験結果を比較検討した結果、両者は概ね良い対応を示した。また、崩壊メカニズムは、静的解析で予測されるものと良く対応していることがわかった。3、城石垣の健全性指標の提示以上の一連の解析、実験に基づいて、城石垣が背面土圧の変化や激震等の外乱を受けるときの力学的安定機構を把握した。その結果、石垣の崩壊に関する支配的要因は作用せん断力Qと作用軸力Nの比で定義される指標Q/Nにより特徴づけられることを確認し、これを城石垣の健全性指標として提示した。Q/Nが、あらかじめ定められた限界値fを超えたときに石垣の崩壊が発生する。本指標に対して、種々の石垣背面土の内部摩擦角を設定した解析を実行した。その結果、崩壊荷重、崩壊メカニズムを十分予測できることを確認した。また、内部摩擦角が小さくなるに従い崩壊位置は高くなっていくということが分かった。以上の検討により、本指標の妥当性、有効性を実証した。実際の内部摩擦角の分布は雨水の浸透状況に応じて定まり、上部の方が小さく、下部にいくにしたがって大きくなるものと考えられる。本指標を実際に適用するためには、現況に即した地盤定数の取り扱いが必要となる。1、個別要素法に基づく城石垣モデルの挙動解析個別要素法に基づき城石垣モデルを作製し、これを用いて地山の土圧が変化する場合についての城石垣の変形挙動解析を実行した。解析の結果、石垣中央部でのはらみだし現象や、その後崩壊に至る挙動が表現でき、城石垣の変形特性、崩壊挙動特性を把握することができた。また、本解析を通じて、静的載荷実験に必要な実験パラメターを導出する。2、石垣模型による静的載荷実験1の解析結果に基づき、相似則を考慮した1/20スケールの石垣模型を作成した。模型は反りのある場合と無い場合の2種類を設定した。また、エアバックを介して背面土圧を変化させることができる載荷実験装置を製作した。本実験装置を用いて、石垣上部に漸増荷重を与える石垣載荷型実験と、背面土圧を漸増させる背面土圧載荷型実験の2種類の静的載荷実験を実行した。石垣の崩壊形式の特徴をまとめると以下のようになる。柱型崩壊:石垣載荷型実験については、反りなし石垣の場合は、柱のような鉛直材に圧縮力がかかったときの座屈に伴う崩壊のようにわずかな原因で崩壊形式が違ってくるため、崩壊荷重および崩壊位置を予測するのは困難である。反りつき石垣の場合は、反りのついているところは前面に押し出されることはなく、石垣に生じるアーチ効果が発揮され、崩壊荷重は急増する。梁型崩壊:背面土圧載荷型実験において石垣天端部のジャッキ圧が比較的小さい場合は、反りの有無にかかわらず、石垣のアーチ効果は発揮されず、梁に曲げを与える場合の破壊のように、石垣のはらみ出しは徐々に進展していきやがてその位置での崩壊に至る。
作業分析効率化方法の開発に関する研究

平成30年度当初計画に従い、超音波を用いた作業分析技術を開発した。具体的には、流通加工を対象とする作業分析支援システムを開発し,衣料品を扱う物流センターにおいて作業分析に活用した.本システムでは,超音波センサーにより作業者の動線を測定し,スマートフォンにより利き腕の加速度を測定することで測定データを得る.測定データから作業者の動作を推定するための推定モデルを求める.推定モデルとして,線形判別関数,決定木などの統計モデルを候補とし,交差検証法による汎化誤差を指標として選定する.以上の機材および推定モデル選定方法を用い,作業分析支援システムを構築した.適用例として,本システムを衣類流通加工の作業分析に用いた.フィルム分析による作業分析結果と本システムによる作業分析結果との一致度を表すκ係数は0.6以上となり,本システムによる作業分析結果の妥当性が示された.上記の研究成果を学術誌に投稿した。当該物流センターの他にも、国内の2社の物流センターに於いて作業分析を行うための予備調査を実施した。予備調査において、この2社では作業域に超音波送受信の障害となる柱等の障害物が多数あるため、動線測定精度が低下する問題が生じた。そこで、作業域を複数のエリアに区分し、エリアごとに動線を測定するための超音波センサー群を配置する方法に改善した。電波は柱等の障害物を回避できることから、作業者が立ち入っているエリアは2018年度に開発した電波により推定する方法を活用した。以上の改善により2019年度に2つの事業所において作業分析を実施できるように準備を終えた。平成30年度の当初に計画した超音波センサーを用いた屋内測位方法を開発した。当該装置の作業分析精度が予定していた精度に達していることを確認できた。また、当該装置に関する研究成果を学術誌に投稿した。さらに、2019年度にはICPR2019において当該装置の動線測定性能を向上するための方法について発表することが採択されている。国内2か所の物流センターにおいて予備調査結果を基に作業分析を2019年度に実施することについて承諾を得ている。以上のことから、装置の開発および作業分析への適用は順調に進展している。2019年度は当初計画に従い、加速度センサー、超音波センサーを用いた作業分析装置の運用試験を国内2か所の事業所において実施する。超音波センサーは柱などの障害物が多くある作業環境下では動線測定精度が大きく低下する。予定している2つの事業所では柱が多いため、作業域を複数のエリアに区分し、RFID電波を用いて作業者がいるエリアを測定する。次に、エリア毎に配置されている超音波センサーにより動線を正確に測定する方法を用いる。2019年8月までに2つの事業所において当該装置による作業分析を実施し、結果を学術誌に速やかに投稿する。平成29年度当初計画に従い、RFID技術を用いて人と物の位置を0.3m以内となる測定精度で連続して測定できる方法を開発した。具体的には、RFIDを用いた屋内位置推定において、マルチパスによる位置推定精度への影響を低減する方法を提案した。測位対象に複数のタグを取り付けることにより、常に一つ以上のタグが検知されるようにした。測位対象の位置を変え、タグの読取試行回数と読取成功回数の比で表される読取率を測定し、読取率を入力データ、測位対象の位置を出力データとするデータセットを作成した。次に、このデータセットを用い、汎化誤差を指標にして入力データから測位対象の位置推定モデルを求めた。適用例において、静止対象の位置推定誤差の最大値が1.0m以内となること、測位対象に0.8mの高低差があれば、すべての測定点で正しく測位対象の高低を推定できる基盤が実現することが示された。さらに、移動対象の動線測定では、位置推定誤差の最大値が0.5m以下となることが示された。また、作業効率化の観点から、当初予定には含まれていなかったが、従業員の職務満足と継続就業意思の経年変化とその因果関係について分析を行った。新興国における生産拠点において複数年にわたり実施された職務満足向上対策を事例として用い、職務満足要因から継続就業意思への影響を分析した。継続就業意思に関しては会社への継続就業意思,今の仕事への継続就業意思および今の仕事に対する意欲からなる3項目を設定し、職務満足要因として29項目を設定した。調査データのクロス集計から、年度により継続就業意思に有意差のあることが示された。年度別に職務満足要因から継続就業意思への影響を共分散構造分析により分析した結果、すべての年度で継続就業意思への影響が有意な職務満足要因と、年度により影響の有無が変わる要因のあることが示された。平成29年度の当初に計画したRFIDを用いた屋内測位方法を開発した。実機を用いて位置推定精度を検証した結果、作業分析に必要となる測定精度が達成されていることが確認された。当該装置の運用試験を協力企業の中国工場で行うことを予定したが、企業側担当者の病気により、中国工場での運用試験を2018年度に延期することとなった。実験室で行われた研究成果に関しては、学術論文誌に投稿し、採択された。また、作業分析の目的が生産性向上であることから、当初予定にはなかったが、生産性向上に影響を及ぼす要因の一つと考えられている熟練作業者の離職に影響を及ぼしている要因を明らかにする研究を実施した。以上のとおり、方法の開発に関しては計画通りに研究成果が得られていることから、おおむね順調に進展していると考えられる。

平成30年度当初計画に従い、超音波を用いた作業分析技術を開発した。具体的には、流通加工を対象とする作業分析支援システムを開発し,衣料品を扱う物流センターにおいて作業分析に活用した.本システムでは,超音波センサーにより作業者の動線を測定し,スマートフォンにより利き腕の加速度を測定することで測定データを得る.測定データから作業者の動作を推定するための推定モデルを求める.推定モデルとして,線形判別関数,決定木などの統計モデルを候補とし,交差検証法による汎化誤差を指標として選定する.以上の機材および推定モデル選定方法を用い,作業分析支援システムを構築した.適用例として,本システムを衣類流通加工の作業分析に用いた.フィルム分析による作業分析結果と本システムによる作業分析結果との一致度を表すκ係数は0.6以上となり,本システムによる作業分析結果の妥当性が示された.上記の研究成果を学術誌に投稿した。当該物流センターの他にも、国内の2社の物流センターに於いて作業分析を行うための予備調査を実施した。予備調査において、この2社では作業域に超音波送受信の障害となる柱等の障害物が多数あるため、動線測定精度が低下する問題が生じた。そこで、作業域を複数のエリアに区分し、エリアごとに動線を測定するための超音波センサー群を配置する方法に改善した。電波は柱等の障害物を回避できることから、作業者が立ち入っているエリアは2018年度に開発した電波により推定する方法を活用した。以上の改善により2019年度に2つの事業所において作業分析を実施できるように準備を終えた。平成30年度の当初に計画した超音波センサーを用いた屋内測位方法を開発した。当該装置の作業分析精度が予定していた精度に達していることを確認できた。また、当該装置に関する研究成果を学術誌に投稿した。さらに、2019年度にはICPR2019において当該装置の動線測定性能を向上するための方法について発表することが採択されている。国内2か所の物流センターにおいて予備調査結果を基に作業分析を2019年度に実施することについて承諾を得ている。以上のことから、装置の開発および作業分析への適用は順調に進展している。平成30年度は、当初計画に従い加速度センサーを用いた動作分析方法を開発する。生産現場では、作業場所ごとに作業内容が決められていること、および通路では歩行が中心であり立ち止まって作業が行われることがほとんどないことから、動作分析のための追加情報として、位置情報も用いて動作を分析できる方法を開発する。位置情報を取得する方法としては、平成29年度に開発したRFID装置を用いた屋内測位方法を利用することができる。しかし、RFID装置は高額であることから、社会への波及効果の観点からより安価な屋内測位方法を用いる必要がある。そこで、新たに超音波を用いて作業者の位置をリアルタイムに測定する方法を用いることも検討する。予備実験では、超音波を用いた位置測定では、誤差3cm以内の測定精度が実現されることを確認している。以上の位置および加速度情報を用いて作業者の動作を自動で分析できる方法を予定通り平成30年度に開発する。開発する方法の有効性を確認するために、国内の複数の物流事業所から当該方法の運用
新しいグローバル最適化アルゴリズムの開発に基づく分子集積構造の自動探索

分子集積構造は完全な秩序をもつ結晶からほとんど無秩序なアモルファルまで多様であるがその性質や機能は分子の集まり方に支配されている。分子集積構造の理論的予測を可能にすることが望まれるが、自由度が大きく、分子間相互作用が微妙で、探索に莫大な時間がかかるため、非常に困難な課題であった。本研究では、新しい探索アルゴリズムを種々検討した結果、研究代表者が開発した超球面探索法を応用して探索を進める際に、分子骨格の結合が維持された構造のみ探索を継続し、結合が維持されない構造をそれ以上追跡しない制限をつけて探索する方法によって、極めて高い効率で分子集積構造の自動探索が可能になることを見出した。分子集積構造の自動探索のための新しグルーバル探索アルゴリズムの開発を、初年度に引き続き、つぎのように進めた。探索範囲を限定して探索効率を高めるやり方として、分子骨格が著しく変形することを回避するよう、意図的に好ましくない変形に対し、ペナルティを課す(エネルギーが著しく高くなるようにする)方法を検討した。この方式は、ポテンシャルの非調和下方歪みを利用するGRRM法のプログラム本体にはほとんど手をつけずに、各構造に対するエネルギー値に対し、不可項を加えるだけでよいため、これまでの探索プログラムを生かした効率的な探索手法であることがわかった。多数のコアが利用できる計算環境に対し、従来は1つのノードの範囲内でのみGRRM法の並列探索が可能であったが、通常利用できる汎用の計算機では、1ノードのコア数が12ないし16コア程度であり、1ノードで64コアを超える計算環境としては、大型の計算施設を特別に利用できる研究者は限られている。一方、クラスター計算機やいくつかの小型の計算機をクラスターシステム化して利用することは、小規模の計算環境でも実現性が高く、容易に100コアレベルの計算環境が構築できる。こうした、クラスター計算システムは、多数のノードからなるので、本研究において、クラスター計算システム内でノードの壁を超えてGRRM法を並列化する新アルゴリズムの開発を進めた。その結果、1ノードにおけるGRRMの並列化とそん色のないパフォーマンスで、マルチノードシステムにおけるGRRM法の並列化が可能であることがわかった。分子集積構造は、完全な秩序をもつ結晶からほとんど無秩序なアモルファスまで多様であるが、それらの性質(物性)はその微視的構造に強く依存する。このため、分子集積構造の理論的予測を実現することが望まれるが、自由度が大きく、分子間相互作用が微妙であり、探索に莫大な時間を要するため、非常に困難な課題となっている。本研究では、種々の新しいグローバル最適化アルゴリズムを提案し検討を進めることにより、効率的な分子集積構造の自動探索法の開発を目指した。まず、分子骨格を固定して並進と配向を、ヘシアンの固有ベクトルを用いるように一般化した超球面探索法で最適化することを試みた。分子の集積に伴って分子骨格がほとんど変化しない場合には変数の数を大幅に減らすことができるため飛躍的な探索効率の向上を与える一方、分子骨格の微妙な変化があるとさらに分子骨格構造の緩和過程の最適化を要するため十分な効率化が得られない場合があることがわかった。次に、分子骨格構造の微妙な変化を最初から許容しつつ、大きな分子骨格変化は起こさないよう拘束するペナルティ関数を用いる方法を検討した。この方法は、ペナルティ関数をうまく設計できれば効率的な分子集積構造探索の手法となることがわかったが、どのようなペナルティ関数を導入すべきかについては検討の余地が残された。さらに、代表者が開発した超球面探索法を応用して探索を進める際に、分子骨格中の結合が維持された構造のみ探索を継続し、結合が維持されない構造はそれ以上追跡しない制限をつけて探索する方法を検討した。その結果、分子間に水素結合を形成するなど、分子骨格にかなりの変形を伴う場合であっても、極めて高効率で分子集積構造の自動探索が可能になることが見いだされた。この方法は、分子集積構造のみならず、分子中の内部回転等による立体配座変化の効率的探索にも応用できる見通しが得られた。分子集積構造の自動探索のための新しいグローバル探索アルゴリズムの開発を、以下の手法によって進展させた。まず、従来から使用している超球面探索法の探索の範囲を限定する取り扱いに関する探索パラメータを変えた時に、探索のパフォーマンス(探索される範囲および探索に要する計算量・計算時間)の関係を系統的に調査した。その結果、大きな非調和下方歪みを優先する探索法により、計算時間が飛躍的に短縮されることを見出した。限定散策を行うパラメータを適切に設定すると、全面探索を行った場合のおよそ8割程度の構造を1割(十分の1)程度の計算時間で見つけ出すことができることがわかった。このような限定探索で得られる構造のエネルギー分布を、全面探索の結果と比較することにより、エネルギーが低く、化学的にもっとも重要な構造が、優先的に探索できていることが確認された。

以上は、探索計算の範囲を限定することによるアルゴリズム上の飛躍的改善であるが、使用する計算環境に合わせて、複数の計算機(コア)を効果的に並列使用することによる探索効率の向上についても検討を進めた。本年度は、コア間の情報伝送が、共通のハードディスクを用いて行うことのできる単一ノード計算機を用いて並列探索を行う方法の性能確認を中心に行い、5原子以上からなる対象に置いて、ほぼコア数にリニアな並列化が行えていることを確認した。なお、単一ノードのコア数が12個以上の種々の計算環境における並列探索のパフォーマンス(計算時間)を詳細に比較したところ、ハードウエアの構築状況に依存する記憶装置間の情報伝送速度に依存して、並列探索の効率が数倍以上変化することを見出した。探索範囲を限定する手法の検討については、探索パラメータの取り方によって一桁高い探索効率が達成できることを見出た。また、意図的にペナルティを導入する方式によって望まぬ方向への無駄な探索を排除するやり方が、きわめて分子集積構造の探索に適していることがわかった。計算機の効率的利用法の開拓についても、ノードの壁を超えてGRRM法の自動探索を適用できる見通しが得られており、本研究課題の目標に向かって順調に進展していると自己評価できる。探索パラメータの取り方で探索効率が変わることの検討については、予想していた以上の高い効率化(十倍程度)を見込める方法が見つかった。したがって、座標変数を部分的に固定して探索する次元を減らすやり方を当初考えていたが、その場合は、探索される精度にかなり大きな影響が出て、探索後に種々の補正を行わなければならないので、その方向のアルゴリズム開発は、優先順位を下げるのが適切であると判断した。部分構造の固定よりも、探索パラメータの効果的な選択の方が重要であることが判明したため、全体の探索効率を向上させるための方策として、探索過程の並列化の方向に重点を移して検討を進めたが、多数のコアが使え、コア間の情報伝送が高速化されている計算機を利用できれば、原子数が非常に多くなっても高い並列化を期待できる見通しが得られた。ノードの壁を超えてGRRM法を並列化する課題について、すでにクラスター環境で、その次元の見通しが得られているが、さらにそのパフォーマンスの向上と実際の問題への応用を進める。分子集積構造自動探索の具体的な系への応用については、和歌山大学の山門英雄研究室と共同し、各種のやり方の比較検討を進める。探索結果のデータベース化については、国立情報学研究所の佐藤寛子研究室と共同して、実用的なデータベースシステムの構築を進展させる。超並列化について、さらに、計算機の壁を超えた、より一般的な超並列探索アルゴリズムの開発にチャレンジし、分子集積構造自動探索の新しいアルゴリズムの開発を最高水準に進展させる。初年度の検討を踏まえ、GRRMプログラムの並列化の新方式として、異なるnodeや計算機間での並列化を可能にする超並列化に取り組む。分子集積構造探索へのGRRM法の応用については、和歌山大学の山門英雄博士の研究グループの協力を得て検討を進める。また、大規模な計算機を用いたGRRM法の応用にいては、東北大学および分子科学研究所の大規模計算機の利用によるパフォーマンスの検討を進める。
スペクトル機能性ふく射の制御技術開発をめざす分光熱工学のアプローチ

熱ふく射(thermal radiation)は物質における荷電粒子の熱振動に起因する電磁波であり,工業的にも身近にも得やすいエネルギーであるが,そのままではPlanck分布の及ぶ広い波長域に分散し,また,指向性が弱いぼんやりしたふく射である.そのため,レーザーの場合のように特定の波長にそのエネルギーを集中して工学的な機能を発揮させるためには有効でないことが多かった.本研究は,この熱ふく射を特定の波長帯域のふく射が強調されるスペクトル機能性のふく射に変換し制御する技術の開発をめざすものである.電磁波動論・分光学・固体物性論・伝熱工学を基礎として分光熱工学の実験・理論研究を行い,エネルギー工学と生活環境工学のために有効なハードシステムの実現をめざす.牧野・若林・松本は,(1)薄膜系の放射ふく射の干渉と(2)薄膜系のふく射放射理論を検討し,(3)薄膜系エミッターの試作を行った.さらに,(4)表面の鏡面反射率・半球反射率・指向放射率のスペクトルの同時測定法を提案し,(5)熱ふく射に関するKirchhoffの法則を電磁波のレベルで実験的に検証した.また,牧野は,本研究を総括する視点に立ち国内の講演会や国際会議において本研究に関する多くのKeynote講演などを行った.吉田は,スペクトル機能性ふく射を用いる熱・光起電力発電システムを熱システム工学的に検討した.花村は,(1)矩形マイクロキャビティによる放射率の波長制御に関する分光実験・計算を行い,(2)近接場光によるナノギャップ発電に関する実験装置を設計し,(3)GaSb光電変換素子を自らの実験室において試作した.山田は,(1)薄膜系エミッターからの放射ふく射の計算と(2)人体の皮膚の反射に関する分光実験・計算を行い,(3)色素増感太陽電池の改良を検討した.熱ふく射(thermal radiation)は物質における荷電粒子の熱振動に起因する電磁波であり,工業的にも身近にも得やすいエネルギーであるが,そのままではPlanck分布の及ぶ広い波長域に分散し,また,指向性が弱いぼんやりしたふく射である.そのため,レーザーの場合のように特定の波長にそのエネルギーを集中して工学的な機能を発揮させるためには有効でないことが多かった.本研究は,この熱ふく射を特定の波長帯域のふく射が強調されるスペクトル機能性のふく射に変換し制御する技術の開発をめざすものである.電磁波動論・分光学・固体物性論・伝熱工学を基礎として分光熱工学の実験・理論研究を行い,エネルギー工学と生活環境工学のために有効なハードシステムの実現をめざす.牧野・若林・松本は,(1)薄膜系の放射ふく射の干渉と(2)薄膜系のふく射放射理論を検討し,(3)薄膜系エミッターの試作を行った.さらに,(4)表面の鏡面反射率・半球反射率・指向放射率のスペクトルの同時測定法を提案し,(5)熱ふく射に関するKirchhoffの法則を電磁波のレベルで実験的に検証した.また,牧野は,本研究を総括する視点に立ち国内の講演会や国際会議において本研究に関する多くのKeynote講演などを行った.吉田は,スペクトル機能性ふく射を用いる熱・光起電力発電システムを熱システム工学的に検討した.花村は,(1)矩形マイクロキャビティによる放射率の波長制御に関する分光実験・計算を行い,(2)近接場光によるナノギャップ発電に関する実験装置を設計し,(3)GaSb光電変換素子を自らの実験室において試作した.山田は,(1)薄膜系エミッターからの放射ふく射の計算と(2)人体の皮膚の反射に関する分光実験・計算を行い,(3)色素増感太陽電池の改良を検討した.熱ふく射(thermal radiation)は,物質における荷電粒子の熱振動に起因する電磁波であり,工業的にも身近にも得やすいエネルギーであるが,そのままでは,Planck分布の及ぶ広い波長域に分散し,また,指向性が弱いぼんやりしたふく射である.そのため,レーザーの場合のように,特定の波長にそのエネルギーを集中して工学的な機能を発揮させるためには有効でないことが多かった.本研究は,この熱ふく射を,特定の波長帯域のふく射が強調されるスペクトル機能性のふく射に変換し制御する技術の開発をめざすものである.電磁波動論・分光学・固体物性論・伝熱工学を基礎として分光熱工学の実験・理論研究を行い,エネルギー工学と生活環境工学のために有効なハードシステムの実現をめざす.初年度(平成17年度)は,スペクトル機能性ふく射の制御技術開発をめざす本研究の基礎を確立することを目的とした.すなわち,(牧野・若林・松本)は表面薄膜系によるスペクトル機能性ふく射エミッター(放射面)の開発のために,(1)薄膜系の放射ふく射の干渉,(2)薄膜系のふく射放射理論を検討し,(3)薄膜系エミッターの試作を行った.吉田はスペクトル機能性ふく射を用いる熱・光起電力発電システムの熱システム工学的検討を行った.花村は高密度ふく射場からのスペクトル機能性ふく射エミッター(放射装置)の開発のために,(1)燃焼器の試作,(2)エミッターの試作・性能評価を行った.山田は表面ミクロ構造系によるスペクトル機能性ふく射リフレクターの特性研究のために,(1)2方向反射の分光特性に関する実験,(2)現象の電磁波動論による記述,(3)スペクトル機能性ふく射リフレクターの試作を行った.研究報告・打合せ会を計3回京都大学で行った.

また,実験室・研究室あるいは共通の日本伝熱学会・日本熱物性学会の場で意見を交換した.熱ふく射(thermal radiation)は,物質における荷電粒子の熱振動に起因する電磁波であり,工業的にも身近にも得やすいエネルギーであるが,そのままでは,Planck分布の及ぶ広い波長域に分散し,また,指向性が弱いぼんやりしたふく射である.そのため,レーザーの場合のように,特定の波長にそのエネルギーを集中して工学的な機能を発揮させるためには有効でないことが多かった.本研究は,この熱ふく射を,特定の波長帯域のふく射が強調されるスペクトル機能性のふく射に変換し制御する技術の開発をめざすものである.電磁波動論・分光学・固体物性論・伝熱工学を基礎として分光熱工学の実験・理論研究を行い,エネルギー工学と生活環境工学のために有効なハードシステムの実現をめざす.平成18年度は,前年度の研究成果を基礎にして,スペクトル機能性ふく射の制御技術開発をめざす本研究の展開をはかった.すなわち,(牧野・若林・松本)は,(1)熱ふく射の半球反射率と放射率のスペクトルの同時測定法を提案し,(2)熱ふく射に関するKirchhoffの法則を電磁波のレベルで実験的に検証した.吉田は,スペクトル機能性ふく射を用いる熱・光起電力発電システムの熱システム工学的に検討した.花村は,(1)矩形マイクロキャビティによる放射率の波長制御と(2)近接場光によるナノギャップ発電に関する実験・計算を行い,(3)GaSb光電変換素子を自らの実験室において試作した.山田は,(1)モルフォ蝶の反射と(2)皮膚の反射・透過に関する実験・計算を行い,(3)色素増感太陽電池の改良を検討した.研究報告・打合せ会を計2回京都大学で行った.また,実験室・研究室あるいは共通の日本機械学会熱工学部門・日本伝熱学会・日本熱物性学会の場で意見を交換した.熱ふく射(thermal radiation)は物質における荷電粒子の熱振動に起因する電磁波であり,工業的にも身近にも得やすいエネルギーであるが,そのままではPlanck分布の及ぶ広い波長域に分散し,また,指向性が弱いぼんやりしたふく射である.そのため,レーザーの場合のように特定の波長にそのエネルギーを集中して工学的な機能を発揮させるためには有効でないことが多かった.本研究は,この熱ふく射を特定の波長帯域のふく射が強調されるスペクトル機能性のふく射に変換し制御する技術の開発をめざすものである.電磁波動論・分光学・固体物性論・伝熱工学を基礎として分光熱工学の実験・理論研究を行い,エネルギー工学と生活環境工学のために有効なハードシステムの実現をめざす.平成19年度は,前年度に引き続きスペクトル機能性ふく射の制御技術開発をめざす本研究の展開をはかった.(牧野・若林・松本)な,(1)表面の鏡面反射率・半球反射率・指向放射率のスペクトルの同時測定法を提案し,(2)熱ふく射に関するKirchhoffの法則を電磁波のレベルで実験的に検証した.また,牧野は,本研究を総括する視点に立ち国内の講演会や国際会議において本研究に関するKeynote講演などを行った.
金属間化合物とセラミックスの高温変形と破壊機構の比較検討

数年前に金属間化合物およびセラミックスについて超塑性が見出され、研究が急速に進歩しつつある。しかし、金属材料に比べるとその研究の歴史は短く、未だ不明の点が数多く残されている。このような状況をふまえて、本研究では金属間化合物とセラミックスの超塑性の数似点と相違点を明らかにし、超塑性変形機構の理解を深めることを目的としている。金属間化合物については、Ti_3Al、Ni_3Siなど多くの系について超塑性が見出されているが、現在までに報告されている最大伸びはTi_3Alに関する810%(1992年)である。一方、セラミックスについては正方晶ジルコニア多結晶(TZP)の800%(1990年)がチャンピオンデータであった。研究代表者は、本年度TZP+SiO_2系について1038%の伸びを達成し、この記録を更新することに成功した。この成果はすでに国際学術法に公表済である。巨大な伸びが達成される金属間化合物の多くは2相混合組織を有するものであり、微細結晶粒組織が比較的安定な材料である。また、金属間化合物の超塑性には金属材料と共通する点が多い。例えば、ひずみ速度成受性指数の大きいこと、応力とひずみ速度の両対数プロセットが3つの領域に分れ、そのうちの中間ひずみ速度領域で高延性が達成されることなどである。セラミックスは、ひずみ速度感受性指数の大きいことが超塑性発現のための必要条件ではあるが十分条件ではないといわれている。また、応力とひずみ速度の関係は多くの場合単一の関係で記述され、金属あるいは金属間化合物とは異なっているようにみえる。これらの相違が本質的なものであるか否かは未だ明らかにされておらず、今後のより詳細な解析が待たれるところである。
電子捕獲型超新星の親星モデルの構築

電子捕獲型超新星とは重力崩壊型の超新星のうち最も質量が軽い星の爆発である。一般に星の数は軽い星ほど多いため、この型の超新星が実在するのであれば超新星の光度曲線などの観測にも、元素の起源に関しても重要なはずであるが、これまでそれらの研究対象としてあまり考えられて来なかった。その主な理由の一つは、より重い鉄の核を形成するものとその進化過程が大きく異なり複雑なため親星の計算がほとんどなされていなかった事があげられる。今回我々はほぼ30年ぶりにその進化計算を更新された物理を用いて計算することができた。この親星モデルを爆発させることにより、今後この超新星に関する理解が深まることが期待できる。当該年度は主として太陽の8-10倍の質量を持つ恒星の進化計算を行うためのコードの開発、整備とそれを行うために必要なテスト計算を行った。まず、我々がこれまでに用いていたコードと同じものを用いて幾つかテスト計算を行ってみたが、その結果以下のような問題点があることが明らかになった。これらの星は炭素燃焼後に中心部の温度が下がって燃焼が止まり冷えて行く。その後、中心核は電子の縮退圧によって支えられるが、星の外部ではヘリウム、炭素の燃焼が熱的なパルスを伴いながらゆっくり進み中心核の質量がゆっくり増えていく。一方、中心部では電子捕獲がゆっくりと進んでいく。これらの計算を正確に行うには、大きな核反応ネットワークで物質の電子捕獲を計算しながらの長時間計算に耐えうるコードの高速化が必要となることがわかった。そこで、連携研究者の吉田敬氏とともにこのような計算を行えるコードを開発した。そのコードのテストを兼ねて、質量放出が重要となるような大質量星の進化計算に応用し、観測史上最も重い星の超新星爆発ではないかと言われている超新星2007biの親星がどのようなものであったのかについて議論を行い、その結果を査読誌で出版した。我々は、この超新星は電子-陽電子対生成型超新星であると考えるよりも、重力崩壊型超新星である可能性のほうが高い事を示したが、この結果はまだ不確定な要素の多い、最も重い星の進化や質量放出に関して興味深い示唆を与える。当該年度はまず計画通り、本研究に必要な高速で計算効率の良い星の進化コードの開発を終えることができた。そのコードのテストも兼ねて、これを超新星親星など大質量星の進化計算に応用した。また、その親星のモデルを用いて1Dや2Dで爆発シミュレーションや元素合成計算を行い、合成、放出される^<56>Niの量を見積もり、非常に明るい特異な超新星2007biの起源について議論を行った。これらの成果は、学会や国際研究会で発表し、査読論文に投稿した。次に本研究の主要課題である太陽の10倍前後の星の進化計算を本格的に開始した。まず星の進化を0.01太陽質量ごとなど、非常に細かい間隔で計算を行い、鉄の核を形成する星の下限質量をおおよそ見積もった。このような限界質量に近い星の進化は複雑なため、まだ未解決の問題が多く残されている。まずは、進化の最後の殻燃焼の様子である。このような星では酸素、またはケイ素燃焼が中心をはずれたオフセンターで起きる事が知られている。そこでは酸素やケイ素の殻燃焼が発生するが、この殻燃焼は電子の縮退の効果のため時に爆発的になるのではないかと言われているが、その詳細は未だ定かでない。この殻燃焼は燃焼に伴う膨張と、膨張冷却による燃焼停止を繰り返しながらしだいに燃焼面が中心に伝播していく。このような計算は非常に時間がかかること、またそもそもケイ素燃焼以降の計算を核反応ネットワークを詳しく解いて行っている研究グループは世界でも限られた数しか無いことからその後の進化がどのように進むのか詳細にはわかっていない。我々は幾つかのケースについて中心までの燃焼面の伝播の計算を行うことができた。また、中心核付近では電子捕獲が実際に起き始めることを確認できた。これらは24年度以降の計算を進める上での重要な進展である。これによって、この質量範囲の星の進化の末期の爆発的殻燃焼の有無や、実際にどのように観測されるか、また中心付近の電子捕獲が星の進化に与える影響について本格的な計算を始めることが可能となった。本年度は更にこの親星モデルを用いて詳細なニュートリノ輸送計算を含む第一原理的な輻射流体力学計算を行うための共同研究を開始し、まずテスト計算を行いながら計算に必要な更新点を洗い出した。その結果明らかとなった必要な更新点は、状態方程式の拡張、爆発中の電子捕獲や核燃焼を計算し発生する熱量を詳細に計算することと、爆発的核燃焼波の進行を計算することである。そのうち本年度は主として状態方程式の拡張を行った。具体的に元の計算コードに含まれていなかった低密度部分の状態方程式を導入し、それを高密度部分と滑らかにつなぐ作業を行った。