hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
回転する原子核の構造と非線形集団力学

本研究プロジェクトは,広大・筑波大・九大から別途概算要求され,昭和62年度予算で日本分担部分が認められ,デンマ-ク国ニ-ルスボ-ア研究所に設置された高分解能・高精度・全立体角ガンマ線測定器系(NORDBALL)を用いて、高速回転する原子核の極限状態・高温高励起状態に関する実験的研究と,関連する理論的研究とを,東京大学原子核研究所を窓口とした日本の研究者とニ-ルスボ-ア研究所の研究者との共同研究により推進する事を目的とした。日本の実験グル-プは当初実験施設の建設に協力した。特にニ-ルスボ-ア研究所の後段加速器の建設に対して筑波大のグル-プは大きな貢献をした。また九大のグル-プはNORDBALL内に装着する核反応チャネル識別システム(シリコンボ-ル)を開発して,質量数A=8090領域核の核分光学的研究の可能性を用いた。日本の実験グル-プは3つの実験プロジェクトを遂行した。(実験プロジェクトI:A〓130近傍の高速囲状態の研究)^<124>Csの一対の回転スペクトルにおいて,回転整列が発生する以前に従来重い原子核で得られていたものとは明らかに質の異なる指標逆転現象を発見した。この現象は,三軸非対称変形またはガンマ振熱を考慮するクランキング模型,または中性子・陽子相互作用を含む粒子・囲転子模型で十分に説明できない。同様な現象は^<126>Csでは観測されるが^<124>Laでは観測されない事も明らかとなった。(実験プロジェクトII:A〓80ー90近傍の高速回転状態の研究)シリコンボ-ルとNORDBALLとの結合により,A〓80ー90における新しい変形核領域の研究が飛躍的に進んだ。この結果^<87>Mo, ^<87>Nb, ^<85>Nb, ^<82>Y, ^<81>Y,^<82>Zr,^<82>Srについて新しい準位構造が確立され,その詳しい解析が進められている。これら実験から得られた情報は,クランキング模型によるポテンシャル・エネルギ-面の安定形状の計算及び独立粒子エネルギ-の回転周波数依存性の計算と比較して検討されている。N/Z=40に向って核子数を変えると,Prolate変形に向って大きく変形する事,N=46近傍で球形から変形への転位が起る事,またN〓45では基底状態近くの弱い変形が,原子核の回転速度とともに大きく変形する事などが確立されつつある。他方,シリコンボ-ルを用いた実験は欧州の研究者からも注目され,多くの共同研究を産み幅広い成果が挙げられつつある。今後の国際共同研究の継続が欧州の研究者からも強く支持され,期待されている。(実験プロジェクトIII:還移領域核のク-ロン励起による研究)^<32>S, ^<48>Ti, ^<58>Niビ-ムを用い^<150>Sm, ^<154>Sm, ^<154,155,156,158,160>Gdのク-ロン励起の実験を行なった。また^<154>Sm+ ^<58>Niではク-ロン・核子移行反応の実験も行なった。この結果^<154>Smの4つのバンド上に9ケの新しい準位を加え,また4^+14^+の新しいバンドを確定した。^<158>Gdでは八重極バンドの上に¬^ー,α^ーの準位が見つかった。他方日本の理論グル-プはコペンハ-ゲンの研究者のみならず,ニ-ルス・ボ-ア研究所に世界各国から集まって来る研究者との共同研究,討論を行ない,多くの研究成果を挙げた。高スピン状態の核分光学的研究によって,“回転している平均場中での独立粒子運動(回転系殻模型)"が広範な領域で成立している事が確立されたのは本共同研究の始まった直前である。また長軸と短軸の比が2:1であるような起変形状態が実験的に確立されたのもこの時期であった。以降理論的研究では回転殻模型+乱推位相近似+粒子振動結合という枠組の中で,奇核の電磁遷移の計算・高スピン状態における対相関の役割,超変形態での対相関と八重極相関など詳細な検討が行なわれた。また三軸非対称性の効果の理論的検討,超変形状態の生成と崩壊機構,高温領域から崩壊する時に発生するガンマ線の統計的解析方法などが理論的に取り扱かわれた。更に核内集団運動と有効相互作用の検討,相互作用するボソン模型,粒子・回転子模型,生成座標の方法に基づく理論の検討も進んだ。これらの理論の展開の中で,平衡一体場から遠く離れた状態の記述,大振幅集団運動論の展開が,非線形性を取り入れた新しい理論体系として提起され,原子核物理が新しい段階へと発展しつつある。

日本の実験グル-プは当初実験施設の建設に協力した。特にニ-ルスボ-ア研究所の後段加速器の建設に対して筑波大のグル-プは大きな貢献をした。また九大のグル-プはNORDBALL内に装着する核反応チャネル識別システム(シリコンボ-ル)を開発して,質量数A=8090領域核の核分光学的研究の可能性を用いた。日本の実験グル-プは3つの実験プロジェクトを遂行した。(実験プロジェクトI:A〓130近傍の高速囲状態の研究)^<124>Csの一対の回転スペクトルにおいて,回転整列が発生する以前に従来重い原子核で得られていたものとは明らかに質の異なる指標逆転現象を発見した。この現象は,三軸非対称変形またはガンマ振熱を考慮するクランキング模型,または中性子・陽子相互作用を含む粒子・囲転子模型で十分に説明できない。同様な現象は^<126>Csでは観測されるが^<124>Laでは観測されない事も明らかとなった。(実験プロジェクトII:A〓80ー90近傍の高速回転状態の研究)シリコンボ-ルとNORDBALLとの結合により,A〓80ー90における新しい変形核領域の研究が飛躍的に進んだ。この結果^<87>Mo, ^<87>Nb, ^<85>Nb, ^<82>Y, ^<81>Y,^<82>Zr,^<82>Srについて新しい準位構造が確立され,その詳しい解析が進められている。これら実験から得られた情報は,クランキング模型によるポテンシャル・エネルギ-面の安定形状の計算及び独立粒子エネルギ-の回転周波数依存性の計算と比較して検討されている。N/Z=40に向って核子数を変えると,Prolate変形に向って大きく変形する事,N=46近傍で球形から変形への転位が起る事,またN〓45では基底状態近くの弱い変形が,原子核の回転速度とともに大きく変形する事などが確立されつつある。他方,シリコンボ-ルを用いた実験は欧州の研究者からも注目され,多くの共同研究を産み幅広い成果が挙げられつつある。今後の国際共同研究の継続が欧州の研究者からも強く支持され,期待されている。(実験プロジェクトIII:還移領域核のク-ロン励起による研究)^<32>S, ^<48>Ti, ^<58>Niビ-ムを用い^<150>Sm, ^<154>Sm, ^<154,155,156,158,160>Gdのク-ロン励起の実験を行なった。また^<154>Sm+ ^<58>Niではク-ロン・核子移行反応の実験も行なった。この結果^<154>Smの4つのバンド上に9ケの新しい準位を加え,また4^+14^+の新しいバンドを確定した。^<158>Gdでは八重極バンドの上に¬^ー,α^ーの準位が見つかった。他方日本の理論グル-プはコペンハ-ゲンの研究者のみならず,ニ-ルス・ボ-ア研究所に世界各国から集まって来る研究者との共同研究,討論を行ない,多くの研究成果を挙げた。高スピン状態の核分光学的研究によって,“回転している平均場中での独立粒子運動(回転系殻模型)"が広範な領域で成立している事が確立されたのは本共同研究の始まった直前である。また長軸と短軸の比が2:1であるような起変形状態が実験的に確立されたのもこの時期であった。以降理論的研究では回転殻模型+乱推位相近似+粒子振動結合という枠組の中で,奇核の電磁遷移の計算・高スピン状態における対相関の役割,超変形態での対相関と八重極相関など詳細な検討が行なわれた。
消費者行動変容を考慮した水素エネルギー社会の環境・経済効果分析

2030年頃に想定されている水素エネルギーシステムについて,産業連関データベースを作成し,われわれが開発した2005年次世代エネルギーシステム分析用産業連関表(IONGES)に加えることにより,システムが経済や環境へもたらす効果を分析し,その結果を学術誌で発表した。また,作成したデータベースを早稲田大学次世代科学技術経済分析研究所のウェブページで,公開した。さらに,2011年次世代エネルギーシステム分析用産業連関表(IONGES)の作成作業を行った。2011年IONGESでは,総務省による2011年産業連関表に,15種類の再生可能エネルギー種の施設建設部門と,経常運転(発電)部門を付け加えている。2011年IONGESでは,木質バイオマス発電,メタン発酵ガス化発電,廃棄物発電のバイオマス関連発電部門におけるバイオマス燃料投入を丁寧に記述し,バイオマス発電活動が地域経済にもたらす影響などを分析しやすくした。具体的には,木質バイオマス燃料部門からの発電部門への木材投入額,廃棄物処理部門または下水処理部門から,メタン発酵ガス化発電部門へのメタンガスの投入と廃棄物発電部門への蒸気投入を記述し,これらの発電部門の電力需要が,それぞれの燃料供給部門へ生産波及をもたらすことが分析できるようにした。作成結果を用いて,再生可能エネルギー部門のユニットストラクチュア分析(各種の再生可能エネルギー発電の施設建設または経常運転1単位(100万円)が,経済全体に構造的に引き起こす中間財の取引量についての分析)を行った。また,再生可能エネルギーの発電活動に付随的なサービス活動(修理サービス,輸送サービス,金融,情報などのビジネスサービス,等)を通じて,経済の広範囲に波及効果が及ぶことが分かった。これらの成果を,査読付き論文として投稿した。2030年頃に想定されている水素エネルギーシステムについて,産業連関データベースを作成する方法を開発し,開発したデータを公開するとともに,それを用いた分析結果を学術誌において公表するという,本研究課題の中心的な研究目的を達成することができた。さらに2018年度には,研究の土台となる次世代エネルギーシステム分析用産業連関表の作成作業に専念した結果,ほぼ表が完成し,現在最終調整を行っているところである。一方,水素技術に対する社会の期待は,本研究課題出願時に比べて変容している。すなわち再生可能エネルギー利用社会において,再生可能エネルギーをより使いやすくするための手段としての水素の役割が注目され始めている。そこで,2018年度は,産業技術総合研究所福島再生可能エネルギー研究所への見学,学会等における情報収集を通じて,水素技術に対する社会的期待の変化を把握し,今後の水素利用の見通しについて考察した。産業技術総合研究所福島再生可能エネルギー研究所・清水建設-産総研ゼロエミッション・水素タウン連携研究室では,太陽光発電の余剰電力や変動性の吸収,大都市の建築物におけるエネルギー消費量削減といった,身近な目的のために水素を「こまめに」利用するための技術開発を行っていた。これは,水素を新たなエネルギー源として,海外から大規模に輸入して今までとは抜本的に異なる水素利用社会を構築するという,本研究開始当初に一般的であった,水素利用についての社会的認識とは大きく異なる考え方である。身近な目的のために水素を「こまめに」利用するための技術は,海外からの水素を大規模に利用するための技術とは大きく異なる。また水素のこまめな利用という構想は,より現実的で近い将来実現可能なエネルギーシステムの未来像であると考えられた。そこで,研究期間を一年延長して,今年度は,新たに得られた知見,すなわち身近な目的のためのこまめ水素の利用法に注目し,それによって加速されるエネルギーマネジメントシステムの高度化が,社会経済にもたらす効果(例えばカーボンプライシングメカニズムにもたらす効果等)を,完成したばかりの2011年次世代エネルギーシステム分析用産業連関表を用いて分析する。分析の結果は,学術雑誌への投稿や,学会発表,ウェブページでの成果公表等で積極的に発信し,水素技術のより現実的で効果的な利用方法の推進に貢献したい。本年度は,われわれが開発した次世代エネルギーシステム分析用産業連関表(Input-output table for analysis of next-generation energysystem: IONGES)(http://www.f.waseda.jp/washizu/table.html)の投入係数行列に,水素関連部門のベクトルを拡張し,それを用いて2014年6月(2016年3月改訂)の経済産業省による「水素・燃料電池戦略ロードマップ」(以下,ロードマップ)で想定される水素エネルギーシステムの構築が,経済や環境にもたらす効果を俯瞰的に分析した。すなわち,水素を海外の風力発電などを利用して大規模に製造し,有機ハイドライドによってタンカーで日本に輸送する。国内の港湾施設で,有機ハイドライドから水素を精製し,港湾近くの100万kWの水素発電所に送る。このような大規模な水素利用システムが確立すると,水素価格が30 JPY/Nm3となり,燃料電池自動車の普及が進む。2030年には,FCV80万台,水素ステーション約900か所が実現し,FCVの燃料電池システムの価格が現状の1/4になる。すると,家庭用燃料電池の価格も5年で投資回収可能な金額となり,530万台が普及する。水素関連設備の初期投資が生み出す乗数効果は2.62.7倍である。海外での水素の生成に必要な電力は,全設備運転による誘発の約30%を占めている。海外に豊富に賦存するにもかかわらず,需要地から離れているために利用できない風力などの未利用エネルギーに,これに相当する新たな利用機会を提供できる可能性がある。

水素社会システムの定着には,国内の水素ステーションの効率化がキーポイントではあるが,その一方,FCV等の利用がもたらす化石エネルギー削減効果は,供給設備の建設や運転にともなう追加的なCO2負荷を相殺できると見込まれた。当初の予定よりやや早いスピードで,われわれが開発した次世代エネルギーシステム分析用産業連関表(IONGES)の投入係数行列に,水素関連部門のベクトルを拡張し,それを用いてロードマップで想定される大規模な水素エネルギーシステムの構築が,経済や環境にもたらす効果を俯瞰的に分析することができ,その結果を,環境経済・政策学会2016年大会,第33回エネルギーシステム・経済・環境コンファレンス,The 24th CIRP Conference on Life Cycle Engineeringの学会で報告を行った。さらに,査読付き学術誌への投稿も行った。特に,本研究で最もチャレンジングな,まだ実現していない次世代科学技術についての産業連関投入ベクトルの作成方法について,次のようにその作成手法を確立できたことは大きな成果であった。すなわち,有機ハイドライド(脱)水素化設備は現在開発中の技術であるため,資材構成についての開示情報を得ることができなかった。一方,NEDO(2010)「平成21年度エコイノベーション推進事業,海外再生可能エネルギーの大陸間輸送技術の調査」によれば,これら設備には,既存のシクロヘキサン製造プロセスと類似するプロセスが想定されるということである。そこで,本研究ではシクロヘキサン製造プロセスに記載の各部品に対して,経済産業省「生産動態統計」で捕捉される平均単価を当てはめ,(脱)水素化プロセス全体の金額的資材構成比を推計した。これには,水素化設備が普及した段階では,各部品も現在の汎用部品と同等の価格になるとの前提に基づく。FCVについてもFCVは,IONGESのHVの投入係数ベクトルをもとに,同投入係数ベクトルのエンジンと燃料タンクを除く係数値から,FCVの投入ベクトルを作成した。情報の少ない未来技術の普及予測評価にあたって,このような前提を置くことの妥当性の検討は今後の課題である。2030年頃に想定されている水素エネルギーシステムについて,産業連関データベースを作成し,われわれが開発した「次世代エネルギーシステム分析用産業連関表」に加えることにより,システムが経済や環境へもたらす効果を分析した.想定されたシステムの内容は以下のとおりである.すなわち,水素を海外の風力発電などを利用して大規模に製造し,有機ハイドライドによってタンカーで日本に輸送する.国内の港湾施設で精製した水素を,港湾近くの100万kWの水素発電所で利用する.一方国内では2030年に,FCV80万台,水素ステーション約900か所が実現し,家庭用燃料電池の価格も530万台が普及する.
膵β細胞の増殖機構の解明とその測定法の開発

膵β細胞においてインスリン分泌顆粒に局在するフォグリンは、糖刺激による開口放出によって細胞膜に移動し、分泌されたインスリンで活性化したインスリン受容体に一過的に結合する。フォグリンは、フィードバック経路によるIRS2の分解機構を抑止することで、インスリン・オートクライン作用による細胞増殖を制御していることを明らかにした。またフォグリン前駆体のプロ領域にCPE蛋白質が結合し、ホルモン選別輸送に関わる可能性を示した。血糖調節の中心的役割を担う膵島細胞の機能および生存・増殖機構を解明するために、分泌細胞に特有のタンパク質を見出し、その生理機能解析を行う。1型糖尿病の自己抗原として知られるフォグリン蛋白質は、膵β細胞において、インスリン分泌顆粒に局在し、グルコース分泌刺激を受けた顆粒が開口放出するとともに細胞膜に移行する。このとき、分泌インスリンのオートクライン作用によって活性化したインスリン受容体と結合し、インスリン受容体基質(IRS2)の安定化を促して膵β細胞の増殖を誘導する。本研究では、フォグリン蛋白質の機能を細胞レベルで詳しく解析すると同時に、フォグリン遺伝子の欠損マウスを作製し、個体におけるフォグリンの働きを探る。本年は、コンディショナルノックアウトマウス作製のためのターゲッティングベクターを構築した。マウス・フォグリンの遺伝子をクローニングし、第4エクソン部分をloxP配列で挟むようにデザインしたベクターを作製した。次にターゲッティングペクターを線状化し、エレクトロポレーション法でES細胞に導入した(継続中)。フォグリンはチロシン・フォスファターゼ様の構造を持つ膜タンパク質である。その酵素活性を調べるため、細胞質側領域をGST融合タンパクとして大腸菌に発現させ、これを精製したのち、種々の基質を使って活性測定を行った。その結果、試した全ての基質に対し脱リン酸化活性は示さず、しかしインスリン受容体に特異的に結合することが分かった。本年は、コンディショナルノックアウトマウス作製のためのターゲッティングベクターを導入したES細胞を選別し、得られた相同組換え細胞を用いてキメラマウスを作製した。(研究継続中)フォグリンは内分泌顆粒に限定局在する膜タンパク質である。その選別輸送機構を調べたところ、N端側プロ領域に対しカルボキシペプチダーゼEが特異的に結合することを見出した。その相互作用は互いの選別輸送に必須で、またペプチドホルモンの輸送に重要な役割を果たす可能性がある。(Traffic in press)血糖調節の中心的役割を担う膵島細胞の機能および生存・増殖機構を解明するために、分泌細胞に特有のタンパク質を見出し、その生理機能解析を行う。本年は、フォグリンflox遺伝子を持つホモ接合型マウスとインスリンプロモーター下でCreを発現するマウスを交配し、フォグリン遺伝子のβ細胞特異的欠損マウスを樹立した。得られた雄マウスに、高脂肪食負荷を与えたのちに種々の代謝試験を行ったところ、フォグリン欠損マウスは野生型に比べβ細胞数が抑えられていることが分かった。したがってフォグリンは、インスリン抵抗性に伴う膵β細胞の代償性増殖に関与することが明らかとなった。またこれらの研究過程でフォグリンが消化管組織に発現することを見出し、GIPやGLP-1といったインクレチン分泌細胞、セロトニンやガストリンなどの消化管ホルモン分泌細胞に局在することを明らかにした。24年度が最終年度であるため、記入しない。
国際貿易データベースの多元的利用通信システムの開発

本研究は、研究成果公開促進費(データベース)で推進し構築している過去13年分(156ケ月分)の貿易統計(通関統計)データベースを多元的に利用する通信システムを開発し、一般利用に無料で提供することを目的としている。現在、これらのデータは当研究所の中型コンピュータ(日立製HITAC M-640)にデータベース化されているが、情報検索が表形式で表示するか、分析用にファイルとして抽出するかに限定され、しかも通信回線で誰もが利用できるシステムではない。品目別輸出入統計を各種のグラフ(世界地図を含む)で多元的に利用分析し、しかもN-1ネットワーク及び電話回線からも自由に利用できる通信システムの開発を行った。国際貿易の多元的利用通信システムは、次のような分析面及び表現面における特徴を有している。1.国際貿易データが横断面データとしても、また時系列データとしても検索及びダウンロードが可能である。2.データの説明及び操作説明が音声データベース化されているので音声で確認しながら検索を行うことが可能である。3.世界地図の画像データベースが内蔵されているので、国別輸出入を世界地図上に立体表現することが可能である。本研究は、研究成果公開促進費(データベース)で推進し構築している過去13年分(156ヶ月分)貿易統計(通関統計)データベースを多元的に利用する通信システムを開発し、一般利用に無料で提供することを目的としている。品目別輸出入統計を各種のグラフ(世界地図を含む)で多元的に利用分析し、しかもN-1ネットワーク及び電話回線からも自由に利用できる通信システムを開発する。研究初年度である本年度においては、ワークステーション(CANON製NeXT)をサーバーマシンとして、当研究所保有の中型コンピュータ(日立製HITAC M-640)に所在する貿易データベースを、他のワークステーションから多元的に利用するソフトウェアの作成と、貿易データベースで提供されない画像及び音声情報のデータベースをワークステーションに構築するために以下のような作業を行った。(1)貿易データベースの多元的利用分析システムの設計(2)ワークステーションをサーバーとして、貿易データベース及び画像・音声データベースを利用する通信システムの設計(3)ワークステーションを端末とする端末プログラムの作成本研究は、研究成果公開促進費(データベース)で推進し構築している過去13年分(156ヶ月分)貿易統計(通関統計)データベースを多元的に利用する通信システムを開発し、一般利用に無料で提供することを目的としている。本年度においては、前年度に行った研究を基にしながら以下のような研究を行った。(1)前年度に作成したワークステーションの通信プログラム及び端末プログラムのテスト及び改良。(2)サーバマシンと異機種であるパソコンを端末とする利用通信システムの作成。(3)前年度に引き続き、画像データベースへのデータ入力。本研究は、研究成果公開促進費(データベース)で堆進し構築している過去13年分(156ケ月分)の貿易統計(通関統計)データベースを多元的に利用する通信システムを開発し、一般利用に無料で提供することを目的としている。本年度においては、過去2年間に行った研究を基にしながら以下のような研究を行った。1.多次元利用システムの学外実験を神戸大学と甲南大学、大阪経済大学の間で実施し、システムを改良した。2.貿易データベースの多元的利用通信システムとパソコン端末の操作マニュアルを作成した。
レジスタンス運動前後の遺伝子プロファイルからトレーニング効果を予測する

本研究課題では筋力トレーニングの効果の個人差についての遺伝特性を明らかにすることを目的として、1)遺伝子多型、2)運動前後の遺伝子発現、さらには3)エピジェネティクスの観点から検討する。初年度には、レジスタンス運動直後の遺伝子プロファイルの検討を行う。次年度以降は、長期的なトレーニング反応を検討し、初年度に行った急性反応との関連性を解析する。さらに、同様のサンプルを用いて、網羅的なエピジェネティクスに関わる解析を行いトレーニング効果との関連性を検討する。
原子間力顕微鏡を用いた1分子力学計測によるタンパク質自由エネルギー地形の研究

原子間力顕微鏡(AFM)を用いてタンパク質1分子に外力を加え、メカニカルな力によりタンパク質をアンフォールディングさせることが近年可能になった。本研究はこの手法を駆使し、タンパク質の機械的安定性やその機能との相関を自由エネルギー地形に基づき定量的に理解することを目的とした。タンパク質1分子伸長実験では目的タンパク質を基板-カンチレバー間に強固に結合させる必要がある。従来、固定化には金表面とタンパク質末端部に人工的に導入したシステイン残基とのAu-S結合を利用する方法等が広く用いられてきたが、この方法は内在性システインを含むタンパク質には適さない。そこで、HaloTagを利用したタンパク質の新規固定化方法を考案し、研究期間内に開発に成功した。この新手法により内在性システインを持つタンパク質についても1分子伸長実験を効率的に行えるようになった。これとは別に、腫瘍抑制因子として知られるp53をモデルとして、DNA結合ドメイン(DBD)とリガンドであるDNA、およびN末端領域との相互作用を、AFMによる1分子伸長実験により調べる研究を立ち上げた。フォースカーブに現れるp53DBDのアンフォールディングパターンをプローブとしてDNAの結合を検出できることを発見した(投稿中)。これらにより、タンパク質1分子伸長実験の対象を広げることに成功し、また断片的ではあるが機能に関連する情報を得ることが出来た。本手法、本分野および周辺分野の一層の発展が期待できる成果である。本研究は、原子間力顕微鏡(AFM)によるタンパク質1分子力学計測を駆使し、タンパク質の機械的安定性やその機能との相関を自由エネルギー地形に基づき定量的に理解することを目的としている。本年度は実験系の確立に主眼を置いた。タンパク質1分子力学計測では目的タンパク質を基板-カンチレバー間に強固に結合させる必要がある。固定化には金表面とNあるいはC末端に導入したシステイン残基とのAu-S結合を利用する方法等が従来からよく用いられてきたが、この方法は内在性システインを含むタンパク質には適さない。そこで、新たにHaloTagを用いてタンパク質をマイカ基板上に固定化する方法を考案し、1分子伸長実験へと応用した。HaloTagはバクテリア由来のハロアルカンデハロゲナーゼを遺伝子改変して作られた市販のタグタンパク質で、リガンドとの間に安定な共有結合を形成する。我々はリガンドをPEGリンカーを介してマイカ表面に化学修飾し、そこにHaloTag-I27_4融合タンパク質を加えた。1分子力学計測で得られたフォースカーブの解析から融合タンパク質は狙い通りHaloTagとリガンド間の結合により部位特異的に固定化されていることを示した。加えてHaloTagタンパク質のアンフォールディング中間状態を2種類観測した。以上から本手法はタンパク質1分子力学計測における固定化法として有効であることが示された。これにより内在性システインをもっタンパク質についても1分子力学計測による研究の進展が期待される。本研究は、原子間力顕微鏡(AFM)を用いたタンパク質1分子力学計測法を駆使し、タンパク質の機械的安定性やその機能との相関を自由エネルギー地形に基づき定量的に理解することを目的としている。固定化には金表面とタンパク質末端部に人工的に導入したシステイン残基とのAu-S結合を利用する方法等が従来からよく用いられてきたが、この方法は内在性システインを含むタンパク質には適さない。そこで、前年度にHaloTagを利用したタンパク質の固定化方法を考案し、1分子伸長実験へと応用した。我々はリガンドをPEGリンカーを介してマイカ表面に化学修飾し、そこにHaloTag-I27_4融合タンパク質を加え反応させた。加えてHaloTagタンパク質のアンフォールディング中間状態を2種類発見した。本年度はデータを集め再現性を確認し、前述の事柄を論文としてLangmuir誌上にて発表した。さらに、内在性システインをもつターゲットタンパク質配列を組み込んだタンパク質発現用コンストラクトの構築と、融合タンパク質発現条件の検討を行った。

これらにより、タンパク質1分子伸長実験の対象を広げることに成功し、また断片的ではあるが機能に関連する情報を得ることが出来た。本手法、本分野および周辺分野の一層の発展が期待できる成果である。
補体第3成分(C3b)受容体欠損症の遺伝生化学的研究

全身性エリテマトーデス(SLE)の発症には遺伝と環境の相互作用が関与していると考えられる。1981年宮川らはSLE患者の赤血球膜上の補体レセプター(CRI)活性が遺伝的に低下していることを報告し、CRI活性低下がSLE発症に関わる遺伝要因として注目された。一方CRI活性はSLEの疾患活動性などの後天的因子の影響を受けて変化するとの報告もあり、CRI活性低下の遺伝性についてはいまだに結論は出されていない。そこで、福岡集団におけるSLE患者とその家族および疾患の関与のない一般健常者について赤血球CRI活性を測定し、SLE発症の遺伝要因としてのCRI活性低下について検討した。対象および方法:当科に入院または外来通院中のSLE患者112例。健常者として福岡市内の某企業従業員162例および沖縄県与那国島、波照間島の住民685例、計847例。CRI活性は、免疫粘着血球凝集反応(IAHA)を用いて測定した。結果および考察:CRI活性低下の頻度は、SLE患者で112例中73例(65%)一方、健常者では847例中77例(9.1%)であり、CRI活性低下のSLE発症に関する相対危険度は19であった。健常者25家系についてみると、同一家系内に複数のCRI活性低下例がみられ、その分布よりCRI活性低下が単純劣性形質であることが示唆された。SLE患者27家系についても大部分の家系で同様の遺伝性が示唆されたが、4家系では劣性遺伝子では説明できなった。一方SLE患者全例のCRI活性を最長2年2ケ月にわたって繰返し測定したところ22例(20%)にCRI活性の変動がみられた。以上の結果より、SLE患者においてもCRI活性は基本的には遺伝的に規定されていると考えられるが、後天的因子の関与も示唆されることから、SLE患者におけるCRI活性低下に関して遺伝的異質性が考えられさらに検討を必要とする。
テンソル表現に基づくパターン識別法に関する研究

行列・テンソルで表現される特徴量に対して2種の識別手法(行列識別及び特徴テンソル間類似度)を提案した。提案法では行列識別器の高速な最適化方法を示し、訓練誤差と行列のランクを同時に最小化する。得られる低ランク行列識別器は高い汎化性能を有するだけでなく、その識別重みは物理的に解釈することが容易となり更なる解析に資する。また、提案した類似度は特徴テンソル間での部分マッチングに基づき、特徴に内在する共通パターンを自動的に抽出することができる。そのため、背景ノイズなどの変動に頑健に類似度を算出することが可能となる。各種画像認識実験において、これら提案法の有効性を定量的に確認した。平成25年度は行列として表現される特徴パターンのマッチングに関する研究を行った。実世界から計測したデータ(特徴量)は、多くの場合に行列形式での表現が自然となる。例えば、静止画像はXY座標に基づく2次元データであり、多チャンネル時系列信号からは時間軸Tに沿って並ぶ信号列(チャンネルvs時間)が得られ、これらは一般に特徴次元vs物理次元の形式の行列として表現される。これらの特徴行列間でマッチング(似ている・似ていない)を行うためには、特徴行列間で類似度を算出する必要がある。類似度を用いたマッチングにより、k-NN法に代表される事例ベースの特徴行列識別器を構成することができる。特にここでは、物理次元上での位置ずれに依らない“部分"パターンマッチングを可能とする類似度算出法を開発した。上述の特徴行列内では、注目すべき対象パターンの出現位置は任意であり、さらに対象に関係のない背景パターン等も多分に含まれている。部分マッチングは、そのような背景パターンを除外しつつ位置が不定な対象パターンを抽出しマッチングを行う。この部分マッチングを実現するために、ここでは特徴行列の物理次元に対応する重み(ベクトル)を導入した。この重みベクトルを掛け合わせることで特徴行列は特徴ベクトルへと圧縮され、圧縮された特徴ベクトル間の角度を類似度として採用できる。この重みは物理次元上での対象パターンの存在を表現しており、理想的には対象が存在する領域のみで重みの値は大きくなり、無関係な背景パターンでは重みがゼロになる。これにより部分マッチングをこの重みの最適化問題へと帰着させることができた。さらに、重みの局在性や滑らかさといった物理的正則化を最適化問題に導入し、より有意な重みを算出することができる手法を開発した。平成24年度は特徴行列に対する識別器に関する研究を行った。例えば、静止画像はXY座標に基づく2次元データであり、多チャンネル時系列信号からは時間軸Tに沿って並ぶ信号列(チャンネルvs時間)が得られる。従来はそれらをベクトルに伸長し、ベクトル識別器を適用していたが、特徴の行列表現における本質的性質は失われてしまっていた。そのため、このような特徴行列に直接的に作用する識別器、つまり特徴行列に識別重み行列を掛け合わせて識別スコアを出力する線形識別器を構成することが様々な認識課題において重要となる。本年は特に、2クラス識別問題を対象として、行列識別重みの新たな学習方法を提案した。提案した学習方法においては、1)行列の階数を事前に規定することなく自動的に低階数の行列重みが得られ、2)学習に掛かる計算時間も少ない、という大きな利点がある。低階数行列の識別重みはその自由度が適切に抑えられ学習データに対する過学習の影響も軽減されるため、汎化性能の高い識別器となる。また、高速に学習が行えることから大規模データへの適用も可能となる。多数の学習サンプルを用いることで、識別性能を大きく向上させることができる。様々な公開データベースを用いて、画像や動画像における特徴行列(特徴ベクトルvs物理次元)やさらには共起特徴行列に対して提案方法を適用し、計算時間と識別性能の観点からその有効性を確認した。平成26年度はまず、平成25年度に開発した特徴行列マッチング手法において、扱う特徴の形式を行列から高階テンソルへと拡張した。画像や動画像から局所特徴ベクトルを抽出することで、得られる特徴形式は「特徴次元」×「物理座標次元」となる。つまり、画像では3次元、動画像では4次元の特徴テンソルが得られることになる。このような高階テンソル特徴を扱うために、当該マッチング手法で本質的役割を果たす物理的(滑らかさや局在性)正則化項を高階テンソル形式に沿って定義し、これにより特徴テンソルに対するマッチング手法を定式化することができた。次に、平成24年度に開発した特徴行列識別器の適用範囲を拡張した。ここでは、直接的に得られる特徴行列を扱うのではなく、特徴ベクトルやカーネル関数として得られる一般的な特徴を行列形式に変形し、様々なタスクにおける識別器の学習を行列識別器最適化法の枠組みへと帰着させた。

具体的には、複数種類のカーネル関数を用いたマルチカーネル学習や、多クラスかつ複数モダリティで得られる特徴ベクトルに対するクロスモーダル学習の新たな定式化を得ることができた。これらは異なる目的・タスクにおける問題であるが、開発した特徴行列識別器の高速学習法を適用することで、統一的かつ効率的に最適化を行うことができる。さらにこれらの手法を、実データを用いた様々な認識課題に適用することで、その有効性を定量的に確かめることができた。パターン認識当初予定していた通り、本年度で特徴行列間の類似度に関して有効な方法を研究開発することができた。行列は単純なテンソル形式であるため(2階テンソル)、提案方法を拡張することで最終目的であるテンソルに対するパターン識別を実現することができる。当初予定していた通り、行列識別器の学習に関して有効な方法を本年度で研究開発することができた。行列は単純なテンソル形式であるため(2階テンソル)、提案方法を拡張することで研究目的であるテンソルに対するパターン識別を実現することができる。これまでは単純のため、行列=2階テンソル扱っていたが、より高階テンソルへと拡張することで、一般のテンソルに対するパターン識別方法を確立する。特徴行列に対する識別のために、本年度とは別のアプローチにより、特徴行列同士の類似度に基づく識別方法を構築する。さらに、行列=2階テンソルを拡張することで、特徴テンソルに対するパターン識別方法を確立する。次年度にて高額なメモリや高性能PCを購入するため。大規模データを扱うためのメモリや高性能PCを購入する予定である。大規模データを高速処理するための、メモリや高性能PCなどを購入する予定である。
在日コリアンの労働世界に関する実証的研究-「国境をまたぐ生活圏」の形成と変容

本研究は、「国境をまたぐ生活圏」の形成と変容という視点から、朝鮮半島および済州島から日本への人びとの移動を分析することよって、就業ネットワークそのものが解放前後を通して家族親戚・友人・同郷者ネットワークをベースに現在まで再編成されてきていることを検証した。これにより、在日コリアン研究においてその蓄積が皆無に等しかった密航形態の渡日研究についても今後の課題と展望を見いだすことができた。2009年度は、日本では大阪・東京・秋田・岩手において、研究打ち合わせをするとともに在日コリアンの就業過程と就業構造に関する資料収集を行い、8名の方ヘインタビュー調査を実施した。これまであまり研究蓄積のない東北地方については、本年度の調査によりさらに継続調査の必要が生まれ、インタビューイーとのラポールが形成されることにより進展の可能性が見えた。本年度は、日本でインタビューさせていただいた方のうち2名については、内容について調査対象者の了承を得たうえで『大阪産業大学論集人文・社会科学編』へ掲載した。その他の方については、現在テープ起こしを進めている。インタビュー内容の起こしは、本研究に関心を持つ大学院生・研究者に協力を依頼した。本研究は、プライバシーの問題に関わるものであるため、必ず調査対象者に調査後の内容を確認し、公表についての許可を得たのち公表・公刊している。また、韓国においては済州島にある4・3研究所との研究交流を実施し、双方の最新の研究状況を報告し議論を行った。さらに、資料収集およびインタビュー対象者との関連地をフィールドワークし、インタビュー内容の確認を行った。済州島においても2名の方ヘインタビューを実施した。こちらについても現在テープ起こしを進めている。なお、研究成果公刊にむけて、将来的に出版することを検討するための会議を行い、本年度の研究成果の中間報告を踏まえ、出版内容の検討と構成について議論した。2010年度は、日本での調査として大阪・東京において、研究打ち合わせをするとともに在日コリアンの就業過程と就業構造に関する資料収集を行い、6名の方へインタビュー調査を実施した。研究蓄積の薄い東北地方については、2009年度の成果を踏まえ調査する予定であったが東日本大震災の影響により延期となった。2010年度のインタビューから北海道での情報を得たので、次年度の調査対象としての進展の可能性を見いだすことができた。日本でインタビューさせていただいた方のうち2名については、調査対象者に内容についての了承を得たうえで『大阪産業大学論集人文・社会科学編』へ掲載した。また、韓国においては済州島にある4・3研究所主催の国際シンポジウム、済州大学校耽羅文化研究所主催の国際シンポジウム、また韓国社会史学会とソウル大学日本研究所共催の学術大会においても成果を発表するとともに、韓国の研究者との最新の研究動向について意見交換を行った。さらに、資料収集およびインタビュー対象者との関連地へのフィールドワークを実施した。なお、研究成果を韓国で公刊する方向で検討会議を行い、出版社との打ち合わせを経て、これまでの研究成果の韓国語翻訳および再編集に入った。2011年度は、大阪および滋賀において、研究打ち合わせをするとともに在日コリアンの就業過程と就業構造に関する資料収集を行い、1名の方へインタビュー調査を実施した。研究蓄積の薄い東北地方については、東日本大震災の影響により昨年度より延期となっていた仙台での資料収集を行い、2名の方へインタビュー調査を実施した。また、本研究の成果について、琉球大学「人の移動と21世紀のグローバル社会」プロジェクト主催の「朝鮮解放後における済州島民の日本への「密航」について」、シンポジウム「東アジア"間地方交流"の過去と現在-済州と沖縄を中心として-」、朝鮮史研究会第48回大会・パネル2「解放後・在日済州島出身者の生活史」として研究代表者および分担者が、現代韓国朝鮮学会第12回大会、釜山大学校韓国民族文化研究所・大阪市立大学都市文化研究センター共催第二回共同学術会議では研究代表者が報告を行った。前者については、書籍として刊行された。韓国においては、補足資料を収集するとともに、韓国の研究者との最新の研究動向について意見交換を行った。なお、本研究成果の一部は韓国語翻訳したうえで韓国にて出版した。
がん関連遺伝子の機能評価法の開発

がんには様々な遺伝子変異が含まれ、発がんや腫瘍の進展、浸潤や転移に関わるほか、一部は遺伝により個人の発がんリスクに関わる。この研究はこのようながんに関連する遺伝子変異やがんにおける遺伝子発現の変化に関して、変異の病因との関係や乳がんの予後を予測するための遺伝子機能評価方法を複数開発した。がん関連遺伝子の変異が遺伝子産物の機能へ及ぼす影響を評価することを目的とし平成17年度に下記の成果を得た。網羅的p53ミスセンス変異ライブラリー(2314種類)の転写活性化能をデータベース化し、1.野生型p53よりもアポトーシス誘導能が強い変異p53(super p53)の転写活性化能と細胞内局在の関係を明らかにした。2.p53のC末端側変異解析により4量体形成能、転写活性化機能とタンパク質構造の関係を明らかにした。3.タンパク質構造解析から変異導入後の機能予測するアルゴリズムを評価した。網羅的遺伝子発現解析により、4.新規のp53下流遺伝子を同定しその細胞生物学的意義を解析した。5.ヒト乳癌におけるp53遺伝子変異の有無を予測できる遺伝子セット(33遺伝子)を同定し、それが早期乳癌における独立予後因子となることを明らかにした。BRCA1がん抑制遺伝子産物の機能解析により、6.BRCA1/BRAD1のユビキチン活性の標的となる基質としてRNAポリメラーゼIIを同定した。7.BRCA1の局在解析により紫外線照射によるDNA損傷修復系における役割を解析した。MLH1DNAミスマッチ修復遺伝子産物の機能解析により、8.遺伝性非ポリポーシス大腸癌で報告されているミスマッチ修復遺伝子MLH1のアミノ酸置換型100SNPsについて、機能とタンパク質構造の関連を解析、ATPaseドメインとの病的変異の関連を明らかにした。9.塩基除去修復遺伝子の一つである多発性大腸腺腫の原因遺伝子MYHについて、APC遺伝子変異陰性の家族性大腸腺腫症例について変異解析を行い病的変異を検出、その病的意義を機能解析した。なお、上記研究のうちヒト遺伝子解析に関わる研究は東北大学医学系研究科倫理委員会の承認を得た研究計画に従って実施した。がん関連遺伝子の変異が遺伝子産物の機能へ及ぼす影響を評価することを目的とし平成18年度に下記の成果を得た。1.網羅的p53ミスセンス変異ライブラリー(2314種類)の転写活性化能データベースをWHO-IARC (Lyon, France)のp53変異データベースに登録し公開した。2.P53の細胞質機能を解析するために、細胞内局在シグナル変異型各種発現系を作成した。3.p53の2nd-site suppressor変異の解析から、DNA結合ドメイン内にp53-p53結合に関わる変異機能回復機構の存在を明らかにした。4.タンパク質構造解析シミュレーションから変異導入後の機能予測するアルゴリズムを構築し論文発表した(海外との共同)。網羅的遺伝子発現解析により、5.新規のp53下流遺伝子CRYABを同定しその細胞生物学的意義(p53依存性アポトーシスに関与)を解析した。6.ヒト乳癌におけるp53遺伝子変異の有無を予測できる遺伝子セット(33遺伝子)から15遺伝子を抽出し、簡便な1試験管診断系開発に着手した。BRCA1がん抑制遺伝子産物の機能解析により、7.BRCA1の局在解析によりDNA損傷修復系における役割を解析した。MLH1 DNAミスマッチ修復遺伝子産物の機能解析により、8.遺伝性非ポリポーシス大腸癌で報告されているミスマッチ修復遺伝子MLH1のアミノ酸置換型100SNPsの病的意義について機能・構造相関面から解析し論文発表(印刷中)した。10.塩基除去修復遺伝子の一つである多発性大腸腺腫の原因遺伝子MYHについて、その病的意義を解析しうる機能診断系を開発した。1.変異型p53を安定発現するヒト培養細胞樹立と機能解析:野生型p53よりも強いアポトーシス誘導能を有するS121F p53と、細胞質局在型のS121F-R306G p53ミスセンス変異体を用いて、スーパーp53のアポトーシス誘導能と細胞内局在との関連について解析を行い、S121F変異体は細胞質局在においても強いアポトーシス誘導能を有することを明らかにした。2.BRCA1がん抑制遺伝子産物およびその関連タンパク質の機能評価:BRCA1とヘテロダイマーを形成して働くBARD1タンパクに結合する新規タンパク質を同定した。本分子は、BRCA1によってユビキチン化されることが明らかとなり、BRCA1のがん抑制機構と関連が示唆された。また、新たなDNA修復タンパクとBRCA1との相互作用を明らかにした。3.大腸癌発癌に関連する遺伝子修復遺伝子産物およびその関連タンパク質複合体の機能評価:MLH1遺伝子の101種類のミスセンス変異に関して発現タンパク質の機能評価法を開発、45種類の変異は既知の機能評価報告とほぼ一致し、新規報告の56変異のも含めて信頼性が高く遺伝子診断における変異の解釈に有用と考えられた。4.乳癌の予後予測のための分子診断法の開発:少量の腫瘍組織から抽出したRNAから乳癌の予後予測を可能する20遺伝子のmultiplex-RT-PCR法を開発した。5.アポトーシス誘導能の高いp

53変異体(super p53)を用いた癌遺伝子治療にむけた研究:Superp53を発現する各種アデノウイルスの抗腫瘍活性を検討したが、S121F Superp53を凌駕するものはなく、アポトーシス誘導を起こす遺伝子治療型のアデノウイルスとしてはS121FSuperp53が最も抗腫瘍活性が期待されると考えられた。6.TP53のアポトーシス誘導能を増強する化合物のスクリーニング:p53の機能を増強する化合物の探索においてクルクミンの新規類縁体化合物がp53の発現を増強させることを見いだした。がん関連遺伝子の機能解析はがんの薬物療法開発には極めて重要である。特にTP53, BRCA1, DNA修復遺伝子などに焦点を絞り、(1)その遺伝子の機能をモニターするためのアッセイ系を開発し、(2)遺伝子変異によるタンパク質(産物)の機能・構造異常を多角的に評価し、さらに(3)個々の遺伝子産物機能障害により引き起こされるタンパク質複合体異常や細胞内情報伝達経路異常について分子細胞生物学的意義を評価するとともに、(4)臨床病理組織学的因子や予後、発癌リスクに関する研究との情報交換による分子疫学的意義について研究することを目的、1.細胞内局在に影響を与えるp53ミスセンス変異体を代表的ミスセンス変異体(hotspot mutation,super p53)変異型p53を安定発現できるヒト培養細胞系を樹立し、細胞質p53のアポトーシス誘導能の存在を明らかにし、さらにsuperp53(S121F)のオートファジー機能活性化に付いて検討した。2. BRCA1がん抑制遺伝子産物のN末およびC末ドメインのDNA2本鎖切断部位(DSB)への集積機能を明らかにし、N末の各種ミスセンス変異がDSB部位への集積機能を障害することを明らかにした。3.大腸癌発癌に関連する酸化的損傷修復遺伝子MYH遺伝子産物の機能診断法を開発し、それらのタンパク質の機能と抗癌剤の治療効果との関連を解析した。4.乳癌の予後予測のための分子診断法の開発し、少量の腫瘍組織から抽出したRNAから乳癌の予後予測を可能にしうる15遺伝子の転写レベルでの簡便な発現定量法を開発し、企業への技術移転を行った。5.アポトーシス誘導能の高いTP53変異体(super p53)の作用機序解明のために、super p53(S121F)の発現における細胞内変化を網羅的miRNAおよびmRNA発現解析により候補遺伝子を複数同定した。特にTP53,BRCA1,DNA修復遺伝子などに焦点を絞り、(1)その遺伝子の機能をモニターするための
歯髄幹細胞におけるエピジェネティクス調節機能の検討

過去の研究において、歯髄幹細胞が組織障害部位おける治癒過程において他の幹細胞と比較しより高い組織再生能力を有ることが明らかとしてきた。しかし、いかなる調節機構により他の間葉系幹細胞より高い組織再生能力を有するかは明らかでない。そこで本研究では歯髄幹細胞による組織再生能について、エピジェネティクスによる調節機構に注目し研究を行った。まず、DNAにおけるメチル化酵素であるDNMT(DNAメチルトランスフェラーゼ)遺伝子群と、DNAの脱メチル化を仲介するTET(Ten-eleven translocation)遺伝子群に注目し細胞株における発現解析を行った。本研究は歯髄幹細胞を用いるが、採取が困難でありまた保有している細胞も希少であるため、まず解析可能であるかをがん細胞株にて解析した。口腔癌細胞株であるHSC-2,HSC-3,HSC-4,SAS,Ca9-22、Sa3、Ho-1-u-1、HSQ-89を用いた。10%FBS添加したDMEMにて細胞培養し、Trizolを用いRNAを抽出した。抽出したRNAはPrimerScriptTM RT-PCR Kitにて逆転写後cDNAを合成した。Real-TimePCRを行うため、GAPDHを内部標準として用い、DNMT1、DNMT3A、DNMT3B遺伝子をDNAメチル化酵素群としてプライマーをApplied Biosysytem社より購入した。また脱メチル化酵素群として、TET1,TET2、TET3遺伝子を解析するためプライマー設計サイトにて設計したプライマーを北海道システムサイエンス社より購入した。それぞれの細胞株より抽出し作成したcDNAについてRealTime-PCRにて解析し発現解析が良好に行えることを確認した。今後は、歯髄幹細胞を用い、他の間葉系幹細胞を用いて解析を行う予定であったが、研究代表者の退職に伴い継続研究を終了とした。
人間の制御能力を模擬した汎用型インテリジェントコントローラの開発

本研究は,人問の優れた制御能力を利用して複雑な制御対象を効率よく制御することを目的として,人間の制御を模擬するインテリジェントコントローラを発展させ,制御対象の特性が未知あるいは時間とともに変動する場合でも,高度な適応学習機能により高精度な制御が可能な新しいインテリジェントコントローラを開発することを目的とする。本研究では始めに,インテリジェントコントローラの適用対象として,台車ー倒立振り子システムを選定し,インテリジェントコントローラの構成と性能評価に関する調査を行った。また,従来のインテリジェントコントローラが極めて高い制御性能を示すことをシュミレーションによって確認し,同時に従来の制御方式との差異を明らかにした。また,新型インテリジェントコントローラの設計に際し,第二関節にのみトルクが作用する平面2リンクアームの手動制御問題を設定し,任意の場所への位置制御を可能にするためのアルゴリズムを考案して,シミュレーションによってその有効性を確認した。次に,台車ー倒立振り子システムを試作し,ジョイスティックによる手動制御によって振り子を倒立させながら台車を任意の位置に制御する場合の制御量導出アルゴリズムについて検討した。最後に,構築したアルゴリズムの有効性を確認するため,台車ー倒立振り子システムの振り子を倒立させながら台車を任意の位置に自動制御する実験を行った。実験の結果,インテリジェントコントローラのパラメータを調整することにより自動振り上げ制御を行うことに成功した。また,制御対象のパラメータを故意に変更したり,インパルス状の外乱を加えた場合でも,自動振り上げが可能であることを確認した。このような非線形制御問題は,理論的に扱うことは極めて困難であり本研究で提案した新型インテリジェントコントローラによって初めて可能になったと言える。(1)日中間で協議の結果,インテリジェントコントローラの適用対象として,大きな無駄時間を含む系として台車-倒立振り子系を選定し,主にこの二つの系に対して,インテリジェントコントローラの構成と性能評価に関する研究を日中共同で行うこととした。(2)中国側では,大きな無駄時間系を含む系に対して,インテリジェントコントローラが極めて高い制御性能を示すことをシミュレーション実験で確認した。この結果に対して,日本側で,従来の制御方式との差異を理論的に明らかにすることとした。(3)日本に中国側で開発・作成した,インテリジェントコントローラを持ち込み,無駄時間を含む制御対象に対して評価実験を開始するための準備を行った。制御対象特性を広く柔軟に選択することを可能とするために,実験では,制御対象をディジタル計算機(パーソナルコンピュータ)で模擬することとし,必要なハードウェア,ソフトウェアの整備を行った。(4)日本側では,計算機上に実現したシミュレータを用いて,人間オペレータが第二間接のみが駆動される平面.2ーリンクアームを所望の位置に移動させる実験を行い,習熟した人間オペレータはこの制御課題を達成できることを見出した。得られた実験結果を基にインテリジェントコントローラを構成し,人間オペレータと同様の制御を行えることをシミュレーションにより確認した。中国側では,実験用の台車-倒立振り子系を完成させ,人間オペレータによる振り子の振り上げ制御実験を開始した。現在の所,再現性の高い実験結果は得られていないが,ハードウェアの改良等により有用なデータが得られることが期待される。最終的には,習熟した人間オペレータが生成する制御信号から特徴抽出を行い,人間オペレータの操作を模擬するインテリジェントコントローラを構成する予定である。本研究は、人間の優れた制御能力を利用して複雑な制御対象を効率よく制御することを目的として、人間の制御を模擬する「インテリジェントコントローラ」を発展させ、制御対象の特性が未知あるいは時間とともに変動する場合でも、高度な適応学習機能により高精度な制御が可能な新しいインテリジェントコントローラを開発することを目的とする。平成10年度では、インテリジェントコントローラの開発のために必要となる人間の制御特性の評価を行うために、制御対象として台車に載せた倒立振り子を取り上げ、人間がジョイスティックを用いた手動制御によって振り子を倒立させながら台車を任意の位置に制御する場合の制御量を計測することを考えた。