hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
タンパク質の翻訳後修飾の病態生化学的意義

いわゆる翻訳後修飾は、タンパク質のもつ機能の調節に関与し、ある場合には活性発現に必須でさえある。またその反面、それによって活性を失う酵素タンパク質も存在する。それらの修飾様式を同定し、タンパク質の機能との関連性を調べることは重要である。下西らは、G-タンパク質αサブユニットのN-末端アミノ基は4種の脂肪酸によって修飾されていることを明らかにした。田代らは、小胞体残留シグナルをもつ、いわゆるKDELタンパク質が、膵外分泌腺細胞においては小胞体から輸送され腺腔に分泌されることを見いだした。勝沼らは、シスタチンαのC末端付近のスレオニンのリン酸化がケラトヒアリン顆粒へのターゲティングシグナルであることを明らかにした。大村らは、アミノ末端の電荷とそれに続く疎水性アミノ酸配列が、小胞体におけるタンパク質の膜透過と膜への組み込みに重要であることを確かめた。姫野らがクローニングしたラット肝リソソーム膜に局在する分子量85kDの糖タンパク質にはGY-motifが含まれておらず、これまで報告されたものとは異なることが明らかになった。牧田らは、癌でリソソーム酵素タンパク質に働くプロセッシングプロテアーゼが低下していることを明らかにした。堀内らは、免疫学的手法により生体内には後期生成物が確かに存在し、加齢依存的に増加することを示した。宮城らは、肝癌でのシアリルトランスフェラーゼ活性上昇が、翻訳あるいは翻訳後修飾によることを明らかにした。大久保らは、ヒト精漿Znα_2GPにはN末端ピログルタミン酸が欠如していることを明かにし、またピログルタミルアミノペプチダーゼは二つのイソ酵素からなることを示した。谷口らは、Cu,Zn-SODが糖化による断片化がO_2やOH・によることを明らかにした。また、3-デオキシグルコソン還元酵素はアルデヒド還元酵素と同一であることをつきとめた。タンパク質やポリペプチドは、ポリソ-ムから離れたあと、種々の形でいわゆるpostーtranslationalmodification(翻訳後修飾)をうける。そのなかには、メチル化、アセチル化、アミド化、グリケ-ション硫酸化、ADPリボシル化、リン酸化、SH基の混合ジスフィド形成などがあり、それぞれ多くのタンパク質、ホルモンなどの活性や機能に影響を与えることが知られてきた。最近の遺伝子工学的手法の目ざましい進歩により、タンパク質の一次構造が容易に決定できるようになったが、細胞内小器官で生理的機能を発揮するために起こる翻訳後修飾の同定は大変困難である。勝沼は、システインプロテア-ゼの1つ、シスタチンのインヒビタ-がグルタチオンによる修飾をうけ、これが代謝調節上もプロテア-ゼの機能上も重要であることを明らかにした。谷口らは、Cu,ZnーSODの糖化によりCu,ZnーSODが部位特異的に切断され、それはO^-_2またはOH・によることを明らかにし、糖尿病の合併症の成因にかかわる可能性を明らかにした。牧田らは、リソゾ-ム酵素のプロセシングにつき特にGlcNAcーphosphotransferaseを中心に検討し、本酵素が重要な生理的機能を持つことを明らかにした。宮城は、シアリダ-ゼとシアリッルトランスフェラ-ゼによるタンパクの糖脂質の修飾が複合糖質の代謝上重要であることを明らかにした。巨久保は、Znーαー糖タンパクの分離精製とcDNAクロ-ニングを行い本酵素のアミド化がみられることを明らかにした。加藤らは、ラット肝のacid phosphataseの生合成、プロセシングおよび細胞内輸送機構を明らかにした。大村らは、ミトコンドリアのPー450_<scc

>につきプロセシング機構、ミトコンドリアへの輸送機構を明らかにした。下西らは、イオンマススペクトロスコピ-によるタンパクの修飾部位の同定を行ったところ、タンパクのゲラニルゲラニル化などに新しい知見をみた。多くのタンパク質は様々な翻訳後修飾を受けて機能を発揮したり、修飾により機能が調節される。タンパク質機能における翻訳後修飾の意義を解明するのに、種々の翻訳後修飾の同定は非常に重要であると考えられる。下西らは、マススペクトル測定により光受容体G-タンパク質αサブユニットN-末端が4種の脂肪酸で修飾されることを見いだした。田代らは、非特異的脂質移送タンパク質が網膜色素上皮細胞ミクロペルオキシソームに存在することを明らかにした。勝沼らは、Cキナーゼ特異的阻害剤によりシスタチンαがケラトヒアリン顆粒に取り込まれなくなることを見いだした。大村らは、従来小胞体酵素と考えられていたカルボキシエステラーゼには、複合型糖鎖の付加した分泌型が存在することを明らかにした。姫野らは、ラット肝リソソーム膜から85kDa糖タンパク質を精製し、これがリソソームに局在することを生化学的、形態学的に確認した。牧田らは、アリルスルファターゼA先天性欠損症における酵素活性の著減が翻訳後修飾過程での異常に起因することを明らかにした。堀内らは、ヒト水晶体クリスタリンにメイラード反応後期生成物が存在することを免疫化学的に示した。宮城らは、ラット骨格筋より細胞質シアリダーゼのcDNAをクローニングした。大久保らは、ピログルタミルアミノペプチダーゼを部分精製し、性質の異なる二つのアイソザイムが存在することを示した。谷口らは、メイラード反応過程中間体である3-デオキシグルコソンの還元酵素を精製、クローニングした結果、この酵素がアルデヒド還元酵素と同一であることを明らかにした。
光学活性な開殻有機分子の合成と集積構造に基づく複合機能の探索

我々が独自に設計・合成した空気中でも安定な有機中性πラジカルであるトリオキソトリアンギュレン(TOT)が構築する一次元π積層カラム構造へのキラリティーの導入と複合機能の探索について研究した。TOTの骨格周辺に光学活性な置換基(アミノ基・アミド基・オキサゾリン環)を配した新規誘導体の合成に成功し、その物性や自己集合構造を明らかにした。また、光学活性なアルキル鎖を持つ第四球アンモニウムを対カチオンとして用いたTOTの混合原子価塩を合成し、いくつかの塩において結晶構造の解明と高導電性の発現を達成した。これらはいずれもキラルな空間群を持ち、磁場に応答する異方的導電物性の発現が期待される。またその中で、キラルアンモニウムと臭素置換TOTとの組み合わせでは、対カチオンの配向変化を伴う半導体ー絶縁体相転移を示す塩を見出し、さらにその相転移が対イオンのキラリティーによって制御できることを明らかにした。平成28年度は、TOTの炭素骨格の3つの頂点部に不斉炭素原子を持つアミノ基を有する誘導体の合成検討を行った。当初はTOT骨格と直接アミノ基を連結させた誘導体の合成を試みたが、中間体であるアニオン種が難溶性であることと副生成物との分離が困難であったために、この誘導体を用いた中性ラジカルおよび混合原子価塩の合成と断念した。その代わりに、アミド結合を介して結合した誘導体の合成を行った。こちらについては目的物のモノアニオン塩が純度よく得られ、光吸収スペクトルおよび電気化学測定から置換基導入の効果を調べ、基礎的な物性を明らかにした。また、置換基の強い電子吸引性のため、中性ラジカル種の単離には至っていないが、大気中室温で安定であることと混合原子価塩を与えることを示唆する知見を得た。この誘導体については電解酸化法による単結晶試料の作製を検討中である。また、アミド体の合成手法は平成29年度に合成予定のオキサゾリン環導入体の合成についても有効であると考えられ、TOTの分子修飾の幅を広げる重要な知見である。当初計画した分子の合成はできなかったが、合成分子を変えることで同様の機能を示すと期待されるものの合成に成功した。また、その基礎的な物性を明らかにした。中性ラジカルの単離には至っていないが、置換基効果について、基礎的な知見を得た。平成29年度は、TOTの炭素骨格の3つの頂点部に不斉炭素原子を持つ新規TOT誘導体の合成を行った。キラルなオキサゾリン環導入体については、H28年度に合成手法を確立したアミド基導入体の合成手法をもとに、環形成を行うことで効率的に合成することに成功した。キラルなアミノ基を持つ誘導体については、対応するアミンとの遷移金属触媒を用いたクロスカップリング反応により合成できた。これらの誘導体は大気下、室温でも高い安定な中性ラジカル種を与え、塩化メチレンやTHFなどの数種類の有機溶媒に対して溶解性を示した。ESRスペクトルでは、置換基の運動性のために電子構造を調べるのに十分な高分解能なデータは得られていないものの、量子化学計算からは電子スピンの置換基への染み出しが示唆されている。UV-vis-NIRスペクトルでは、アミノ基導入体がTOTの中性ラジカル種のπ積層体に特徴的な近赤外光吸収を示したのに対し、オキサゾリン環を持つものではそれが観測されず、固体中でこれまでのものとは異なる集積構造を構築していることが示唆された。電気化学測定では、これらの誘導体はいずれもTOTに特徴的な、中性ラジカルからラジカルテトラアニオンに至る4段階の酸化還元能を示し、置換基の電子供与性により酸化還元波が低電位側にシフトする様子が観察された。また、平成28年度に合成した光学活性なアミド基を持つ誘導体について、モノアニオン種の単結晶X線構造解析に成功し、この塩がキラルな空間群を持ち、アニオン種であっても中性ラジカルのようなπ積層構造を構築できることを明らかにした。当初計画した分子の合成を達成し、その基礎的な物性から置換基の電子的な効果を明らかにした。また電解酸化法により、X線結晶構造解析には至らないものの、混合原子価塩の作製に成功しており、高導電性の発現が期待できる成果を得ている。平成29年度は、当初の計画通りオキサゾリン環の導入を検討する。また、平成28年度に合成したアミド体も含めて混合原子価塩の作製と結晶構造解析・導電物性測定を行い、高導電性の実現を目指す。

平成30年度は上記により得られた結晶の中から特に高導電性でキラリティーを有する塩をピックアップし、複合機能の探索を行う。H28、H29年度に合成した光学活性な置換基を持つTOT誘導体について、高導電性の混合原子価塩の作製を各種検討する。混合原子価塩の中から、特に高導電性でキラリティーを有する塩をピックアップし、複合機能の探索を行う。物質合成が当初の計画通りに進まず、目的化合物の変更をしたために基礎物性測定の一部とそれに関わる研究発表を平成29年度に持ち越すことになった。出張旅費に関しては、共同研究先での実験を予定していたが、それを実施する段階にいかなかった。また、その他には依頼分析費を計上していたが、共同研究先で行ったため、経費がかからなかった。混合原子価塩の単結晶試料の作製と結晶構造解析および導電物性の解明が目下の課題であり、その実験のための物品に集中させて使っていく予定である。平成28年度に実施予定であった基礎物性測定と研究成果発表については平成29年度中に行う。また、平成29年度に予定していた合成・物性測定実験については予定通りに行う。
大規模疫学データによる森林浴ガイドラインの開発：生活習慣病予防と睡眠改善

森林浴は、わが国で広く実践されている健康増進方法の一つである。しかしながら、「健康」への効果に関してはほとんど明らかになっていない。効果を見込めるガイドライン(1.どのような人が、2.何をしたら、3.何に効果が見込めるのか)も存在していない。本研究では申請者らが約10年かけて収集した約1万人の疫学研究等のデータ解析により、高頻度で習慣として行っている森林散策が、生活習慣病や睡眠・メンタルヘルス等に良い影響を及ぼすのかを検証する。これにより健康への効果を明らかにし、「1.どのような体質(遺伝的要因)の人が、2.どれくらいの頻度で森林浴をすれば、3.生活習慣病や、睡眠・メンタルヘルスに寄与できるのか」に着目し、予防効果が見込める森林浴のガイドラインの第一弾を開発する。本年度は、疫学調査から得られているデータにて、森林散策と高血圧症との関連等についてデータ解析を行った。メタアナリシスにより、一回の森林浴による血圧の低下は、わずかにあることが報告されているため、習慣として森林浴をしている人たちは、高血圧症の有病率が低いのかを検証した。名古屋市の一般住民約5,000人分の横断研究のデータを解析したところ、高頻度に森林散策をしていても、高血圧症の有病率が低くはなかった。横断研究のため、因果関係には言及できないものの、以前に同様の方法にて静岡県の約5,000人のデータで検証をした結果も同様であった。森林浴は運動強度が問われないが、森林浴により高血圧症の改善や予防を期待するためには、運動療法のように運動強度が必要な可能性が示唆された。本年度は、データ取得済の疫学調査のデータ解析と成果のまとめを主に行った。森林散策頻度と高血圧症の関連についての論文が一報受理されており、概ね順調に進展している。次年度以降も、引き続き、疫学調査から得られているデータの解析を行う。習慣としての森林浴による睡眠や生活習慣病への効果の検証を進める。更に、遺伝子解析を実施し、体質による効果の差も検証を行う予定である。当初、統計解析ソフトウエアのバージョンアップ、及び、初年度にも遺伝子解析を予定していたが、初年度は実施しなかったため、残額が生じた。次年度は遺伝子解析を行う予定であり、その費用に充てる。
フラビウイルス特異的抵抗性因子ＯＡＳによる感染防御機構の解明

これまでに私は、フラビウイルス特異的抵抗性因子OAS (Oas1b)による感染防御機構の解明を目的として研究を行なった。その結果マウス感染時にフラビウイルスの強毒株では、Oas1bに対する耐性が高いのに対し、弱毒株では耐性が低いことを明らかにし、この耐性の違いがフラビウイルスの株間の病原性の相違に関わることが示唆された。次に私はOas1bに対する耐性の差以外に、病原性の相違を決定するウイルス側因子を特定するため、リバースジェネティクス法を用いて強毒株と弱毒株間で組換ウイルスを作製し、マウスにおける病原性の比較を行った。実験には、フラビウイルス属のダニ媒介性脳炎ウイルスを用いた。本研究ではウイルスゲノムの全領域を11の領域に分け、高病原性TBEVのSofjin株の各領域を、低病原性のOshima株に導入した組換ウイルスを作製した。これらの組換ウイルスをマウスに皮下接種し、その病原性を親株であるOshima株と比較することで、病原性決定因子の特定を試みた。その結果、多くのキメラウイルスで病原性の上昇が見られ、一部の非構造蛋白,及び5'-, 3'-非翻訳領域(UTR)などの、複数のウイルス側因子によって高い病原性が発現することが示唆された。その中でも、Sofjin株の3'-UTR variable regionを導入したキメラウイルスでは、最も著明な病原性の上昇が見られ、本領域が病原性に重要であることが明らかとなった。以上の本研究結果から、極東型TBEVの株間の病原性の相違は、複数のウイルス側因子によって決定され、その中でも特に3'-UTR variableregionが重要であることが明らかとなった。これらの成績は、今後TBEVをはじめとするフラビウイルスの病態発現機構の解明と、ワクチン及び予防・治療法の開発に大きく貢献するものと期待される26年度が最終年度であるため、記入しない。26年度が最終年度であるため、記入しない。近年ウイルスに対する非特異的な排除機構として、OAS(オリゴアデニル酸合成酵素)によるRNA分解経路が発見された。この経路では、インターフェロンにより誘導されたOASによって最終的にウイルスRNAを非特異的に分解してウイルス増殖を抑制する。ところがマウスのOasファミリーの一つOas1bは、フラビウイルスにのみ特異的な抵抗性を発現する遺伝子として同定された。マウスのOas1bによる特異的抵抗性の発現経路は未だ明らかとされていないが、正常なOas1bを発現するマウスはフラビウイルスに抵抗性が高いことなどが報告されている。申請者は予備実験を行い、ダニ媒介性脳炎ウイルス(TBEV)の強毒株と弱毒株を正常Oas1b発現マウスに接種したところ弱毒株では全てのマウスが生存し、強毒株では全て死亡した。この結果から、Oas1bによって弱毒株の病原性は著しく抑制されるのに対し、強毒株では弱毒株ほど抑制されていないことが示唆された。これを受けてin vivoでの強毒株と弱毒株の病原性の差は、弱毒株ではその増殖性がOas1bにより抑制されるが、強毒株では弱毒株ほど抑制されないことに起因するという仮説を立てた。そこで正常なOas1b及び変異Oas1bをそれぞれ発現するマウス線維芽細胞であるMEF/Oas1b(+)とMEF/Oas1b(-)における、TBEV強毒株及び弱毒株の増殖性を調べた。その結果両株ともに、Oas1bの発現によってウイルス増殖が抑制されているが、強毒株の方が高い増殖性を持つことが示唆された。以上の成績から、Oas1bによるウイルス増殖性の抑制の程度が強毒株と弱毒株間で異なるために、in vivoでの病原性に差が生じていることが予想される。本研究結果は、TBEVに対する宿主の防御因子としてのOas1bの関与を示唆するもので、本ウイルスの病原性解析に重要である。

以上の本研究結果から、極東型TBEVの株間の病原性の相違は、複数のウイルス側因子によって決定され、その中でも特に3'-UTR variableregionが重要であることが明らかとなった。これらの成績は、今後TBEVをはじめとするフラビウイルスの病態発現機構の解明と、ワクチン及び予防・治療法の開発に大きく貢献するものと期待される26年度が最終年度であるため、記入しない。26年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では、Oas1bによるフラビウイルス特異的な認識機構と、ウイルス側の回避機序、および正常なOas1bの発現によるマウスでの感染病態への影響を解析し、Oas1bによるフラビウイルス特異的排除機構が、病態発現にどのように関与しているのかを明らかにすることを目的とした。これまでに、上述9.研究実績の概要に示した通り、培養細胞におけるOas1bの役割の一端を明らかにした。このため、本研究はおおむね順調に進展していると評価できる。これまでin vitroでの実験を行い、Oas1bによるウイルス増殖の抑制効果を示した。特に現在扱っている、フラビウイルス属のウイルスであるダニ媒介性脳炎ウイルスの、強毒株と弱毒株の間では、Oas1bによるその増殖性の抑制には差が見られた。このことから、Oas1bへの耐性には、ウイルス株間で相違があるものと考えられた。今後は、この相違に寄与するウイルス側因子を探索するため、現在同時に行っているリバースジェネティクス法によるウイルスゲノムの組換え実験により、その因子を特定していく計画である。
階層ベイズモデルによるメタゲノムデータからの腸内ファージの感染細菌予測法の開発

腸内には常在ウイルスが存在し、その大部分は未知のファージ(細菌に感染するウイルス)である。メタゲノムシークエンスされたゲノム断片からウイルスゲノムを再構築することで、多くの未知ファージゲノムを見出した。その未知のファージがどの細菌に感染するかについて、感染によって宿主細菌ゲノム内に残るファージの配列を基にして、感染関係を予測する方法を開発した。感染関係予測法の検証を行った後、ヒト健常人における腸内細菌・ファージの感染関係について解析し、共生関係に関する知見を得た。本年度においては、次の成果を得ることができた。(1)腸内に存在する未知のウイルスを解析する基盤の構築:メタゲノムシークエンスリードをアセンブリし、コンティグ配列を基本単位として解析を行う解析パイプラインを構築した。コンティグ上の遺伝子領域の予測を行い、相同遺伝子の検索によるアノテーションによってウイルス分類を行う。実データを解析して得られたコンティグ中には環状につながるものがあり、いくつかのウイルスゲノムは完全長で解析できていることが示唆された。(2)プロファージ配列による感染関係の予測:ファージの中でも自身のゲノムを細菌ゲノム中にプロファージ配列として埋め込み潜伏する溶原化ファージについて、プロファージ配列を細菌ゲノムから検出し、感染関係を予測する方法を開発した。同一サンプルから細菌叢およびウイルス叢両方のメタゲノムデータを取得し、解析することでプロファージ配列をベースにした感染関係の構築を行った。(3)CRISPR配列による感染関係の予測:細菌の獲得免疫機構であるCRISPR/Casシステムにより細菌のCRISPR領域に挿入されたファージゲノムの断片を検出し、感染関係を予測する方法を開発した。これまでの報告では、CRISPR領域が繰り返し配列をとることから、CRISPR領域のゲノムアセンブリが難しく、十分な結果が得られていなかったが、我々の解析パイプラインによって構築されたコンティグからは、非常に多くの感染関係を得ることができ、感染関係を知るための有用な情報になった。(4)菌数・ウイルス数による感染関係の予測:宿主となる細菌の有無により変動するファージの量から感染関係を検出する方法を開発した。非常に限られたサンプルに特異的に出現する細菌とウイルスのペアが既知の感染関係を反映していることを見出し、そのようなペアを抽出する方法を構築した。予定していた、ゲノムデータの整備、3種類の異なる感染関係予測法を開発することが出来ている。実データを用いたデータ解析も行うことが出来、生物学的知見を得ることも出来ている。バイオインフォマティクス構築した解析パイプラインと予測手法を用いて、同一サンプルから取得した細菌叢とウイルス叢のメタゲノムデータを解析した結果をまとめ、論文として発表する。その後、抗生剤投与によって、細菌叢とウイルス叢を人為的に変動させたメタゲノムデータの解析を行い、変動情報を元にした感染関係予測解析技術の開発を行う。スーパーコンピュータの使用にかかる費用に対して助成金からの使用を抑えた。論文執筆に集中するため、情報収集のため予定していた国際会議に参加ができなかった。研究の進捗について影響はない。スーパーコンピュータの利用費および、膨大になっているデータの保存ディスクの費用として使用する。また論文作成時に必要となる、追加検証データの取得のための次世代シークエンスの費用として使用する。研究成果をまとめた論文の投稿費用として使用する。
オンラインアルゴリズムにおける次元圧縮に関する研究

複数のエキスパートが与える予測を統合するオンライン予測の問題に対し,ほぼ最適な予測値系列を出力するさまざまな手法が開発されている.これらの手法は,エキスパートの予測の重みつき平均に基づいて自らの予測値を求めるという共通の性質を持つ.しかし,多くの自然な問題では,統合すべきエキスパートの数が指数的あるいは無限であるため,この手法を直接適用することはできない.本研究では,低次元空間におけるパラメータベクトルを用いて重みベクトルを間接的に表し,予測の統合や重みの更新を効率よく模倣する手法を提案し,その可能性について以下の成果を得た.グラフの道に基づいて定まる予測戦略のクラスに対し,辺空間(低次元空間)におけるベクトルを用いて統合アルゴリズムを効率よく模倣する手法を与えた.また,この手法が,形式文法が生成する言語を予測戦略のクラスとする問題に対しても適用できることを示した.予測性能があまり良くない複数の仮説を統合して予測性能の良い仮説を構築するブースティングの問題に対し,サンプルの分割と併合を繰り返すことによって決定ダイアグラムを構成する新しいスキームを得た.また,従来異なる原理に基づくものと思われていたAdaBoostタイプのアルゴリズムと決定木生成タイプのアルゴリズムを統一的に扱うための理論的枠組みを与えた.予測モデルを拡張し,エキスパートの与える予測に対し,それらの損失の範囲(リスク情報)があらかじめ知らされている場合について,統合アルゴリズムの設計と解析を行い,厳密な性能評価を与えた.複数のエキスパートが与える予測を統合するオンライン予測の問題に対し,ほぼ最適な予測値系列を出力するさまざまな手法が開発されている.これらの手法は,エキスパートの予測の重みつき平均に基づいて自らの予測値を求めるという共通の性質を持つ.しかし,多くの自然な問題では,統合すべきエキスパートの数が指数的あるいは無限であるため,この手法を直接適用することはできない.本研究では,低次元空間におけるパラメータベクトルを用いて重みベクトルを間接的に表し,予測の統合や重みの更新を効率よく模倣する手法を提案し,その可能性について以下の成果を得た.グラフの道に基づいて定まる予測戦略のクラスに対し,辺空間(低次元空間)におけるベクトルを用いて統合アルゴリズムを効率よく模倣する手法を与えた.また,この手法が,形式文法が生成する言語を予測戦略のクラスとする問題に対しても適用できることを示した.予測性能があまり良くない複数の仮説を統合して予測性能の良い仮説を構築するブースティングの問題に対し,サンプルの分割と併合を繰り返すことによって決定ダイアグラムを構成する新しいスキームを得た.また,従来異なる原理に基づくものと思われていたAdaBoostタイプのアルゴリズムと決定木生成タイプのアルゴリズムを統一的に扱うための理論的枠組みを与えた.予測モデルを拡張し,エキスパートの与える予測に対し,それらの損失の範囲(リスク情報)があらかじめ知らされている場合について,統合アルゴリズムの設計と解析を行い,厳密な性能評価を与えた.複数の予測戦略を統合するオンライン予測の問題に対し,ほぼ最適な予測値系列を出力するさまざまな手法が開発されている.これらのアルゴリズムは,予測戦略の信頼度を表す重みベクトルを保持し,予測戦略が与える予測ベクトルとの内積演算に基づいて自らの予測値を求め,それによる何らかの損失/利得が明らかになった後,重みを更新するという共通の性質を持つ.しかし,多くの自然な問題では,統合すべき予測戦略の数が指数的あるいは無限であるため,この手法を直接適用することはできない.本研究では,低次元空間におけるパラメータベクトルを用いて重みベクトルを間接的に表し,予測の統合や重みの更新を効率よく模倣する手法を提案し,その可能性について以下の成果を得た.グラフの道に基づいて定まる予測戦略のクラスに対し,辺空間(低次元空間)におけるベクトルを用いて統合アルゴリズムを効率よく模倣する手法を与えた.また,この手法が,形式文法が生成する言語を予測戦略のクラスとする問題に対しても適用できることを示した、確率モデルのオンライン予測問題に対して,無限に存在するモデルパラメータからなる予測戦略のクラスに対し,重みを一切保持せずに予測を行う一般的な手法を提案し,この手法が指数分布のクラスに対してほぼ最適な予測を行う手法を提案した.また,この手法が,オンライン線形回帰問題にも適用できることを示した.予測性能があまり良くない複数の仮説を統合して予測性能の良い仮説を構築するブースティングの問題に対し,従来知られているAdaBoostやInfoBoostを一般化した新しいアルゴリズムのスキーマを提案した、これは,与えられたサンプルの分割と併合を繰り返すことによって決定ダイアグラムを構成する手法であり,適切な併合条件の下では'従来手法よりも予測性能の良い仮説をより効率よく求めることができることを示唆する実験結果を得た.複数のエキスパートが与える予測を統合するオンライン予測の問題に対し,ほぼ最適な予測値系列を出力するさまざまな手法が開発されている.これらの手法は,エキスパートの予測の重みつき平均に基づいて自らの予測値を求めるという共通の性質を持つ.しかし,多くの自然な問題では,統合すべきエキスパートの数が指数的あるいは無限であるため,この手法を直接適用することはできない.本研究では,低次元空間におけるパラメータベクトルを用いて重みベクトルを間接的に表し,予測の統合や重みの更新を効率よく模倣する手法を提案し,その可能性について以下の成果を得た.グラフの道に基づいて定まる予測戦略のクラスに対し,辺空間(低次元空間)におけるベクトルを用いて統合アルゴリズムを効率よく模倣する手法を与えた.また,この手法が,形式文法が生成する言語を予測戦略のクラスとする問題に対しても適用できることを示した.予測性能があまり良くない複数の仮説を統合して予測性能の良い仮説を構築するブースティングの問題に対し,サンプルの分割と併合を繰り返すことによって決定ダイアグラムを構成する新しいスキームを得た.

また,従来異なる原理に基づくものと思われていたAdaBoostタイプのアルゴリズムと決定木生成タイプのアルゴリズムを統一的に扱うための理論的枠組みを与えた.予測モデルを拡張し,エキスパートの与える予測に対し,それらの損失の範囲(リスク情報)があらかじめ知らされている場合について,統合アルゴリズムの設計と解析を行い,厳密な性能評価を与えた.
砒素発癌における皮膚および肺組織特異性―発癌標的組織での活性酸素生成機構―

ジメチルヒ素の代謝過程において生成するフリーラジカルによる遺伝子の酸化的損傷誘発の可能性を明らかにすることを目的とし、代表的なDNAの酸化的損傷のマーカーである8-oxo-2'-deoxyguanosine(8-oxodG)の生成を指標にして、無機ヒ素の主要代謝物であるジメチルアルシン酸(DMA)を経口投与したマウス各組織での酸化的損傷の誘発を検討した。さらに、無機ヒ素またはDMA投与によるマウス尿中8-oxodG量を測定し、両ヒ素化合物の酸化的損傷誘発の有無を比較検討した。急性量DMA(720mg/kg)をddY系マウスに単回経口投与した結果、尿中8-oxodG量は9時間まで時間依存的に増加し、さらに低用量DMA(10-100mg/kg)を単回経口投与した場合においても、9時間後の尿中8-oxodG量の用量依存的な増加が観察された。一方、亜ヒ酸ならびにDMAをヒ素量として同量(11.5mg/kg)、それぞれマウスに単回経口投与した結果、DMA投与群においてのみ尿中8-oxodG量の有意な増加が観察された。ddY系マウスおよびhairlessマウスに4週間または2週間、それぞれ400ppm DMAを飲水投与した結果、ヒ素発癌の標的組織である皮膚、肺、肝ならびに膀胱において8-oxodG量の増加が認められた。急性量DMA(720mg/kg)をddY系マウスに単回経口投与した結果、飲水投与の場合と同様にヒ素発癌標的組織である肺、肝および膀胱組織での8-oxodG生成量の増加が認められた。以上、ヒ素発癌マウス実験モデルにおける肺、肝、膀胱、皮膚組織中の8-oxodG量の増加を示す今回の結果から、ヒ素発癌過程、特にpromotion過程でのフリーラジカル生成の関与が推定された.また、この酸化的損傷は無機ヒ素よりもジメチルヒ素に起因するものと考えられることから、無機ヒ素のメチル化代謝物がヒ素発癌過程において、重要な役割を演じている可能性が推定された。本研究の目的は砒素発癌の皮膚ならびに肺組織特異性を明らかにする一環として、無機砒素から代謝生成するジメチル砒素過酸化ラジカル等の酸素ラジカルの組織特異的生成機構を解明する点にある。本年度はマウスを用いたin vitro実験で、酸素ラジカルによるDNA酸化的損傷のマーカーである8-OHdGの生成を指標にして、ジメチル砒素による組織特異的なDNA損傷誘発性を検討するとともに、この酸化的損傷誘発の組織特異性機構を解明するため、ジメチル砒素と生体成分との結合性を光化学的な手法により検討した。以下、得られた結果の概要を示す。1.マウス発癌実験モデル系でのジメチル砒素投与による各組織での8-OHdG生成をHPLCまたは免疫組織化学的手法により検討した結果、砒素発癌標的組織である肺、皮膚および肝臓でのみ有意な生成増加が認められた。また、砒素曝露により生成したヒト皮膚癌組織でも、顕著な8-OHdGの生成増加が免疫組織化学的に確認された。2.無機砒素およびジメチル砒素の低濃度投与によるDNA酸化的損傷誘発性を検討するため、尿中8-OHdG

量を測定した結果、ジメチル砒素では投与量依存的に生成量の増加が認められたのに対して、無機砒素投与ではまったく認められず、砒素による遺伝子の酸化的損傷誘発は無機砒素によるものではなく、ジメチル砒素に起因するものと推定された。3.ジメチル砒素過酸化ラジカルの砒素発癌標的組織での生成機構解明のため、3価ジメチル砒素とポルフィリンの化学結合を分光学的に解析した結果、2価鉄ポルフィリンへの結合が明らかになった。ジメチルヒ素の代謝過程において生成するフリーラジカルによる遺伝子の酸化的損傷誘発の可能性を明らかにすることを目的とし、代表的なDNAの酸化的損傷のマーカーである8-oxo-2'-deoxyguanosine(8-oxodG)の生成を指標にして、DMAを投与したマウス各組織での酸化的損傷の誘発を検討した。さらに、無機ヒ素またはDMA投与によるマウス尿中8-oxodG量を測定し、両ヒ素化合物の酸化的損傷誘発の有無を比較検討した。急性量DMA(720mg/kg)をddY系マウスに単回経口投与した結果、尿中8-oxodG量は9時間まで時間依存的に増加し、さらに低用量DMA(10-100mg/kg)を単回経口投与した場合においても、9時間後の尿中8-oxodG量の用量依存的な増加が観察された。一方、亜ヒ酸ならびにDMAをヒ素量として同量(11.5mg/kg)、それぞれマウスに単回経口投与した結果、DMA投与群においてのみ尿中8-oxodG量の有意な増加が観察された。一方、ddY系マウスおよびhairlessマウスに4週間または2週間、それぞれ400 ppm DMAを飲水投与した結果、ヒ素発癌の標的組織である皮膚、肺、肝ならびに膀胱において8-oxodG量の増加が認められた。一方、急性量DMA(720mg/kg)をddY系マウスに単回経口投与した結果、飲水投与の場合と同様にヒ素発癌標的組織である肺、肝および膀胱組織での8-oxodG生成量の増加が認められた。以上、ヒ素発癌マウス実験モデルにおける肺、肝、膀胱、皮膚組織中の8-oxodG量の増加を示す今回の結果から、ヒ素発癌過程、特にpromotion過程でのフリーラジカル生成の関与が推定された。また、この酸化的損傷は無機ヒ素よりもジメチルヒ素に起因するものと考えられることから、無機ヒ素のメチル化代謝物がヒ素発癌過程において、重要な役割を演じている可能性が推定された。
CCDカメラマイクロフォンの実現に関する研究

通常のマイクロフォンが音声入力,音声信号出力であるのに対し,本研究ではCCDカメラによる口唇および舌の画像情報入力,音声信号出力のマイクロフォンシステムの構築に目的があった.本システムは,大きな環境雑音下の音声も画像入力という本質的に異なった媒体により大雑音の分離が可能となるほか,実際の発声をしなくても音声信号が送れるという本質的な秘話機能や声帯に障害を持つ人の発声代替機能も持つ.昨年度までに本報告者が考案した2種のアナログ型構成法,すなわち,(1)直接法(口唇および舌の画像情報をニューラルネットを介し直接音声スペクトルに写像する方法)と(2)伝達関数法(口及び舌の画像情報から声道の伝達関数を求め適当な音源と伝達関数から音声の合成を行う方法)の中でも,後者を中心に基礎システムの構築と実験を行った。これまでに得た結果をまとめる.まず,動画像から音声への変換を日本語5母音を基にシステムを構成した.具体的には伝達関数と対応する声道断面積関数を通し,画像情報からの音声信号化システムを構成した.本システムは日本語5母音を音に構成したシステムであるが,英語の3母音も合成可能であり,また,繰り返しの聴取テストの結果聴取率の向上から発声不能者の発声代替システムとしての可能性も示してきたが,子音への対応ががほとんどできていなかった.本年度は子音への適用に的を絞り検討を行った.特に子音の内,有声破裂音についての検討を行った.まず,子音の速い動きに対応するために動画像からの口唇輪郭抽出法の改善を行い,大幅な動き追従特性の向上を得た.次に,従来1フレームの口唇特徴量を同じ1フレームの声道断面積に重回帰分析によって対応づけていた方法を,2フレームの口唇特徴量を1フレームの声道断面積にニューラルネットによって写像する方法に改善することにより声道断面積関数の推定精度の大幅な向上を得た.その後に,子音の聴取テストを行った.その結果従来システムではほとんど不可能だった子音の聴取効率が大幅に向上した.今後,他の子音処理の改善の後にCCDカメラマイクロフォンの実現の可能性が十分あることが分かった.通常のマイクロフォンが音声入力,音声信号出力であるのに対し,本研究ではCCDカメラによる口唇および舌の画像情報入力,音声信号出力のマイクロフォンシステムの構築に目的があった.本システムは,大きな環境雑音下の音声も画像入力という本質的に異なった媒体により大雑音の分離が可能となるほか,実際の発声をしなくても音声信号が送れるという本質的な秘話機能や声帯に障害を持つ人の発声代替機能も持つ.昨年度までに本報告者が考案した2種のアナログ型構成法,すなわち,(1)直接法(口唇および舌の画像情報をニューラルネットを介し直接音声スペクトルに写像する方法)と(2)伝達関数法(口及び舌の画像情報から声道の伝達関数を求め適当な音源と伝達関数から音声の合成を行う方法)の中でも,後者を中心に基礎システムの構築と実験を行った。これまでに得た結果をまとめる.まず,動画像から音声への変換を日本語5母音を基にシステムを構成した.具体的には伝達関数と対応する声道断面積関数を通し,画像情報からの音声信号化システムを構成した.本システムは日本語5母音を音に構成したシステムであるが,英語の3母音も合成可能であり,また,繰り返しの聴取テストの結果聴取率の向上から発声不能者の発声代替システムとしての可能性も示してきたが,子音への対応ががほとんどできていなかった.本年度は子音への適用に的を絞り検討を行った.特に子音の内,有声破裂音についての検討を行った.まず,子音の速い動きに対応するために動画像からの口唇輪郭抽出法の改善を行い,大幅な動き追従特性の向上を得た.次に,従来1フレームの口唇特徴量を同じ1フレームの声道断面積に重回帰分析によって対応づけていた方法を,2フレームの口唇特徴量を1フレームの声道断面積にニューラルネットによって写像する方法に改善することにより声道断面積関数の推定精度の大幅な向上を得た.その後に,子音の聴取テストを行った.その結果従来システムではほとんど不可能だった子音の聴取効率が大幅に向上した.今後,他の子音処理の改善の後にCCDカメラマイクロフォンの実現の可能性が十分あることが分かった.
濃尾平野の埋積地形形成史と第四紀の氷河性海水準変動に関する研究

19981999年に岐阜県海津郡海津町において地質調査所(現在、産業技術総合研究所)によって掘削されたオールコアを対象として、堆積物の粒径および電気伝導度を測定し、さらに細粒層については、珪藻化石の分析ならびに、高速イオンクロマトグラフィーによる無機イオン分析を実施した。また、濃尾平野における既存ボーリング柱状図を収集し、GISソフトウエア(TNT-mips)を用いて、平野の地下層序に関する個別情報をデータベース化して、平野の地下構造解析を進めた。高い電気伝導度を示す地層は、海成珪藻を産出することから、海成層であることが裏付けられた。また、硫酸イオンが電気伝導度を高め、堆積物を酸性化していることが確認された。さらに、電気伝導度は、含泥率によって代表される堆積物の粒径に依存し、細粒層ほど高い値を示す傾向にあることが判明した。電気伝導度変化をコア全体を通してみると、約90万年前以降は海進規模が増大する傾向が認められた。以上の分析結果を総合して、沈降運動と氷河性海水準変動の組み合わせで決まるアコモデーション(堆積空間形成速度)の時間変化モデルを構築した。濃尾平野の地下構造に関しては、深度約50m以浅では、ボーリング柱状図が多数存在するため、3次元的構造が1km程度の空間分解能で示された。後期更新統より古い地層の堆積する地下深部については、柱状図が少なく、平野全体の堆積状況の復元には至っていない。今後は、反射法地震探査断面や重力データを活用して、構造の解明をすすめるとともに、コアによって得られた点情報を河川システムの発達という枠組の下で、空間的に広げて行く方法を検討する。19981999年に岐阜県海津郡海津町において地質調査所によって掘削された深度600mオールコア(GS-NB-1)を対象として、コアの粘土層部分の堆積環境の復元を試みた。具体的には、粘土層を蒸留水にまぜて粘土混濁水をつくり、その電気伝導度を測定し、さらに広域テフラ層序との関係を検討した結果、次の諸点が明かとなった。(1)電気伝導度は海成層と非海成層の識別にたいへん有効である。(2)GS-NB-1は6枚の明瞭な海成粘土層を含み、海洋酸素同位体ステージ(MIS)の1、5.5、7、9、11、15の海進堆積物に対比される。(3)GS-NB-1は3枚の汽水-海成粘土層を含み、MIS5.1または5.3、MIS8.5、MIS19の各海進堆積物の可能性がある。(4)電気伝導度の絶対値や高い電気伝導度を示す地層の層厚は、海成層ごとに異なり、こうした相違は、沈降運動と氷河性海水準変動の組み合わせで決まるアコモデーション(堆積空間形成速度)の時間変化モデルによって説明できる可能性がある。(5)電気伝導度変化をコア全体を通してみると、みかけ上、約90万年前以降は海進規模が増大する傾向にあり、中期更新世以降の濃尾傾動運動の活発化が示唆される。(6)今後の研究展開として(4)の知見から逆に、氷河性海水準変動曲線を復元し、海洋酸素同位体比曲線から推定されている海水準変動曲線との比較を進めて行く目処が立った。
企業年金の経済効果と受給権保証に関する実証研究

従来、企業年金の経済効果としては、報酬の繰延べやバックローディングの仕組みにより、従業員の離職行動を制御し、雇用・訓練費用を効率的に回収することのみが取り上げられてきた。いわば労働経済学からのアプローチが中心であった。本研究ではこうした伝統的アプローチからは離れ、企業年金財務の観点からその経済効果を分析する手法をとる。具体的には、母体企業の倒産などによる企業年金の制度終了を想定し、制度終了リスクを資本家・株主と従業員がいかに分担するかを考察することで、企業年金のもつリスク・シェアリング効果を解析する。こうして、企業年金の経済効果を資金の移転としてでなく、リスクの分担・分散の側面からとらえることで、「情報の経済学」のフレームワークを活かしたより本質的分析が可能となる。さらに本研究の目的は、受給権保証を目的とする企業年金の積立規定などの年金規制を実証的に分析することにあり、そのためには、従来の労働経済学による部分均衡論ではなく、一般均衡論に準拠する必要がある。この様にして、企業年金財務によるアプローチと「情報の経済学」・一般均衡論のフレームワークを用いて、企業年金の積立水準とそれに対する積立規制が、資本家・株主および従業員の厚生水準にどの様な影響を与えるかを検討した。均衡収束値の推定には統計プログラム・ガウスを使用した。資本家・株主および従業員のリスク回避度などモデル設定に強い仮定を置いていることには注意を要する。その上でえられた帰結は、(1)資本家・株主が完全にはリスク分散できない場合、効率的な企業年金財務と効率的な雇用契約が同時に達成できる可能性があること、(2)幾つかの前提のもとでは、完全積立を要請する年金規制が、資本家・株主の厚生水準のみを改善し、従業員のそれを悪化させる可能性があること、以上の2点である。
観察による行為の虚記憶はいかに生起するか―運動シミュレーションとの関連から―

他者の行為を観察することが,実際には自身では行っていない行為を「自分が行った」と誤って思い出すという行為の虚記憶を引き起こすことが知られている。本研究では,そのような行為の虚記憶の生起において,他者の行為を観察している最中に生じる運動シミュレーションの影響を検討する。具体的には,運動シミュレーションの生起に関与する要因を操作し,他者行為の観察による行為の虚記憶の生起にどのような影響を与えるかを調べることで,他者行為の観察による行為の虚記憶現象の生起メカニズムの精緻化を目指す。
国際貿易・投資政策と企業活動のグローバル化

研究の概要を以下に示す。まず「On the optimal...」は特恵貿易協定、特にメンバー国が域外関税を独自に設定する自由貿易地域の最適関税の設定を問題とした。従来の研究は域内国が最適関税を設定する限りにおいて自由貿易地域の締結によって非参加国の厚生もあがるとの結論であったが、協定締結に伴う域内市場統合(域内での価格裁定の活発化)を考慮に入れた場合は、均衡での域外関税率が相対的に高くなり、非参加国の厚生が下がり、また参加国の厚生はより高くなる事を示した。次に、「Economic integration...」では、自由貿易地域参加国の域外関税に差がある場合に非参加国による高関税回避活動を防ぐ名目で設定される「原産地規則」の効果について検討を行った。その結果、原産地規則が域内国間の域外財市場を分断する効果を考慮すると、原産地規則は必ずしも域内国にとってプラス・域外国にとってマイナスとならず、逆の結果や、双方とも損をするケース、双方とも得をする暗黙の共謀ともいえるケースなど、さまざまな場合があることが示された。「日本の地域別輸出入関数の推計」では、地域別の貿易価格指数と貿易数量指数を用いて対米・対EU・対アジア・対アジアNIES・対中国に関して輸出関数・輸入関数の価格要因と所得要因を探った。推計結果から、近年のわが国の貿易収支の変動においてアジア地域の寄与度が高まっていることが示唆された。
特定保健用食品に対するエビデンス評価

本研究の主要目的は特定保健用食品の効果に関する医学的根拠の質・程度とその広告について検討することによって、特定保健用食品が国民の健康に与えている影響について検討することにある。厚生労働省がウェブサイト上で公表している特定保健用食品許可(承認)品目に分析を行ったところ、2009年現在で許可された特定保健用食品は892あり、そのうち既に確立されたエビデンスに基づき個別の審査を要としない規格基準型と呼ばれるものが28件(3.1%)、疾病リスク低減表示を許可されたものは9件(1.0%)、エビデンスが不十分とされる条件付の許可をなされたものが1件(0.1%)あったほか、再許可等による許可を得たものが323件(36.2%)あり、狭義の特定保健用食品はこれらを除く531件(59.5%)であった。なお、疾病リスク低減表示を許可されたものは全てカルシウムが、規格基準型の許可を得たものは全て食物繊維がそれぞれ有効成分とされていた。この531件の狭義の特定保健用食品のうち、食物繊維による整腸作用または糖吸収を「緩やかにする」ことをうたう物が173件(32.6%)、ビフィズス菌等の菌またはその補助作用をする成分による整腸作用をうたうものが136件(25.6%)あり、この二種類のみによってこれら特定保健用食品の過半数を占めていた。これらのことから従来の栄養学的知見に基づいただけの食品も多く特定保健用食品として許可されていることが示唆される。また、メーカーのウェブサイトに対するコンテントアナリシスの結果、許可表示の内容を逸脱・錯誤させかねない表現を含んだ情報を直接商品とは関係ない形で提示していたケースも多く見られた。また特定保健用食品の根拠となった論文に対し批判的レビューを行った結果、メーカーのウェブサイトから追跡可能な公表論文のうち、CONSORTの基準を全て満たす論文数はゼロであった。
サポートの分離・併合から見た界面ダイナミクスに対する数値解析

自然界では相異なる物理状態の境界面に、時々刻々と変化しながら複雑なパターンが現われる。このような現象は界面ダイナミクスと呼ばれる。本研究ではその一つとして非線形濾過性効果を持った空間1次元の初期境界値問題について数値数学的観点から考察し以下の事が得られた:(1)数値解を求めるために構成した差分法は安定且つ収束性を持つ:(2)初期境界値問題の解は固定境界条件の時一意的な定常解に収束する:(3)境界条件の周期が十分長い場合、サポート(浸透領域)の分離・併合の繰り返し現象が現れる:(4)周期が十分短い場合は、サポートの分離現象が生じない具体例が構成出来た。本研究では、「サポート・ダイナミクス」の一つである「蒸発と拡散を伴う流れに現れる浸透領域の変化」を数値的に再現することを目的とする。前年度に続いて周期的流入・流出を伴う境界条件を課した時に現れるサポートの分離・併合またはその反復性について扱い、その発生メカニズムを解明する数値計算法を構築することである。当該24年度はその当初の研究推進方策に従って以下のことを実施した。1固定境界条件を与えた時の定常解を分類しその存在と一意性を証明した。時間発展の解が時間を無限大にした時この定常解に収束することを数値的に確かめることが出来た。同時にこの収束性即ち解の安定性についても証明が得られた。次に周期的流入・流出を伴う境界条件を課した時、境界条件の時間的周期を十分短くするとサポート分離が発生しない数値例を見つけることが出来た。その現象に対する数学的証明は考察中である。2得られた2つのサポート追跡法「Interface直接近似法」と「階段関数的メッシュ生成法」について、その優劣を考察したがそれを判定するに足りる十分な数値データが得られなかった。まだ数値計算に工夫が必要である。現在の所「Interface直接近似法」においては数値解及び数値Interface curvesの収束性の証明が初期関数が「下に凸」である時に得られた。しかし「階段関数的メッシュ生成法」においてはそのような数学的結果はまだ得られていない。「Interface直接近似法」の空間2次元への拡張について考察し次年度からの数値シミュレーションのための準備を整えた。3海で囲まれた島の内陸部の浸透領域の問題に1で得られた結果を応用すると、島の周囲からの流入する流体の振幅とその周期によって島が水没することが分かった。現在その周期と現実の潮汐の干満のそれとを比較検討している。特に前年度に得られた興味深い結果即ち境界条件として与える関数の振幅を一定にした時"周期を十分短くするとサポート分離が発生しない数値例"に焦点をあてて以下の通り実施した。1周期を短くしていくとこれまで分離していたサポートが分離しなくなる数値例を前年度に続いて更に得ることができた。一方これと反対に"どんなに周期を短くしてもサポートが分離したままの数値例"を今回得ることができた。2分離しない場合の周期と振幅の関係は明瞭な形ではないが、Galaktionov-Vazquezの特殊解と比較定理を用いて定性的に記述することができると同時にその数学的証明も完成した(現在論文作成中である)。この時境界条件として与える関数の時間変化は増大するGalaktionov-Vazquezの特殊解と減少する定数解との組み合わせによって可能となった。3固定境界条件の時は解は時間無限大で"サポート分離した定常解"と"分離していない定常解"に収束することが証明された。前者ではこれまでの解析では"サポートが有限時間内に分離するか否か"が不明であったが、実際には"有限時間内に分離する"ことが証明された。4「Interface直接近似法」を空間2次元に拡張した計算スキームを現在構成中である。その計算テストのためには具体的な特殊解が必要である。その特殊解を準備した。5海で囲まれた島の内陸部の浸透領域については扱う数理モデルに現れる物理定数の設定について調査中である。具体的には、周期的流入・流出を伴う境界条件を課した時に現れるサポートの分離・併合またはその反復性について扱い、このような現象の発生メカニズムを解明する数値計算法を構築することである。当該年度(23年度)は以下のことを実施した。

1蒸発過程での浸透領域の変化を記述する数理モデルは初期境界値問題として定式化され、これに対する「Interface直接近似法」と「階段関数的メッシュ生成法」の2つのサポート追跡法による計算法を次の項目に留意して構成した。・2つのサポート追跡法では不等間隔メッシュを生成する必要がある。・不等間隔メッシュ上での非線形双曲型方程式に対するRiemann問題の数値解法であること。2 1で構成した計算法を用いて次の点について数値実験を行なった。・最初にRiemann問題を解く数値ソルバーが理論的に正しく動作することを確認した。・ワークステーションを用いて、境界条件が定数の時にその定常解を数値的に探しながら数値的安定な計算法、そのメッシュ幅、時間ステップを探した。特に数値的に収束していく定常解の候補が見つけられた。3定常解に関する数学理論の準備を行なった。その結果、正の定常解と零点の発生する定常解が区間の幅に依存することが数学的に証明された。前者はサポート併合を意味する定常解であり、後者の解はサポート分離を意味する。定常解の一意性・安定性は現在考察中である。以上のことについて「Interface直接近似法」は、数値的に安定に動作し現象と整合性のある数値結果を与えることが分かった。「階段関数的メッシュ生成法」については、現在数値計算で検証中である。本研究では、「サポート・ダイナミクス」の一つである「蒸発と拡散を伴う流れに現れる浸透領域の変化」を数値的に再現することを目的とする。前年度に続いて周期的流入・流出を伴う境界条件を課した時に現れるサポートの分離・併合またはその反復性について扱い、その発生メカニズムを解明する数値計算法を構築する。最終年度(26年度)は下記の通りである。1境界条件の値がある値未満であれば定常解のサポートは分離、以上であれば併合するという閾値が存在する。この状況下で"境界条件上の関数の周期を十分短くするとサポートが併合したままの現象"と"その周期をどんなに短くしてもサポートが分離したままの現象"との関係が数値計算から得られた。即ち、前者は境界条件の周期関数の振幅の中心位置をその閾値以上にすると振幅の大きさに関係なく十分短い周期に対して生じる。後者は中心位置をその閾値より未満にするとある大きさ以下の振幅に対しては周期をどんなに短くしても生じる。2 1について数学的証明は得られていないが、前年度までに得られたGalaktionov-Vazquezの特殊解で記述される境界条件よりも緩やかなになっている。3用いた計算法は「Interface直接近似法」と「階段関数的メッシュ生成法」であるが前者について数学的証明が完成した。4海で囲まれた島の内陸部の浸透領域については当該研究で得られた周期と現実の潮汐の周期とについては定性的な整合性はあるが実際の物理定数の情報が十分でないので定量的な一致はまだ得られていない。全研究期間を通して空間1次元のサポートの分離・併合については数値解析及び数学解析の両面からの成果が得られ現在論文に纏めつつある。これらの計算法を空間2次元に拡張しその有用性が得られつつある。