hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
検索可能暗号の秘密鍵更新メカニズムの解析と設計と評価

検索可能暗号は,クラウドに預託した暗号文から,暗号化したクエリを用いて,暗号化したまま所望の情報を検索可能とする暗号である.2000年から研究が開始されて以降,高機能暗号の中でも実用化に近い技術として,盛んに研究されている.本年は3年計画の2年目にあたり,1:1年目で検討し国際学会に投稿したKU-PEKSの論文が採録となり発表を行った.この論文では,KU-PEKSの2つのモデル(公開鍵更新モデル,鍵隔離モデル)を整理して,それぞれ一般的構成を提案し,理論的安全性を評価している.また,2:1で提案した方式を,妥当な前提の具体方式とした上で,ラズベリーパイで実装し,IoT環境での実現可能性を確認した.そして,その結果を含めて,国際学会のポスターセッション,および国内会議にて発表した.3:12をとりまとめ,国際ジャーナルに投稿中である.さらに,4:共通鍵系(SSE)の鍵更新機能付き検索可能暗号について,まずは要件とモデルを整理し国内学会にて発表した.13よりさらに軽量実装が期待できる.具体的な提案方式については,3年目に研究する予定である.公開鍵系(PEKS)については,国際会議発表および,ジャーナル投稿を実施し.一定の研究成果を上げたと考えている.ジャーナルは現在査読中である.共通鍵系(SSE)については.最終年度に向け,研究を開始した.今年度は,3年計画の最終年度である.公開鍵系(PEKS)については,ジャーナルの採録を目指す.共通鍵系(SSE)については,研究を進め,国内研究会で発表する.そして,これまでの提案方式の評価,整理を実施する.検索可能暗号は,2000年から研究が開始され,クラウドに預託した暗号文から,暗号化したクエリを用いて所望の情報を,暗号化したまま検索可能とする暗号であり,高機能暗号の中でも実用化に近い技術として盛んに研究されている.本研究では,IoT環境での実用化を想定し,クラウド側からの鍵漏洩(秘密鍵の暴露や鍵紛失)に対策するため,鍵更新機能付き検索可能暗号を研究する.検索可能暗号は,共通鍵系SSE(Searchable Symmetric Encryption)と公開鍵系PEKS(Public Key Encryption with Keyword Search)に分類され,1年目の2017年度は,このうち,公開鍵系PEKS(Key Updatable PEKS)の研究に取り組んだ.KU-PEKSのコンセプト,要件と安全性の定義を行い,公開鍵更新モデル,鍵隔離モデルのそれぞれにおいて具体的な方式の提案と安全性の証明を行った.公開鍵更新モデルは,一般的な公開鍵暗号と検索可能暗号を組み合わせて構成される.また鍵隔離モデルは,鍵隔離暗号と鍵隔離型検索可能暗号を組み合わせて構成される.後者は前者に比べ実装規模が大きくなる一方,(秘密鍵の)鍵更新に伴って公開鍵を変更する必要がなく,運用コストを削減でき,実用に近いモデルとなる.PEKS系については,2つのモデルそれぞれにおいて要件を満たす,一般的構成方法の提案とその安全性の証明まで検討し,論文が国際会議にAcceptされた.検索可能暗号は,クラウドに預託した暗号文から,暗号化したクエリを用いて,暗号化したまま所望の情報を検索可能とする暗号である.2000年から研究が開始されて以降,高機能暗号の中でも実用化に近い技術として,盛んに研究されている.本年は3年計画の2年目にあたり,1:1年目で検討し国際学会に投稿したKU-PEKSの論文が採録となり発表を行った.この論文では,KU-PEKSの2つのモデル(公開鍵更新モデル,鍵隔離モデル)を整理して,それぞれ一般的構成を提案し,理論的安全性を評価している.また,2:1で提案した方式を,妥当な前提の具体方式とした上で,ラズベリーパイで実装し,IoT環境での実現可能性を確認した.そして,その結果を含めて,国際学会のポスターセッション,および国内会議にて発表した.3:12をとりまとめ,国際ジャーナルに投稿中である.さらに,4:共通鍵系(SSE)の鍵更新機能付き検索可能暗号について,まずは要件とモデルを整理し国内学会にて発表した.13よりさらに軽量実装が期待できる.具体的な提案方式については,3年目に研究する予定である.公開鍵系(PEKS)については,国際会議発表および,ジャーナル投稿を実施し.一定の研究成果を上げたと考えている.ジャーナルは現在査読中である.共通鍵系(SSE)については.最終年度に向け,研究を開始した.2018年度は,公開鍵系PEKSについては,検討を加えジャーナル投稿を行う.また,もう一方の共通鍵系SSEについても検討を開始し,国内研究会で発表する予定である.2019年度(最終年度)は,それまでの提案方式の評価,整理を行う.今年度は,3年計画の最終年度である.公開鍵系(PEKS)については,ジャーナルの採録を目指す.共通鍵系(SSE)については,研究を進め,国内研究会で発表する.そして,これまでの提案方式の評価,整理を実施する.当該助成金が生じた状況:ネットを介した打ち合わせを多用したため,出張費が削減できた.使用計画:研究調査のため国内外学会参加の旅費,学会登録費,その他費用に支出予定.理由:ネットを介した打ち合わせを多用したため,出張費が削減できた.使用計画:研究調査,研究発表のため,国内外学会参加の旅費,学会登録費,書物購入,その他費用に支出予定.
常染色体性優性遺伝形式をとる糖尿病の成因に関する研究ーモデルマウスを用いた解析

2型糖尿病発症機序の解明のため、糖尿病モデルマウスである秋田マウスについて異常遺伝子同定の研究を開始した。しかし研究の途中で1つの可能性としてインスリン遺伝子異常の発見が共同研究者(小泉ら)より報告された。しかしこの異常では人においての常染色体優性遺伝の糖尿病発症は説明できないと考えられた。そこで2型糖尿病に一つの特徴であるインスリンの初期および追加分泌障害に関係する蛋白の遺伝子をランゲルハンス島から同定するため、秋田マウス(糖尿病)、正常と飢餓のラットの単離ランゲルハンス島からそれぞれに発現する遺伝子のサブトラクションを行った。(飢餓動物の意義-水分と電解質を与えて4、6、8、10、12日に腹腔内OGTTを行い、血糖とインスリンを測定してみると、10、12日でインスリン分泌が極めて低下することが明らかになった)。サブトラクションによって正常のランゲルハンス島にありインスリン分泌が低下する状態でランゲルハンス島で低下あるいは消失する遺伝子が数十種類得られ、その遺伝子の配列の同定を行って、重複や短小、ハウスキーピング遺伝子を除き以下のものを得た。得られた遺伝子:核酸データベースに無いものはRGS10,Thyroid receptor,GA binding protein,Deathassociation protein,Hypothetical protein,C-ternminal binding protein,Motor protein,TSC2,mSlo,Aldehyde reductase,Cortactin,Chip,KIAA0788,KIAA1014,EST201725,EST203522,EST226122,EST238027,EST207832,EST220962であった。この中で膵臓に発現の報告されているのはTSC2のみであった。ランゲルハンス島にはインスリン、グルカゴン、ソマトスタチン、ppを作る細胞があり、上記の遺伝子がインスリンを作るB-細胞に局在するか否かを確認する必要がある。そこで、In situハイブリダイゼーション法により転写産物の膵臓ランゲルハンス島での局在の確認を開始した。インスリンの遺伝子をIn situハイブリダイゼーション法のコントロールとして行っているが、まだ、数種類の検索が終了した段階でB-細胞に局在した遺伝子を同定できていず、検索を続けている。in situハイブリダイゼーションにより転写産物の局在が確認された後、RT-PCRにおいて対照と発現の差が確認できれば、インスリン分泌障害に関係する2型糖尿病発症機序の解明に役立つと考えている。協同研究者の小泉らによって作製された非肥満、若年発生、常染色体優性遺伝の糖尿病をもつマウス(秋田マウス)の糖尿病の成因を明らかにするため、このマウスの膵臓の単離ラ氏島と正常マウスのそれのmRNAを用いてsubtraction法を行なっていた.しかし、この間に他の研究所の研究者によってこの秋田マウスの糖尿病の原因がinsulin遺伝子の異常であることが明らかにされた.そこでinsulinの分泌に関与する他の物質を明らかにするため、以下の発想で研究を続けることにした.絶食が長く続くことによって糖尿病状懸が生ずることは知られている.

この現象は絶食によってinsulin産成、分泌に関与する物質の減少(mRNAの減少)が起こるためでないかと考えこの現象に関わる物質の遺云子を突き止めるにことにした.ラットを必要な電解質と水を与えて飼育し4日、6日、8日、10日、12日にintravenous glucosetolerance testを行なってみると10日以後で4-8日と比較しIVGTTで著明な血糖の上昇とrat insulinの分泌低下が起こることが判明した.11日の絶食の条件で作製した飢餓ラットと正常ラットの単離ラ氏島のmRNAを抽出、精製しcDNAを作製した.正常ラット由来cDNAの長さを均一にするため制限酵素で消化し、そこにアダプターを付加した後、飢餓ラット由来の過剰のcDNAとsubtraction hybridizationを行ない発現の差のある遺伝子を分離した.subtractionPCRを行ないさらに、特異性をあげた.今後、飢餓ラット由来のmRNAよりcDNA libraryを作製し遺伝子の同定と全長の遺伝子をえるため、PCR産物をプローブに用いてcrosshybridizationを行なう.新たな糖尿病モデルマウスである秋田マウスについて異常遺伝子同定の研究を進めていたが、他研究機関によりその異常遺伝子が同定された。また、その遺伝子異常による人の糖尿病の発症の報告はなく、人においては糖尿病発症と関連ないものと考えられた。そこで我々は研究テーマを変え二型糖尿病発症機序について研究を行うこととした。二型糖尿病患者にみられる早期からの生理機能の異常の一つは、食直後の生理的血糖の上昇に見合うインシュリンの追加分泌の遅れと分泌の低下である。したがって、追加分泌に関わる生理的な機構を知ることが研究を進めるうえで極めて重要である。一方、飢餓状態ではこのインシュリンの追加分泌が起こらないことが知られている。そこで我々は飢餓ラットと、食事を取らせ追加分泌のある正常ラットのそれぞれのラットの間で発現の差のある遺伝子を探すことでこの追加分泌に関係する遺伝子を知ることができると考えた。このニ系列のラットより、インスリン産生細胞であるベータ細胞が90%を占める膵臓ラ氏島を単離し、RNAを抽出した後、過剰の飢餓ラット由来のcDNAと正常ラット由来のcDNAとのあいだでサブトラクションハイブリダイゼーションを行い、二者で発現の差のあるcDNAを分離した。これを遺伝子発現ベクターにサブクローニングし数十個のクローンを得た。次にそれぞれのクローニンの塩基配列を決定しデータベース検索を行った。重複クローンなどを除き有意と考えられるクローン十数個について、現在RNAプローブを作成し、組織切片を用いてin situハイブリダイゼーションを行い遺伝子レベルでの発現の確認をおこなっている。
次世代無線通信用の高周波・相補型高電子移動度トランジスタの開発

次世代の情報通信技術の基盤構築を目的とし、格子定数6.1ÅのIII-V族化合物半導体材料を利用した相補型高電子移動度トランジスタの開発研究を行った。格子不整合の結晶成長において発生・伝搬し、特性悪化の要因となる積層欠陥の大幅な抑制を実現した。同一基板上でn-、p-型動作可能なデバイス構造をシミュレーションにより検証し、電子・ホール走行層を含む量子井戸構造の成長条件を確立、選択エッチング技術により電気特性を評価した。TLM法によりオーミック電極材料の検討し、簡易デバイスを作製、トランジスタ静特性評価を行った。今後、コンタクト抵抗・リーク電流低減の課題を解決し、相補型回路の試作を展開する。次世代無線通信用の高周波・相補型高電子移動度トランジスタの開発の課題研究を行うにあたり、本年度は、1.デバイス構造の設計・特性予測、および、2.エピウェハーの作製・評価解析の研究項目を遂行した。1.デバイス構造の設計・特性予測の研究項目ではシュレディンガーポアソン方程式ソルバーにより、同一チャネル上でn-、p-型動作可能なHEMT構造の設計を行った。バッファ層(AlGaSb)、チャネル層(InGaSb)、およびバリア層(AlInSb)の組成・構成膜厚を、またドーパント濃度の最適値を導き出した。2.エピウェハーの作製・評価解析の研究項目では、バッファ層構造およびチャネル層の成長構造・条件の最適化と、n-type用ドーパント(Si、Te)の変調ドープ技術の検証を行った。結果、RMS 0.6 nmと平坦なAlGaSbバッファ層構造の成長できるように至った。ドープ技術においては、当初予定していたAlInSbバリア層への変調ドープが困難であることが判明した。この原因として、DXセンターによる電子トラップが問題であることが推測され、対策として約1nmの変調ドープ層をバリア層内に導入することで解決に至り、またドープ濃度の調整条件も確立した。この変更を特性予測シミュレーションに反映させて基板構造の再設計を行い、量子井戸構造を試作した。結果、n-、p-型でそれぞれ動作な可能なQW構造の作製に成功した。未開拓の電磁波領域である超高周波(ミリ波・テラヘルツ波)帯を利用する情報通信技術の基盤構築を目的とし、インジウムガリウムアンチモン(InGaSb)化合物半導体をチャネルに利用した相補型高電子移動度トランジスタ(Complimentary High Electron Mobility Transistor: c-HEMT)の開発を行った。課題研究を行うにあたり、本年度は1.デバイス構造の設計・特性予測、および2.エピウェハーの作製・評価解析の研究項目を遂行した。1.デバイス構造の設計・特性予測の研究項目ではシュレディンガーポアソン方程式ソルバーにより、n-、p-型動作可能なHEMT構造の設計を行った。本年度遂行した研究項目"2"にてInGaSb量子井戸(QW)層の電子移動度が予測より劣化してしまうことが明らかになった。この解決策として電子をInAs層、ホールをInGaSb層と走行層を分離したチャネル構造を検討し、チャネル層膜厚やドーパント濃度などのデバイス構造のシミュレーション最適化を行った。2.エピウェハーの作製・評価解析の研究項目では、InGaSbチャネル層の成長構造・条件の最適化の検証を行った。AlGaSbバッファ層より成長したInGaSbは、成長初期段階で欠陥孔を形成することが明らかになった。成長条件を検証した結果、欠陥孔の発生を抑制することができることを明らかにし、国内学会で報告した。この条件にて試作したInGaSb QW層の電子移動度は3000cm2/V・sであり、当初の目標を達成できない可能性が出てきた。このため新たに電子とホール走行層を分離したデバイス構造を再設計し、電子移動度15000cm2/Vs、シートキャリア濃度3×10^12cm2のn-型QW構造の作製に成功した。本年度遂行した課題研究において、1InGaSb層の成長時の欠陥孔の形成、ならびに、2n型QW構造における電子移動度の劣化、の2つの予期していなかった問題に直面した。詳細な分析の結果、1の問題は成長用GaAs基板とAlGaSbバッファ層の界面で形成した双晶欠陥が表面まで伝播し、InGaSb層成長初期時にIn原子が同欠陥中にトラップされることが原因であることが明らかになった。格子不整合起因の双晶を抑制することは困難であったが、InGaSb成長温度を極端に下げる(350°C)ことにより、欠陥孔発生を抑制することを明らかにできた。しかし2の問題では、これは同一チャネル内で多量に存在する電子とホールの再結合が原因と考えられ、現状の構造では特性向上が困難になると予測された。このため、電子ならびにホールを走行する層を分離することにより、各々の輸送特性を維持しつつ動作可能なデバイス構造へ設計を変更した。本年度は上記2つの問題について解決を図るため、デバイス構造の再検討が必要になった。そのため、n-、p-型HEMTの試作評価の研究項目がやや遅れている。本年度、同研究項目を注力することにより、課題達成を目指す。1.n-、p-型動作可能なHEMT構造の実現に向け、シュレディンガー・ポアソン-ソルバーおよび2次元デバイスシミュレータによるデバイス構造設計・特性予測の研究を実施した。電子をインジウムヒ素(InAs)層、ホールをインジウムガリウムアンチモン(InGaSb)層を利用したキャリア走行層を分離した量子井戸構造を検討し、デバイス構造の検証を行った。

2.分子線エピタキシー(MBE)法により、設計したデバイス構造のヘテロエピタキシャル成長の研究を実施した。結果、結晶性悪化の主要因となる積層欠陥がスポット状に変化し、欠陥密度が低減する成長条件を見出し、結晶性向上を実現した。この成長条件を利用し、電子・ホールの走行層を有する量子井戸構造を成長し、各電気特性を確認した。3.同一基板上n-、p-型HEMT作製プロセス検証を、DC特性評価用マスクを用いたフォトリソグラフィプロセスにより実施した。素子分離および選択エッチングのエッチャントの選定を行い、約10 nmのn-型層の選択除去を実現し、p-型層の電気特性評価をした。またオーミック電極の検証をTLM測定法により実施し、n-、p-型おいて、それぞれパラジウム、ニッケルを用いることで良好なコンタクトが得られることが分かった。今後、DC・RF特性評価とノーマリーオフ動作のデバイス構造設計・プロセスの検証を重ね、n-、p-型を組み合わせた相補型回路試作を展開する。次世代の情報通信技術の基盤構築を目的とし、格子定数6.1ÅのIII-V族化合物半導体材料を利用した相補型高電子移動度トランジスタの開発研究を行った。格子不整合の結晶成長において発生・伝搬し、特性悪化の要因となる積層欠陥の大幅な抑制を実現した。同一基板上でn-、p-型動作可能なデバイス構造をシミュレーションにより検証し、電子・ホール走行層を含む量子井戸構造の成長条件を確立、選択エッチング技術により電気特性を評価した。TLM法によりオーミック電極材料の検討し、簡易デバイスを作製、トランジスタ静特性評価を行った。今後、コンタクト抵抗・リーク電流低減の課題を解決し、相補型回路の試作を展開する。デバイス構造の設計・特性予測、エピウェハーの作製条件の検証については、電子・正孔の走行層であるチャネル層の成長条件の最適化が予定よりやや遅れているが、順調に検証結果が積みあがっている。n-、p-型HEMTの試作評価へ移行することができると予測されることから、全体的に見ておおむね順調に進展していると判断する。本年度は、3.n-、p-型HEMTの試作評価の研究項目について注力する。3.n-、p-型HEMTの試作評価では、同じ量子井戸構造のエピウェハー基板を用いてn-、p-型動作するHEMTを別々に作製する。プロセス工程(フォトレジスト塗布・ベーク、露光・現像、酸化保護膜、電極作製など)における影響を調査し、最適な手法・材料を検討する。試作したデバイスはDC、RF特性を評価し、またTEM解析による形態観察等も行う。ナノ電子デバイス、結晶成長、表面科学、回路設計本年度は、前年度実施した2.エピウェハーの作製・評価解析に加えて、3.n-、p-型HEMTの試作評価の研究項目も遂行する。2.エピウェハーの作製・評価解析の研究項目では、昨年度課題になったチャネル層の成長条件の確立を優先して行う。バッファ層との界面での欠陥発生が問題となったため、この抑制技術の確立を目指す。
異なる模擬重力下で行う粉粒体への衝突実験による小天体進化の研究

小天体レゴリス層での衝突クレーター過程を理解するために、模擬低重力衝突実験装置を開発し、低速度衝突クレーター形成実験を、0.01-1 Gの範囲で大気圧下と10 Pa以下で行った。クレーター直径は、重力加速度の約-0.2乗に比例することがわかった。また、粉粒体層の空隙率の重力依存性に関する経験則を得た。一方、重力が減ってもクレーター直径があまり大きくならない、粒子間力が卓越する場合があることも実験的に示した。一方で、衝突時の放出物量は、反発係数や摩擦係数といったエネルギー散逸をもたらす粒子間相互作用によらないことが数値シミュレーションで示された。実験:落下装置の開発,自由落下弾丸による予備的な低重力下での衝突実験,試料として用いる粉粒体の物理特性の測定,遠心加速装置を用いた粉体空隙率の重力依存性のデータ取得を行った.・落下装置の製作と動作テストおよび予備的衝突実験:試料容器を定荷重バネでつるして,定加速度で落下する装置を製作した.試料容器は電磁石で支えておき,スイッチにより電磁石への電流を遮断することにより落下タイミングを制御する.試料容器に加速度計をとりつけて加速度を測定するとともに,試料容器の落下の様子を高速度カメラで撮像し,加速度を確認した.鏡と照明を設置し,試料容器落下中の像が高速度カメラで取得できるようにした.弾丸は,自由落下により試料への衝突速度を1-5 m/sの範囲で変化させた.ガラスビーズと砂の2種類の粉粒体を用いて重力場を1-0.38Gの範囲で変化させてクレーター形成実験を行った.また,これら試料粉粒体の内部摩擦角を平行平板試験により測定した.・遠心加速装置を用いた粉体空隙率の研究:異なる粉粒体をふるい入れた容器を遠心加速装置に取り付け,模擬重力を1から18Gまで変化させて空隙率の変化との対応を調べる測定に着手し,予備的なデータを取得した.数値シミュレーション:粒子法の一種である離散要素法(DEM)により,多数の粒子を箱の中に自由落下させることで衝突標的となる粉体層を低重力下のもとで形成した.結果として,重力の違いによって空隙率の違う標的粉体層を構築することができた.実験:前年度作成した装置を用いて、大気中で試料容器を自由落下させて0.01 Gの模擬微小重力下での砂とガラスビーズへの低速度衝突クレーター形成実験を行った。大気中で0.5 -1 Gの範囲では、クレーター直径は重力加速度の約ー0.2乗に比例し、先行研究の結果と調和的である。一方、0.01 Gでは、上記の重力依存性から予想されるクレーターサイズよりも小さいクレーターが形成された。粉体の固着力をRumpf式により見積もったところ、0.01 Gで形成されるクレーターサイズに対して固着力の影響が無視できなくなっていると見積もられた。一方で、大気が影響を与えている可能性も動画の観察等から示唆された。上記の微小重力実験結果をうけ、真空チャンバー内でクレーター形成実験を行うための冶具や真空部品を整え、1 Gのもとで、大気圧を数Pa - 1気圧の範囲で変化させて低速度クレーター形成実験を行った。その結果、高速度衝突の先行研究と同様に、大気の影響がクレーターサイズに現れること、すなわち大気圧が小さくなるにつれクレーター直径は大きくなることが明らかとなった。さらに、従来は試料容器の上から観察していたクレーター形成の様子を、容器の水平方向から観察するために高速動画取得機能のあるデジカメを試料容器と同時に落下させるシステムを構築した。数値シミュレーション:前年度までに目途がたった粉体層において、重力を変化させると空隙率が変化する様子が再現された。この結果は粉体層ターゲットにおける初期条件の重要性を示唆するものである。また、粉体層における衝突によって生じる放出物(イジェクタ)量は、反発係数や摩擦係数といったエネルギー散逸をもたらす粒子間相互作用によらないことが明らかになりつつあり、重力の影響にフォーカスしたパラメータスタディがより重要であることが示唆された。クレーター実験:前年度開発した水平方向からの観察システムを用いて砂標的に対するクレーター成長の観察を行った結果,0.1-1Gで得られた重力依存性が0.01Gまで外挿できることを確かめた.また,7Paでの砂標的に対する0.3-1Gでの実験を行い,クレーター直径の絶対値は減圧下の方が大きいものの,重力加速度依存性は大気圧下と同様であることを示した.一方,数Paに減圧したチャンバー内と大気中とで,クレーター直径の違いを説明できる摩擦角の違いはないことを示した.さらに,標的粒子に対する空気抵抗について検討し,掘削流が空気によって減速されることが大気中でのクレーター直径を小さくする可能性を示した.以上は,研究協力者である大学院生木内真人氏が中心となって行った.模擬レゴリス圧密実験:本研究での標的空隙率はいずれも約40%である.しかし,天体表面のレゴリス層では,微小重力下において粒子が粒子間固着力で支えられるために,40%よりも高い空隙率が実現されうる.そこで,模擬レゴリス層の圧密実験を行って,空隙率と土圧の関係についての基礎データを得た.その結果,空隙率が40ー70%の粒子層においては,層の圧密されにくさと粒子間のすべり摩擦力との間に相関があることを示した.さらに,実験で得た圧密曲線を用いて粉粒体からなる小天体の内部空隙率構造を定量的に示した.以上は,研究協力者である大学院生大村知美氏と行った.

数値シミュレーション:粉体層への衝突によるクレーター形成過程において,弾丸が多粒子からなる場合には放出破片量が弾丸の運動量で決まる一方,弾丸が小さな一粒子からなる場合には運動エネルギーで決まること明らかになってきた.このことは,クレーター形成過程において粒子間相互作用によるエネルギー散逸がどのようなものであるかを理解することが重要であることを示しており,実験の解釈にも影響を及ぼすものである.本年度の研究により,年度当初に予定した減圧下での模擬低重力衝突クレーター実験を行ってデータを取得すること,粉体の内部摩擦角の大気圧依存性についての実験データを得ることが達成できた.また,異なる重力下での粉粒体天体の衝突過程を考える上で重要な,粉粒体層が持ちうる空隙率に関して,模擬レゴリス層の圧密実験を行って,空隙率と土圧の関係についての基礎データを得た.実験で得た圧密曲線を用いて,粉粒体からなる小天体の内部空隙率を推定し,小惑星について得られている空隙率との比較を行うという当初の予定になかった研究の進展があった.一方,これまでの実験ではステンレス弾丸を用いていたが,ガラスやナイロン弾丸を用いた実験を行ったところ,クレーターサイズの重力依存性と衝突速度依存性の間に,弾丸密度依存性があるということが新たにわかってきた.小天体表面のクレーターへの応用において重要なポイントであるので,この点を明らかにするための追加実験が必要となり,論文執筆が遅れている.数値シミュレーションにおいては,粉体標的の形成において重力が影響すること,衝突の際のエネルギー散逸がどこで生じるかが重要であること,という知見が得られた.これをもとに実験結果を総合的に解釈することを試みつつある.小天体表面における重力加速度は地球表面よりも数桁小さい.クレーター観測から小天体表面の進化の過程や表層の物性を推定するためには,クレーター直径の重力依存性を理解することが重要となる.前年度までは,粒径140μmのシリカサンド標的に対する0.01ー1Gにおける衝突速度数メートル毎秒の低速度衝突実験を行い,形成されるクレーターの直径が重力加速度の約-0.2乗に比例することを明らかにした.この結果は,先行研究による高速度衝突実験結果と調和的であった.しかしながら,クレーターサイズの重力依存性と衝突速度依存性は,弾丸密度により異なることが前年度から持ち越した課題となっていた.これについて,重力が小さい,あるいは,弾丸と標的の密度比が大きい場合,標的への弾丸のもぐりこみが深くなり,クレーター掘削にエネルギーが効率よく使われなくなることが原因である可能性を検討した.先行研究による経験則により,弾丸のもぐりこみ深さを定量的に推定し,クレーターサイズの重力依存性および衝突速度依存性と比較したところ,この仮説が否定されないことが確かめられた.以上は,研究協力者である大学院生の木内真人氏と行った研究である.一方,微小重力下での粉粒体天体の衝突過程を考える上で重要な,粉粒体層が持ちうる空隙率について前年度に引き続き実験研究を行った.模擬レゴリス層の構造が壊れないぎりぎりの土圧(降伏強度と呼ぶ)を実験的に決定し,粒子間に働く力の理論値との比較を行った.その結果,降伏強度が,転がり摩擦力とすべり摩擦力の理論値から制限できる可能性を示した.
脳内単一細胞モザイク解析法による樹状突起ターゲティング機構の解明

機能的な神経回路の構築に樹状突起ターゲティングは重要な過程であるが、その形態の複雑さゆえ解析が進んでいない。本研究はショウジョウバエ嗅覚系「投射神経」を、脳内単一モザイク解析法により可視化及び遺伝子操作をすることで、樹状突起ターゲティングの分子機構の解明を目指している。遺伝学的モザイクスクリーニングにより既に得られたDogi変異体は、投射神経の樹状突起及び軸索ターゲティングにおいて顕著な異常を示した。原因遺伝子であるdogi遺伝子にコードされる蛋白質は機能未知であるが、進化的に高度に保存されており重要な働きを担うことが示唆されている。本研究はこのDogi蛋白質の機能を明らかにすることを目指している。昨年度までの結果より、Dogi蛋白質が微小管およびモーター蛋白質の調節因子Gluedと複合体を形成し、細胞内輸送に関与することが明らかになっていた。本年度は、Dogi蛋白質がどの積荷蛋白質の輸送に影響を与えるかを検討し、初期エンドソームの局在に影響を与えることをショウジョウバエS2細胞、およびHeLa細胞、更にショウジョウバエ投射神経内において示した。初期エンドソームは神経膜表面にある細胞接着分子やシグナル分子の局在を制御することで、神経内でシグナルを的確に増幅し、軸索が周りの環境に応答し正しい標的へとターゲティングする過程に関与する。初期エンドソームの形成および成熟に影響を与える低分子量G蛋白質のRab5とDogiが投射神経において遺伝学的にも相互作用することにより、Dogiは初期エンドソームの成熟および局在に影響を与えることで軸索ターゲティングを制御していることが明らかとなった。本研究の成果は「第45回日本発生生物学会-第64回日本細胞生物学会(口頭発表)」を始めとした複数の学会・研究会で発表し、活発な議論を行った。新規蛋白質Dogiの機能を解明し、dogi遺伝子を欠損させた際にどのような分子機構に異常が生じ表現型が観察されるかを説明出来るようになった。特に昨年度までのデータで主張の弱い部分を補強出来たと考えられる。但し、一連の成果を本年度中に論文として発表することを目標としていたが、その点に関してのみは未だ難航している。「Dogi蛋白質が初期エンドソームの局在に影響を与えることにより、神経突起の形態形成を制御する」ことを論文にまとめている最中である。この論文を早期に発表することを目標としている。また、Dogiが初期エンドソームの輸送に影響を与えていることをライブイメージングによって示すことも目指している。更にショウジョウバエの投射神経以外の組織におけるDogiの役割に関しても研究を進めたいと考えている。変更・問題点は特にない。本研究はショウジョウバエ嗅覚系「投射神経」を、脳内単一モザイク解析法により可視化及び遺伝子操作をすることで、樹状突起ターゲティングの分子機構の解明を目的とする。遺伝学的モザイクスクリーニングにより既に得られたdogi変異体は、投射神経の樹状突起及び軸索ターゲティングにおいて顕著な異常を示した。原因遺伝子であるのdogi遺伝子にコードされる蛋白質は機能未知であるが、進化的に高度に保存されており重要な働きを担うことが示唆されている。本年度は酵母ツーハイブリッド法によってDogi蛋白質と結合することが明らかになった、細胞内輸送におけるモーター蛋白質の制御因子とDogi蛋白質が、物理的・遺伝学的に相互作用することを見出した。更に免疫組織化学が可能な抗Dogi抗体を作成することにより、投射神経樹状突起ターゲティングの起きる蛹期に、内在性Dogi蛋白質が投射神経および触角葉に発現することを明らかにした。以上より、Dogi蛋白質が細胞内輸送に関与し、投射神経の神経突起ターゲティングを制御していると予測されるため、現在、細胞内輸送の解析を行う準備を進めているところである。本研究の成果は「第43回日本発生生物学会」を始めとした複数の学会・研究会で発表し、活発な議論を行った。昨年度の結果より、Dogi蛋白質が細胞内輸送に関与する可能性が示唆されていた。そこで本年度、免疫組織化学・微小管ペレットアッセイを行い、微小管とDogi蛋白質が複合体を形成することを見出した。更にショウジョウバエS2細胞を用いることにより、Dogi蛋白質を欠乏させた際に、安定化した微小管が減少することを明らかにした。以上のことからDogi蛋白質は微小管の安定に寄与している新規の分子であると考えられ、その機能の詳細を究明することで、微小管輸送の分子機構解明に新たな示唆を与えると予想される。

現在、微小管輸送で運ばれる種々の積み荷蛋白質の局在を調べることで、Dogi蛋白質がどの積み荷蛋白質の輸送にどのように影響を与えるか調べているところである。本研究の成果は「第44回日本発生生物学会(口頭発表)」を始めとした複数の学会・研究会で発表し、活発な議論を行った。機能的な神経回路の構築に樹状突起ターゲティングは重要な過程であるが、その形態の複雑さゆえ解析が進んでいない。本研究はショウジョウバエ嗅覚系「投射神経」を、脳内単一モザイク解析法により可視化及び遺伝子操作をすることで、樹状突起ターゲティングの分子機構の解明を目指している。遺伝学的モザイクスクリーニングにより既に得られたDogi変異体は、投射神経の樹状突起及び軸索ターゲティングにおいて顕著な異常を示した。原因遺伝子であるdogi遺伝子にコードされる蛋白質は機能未知であるが、進化的に高度に保存されており重要な働きを担うことが示唆されている。本研究はこのDogi蛋白質の機能を明らかにすることを目指している。昨年度までの結果より、Dogi蛋白質が微小管およびモーター蛋白質の調節因子Gluedと複合体を形成し、細胞内輸送に関与することが明らかになっていた。本年度は、Dogi蛋白質がどの積荷蛋白質の輸送に影響を与えるかを検討し、初期エンドソームの局在に影響を与えることをショウジョウバエS2細胞、およびHeLa細胞、更にショウジョウバエ投射神経内において示した。初期エンドソームは神経膜表面にある細胞接着分子やシグナル分子の局在を制御することで、神経内でシグナルを的確に増幅し、軸索が周りの環境に応答し正しい標的へとターゲティングする過程に関与する。初期エンドソームの形成および成熟に影響を与える低分子量G蛋白質のRab5とDogiが投射神経において遺伝学的にも相互作用することにより、Dogiは初期エンドソームの成熟および局在に影響を与えることで軸索ターゲティングを制御していることが明らかとなった。本研究の成果は「第45回日本発生生物学会-第64回日本細胞生物学会(口頭発表)」を始めとした複数の学会・研究会で発表し、活発な議論を行った。機能未知の新規Dogi蛋白質の特性・機能がおおむね明らかになっている。具体的にはDogi蛋白質の発現・局在が解明され、Dogi蛋白質が相互作用する分子群を見出した。更にDogi蛋白質が微小管の安定化をすることが明らかになったため、dogi遺伝子を欠損させた際に観察されるユニークな表現型の分子的解釈が可能になりつつある。詳細の解析を更に押し進めることで、来年度には一連の成果をまとめる段階に入ることができると予想される。新規蛋白質Dogiの機能を解明し、dogi遺伝子を欠損させた際にどのような分子機構に異常が生じ表現型が観察されるかを説明出来るようになった。特に昨年度までのデータで主張の弱い部分を補強出来たと考えられる。但し、一連の成果を本年度中に論文として発表することを目標としていたが、その点に関してのみは未だ難航している。現在進めているDogi蛋白質の細胞内輸送における役割解明を引き続き行う。
マウス嗅結節-腹側淡蒼球経路の機能マッピングで探る快不快情動形成の神経メカニズム

食べ物の香りや風味はおいしさをつくるが、腐敗物の臭いは不快感をつくる。また、納豆のような発酵食品の匂いは、食経験の有無によって好き嫌いがわかれる。嗅覚によって形成される快不快情動は動物に適応的な行動を促し、また過去の経験は匂いへの情動形成に適応的に影響するが、その神経メカニズムはよくわかっていない。申請者はこれまでの研究で、過去の経験に応じた匂いの快不快情動の形成に関わりうる脳領野として嗅結節を見出した。マウスが食べ物と関連づけた匂いに対して誘引行動を示すとき、嗅結節では前内側部のドーパミン受容体D1発現ニューロンが活性化する。マウスが電気ショックと関連付けた匂いに対して忌避行動を示すとき、嗅結節では外側部のD1ニューロンと前内側部のドーパミン受容体D2発現ニューロンが活性化する。嗅結節の主要な軸索投射先は腹側淡蒼球である。嗅結節および腹側淡蒼球の神経活動が実際に快不快情動を形成するかどうか、また部位と細胞種ごとにその機能が異なるかどうかはまだわかっていない。そこで本研究課題では、嗅結節および腹側淡蒼球が快不快情動の形成に関わるかどうかをラットを用いたオプトジェネティクスと行動薬理学実験により検証する。快不快情動の測定には、場所嗜好性試験、摂食・防御行動反応試験、味刺激反応試験を用いる。共同研究者のKent Berridge教授は嗅結節とともに腹側線条体を構成する側坐核を中心に、ラットの行動薬理学実験による快不快情動形成の神経メカニズムを長年研究している。本共同研究を通じて、嗅結節と腹側淡蒼球の機能を新たに明らかにする。当初の計画通り2018年度は1週間程度の滞在とし、Berridge研究室の現在の研究活動状況を踏まえて、次年度以降の実験計画を立案した。嗅結節とその投射先である腹側淡蒼球において、オプトジェネティクスおよび薬剤注入を用いて神経活動を操作し、生じる行動反応を記録する。光刺激ならびに薬剤注入は脳神経回路の局所で行い、領域ごとにその行動変化を評価する。内定年度:2017食べ物の香りや風味はおいしさをつくるが、腐敗物の臭いは不快感をつくる。
調和写像とその周辺に関する微分幾何学

符号(2,2)の不定値計量に関する自己双対計量および自己双対接続に関する研究を行った。その中で、昨年中になされたLeBrunとMasonの仕事を受けて、これまでの研究との関連などを調べた。LeBrunらの仕事は具体的には、Zollfreiと呼ばれる特殊な性質を持つ自己双対計量に関して、その分類やツイスター理論を展開するというものであり、私がこれまで扱っていた研究対象に、より深い視点を与えるものであった。この理論を研究する中で、私は特異性をもっているがツイスター対応が記述できる例を構成することに成功した。この例は、Peteanによって与えられたトーラス上の自己双対計量をうまく組み合わせたもので、そのツイスター対応はRandon変換を用いて完全に記述される。現在この例については論文にまとめている段階である。なお、この例の構成法は、Zoll構造とよばれるより低次元の構造を利用するものであり、この方法を高次元のプロセスとして利用すれば、一連の理論の新しい一般化の方法として利用できる可能性もあると考えられる。一方でやはり昨年中に、Masonによって不定値自己双対接続とそのツイスター対応に関する論文も提出されており、こちらでは可積分系の理論との関係が強く指摘されている。これに関しては新しい仕事をすることはできなかったが、Masonの理論では、まだ平坦な自己双対多様対上の理論しか扱っていないため、上記の自己双対計量の理論と組み合わせて、さらに深い理論に発展する可能性があると考えている。ツイスター理論を、ファイバーを複素射影直線からトーラスなどに換える新たな一般化の方向性についても、現状としてはその理論を打ち立てることができなかったが、LeBrunはツイスター空間の一般化の可能性として、複素射影直線を別のリーマン面に置き換える案を提示しており、もしこれが可能となれば、その先には非常に多くの可能性が広がっていると考えられ、今後も引き続き研究していくべき課題であると考える。符号(2,2)の不定値計量を持つ多様体上の自己双対接続、特にそのツイスター対応に関する理論について研究を行った。(この理論と調和写像の理論との類似性、および直接の関連について調べることが、研究課題のうちの重要な項目のひとつである。)この不定値計量の場合、複素構造と関連して得られるツイスター空間のみならず、複素構造と類似した別の構造(paracomplex structure)を用いても、類似したツイスター空間を構成できることを発見した。これら2つのツイスター空間は、それぞれはある文脈において既に知られているものであったが、それら2種類のツイスター空間のどちらを用いても、接続の自己双対性をある種の可積分条件に置き換えられることを証明した。さらに、これら2種類のツイスター空間をある意味で組み合わせることにより、より深い構造をもった、新しいツイスター空間を構成することに成功した。これは全空間がコンパクトとなる、性質のよいものである。この新しいツイスター空間を用いれば、不定値版のツイスター対応が得られる、と予想しており、現在部分的には証明を得ている。この予想が実現すれば、調和写像との関連もより明確になり、二つの理論の類似性などに注目することにより、新しい結果も期待できると考えている。実際、ツイスター対応の部分的証明の中に現れる一種の「拡張解」(extended solution)は、調和写像に関するものと類似の特徴を持つものである。以上の結果に関しては、日本数学会秋季総合分科会、東京都立大学微分幾何セミナー、慶応義塾大学幾何セミナー、東京工業大学幾何セミナーにおいて口頭発表を行った。
三酸化砒素のDNA損傷応答・アポトーシス誘導へ与える影響の分子機構解析

これまでの本研究により、亜砒酸(ATO)がChk2キナーゼに加え、p38MAPキナーゼを活性化するとともに、これらのキナーゼを脱リン酸化・不活化するWip1ホスファターゼを阻害することを明らかにしていた。本年度の研究により、まずATOによるChk2、p38MAPキナーゼの活性化が、酸化ストレスによることが明らかとなった。実際、in vitroキナーゼ解析においては、ATOはこれらのキナーゼの活性には影響を与えないが、ATOによる急性前骨髄球性白血病細胞(APL)におけるこれらのキナーゼの活性化は、抗酸化剤により阻害されることが示された。また、リン酸化部位特異的抗p53抗体を用いた解析等から、ATOによりChk2/p53経路及びp38MAPK/p53経路が活性化されることにより、APL細胞のアポトーシスが誘導されることが明らかになった。次に、ATOによるin vitroでのWip1ホスファターゼの活性阻害機構について生化学的解析を行ったところ、ATOによるWip1の活性阻害は非競合的阻害機構によるものであることが示された。さらに、前記のATOによるChk2/p53、p38MAPK経路の活性化を介したAPL細胞のアポトーシスが、Wip1の発現抑制を行うことによりさらに増強されることから、ATOが実際にAPL細胞においてWip1を阻害していることが明らかとなった。以上より、Wip1ホスファターゼが、臨床上ATRA(all trans-retinoic acid)耐性のAPL治療に用いられるATOの直接の標的分子であることが示唆される。三酸化砒素(商品名:トリセノックス)は、オールトランスレチノイン酸(ATRA)耐性の急性前骨髄球性白血病(APL)に対して適応されているが、その作用機序については不明な点が多い。本研究では、NB4細胞(PML・RARα遺伝子の転座が認められるAPL細胞)、MCF7細胞、293T細胞を用いて、三酸化砒素がDNA損傷応答、アポトーシス誘導等に与える影響を検討した。その結果、三酸化砒素処理によりNB4細胞等においてChk2キナーゼおよびp38MAPキナーゼのリン酸化・活性化ならびにアポトーシスの亢進が三酸化砒素の濃度依存的に観察されたが、関連分子である五酸化砒素ではこれらのキナーゼやアポトーシスには影響を与えなかった。また、三酸化砒素によるアポトーシスは、Chk2遺伝子のノックダウンやp38MAPキナーゼ阻害剤によって抑制されることから、三酸化砒素によるアポトーシスにおいてはChk2、p38MAPキナーゼの活性化が重要な役割を担うことが明らかとなった。さらに、三酸化砒素はリン酸化・活性化されたChk2キナーゼやp38MAPキナーゼを脱リン酸化・不活化する核内ホスファターゼを直接に不活化することにより、これらのキナーゼのリン酸化・活性化をさらに亢進させることが見い出された。三酸化砒素によるChk2キナーゼ、p38MAPキナーゼの活性化が直接的作用によるか否かについては未だ不明であるが、平成18年度の研究により、DNA損傷応答、特に細胞周期チェックポイント機構が三酸化砒素のターゲットとなることが示された。
思考過程の共有による科学的思考・判断・表現力の育成に関する教育心理学的研究

生徒同士で思考過程が共有できれば、事物・現象の本質をつかんだり、自律的に思考したりすることにつながるのではないかと考え、本研究に取り組んだ。対象は公立中学校3年生4クラス計133名「地球と宇宙」全28時間である。思考過程を共有する手段として、各班に設置したiPadで思考の場面を録画し、PCで制御してライブで8班の様子を前のプロジェクターに映し必要に応じて共有できるようにした。授業実践を5時間行った時点で分析すると、2つの課題が明らかになった。1自分達の活動に取り組むことが精一杯で他の班を参考にする余裕がない。2録画したものを見ながら自分たちの班の思考過程を振り返ることに時間をとられ、他の班の思考過程を振り返る時間を確保しにくい。課題は、機器の操作方法に慣れても改善できなかった。そこで、思考過程を振り返る手段を20分の活動を30秒程度で振り返ることができるタイムラプスを利用して、思考のポイントとなる言葉を探しださせる方法に設計変更した。併せて、授業記録を分析し生徒の思考過程が明確に記録に残るよう、次の授業の展開や教材の修正を毎時間行った。変更後12時間で、画面を再生しながら思考過程を説明できる班が出始めた。そこで、思考過程を発表させたり、ジグソー法を用いてクラス全体へ共有させた。研究結果は、事後の生徒へのアンケートから1班内での思考の過程をタイムラプスで振り返ることに肯定的72%(上位層の生徒が複数いる班が肯定的、上位層が1orO人の場合が否定的)2思考過程を共有することは学習を進める上で有効であったについて肯定的93%(上下位関係なく)。以上から、タイムラプスで思考過程を振り返る活動は、その過程をより明確に辿ることができるので、うまくいかなかった班に対しても、いかにして結論に辿り着いたかという成功体験を共有させることができた。この体験が自律的な理解活動につながったのではないだろうか。よって本研究の有効性が示唆されたと判断できる。
有機ジカチオン種を用いた求電子的フッ素化反応の開発

ナフタレン骨格を持つ有機カルボジカチオン種に対して、フッ化セシウムを作用させたところ、フッ素架橋型カチオン種が効率的に生成した。これは、同様のフッ素カチオン等価体の生成法を大幅に改善する結果となった。今後は、このフッ素架橋型カチオン種を用いて、一電子移動反応により誘引されるラジカル反応を利用し、有機化合物のフッ素化反応を検討していきたい。一方新たに、ジヒドロアントラセン骨格を持つ有機カルボジカチオン種を調製することに成功した。この新しいジカチオン種は強力な酸化力を持つことがわかり、ナフトールの酸化的自己カップリング反応を効率的に促進することを見出した。ナフタレン骨格を持つ有機カルボジカチオン種は、フッ化物イオンを取り込みフッ素架橋型カチオン種を生成することが知られる。その際、ジカチオン種の酸化力により、フッ化物イオンはフッ素カチオン等価体へと極性転換される。この中間体に対して様々な求核剤を反応させることにより、簡便で一般的な求電子的フッ素化反応を目指した。1,8-ジヨードナフタレンから合成した環状エーテルに対し、トリメチルシリルトリフラートを作用させると、ナフタレン骨格を有するジカチオン種が黒赤色の結晶として得られた。このジカチオン種に対し、フッ化セシウムを作用させたところ、フッ素架橋型カチオン種を67%の収率で得た。同様のフッ素架橋型カチオン種の合成はこれまでにも知られている(収率17%)が、今回収率の大幅な改善が見られた。X線回折によって、フッ素架橋型カチオン種の構造を解析したところ、フッ素がジカチオンの二つのカチオン中心の間に位置し、片方のカチオン中心側に片寄っていることがわかった。またX線構造に基づいた量子化学計算を行ったところ、フッ素の電子密度は低下していることがわかったため、このフッ素はフッ化物イオンよりもカチオン性を持つことが示唆された。しかしながら、フッ素原子は2つあるカルボカチオン中心の1つと共有結合している様子が見受けられた。このように今回生成したフッ素架橋型カチオン種は、開裂し難いC-F結合を持つため、現在のところ求電子的フッ素化剤として利用するに至っていない。今後、ジカチオン上の置換基の電子的特性を利用することによって、フッ素架橋型カチオン種のフッ素のカチオン性を高め、効率的に求電子的フッ素化を促進するシステムを構築していく。まず、このジカチオン種に対して、様々なフッ化物イオン源との反応からフッ素架橋型カチオン種の調製を検討した。このとき、フッ化セシウムをフッ化物イオン源として用いたところ、フッ素架橋型カチオン種が67%生成した。これまでにも、他のフッ化物イオン源を用いて同様のフッ素架橋型カチオン種が生成するという報告があったが、収率は17%と低かったため、今回フッ素カチオン等価体の生成法を大幅に改善した。しかしながら、これとアリール、アルケニル、アルキニル、アルキル金属反応剤との反応を検討したところ、フッ素化された生成物は観測されなかった。ここで、X線結晶構造解析によりフッ素架橋型カチオン種の構造を同定したところ、フッ素原子は2つあるカルボカチオン中心の1つと共有結合している様子が見受けられ、化学的にフッ素カチオン等価体として働くかは疑問である。一方新たに、ジヒドロアントラセン骨格を持つ有機カルボジカチオン種を調製し、フッ化物イオンの極性転換を利用した求電子フッ素化を目指した。この際、様々なフッ化物イオンを用いて、含フッ素カチオン中間体の調製を検討したが、その生成は確認できなかった。しかしながら、この新しいジカチオン種は強力な酸化力を持つことがわかり、ナフトールの酸化的自己カップリング反応を効率的に促進することを見出した。本課題は平成24年度が最終年度のため記入しない24年度が最終年度であるため、記入しない。
オブジェクト指向による地震都市防災システムに関する研究

本研究の主目的である「地震時の建築物の挙動予測ならびに地震時の都市防災システムの構築」は、兵庫県南部地震による被害に代表されるように現在最も重要なテーマの一つである。また、本研究で指向しているオブジェクト指向による地震防災問題の統合化は、リアルタイム防災工学や危機管理問題を解決することのできる有用な手法である。本年度は3年計画の最終年度に当たり、昨年度までにデータベース化された国土数値情報・歴史地震の震源情報・国内の活断層・名古屋市内の建物データやボーリングデータなどを利用して、オブジェクト指向の枠組みの中で利用可能なシステムを構築し、以下のような実績を得た。(1)地震防災問題が複雑化傾向にあることを指摘し、これらの解決手法としてオブジェクト指向アプローチの導入を提案した。(2)地震問題を部分問題に分解し、部分問題に対応する部分システムの集積システムとして全体システムを捉え、「システム」の共有する構造を見いだした。(3)システムを実体からモデルに至る「対象物オブジェクト」群と、モデル化に関する知識を保有する「推論オブジェクト」群で構成することにより拡張性のあるシステム構成が可能となった。(4)「震源」「伝播経路」「表層地盤」「建物」「相互作用」などの各部分システムの設計を通して、システムの共有する構造の妥当性が確認できた。(5)地震防災問題に、地震工学、構造工学の知見を十分に反映する手段として、オブジェクト指向型GISの構築を試みた。(6)オブジェクト指向型GISの微視的地域情報活用事例として、名古屋大学東山キャンパスを対象とした振動分析システムを構築した。(7)オブジェクト指向型地震防災GISの活用事例として、名古屋市を対象とし、想定地震の震源決定から基盤地震動、地表面地震動のシミュレーションシステムを構築した。平成5年度は,地震防災を考える上で必要となる各項目をオブジェクト指向の立場で分析し,EWS上でのオブジェクト指向による分析・開発を可能とする環境を整備した.まず,地震防災に関連する各項目を,データならびに付随する機能から構成されるオブジェクトとして独立させ,各項目間の関係をオブジェクトモデルによって明確にした.このオブジェクトモデルをベースとして,地震防災予測システムのクラス階層の枠組を作成した.また,EWS上でオブジェクト指向プログラム開発ならびにオブジェクト指向データベースを利用できる環境をEWSのネットワーク上で実現すると共に,本研究に必要となる種々のフリーウェアソフトの導入を図った.この環境を利用して,現在は,外部導入の各種のデータ(数値地図情報,名古屋市域のボーリング・土質・PS検層データなど)をEWS上で利用できる体制を整えつつある.さらに,オブジェクト指向による有限要素解析システムのパイロットプログラムを作成しつつある.当初,平成5年度に予定した研究内容の8割程度は実施可能な状能にある.しかし,各種データの購入・導入が予算の都合上遅れたため,データベースのオブジェクト指向化には至っていない.しかし,平成6年度に行う予定であった解析システムの分析・設計が進み,静的解析のレベルではあるがパイロットプログラムの実装が進んでいる.研究対象が非常に広範にわたるため,全体構造の分析に試行錯誤が繰り返され,多大な時間を要することが明らかとなってきた.しかし,すでに実装された部分については,オブジェクト指向の適用の有効性が証明されつつあり,従来のアプローチと比較して,柔軟性に優れ,多分野知見を有機的に結び付けることが可能であることが明確となってきている.本年1月17日に発生した兵庫県南部地震による被害に代表されるように「地震時の建築物の挙動予測ならびに地震時の都市防災システムの構築」は現在最も重要なテーマであり,これは,本研究が当初より主目的としているものである。本研究で指向しているオブジェクト指向による地震防災問題の統合化はリアルタイム防災工学や危機管理問題を解決することのできる有用な道筋である。