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ギリシア悲劇における死の受容についての研究

ひとりN.lorauxは、アンティゴネの死がアウトケイル(手ずからの)でない自殺とされていることと、その自殺が首吊りというモードによったものであることの2点から、アンティゴネは惨めな死を死んだと唱えている。(日本にまったく紹介されていなかったその論文は、8月に私が翻訳して雑誌に発表した。)私も同じ結論を支持するが、lorauxの論拠には不足があると考え、まったく違う観点からの論証を試みた。3.アンティゴネは最初、投石刑により処刑されることを前提として死を受容した。その時点で彼女は自分の死をカロス・タナトス(美しい死)として認識している。しかし逮捕後、彼女に科される刑は変更され、地下幽閉の身となる。その状況の中で、餓死することを避けて首吊りによって得た死は、カロス・タナトスとは程遠いものである。なぜなら、戦死をカロス・タナトスと見做し餓死をその対極と見做したギリシアの伝統に照らせば、彼女は戦死に擬せられる投石刑死を奪われたのであって、彼女は首吊りによってかろうじて餓死を逃れたに過ぎないからである。この論文は3月中に完成する予定である。4.これらの考察を通して、カロス・タナトスとは何かを改めて問い直し、またlorauxの首吊り論を批判したという点が、この間の研究の重要な成果であろう。1.昨年度は、『アンティゴネ』における主人公の自殺がカロス・タナトス(美しい死)ではなく、餓死という屈辱的な死を逃れるものだったという論証がほぼまとまったが、この内容の一部を今春西洋古典学会で発表することになったため関連する議論を補強する必要が生じ、過半の時間をこれに費やすこととなった.まず、戦死を意味したカロス・タナトスとは戦闘中の死でなくてはならぬことを、前8世紀から5世紀までの用例から実証した.また、女性の死は、目算における以外にはカロスと形容された例がほとんど存在しないという事実を見出した.しかるにアンティゴネは果敢にカロス・タナトスを目指してそれに失敗する.彼女の果敢さはエウゲネス(よい生まれ)という語で賞賛されるが、その死は全くカロスではない.この劇は、女性には美しく死ぬという機会が与えられていないという宿命、女性には(何かを守ろうとする場合でも何かを勝取ろうとする場合でも)戦いに命を賭けるという機会が与えられていないという宿命-それは、女性が敗戦に際しては捕虜奴隷となる道しか残されていないという宿命とも通じるものである-を同情をもって描いたものである、ということが新たに得られた知見である.2.この劇が徹底的にアンティゴネの不幸を描いたことはクレオンの行過ぎたポリス中心主義への批判でもある.「人間賛歌」は埋葬禁止令を出した彼が非人間的でありポリスに相応しからぬ人物であるということを描こうとしたものだという見解を得、昨年夏文明と野蛮を考察するシンポジウムで発表した.3.『ヒッポリュトス』における死の受容については、パイドラがエウクレエス・タナトス(名高い死)は不可能になったとして首吊りに転じるが、それは必ずしも相手を懲らすという一義的な自殺ではなく、いまなお名誉を目指した最初の死の決意の延長線上にあるものと解するべきことを示す幾つかの根拠を得た.早急に纏める予定である.
単一通化ユーロ導入が世界経済に与える影響に関する研究

本研究はユーロ導入後の欧州内外の金融・通貨システムに関する総合的研究であり、得られた知見は多岐にわたる。海外研究協力者のシャーラーは、ユーロ導入前に指摘されてきた域内不均衡問題、ユーロ為替相場の下落等の要因について、ユーロ導入後3年の経緯を踏まえて解明した。高浜はOCA(最適通貨圏)理論のアプローチに、高インフレの周辺エマージング諸国が通貨同盟に参加する際のディスインフレによる純利得と、当該諸国の産業構造が先行参加国のそれと乖離している場合の純損失という分析視座を新たに加え考察を行った。田中は「有害な租税競争」が新たにクローズアップされている点を踏まえ、2000年6月に合意された「税制パッケージ」の紹介・分析を中心にEU域内の税制調和の問題を解明した。エル・アグラは、英国のユーロ導入問題について分析し、経済的観点からはユーロ導入は可能だが国家主権が係る政治経済学的な観点からはなお予断を許さないことを指摘した。在外研究協力者のメイズは、ユーロ域内の単一通貨政策が直面する非対称性の問題について、フィリップス曲線の非線型性と非対称性、オーカン曲線、財政政策の非対称性、金融政策の非対称性の視点から解明した。メイズ・岩田は、ユーロ導入後の銀行・証券監督の諸問題-市場規律に基づく銀行退出政策、EU規制・監督の制度的アレンジと規制改革(ラムファルシー委員会報告)等を広範に調査した。さらに岩田は、金融制度面での統合、金融機関・市場の再編の過程を通じて、金融システム次元での市場型システムヘの一定程度の収斂が進展してきていることを、資金余剰主体の金融資産の変化を通じて明らかにしている。川波は、ユーロ導入がもたらした企業の合併買収(M&A)や大規模な資金調達のうねりのなかで、なぜ米国投資銀行が欧州系投資銀行より優位なポジションを獲得しえたのかを解明した。なお上記研究は『ユーロとEUの金融システム』として公刊を予定している。第1年度は研究計画通り、(1)理論的概念整理と個別分野でのアプローチ手法の確立、(2)最新の統計・資料収集と現地聞き取り調査を、各メンバーが個別に実施した。現地聞き取り調査としては、田中・岩田・クラフチックが2001年1月に欧州を、エルアグラが2000年11月に欧州、2001年1月に米国、同年2月に英国を、また川波・岩田が同月に米国を、それぞれ訪問し、国際機関、各国の金融・通貨当局、民間金融機関、証券取引所、現地研究者に対する聞取り調査と資料収集をほぼ予定通り完了した。また在欧研究協力者については、田中・岩田が2001年1月にフィンランド中央銀行のメイズを、また同月、田中・岩田・クラフチックがドイツHWWAのシャーラーをそれぞれ訪問し、日本側の中間成果の概要について報告を行い、レビューを受けた。また来年度の日本でのワークショップ開催および成果公表に向けて、日程および内容の打合わせを行った。2001年1月には、九州大学で研究集会を開催し、初年度の研究成果の中間報告を行った。報告内容は以下の通りである;(岩田)ユーロ導入後の国際通貨概念について、欧州の金融システムへの影響、(田中)ユーロと税制、(エルアグラ)ユーロの対ドル為替相場下落、英国がユーロ導入を決定した場合のユーロ導入基準の充足可能性、(福山)EUと日本の銀行業に関するデータ解析。

また藤田は、ユーロの国際通貨化と欧州中央銀行の金融政策・為替相場政策との関連について、高浜はEMUの下で実施される共通金融政策の各国へのコスト・ベネフィットについて共通金融政策のもたらすインフレ抑制効果を中心に、それぞれ研究した。さらに世界的の総合的データベースであるデータストリームとの契約も完了し、九大を通じたアクセスが可能となっている。以上の研究を通じて、2001年度に日本で実施される国際ワークショップと成果公表にむけた確実な基礎が築かれたといえる。国際ワークショップ等の開催を通じて、ユーロ導入後の欧州内外の金融・通貨システムについて次のような知見が得られた。在外研究協力者のシャーラーは、ユーロ導入前に学者から指摘されてきた域内不均衡問題、ユーロ為替相場の下落等について、ユーロ導入後3年の経緯を踏まえて解明した。高浜はOCA(最適通貨圏)理論のアプローチに、高インフレの周辺エマージング諸国が通貨同盟に参加する際のディスインフレによる純利得と、当該諸国の産業構造が先行参加国のそれと乖離している場合の純損失という分析視座を新たに加え考察を行った。田中は「有害な租税競争」が新たにクローズアップされている点を踏まえ、2000年6月に合意された「税制パッケージ」の紹介・分析を中心にEU域内の税制調和の問題を解明した。エル-アグラは、英国のユーロ導入問題について分析し、経済的観点からはユーロ導入は可能だが国家主権が係る政治経済学的な観点からはなお予断を許さないことを指摘した。在外研究協力者のメイズは、ユーロ域内の単一通貨政策が直面する非対称性の問題について、フィリップス曲線の非線型性と非対称性、オーカン曲線、財政政策の非対称性、金融政策の非対称性の視点から解明した。メイズ・岩田は、ユーロ導入後の銀行・証券監督の諸問題市場規律に基づく銀行退出政策、EU規制・監督の制度的アレンジと規制改革(ラムファルシー委員会報告)等を広範に調査した。さらに岩田は、金融制度面での統合、金融機関・市場の再編の過程を通じて、金融システム次元での市場型システムへの一定程度の収斂が進展してきていることを、資金余剰主体の金融資産の変化を通じて明らかにしている。川波は、ユーロ導入がもたらした企業の合併買収(M&A)や大規模な資金調達のうねりのなかで、なぜ米国投資銀行が欧州系投資銀行より優位なポジションを獲得しえたのかを解明した。なお上記研究は『ユーロとEUの金融システム』として公刊を予定している。
高活性・高基質特異性を発現する両親媒性プラスチック酵素創製への物理化学的研究

本科研費に基づき、高活性・高基質立体選択性機能を発現する両親媒性プラスチック酵素の創製・利用研究を、(1)エステラーゼ酵素活性及び(2)酸素添加酵素活性を発現するプラスチック酵素に焦点を絞り、それらの創製・利用研究を図った。プラスチック酵素の活性部位として、エステラーゼ活性発現には、N-アクロイルーL-ヒスチジンを、酸素添加酵素活性発現には、N-アクロイルーL-ヒスチジンを配位子とする鉄(IIまたはIII)ポルフィリン錯体を用い、基質立体選択性機能を具備させた。前者の1例として、Z-L-アミノ酸エステルをターゲット基質とし、その加水分解反応の遷移状態類似体である1-(ベンジルオキシカルボニルアミノ)イソブチルホスホン酸モノフェニルエステル(ラセミ体)を鋳型として合成し、プラスチック酵素の活性部位とを予めDMSO中で水素結合等の多点相互作用をさせておき、プラスチック酵素骨格形成を、アクリルアミド、疎水性スチレン、ビスアクリルアミド系架橋剤及び末端に両親媒性アンモニウム基を持つアクリルアミド系モノマー等を用いた重合を各種架橋率下で行い、反応キャビテイーに活性部位が1つ存在する状態とした。後者の酸素添加プラスチック酵素は、鋳型を導入せず、同様に作製した。エステラーゼ活性は、89%e.e.で、活性部位単独の2倍の反応速度をもたらし、モノオキシあるいはジオキシ酸素添加では、スチレンのヒロドキシル化(98%選択率)及びトリプトファンの環解裂酸素添加(53%選択率)をもたらした。研究成果の詳細については、論文を参照していただくとして、本研究により両親媒性プラスチック酵素の創製・利用の見通しができた。標記研究において平成9年度は、ラセミ型アミノ酸エステル基質に対してL一体優先の高活性・基質立体特異性(いわゆるエステラーゼ活性)を発現する両親媒性プラスチック酵素(人工抗体触媒)の創製研究に集中し、以下の研究を通じて両親媒性プラスチック酵素の創製及び活性・特異性評価を行った。すなわち、(1)ラセミ型アミノ酸エステル基質として、ベンジルオキシカルボニル(Z)保護基を持つロイシンp-ニトロフェニルエステル(Z-LD-Leu-PNP)を合成し、L体基質(Z-L-Leu-PNP)に対する両親媒性プラスチック酵素の優先的エステラーゼ活性・基質立体特異性に注目した。(2)両親媒性プラスチック酵素の反応キャビテイー形成用の鋳型として、Z-LD-Leu-PNP加水分解反応の遷移状態類似体であるラセミ型フェニル1-ベンジルオキシカルボニル-3-メチルペンチルフォスフォネート(LD-TSA)を合成し、プラスチック酵素の触媒活性部位モノマーであるメチルN-アクロイル-L-ヒスチジネート(L-Hisモノマー)とDMSO溶媒中で予め水素結合型L-TSA・L-Hisモノマー複合体を形成させ(L-TSAを優先した複合体形成がNMR解析により判明)、その後アクリツアミド、N-(3-トリメチルアミノプロピル)アクリルニトリル、4級アンモニ-ム型アクリルアミド及びN,N-エチレンビス(2-プロペンアミド)架橋剤を添加し、AIBNによるラジカル重合(60°C)及び酢酸エチル-メタノールによる鋳型・未反応物質の除去を経て、8.6%架橋の両親媒性プラスチック酵素を創製した。(3)創製したプラスチック酵素は極めて高い水溶性を示し、10%DMSO水溶液(pH7.15,30°C)におけるZ-LD-Leu-PNPに対するエステラーゼ活性評価において、ミハエリスーメンテン定数10^4Km=2.2mol dm^<-3>,10^4k=6.5s^<-1>、k/k^<uncat>=13.4及び速度定数比L/D=12の優れたL体基質特異的酵素反応を呈示し、より適切な両親媒性プラスチック酵素の設計により優れた活性・基質立体特異性の発現が可能であることが判明した。

高活性・高基質立体選択性機能を発現する両親媒性プラスチック酵素の創製・利用例として、特定のL-アミノ酸エステル基質に対する高エステラーゼ活性・高基質立体選択性機能を具備させた両親媒性プラスチック酵素の設計と上記酵素機能の発現を具体化した。すなわち、Z(ベンジルオキシカルボニル)-L-Leu-PNP(p-ニトロフェノール)をターゲット基質とし、その加水分解反応の遷移状態類似体である1-(ベンジルオキシカルポニルアミノ)イソブチルホスホン酸モノフェニルエステルとプラスチック酵素の活性部位N-アクロイル-L-ヒスチジンメチルエステルとを予めDMSO中で水素結合させておき、プラスチック酵素骨格形成を、アクリルアミド、疎水性スチレン、架橋剤エチレン(またはブチレン、ヘキサメチレンあるいはデカメチレン)ビスアクリルアミド及び両親媒性N-(3-トリメチルアンモニウムイソプロピル)アクリルアミドクロライトの重合により行い、架橋率835%下で鋳型の遷移状態類似体を酢酸エチル等で洗浄除去し、反応キャビテイーに活性部位が1つ存在する状態で、除去率9850%のものとして得た。架橋率835%において、上記4種の架橋剤、スチレン/活性部位=03及びアクリルアミド/両親媒アンモニウム=13の範囲で、ターゲット基質に対する最適な両親媒性プラスチック酵素の創製条件が見出された。すなわち、最適プラスチック酵素骨格は、架橋剤プチレンビスアクリルアミド、架橋率25%、スチレン/活性部位比率=2及びアクリルアミド/両親媒アンモニウム=2の条件下(鋳型化率96%及び鋳型除去率70%)で得られ、加水分解速度は活性部位のみに比して2倍、エナンチオマー速度比L/D=8.4(89%e.e.相当)をもたらした。また、創製プラスチック酵素に対する遷移状態類似体の阻害効果は、添加濃度2倍以下で活性を消失させる極めて高いものであった。すなわち、Z-L-アミノ酸エステルをターゲット基質の1例とし、その加水分解反応の遷移状態類似体である1-(ベンジルオキシカルボニルアミノ)イソブチルホスホン酸モノフェニルエステルとプラスチック酵素の活性部位N-アクロイル-L-ヒスチジンとを予めDMSO中で水素結合等の多点総合作用をさせておき、プラスチック酵素骨格形成を、アクリルアミド、疎水性スチレン、ビスアクリルアミド系架橋剤及び末端に両親媒性アンモニウム基を持つアクリルアミド系モノマー等を用いた重合を各種架橋率下で行い、反応キャビテイーに活性部位が1つ存在する状態とした(遷移状態類似体鋳型は酢酸エチル等で洗浄除去)。最適プラスチック酵素骨格は、架橋剤ブチレンビスアクリルアミド、架橋率25%、スチレン/活性部位比率=2及びアクリルアミド/両親媒アンモニウム=2の条件下(鋳型化率96%及び鋳型除去率70%)で得られ、加水分解速度は活性部位のみに比して2倍、エナンチオマー速度比L/D=8.4(89%e.E.相当)をもたらした。
RecA蛋白質ドメインの結晶化

本研究はDNAの遺伝的組換えと、細胞のDNA生じた傷害の修復に必要な機能の発現に中心的役割を果す、大腸菌RecA蛋白質の構造と機能の関連を明らかにし、これらの機構を分子レベルで解明することを目指して行なわれたものである。これらの反応にはRecA蛋白質がssDNAとATPとで形成した複合体が重要な働きをしているが、RecA蛋白質とATPやssDNAとの結合部位、また重合体形成やリプレッサ-の認識部位等についての理解は殆ど得られていない。これまで我々は、RecA遺伝子の変異株の分離とその位置の決定、それら変異の遺伝子内抑制変異の分離、RecA遺伝子部分欠質変異株を作製し、それらの遺伝的解析や変異蛋白質の生化学的解析を行なってきた。本研究は更に、蛋白質のドメインの解析を深めるために、機能的に非常に高い相同性を持ち、蛋白質のアミノ酸配列に適当な違いのある大腸菌と緑膿菌のrecA遺伝子を用いて一連のキメラを作成し、その結合部位と遺伝子性質の関連を調べ、次の結果を得た。(1)蛋白質の機能に協同的に働く部位を4箇所検出した。それらは蛋白質の構造上ル-プに存在し、活性蛋白質のグロ-バルな構造を決める上で重要な役割を担っている。(2)RecA蛋白質はアミノ酸番号30から260番目で一つの大きなドメインを形成し、この領域はRecA蛋白質の機能に対して中心的な役目を担っている。特に塩基アデニンとの結合部位や、ATPaseに必要なMgイオンとの結合部位を含む。一方、60から100番目にATPのガンマ-位の燐酸との結合部位がある。(3)オリゴマ-形成能を欠失した変異の単離は初めてであり、それらは30ー53と102ー113の領域に存在する。(4)これら変異RecA蛋白質のオリゴマ-形成にはATPとの結合による蛋白質の構造変化が重要な役目を果している。(5)1992年2月にATP非存在下で結晶化したRecA蛋白質の構造変化が発表された。その構造はRecA蛋白質の30から260番目の領域が一つの大きなドメインを形成していることを示し、また、我々のこれまでの解析から予測したオリゴマ-形成に関与する領域は、まさに結晶構造と一致していた。欠失変異、遺伝子内抑制変異とキメラ遺伝子の解析が蛋白質の構造を充分に予測できることが明らかになった。元年度得られた結果は下記の通りである。(1)野生型RecA蛋白質をATP存在下でトリプシン部分分解をすると、Nー末端から32番目までを欠損したペプチドが得られる。このペプチドはssDNA依存ATPase活性を失うが、DNA結合活性は野生型と比べ結合に長時間かかるが、ほぼ同程度持っている。これは、RecA蛋白質のDNA結合部位はNー末端以外の部分にあり、その活性はNー末端により強められることを示す。(2)緑膿菌RecA

遺伝子とのキメラ遺伝子をNー末を大腸菌、Cー末を緑膿菌にしたもの70ケ、その逆のもの20ケを単離し、その接合部位の決定と、遺伝的組換え能、UV感受性、変異誘発率を測定した。その結果、前者はアミノ酸番号167ー253のキメラで、後者では60ー140のものがRecA^-に成った。またこのキメラを用い、更に部分的にキメラにしたものを作り解析した。その結果、先のRecA^-にした領域が構造的に独立していることを示唆した。(3)これまで種の異なった四種の細菌のRecA遺伝子の一次構造が決まった。その構造の相同性は高く、二次構造予測も同じ構造を示した。この二次構造にキメラ遺伝子の結果と、これまで解析したRecA変異、またこのRecA変異の抑制変異の結果を挿入すると、RecA蛋白質は機能的に三つのドメインに分かれることが示唆された。(4)60ー260番の領域はATP結合とssDNA結合に関与し、150ー165番の領域はRecAがATPと結合した時の構造変化に関与することを示唆した。(5)この結果を確証する為に、部位変異導入技術を用い、60番以上を欠くペプチドと、260番以下を欠くものを、夫々大量生産する系を作成している。また157と158で蛋白質を分断し、相補性を調べると同時に、それらのペプチドを単離する系を作成している。大腸菌のRecA蛋白質は、遺伝的組換えとDNA障害修復に関与するSOS機能の誘導をおこなう多機能蛋白質である。352個のアミノ酸からなる平均的な大きさの蛋白質が、どのような仕組みで多機能を発揮するかを理解するためには、その構造と機能との関係を理解する必要がある。我々は可能な遺伝的手法を駆使してRecA蛋白質の機能ドメイン構造の解明を行なってきた。しかしこれまでの方法では扱える数に大きな制約があった。本研究ではキメラ遺伝子を極めて容易に、多種類に、しかも狙った場所で取る方法を開発して、研究を飛躍的に開展させることができた。即ち、大腸菌のrecA遺伝子とP.aeruginosaのrecA遺伝子は構造的にも機能的にも、非常に良く似ている。この二つの遺伝子をプラスミドベクタ-上に同方向にタンデムに配置し、両遺伝子間には制限酵素部位を持つリンカ-を挿入する。このプラスミドをリンカ-部位で切断して線状構造にした後、recBrecCsbcA変異を持つ大腸菌株を形質転換する。この形質転換体から回収されるプラスミドは、ほとんどすべてがrecA遺伝子間で組換えをして環状構造になったもので、キメラrecA遺伝子を形成している。また両遺伝子間のオ-バ-ラップ領域を限定すると、キメラ遺伝子の境界をその領域内に限ることができる。以上のようにして得たキメラ遺伝子の境界では塩基の余分な付加や欠失は一切起行らない。この方法で多種多様なキメラ遺伝子を形成しその機能を解析して次のような結果を得た。N端が大腸菌のRecAの時には、境界がアミノ酸167番目と250番目の間にあるとそのキメラは野生型の機能を持たない。それに対してN端がP.aeruginosaの場合には、その前の116と167の間が境界になると、野生型の機能をまったく持たなくなる。しかし境界が58から116の時には組換えは正常だがSOS機能が欠損した今までにない表現形のものとなった。この方法で研究の画期的な進展が期待できる。本研究はDNAの遺伝的組換えと、細胞のDNA生じた傷害の修復に必要な機能の発現に中心的役割を果す、大腸菌RecA蛋白質の構造と機能の関連を明らかにし、これらの機構を分子レベルで解明することを目指して行なわれたものである。
生物における課題研究内容の充実・簡便な動物組織実験法の開発と応用

高等生物で動物の組織実習は実施されない。本研究では、凍結包埋剤と20%アルコールで置換したブロッコリーの髄を支持体にすることで、凍結後にカミソリで徒手切片を作成する簡便な手法を考案した。マウスの精巣、小腸、ニワトリ胚の組織構造が従来の煩雑なパラフィン切片と同質で観察できた。この手法が、これまで敬遠されてきた高校生物で実施できることが示された。新設の理科課題研究で、研究課題の充実に寄与すると思われる。「研究の目的」高等学校・新学習指導要領(理科)に新設された「課題研究」は生徒自身が理科本来の調べる・観察する楽しさを学ぶ上で重要な取り組みで、様々な課題・方法を充実すべきである。これまでに、身近な植物を広く対象としうる簡便な標本作成の方法を考案している。本研究では、より標本作製が困難な動物組織を観察するための手法の工夫と課題の充実を目的としている。「研究経過」一般的な動物組織の標本作成の方法は、固定、パラフィン包埋の後、ミクロトームで薄切、脱パラフィン、染色、封入という大変煩雑で、長時間を必要とするものであり、高等学校で実習が実施されることはない。そこで、極めて短時間で組織標本を作製する試みで、凍結手法の利用を考えた。包埋剤として、OCTコンパウンド、ゼラチン等試み、その内、OCTコンパウンドで良い組織標本が得られた。しかし、薄切のためには、高価なクリオスタットが必要なため、同時に試料の支持体として、植物のプロッコリー髄を利用した。髄は予め20%エタノールで水分を置換することで、氷結と硬化を防止し、加えてOCTコンパウンドと同様の硬さを保つことがわかり、この結果、クリオスタットを使用せず、通常の徒手切片法で簡便に標本作成ができた。通常のパラフィン切片法と比較しても劣らない質の高い標本であり、マウスの小腸、肺、精巣、腎臓などの組織以外にも、大脳皮質、海馬、小脳などの組織が観察できた。この手法により、高等学校において、課題研究の対象として植物以外に動物を利用できることがわかり、哺乳類に加え、無脊椎動物、魚類、両生類などの組織観察の可能性が示された。さらに、組織より軟弱なニワトリ胚を対象として、観察に充分な標本が簡便に、短時間で作製できた。本方法により、高等学校の教科書に記載されている従来のカエルを用いた構造観察より、脊椎動物の胚の構造を詳細に理解する実習が開発できた。「研究の目的」高等学校・新学習指導要領に新設された「課題研究」は生徒が理科本来の調べる・観察する楽しさを学ぶ上で重要な取り組みで、様々な課題・方法を用意すべきである。これまで、身近な植物を対象とする標本作成法を考案している。本研究では、より標本作製が困難な動物組織を観察するための手法の開発と課題の充実を目的としている。「研究経過」一般的な動物組織の標本作成には、固定、パラフィン包埋、ミクロトームで薄切、脱パラフィン、染色、封入という煩雑で、長時間を必要なため、高等学校で実施されることはない。申請初年度のH22年度に、包埋剤としてOCTコンパウンド及び、試料の支持体として、予め20%エタノールで置換したブロッコリー髄を用いる簡易凍結切片法を考案した。この手法により、パラフィン切片法と同様に質の高い標本が、1時間という極めて短い時間で作成できた。当該年度は、本手法により、学校での実施を念頭に、キンギョ、フナ、カエルなどの入手しやすい材料を用いて、解剖実習と後に続く組織実習を立案した。その結果、安価で多量に入手しやすい動物材料から、キンギョの網膜、エラ、腸管、卵巣などの器官で、教科書・資料集と同質の標本が得られ、細部の構造まで詳しく観察できた。さらに、現場でのパイロット授業として、京都府立城南菱創高校で高大連携授業(40名)を実施した(H24/2/22)。その結果、マウスの個体、ビデオによる解剖実習と内部器官の理解、組織標本作成、組織の観察という、動物の体の階層的な構造を実感する一連の実習を実施できた。この論旨の流れをもった実習は、基本的に重要であるにも関わらず、上述の困難さから学校現場で実施されていない。また、ニワトリ胚を用いて、腹部の構造を理解しやすい新たな発生実習を考案した。さらに、本手法とプロモデオキシウリジン・抗体染色を併用し、精巣や小腸組織の分裂細胞を検出する2時間程度の実習を予備的に開発した。「研究の目的」高等学校・新学習指導要領に新設された「課題研究」は生徒が調べる楽しさを学ぶ上で重要な取り組みで、様々な課題・方法を用意すべきである。これまで、植物を対象とする標本作成法を考案している。本研究では、より標本作製が困難な動物組織を観察するための手法の開発と課題の充実を目的とた。「研究経過」

一般的な動物組織の標本作成には、パラフィン包埋、ミクロトームで薄切等、煩雑で、長時間を必要なため、高等学校で実施されることはない。そこで、包埋剤としてOCTコンパウンド、試料の支持体として、予め20%エタノールで置換したブロッコリー髄を用いる簡易凍結徒手切片法を考案し、パラフィン切片法と同様に質の高い標本を、1時間という極めて短い時間で作成し、高等学校で実践した。(1)京都府立城南菱創高等学校教養科学科自然科学系統の生徒40名を対象に、「簡易凍結徒手切片法を用いた動物組織の観察-動物の体の中で細胞が・・-」の課題のもと、平成23年度高大連携授業を、2012年2月22日、及び2013年2月20日に実施した。簡易凍結切片法を用いた動物の組織実習を実施した。流れとしては、ビデオによるマウス解剖と器官の説明、固定した腸、精巣の組織標本の作成と観察である。(2)京都府立山城高等学校普通科II類理数系の生徒40名を対象に、「体の作られ方を学ぶー有羊膜・ニワトリ胚の体ー」の課題のもと、平成24年度SPP講座型授業(AG120509)を、2012年9月13日、及び2012年9月20日に実施した。(3)京都教育大学附属高等学校及び京都府下高等学校の生徒約15名を対象に、「動物の組織・分裂細胞を見てみよう」の課題のもと、マウスを材料に小腸上皮細胞と精巣精原細胞の分裂を検出し、幹細胞の概念を学ぶ実習を、平成24年度SSC活動として2012年10月27日に実施した。初年度(H22)に、学校でも短時間で実施可能な簡便な動物組織実習法を考案した。当該年度(H23)は、学校では、特に生物の場合、材料の入手方法や価格・数量などが、実習を実施しにくい理由となる。簡単に入手可能な魚類、両生類を材料に本手法が適応でき、マウスと同様の組織標本が得られたので、広く実施できる状況となった。また、マウスを用いた解剖、器官の理解、組織標本の作成・観察という一連の実習が、40名という高校のクラスにおいて3時間で実施できることもわかった。また、ニワトリ胚を用いた体の構造を詳しく理解する発生実習を考案した。さらに、予備的ではあるが、分裂細胞の検出もできたので、生体の動的平衡や幹細胞の理解を促す実習の可能性が示された。24年度が最終年度であるため、記入しない。本手法を用いて、一般の高等学校に備わる設備で、(1)解剖・組織実習、(2)動物組織における細胞の増殖と消失という、生体の動的平衡、及び幹細胞システムを理解する実習を考案する。(3)また、学校で実施できるようなアポトーシスなど細胞死を検出する簡便な手法を考案する。これら(1)(3)の実習例を示し、高校生が自分の考えで、発生中の胚や成体を材料にして、生物の体のしくみを調べる課題研究を行う素地を整える。
小型無人ヘリコプタのロバスト制御による完全自律誘導制御に関する研究

小型無人ヘリを自律制御するためのハードウェアに関して、信号入出力に関する考察と検証実験を行った。特に、周期的信号がある装置を経由する場合を考え、それにより発生するむだ時間を検討対象とした。まず、周期的信号の入力と出力の関係を数式で記述し、入力されてから出力されるまでの時間を定式化した。そこから、この遅延時間を一定値にしたいなら、入力と出力の信号の周期を同一としなくてはならないことが示された。さらに、定式化された関係を用い、出力信号の周期を微小変動させることで入出力間遅延時間を自由に変更できるようにした数式モデルを導出した。このモデルに基づき、遅延時間を所望の一定値に拘束する制御系を開発し、シミュレーションおよび机上実験によりその有効性を確認した。小型無人ヘリをロバスト制御する第一段階として、ヘリのスタビライザと呼ばれる構造の動力学的解析と検証実験を行った。機械力学および航空力学に基づき、スタビライザの挙動解析を行った。実験装置としてスタビライザを省いたスタビレスヘリを試作し、その姿勢運動の特性を同定実験により数学モデルとして得た。力学的解析とスタビレスヘリの数学モデルを用い、スタビ付きのモデルとの比較から解析の妥当性を検証し、また、スタビ付き小型無人ヘリの姿勢運動の第1次共振モードがスタビライザによるものであることを示した。力学的解析結果を制御プログラムに実装してスタビレスヘリを制御する実験を行い、その結果、仮想的なスタビライザを実現した。あわせて、スタビ付きとスタビレスの両機体の数学モデルを比較することにより、両者の運動特性の違いや自律制御への適性の考察も行った。
手書き筆記に基づく学習時の思考プロセス理解支援技術の開発と検証

ディジタルペンを用いると、学習者の紙への筆記を容易に電子化し、時系列筆記として取得できる。それらの時系列筆記には、学習者の思考プロセスが含まれている。本研究では、学習者の思考プロセスを教員や学習者自身が容易に振り返り、理解を促進するための支援技術として、教師が多人数学習者の筆記を机間指導中に短時間で視認するためのインタフェースや、学習者筆記に含まれる削除筆記や潜在的な弱点といった情報を自動検出する手法を開発し、実際の筆記データを利用して有効性の検証を行った。また、ディジタルペン筆記のリアルタイム共有を促進させるための、Web共有基盤を開発した。【オンライン手書き筆記分析ツールの改良整備】オンライン筆記の分析の円滑化をはかるため,これまで申請者が開発してきた筆記閲覧・再生システムSimpleATNを改良し,個別の筆記に対して複数のタグ付けを行えるようにした.【Support Vector Classificationによる削除筆記の自動分類】上記のシステムでタグ付けを行った筆記を利用して,SVM分類器を利用した筆記の自動分類について検討した.今回はとくに削除筆記に着目した.削除筆記は,学習者自らが筆記中に間違いに気づいて修正を加えた部分であり,教師が学習者の状況を理解したり,時系列筆記データの意味付けを行ったりするうえで有効と考えたからである.横二重線やバツ印,塗りつぶすような筆記を削除筆記と定義し,これを抽出する特徴量として,距離,サイズ,ストロークの複雑さ,交差の数,直前と直後の筆記との類似度を選択した.実験の結果,最大で8割の削除操作筆記を正しく検出でき,84%の削除対象筆記を正しく検出できることがわかった.【短時間視認システムの最適表示インタフェース検討】教師が多人数学習者の筆記を同時に再生閲覧して確認する際の,視認性を高めるためのインタフェースとして,表示倍率を固定したConstantZoomと,筆記内容や筆記の大きさによってズーム率を変化させるVariableZoomの2種類について,比較評価実験を行った.VariableZoomのほうが文章と図を含むようなノート筆記において,それぞれの視認性を高めることが期待されたが,被験者はConstantZoomの視認性が比較的高いと評価した.ズーム率変更時の画面変化が激しかったことも視認性低下の原因とかんがえられるため,今後改良を行ったうえで,再実験を計画している.オンライン手書き筆記分析ツールの改良整備と,それを利用した筆記の自動判別・分類という一連の流れによって,教師が学習者のオンライン筆記を活用できるようにするための基盤は構築できた.ただし,筆記の再生表示から人間が抽出可能な,学習者の思考状態および思考プロセスの種類を取得することについては,対象となる授業や講義の内容,学習者の活動に依存する.そのため,網羅的に挙げるのではなく,取得可能な情報から段階的に進めていくことが現実的と考えている.【手書き筆記に基づく学習者の状況把握】筆記時間差を用いた弱点検出:制限時間が設定された試験への対策として,正解していても回答に時間がかかっている問題や回答部分を,学習者が認識できるようにすることが望ましい.我々はこうした「回答に時間がかかっている部分」を「学習者の弱点」と定義し,これを発見する手法として,筆記の時間差を利用する方法を提案した.数学の大学入試問題を対象とした実験を行い,提案手法と観測者による判定結果とを比較したところ,56割の正確さで弱点を検出することができた.視認性向上のための筆記ブロック分割法:オンライン手書き筆記を教室内のスクリーンにプロジェクタで投影することで,学習者相互のインタラクションが促進されることが報告されている.しかし,多くの学習者の状況を同時に把握可能にするためには,学習者筆記を部分的に表示する必要がある.我々は,学習者筆記の意味単位でブロック分割する手法を提案した.実験の結果,58%の正確さで正しい意味に分類できることを確認した.【ディジタルペン筆記共有基盤の構築】Web技術に基づく筆記共有基盤:ディジタルペンとタブレットを併用して,学習者筆記を閲覧する実践が報告されているが,現状システムでは専用ソフトが必要で,機種混在に対応しにくい.我々はWebSocketを利用し一般的なWebブラウザのみでリアルタイム性の高い筆記共有基盤を開発した.同室内の利用に限らず遠隔講義にも適用できる.授業映像・写真・筆記コメントを同期表示できる授業評価記録閲覧:研究授業における授業参観者のコメントについて,授業内のどの部分に対応するかを特定しやすくすることで,研究授業の振り返りを容易にする環境を実現した.画面に表示された筆記コメントをクリックすると,その時点の映像が表示される機能を備えている.システムの試用評価を行い,有用性と問題点を明確にした.昨年度構築した,オンライン手書き筆記分析ツールを利用した研究成果が着実にでている.【手書き筆記に基づく、学習者の状況把握】前年度に検討した、筆記の時間差(筆記と筆記のあいだの時間間隔)に基づいて「学習者の弱点」を検出する手法について、認識精度の改良を行った。具体的には、既存の時間閾値に対して、筆記の時間差の標準偏差で正規化したうえで、期待する節約時間を乗じた、新しい時間閾値を定義した。これにより、各学習者における極端な時間閾値が自動設定されることを防ぐことができるため、結果として弱点の認識率を高めることが可能になることがわかった。【教員や他の学習者への、学習プロセスのリアルタイムフィードバック】学習プロセスを、教員や他の学習者に効果的に伝達したり、フィードバックするため、手書きによる式や文字の「一行」のまとまりを検出する方法を検討した。

文字の大きさと、動きの激しさに関する主観評価実験を行い、アンケート結果をU検定で検定したところ、有意な差は得られなかった。しかし、行のまとまりを検出して表示する手法を適用した場合、式の読みやすさを高めた状態で提示できることから、数式としての理解しやすさが高まることが確認できた。【実環境におけるシステム運用と検証】リアルタイム性の高いストリーミング対応ディジタルペンについて、十分な本数を準備できなかったため、遠隔講義を対象としたシステム運用は、以前購入したディジタルペンによる試験的な運用にとどまった。今後、リアルタイム性の高いディジタルペンの整備をすすめる。ディジタルペンを用いると、学習者の紙への筆記を容易に電子化し、時系列筆記として取得できる。それらの時系列筆記には、学習者の思考プロセスが含まれている。本研究では、学習者の思考プロセスを教員や学習者自身が容易に振り返り、理解を促進するための支援技術として、教師が多人数学習者の筆記を机間指導中に短時間で視認するためのインタフェースや、学習者筆記に含まれる削除筆記や潜在的な弱点といった情報を自動検出する手法を開発し、実際の筆記データを利用して有効性の検証を行った。また、ディジタルペン筆記のリアルタイム共有を促進させるための、Web共有基盤を開発した。ディープラーニングをはじめとする先進的なデータマイニング・機械学習の技術を取り入れて,筆記データへの自動的な意味付けの可能性を探っていく.また,教師が視認する際のインタフェースについても引き続き検討と改良を進めていく.学習者の手書き筆記を活用した研究を推進するために,オンライン手書き筆記分析ツールの改良や高度化と,ディジタルペン筆記の収集・共有基盤の構築を併せて推進していく.ヒューマンコンピュータインタラクション、教育工学情報処理学会論文誌ジャーナル掲載料Vol.57 No.4 136,620円の請求が新年度(28年4月)になることがあらかじめわかっていたため,繰り越した.情報処理学会論文誌ジャーナル掲載料Vol.57 No.4 136,620円2016年4月に支払い
大気ラドンは地震をとらえているのか？：大気と地中の同時測定による検証

平成30年度は、土壌中の空気に含まれる放射性核種ラドンの濃度(土中ラドン濃度)およびその地表からの放出量(ラドン・フラックス)を測定するシステムを構築した。土中ラドン濃度測定システムの構築では、ラドン測定の妨害因子となる同位体トロンの影響を検討した。国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構(量研機構)に設置されたトロン標準場(トロン濃度が既知の環境)においてラドン測定器を曝露した結果、トロン濃度に対して30%程度の影響が認められた。影響を低減させる対策を施して0.3%まで低減させることができ、それによる応答時間の遅れは1時間程度と推定された。また、ラドン測定器を量研機構のラドン標準場において曝露し、トロン低減対策後においても対策前と同等のラドン濃度を測定できることを確認した。さらに、ラドン測定に対する湿度依存性に関しても検討し、湿度依存性が無視できるほど小さいことを確認した。以上より、ラドン測定器が土中ラドン測定に適していると判断し、本測定器を土中に埋設して土中ラドン濃度のモニタリングを開始した。ラドン・フラックスの測定では、地表に容器をかぶせて放出されるラドンを収集し、それをポンプによりラドン測定器へ導入した後に外気へ排気するワン・スルー・システムを検討した。本システムでは、ポンプの強制吸引による土中空気流の誘因およびトロンの影響が課題であった。排気側にポンプを設置する方式と給気および排気の両方にポンプを設置する方式を検討した結果、後者の方式が土中空気流を誘起する効果が小さく、システムとして適当であると判断された。また、ラドン・フラックス推定値に対するポンプ流量の影響を検討した。その結果、0.20 L/min以上においてトロンの影響と考えられるラドン・フラックス推定値の増加が認められ、ポンプ流量は0.15 L/min以下が妥当であると判断された。ラドン測定器が土中ラドン濃度測定に適していることを明らかにし、土中ラドン濃度のモニタリングを開始することができた。さらに、ラドン・フラックスの測定に適したシステム条件を決定することができた。これらのことから、本研究は概ね順調に進んでいると判断した。平成31(令和元)年度は、土中ラドン濃度のモニタリングを継続するとともに、ラドン・フラックス測定システムおよび大気ラドン測定器を観測サイトに設置する。さらに、環境パラメータ(土壌水分や土壌温度など)モニタリング装置を設置する。観測により得られたデータに基づき、土中ラドン、ラドン・フラックスおよび大気ラドンの関係性やラドンと環境パラメータの関係性について検討する予定である。残額が1,279円と少額であったため次年度へ繰り越すこととした。繰越金は、次年度において消耗品等の購入や文献複写に使用する予定である。
港湾労働者における作業関連性健康障害要因アセスメント手法の開発研究

港湾労働者96名を対象に健康調査を実施した結果、交代勤務、早朝・夜間勤務などの労働条件が身体的健康に影響する可能性が示唆された。精神的健康への影響については、職業性ストレス簡易調査から全体の27%の人にストレス反応がみられ、作業員では仕事による身体的負担が高いことが明らかとなった。面接調査では、港湾全体に労働安全に対する意識が定着し、安全に関する企業努力が物損事故、人身事故の減少に繋がっていた。一方、メンタルヘルス対策については、これからの課題であることがわかった。本年度は、研究協力依頼および研究試料収集、作業場所や作業態様ごとの労働負担・作業環境評価に重点を置いた。研究協力依頼および研究試料収集については、横浜港を管理統括している横浜港運協会の常務理事事務局長林茂信氏と、横浜港での荷役業務を統括している横浜港湾荷役協会の常務理事蛭田米一氏に協力を求めた。また、社団法人横浜港湾福利厚生協会の藤木幸夫会長が代表を務める藤木企業株式会社の代表取締役副社長高橋幹雄氏に対して研究の重要性を説明し協力を依頼した。財団法人港湾労働安定協会横浜支部支部長波多野宗氏に対しても研究協力を依頼したところ、全面的な協力を頂くことができ、港湾労働安定協会横浜支部が主催する平成22年度第2回雇用管理者研修会(平成23年2月17日開催)で本研究の主旨を説明する機会が与えられ、研修会に集まった多くの企業に対して広く協力を求めた。このような研究協力依頼を行った結果、本年度は株式会社鈴江組、株式会社山九海陸の2社に対してヒアリング調査(7名)およびアンケート調査(20名)を実施した。その結果、港湾労働の中で大変だと思う事として、管理監督者からは人間関係や若手教育の難しさが挙げられ、現場責任者および現場労働者からは、荷役業務が土・日曜日に集中するために休日が取り難いことや、眠気のために人為的なミスを起こしやすい夜間勤務時に集中力を維持することが大変だという声が聞かれた。健康面については、管理監督者や中高年齢労働者に精神的負担を感じている人が多く、現場責任者および現場労働者には腰痛などの筋骨格系疾患、眼精疲労に加え、尿路結石症に罹患したことのある人の割合が高かった。安心・安全な職場づくりについては、両企業とも労働災害を減少させるために、安全委員による安全衛生教育が徹底されるとともに職場の危険性が調査され、危険をなくすための対策がとられていることが明らかとなった。本研究に対しては、これまでに横浜港運協会、横浜港湾荷役協会、社団法人横浜港湾福利厚生協会、財団法人港湾労働安定協会(横浜支部)からの協力を取り付けた。その上で、平成23年10月28日に開催された横浜港荷役協会理事会にて、副会長から港湾関連企業10社に対して本研究への協力要請がなされた。私どもは、協力頂く港湾関連企業10社の労務部長あるいは人事部長に対して、本研究の説明会(開催日;平成23年11月8日)を行った。港湾関連企業10社の協力のもと、本年度は「雇用労働条件と労働者の健康管理状態の評価」および「安全管理状態の評価」に重点をおいて研究を行った。港湾労働者における雇用労働条件と健康管理状態を評価するために、1企業あたり10名に対して自記式質問紙調査を行った。自記式質問紙の質問項目は、心身の健康状態や自覚症状、生活習慣、雇用形態、仕事への取り組み方等である。自記式質問紙調査票の回収率は96%(96/100)であった。現在、記載された自記式質問紙をもとに港湾労働者における雇用労働条件と健康管理状態の評価を行っている。また、ストレスに対する感受性や抵抗性を評価するために、自記式質問紙調査に協力頂いた港湾労働者に対して唾液の提供をお願いした。唾液サンプルの回収率は89%(89/100)であった。現在、唾液から抽出したゲノムDNAを用いて、ストレス関連遺伝子セロトニン輸送体遺伝子の遺伝子解析を行っている。さらに、仕事に関連した健康影響やその原因を明らかにすることを目的に、1企業あたり34名(管理者1名、労働者23名)に対して聞き取り調査を行った。調査内容は、健康面や仕事に関わる問題、最近の災害事例やヒヤリハット体験等である。聞き取り調査には、32名の協力が得られた。これらの調査結果をもとに、作業関連性健康障害発生メカニズムの解析を行う予定である。横浜港の本牧ふ頭および大黒埠頭を研究対象地域として、横浜港湾荷役協会所属企業10社100名の港湾労働者の協力のもと健康調査を実施した。自記式質問紙調査では96名から回答を得た。調査協力者の年齢は、20歳代が12%、30歳代が33%、40歳代が34%、50歳および60歳代が21%となった。

調査協力者のうち荷役機械のオペレーター業務や沿岸作業、船上および船内作業、倉庫内での作業を行う作業員が69%、人員の手配や労務管理、安全衛生管理などを行う事務員が24%、両業務を兼務する人の割合が7%であった。既往歴は、腰痛疾患が最も多く、循環器系疾患、消化器系疾患の順となった。循環器疾患は、生活習慣との関連性が高いことから、生活習慣について調べた結果、飲酒習慣、喫煙習慣のある人の割合が全国平均と比べて高いことがわかった。また、食生活が不規則な人の割合は53%を占めていた。作業員を対象として、仕事上で大変だと感じる要因について調査したところ、安全対策、仕事の習得、夜間勤務などが上位を占めた。さらに、安全に作業する上で重要となる上司、部下とのコミュニケーションに大変さを感じている人の割合が多かった。一方、職業性ストレス調査では、全体の27%の人にストレス反応が見られた。作業員のストレス要因としては、仕事による身体的負担が大きいことが明らかとなった。また、聞き取り調査については、管理監督者あるいは作業員のうち32名を対象に行った。身体的健康問題としては腰痛が多かったが、それ以上にストレスや精神的不調を感じている人の割合が多かった。衛生管理者からも、メンタルストレス不調者の早期発見と適切な対応の必要性を感じているという意見が聞かれた。私たちは、本調査結果をもとに港湾作業特異的な健康影響を明らかにし、港湾労働者の精神的・身体的な健康の維持増進につながるような提案していきたいと考えている。港湾というフィールドにおいて、自記式質問紙調査票96名分、ストレス研究用サンプル89名分を回収することができ、聞き取り調査では32名の協力を得られたことは1つの成果と考える。評価、解析については終了していないが、おおむね順調に進展しているものと考える。24年度が最終年度であるため、記入しない。本年度収集した情報をもとに、作業関連性健康障害発生メカニズムの解析を速やかに行っていきたいと考えている。研究計画のなかで、作業場所や作業態様ごとの労働負担および作業環境を評価するために、労働環境中の汚染物質や粉塵等の測定を行うことを予定していたが、港湾労働者が作業を行っている岸壁、コンテナヤード内、倉庫内、船内、船上へ作業員以外の者が立ち入ることは極めて難iしいことが分かった。今回協力頂いた港湾関連企業には可能な限りでの協力を再度お願いしたいと考えている。
モンテカルロ法による複雑情報処理系の研究

本研究の目的は、スピングラス等の統計物理や情報理論に共通する複雑模型の位相空間構造を解析する手法を開発し、その統計的特性を明らかにすることである。特に確率的アルゴリズムの一つである拡張アンサンブル法の特徴を積極的に利用し、また方法論の発展を念頭において研究を進めてきた。以下にその成果をまとめる。1.モンテカルロ法及び解析手法の開発:多数のランダムウォーカーを用いた新しい有限温度計算手法として、ポピュレーションアニーリング法を提唱した。また、秩序状態の不安定性を議論するための観測量としての自由エネルギー差を計算方法や、シミュレーション結果に対する主成分分析等の多変量解析の応用を試みてきた。2.情報理論での展開:情報理論の分野で進展のあった確率伝搬法は近年サーベイ伝搬法と呼ばれる新しい方法に展開している。この方法はすでに幾つかの間題に応用されているが、その性能や妥当性には不明な点が残されていた。我々はサーベイ伝搬法のもつ未定パラメータをモンテカルロ法により決定する手法を提案し、具体的にそれが機能することを検証した。また、ソーラス符号の問題の解空間をモンテカルロ法で探索し、その結果を主成分分析で解析することにより、真の安定解と準安定解を自動的に分離することに成功した。3.スピングラス系への知見:スピングラス系への大規模モンテカルロ計算の解析から、摂動に弱い非常に不安定な秩序状態やカイラルグラス相の存在等の特異な性質が明らかになった。また、スピン系の相転移の研究では、モンテカルロ法による有限格子の計算結果から無限系を外挿する手段として有限サイズスケーリングを用いる。我々はその方法を再考し、新しい自然なスケール変数を提案するに至った。この考えは転移点近傍の解析に一般的に使うことができ、イジングスピングラスの問題ではこれまでに解決されていなかった臨界指数の問題を解消することができた。本研究の目的は,スピングラスの物性模型や情報理論模型に共通する複雑な系の位相空間構造を解析する手法を開発することである.本年は,スピングラス系のモンテカルロ計算結果の統計解析と新たなモンテカルロ法の開発に取り組んだ.(1)スピングラス状態の多変量解析近年の拡張アンサンブルの考えに基づくモンテカルロ法の進展より,これまでに難しいとされてきたスピングラス模型の低温相の計算が可能になってきた.その結果として,モンテカルロ計算結果から,低温相の複雑な位相空間構造をどのように特徴付けるかという新たな興味が出てきた.本研究では,モンテカルロ法で発生させたスピン配位を単にデータとみなし,最も基本的な多変量解析手法の1つである主成分分析を試みた.この解析自体は,物理の業界では帯磁率行列の固有モード解析として知られていたが,それほど勢力的には研究されていなかった.系の大きさをNとしたときに,行列の取り扱いがO(N^3)になってしまうことが理由の1つだろうと思われるが,我々はそれがO(N)で可能な方法を適用した.主成分分析の結果として,主軸の固有ベクトルとその固有値が得られるが,物理的にはそれぞれ,秩序状態とその秩序の強さに関係している.我々は,4次元スピングラス模型において,低温相では熱力学局限(N無限大)においても複数の主軸が必要なことを示唆する結果を得た.これは,低温相が強磁性のように単純に一つ秩序変数だけでは記述できないことを意味しており,スピングラスの平均場描像に近いことを示唆している.また,固有ベクトルは温度変化に大変敏感であることもわかり,いわゆる温度カオスを示唆する最初の結果を得た.(これらの結果は現在投稿中である.)

最近の非平衡統計力学の発展として,Jarzynski等式の発見が挙げられるが,我々はこれを基礎とした新しいモンテカルロ法を考案した.最適化手法として,シミュレテッドアニーリング法は有名であるが,この方法は有限温度サンプリングが可能ではない.我々はJarzynski因子を導入することでそれが可能になることを利用した.これは拡散モンテカルロのようにランダムウォーカーが求めたい分布を近似する手法に属する.我々はリサンプリングと呼ばれる技術を導入することにより,幾つか模型で実用可能であることが確認できた.本研究の目的は,スピングラスの物性模型や情報理論模型に共通する複雑な系の位相空間構造を解析する手法を開発することである.本年は,新たなモンテカルロ法の開発と誤り訂正符号の基本的な模型のモンテカルロ計算結果の統計解析とに取り組んだ.最近の非平衡統計力学の発展として,Fluctuation定理やJarzynski等式の発見が挙げられるが,我々はこれを基礎とした新しいモンテカルロ法を考案した.統計物理の手法の中で、情報処理の分野に最も影響を与えたのは、シミュレテッドアニーリング法であろう.しかしながら、この方法は有限温度サンプリングが可能ではないために、ベイズ統計への応用にはサンプリング技法としてのマルコフ連鎖モンテカルロ法が必要であった.我々はJarzynski因子を導入することでサンプリングが可能になることを利用した.これは拡散モンテカルロのようにランダムウォーカーが求めたい分布を近似する手法に属する.我々はリサンプリングと呼ばれる技術を導入することにより,大規模な統計模型への応用も可能になることを示し,実際に幾つか模型で適応できることを実証した.この研究は最適化技法とサンプリング技法の関連やアニーリング法のサンプリング技法としての意味付けを与えているものと考えられる.2.ソーラス符号のモンテカルロ計算と主成分分析ソーラス符号は全結合型のスピン模型であることから実用には問題があるものの、レプリカ理論等の様々な解析が可能であることから,統計力学的に解析できる符号模型のプロトタイプと考えることができる.我々はこの模型の復号の問題に注目し,モンテカルロ法による解析及びモンテカルロ法で得られたデータの主成分分析を行った.特に,交換モンテカルロ法を用いることで解空間を広く探索することができ,また、主成分分析により,レプリカ法で得られる真の安定解と準安定解の双方を区別しながら,得ることができた.この一連の解析は状態方程式による解析に対応していると考えることができる.希釈系のように,より実用的な符号模型では一般に状態方程式を閉じた形で表せないのであるが、そうした系にも同様な解析を可能であることを示唆している.この研究は本特定領域の他の計画研究(A0 1)の研究代表者である理化学研究所の岡田グループとの共同研究である本研究の目的は、スピングラスの物性模型や情報理論模型に共通する複雑系の位相空間構造を解析する手法を開発し、その物理特性を明らかにすることである。本年は、各情報素子の実現確率に偏りがある場合、物性物理の言葉ではスピンに共役な磁場がある場合の物理特性の解明に取り組んだ。もう一つの成果はスピングラス系の秩序の壊れやすさに関する知見を得たことである。