hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
超大規模コーパスからの統計的知識獲得と構成論的記号計算の融合による句の類義性認識

本年度は研究期間を一年延長し、研究成果のうち最終年度に未発表・未公開であったものを発表・公開した。(1)述語の項構造解析:前年度に開発した解析器を事前の構文解析処理を必要としないend-to-endと呼ばれる方式に改良し、国際会議論文として発表した(Matsubayashi and Inui 2018)。このモデルでは、文中の複数の述語間の相互作用をモデル化することで、省略表現を伴うなどのより解析難易度の高い述語の解析精度向上させることに成功した。その後さらに、このシステムを通常の述語のみならず述語が名詞化されたものの項構造も解析できるよう拡張し、そのコードを一般公開した。(2)絵本に対する言語獲得分析:日本語のように省略表現が多用される文脈において、子供が言語獲得を行う際に、多言語で言われているような文法推論に基づく補助現象が同様に起こりうるかを分析し、前年度に実施した絵本に対する述語項構造アノテーションデータに基づいて、項の省略が頻繁に起こっている状況下でも視覚情報(絵に生き物が出ているかどうか)等の他の情報を共に考慮することで、少なくとも潜在的には同等の文法推論を行えることを客観的に示した。この成果は国際会議論文として発表予定である(Orita, Suzuki, and Matsubayashi 2019)。(3)マルチモーダル情報を考慮した文章生成モデル:前年度に開発した「入力されたメロディの並びや休符の位置などの音楽的構造と一貫性を持つような歌詞の生成モデル」を国際会議論文として発表した(Watanabe, Matsubayashi, et al. 2018)。また、日本47都道府県の方言を標準語に翻訳する多方言翻訳システムに関する成果を国際会議論文として報告した(Abe, Matsubayashi, Okazaki, and Inui 2018)。本年度の研究においては、実応用に即した句の意味計算技術の構築を目標として、まず、実際の意味解析技術である述語項構造解析と時間関係認識の二つの解析技術に関して、その最先端のシステムにおける現状の問題点を分析し、改善を図りつつ計算モデルに反映させることを試みた。次に、句の類似性モデルの構築作業の一部として、述語とその項となる名詞の間の意味的な関係を表現する選択選考モデルを題材として、単語の分散表現にもとづく句の意味表現モデルを用いて、述語と項の組み合わせに関する妥当性や意味的な類似性を表現する計算モデルを構築した。具体的に、述語を中心とした意味解析処理である述語項構造解析においては、項の省略や、述語相当の語が名詞化されている場合に発生する項の機能的曖昧性の解消問題、複数の述語間で項が共有する現象を念頭に置き、分析を進めた。また、時間関係認識技術においては、アスペクトやモダリティなどの文法的機能が、句が表す事態の時間的な関係にどのように関係するのかについて、実際の解析モデルを構築しながら計算モデルを分析した。この過程において項構造解析および時間関係認識に必要となる要素について集積し、二本の査読付き論文誌論文として公開した。述語とその項となる名詞の間の意味的な関係を表現する選択選考モデルに関しては、ニューラルネットワークを用いて大規模データによる統計情報を単語横断的に一般化する表現手法により、述語と項の組み合わせに関する妥当性や、意味的な類似性を表現する計算モデルを構築した。本年度は特に現状の解析技術における問題点を分析し、これを解析モデルに反映させる作業に注力した。これらの研究について成果報告までに要する時間が当初の予定よりも膨らんだため、今年度予定ていた大規模Webコーパスを利用した句の収集とクラスタリングについての進行がやや遅れ、また、これに伴って類似フレーズの抽出作業と、評価用セットの開発が遅れている。本年度の研究においては、実応用に即した句の意味計算技術の構築を目標として、以下の三つの課題を進めた。(1)述語の項構造解析:実際の意味解析技術である述語項構造解析において、前年度に行った最先端のシステムにおける現状の問題点の分析結果にしたがい、計算モデルの改善を行った。具体的には、ニューラルネットワークを用いたモデリングにより、これまで人手により設計されていた特徴量の組み合わせ方法を自動学習する手法と、これまで記号的に表現されていた特徴を数値ベクトルとして表現する手法の導入により、これまでの解析手法と比べ、大幅な性能改善を得た(松林,乾2017)。また、このモデルをさらに発展させ、文中の複数の述語に対して、比較的単純な構造を持つ項を事前に分析し、その情報をより複雑な構造を持つ項を特定するための事前情報として用いる計算モデルについて開発を進めた。(2)項の選択選好モデル:句の類似性モデルの構築作業の一部として、述語とその項となる名詞の間の意味的な関係を表現する選択選好モデルを題材として、単語の分散表現にもとづく句の意味表現モデルを用いて、述語と項の組み合わせに関する妥当性や意味的な類似性を表現する計算モデルを構築し、その成果を国際会議論文として報告した(Inoue, Matsubayashi, et al., 2016)。(3)意味の類似性を考慮した文章構造解析モデル:句の意味の類似性や文脈上の一貫性を計算する技術に関する応用研究の一環として、歌詞における文章構造を題材として、類似するフレーズの分布に基づいて構造の切れ目を判定することで、歌詞のみの情報から楽曲におけるAメロ、Bメロ、サビ等の音楽的境界を認識する技術を構築した(Watanabe, Matsubayashi, et al., 2016)。述語の項構造中心とした意味の計算モデル、及びその実応用課題についてそれぞれ概ね本年度計画に沿った成果を出せている。

研究成果の対外発表も順調であり、言語処理分野で国内最大規模である言語処理学会での発表および、3件の国際会議発表を行った。研究発表においては、1件の優秀発表賞を受賞した。最終年度である本年度の研究は、句の意味計算技術の理論化と構築についての以下の三つの課題について、これまでの研究成果をとりまとめ研究発表を行った。(1)述語の項構造解析:前年度に開発したニューラルネットを用いた世界最高精度の項構造解析器を精緻化し、国際会議論文として発表した(Matsubayashi and Inui 2017)。また、この解析器を事前の構文解析処理を必要としないend-to-endと呼ばれる方式に改良し、文中の複数の述語間の相互作用をモデル化することで、特に日本語に頻出する省略表現の解析精度をさらに飛躍的に向上させることに成功した。この成果は現在国際会議論文に投稿中である。(2)絵本への項構造アノテーション:日本語のように省略表現が多用される言語において、人間が述語の意味や項構造、文法的振る舞いのルールを獲得するのに必要となる要素を分析するために、絵本に対する項構造アノテーションを実施し、その構築方法とデータの性質を報告した(折田,石井,鈴木,松林2018)。(3)マルチモーダルな情報を考慮した文章生成モデル:言語外の情報と文の意味や構造の一貫性を計算する応用研究の一環として、歌詞生成を題材に、入力されたメロディに対してメロディの並びや休符の位置などの音楽的構造と一貫性を持つ歌詞を出力する文章生成モデルを実現した。この成果は翌年度に主要国際会議論文として報告する(Watanabe, Matsubayashi, et al., 2018)。また、日本各地の方言による対話データを書き起こした文章を標準語に翻訳する多言語翻訳の研究を進め、日本語方言においては文節単位の逐語翻訳が極めて有効な手段であることを突き止めた。また、類似する方言間のデータを共有することで効率的な翻訳が行えることが確かめられた(阿部,松林2018)。述語の項構造中心とした意味の計算モデル、及びその実応用課題についてそれぞれ概ね本年度計画に沿った成果を出せている。研究成果の対外発表も順調であり、言語処理分野で国内最大規模である言語処理学会で4件の発表を行い、1件の国際会議発表と1編の論文誌論文として報告を行った。さらに翌年度には、成果の一部を1件の国際会議論文として発表することが既に決定している。研究発表においては、2件の奨励賞を受賞した。本年度は研究期間を一年延長し、研究成果のうち最終年度に未発表・未公開であったものを発表・公開した。(1)述語の項構造解析:前年度に開発した解析器を事前の構文解析処理を必要としないend-to-endと呼ばれる方式に改良し、国際会議論文として発表した(Matsubayashi and Inui 2018)。このモデルでは、文中の複数の述語間の相互作用をモデル化することで、省略表現を伴うなどのより解析難易度の高い述語の解析精度向上させることに成功した。
膵広範切除後の膵再生における再生遺伝子の発現とインスリンの効果

雑種成犬を用いて92%以上の膵切除を行い,膵切除のみのコントロール群(コ群)と膵切除直後よりレギュラーインスリンを空腹時血糖が70-130mg/dlに維持されるよう投与したインスリン投与群(イ群)の2群に分けて,亜鉛代謝,がん原遺伝子発現,早期細胞増殖,膵組織中亜鉛と早期細胞増殖との関係,膵再生率および生存率について検討した.【成績】血清亜鉛はコ群では術後21日目で著明に低下し低亜鉛状態になったが,イ群では血清亜鉛に低下はなく良好に維持された.膵組織中亜鉛もコ群では著明に低下したが,イ群では著明に増加した.がん原遺伝子c-fosおよびc-mycは術後1日目に発現増大したがイ群とコ群との間に差はみられなかった.また術後早期の細胞増殖では,イ群はコ群に比し有意に増加し,術後7週における膵再生率も率意に高値を示した.術後3日目における膵組織中亜鉛とポリアミン合成の律速酵素であるODC活性の関係を検討すると,コ群では両者に相関はみられなかったが,イ群では有意の正の相関を示した.また術後5日目の膵組織中亜鉛とDNA合成の関係を検討すると,両群でそれぞれ有意の正の相関を示した.生存率はコ群では全例が術直後より糖尿病を発症し,糖尿病を持続したまま7週以内に死亡したのに対し,イ群では12周まで犠牲剖検を除く全例が生存し,うち57%が糖尿病より回復した.【結語】インスリンは術後早期の細胞増殖を増大させたが,その前段階であるがん原遺伝子の発現増大には関与せず,がん原遺伝子は膵切除そのものによりその発現は誘導されることが明らかとなった.ODC活性およびDNA合成はインスリンにより著明に促進されるが,これにはインスリンの直接作用の他,インスリンが膵組織への亜鉛の取り込みを促進させ,この亜鉛を介した作用があるものと考えられた.雑種成犬を用いて92%以上の膵切除を行い,膵切除のみのコントロール群(コ群)と膵切除直後よりレギュラーインスリンを空腹時血糖が70-130mg/dlに維持されるよう投与したインスリン投与群(イ群)の2群に分けて,亜鉛代謝,がん原遺伝子発現,早期細胞増殖,膵組織中亜鉛と早期細胞増殖との関係,膵再生率および生存率について検討した.【成績】血清亜鉛はコ群では術後21日目で著明に低下し低亜鉛状態になったが,イ群では血清亜鉛に低下はなく良好に維持された.膵組織中亜鉛もコ群では著明に低下したが,イ群では著明に増加した.がん原遺伝子c-fosおよびc-mycは術後1日目に発現増大したがイ群とコ群との間に差はみられなかった.また術後早期の細胞増殖では,イ群はコ群に比し有意に増加し,術後7週における膵再生率も率意に高値を示した.術後3日目における膵組織中亜鉛とポリアミン合成の律速酵素であるODC活性の関係を検討すると,コ群では両者に相関はみられなかったが,イ群では有意の正の相関を示した.また術後5日目の膵組織中亜鉛とDNA合成の関係を検討すると,両群でそれぞれ有意の正の相関を示した.生存率はコ群では全例が術直後より糖尿病を発症し,糖尿病を持続したまま7週以内に死亡したのに対し,イ群では12周まで犠牲剖検を除く全例が生存し,うち57%が糖尿病より回復した.【結語】インスリンは術後早期の細胞増殖を増大させたが,その前段階であるがん原遺伝子の発現増大には関与せず,がん原遺伝子は膵切除そのものによりその発現は誘導されることが明らかとなった.ODC活性およびDNA合成はインスリンにより著明に促進されるが,これにはインスリンの直接作用の他,インスリンが膵組織への亜鉛の取り込みを促進させ,この亜鉛を介した作用があるものと考えられた.雑種成犬を用いて92%以上膵切除を行い,膵切除のみのコントロ-ル群(コ群),膵切除直後よりレギュラ-インスリンを空腹時血糖が90150mg/dlに維持されるよう持続点滴静注したインスリン投与群(イ群)の2群に分けて,亜鉛代謝,早期細胞増殖,膵再生率および生存期間につき検索した。【成績】亜鉛代謝では,血清亜鉛(術前平均値66.5μg/dl)は,コ群では3日目に37.3と有意に低下し,7日目に前値に復したが,イ群では7日目まで低下はなく,前進と同様の値で推移した。尿中亜鉛(術前平均値0.2mg/day)は,コ群では5日目には0.59と著増したが,イ群では0.27と軽度の増加に留まった。膵組識中亜鉛を術前値に対する対前率でみると,コ群では7日目に平均48.1%と低下したが,イ群では平均250%と著明に上昇した。次に早期細胞増殖をみると,残存膵のDNA合成( ^3HーThymidine取り込み)およびpolyamine合成(ornithine decarboxylase活性)は,ともに3日目にピ-クを示し,以後漸減したが,イ群ではコ群に比し有意に高値を示した。また術後7週の膵再生率をみると,コ群は平均50.7%であったのに対し,イ群は平均151.2%と有意に高値を示し,術後7週における膵再生率と術後3日目のDNA合成およびpolyamine合成との間にはそれぞれ有意の相関が認められた。

生存期間をみると,コ群では全例が術直後より糖尿病を発症し,糖尿病を持続したまま7週以内に死亡したのに対し,イ群では12週まで犠牲剖検を除く全例が生存し,うち57.1%が糖尿病より回復した。【結語】膵広範切除に伴うインスリン欠乏状態では,亜鉛の尿中排泄が亢進し,血清および膵組識中亜鉛は低下したが,インスリン投与より尿中排泄は抑制されて,血清亜鉛は維持され,さらに亜鉛の膵組識への取り込みが示された。また,インスリン投与により早期細胞増殖は亢進し,さらに膵再生率および生存期間も有意に改善され,術後早期からのインスリン投与の有用性が示唆された。雑種成犬を用いて92%以上の膵切除を行い,膵切除のみのコントロール群(コ群)と膵切除直後よりレギュラーインスリンを空腹時血糖が90150mg/dlに維持されるよう投与したインスリン投与群(イ群)の2群に分けて,亜鉛代謝,早期細胞増殖,膵再生率及び生存率につき昨年度は検討し,次のような結果を得た.すなわち血清亜鉛はコ群では術後21日目で著明に低下し低亜鉛状態になったが,イ群では血清亜鉛の低下はなく良好に維持された.膵組織中亜鉛もコ群では著明に低下したが,イ群では著明に増加した.術後早期の細胞増殖はイ群はコ群に比し有意に増加し,術後7週における膵再生率も有意に高値を示した.生存率はコ群では全例が術直後より糖尿病を発症し,糖尿病を持続したまま7週以内に死亡したのに対し,イ群では12週まで犠性剖検を除く全例が生存し,うち57%が糖尿病より回復した.本年度は同じモデルをもちいて膵再生に関与する遺伝子,とくに細胞増殖に関与するといわれている原型癌遺伝子の発現についてノーザンブロット法を用いて検討した.【成績】核内蛋白をコードするc-fosは,両群共に術後1日目に有意の発現増大して術前値の約3倍とピークを示し,術後5日目には術前値の約1.4倍に低下した.いずれの時期も両群間に有意差はみられなかった.核内蛋白をコードするc-mycは,c-fosと同様に両群共に術後1日目に有意に発現増大し,術後12日目に術前値の約3倍とピークを示し,術後5日目にはほぼ術前値に復し,いずれの時期も両群間に有意差はみられなかった.細胞膜のG蛋白をコードするc-H-rasは,両群共に術後2日目まで発現増大はみられず,術後3日目に発現増大して約2.5倍とピークを示し,術後5日目には術前値の約1.5倍に低下し,いずれの時期も両群間に有意差はみられなかった.結語】インスリンは術後早期の細胞増殖を増大させたが,その前段階である原型癌遺伝子の発現増大には関与せず,原型癌遺伝子は膵切除そのものによりその発現は誘導されることが明らかとなった.雑種成犬を用いて92%以上の膵切除を行い,膵切除のみのコントロール群(コ群)と膵切除直後よりレギュラーインスリンを空腹時血糖が70-130mg/dlに維持されるよう投与したインスリン投与群(イ群)の2群に分けて,亜鉛代謝,がん原遺伝子発現,早期細胞増殖,膵再生率および生存率について検討し,昨年度までに次のような結果を得た.すなわち血清亜鉛はコ群では術後21日目で著明に低下し低亜鉛状態になったが,イ群では血清亜鉛の低下はなく良好に維持された.膵組織中亜鉛もコ群では著明に低下したが,イ群では著明に増加した.がん原遺伝子c-fosおよびc-mycは術後1日目に発現増大したがイ群とコ群との間に差はみられなかった.また術後早期の細胞増殖では,イ群はコ群に比し有意に増加し,術後7週における膵再生率も有意に高値を示した.生存率はコ群では全例が術直後より糖尿病を発症し,糖尿病を持続したまま7週以内に死亡したのに対し,イ群では12週まで犠牲剖検を除く全例が生存し,うち57%が糖尿病より回復した.本年度はインスリンが早期細胞増殖を促進する機序を解明すべく,同じモデルを用いて膵組織中亜鉛と早期細胞増殖の関係につき検討した.
アモルファス／結晶ハイブリッド型シリコン光集積回路

次世代ネットワーク用超高速・小型光集積回路用に波長850nm帯のシリコン光集積回路を提案する。この波長帯を用いることで、結晶シリコンを光検出器として用いることが可能となり、LSIとの集積も容易になる。そして光導波路に高屈折率材料を用いることで、光回路の小型化が実現できる。そこで、CMOS標準プロセスを用いてアバランシェ光検出器を作製した。この素子は受光面積を縮小させることでpn接合での容量を低減させることができ高速化が期待できる。最大帯域として9GHzを得た。またCF4ドライエッチング技術を用いTa2O5をコアとするマルチモード光導波路を作製し、導波路損失1dB/cmを得た。次世代ネットワーク用超高速・小型光集積回路の開発が急がれている。この課題に対し、波長850nm帯を用いるシリコン光集積回路を新たに提案する。この波長帯を用いることで、結晶シリコンを光検出器として用いることが可能となり、LSIとの集積が容易になる。さらに光導波路にアモルファスシリコンを選択することで、光回路の小型化が実現できる。そこで、10GHz超の動作速度を有するCMOS標準プロセスを用いたシリコン光検出器の開発、低損失単一モードアモルファスシリコン光導波路の作製、そしてこれらを集積したハイブリッド型シリコン光集積回路を実現し、LSIグローバル配線用に適したデバイスの実現を目的としている。(1) CMOS標準プロセスにより作製した結晶シリコンAPDの10GHz超での動作達成これまでVDECを介してCMOS標準プロセスを用いたSi光検出器を実現し、帯域周波数3.4GHzのAPDを実現している。昨年度は高速動作に向けて、帯域制限の原因である電極パッド容量を最適化し、7GHzでの動作を達成したが、今年度は10GHz超を実現した。(2)アモルファスシリコンによる単一モード光導波路および多機能光回路の実現上記光検出器との集積化に向けて、昨年度はアモルファスシリコンによる回折格子結合器を有限要素法解析により設計した。TEモードで70%以上の結合効率を有する構造を見出した。今年度はエバネッセント型の光結合器の解析を実施し、結合効率70%の結合を有する構造を見出した。今年度は高速動作に向けて、帯域制限の原因である電極パッド容量を最適化し、7GHzでの動作を達成し10Gbpsでの伝送も確認した。(2)アモルファスシリコンによる単一モード光導波路および多機能光回路の実現上記光検出器との集積化に向けて、今年度はアモルファスシリコンによる回折格子結合器を有限要素法解析により設計した。またシリコン系でSiN光導波路を作製し、850nm帯において10dB/cmの導波路損失を有する光導波路を実現した。達成度を「おおむね順調に進展している」とした理由は以下のとおりである。まず「(1) CMOS標準プロセスにより作製した結晶シリコンAPDの10GHz超での動作達成」に関しては、構造の最適化、試作、動特性の評価を実施し、当初の目的を1年目でほぼ達成した。次に「(2)アモルファスシリコンによる単一モード光導波路および多機能光回路の実現」に関しては、光検出器との集積化に向けた、結合導波路の設計は完了した。またシリコン系光導波路として新たにSiNを導入した。この材料は当初考えいたアモルファスシリコンより屈折率が小さいためシングルモード条件が緩く、LSI互換性や波長850nm帯での伝搬損失の低減が期待できる。回折格子構造による結合導波路の設計は完了したが、シングルモード光導波路の実現には至っていないので、多少遅れ気味である。以上より、全体としては順調に進展していると考えている。

1.更なる高速動作化と低電圧設計H24年度作製したAPDの特性評価を元に構造の再設計を行い、10GHz超での応答を目指す。また低電圧化に向けて、降伏電圧10V以下の光検出器を設計、試作する。さらに、昇圧回路をLSI内に設計し、独立外部電源が不要なシステムを構築する。2.シリコン系光導波路における高機能回路とAPDとの集積化H24年度に確立した光結合器と光導波路を試作し、波長850nm帯での結合効率を測定する。さらに、上記でに実現したシリコン系光導波路と広帯域・高利得APDとを集積する。そして10GHz超の変調信号を入射し、APDでの高周波応答を評価する。該当なし。
ボツリヌス神経毒素結合タンパク質NTNHAの細胞層透過メカニズム

経口的に摂取されたボツリヌス神経毒素は、消化管および血管を経て、最終的に神経細胞へと輸送される。この際、毒素は、腸管細胞や血管細胞を透過することになる。一方、ボツリヌス神経毒素は単独では存在せず、少なくとも1種類の無毒タンパク質"非毒非血球凝集素(NTNHA)"と複合体を形成する。本研究では、D型NTNHAが、ラット腸管細胞およびウシ血管細胞の層を透過するが、イヌの腎臓やヒトの腸管細胞は透過しないことを明らかにした。すなわち、NTNHAタンパク質が特定の細胞を透過することが明らかとなった。すなわち、ボツリヌス神経毒素はNTNHAによって体内を運搬されている可能性が示された。申請書に示した各研究計画項目別にその実績を以下に述べる。1)NTNHAが細胞に結合し、透過するためには、NTNHA分子内のどのドメインが関与するのか:NTNHA分子内のどの領域が細胞への結合透過に関与するのかを明らかにするため、NTNHAタンパク質の部分領域を組換えタンパク質として作成するための発現ベクターを構築した。その結果、合計4種のNTNHAタンパク質の部分領域を含むタンパク質を合成することに成功した。今後は、これらのタンパク質の細胞への結合および透過試験を行い、NTNHA分子内で特に細胞への結合透過に必要不可欠な領域を明らかにする。2) NTNHAは、どの細胞に結合し、透過するのか:D型NTNHAタンパク質が結合および透過する細胞種を明らかにするため、ラット小腸上皮細胞株(IEC-6)、ヒト結腸細胞株(Caco-2)、ウシ大動脈血管内皮細胞株(BAEC)およびイヌ腎臓尿細管上皮細胞株(MDCK)を用いた結合試験、細胞への取り込み試験および透過試験を行った。その結果、NTNHAはIEC-6およびBAECを透過するが、Caco-2およびMDCKを透過しないことが明らかになった。これらの結果は、ボツリヌス毒素の動物に対する感受性に対し、毒素成分だけでなく無毒成分も関与することを示している。本結果は、一応の成果を得たので、現在、英文誌に投稿中である。3)NTNHAは細胞膜上の何を目印に細胞へ結合するのか:各種糖を用いた結合阻害実験を行った結果、シアル酸およびラクトースによって細胞への結合が阻害された。この結果は、NTNHAがシアル酸あるいはラクトースを末端にもつ糖鎖を認識し、細胞へ結合していることを示した。4)NTNHAは細胞内のどこを通って、細胞層を透過するのか:本項目は、平成26年度に実施する計画であり、本年度は実施していない。1)NTNHAが細胞に結合し、透過するためには、NTNHA分子内のどのドメインが関与するのか:昨年度作成したNTNHA部分領域の組換え体タンパク質を用いて細胞への結合量を調べた結果、NTNHAのC末端側のみの組換えタンパク質が細胞への結合が大きく低下したことから、N末端側領域が細胞への結合にかかわっている可能性が示された。2)NTNHAは、どの細胞に結合し、透過するのか:昨年度、一応の結果が得られたので、本年度は実施していない。3)NTNHAは、細胞膜上の何を目印に細胞へ結合するのか:NTNHAタンパク質と抗NTNHA抗体を用いたプルダウン解析によって、NTNHAと結合するいくつかの細胞膜上のタンパク質を分離することに成功した。しかし、それらのタンパク質の同定には至らなかった。4)NTNHAは細胞内のどこを通って、細胞層を透過するのか:細胞中に取り込まれたNTNHAを観察したところ、その大部分がアクチン分子と共存していた。このことから、NTNHAの細胞内輸送はアクチンに依存している可能性が示された。分子生物学NTNHAが特異的に結合し透過する細胞種が明らかとなった。これらの結果から、ボツリヌス毒素の体内への侵入において、動物種に対する特異性と各器官に対する特異性に対し、NTNHAが何らかの役割をもつことが示された。また、NTNHAが、細胞膜上の糖鎖のうち、シアル酸およびラクトースを末端にもつ糖鎖を特異的に認識して結合することが示された。また、NTNHAタンパク質の部分領域を含むタンパク質の合成にも成功している。これらのタンパク質を用い、NTNHAのどの領域が細胞への結合に関与するのかを試験することができる。以上の成果は、研究計画通りに進んでおり、研究は、おおむね順調に進んでいるものと考える。研究は概ね計画通りに進んでおり、当初の計画通りに進行する予定である。すなわち、平成25年度に確立したNTNHAの部分領域を含むタンパク質を用いて、細胞への結合および透過試験を実施する。

また、NTNHAが結合する細胞膜上タンパク質の同定を行う。さらに、NTNHAの細胞結合および透過を阻害する化合物を特定することで、本タンパク質が細胞を透過する際に関与する細胞内小器官を明らかにする。
宇宙開発に関する文化人類学的アプローチの検討

新しい人類学の研究領域である「宇宙人類学」の方法論的アプローチ、トピックを検討し、その研究領域を大きく4つに分類した。つまり、(1)社会研究フェイズ:宇宙産業、宇宙観光、宇宙関連施設と地域社会の関係など(2)文化研究ファイズ:宗教と宇宙開発、メディア、宇宙開発に伴う生活文化の変容(3)コミュニケーション研究ファイズ:宇宙空間におけるコミュニケーションの変容、宇宙空間と地上とのコミュニケーション(4)認知・身体論研究フェイズ:宇宙空間における認知体系、身体的変容の問題、である。この成果を、ISTS、IUEASなどの国際学会、JAXAレポートで公表する他、単行本として公表した。本年度は、主に、研究会(5回)宇宙事業関連施設の視察(1回)を実施するとともに、研究成果を学会、国際学会などに広く発表した。2013年度の活動を通し、懇談会の研究テーマに関する理論的枠組の検討、具体的なトピックの選定と予備的調査、各種機関や他分野との連携研究体制を整えた。【研究会】第1回目(2013年6月1日)は、日本文化人類学会第47回研究大会の分科会「宇宙人類学の挑戦ー「宇宙」というフロンティアにおける人類学の可能性」(代表者:大村敬一)での発表のリハーサルをかねて、発表者5名が各々のテーマで発表を行った。第2回目(2013年7月15日)は、岡田浩樹と岩谷洋史が発表を行った。第3回目は、外部から講師として、上杉繁氏(早稲田大学・理工学術院)を招聘し、「ファーストコンタクトへの具えのデザイン:コミュニケーション研究の究極的存在意義の考察」と題して、発表をしてもらった。第4回目(2013年12月15日)は、岡田浩樹・木村大治・大村敬一編の『宇宙人類学の挑戦:宇宙が問いかける人類の未来』(昭和堂より2014年出版予定)に向けての読み合わせ会をかねた発表を行った。第5回目(2014年3月22日)は、外部から講師として、板倉史明氏(神戸大学大学院)を招聘し、「日本の映像メディアにおける宇宙イメージの変遷」と題し、発表をしてもらった。【研究調査活動】今年度は、2014年12月1日にJAXA種子島宇宙センターの視察を行った。当日は、宇宙センターのロケット打ち上げのための施設見学ツアーへの参加やセンター内にある宇宙科学技術館の展示の閲覧を行うだけなく、種子島にある「たねがしま赤米館」「中種子町立歴史民俗資料館」「西之表市立種子島開発総合センター(鉄砲館)」などの資料館・博物館などを訪問、宇宙関連施設と地域社会との関係に関する予備的調査を行った。平成26年度は、個々のメンバーは平成25年度に扱ったトピックを拡張、反転させると共に、全体研究集会(3回)では本研究に関心があり、他のトピックやテーマを取り扱っている人類学者を講師として招聘した。これにより、新しい人類学の研究領域である「宇宙人類学」が研究テーマとする際にいかなる研究テーマ、トピックが可能かどうかの踏み込んだ検討を行っ。その上で、「宇宙人類学」の方法論的アプローチ、基本的コンセプトを再検討した。様々なトピックやテーマ領域が考えられる中で、当面の研究課題を、(1)社会フェイズ。宇宙関連産業および製造業における技術の問題、宇宙観光、宇宙関連施設と地域社会との関係など、(2)コミュニケーションフェイズ、言語、非言語コミュニケーション論の視点から宇宙空間、宇宙と地上とのコミュケーションなど、(3)認知・身体フェイズ。宇宙空間における認知体系、身体的変容の問題(4)文化フェイズ。宗教と宇宙開発、映像などのメディアと宇宙・宇宙開発のイメージと関係など、と4つのファイズを設定するに至った。平成26年度は(1)に関連し、JAXAの協力を得て、JSE oral History Project(日本の宇宙開発技術者に関するオーラルヒストリー調査)を試行的に開始した。この成果を踏まえ、平成27年度科学研究費補助金に応募し、採択された。また平成26年度は本プロジェクトの成果を積極的に国内外の学会、研究会で発表するとともに、社会への発信に努めた。IUEAS(国際人類学民族科学連合)でのセッション組織、研究発表、JAXA研究レポート(英文)さらに『宇宙人類学の挑戦」を刊行した。文化人類学初年度は、研究プロジェクトの枠組および方向性を検討する予定であったが、これに関連した学会発表に対し、出版社が関心を示し、現段階での研究成果を公表することとなった。このため、予備調査段階を越え、各自が現段階の研究成果を公表するための研究調査および論文執筆を行ったため、当初の想定を越えて、中間段階の研究成果を公表することができた。

2014年に交換予定の中間報告をベースに、2014年度は、当初予定していた研究集会での検討に加え、さらなるこのテーマの深化を図るため、具体的な調査研究、さらには海外の研究者との情報交換を行う予定である。2014年度に予定している国際学会(IUEAS:世界民族学・人類学連合大会)の発表登録料に予定していた予算について、学会事務局の事情により、入金期日開始が3月最終週になったため、翌年度に繰り越した。上記に述べたように、4月に国際学会参加費の支払に使用する。すでに事前使用を申請している。
ステロイドホルモン受容体タンパク質の機能進化の解明

脊椎動物のステロイドホルモン受容体は「ホルモン結合、受容体の二量体化、標的遺伝子との結合、補因子のリクルート、標的遺伝子の転写制御」という流れによって機能を発現する。本研究は女性ホルモンおよび副腎ステロイドの受容体のホルモン応答性に焦点を当て、キメラタンパク質の作成およびアミノ酸変異導入を利用して、動物種によるホルモン応答性の差異を明らかにし、「ステロイドホルモン受容体タンパク質の機能獲得の進化的プロセス」の解明を目指す。
環境データ高度利用による大気中放射能濃度の評価

環境放射線モニタリング施設(MP)のNaI(Tl)波高分布からの大気中及び地表面上放射性核種濃度推定法の確立のため、昨年度に行った福島県内での測定結果の解析、茨城県内MPデータからの福島原発事故時大気中濃度の評価、及び大気拡散モデルの検証・改良を行った。昨年度開発を行った放射能濃度土壌中深度分布推定法の検証のための参照データとして、福島県内測定結果の解析では採取した土壌試料のγ線スペクトロメトリによる分析により、地表直下にピークを持ち、概ね双曲線正割関数に従うCs-134, 137濃度分布を得た。土壌採取と同じ場所でのNaI(Tl)検出器測定の波高分布に対して本研究の推定法を適用して濃度及び深度分布を評価した結果、濃度推定値は20-30%で実測と一致し、重量緩衝深度は約35%の不確かさで推定できることが示された。また、水平一様性が推定精度に大きな影響を与えることが示された。大気中濃度推定では、昨年度までに検討した方法を用いて2011年3月15日午前に茨城県を南下する高濃度プルームについて、新たに11局の濃度を評価した。その結果、同日5:00に内陸部でI-131最高濃度が従来把握された最高濃度の2倍程度である5.5 kBq m-3であることが示さた。また、3:00以前とそれ以降の核種組成が明瞭に異なるり、新たに前者は濃度及び核種組成が空間的に概ね均一であるのに対して、後半部では局在性が比較的高いこと等のプルームの時空間構造が明らかとなった。大気拡散モデルの改良では、福島原発事故の沈着量の再現性が低いプルームに着目し、再現不良の地域・期間の同定と、沈着過程のモデル化内容の精査を行った。その結果、霧水による沈着過程のモデル化内容の改良が必要なこと、降水による湿性沈着発生判断に用いる閾値の検討が必要であることが示された。NaI(Tl)波高分布からの濃度推定法確立では、より実用性を高めるための新たな検討課題が見出されたものの、地中浸透の影響を考慮した濃度推定について当初の目標である検証を行い、十分利用可能であることが示されたことにより、計画通りの進捗である。事故初期プルームの多核種大気中濃度解析では、茨城県内の10分平均濃度の評価をほぼ終了し、濃度評価結果を用いた多核種に着目した動態解析に着手したことは計画より進展している。大気拡散モデルの改良も主要点について概ね実施済みであり、ほぼ計画通りの進捗である。また、I-131の有機態、無機態、粒子状別の割合を評価するための検討を行い、実測データが極めて限られるものの、実測データを合理的に説明できるモデル化が可能である見通しが得られた。これは、当初予定していない成果であり、モデルのさらなる高精度化に寄与する可能性がある。これまでに得られた成果の論文作成を進める。計画外であるが、I-131の形態別動態を含めるためのモデルの改良を検討する。これと、NaI(Tl)波高分布から得られた多核種の大気中濃度評価値の解析との組み合わせにより、プルームの大気中動態のより深い理解を目指す。環境放射線モニタリング施設(MP)のNaI(Tl)波高分布から値表面上濃度を推定する方法での土壌中浸透の影響を評価する方法を確立するため、福島県内での現地調査委により、比較的広範囲な未攪乱土壌でのNaI(Tl)検出器及びGe半導体検出器によるin-situ測定と土壌採取を実施し、ガンマ線スペクトロスコピによる放射能濃度の分析を進めた(継続中)。波高分布の大気中放射性核種寄与(クラウドシャイン)及び地表面沈着核種寄与(グラウンドシャイン)の分離法高精度化については、茨城県MPの1F事故データを対象にした検討を進め、これまでのコンプトン散乱成分の計数率を用いた分離とプルーム通過前後の計数率増加に基づく分離の両者を利用した方法を検討し、両者を組み合わせた濃度評価法を開発した。この方法により、周辺に樹木等が存在してこれまで濃度推定ができなかったMPに対しても、Xe-133、I-131,132,133、Te-132、Cs-134,136,137の濃度を推定できることを検証し、新たに5地点の1F事故プルーム通過中の大気中濃度を評価した。しかし、I-132濃度がやや過大評価であり、その他の核種がやや過小評価になることも示され、その原因の追及により、I-132濃度推定に用いるガンマ線選択が十分でなかったとの暫定的な結論を得た。上述の系統的な誤差があるものの、得られた大気中濃度では、核種がガス状か、粒子状かあるいはその中間的かに応じて特徴的な濃度時間変化があることが見出された。これは、これまで不十分とされている大気拡散モデルでの沈着過程の検証に用いることができる新規の知見と考えられる。現地データ及び試料の取得、分析の実施の進捗は予定通りである。クラウドシャイン・グラウンドシャイン分離法については、分離法の考案と方法の検証を実施済みであり、当初計画よりやや進んでいる。一方、検証により比較的小さめであはあるが系統的な推定誤差があることが指摘された。その原因はほぼ特定され、現在その確認を実施中で、計画期間内に目標である方法の高精度化達成が可能と判断している。

濃度解析については、上記の方法を試験的に適用して新規に5点の濃度解析を実施し、予定よりやや進んでいるが、系統的誤差原因の解消を経て、H30年度に再度解析する予定であり、ほぼ計画どおりである。環境放射線モニタリング施設(MP)のNaI(Tl)波高分布からの大気中及び地表面上放射性核種濃度推定法の確立のため、昨年度に行った福島県内での測定結果の解析、茨城県内MPデータからの福島原発事故時大気中濃度の評価、及び大気拡散モデルの検証・改良を行った。昨年度開発を行った放射能濃度土壌中深度分布推定法の検証のための参照データとして、福島県内測定結果の解析では採取した土壌試料のγ線スペクトロメトリによる分析により、地表直下にピークを持ち、概ね双曲線正割関数に従うCs-134, 137濃度分布を得た。土壌採取と同じ場所でのNaI(Tl)検出器測定の波高分布に対して本研究の推定法を適用して濃度及び深度分布を評価した結果、濃度推定値は20-30%で実測と一致し、重量緩衝深度は約35%の不確かさで推定できることが示された。また、水平一様性が推定精度に大きな影響を与えることが示された。大気中濃度推定では、昨年度までに検討した方法を用いて2011年3月15日午前に茨城県を南下する高濃度プルームについて、新たに11局の濃度を評価した。その結果、同日5:00に内陸部でI-131最高濃度が従来把握された最高濃度の2倍程度である5.5 kBq m-3であることが示さた。また、3:00以前とそれ以降の核種組成が明瞭に異なるり、新たに前者は濃度及び核種組成が空間的に概ね均一であるのに対して、後半部では局在性が比較的高いこと等のプルームの時空間構造が明らかとなった。大気拡散モデルの改良では、福島原発事故の沈着量の再現性が低いプルームに着目し、再現不良の地域・期間の同定と、沈着過程のモデル化内容の精査を行った。その結果、霧水による沈着過程のモデル化内容の改良が必要なこと、降水による湿性沈着発生判断に用いる閾値の検討が必要であることが示された。NaI(Tl)波高分布からの濃度推定法確立では、より実用性を高めるための新たな検討課題が見出されたものの、地中浸透の影響を考慮した濃度推定について当初の目標である検証を行い、十分利用可能であることが示されたことにより、計画通りの進捗である。事故初期プルームの多核種大気中濃度解析では、茨城県内の10分平均濃度の評価をほぼ終了し、濃度評価結果を用いた多核種に着目した動態解析に着手したことは計画より進展している。大気拡散モデルの改良も主要点について概ね実施済みであり、ほぼ計画通りの進捗である。また、I-131の有機態、無機態、粒子状別の割合を評価するための検討を行い、実測データが極めて限られるものの、実測データを合理的に説明できるモデル化が可能である見通しが得られた。これは、当初予定していない成果であり、モデルのさらなる高精度化に寄与する可能性がある。濃度推定での系統的誤差の要因として特定した要因の解消により、濃度推定精度が向上することを確認し、未解析の茨城県MPの波高分から大気中濃度の高時間分解能の時系列データを得る。また、得られた大気中濃度データを用いて大気拡散計算モデルの検証を行い、特に沈着過程に関するモデル改良の知見を得る方向で進める。この際、これまでに得られている濃度データも十分に活用する方針とする。これまでに得られた成果の論文作成を進める。計画外であるが、I-131の形態別動態を含めるためのモデルの改良を検討する。これと、NaI(Tl)波高分布から得られた多核種の大気中濃度評価値の解析との組み合わせにより、プルームの大気中動態のより深い理解を目指す。消耗品購入費が想定よりわずかに少なく済んだことにより生じた。
２型糖尿病発症に及ぼす生活習慣とゲノム、エピゲノムの包括的研究

本研究は中高年の地域一般住民を対象とした九州大学福岡コホート研究の追跡調査(二次調査)で確認された新規糖尿病罹患者と年齢、性別等をマッチさせた対照者に対して、全ゲノム関連解析等で同定された2型糖尿病感受性遺伝子のエピゲノム変化(DNAメチル化)の糖尿病発症への影響を前向きに検討することを目的とする。本年度は九州大学福岡コホート研究の追跡調査(二次調査)に協力した11717名を対象に以下の検討を行った。基礎調査時にすでに糖尿病、がん、冠動脈疾患、脳血管障害などに罹患していた者を除外後、診断の基準をHbA1c≧6.5%、もしくは新規の経口血糖降下薬内服やインスリン使用の開始とした場合、新規に糖尿病とされたものは491名であった(平均追跡期間5年)。この新規糖尿病罹患者491名と年齢、性別等をマッチさせた対照者982名を対象として、2型糖尿病感受性遺伝子(TCF7L2、KCNQ1、KCNJ11等)のエピゲノム変化、すなわち主としてプロモーター領域のCpG配列のシトシンメチル化の定量を行った。またさまざまな生活習慣要因、特に喫煙、飲酒、運動習慣など糖尿病のリスク因子とされる生活習慣のエピゲノム変化に対する影響についても検討を行った。検討した2型糖尿病感受性遺伝子の中で、2つの遺伝子のプロモーター領域のCpG配列のシトシンメチル化と糖尿病新規罹患との間に弱い関連を認めた。また生活習慣の中で、喫煙(過去ならびに現在の喫煙)と1つの遺伝子のプロモーター領域のCpG配列のシトシンメチル化との間に比較的強い関連を認めた。2型糖尿病感受性遺伝子のエピゲノム変化、すなわち主としてプロモーター領域のCpG配列のシトシンメチル化の定量を行ったが、定量に時間を要する遺伝子があったため、予定より解析がやや遅れている。次年度も引き続き2型糖尿病感受性遺伝子についてエピゲノム変化(すなわち主としてプロモーター領域のCpG配列のシトシンメチル化)の定量解析を継続する。定量化の方法を一部変更することにより解析のスピードアップを行い、解析対象遺伝子を増やす予定である。エピゲノム変化の定量に時間を要する遺伝子があり、予定より解析が遅れたため。定量化の方法を一部変更することにより解析のスピードアップを行う予定である。
干ばつ、渇水地域における水資源活用システム構築のための調査

近年、開発途上国をはじめとした多くの国々において水資源の枯渇化地域の拡大が深刻な問題となっている。また、水汚染による生態系への被害も深刻であり、そのような地域において先進的な水処理技術、水使用ネットワークシステム技術、水使用合理化技術及びリスク管理技術を導入して統合的な水資源活用システムを構築することは急務となっている。そこで、干ばつ、渇水地域などの未開発地域における水資源の有効利用を背景に小規模分散型として有効である膜を利用した浄水技術による生活、農業、工業用水への利用を検討した。更に、水処理のみならずエネルギーにおけるインフラも未開発な地域であるため、それらの水処理技術への自然エネルギーによる供給を検討し、最終的には、導入地域における水利用量や水質から水資源有効活用ネットワークの構築への提言のための評価法について検討した。そこで、山西省大同市、遼寧省撫順市、瀋陽市郊外などの干ばつ、渇水地域における生活、工業、農業などの水資源利用、浄化および水質などの調査により水利用形態の現状を把握し、撫順市の特定地域において、生活、農業、工業に関する水資源のデータ収集を行い、それらの水利用を想定した地域での水質、水量の最適化シミュレーション手法の検討を行った。具体的には、中国遼寧省撫順市にある大学構内にて、日本で開発され実用化している膜分離活性汚泥法(MBR)を適用し、生活廃水の浄化試験を行なった。BOD、COD、NH_4-N、全リン、油類、濁度、溶存酸素、pHなどの水質評価項目の他にも、汚泥性状、膜圧力、流量といったMBRにおける運転条件などについて連運転により検討し、良好な水質処理をすることが出来た。そしてこの水処理装置を稼動させるための電力供給源として、大学構内に風力発電装置を導入し自然エネルギーによる電力供給システムも構築した。近年、世界における淡水使用量は急激に増加しており、途上国をはじめとした多くの国々において水資源枯渇化地域の拡大が深刻な問題となっている。そこで、このような地域に先進的な水処理技術、水使用ネットワークシステム技術、水使用合理化技術及びリスク管理技術を導入して統合的な水資源活用システムを構築し、深刻な水資源枯渇問題の解決に貢献することを目的として調査を行ってきた。具体的には、水資源の枯渇化および水質汚染が深刻化している中国にて地域を決定し、そこで利用する処理技術、また各利用用途における水量、水質、さらには地域における水資源の循環利用システムの設計および評価を行うための調査を行った。その際の処理技術としては、ユニットサイズや操作の簡便性などから膜技術(精密ろ過法、限外ろ過法、ナノろ過法、逆浸透法など)を考え、利用用途、水量、水質などからそれらの膜技術を組み合わせることで対応を検討することにした。さらに水資源枯渇化地域では、水の循環利用が必要と考え、そのための水浄化プロセスの開発と水資源有効利用プロセスの評価基盤の作成を検討した。ユニットプロセスの検討に関しては、生活廃水処理のために膜分離活性汚泥法、ナノろ過法を現地で導入した試験調査地域や装置についての検討を中国撫順市にて行った。同時に、汚染した河川水や湖沼水などの浄水のための研究についても検討をした。そして、生活廃水、工業廃水、農業廃水を膜を利用した分散型の水浄化システムにより浄水し、再利用することで水資源を有効に利用するための導入地域の調査を行った。そして、評価基盤による検討のために必要なデータ収集の項目を作成し、さらに導入地域での各用途における水資源利用状況を調査した。さらに、このような地域での水質や水量を評価する基盤の検討も行った。近年、開発途上国のみならず世界における淡水使用量は増加しており、多くの国々において水資源枯渇化地域の拡大が深刻な問題となっている。

また、水汚染による生態系への被害も深刻で、そのような地域に先進的な水処理技術、水使用ネットワークシステム技術、水使用合理化技術及びリスク管理技術を導入して統合的な水資源活用システムを構築することは急務となっている。そのような未開発地域への小規模分散型の水処理技術として、膜を利用した浄水技術やそれに伴う適切な前処理技術の組合せにより、現地での生活、農業、工業用水といった利用用途に合わせた水を得られる技術および評価方法の検討を行っている。そこで、昨年度の調査結果から、中国現地における膜を利用した生活廃水の浄化試験を遼寧省撫順市にある遼寧石油化工大学構内にて行うことを決定した。具体的な膜による水処理方法として、日本で開発され実用化している膜分離活性汚泥法を採用し、それらの装置設計および作成を行い、水質浄化実験を開始し始めた。BOD、COD、NH_4-N、全リン、動植物油類、濁度、溶存酸素、pHなど基本的な水質測定項目の他にも、汚泥性状、膜圧力、流量といった運転条件などについても検討している。更に、対象地域の水資源活用状況の調査を行うために、中国山西省大同市、遼寧省撫順市、遼寧省瀋陽市郊外の干ばつ、渇水地域における生活、工業、農業などの水資源利用、浄化の現状および水質などについての調査を行った。中でも、主に撫順市における生活、農業、工業に関する水資源のデータ収集を行い、撫順市内での特定地域における水資源の循環利用を想定した水質、水量の最適化シミュレーションを行うため、データ整理および計算手法の検討を行った。更に、それらの情報を利用して、生活、農業、工業利用を想定した地域での水利用形態に応じた水質、水量の最適化を既存のツールにより検討を行った。近年、開発途上国をはじめとした多くの国々において水資源の枯渇化地域の拡大が深刻な問題となっている。また、水汚染による生態系への被害も深刻であり、そのような地域において先進的な水処理技術、水使用ネットワークシステム技術、水使用合理化技術及びリスク管理技術を導入して統合的な水資源活用システムを構築することは急務となっている。そこで、干ばつ、渇水地域などの未開発地域における水資源の有効利用を背景に小規模分散型として有効である膜を利用した浄水技術による生活、農業、工業用水への利用を検討してきた。更に、水処理のみならずエネルギーにおけるインフラも未開発な地域であるため、それらの水処理技術への自然エネルギーによる供給を検討し、最終的には、導入地域における水利用量や水質から水資源有効活用ネットワークの構築への提言のための評価方法について検討してきた。具体的には、中国遼寧省撫順市にある遼寧石油化工大学構内にて、日本で開発され実用化している膜分離活性汚泥法(MBR)を採用し、生活廃水の浄化試験を行なった。BOD、COD、NH_<4->N、全リン、動植物油類、濁度、溶存酸素、pHなどの水質評価項目の他にも、汚泥性状、膜圧力、流量といったMBRにおける運転条件などについて連続運転により検討してきた。そしてこの水処理装置を稼動させるための電力供給源として、大学構内に風力発電装置を導入し自然エネルギーによる電力供給システムを構築した。
エントロピー圧縮による力学系・流体力学の新しい解析手法の開発

本研究では,近年盛んになっている有向グラフによる離散化を用いた力学系や流体力学の研究に,簡潔データ構造などの情報理論の成果を導入し,このような離散化の応用範囲を拡大するアルゴリズムを開発した.データを圧縮したままで力学系の構造を計算することにより,これまではメモリの制限により不可能であった,より現実的かつ高次元の問題へのアプローチが可能になった.また,系の離散表現の難しさを情報エントロピーという指標で表すことで,力学系や流体の複雑さと情報量の相関,特に位相的エントロピーと情報エントロピーの関係についての新しい知見を得ることもできた.本年度は、離散力学系の有向グラフによる表現を効率的なデータ構造を用いて改良する研究と、その力学系理論への応用の研究を主に進めた。具体的には、相空間を表す二分木を簡潔データ構造と呼ばれるデータ構造の一種を用いてコンパクトに表現し、また有向グラフを一度に生成するのではなく、必要に応じて動的に生成しながらグラフ上の探索を行なうことで、少ないメモリで力学系の大域的計算を実行するアルゴリズムを開発した。さらに、得られたアルゴリズムを実装して、既に開発していた一様双曲性証明プログラムやモノドロミー計算プログラムに取り入れることに成功した。これにより相空間の分割要素数を従来よりも数十倍程度まで増やすことが可能になり、より高精度な計算や、高次元の力学系への応用が可能になった。また、このアルゴリズムを応用することで、複素エノン写像という重要な力学系について以下のような新しい結果が得られた。まず、従来より一様双曲性が示唆されていたものの証明が得られていなった、幾つかのパラメータにおける一様双曲性の証明に成功した。これらのパラメータでは複数の吸引的な周期軌道が共存しており、一次元の複素力学系からの摂動で得られるダイナミクスとは本質的に異なるダイナミクスが一様双曲的な構造を持っているという点が力学系の観点から重要である。また同じアルゴリズムを応用することで、複素エノン写像のモノドロミー群の計算においても、これまでよりも高い位数のモノドロミー群の元の具体的な表示を計算することに成功した。まず最初の段階のアルゴリズムの開発と実装に成功したこと、さらにその応用として具体的な成果が得られたので、これらの面では予定通り、もしくは予定よりも順調に進行している。一方で情報エントロピーを理論的に力学系の研究に取り入れる研究の進展は予定よりも若干遅れ気味である。これらを総合的に判断して、進捗状況はおおむね順調といえる。本年度は、昨年度に引き続き離散力学系の有向グラフによる表現を効率的なデータ構造を用いて改良する研究と、その力学系理論への応用の研究を主に進めた。相空間を表す二分木を簡潔データ構造の一種を用いてコンパクトに表現し、少ないメモリで力学系の大域的計算を実行するアルゴリズムの開発を進めている。本年度はそれらのコーディングを改良し、また力学系的な観点からの効率化と組み合わせることで、応用範囲を広めるための研究を行なった。さらにグラフクラスタリングなど、従来とは別の手法と組合せて、再帰的で分解が難しい構造の理解に繋げるための基礎研究も進めた。この成果に基づいた複素エノン写像という重要な力学系についての研究も引き続き継続している。本年度は特に従来の計算結果よりもジュリア集合の体積が大きく、メモリ量的にこれまで計算が困難であったパラメータにおいて、新しい計算結果が得られた。これにより、保存系に近い、今までの方法では大域的な計算が困難な力学系の研究にも本研究の手法が応用できる可能性が示された。理論面においては、力学系が持つダイナミカルな性質が、大域的計算における計算の困難とどのように結びついているかの基本的な関係について調べた。特に、リアプノフ数や不変集合のハウスドルフ次元などの重要な不変量と、計算に必要なメモリ量との間に(かなり強い仮定のもとではあるが)、一定の関係があることを示すことができた。これは従来の数値計算に基づく観察を支持する結果となっている。最初の段階である、簡潔データ構造を用いたアルゴリズムの開発と実装に成功したこと、さらにその応用として具体的な成果が引き続き得られているので、これらの面では予定通り、もしくは予定よりも順調に進行している。理論面でも力学系的な不変量と計算の関係の理解は進んでいるが、情報エントロピーを理論的に力学系の研究に取り入れる研究の進展は予定よりも若干遅れ気味である。主な開発対象は、相空間を表す二分木を簡潔データ構造と呼ばれるデータ構造の一種を用いてコンパクトに表現し、少ないメモリで力学系の大域的計算を実行するアルゴリズムである。本年度は特に木の圧縮のアルゴリズムを力学系の相空間の構造に適応したものに改良し、より有用性の高いアルゴリズムを開発した。さらにグラフクラスタリングやグラフのスペクトル解析など、従来とは別の手法と組合せて、再帰的で分解が難しい構造の理解に繋げるための基礎研究も進めた。また、本研究におけるアルゴリズムの成果を複素解析的な力学系の研究手法と組み合わせることで、従来の手法では出来なかった、エノン写像において馬蹄形写像が壊れる瞬間の分岐の完全な決定に成功した(九州大学の石井豊氏との共同研究)。さらに計算理論の視点を力学系の研究に導入する試みも継続して続け、力学系が持つダイナミカルな性質が、大域的計算における計算の困難とどのように結びついているかの基本的な関係について調べた。