hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
あいまいな特徴記述による顔画像検索

あいまいな特徴を表す言葉で顔画像検索を行うことを目的として,顔画像の自動特徴抽出についての研究と,3層ニューラルネットワークによる顔画像検索システム作成のための基礎的研究を行った.顔画像の自動特徴抽出では,開眼と閉眼の2枚の顔画像の差分画像と部分的パターンマッチングによりまず目の位置を決定し,これを元に口,鼻等他の部分の抽出を行った.2枚の画像間に多少のづれがあっても,約85%で目の検出を行うことができ,目が検出できた画像では口や鼻の検出をほぼ完全に行うことができた.顔画像検索では,約50名の正面顔画像データを標準・幸福・驚き・嫌悪の4表情ずつ写真で収集し,これらの顔画像をスプリングフレームによりモデル化した.さらに,平均的な特徴を持つ顔モデルを生成し,個々の顔のモデルの偏差により顔の物理的な特徴を記述した.また,収集した顔画像について,物理的特徴を表す言葉と,感性的・感覚的特徴を表す言葉,45項目について評価アンケートを実施した.以上で求めた顔の物理特徴量を入力,アンケートの回答を目標関数とした学習を行い,学習に用いなかった顔を入力した時の出力とアンケート結果との比較による評価実験を行った.その結果,物理的特徴を表す言葉については,アンケート結果とほぼ一致した出力が得られ,本方式の有効性が確認できたが,感性的・感覚的特徴を表す言葉では,全く反対の出力となるものもあり不安定であった.顔画像検索に用いる印象語には,1つの顔についてのアンケート結果の分散は小さく,異なる顔間ではアンケート結果のばらつきが大きくなるものが望ましいと考えられるが,実際には標準的あるいは好意的な印象に回答が片寄る傾向が見られたため,目標関数の設定方法について,更に検討が必要と思われる.また,今回のワイヤーフレームモデルでは表現しきれなかった顔の特徴についても,検討が必要である.あいまいな特徴を表す言葉で顔画像検索を行うことを目的として,顔画像の自動特徴抽出についての研究と,3層ニューラルネットワークによる顔画像検索システム作成のための基礎的研究を行った.顔画像の自動特徴抽出では,開眼と閉眼の2枚の顔画像の差分画像と部分的パターンマッチングによりまず目の位置を決定し,これを元に口,鼻等他の部分の抽出を行った.2枚の画像間に多少のづれがあっても,約85%で目の検出を行うことができ,目が検出できた画像では口や鼻の検出をほぼ完全に行うことができた.顔画像検索では,約50名の正面顔画像データを標準・幸福・驚き・嫌悪の4表情ずつ写真で収集し,これらの顔画像をスプリングフレームによりモデル化した.さらに,平均的な特徴を持つ顔モデルを生成し,個々の顔のモデルの偏差により顔の物理的な特徴を記述した.また,収集した顔画像について,物理的特徴を表す言葉と,感性的・感覚的特徴を表す言葉,45項目について評価アンケートを実施した.以上で求めた顔の物理特徴量を入力,アンケートの回答を目標関数とした学習を行い,学習に用いなかった顔を入力した時の出力とアンケート結果との比較による評価実験を行った.その結果,物理的特徴を表す言葉については,アンケート結果とほぼ一致した出力が得られ,本方式の有効性が確認できたが,感性的・感覚的特徴を表す言葉では,全く反対の出力となるものもあり不安定であった.顔画像検索に用いる印象語には,1つの顔についてのアンケート結果の分散は小さく,異なる顔間ではアンケート結果のばらつきが大きくなるものが望ましいと考えられるが,実際には標準的あるいは好意的な印象に回答が片寄る傾向が見られたため,目標関数の設定方法について,更に検討が必要と思われる.また,今回のワイヤーフレームモデルでは表現しきれなかった顔の特徴についても,検討が必要である.本研究の目的は、申請者らの開発した顔表情筋系のシミューレーションによる顔表情変化モデルに基づいて、顔、表情の動きによる特徴抽出手法の開発と特徴抽出された顔画像データベースの検索を日常使用される曖昧な表現で可能にすることである。本年度は、顔画像の特徴点抽出と表情付けおよび顔画像検索に関する基礎研究を行い、以下のような成果を得た。1.バネ力学系モデルによる顔画像変形に必要な特徴点の抽出の自動化に関して、2枚の静止顔画像(目を閉じ口を開いたもの、及び目を開き口を閉じたもの)の差分画像を用いる方法を検討し、43個の特徴点座標を良好に検出できた。目、口の開閉は通常の対話中に、頻繁に観察されるので、本手法は種々の場面で適用可能である。2.バネモデルの場合、バネの影響がすべての特徴点の位置変化に及ぶため、個々の特徴点の移動の測定だけでは、与えられた表情顔を生成するバネパラメータを決定できないが、特徴点間の伸び率を用いれば比較的簡単に目的の表情合成が可能であることがわかった。3.カラー顔画像からの特徴点抽出アルゴリズムを開発すると共に、約30人の女性の顔の特徴点座標をデータベース化にして、曖昧な表現による顔画像検索の基礎実験を行い、ニューラルネットワークによる顔の分類を試み、個人の嗜好の学習が可能であることが判った。前年度計画によって、実験システムおよび基本的なソフトウエアが大略において完成したので、今年度は、引き続き顔画像の処理とモデリング手法の問題点解決に努めるとともに、曖昧な特徴記述による顔画像検索のためのインデックスの自動抽出を試みた。主な成果は以下の通りである。1.第1年度検討した顔画像の動きから顔の要素を抽出した特徴点を決定する手法を、さらに改良するとともに、抽出された特徴点から自動的に顔画像のスプリングフレームを作成する手法を確立した。

本手法は開眼および閉眼の2つの顔画像の空間およびフレーム間差分によって眼の位置を確定するため、画面内での顔の位置が一定でなくとも90%近くの成功率で特徴点の抽出が可能である。2.第1年度で吟味した標準的な顔画像サンプル(約100種)を用いて、それぞれの顔の特徴をアンケートにより調査し分類を行った。この結果、評価者による分散が少なく対象となる顔による分散が大きくなる感覚的な特徴表現言語を選択して、顔画像のデータベース化のためのインデックスの目安とした。3.上で選択した特徴表現毎に、3層ニューラルネットワークの学習を行い、複数のあいまいな特徴表現と顔の物理的な特徴点配置を関連づけたところ、人間の評価と比較的よく一致した。従って、本手法により顔のインデックスを作成することにより、顔画像をあいまいな特徴表現言語で検索できる見通しを得た。
漢字読み書きテストを用いた誤答分析によるアセスメント法の開発

本研究は、小学生を対象として漢字属性(親近性、複雑性)が漢字の読み書きに与える影響について分析することによって、読み書きに困難を示す児童の認知特性の把握と漢字の読み書き指導の方略選択に役立つアセスメントツールを開発することを目的とした。研究結果から、以下のことが指摘された。1読み書きに困難を示す児童ほど親近性と複雑性の影響を受ける、2読み書きに困難を示す児童に対する漢字の複雑性もしくは親近性による影響は個人差がある、3複雑性もしくは親近性による影響の違いから、指導方略を検討できる可能性がある。読み書きに困難を示す児童の特徴を把握するための漢字読み書きテストの作成し、4年生から6年生(4年生52名、5年生48名、6年生44名)を対象として実施した。漢字読み書きテストに用いた漢字は、各学年で異なるものの熟知性及び複雑性を勘案し、高熟知・高複雑、高熟知・低複雑、低熟知・高複雑、低熟知・低複雑の4パターンの属性に分けて作成した。読みテストでは各属性で8問から10問の範囲であり、書字テストでは各属性で8問から10問の範囲で構成された。テストを実施する際には、「成績を評価するテストではないこと」「一部でもいいのでわかるところまで書くこと」を教示し、漢字読みテスト10分、漢字書字テスト10分程度で実施した。結果は、読みテストの正答率は4年生81.1%、5年生80.1%、6年生80.6%で、学年間に違いは認められないが、若干高い正答率を示した。属性別の結果では、4年生、5年性では熟知性が高い漢字の方が熟知性が低い漢字よりも高い正答率を示した。また、複雑性についてはそれほど正答率に影響していなかった。書字テストの正答率は、4年生63.9%、5年生66.8%、6年生59.9%で、6年生の正答率が他の学年に比べて低い傾向があった。属性別の結果では、全ての学年で熟知性及び複雑性の影響が認められ、高熟知及び低複雑の属性の漢字の正答率が高くなる傾向があった。また、漢字の誤答分析では、二重の誤答として分類したものもあるが(例えば、視覚(正答と似ている漢字の読み)であるが形態素(刺激語から連想して他の読みをしているもの)など)、読みでは低熟知における類似の音への読み謝り、書字では、空白による誤答が最も多かったが、低熟知では同音(読みが同じ違う漢字)の誤答が多く、高複雑では類似した形態(似ている漢字)の誤答が最も多くみられた。読み書きに困難を示す児童の特徴を把握するための漢字テストの作成に関わる研究とテスト結果に基づいた事例研究を実施した。漢字テストの作成では、小学校・通常の学級に在籍する3年生(126名)、4年生(123名)、5年生(149名)を対象とし、同じ熟語を用いて熟知性テスト及び漢字書字テストを作成した。熟知性テストは5件法によって評価をさせ、最初に浮かんだ印象で○をつけるように教示した。漢字書字テストは昨年と同様の手続きを用いた。対象を正答率のパーセンタイル順位10%未満の児童(低成績群),1050%未満児童(中成績群),50%以上の児童(高成績群)に3群に分類し、各被験者群に対して,熟知性と複雑性が与える影響について分析した結果、低成績群は他の群に比べて熟知性と複雑性の影響を受けやすいことが明らかとなった。加えて、低成績群の成績に基づいてタイプの分類を行ったところ、熟知性が高い熟語の正答率が高い児童(熟知性影響タイプ),複雑性が低い熟語の正答率が高かった児童(複雑性影響タイプ),親近性が高い熟語の正答率と,複雑性が低い熟語の正答率両方が高かった児童(両属性影響タイプ),どの値もそれほど大きく偏りがなかった児童を「両属性非影響タイプ」の4タイプに分かれることが示唆された。事例研究では、小学3年生の児童に対し、事前テストとして漢字の読字書字課題を作成・実施し、児童の認知機能や情報処理特性との関連性と介入後の学習効果について検討した。事前テストの結果は視覚的認知視覚的記憶力に低下を認めた一方、言語的理解は良好であった。読字課題の誤答は4語でうち3語は熟知性評定値が低く未習の読み方であり、書字課題の誤答は11字のうち9字が視覚的複雑性の高い数値に属する漢字であった。書字課題は誤答11字のうち6字について言語的理解を促す聴覚法(春原ら,2005)を用い支援を行ったところ、一週間後の書字課題で4字が正反応を示した。平成27年度は新たに知性テストも加えて再度漢字刺激の選定を行い、本調査を実施することができた。また、同時に漢字書字に困難を示す児童1名ではあるが事例研究を実施し、漢字の複雑性と視覚認知の関連について検討することができた。誤答分析はまだ実施できていないが、概ね予定に沿って進められていると考える。予備調査で実施した調査結果(小学校4年生から6年生の児童を対象)に対して、平成27年度の分析結果を参考として再分析を行い、漢字属性が発達的に書字に与える影響と漢字書字困難な児童に対して漢字属性が与える影響について検討した。分析の結果、各学年に対して、親近性及び複雑性は漢字書字に対して影響を及ぼしていたが、学年によって影響を及ぼす程度は異なっていた。

また、漢字書字の能力値(θ)と親近性及び複雑性の影響度の偏相関係数の結果及び漢字書字能力値による群間の比較から、漢字書字困難な児童ほど親近性及び複雑性の影響を受けるが、個人差も大きくなることが示された。同時に、漢字書字が特に困難な児童において、親近性もしくは複雑性のいずれかが影響する児童とどちらも影響を受けていないが漢字書字が困難なものに分類されることが示唆された。加えて、事例研究として、漢字の書字に困難を示す小学校3年性(以下A児)及び6年性(以下B児)の児童の漢字書字に関する指導を行い、作成した漢字書字テストの結果と漢字書字に対する指導過程及び児童のWISC-IV及びDN-CASにおける認知機能との関連について検討した。A児は全体的に検査得点が低く、特にワーキングメモリーや継次処理が弱かった。B児はワーキングメモリーと処理速度が低く、継次処理に比べると同時処理が低い傾向があった。A児は読みにも困難を示し、書字においては熟知性の影響が認められた。指導では漢字から音の想起を促す文の利用が有効であった。一方、B児は、書字において熟知性と複雑性の影響が見られず、読みに困難を示さなかった。書字の誤りをみると同音や形態の誤りが多く、継次処理に比べて他の尺度が低いことや処理速度があまり強くないこと、ワーキングメモリーが弱いことなどが示された。指導では、漢字の意味の再学習と形態の言語化が有効であった。本研究は、小学生を対象として漢字属性(親近性、複雑性)が漢字の読み書きに与える影響について分析することによって、読み書きに困難を示す児童の認知特性の把握と漢字の読み書き指導の方略選択に役立つアセスメントツールを開発することを目的とした。研究結果から、以下のことが指摘された。1読み書きに困難を示す児童ほど親近性と複雑性の影響を受ける、2読み書きに困難を示す児童に対する漢字の複雑性もしくは親近性による影響は個人差がある、3複雑性もしくは親近性による影響の違いから、指導方略を検討できる可能性がある。平成26年度に計画した予備調査を実施し、漢字読み書きテストについて分析することができたため、概ね順調に進展していると考える。平成26年度は漢字読み書きテストを実施したが、平成27年度は書きのテストに熟知性のテストを加えて実施した。新たに熟知性テストを加えた理由は、昨年度参考とした熟知性評価に関する先行研究(北尾ら,1977)が古く現在の児童の評価とそぐわない可能性があること、先行研究は5年生を対象としたものであり、他の学年の熟知性に対応するかどうかが疑わしいことなどが考えられたため、より精度の高いテスト刺激を選定するためである。また、平成26年度に実施した予備調査から読みテストの平均正答率が8割弱を示したことから、平成27年度は書字テストのみを実施することとした。本年度の研究において、漢字書字の成績が低い児童が成績の高い児童よりも熟知性及び複雑性の影響を受けやすいことが示唆されたが、漢字書字の詳細な誤答分析はまだできていない。今後誤答分析を加えること、認知機能に関するテストも加えた事例を増やすことを考えて研究を進めたいと考える。特別支援教育予備調査の結果から、読みテストについては、全ての学年において正答率が8割弱を示した若干高い正答率であったと考える。しかしながら、漢字属性である熟知性の影響は結果に現れており、改めて刺激の選定を行わなくても本調査を進めることが可能であると考える。誤答の分析については、現在のところ明確に因子に分かれていないため、予備調査の結果について誤答のカテゴライズの方法を検討した後、本調査をすすめたいと考える。心理検査購入に若干予算が足りなくなり、その分を使用できなかった。
スレーキングに着目した粘土質斜面の安定性評価に関する研究

本研究は粘土質斜面の豪雨時斜面崩壊とスレーキングとの関連性について明らかにすることを目的として、舞鶴市で採取された泥岩性材料に対して実験的検討を行った。以下に得られた知見をまとめる。・泥岩性材料は乾湿繰返し作用により、砂分や礫分の土粒子が細粒化し細粒分の割合が増加する。・泥岩性材料の単粒子破砕強度はシリカやまさ土に比べて低く、浸水によりさらに強度が低下する。・泥岩性材料の圧縮特性について、乾燥状態では過圧密領域が存在するが、浸水状態ではスレーキングや細粒分構造の崩壊により、低い応力域から正規圧密挙動を示す。・泥岩性材料の時間沈下特性については、載荷直後の即時的な沈下が大きく、わずかではあるが長期にわたる沈下の継続が示唆された。・締め固めた泥岩性材料の一軸圧縮強度は、含水比の低いもので1000kN/m^2と高い値を示すが、含水比の増加とともに強度は著しく低下する。・乾燥状態と飽和状態の供試体に対して行われた三軸圧縮試験の結果、飽和状態は乾燥状態に比べて強度定数が大きく減少する。・舞鶴市に分布する泥岩質斜面の表層崩壊の危険性について、平行すべり理論から考察した。乾燥状態の強度定数を適用した平常時では、斜面勾配が50度程度であっても崩壊の危険性は低いが、飽和状態の強度定数を適用すると、斜面勾配30度で表層厚1.5m以上の斜面は安全率1を下回ることがわかった。降雨強度や降雨継続時間を考慮した浸透流解析を介し斜面内の含水変化に対応した強度定数を適用することで、実際の降雨の状況に応じた斜面安全管理にも適用できる可能性がある。本研究は粘土質斜面の豪雨時斜面崩壊とスレーキングとの関連性について明らかにすることを目的として、舞鶴市で採取された堆積軟岩の風化砕屑物に対して実験的検討を行った。試料を締め固めて作製した供試体に対して一軸圧縮試験ならびに三軸圧縮試験を実施した。一軸圧縮試験の結果、含水比の低いもので一軸圧縮強度が1000kN/m2と高い値を示したが、含水比の増加とともに強度は著しく低下することがわかった。また、高い一軸圧縮強度を示す供試体を浸水させるだけで、スレーキングにより簡単に崩壊してしまうことを確認した。三軸圧縮試験では、供試体に対して通水を行わないケースと降雨を想定した通水を行うケースの実験を実施した。その結果、通水を行ったケースでは、行わないものに比べてせん断応力のピークが減少すること、またピークを発揮するときのせん断ひずみの値が大きくなることを確認した。さらに、これらの三軸試験結果から強度定数(c、φ)を求めて、長大斜面の平行すべり理論による斜面安定解析を実施した。解析結果から、この土質から成る斜面の表層崩壊の危険性を判断する指標について、平行すべりを仮定した斜面危険度を斜面勾配と表層土の層厚で表した。得られた図表により、舞鶴市に分布する堆積軟岩の風化層斜面の崩壊危険性を検討することができる。また、この手法は降雨による土層の含水変化に対応したものであり、降雨強度や降雨継続時間を考慮した浸透流解析を介し斜面内の含水の変化を計算することで、実際の降雨の状況に応じた斜面安全管理にも適用できる可能性がある。
マイクロ-ナノインプリント紛体成形法の開発

今年度の成果は主に以下の2点である.(1)ナノインプリントを利用した微細鋳型の作製と樹脂中への粒子材料の分散(2)柱状構造をアレイ状に配置した弾性樹脂内部に磁性粒子を分散させた構造を用いての,マイクロ可動構造の作製前者は,インプリント技術を応用した微粒子材料を樹脂構造内に含める技術の開発である.当初の予定では,粉末微粒子を分散させた樹脂を直接利用し,モールドを利用した転写パターンを得ることを考えていたが.成形中に欠陥が生じた場合モールド凹部に残った部位の除去が困難であった.そのため,シリコンモールドを利用し,PMMAで犠牲型を作製,その後この犠牲型に粉末を分散させた樹脂を鋳込むことで構造を得ることができた.後者は機能性構造体作製の例である.粘性樹脂中に磁性粒子を分散させた材料を微細パターンに転写する.樹脂を硬化し型から取り出すことにより磁場により動的にパターンを変化させる機能性微細構造を作製することができた.粒子の充填には磁場や遠心分離機を利用することにより樹脂中で特徴的な配置を行うことが可能であった.また,このデバイスの挙動解析システムを作成した.ナノインプリントによる微細化でシングルマイクロスケールの作製に関する研究を行った.今後,ナノレベルでの構造に発展させる計画である.今年度の成果は主に以下の2点である.(1)樹脂と粉末を組み合わせた微細加工技術として,リソグラフィ加工技術を用いて作製したシリコン樹脂と半固形状のワックス型を利用した微細成形体の作製(2)柱状構造をアレイ状に配置した弾性樹脂内部に磁性粒子を分散させた構造を用い,マイクロ可動構造を作製できることを示した.前者は乾式粉末を微細な型に充填し加圧成形加工する手法である.これまで,このような微細な型に粉末を充填固化し,離型を成功させた例はほとんどない.ここでは半固形ワックスで作製した型を利用することにより,割れなく成形体を作製し同時に溶解することにより容易に取り出しができることを示した.後者は機能性構造体作製の例である.粘性樹脂中に磁性粒子を分散させた材料を微細パターンに転写する.樹脂を硬化し型から取り出すことにより磁場により動的にパターンを変化させる機能性微細構造を作製することができた.粒子の充填には磁場や遠心分離機を利用することにより樹脂中で特徴的な配置を行うことが可能であった.今年度の成果は主に以下の2点である.(1)ナノインプリントを利用した微細鋳型の作製と樹脂中への粒子材料の分散(2)柱状構造をアレイ状に配置した弾性樹脂内部に磁性粒子を分散させた構造を用いての,マイクロ可動構造の作製前者は,インプリント技術を応用した微粒子材料を樹脂構造内に含める技術の開発である.当初の予定では,粉末微粒子を分散させた樹脂を直接利用し,モールドを利用した転写パターンを得ることを考えていたが.成形中に欠陥が生じた場合モールド凹部に残った部位の除去が困難であった.そのため,シリコンモールドを利用し,PMMAで犠牲型を作製,その後この犠牲型に粉末を分散させた樹脂を鋳込むことで構造を得ることができた.後者は機能性構造体作製の例である.粘性樹脂中に磁性粒子を分散させた材料を微細パターンに転写する.樹脂を硬化し型から取り出すことにより磁場により動的にパターンを変化させる機能性微細構造を作製することができた.粒子の充填には磁場や遠心分離機を利用することにより樹脂中で特徴的な配置を行うことが可能であった.また,このデバイスの挙動解析システムを作成した.ナノインプリントによる微細化でシングルマイクロスケールの作製に関する研究を行った.今後,ナノレベルでの構造に発展させる計画である.
画像解析による牛枝肉格付システムの構策と得られた画像解析形質の遺伝的解析

和牛の格付情報等は、一般的には、繁殖農家に還元されていない。本研究の目的は、各繁殖農家における繁殖雌牛の産子の枝肉成績と枝肉画像をインターネットを介して各繁殖農家が閲覧可能とするシステムを構築すること、種雄牛と繁殖雌牛の格付記録と枝肉の価格決定に重要な要因である脂肪交雑粒子のあらさ等の視覚的情報の遺伝的パラメータを推定し、得られた遺伝的パラメータを用いて繁殖農家において利用可能な交配シミュレーションの構築である。用いたデータは、2000年4月から2002年3月にわたり、十勝枝肉市場に上場された黒毛和種2081頭の牛枝肉横断面画像、格付記録および血統記録である。、視覚的情報としては、ロース芯における脂肪交雑粒子の全体のあらさ、最大粒子のあらさ、脂肪面積割合、ロース芯の短径・長径比およびロース芯形状の複雑さを測定しデータとした。牛枝肉画像を含むこれらのデータをPostgreSQLを用いてデータベース化した。データベースからインターネットを介して情報を利用するには、HTMLとPHP4を用い、農家への情報還元および交配シミュレーションのシステムを構築した。繁殖農家において、農家IDおよびパスワードを入力することで当該農家の繁殖雌一覧が表示され、繁殖雌牛を指定すれば、その産子の牛枝肉画像および格付記録の閲覧を可能にした。BMSナンバーと全体のあらさとに高い遺伝相関(r_g=0.67)が推定されたことから、後代を作出する場合、BMSナンバーのみに注目することは、脂肪交雑粒子をあらくする可能性が推察された。交配シミュレーションでは、交配の際、組み合わせによる肉質の期待育種価を推定し、前もって肉質を細部にわたり評価した1000頭で構成される基準画像から、推定された育種価に最も近い基準画像を抽出し表示することを可能にした。繁殖農家においてこのシステムを利用することにより後代を作出するための交配計画の一助となることが期待される。枝肉単価に関与するとされるロース芯上部に窪みのある形状(ハート芯)およびロース芯に接した大きな脂肪交雑(かみあぶら)など、従来評価されなかった肉質形質について、画像解析による評価法を検討し、それらに対する種雄牛の影響を調査した。黒毛和種間接検定材料牛237頭(種雄牛32頭)について、枝肉横断面のデジタル画像を、専用の撮影装置を用い採取した。得られた画像すべてに対してロース芯の輪郭線を描画した。ハート芯の形状については、ロース芯上部の凸部分を結んだ線を絶対最大長とし、窪みの底から絶対最大長におろした垂線の長さ(深さ)およびその領域の面積などを計測した。かみあぶらについては、その面積、ロース芯輪郭線との接触面の長さなどを計測した。ハート芯、かみあぶらの程度を肉眼により4段階に評価した。両形質について、画像解析により算出された数値をもとに重回帰式を求め、肉眼による判定値と画像解析による推定値とを比較した。また、種雄牛ごとの出現頻度を求め、さらにGIBBSF90により遺伝的パラメータを推定した。ハート芯およびかみあぶらを判定するための重回帰式のR^2値はそれぞれ、0.83、0.86であり、画像解析による判定が肉眼によるそれと符合した。ハート芯、かみあぶらともに種雄牛によって、その出現頻度に差が認められた。ハート芯については、ある特定の種雄牛からの産子6頭すべてにハート芯の存在が確認された。ハート芯の程度、存在の有無の遺伝率は、0.35、0.18と推定された。かみあぶらの程度、存在の有無の遺伝率は、0.36、0.18と推定された。かみあぶらの有無とBMSナンバーとの遺伝相関は、0.40であり、改良を進めていく上で好ましくない結果が推定された。交配シミュレーションでは、交配の際、組み合わせによる肉質の期待育種

価を推定し、前もって肉質を細部にわたり評価した1000頭で構成される基準画像から、推定された育種価に最も近い基準画像を抽出し表示することを可能にした。繁殖農家においてこのシステムを利用することにより後代を作出するための交配計画の一助となることが期待される。
東アジア変動帯の砂岩組成とテクトニクス

本研究は,東アジア変動帯において砂岩組成に反映された造構環境や後背地の特性を読みとり,その一般的法則性を明らかにすることを目的とした.君波ほか(1992)によって提唱されたAl_2O_3/SiO_2-Basicity Indexダイアグラムを検証・発展させることによって,砂岩の化学組成が後背地や造構場の識別に有効に働くことを明らかにした.また,SiO_2-(FeO+MgO)/(Al_2O_3+K_2O)およびK/Al-(Fe+Mg)/Alという類似の新しい識別ダイアグラムを2種類提案した.ペルム紀から白亜紀にかけての日本列島の砂岩組成の系統的なデータ集積を行い,塩基性の火山弧的な後背地から花崗岩類および酸性火山岩類の卓越する成熟した火成弧への大局的な砂岩組成の時代的変遷を明らかにした.その試料を含めて,東アジア東オーストラリア地域にかけての380試料の化学分析を本研究の企画として行い,東アジア変動帯の造構作用を解明する上で重要な様々な時代と地域において地質情報とともに砂岩組成の種々のデータや基盤岩のデータを集積した.特に,重鉱物の種類と量比,ガ-ネットやスピネル鉱物粒子の化学組成,モナザイトやジルコン粒子の年代などの緻密なデータの集積は最近の大きな進歩である.タ-ビダイトを素材として堆積過程における水理学的分別作用の実態を解明し,後背地や造構場識別の精度を上げることができた.また,堆積相,高海水準期と低海水準期の違い,海進期と海退期の差などによって,砕屑物を生産する場の広がりと運搬・堆積させる水理条件の違いが砂(岩)組成に与える影響も具体的に検討された.砂岩組成は堆積場の堆積過程の解明にも重要な役割を果たすことが,また,これらの要素の解明が造構場や供給源の精度の高い復元を可能にすることも明らかにされた.本研究は,東アジア変動帯において砂岩組成に反映された造構環境や後背地の特性を読みとり,その一般的法則性を明らかにすることを目的とした.君波ほか(1992)によって提唱されたAl_2O_3/SiO_2-Basicity Indexダイアグラムを検証・発展させることによって,砂岩の化学組成が後背地や造構場の識別に有効に働くことを明らかにした.また,SiO_2-(FeO+MgO)/(Al_2O_3+K_2O)およびK/Al-(Fe+Mg)/Alという類似の新しい識別ダイアグラムを2種類提案した.ペルム紀から白亜紀にかけての日本列島の砂岩組成の系統的なデータ集積を行い,塩基性の火山弧的な後背地から花崗岩類および酸性火山岩類の卓越する成熟した火成弧への大局的な砂岩組成の時代的変遷を明らかにした.その試料を含めて,東アジア東オーストラリア地域にかけての380試料の化学分析を本研究の企画として行い,東アジア変動帯の造構作用を解明する上で重要な様々な時代と地域において地質情報とともに砂岩組成の種々のデータや基盤岩のデータを集積した.特に,重鉱物の種類と量比,ガ-ネットやスピネル鉱物粒子の化学組成,モナザイトやジルコン粒子の年代などの緻密なデータの集積は最近の大きな進歩である.タ-ビダイトを素材として堆積過程における水理学的分別作用の実態を解明し,後背地や造構場識別の精度を上げることができた.また,堆積相,高海水準期と低海水準期の違い,海進期と海退期の差などによって,砕屑物を生産する場の広がりと運搬・堆積させる水理条件の違いが砂(岩)組成に与える影響も具体的に検討された.砂岩組成は堆積場の堆積過程の解明にも重要な役割を果たすことが,また,これらの要素の解明が造構場や供給源の精度の高い復元を可能にすることも明らかにされた.1995年11月23日には研究集会を持ち,18件の研究発表が行われた,また,研究分担者および協力者の研究成果は2回の研究連絡誌に掲載され,それによって,ここ数年間の研究の総合と研究情報の整理を行い,今後の研究へのステップとすることができた.4回の連絡ニュースも発行した.足立教授のグループは,砕屑性のジルコン・モナザイトなどをつかったCHIME年代測定法によって,隠岐変成岩類に記録された先カンブリア時代まで遡る過去の造山運動の解析を進めた.また,増田教授らは同位体に着目して大阪層群の石英粒子の起源を解明する方法を新しく提案した.これらは,立石・竹内・宮本・久田博士らのガ-ネットやクロマイトなどについての研究とともに,個々の粒子の起源を解明する分野での新しい進展である.一方,ロシア極東地質研究所のP.V.Nechaev博士の来日により共同研究の道が開け,また,楠研究員により,極東地域の砂岩の研究と日本列島の砂岩との比較が進んだ.これらにより,シホタリン地域における,ジュラ紀から白亜紀前期の付加作用やテクトニクスが解明された.寺岡教授によってモンゴルの砂岩の調査も進められた.久富博士によってヒラマラのリサイクル造山帯の砂岩組成の研究が岩片種や重鉱物に注目して進められた.ニュージーランドで砂岩の化学組成を研究してきたB.Roser博士の研究協力を得ることもできるようになり,東アジアの環太平洋全域を対象とした研究体制が整備された.XRFやICPによる分析を進め,各地質帯の砂岩の化学組成資料を系統的に蓄積した.その結果やニュージーランドの砂岩組成の検討により,Al_2O_3/SiO_2-Bacisity Index

ダイアグラムの有効性が確かめられた.希土類元素や微量元素などの新たな指標なども探し出し,ダイアグラムを一層精密化する研究が進められつつある.本年度の研究の重要な成果の一つは,古生代後半から中生代末にかけての日本列島の砂岩試料の化学組成を系統的に集積する作業をおこなったことである.中生代の一部では既にデータがよく揃っているので,そこは除いて,約250個の試料が集められた.そして,信州大学理学部のXRF分析装置を利用し,パートタイムで分析作業の助手を雇用して,能率的な化学分析を進めた.その化学組成の分析はまだ全部は終わっていないが,年度末までに完了するように鋭意努力中である.このデータによって,古生代半ばから中生代末までのほぼ全時代について堆積場の違いを考慮しながら,従来から蓄積されてきたモード組成のデータと併せて,砂岩組成から日本列島の造構史を解明する基本的な枠組みが提供されものと考えられる.また.この系統的な分析とは別に,各研究者から依頼された砂岩の化学組成を分析する体制をつくり,合計で約300個のXRF分析をおこなって,データを蓄積した.分担者のもとでは,解析された火成弧を起源とするタ-ビダイト砂岩における堆積学的な化学組成の分別作用,A1203/SiO2-Basicityダイアグラムによるニュージーランド諸帯の砂岩組成の再検討,CHIME年代測定法による造山帯の形成史の解析,ガ-ネットの化学組成に基づくフォッサマグナの第三紀における後背地の変遷,オーストラリアのニュウインドランド造山帯の砂岩組成,ペルム紀の背弧盆域における砂岩組成と造構作用の関連年度の研究集会とまとめの論文集作成にむけて,着実に研究成果が蓄積されつつある.また,その一部は本年度刊行された研究連絡誌第3号に既に載せられている.本年度における大きな進展は,昨年度から進めてきたペルム紀からジュラ紀にかけての系統的な砂岩の化学分析が終了し,日本列島における砂岩組成の時代的な変遷が明確にされたことである.また,砕屑岩化学組成の水理学的な分別という視点から,白亜系蝦夷層群や古第三系音無川層群のタ-ビダイト砂岩が検討され,砂から泥へと粒度に対応した系統的な変化が確認されたが,砂質部分内での差異は大きくないので,造構場の識別ダイアグラム上での問題は少ないことも明らかになった.AL_2O_3/SiO_2-Basicity Indexダイアグラムについても原理的な検討がなされ,造構場の識別能力を高めた類似のダイアグラムが2種類提案された.ザクロ石や斜長石粒子の化学組成から,後背地を解明する研究も進んだ.特にザクロ石の組成を表すレーダーダイアグラムは今後の有用な発展が期待される.相対的に新期の地層を対照としては,高海水準期と低海水準期,および,海進期と海退期における砂岩組成の相違など,基礎的で重要な問題の解明もすすんだ.飛騨外縁帯および黒瀬川帯などの日本列島の基盤となる地帯の砂岩や砕屑粒子の組成の解明も行われた.ニュージーランド,オーストラリア東部,フィリッピンなどの砂岩についての分析も進められ,環太平洋変動帯の東側におけるデータの蓄積がすすんだ.砂岩データの有効活用を図るため,岩石組成のデータベース化を進めている西脇教授の教示を受けた.これらの研究成果は1997年12月に京都において開催された研究集会で発表され,また,研究連絡誌No.4に掲載された.
ミクストリアリティのための裸眼立体表示方式

ヘッドマウントディスプレイが不要なミクストリアリティにおいて、現実空間と仮想空間とを重畳するための3D画像表示方式としては、全方向に視差を生ずるインテグラルフォトグラフィ(IP)が望ましい。ユーザビリティ向上のため重畳部分の体積を大きくするには、IPの飛び出し量の増大が有効である。しかし焦点距離が長いフライアイレンズは製造困難で極めて高価であるので、フライアイレンズを水に浸して焦点距離を長くする方式を提案した。また大画面化に適した方式として、1台のプロジェクタででき拡散板が不要な投影型のIPを提案した。またインタラクションを低遅延で行うため、IP画像の合成をGPUで高速化する方式を提案した。ミクストリアリティにおいて特殊なメガネなしで現実空間と仮想空間とを重ね合わせるための立体表示方式としては、横だけでなく縦方向にも視差を生ずるインテグラルフォトグラフィ(IP)方式が望ましい。仮想空間と現実空間の重なる領域を増やすには、大きな飛出し量が必要であり、ディスプレイから遠くても光線の密度を高く保つ必要があるので、高精細なディスプレイと、焦点距離が長いフライアイレンズを組み合わせる必要がある。そこで非常に高精細な液晶ディスプレイ(対角9.7インチ、2,048 x 1,536画素、264 ppi)を搭載したタブレットPC(iPad Retinaディスプレイモデル)を用いて、メディアアートにも適用可能な高品質なIPが実現可能なことを実験で示した。フライアイレンズについては、当初筆者らは、3Dプリンタを用いれば焦点距離が長いレンズを安価に作れると考えていた。しかし焦点距離を長くするには、レンズの曲率半径を大きくしなければならず、最新の3Dプリンタを用いても、精度が不十分なことがわかった。そこで方針を転換し、フライアイレンズを、屈折率が空気とレンズ素材との中間であるような液体(水)に浸すことで、等価的な焦点距離を伸ばした。一方、ミクストリアリティへの応用を想定した場合、ユーザの操作に応じて実時間で立体表示された物体を動かす必要がある。しかしPCでのCPUだけでは処理能力不足であり、GPUを用いる必要がある。使うGPUの種類と、表示するオブジェクトの数を変えて、得られる毎秒フレーム数を測定した結果を、SIGGRAPH 2014で発表した。ネットショッピングはこの種のシステムの将来有望な応用分野の1つである。筆者らは、現実の書店の書棚をエミュレートした、オンライン書店の陳列法をWebGLで構築した。現段階では普通の3DCGなので両眼視差は得られないが、今後機能を拡張する計画である。そこで非常に高精細な液晶ディスプレイ(対角9.7インチ、2,048 x 1,536画素、264 ppi)を搭載したタブレットPC(iPad Retinaディスプレイモデル)を用いたIP技術とそのメディアアートへの応用を平成26年4月のLaval Virtualで発表した。また、AndroidタブレットPCの画面にフライアイレンズを重ねることで、盤やボールが裸眼立体表示されるピンボールのようなシステムを、MHCI'14で発表した。また、プロジェクション型のIPは大画面化に適した方式だが、従来は1視点ごとに1台のプロジェクタが必要とされたので大規模で高価であった。そこで、1枚のフライアイレンズと1台のプロジェクタでできるシンプルで安価な方式を提案し、平成26年8月のSIGGRAPH 2014で発表した。また、IPの飛び出し量を増やすにはフライアイレンズを構成する微小な凸レンズの焦点距離を長くすることによってレンズから離れた位置でも光線の密度を高く保つことが有効であるが、そのようなフライアイレンズを安価に試作することが困難であることは、前年度までの研究でわかっていた。前年度に、フライアイレンズを、屈折率が空気とレンズ素材との中間であるような液体(たとえば水)に浸すことで、等価的な焦点距離を伸ばすことができる方法をすでに開発していたが、今年度は、そのような新しいIP技術とそのアート作品への応用を、平成27年3月のIEEE Virtual Reality 2015において研究デモとして展示した。(1)裸眼ミクストリアリティシステムの構築:その一例として、ボードゲーム(チェス)のためのナチュラルユーザーインターフェース(NUI)を構築した。CGを用いて制作されレンチキュラー方式の3Dディスプレイに表示されたボードと駒の像は、ディスプレイの手前に飛び出して見える。駒を手指で掴んで動かすジェスチャーをすると、Leap Motionという手指に特化したキャプチャデバイスが手指の位置や形状を捉え、プログラムが指の動きにあわせて駒を移動させるので、利用者は力覚フィードバックがなくても、あたかも自分の指で駒を動かしているかのような錯覚が得られる。この成果をHCII 2015という学会で発表した。ただし今回は水平方向にのみ視差があるレンチキュラー方式を用いているため、立体像が見えている位置に手をのばしても、Leap Motionがとらえる手の位置と垂直方向にずれることがある。もしレンチキュラー方式をIPに変更できれば、この問題が解決すると期待できる。(2)水中インテグラルフォトグラフィを用いた仮想水槽:IPを用いた裸眼ミクストリアリティにおいては、大きな飛び出し量が求められるので、高精細ディスプレイと、焦点距離が長いフライアイレンズとを組み合わせる必要がある。

しかし焦点距離の長いフライアイレンズは、金型が非常に高価であること、非常に高精度な加工技術が必要なこと、などの理由で製造困難である。われわれは平成26度迄に、フライアイレンズを、屈折率が空気とレンズ素材との中間であるような液体(たとえば水)に浸すことで、等価的な焦点距離を延ばす方法を提案し、これを応用したメディア・アート作品を発表したが、平成27年度はIPで表示された魚をアニメーションさせることで、あたかも水槽の中に魚が泳いでいるかのように見える仮想水槽を制作し、HCII 2015という学会で発表した。ヘッドマウントディスプレイが不要なミクストリアリティにおいて、現実空間と仮想空間とを重畳するための3D画像表示方式としては、全方向に視差を生ずるインテグラルフォトグラフィ(IP)が望ましい。ユーザビリティ向上のため重畳部分の体積を大きくするには、IPの飛び出し量の増大が有効である。しかし焦点距離が長いフライアイレンズは製造困難で極めて高価であるので、フライアイレンズを水に浸して焦点距離を長くする方式を提案した。また大画面化に適した方式として、1台のプロジェクタででき拡散板が不要な投影型のIPを提案した。またインタラクションを低遅延で行うため、IP画像の合成をGPUで高速化する方式を提案した。交付申請書では、研究の目的として、ミクストリアリティの利用者の負担を減らすため、裸眼立体表示を用いることができるようにすることを挙げている。この場合、裸眼立体表示は3Dメガネ式に比べ飛出し量が小さいので、実空間と仮想空間が重なり合う領域を大きくするため、飛出し量の増大が求められている。そして平成26年度以降の計画としては次の3項目が挙がっている。1実写の場合のレンズの歪の補正2超解像技術の導入による解像度のさらなる向上3裸眼3Dディスプレイを用いた仮想現実システムの構築このうち12は、ソフトウェアにより画質向上を図る方法であるが、それとは別により高精細なビデオカメラや液晶ディスプレイを使うことによるハードウェアによる方法がある。後者のほうが喫緊の課題であると考えてそちらを優先した。すなわち、従来はHDTV程度のビデオカメラと、それをやや上回る解像度のRetinaディスプレイを主として用いていたが、今後はそれに加え4Kのビデオカメラと4Kの液晶ディスプレイも用いることとした。3については、現段階では水平方向にのみ視差を生ずるレンチキュラー方式を用いてはいるものの、Leap Motionという手指に特化したジェスチャー入力デバイスと組み合わせて、裸眼立体表示されたチェスの駒を指でつまんで動かすシステムを開発した。この成果は平成27年8月のHCI International 2015で発表予定である。
等依存性原理を組み込んだ公正な分配の規範的理論の構築に関する社会学的研究

社会の規範的原理としては従来、平等や正義の理念が中心的に論じられてきたが、本研究ではむしろ公正理念を中軸として位置づけることを探求した。公正理念の構成要素の一つとして等依存原理を想定し、それによって実験ゲームにおける利得配分の帰結の解釈可能性を示した。さらに、理論社会学そのもののほか、現実の社会階層、社会保障制度、経済政策などの諸領域の研究において、公正理念に基づく理論の再構築と、制度や政策の評価と設計指針とを提示する試みを展開した。本年度は、最後通牒ゲームなどを中心とする実験ゲームにおいて出現する利得配分の多くが、等依存原理から説明できることの解明に重点をおいて研究した。最後通牒ゲームでは、合理的な行為者であれば、オファーする側は総利得のうちのほとんどを自分のものとする配分を提示し、オファーされる側はそれを受け入れるはずだと想定される。しかし実際の実験では、極端に偏った配分のオファーは拒否されることが多く、最終的な利得配分はフィフティフィフティ配分の近くに分布している。これまで、この結果を説明するいくつかの議論が提示されてきた。Fehr and Schmidt (1999)は、行為者の効用が「利得配分の平等度」によっても規定されているという説明を試みているが、明らかにアドホックな説明でしかない。Chiang (2008)は、プレイヤーたちが過去において利得の高かった戦略を採用していくという進化ゲームをシミュレーションしているが、実際の実験プロセスにはそうした進化過程が作動するしくみは埋め込まれていない。Gintis et als (2005)は、「協力の規範」として「互恵性reciprocity」が働いているとし、信頼ゲームや雇用者ゲームなどでの実験結果にもそれがはてはまるとしているが、互恵性の概念は広すぎて、たんに「プレイヤーたちは自分の利得を高めることだけを考えているのではない」ということしか意味していない。本研究では、それらに代えて、「協力の結果として全体にもたらされる利得の増分を平等に分配しようとする」という「等依存性原理」こそが、多くの実験結果をよりよく説明しうること、また、利得配分の数理的指標の1つであるShapley valueがそれと密接に関係していることを示し、さらにロールズの「公正」概念との関係について探求した。本年度は、社会的公正問題を応用面で探求することが中心となった。階層的不平等に関する研究は、これまで漠然と「平等が望ましい」という規範的判断を背景に展開されてきたが、そのため、実証的データを説明したり理解したりする上で不可欠な理論的探求が欠落してきた。たとえば社会移動に関わる「機会の平等」概念は、あたかもそれが一義的に定まる事実的概念であるかのように想定されて使われてきたが、本研究は、「機会の平等」とはむしろ「階層的地位達成においていかなる平等を保証することが社会的に公正であるか」に関する規範的判断の一環として概念化されうることを明らかにした。また、近年の「包摂と排除」の概念は、あいまいではあるが、等依存性原理に近いロールズ的な公正の観点から階層的不平等にアプローチする試みであることを指摘した。さらに、現代社会では、階層的不平等に加えて、社会保障制度をめぐる公正問題と貧困とが大きな課題となっているが、それらの背景にはマクロ経済状況の悪化がある。本研究は、マクロ経済とその成長を従来の「効率性」の規範原理ではなく、社会的公正の観点から分析し直すことを探求課題の一つとして取り組んだ。具体的には、(1)需要と供給の両面において経済的困難をもたらしつつある「少子化」問題に対しては、個人的選択の自由の観点だけでは一種の社会的ジレンマに陥ること、(2)財政政策と金融政策においては、たんなる財政規律、金融規律といった観点ではなく、政策がもたらすマクロ社会的な公正および厚生の観点での規範的判断が重要であることを論じた。そのほか、社会的公正に実践的に取り組むための基盤としての社会調査のありかたと、社会学の理論状況の分析に関しても探求を進めた。本年度の研究は比較的一般的な公正性の分析と具体的な格差問題との2点からなっている。等依存原理に基づく公正性の骨子は、人びとの協働によって共通の利益が生まれることと、その利益がどのように分配されるかということとにかかっている。共通の利益の生じないゼロ・サム的な状況では、公正性の概念は当てはまらない。また、共通の利益が生まれたとしても、それが不公正に分配されるならば、個々人にとっての協働のメリットはない。この観点から、一般的な「社会の共同性」の条件を考察し、その成果の一部は共編著『公共社会学』2巻に活かされている。この公正性の理念は次の点で経済学的な効率性の理念と異なっている。すなわち、後者は各主体の初期資源量と所与の生産関数とに規定されたパレート・フロントであるのに対して、公正性の理念は、現状の協働のしくみもしくは協働の欠如と比較して、新しい協働のしくみが持つべき条件を定めるものである。

この公正性の観点はとくに、高齢化に直面する社会保障制度のありかたについての分析に適用できる。ここでは主として、世代、職業、および性によって分けられたクラスが存在するが、現状では現役世代と退職世代との間の所得の奪い合いのようにゼロ・サム的な状況がみられる。どのようにすれば、社会保障制度が共通の利益を生み出しまた利益が異なるクラス間で公正に分配されるかが、社会保障制度の再構築の基本条件となる。本研究ではまた、実証的に高齢者の間での所得格差の実態を分析した。その結果は公正性の観点からは非常に不満足なもので、現時点での高齢者の間では、現役時代の境遇の運・不運がそのままないしより強く高齢期の境遇に反映しており、現役時代に恵まれないクラスにとって、高齢期社会保障のメリットが感じられない。そうした点で、公正性から大きく逸脱しているといえる。2年間の研究を経て、実践的応用を活用した試行錯誤的検討を交えながら、理論モデルの構築に関わる基本的構想はほぼできつつあり、残りの一年間で、具体的なモデルの構築の作業に集中的に取り組むことになる。24年度が最終年度であるため、記入しない。最終年度は、具体的なモデル構築に取り組む。なお、この研究は、その後も、科研の採択の有無に関係なく、継続的に推進する予定である。
分散DNA鍵による情報セキュリティ方式の開発

階層化されたアドレスを指定することで,アドレスに対応したデータを取り出すことのできるDNAメモリとして,DNAの増幅を段階的に行うNested PCRを利用したアドレッシング方法に基づくNested Primer Molecular Memory(以下,NPMMと呼ぶ)を提案している.このNPMMを用いて,秘密情報をDNAの塩基配列の形でコードし,セキュリティの高い情報伝達媒体としての利用を提案した.各アドレスはそれぞれ独立しているため,分散鍵としての役割を果たす.本年度は,昨年度構築した3階層両側16配列(約16.8M)のNPMMのアドレッシングに関するスケールアップと応用に関する研究を行った.スケールアップについては,DNAメモリのアドレッシング動作における制約を数理モデルとして表現し,容量の最大化問題を組み合わせ最適化問題としてモデル化する方法を提案した.そして,実際にその最適化問題を解くことによって,DNAメモリの容量限界やアドレス分子の割当て戦略について明確にした.また,NPMMの応用領域について検証した.具体的には,NPMMをある濃度まで希釈すると,アドレス空間に対するDNA分子の量が不足するためアドレスの欠損がランダムに起こることを利用して,理論的に再構築困難なDNAインクへの応用について検討した.NPMMを希釈後,PCR増幅を行ったDNAメモリのあるアドレスが欠損している状態が,試行ごとに異なることを示し,NPMMがアドレッシング結果を利用した個人認証などへ応用可能であることを示した.階層化されたアドレスを指定することで,アドレスに対応したデータを取り出すことのできるDNAメモリとして,DNAの増幅を段階的に行うNested PCRを利用したアドレッシング方法に基づくNested Primer Molecular Memory(以下,NPMMと呼ぶ)を提案している.このNPMMを用いて,秘密情報をDNAの塩基配列の形でコードし,セキュリティの高い情報伝達媒体としての利用を提案した.各アドレスはそれぞれ独立しているため,分散鍵としての役割を果たす.本年度は,1万アドレスを持つNPMMの作成,及び,化学反応の条件を考慮したNPMMの容量限界についての考察を主に行った.それぞれの成果の概要は以下の通りである.4階層10配列のNPMMを構築するために,Parallel Overlapping Assembly (POA)法に基づく作成方法を採用し実際に作成した.1万のアドレス空間を持つNPMMを構築し,そのうち16個のアドレスに対応するデータとしてデータ0を格納し,残りにはデータ1を格納する.データ0とデータ1を表すDNAの長さを変えることでNested PCR後に電気泳動によってどちらのデータが読み出されたかを検出することとした.ランダムな操作ではより取り出しにくいと思われるデータ0を格納したアドレスを2種類,データ1を格納したアドレスを3種類についてNested PCRによるアドレッシングを行って,正しいデータ長が検出できた.さらなるセキュリティの向上に向けたNPMMの大容量化の検討のために,NPMMのアドレッシングの化学反応における種々の条件を考慮して,容量の最大化を試みるために,最適化問題への定式化を行い,分析を行った.その結果,数Gクラスのアドレス空間が,現在の枠組みとしての限界であることがわかった.また,データの両側にアドレス部を持つモデルの方が,より容量を大きくできる可能性があることがわかった.階層化されたアドレスを指定することで,アドレスに対応したデータを取り出すことのできるDNAメモリとして,DNAの増幅を段階的に行うNested PCRを利用したアドレッシング方法に基づくNested Primer Molecular Memory(以下,NPMMと呼ぶ)を提案している.このNPMMを用いて,秘密情報をDNAの塩基配列の形でコードし,セキュリティの高い情報伝達媒体としての利用を提案した.各アドレスはそれぞれ独立しているため,分散鍵としての役割を果たす.本年度は,3階層両側16配列(約16.8M)のNPMMの構築とアドレッシングに成功した.本研究において,徐々にスケールアップを進める上で,実験の作業手順を明確にし,クリティカルパスを見出して,効率的に実験を進める必要性があったため,実際に必要となる実験作業と実施順序,日程を整理し最終的に約16.8Mのアドレス空間をもつNPMMの構築に至った.3階層で両側16配列のアドレス部分のDNA配列として96本,及び,各アドレス部をつなぐためのリンカ部の配列として6本,データ部として長さがそれぞれ,20,40,60のデータdata20,data40,data60の3本,の計105本の一本鎖DNAは,配列同士がミスハイブリダイゼーションを起こさないように正規直交配列となるように設計を行った.設計手法は,本研究の成果でもある2 step searchを用いた.16.8Mのアドレス空間のうち,ただ一つのアドレスにdata40を,もう一つのアドレスにdata60を埋め込み,すべてのアドレスにはdata20を埋め込んで,実際にアドレッシングの実験を行った.16のアドレスをサンプリングして,アドレッシングを行った結果,適切にある特定のアドレスのみdata20とdata40が,そして,もう一つのアドレスのみdata20とdata60が取り出せることを示した.階層化されたアドレスを指定することで,アドレスに対応したデータを取り出すことのできるDNAメモリとして,DNAの増幅を段階的に行うNested PCRを利用したアドレッシング方法に基づくNested Primer Molecular Memory(以下,NPMMと呼ぶ)を提案している.このNPMMを用いて,秘密情報をDNAの塩基配列の形でコードし,セキュリティの高い情報伝達媒体としての利用を提案した.

各アドレスはそれぞれ独立しているため,分散鍵としての役割を果たす.本年度は,昨年度構築した3階層両側16配列(約16.8M)のNPMMのアドレッシングに関するスケールアップと応用に関する研究を行った.スケールアップについては,DNAメモリのアドレッシング動作における制約を数理モデルとして表現し,容量の最大化問題を組み合わせ最適化問題としてモデル化する方法を提案した.そして,実際にその最適化問題を解くことによって,DNAメモリの容量限界やアドレス分子の割当て戦略について明確にした.また,NPMMの応用領域について検証した.具体的には,NPMMをある濃度まで希釈すると,アドレス空間に対するDNA分子の量が不足するためアドレスの欠損がランダムに起こることを利用して,理論的に再構築困難なDNAインクへの応用について検討した.NPMMを希釈後,PCR増幅を行ったDNAメモリのあるアドレスが欠損している状態が,試行ごとに異なることを示し,NPMMがアドレッシング結果を利用した個人認証などへ応用可能であることを示した.