hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
内視鏡手術シミュレーション訓練の新しい統合的基本タスク

内視鏡下手術トレーニングにおいて,基本手技のシミュレーション訓練とon the jobトレーニングの間は主に動物ラボにたよっているが多くの問題点がある.本研究では,動物に代わる新たな中間的なタスクを作成することを目的とした.基本手技を組み合わせた統合的なタスクとして,血管周囲剥離と腸管吻合タスクを作成した.この目的で腸管(膜)モデルとボックストレーナーを新しく作成した.臓器モデルと,血管剥離はVRシミュレータも用いたプログラムとし,いずれも指導医と訓練者が記入した評価シートを使用してブリーフィングを行うプログラムとした.この方法で,実際に手術トレーニングを行ないながら,現在も改良を加えている.医学教育の多くの分野にシミュレーションが導入されつつある。外科手術領域においても、1990年代以降の急速な内視鏡下手術の普及の中で、バーチャル・リアリティ(VR)外科手術シミュレータが実用化されてきた。今のところ、VRシミュレータは把持や切開、クリップなどの最も基本的な動作以外の有用性は充分でない。特に<剥離>手技は多くの臨床医が重要と考えているが、現在のVR技術では有効なシミュレーションは困難である。剥離も含めた統合的な手技は、実際の手術におけるon the jobトレーニング(OJT)の前には動物実験(AL)によっているのが現状であるが、動物愛護,高コスト,少ない訓練機会,リアリティ(人間との違い)など多くの問題点がある。そこで、本研究では、最基本スキルとOJTの間を埋める新たな統合的タスクによるシミュレーション教育法を創造することを目的としている。方法として、1.体内の多くの臓器に見立てることが可能な疑似腸管・腸間膜モデルを確立する。2.上記モデルと手術用実機を組み合わせた、最基本スキルに加え剥離操作も行える統合的基本タスクを作成する。3.被験者の手技を評価するプログラムを作成する。さらに、本研究で作成したシステムのvalidityを検討することを考えている。現時点で、1.疑似腸管・腸間膜モデルに必要な基礎データを収集して、モデルを作成中である。有効なトレーニングを行うため、現実よりに近い腸管モデルの作成は必須と考えた。下腸間膜脈根部から辺縁動脈まで、およびその血管を包む腸間膜の厚さの測定を行った。摘出した手術標本5例の下腸間膜動脈から辺縁動脈までの太さ、および腸間膜の厚さを測定した。下腸間膜動脈根部の太さおよび腸間膜の厚みは4mm、上直腸動脈部の腸間膜の厚みは7mm、さらに末梢の腸管付着部での腸間膜の厚みは15mmであった。現在、これを元に臓器モデルを作成中である。医学教育の多くの分野にシミュレーションが導入されつつある.外科手術領域においても,1990年代以降の急速な内視鏡下手術の普及の中で,バーチャル・リアリティ(VR)外科手術シミュレータが実用化されてきた.今のところ,VRシミュレータは把持や切開,クリップなどの最も基本的な動作以外の有用性は充分でない.特に<剥離・吻合>手技は多くの臨床医が重要と考えているが,現在のVR技術では有効なシミュレーションは困難である.剥離や腔内での吻合といった統合的な手技は,実際の手術におけるon the jobトレーニング(OJT)の前には動物実験(AL)によっているのが現状であるが,動物愛護,高コスト,少ない訓練機会,リアリティ(人間との違い)など多くの問題点がある.そこで,最基本スキルとOJTの間を埋める新たな統合的タスクによるシミュレーション教育法を創造する.具体的には,擬似腸管モデルを作成し,その有効性を評価することにした.まずは,現実により近い腸管モデルを作成するため,実際の臓器で腸管モデルに必要な解剖学的構造物のサイズを計測した.動脈及び腸間膜の厚みは4mm,末梢の腸管付着部の腸間膜の厚みは15mmであった.これを元に腸管モデルを作成した.作成した腸管モデルを用いて,腔内吻合トレーニングセミナーを開催し,実際に内視鏡下手術を行っている外科医に使用してもらった.有効性・問題点を明らかにするため,使用後にアンケート調査を行った.アンケート結果では,腸管の取り扱いやステープラー挿入の工夫に関して有用であり,ALと比較すると,ALの方がリアリティは高いものの手順を習得するためには腸管モデルで良いという結果であった.トレーニング後に実際の手術で腔内吻合を行った医師のうち,トレーニングが役に立ったという回答は100%であった.擬似腸管モデルの作成を行い,これを用いて吻合トレーニングセミナーを開催し,その有効性について評価することができた.医学教育の多くの分野にシミュレーションが導入されつつある.外科手術領域においても,1990年代以降の急速な内視鏡下手術の普及の中で,バーチャル・リアリティ(VR)外科手術シミュレータが実用化されてきた.今のところ,VRシミュレータは把持や切開,クリップなどの最も基本的な動作以外の有用性は充分でない.特に<剥離・吻合>手技は多くの臨床医が重要と考えているが,現在のVR技術では有効なシミュレーションは困難である.剥離・吻合といった統合的な手技は,実際の手術におけるon the jobトレーニングの前には動物実験によっているのが現状であるが,動物愛護,高コスト,少ない訓練機会,リアリティ(人間との違い)など多くの問題点がある.そこで,最基本スキルとon the jobトレーニングの間を埋める新たな統合的タスクによるシミュレーション教育法を創造する.具体的には,擬似腸管モデルを作成し,その有効性を評価した.まずは、実際の人間の摘出した臓器で腸管モデルに必要な果房学的構造物のサイズを測定した.

これを元に腸管モデルを作成した.作成した腸管モデルを用いて腔内吻合セミナーを開催し,実際に手術を行っている外科医に使用してもらった.有効性と問題点を明らかにするためセミナー後にアンケート調査を行ったところ,安価で繰り返し使用できる,手順を覚えるためには有効というメリットはあるものの,腸管モデルはリアリティに欠けるという問題点が抽出された.腸管モデルがリアリティに欠けるため,現在のモデルでは,実際の手術で安全性という点で重要なポイントとなる腸管の取り扱いや腸管穿孔を避けるためのトレーニングとして適切ではないことがわかった.このため腸管モデルのさらなる改良を行った.擬似腸管モデルを改良,設計し,コストを検討して台湾の企業に発注したが,この会社が倒産したため,新規の製造先を探すことになった.現在納品待ちの状態であるため,この腸管モデルを使用したシミュレーショントレーニングが行えていない状況である.今月納品される見込みである.医学教育全般にシミュレーションが導入され,外科手術領域においても,1990年代以降の急速な内視鏡下手術の普及の中で,バーチャル・リアリティ(VR)手術シミュレータが実用化された. VRシミュレータは,把持や切開などの基本的動作と胆嚢摘出術などの術式モジュールからなるが,その間のレベルのタスクを欠いている.このため,基本的手技のシミュレーション訓練と実際の手術におけるon the jobトレーニングとの間は動物ラボにたよっているのが現状であるが,動物愛護,高コストなど多くの問題点がある.本研究では,動物に代わる新たなシミュレーション・タスクを作成することを目的とした.基本手技を組み合わせた統合的なタスクとして,現実の手術操作に直結する手技を組み合わせた腸間膜内の血管を剥離し処理するタスクを構想した.現在の画像処理技術,疑似触覚付加技術では, VRシミュレーションよりも疑似腸管・腸間膜モデルが有用と考え,モデルの試作を行った.まず,手術摘出臓器で必要なデータを得た上で,各種腸管モデルを作成した.材質はシリコン,ウレタンなどを用いたが,剥離感が不良であり,ウレタンでは超音波凝固切開装置で煙が発生するなどの問題あり,企業が作成した親水素材も試したが,目的の性能が得られなかった.そこで,擬似腸管を用いる方法は切開や剥離でなく腸管吻合に関するタスク用とし,血管周囲剥離に関しては,素材をVRの画面に変更し,評価はいずれも指導医のチェックリストによる方法とした.実際に手術トレーニングを行いながら,方法の改良を加え,腸管吻合トレーニング用の臓器モデルとボックストレーナーを作成した.ボックスは今後,企業レベルで量産できることを視野に入れた設計とした.また,血管周囲剥離は,既存のVRシミュレータの画面を使用しながら評価するシステムを作成した.これらの方法は現在実際の手術教育に使用している.内視鏡下手術トレーニングにおいて,基本手技のシミュレーション訓練とon the jobトレーニングの間は主に動物ラボにたよっているが多くの問題点がある.
アルツハイマー型痴呆におけるSuperoxide dismutase1活性の検討

アルツハイマー型痴呆(DAT)の分子生物学的研究により、老人斑の主要構成成分であるアミロイドβ蛋白前駆体は第21番染色体にcodeされていることが分かり、ダウン症候群(DS)との類似性が注目されている。Superoxide dismutase(SOD)は、フリーラジカルの処理機構に関与し、近年老化との関連からも注目されている。一昨年、昨年の検討より、SODはDAT患者では赤血球、血清、髄液中の異常はないが、皮膚線維芽細胞中で異常があることが分かった。そこで、本年は皮膚線維芽細胞におけるSOD異常の機序を検討することを目的とした。【対象と方法】65才未満で発症したアルツハイマー病(AD)7例、65才以上で発症したアルツハイマー型老年痴呆(SDAT)12例、脳血管性痴呆(MID)9例、年齢を一致させた若年対照群7例と高齢対照群12暢を対象とした。SODmRNAの測定は、皮膚線維芽細胞より抽出したRNAを用いて、ヒトcDNAをプローブとしてNorthern blot analysisを施行した。内部標準として、βactinを用いた。【結果及び考察】SODmRNAの発現は、AD群で統計学的に有意に増加し(p〈0.05)、SDATで統計学的に有意に減少していた(p<0.05)。これは、SOD蛋白量の測定結果とよく一致し、DATでの皮膚線維芽細胞中SODの異常はmRNAレベルで起っていることが示された。アルツハイマ-型痴呆(DAT)の分子生物学的研究により、老人斑の主要構成成分であるアミロイドβ蛋白前駆体蛋白は第21番染色体にcodeされていることが分り、ダウン症侯群(DS)との類似性が注目されている。Superoxide dismutase1 (SOD)は、フリ-ラジカルの処理機構に関与し近年老化との関連で注目されている。SODも第21番染色体上に存在し、DSで異常を示すことが知られている。今年度我々は、DAT患者赤血球中のSOD活性を測定し、次いで臨床経過との関連を検討し、アルツハイマ-型老年痴呆(SDAT)の位置付けと早期診断への可能性を検討することを目的とした。[対象と方法]DAT患者を対象とし、65歳未満で発症するアルツハイマ-病(AD)と65歳以上で発症するSDATに分ける。また、SDATを経過により、急速に悪化するA群、緩徐に悪化するB群、ほとんど不変のC群に分類した。患者より赤血球を採取し、Tsuchihashi法に従って処理し測定まで4°Cで保存した。SOD活性測定は、亜硝酸法を一部改変したOyanaguiらの方法に従って行なった。[結果]赤血球中のSOD活性は、DAT患者で正常対照群と比較して有意な変化を示さなかった。AD,SDATさらに、SDATのA,B,C群に分けて検討したが、いずれも有意な変化を示さなかった。赤血球中のSOD活性は、DATでは変化がなく、経過の異なる群でも差異のないことを確認した。[今後の予定]次年度は、DAT患者の血清、髄液、皮膚繊維芽細胞中のSOD活性を測定し同様の検討を行なう予定である。アルツハイマ-型痴呆(DAT)の分子生物学的研究により、老人斑の主要構成成分であるアミロイドβ蛋白前駆体は第21番染色体にcodeされていることが分かり、ダウン症侯群(DS)との類似性が注目されている。Superoxide dismutase(SOD)は、フリ-ラジカルの処理機構に関与し、近年老化との関連からも注目されている。昨年我々は、DAT患者赤血球中のSOD活性を測定し、有意な変化のないことを確認した。今年度は、DAT患者の血清、髄液、皮膚線維芽細胞中のSOD活性を検討した。[対象と方法]

65才未満で発症したアルツハイマ-病(AD)7例、65才以上で発症したアルツハイマ-型老年痴呆(SDAT)12例、脳血管性痴呆(MID)9例、年齢を一致させた対照群12例を対象とした。SOD活性は、enzyme immunoassay(EIA)法で測定した。[結果]AD、SDATにおいて血清、髄液中SOD活性は、共に有意な変化を示さなかった。皮膚線維芽細胞においては、SOD活性はADで上昇(p〈0.05)SDATで低下(p〈0.05)していた。MIDでは、対照群と比較して有意な変化はなかった。[今後の予定]SDATの経過の異なる3群(急速に悪化を示すA群、緩徐な悪化を示すB群、ほとんど不変のC群)に分けて、皮膚線維芽細胞中SOD活性の異常を検討する。SOD活性低下を示す患者群に、SDO製剤による治療的検討も試みたい。アルツハイマー型痴呆(DAT)の分子生物学的研究により、老人斑の主要構成成分であるアミロイドβ蛋白前駆体は第21番染色体にcodeされていることが分かり、ダウン症候群(DS)との類似性が注目されている。Superoxide dismutase(SOD)は、フリーラジカルの処理機構に関与し、近年老化との関連からも注目されている。一昨年、昨年の検討より、SODはDAT患者では赤血球、血清、髄液中の異常はないが、皮膚線維芽細胞中で異常があることが分かった。そこで、本年は皮膚線維芽細胞におけるSOD異常の機序を検討することを目的とした。[対象と方法]65才未満で発症したアルツハイマー病(AD)7例、65才以上で発症したアルツハイマー型老年痴呆(SDAT)12例、脳血管性痴呆(MID)9例、年齢を一致させた若年対照群7例と高齢対照群12例を対象とした。SOD mRNAの測定は、皮膚線維芽細胞より抽出したRNAを用いて、ヒトcDNAをプローブとしてNorthern blot analysisを施行した。内部標準として、βactionを用いた。[結果及び考察]SOD mRNAの発現は、AD群で統計学的に有意に増加し(p<0.05)、SDATで統計学的に有意に減少していた(p<0.05)。これは、SOD蛋白量の測定結果とよく一致し、DATでの皮膚線維芽細胞中SODの異常はmRNAレベルで起っていることが示された。
神経難病に対するリハビリテーション効果の研究

神経難病に対するリハビリテーションの効果の定量的な評価を行った。特に今回、パーキンソン病と脊髄小脳変性症に対してのリハビリテーションの即時効果について、動作解析装置を用いて評価を行った結果、歩行障害や関節の可動域、姿勢について、リハビリテーションの介入の効果が認められた。このことより、神経難病に対して、リハビリテーションは即時効果として有効であることが判明した。パーキンソン病の運動障害についての解析と、リハビリテーションの効果を、歩行解析、動作解析、電気生理学的に計測機器を用いて定量的に評価し、有効なリハビリテーションの方法を検討することを目的とした研究を継続している。【目的】パーキンソン病による歩行障害は患者のADLを低下させる。歩行能力維持とADL政善を目的にリハビリテーション(以下リハ)が施行されるが、その効果についての定量的な評価は少ない。今回の研究は、歩行障害に対するリハの即時効果を定量的に評価することを目的とした。【対象】特発性パーキンソン病患者24名(男性11名、女性13名、5578歳、平均67.5±6.7歳、Hoehn & Yahr重症度24)を対象とした。骨関節疾患や脳血管障害、その他神経筋疾患など歩行に影響を及ぽす合併症のある例は除外した。【方法】対象患者に対しストレッチ、筋力増強、バランス、歩行訓練を中心とした約30分間のリハを施行し、リハの前後で三次元動作解析装置(Vicon8)を用い、5mの自由歩行を計測した。歩行における速度、距離、時間の因子および姿勢、肩関節可動域について、リハ前後の平均値の差を対応のあるt検定で比較した。【結果】リハ施行後は、歩行速度、歩幅の増加(p<0.001)、両脚支持期間の減少、前傾姿勢の改善(p<0.05)、肩の関節可動域の改善(p<0.001)を認めた。Yahr重症度別にみると、3のグループで特にリハ効果が高かった。【結論】パーキンソン病の歩行障害に対してのリハは即時効果として有効と考えられた。姿勢反射障害の徴候がみられるYahr3において、リハが最も効果的であることが示唆された。元々症状に変動のあるこの疾患において、リハの長期効果を評価する方法については今後更に検討が必要である。昨年に引き続き、神経変性疾患、特にパーキンソン病と脊髄小脳変性症の運動障害についての解析と、リハビリテーションの効果を、歩行解析、動作解析、電気生理学的に計測機器を用いて定量的に評価し、有効なリハビリテーションの方法を検討することを目的とした研究を継続している。研究成果を国際リハビリテーション学会(ISPRM)にて発表を行った他、以前から行っていた脳卒中患者の転倒に関する研究成果をアメリカの雑誌に論文発表を行った。内容は、脳卒中患者の転倒の危険因子を、prospectiveに検討したものである。112例を対象とし、性別、年齢、罹病期間、脳卒中のタイプ、麻痺側、リハビリテーション頻度、鎮静作用薬の投与の有無、認知症の程度および機能障害をSIAS(Stroke Impairment Assessment Set:脳卒中機能障害スケール)、能力低下をFIM(Functional Independent Measure:機能的自立評価尺度)にて初期評価を行い、その後1年間の転倒の事象の発生を前向きに検討した。結果として、101人のうち45人(44.6%)が少なくとも1回転倒し、そのうち20人(19.8%)は頻回に転倒した(2-10回、平均2.1回)。多変量ロジスティック回帰分析の結果、転倒に有意に相関しているのは、記憶(OR0.252)、足関節の可動域(OR4.278)、罹病期間(ORl.262)と麻痺側が左であること(OR0.076)であった。このロジスティックモデルでの転倒予測の敏感度は81.3%で、特異度は88.1%であった。今回の研究では、今まで入院患者や施設入所者を対象とした研究が多い中、多数の在宅の患者について検討を行い、新たにSIASやFIMなどの評価法を用いて転倒予測を行い、臨床上有用な知見を得ることができた。脊髄小脳変性症の運動障害についての解析と、リハビリテーションの効果を、歩行解析、動作解析計測機器を用いて定量的に評価し、有効なリハビリテーションの方法を検討することを目的とした研究を行った。【目的】脊髄小脳変性症は、失調を中心とする障害が緩徐進行し、患者のADLを低下させる。治療として、TRHや反復経頭蓋磁気刺激療法(rTMS)、リハビリテーション(以下リハ)が施行されるが、その効果についての定量的な評価は少ない。今回の研究は、rTMSとリハの併用効果を定量的に評価することを目的とした。【対象】脊髄小脳変性症患者10名(男性8名、女性2名、4972歳、平均61.2±7.3歳、LCCA5名、SCA-64名、MSA-OPCA1名)を対象とした。骨関節疾患や脳血管障害、その他神経筋疾患など歩行に影響を及ぼす合併症のある例は除外した。【方法】

3週間の入院期間中に、対象患者に対しrTMSを計15回施行し、期間中に平行してバランス、歩行、協調動作を中心としたリハを施行した。治療の前後で、International Co-operative Ataxia Rating Scale (ICARS)による失調の評価と、重心動揺計での測定、三次元動作解析装置(Vicon)にて歩行解析を実施した。治療前後の平均値の差をWilcoxon符号付順位検定で比較した。【結果】治療後は、重心動揺計での測定では有意な改善はみられなかったが、ICARSのスコア(P<0.01)および、歩行解析にて頭部と体幹のマーカーの動揺(P<0.01)、歩隔(P<0.05)で、有意な改善を認めた。【結論】脊髄小脳変性症の失調症状に対して、rTMSとリハの併用は、特に動的なバランスの改善に有効と考えられた。この結果は2008年リハビリテーション医学会学術会議にて報告を行った。
グラフィカルモデルの二次平均場近似と確率的情報処理への応用

本研究では,神経間の相関をモデル化できる神経回路を構築し,それをパターン認識問題に応用することを目的として行った.最初に,従来のアナログ神経回路網を相関を考慮したモデルに拡張した.無向グラフィカルモデルとしてのマルコフランダムフィールド(MRF)のナイーブな平均場近似を考えれば,それはアナログニューラルネットワークとなるが,相関の情報は落とされ,直接的表現は不可能である.そこでMRFや条件付きマルコフ場(CRF)を共分散の情報を保存しながら,確定的モデルで近似する新しい平均場近似モデルを提案した.このモデルでは,位相変数を導入し,位相方程式により位相差のコサインが相関係数を表すことができる.位相方程式は,発振ニューラルネットワークの位相方程式と係数を除いて同様な形であり,位相同期と確率的相関の類似性を表している.このことは,発振ニューロンといういわば生理学的には不自然な情報処理形態を考えなくとも,通常のニューラルネットワークで,同様の情報処理が可能であることを示しているが,相関を表現できるのでそれ以上の能力がある.このモデルに対し,平均場近似としての精度を検証し,従来法より遙かに高精度であることを確認した.次にイレギュラーな局所最小値が出来ないことを実験的に確認した.最後に,パターン認識問題への応用を行い,共分散による出力を用いた場合,平均値を使うよりも格段に識別精度が上がることを確認した.これにより,もう一つの結論として,脳内表現では相関は分散以上に重要であることが分かった.本研究では,神経間の相関をモデル化できる神経回路を構築し,それをパターン認識問題に応用することを目的として行った.最初に,従来のアナログ神経回路網を相関を考慮したモデルに拡張した.無向グラフィカルモデルとしてのマルコフランダムフィールド(MRF)のナイーブな平均場近似を考えれば,それはアナログニューラルネットワークとなるが,相関の情報は落とされ,直接的表現は不可能である.そこでMRFや条件付きマルコフ場(CRF)を共分散の情報を保存しながら,確定的モデルで近似する新しい平均場近似モデルを提案した.このモデルでは,位相変数を導入し,位相方程式により位相差のコサインが相関係数を表すことができる.位相方程式は,発振ニューラルネットワークの位相方程式と係数を除いて同様な形であり,位相同期と確率的相関の類似性を表している.このことは,発振ニューロンといういわば生理学的には不自然な情報処理形態を考えなくとも,通常のニューラルネットワークで,同様の情報処理が可能であることを示しているが,相関を表現できるのでそれ以上の能力がある.このモデルに対し,平均場近似としての精度を検証し,従来法より遙かに高精度であることを確認した.次にイレギュラーな局所最小値が出来ないことを実験的に確認した.最後に,パターン認識問題への応用を行い,共分散による出力を用いた場合,平均値を使うよりも格段に識別精度が上がることを確認した.これにより,もう一つの結論として,脳内表現では相関は分散以上に重要であることが分かった.グラフィカルモデルは,近年人工知能の従来の弱点を補強し,それに代わり得る手法として注目を浴びてきた.しかし,一方においてトポロジの制約や近似手法を改善し応用範囲を広げる必要がある.本研究課題では,マルコフランダムフィールドの新しい近似法を提案し,更にそれを一般的モデルに拡張し,人工知能や通信などの分野での応用を行うことを目的として行っている.初年度の目標は,基礎理論の構築とパターン情報処理への応用を行うことに集約される.当該研究初年度である本年度は,上記目標に対し基礎理論の構築と顔画像検出への応用の基礎の構築を行い,その成果を国際会議で発表した.マルコフランダムフィールドは,応用上有効であるにもかかわらず,計算量が指数時間のため実世界での応用が難しい.平均場近似では,重要なファクタである相関の情報が得られない,またグラフィカルモデルのビリーフプロパゲーションの適用は,まだその理論的なベースが定まっておらず,収束が保証できない.本研究では,まずこれらの問題を解決するため,位相により相関を表現する平均場近似法の基礎を確立した.手法の有効性を見るため,これを顔画像検出に適用したときの性能を,この分野で高い性能を出すサポートベクトルマシンと比較し,種々の面で有効であることを検証し,国際会議での公表を行った.一方,その後更に,位相による相関係数を有効に利用し,そのグラフ的構造を調べることにより,正のクリークとその間の相反関係の構造が顔検出学習の結果生じていることが判明し,これを更に認識精度を上げるために利用出来ることが判明した.独立主成分分析を応用した対象検出では,この相関構造が有効であることを,本年度検証し公表しているため,この知見を応用しさらなる検出精度の向上が出来ることが判明した.グラフィカルモデルは,近年人工知能の従来の弱点を補強し,それに代わり得る手法として注目を浴びてきた.しかし,一方においてトポロジの制約や近似手法を改善し応用範囲を広げる必要がある,本研究課題では,マルコフランダムフィールドの新しい近似法を提案し,更にそれを一般的モデルに拡張し,人工知能や通信などの分野での応用を行うことを目的として行っている.当該研究2年目である本年度は,上記目標に対し理論の検証・発展と応用を行い,その成果を国際会議で発表した.画像処理や音声処理では,各画素や音素などの単位にラベル付けすることがその基本である.ラベル付けは,識別処理に当たるが,実際には識別結果により得られたラベルは必ずしも適切であるとは限らない.それは,同じ識別結果であっても,近傍のラベルなどの文脈により結果が変化する場合があるからである.このような処理を効率的に行う条件マルコフ場(CRF)は,その動作の基本がマルコフ確率場である.

本年度は,このCRFを効率的に計算するため,前年度に提案したモデルを発展させた.また有効性を検証するため,いくつかの間題について従来の平均場近似手法に比べ,ローカルミニマにスタックしにくく,真の解が得られることを実験により検証した.これらの成果は2つの国際会議で発表した.これと同時に,ビデオ画像でのトラッキングやセグメンテーションを行い,一部国際会議で発表した.未発表の成果については,次年度にまとめて発表する予定である.一方,時に平均場近似の適用範囲をカーネルにより一般的にするための理論的定式化を行い,一部上記国際会議で発表しているが,完全な理論の公表は,ジャーナル論文で次年度に発表予定である.カーネルによる一般化とCRFの識別部分の構成のため,アルゴリズムの効率化を行いそれを国際会議と,国内の研究会で発表を行った.相関平均場近似は,マルコフランダムフィールド(MRF)や条件付きマルコフ場(CRF)を共分散の情報を保存しながら,確定的モデルで近似する新しい平均場近似モデルである.今年度は,前年度までに確立してきた,モデルの性能を評価し,顔認識問題などに応用した.まず,図形の内と外を計算する問題に対し,本手法はナイーブな平均場近似手法に比べ局所最小値に落ち込む率は格段に少ない,実際試験した問題では,従来法では40ヵ所中平均誤りは4ヵ所であるが,提案法では誤りは0であった.次に,相関平均場近似と識別学習モデルを組み合わせた,学習機械を提案し,顔検出問題に対し,99.8%の検出と0.2%の誤り率を確認した.この性能は,従来前処理や,データを工夫して達成し得た最高の性能に匹敵する.特に学習に用いたデータ数は従来法に比べ数分の1で同等の性能を達成したことはこの学習手法の可能性を示すものである.ちなみに,相関平均場近似をナイーブな手法で置き換えると,性能は95%,5%であった.最後に,本手法をジェンダー識別に適用し,従来のサポートベクトルマシンによる最高識別率と同じ結果を,手間のかかるパラメタ調整をすることなしに達成できた.パラメタ選択のない識別法は学習問題では大変重要な問題であり,このアイデアを,カーネルPCA+識別器でパラメタの自動選択手法として応用し,カーネル法の主要な手法であるサポートベクトルマシンと同等の識別性能が数分の1の計算時間で実行できることを示し,また事例ごとのあるいはクラス毎のカーネルパラメタ選択にも対応できることを理論と実験で示した.これらの成果は,主要な国際会議,国内の腫瘍学会の論文誌で発表した.
肺血管内皮障害と術後早期の肺血栓塞栓症の発症について

術後翌日の肺血栓塞栓症は術中肺血管内皮障害による二次性の肺血栓塞栓症であることが示された。そのため術中超早期の血小板凝集抑制剤(フルルビプロフェン)の静脈内投与が即効性で効果的な治療方法である可能性を示した。肺血管における血管内皮障害と血栓形成重症度評価:摘出血管(肺血管・大腿静脈)を用いた定圧灌流システムによる血管内皮機能評価を行うため、蛍光倒立顕微鏡システムに微小血管実験装置(マイクロベッセルパーフュージョンシステムModelWH-1)を用いた。今回科研費で購入したオリンパス顕微鏡デジタルカメラ(DP72)を蛍光倒立顕微鏡システムに組み込み、動画記録および静止画記録ができるように整備した。また予定された微小血管実験装置(マイクロベッセルパーフュージョンシステムModelWH-1)による定圧灌流装置に用いられるローラーポンプの圧制御では血管内圧変動が大きく、測定値の安定が得られない(圧変動±15%程度)ことが分かった。そこで、灌流回路内にウィンドケッセル圧緩衝装置と灌流液駆動装置をローラーポンプからシリンジ微量注入装置に変更したところ圧変動の劇的な改善(圧変動±5%以下)を見ることができた。さらにフィードバック制御装置を組み込んだ持続恒温灌流装置の整備、さらには超微量持続注入装置を組み込み定圧および低流量灌流装置の実験的に施行することができた。問題点:蛍光発色した血小板の動画採取システムの構築は発色量が微量であり、動画記録を行うために調整中である。臨床研究:股関節置換術において骨セメントの使用の有無により群を分け記録された連続記録心臓超音波画像を解析している。全例において骨セメント使用直後に超音波陽性塞栓子が出現し、右心負荷所見(右心房、心室の拡張)が確認された。しかしながら、右心負荷所見は短時間で消失した。現在3D造影CTによる解析中である。フィードバック制御装置を組み込んだ持続恒温灌流装置の整備、さらには超微量持続注入装置を組み込み定圧および低流量灌流装置の実験的に施行することができた。現在の問題点:血管内に流れる血小板の蛍光発色が低く、血管壁を通して動画を採取することが困難であることが明らかになった。根本的な実験方法の変更が必要と考えられる。臨床研究:股関節置換術において骨セメントの使用の有無により群を分け記録された連続記録心臓超音波画像解析を行った。全例において骨セメント使用直後に超音波陽性塞栓子が出現し(1.65±0.96cm^2 in MDCT group vs.1.28±1.01cm^2 in PLS group)、全例に右心負荷所見(右心房、心室の拡張)が確認された。肺塞栓症がPOD1に25%の患者で確認された。一方、POD0に行われたMDCTでは肺塞栓症は確認されなかった(p<0.018)。そのため周術期の血小板凝集能の変化を検討する必要が生じた。今後、術中血小板凝集能として血小板微小塊の形成過程を詳細に検討するためレーザー光散乱粒子測定法(PA-20)を用い、さらには周術期におけるNSAIDと麻薬、硬膜外麻酔に使用する局所麻酔薬、筋弛緩薬拮抗薬などの投与による血小板凝集能抑制効果を検討する。【研究の目的】術中および術後の合併症として肺血栓塞栓症はいったん発症すると生命の危険を伴う重症の周術期合併症である。今回我々は特には血小板凝集抑制療法を含めた抗血液凝固療法の肺血栓塞栓症の発症に対する治療方針と治療開始時期の確立を目的とした。【研究の成果】1.術中フルルビプロフェンアキセチル静脈内投与による血小板機能抑制効果について術中止血確認後のフルルビプロフェンアキセチル静脈内投与による血小板機能抑制効果は投与15分後には血小板凝集抑制作用が発現された。その持続時間は6時間を超えた。フローサイトメトリーによる検討でにフルルビプロフェンアキセチルによる血小板凝集抑制作用は小血小板凝集作用には影響がなく、血小板凝集塊の増大を抑制することがわかった。その作用程度はチエノピリジン系抗血小板剤とほぼ同等であることがわかった。これらにより、不安定狭心症、冠動脈ステント挿入患者など血小板凝集亢進による凝集塊が危機的状態につながる場合、また術中の肺血管内皮障害による二次性の肺血栓塞栓症である術直後の肺血栓塞栓症に対して術中からフルルビプロフェンアキセチル静脈内投与による血小板凝集抑制作用が危機的状態の発生抑制し、術中超早期の血小板凝集抑制剤の静脈内投与が即効性で効果的な治療方法である事を示した。

2.血管内皮障害は二次血栓を形成するため、カンナビノイド(アナンダマイド)誘発性細胞障害作用に対する静脈麻酔薬による障害抑制効果をヒト臍帯静脈内皮細胞で検討した。アナンダマイドは用量依存性に細胞障害を引き起こし、プロポフォールはその障害の程度を抑制した。プロポフォールはアナンダマイドの活性酸素腫の抑制と、カスパーゼ2の活性化を減じアポトーシスを抑制することが明らかになった。静脈麻酔薬は肺血管内皮細胞障害に対して保護的に作用し、周術期肺血栓塞栓症の発生を抑制できる可能性を示唆した。
年齢変化を伴う顔画像を対象とした人物認証に関する研究

顔画像による人物認証では,顔画像登録時と認証時の間に年月の経過があり成長により顔が変化している場合,認識精度が低下する。このように年齢変化を起こした顔画像の人物認証を目的とし,ブロックマッチングを用いる方式を提案した。これは,成長に伴い顔の各部がその特徴を維持したまま移動するという原理に基づくもので,これまで顔画像認証で用いられてきたブロックに分けずにマッチングをとる方法に対して有効性を示した。成長期における顔画像認証技術として,本研究者らが先に提案したブロックマッチングを伴う認証法において,ブロックの位置調整を伴う方法を提案し,特性改善を図った。この手法は,幼小期において撮影された顔画像を登録顔画像として,年齢変化が生じた後の人物の認証を行うことを目的としており,成長による顔の構成要素の形状変化及び位置変化の影響を排除するため,顔画像を複数のブロック領域に分け,登録顔画像の各ブロックに最も類似する認証顔画像のブロックをその近辺領域内におけるブロックマッチング法で求め,その相関係数の大きさから類似度を計算し,認証を行う。複数の登録顔画像から,最も類似度が高い登録顔画像の者を同一人物と判定する。ここで,ブロックを切り出す位置により,認証精度が劣化する場合が生じた。これは,ブロックの位置により,顔の特徴的成分が複数のブロックに分断され,求められる類似度の信頼性が低下することに起因するものである。提案のブロック位置調整を伴う方式は,ブロックの位置を変化させながら類似度を求め,最も類似度が高い位置により評価を行うものである。実際に,15名の中学3年生の男子生徒の顔画像に対して,各自が小学6年生のときの顔画像を登録顔画像として用いた際の顔画像認証を行い,位置調整を行わない従来法では,正答率が73%であったのに対し,位置調整を行うと,87%の正答率を実現することができた。また,成長による肌の状態変化による認識精度劣化を防ぐため,雛,ニキビなどの肌の凹凸成分を自動的に除去するフィルタをGPGPUにより実装し,その有効性を確認した。小学生と中学生を対象に,成長に伴い変化した顔画像の認証を行う研究を引き続き行った。これは,幼小期において撮影された顔画像を登録顔画像として,年齢変化が生じた後の人物の認証を行うことを目的としており,成長による顔の構成要素の形状変化及び位置変化の影響を受けない人物認証を行うことを目的としている。今年度は,成長により,各顔画像の目,鼻などの部位の特徴点がどのように移動するかを調べるとともに,成長により変化の少ない顔の部位を画像を観察することにより求めた。まず,前者に関しては,15名の中学3年生の男子生徒の顔画像と同一人物が小学6年生のときの顔画像に特徴点を付加し,成長により,各特徴点がどのように移動するかを求めた。なお,各顔は黒眼の幅と位置で正規化されたものである。これにより,目がやや広がり鼻が伸びるという特徴が得られた。また,その移動量には個人差があり,ある程度の範囲で分布することがわかった。またこのことにより,本研究者が提案したブロックマッチング法による探索手法が有効性を確認することができた。後者に関しては,同じ15名の男子の小学生及び中学生のときの顔画像から,目,眉,鼻を切り出し,被験者が各部位のみを観察して同一人物の対応付けをどの程度の精度で可能かについて実験を行った。この結果,目や眉では,同一人物を正しく認識できない場合が数件あったが,鼻を見ると同一人物を高い精度で正しく認識することができた。以上のことより,先のブロックマッチング法に,成長に伴う部位の移動と鼻の形状を考慮する機能を付加することにより,従来の方式の特性を改善可能であることが明らかとなった。小学生と中学生を対象に,成長に伴い変化した顔画像の認証を行う研究を行った。今年度は,目及び鼻などの部位の形状情報の考慮を行った。昨年度,被験者に対する実験で,鼻により人物を精度よく認証できることを明らかにしたので,鼻領域におけるブロックマッチングを行ったが,認証精度はそれほど高くなかった。これは,人が目で見て形が似ているというのと,画像の輝度情報の類似性が異なることによるものでである。そこで,再度,顔全体のブロックマッチングを行い顔の各領域の相関係数を調べたところ,同一人物では,目の領域の相関係数が他の部位より高いので,目の類似度を強調することを考えた。すなわち,同一人物の場合,目の類似度が,他の登録画像の目の類似度の平均値より大きくなることから,目の類似度に重みを置いて顔全体の類似度を計算したものを類似度として,全登録画像との比較を行う方式を提案した。この際,特に,同一人物の特徴を強調するため,右目と左目のうち,全登録画像に対する右目及び左目の類似度の平均値に対して,より大きな方の類似度に重みを置いた。

30名の同一人物(男子)の小学校6年生と中学3年生の顔画像に本提案方式を適用したところ,正答率が29/30であった。同一人物の平均順位は1.03である。この目の重みづけを行わない,従来のブロックマッチング法では,正答率は26/30,同一人物の平均順位は1.3,ブロックマッチングを行わず,顔全体のKL変換による方式では,正答率は9/30,同一人物の平均順位は8.03であった。研究の目的に書かれてあるように,顔の各部位の成長による移動ベクトルの分布を求めた。また,人の成長により変化しない特徴成分を求めることになっているが,この特徴成分として,鼻の形状が挙げられることを明らかにした。24年度が最終年度であるため、記入しない。顔の各部位の移動ベクトルの中心ベクトルを求め,これらの中心ベクトルで顔の各部位が移動したことを考慮したブロックマッチング法を開発する。特に,鼻の形状に着目し,鼻の箇所に重点を置いたマッチング評価を行う方法を開発する。また,ブロックマッチングの計算を高速化するため,FPGAによるブロックマッチングの実装を行う。
ショウジョウバエ脳における学習記憶中枢形成機構の分子遺伝学的解析

脳の高次構造の形成と可塑性を制御する分子機構を研究するにあたり、ショウジョウバエの脳はすぐれた研究材料を提供している。中でも、ショウジョウバエキノコ体は、脳容積の6割を超える発達した神経構造であり、学習記憶をはじめ多様な高次脳機能の中枢である。また、dunce, rutabaga等の多数の学習記憶遺伝子の発現部位である。成虫脳のキノコ体については、多くの研究が報告されているが、その初期発生様式と制御遺伝子については、神経構造の複雑さに阻まれ、断片的知見しかない。我々は、キノコ体特異的なさまざまな分子指標を基準に、幼虫期キノコ体が哺乳類の脳皮質と類似する発達した神経層を形成していることを発見した(Kurusu et al.,2001)。新しく開発されたMRACM神経モザイク法(Luo et al.,1999)では、GAL-4/UASシステムを基礎に、転写因子GAL-4に対する特異的抑制因子GAL-80がさらに組み込まれており、これにより、特異的染色体組替えにより突然変異を誘導された神経細胞クローンのみをGFP標識し、その発生過程を動的に観察することができる。このモザイク解析法により、キノコ体の新生神経がまず中核に投射した後、分化するに従い周辺層へ移動してゆくことが示された。また、このような層形成には複数の神経接着分子の関与が予想されるが、ショウジョウバエのIg接着分子ファミリーの一つであり、相同接着を促進するFASIIタンパクが、キノコ体層構造の形成に必須の機能を持つことを明らかにした。
新規がん抑制遺伝子TMPRSS11の解析

食道扁平上皮癌組織の網羅的遺伝子発現解析を行い,膜結合型セリンプロテアーゼTransmembrane Protease Serine 11 (TMPRSS11)familyの遺伝子群が食道癌組織で発現低下していることを示した.最も発現差の大きいTMPRSS11Bについての食道癌64症例および食道癌細胞株10株のqRT-PCRでは87.5%の症例で発現低下を認め,また発現状態と臨床病理学的因子の間に相関は見られず,TMPRSS11B発現低下は食道癌発症初期に生じるものと思われた。TMPRSS11Bの強制発現ではリン酸化EGFR, Aktの発現抑制が見られ癌抑制遺伝子としての機能が示唆された。次世代シークエンサーを用いた網羅的転写産物解析により、食道扁平上皮癌組織で正常粘膜に比較して有意に発現低下する遺伝子として膜型セリンプロテアーゼTMPRSS11B (Transmembrane Protease Serine 11B)を同定した。同様の構造を呈するTMPRSS11family (A, B, BNL, D, E, Fの6遺伝子)は4番染色体長腕4q13.2にクラスターを形成するが、このすべてが食道癌組織で発現低下していた。本研究では、TMPRSS11BおよびTMPRSS11familyの食道扁平上皮癌における癌抑制遺伝子としての機能を明らかにする。また、TMPRSS11の基質、関連するpathway、不活化メカニズムおよびTMPRSS11 familyを制御する遺伝子を明らかにし、食道がんの新規診断・治療法の開発を目的とする。2014年度は、主に食道癌症例におけるTMPRSS11BのRNA発現状態について臨床検体での検討を行った。これまで20症例の検討を行ったが、全例で食道癌組織において正常粘膜に比し発現低下を確認した。100例程度まで症例を増加し、TMPRSS11B発現状態と臨床病理学的所見との比較検討を行う予定であるが、食道癌症例では非常に高率に発現低下が認められており、癌化のかなりはやい段階で異常が生じているものと考えられる。免疫染色でも、まだ数例の条件検討の段階であるが、やはり食道癌部で発現が低下を認めた。TMPRSS11Bの不活化機序としてpromoter領域の高メチル化が予測されたが、食道扁平上皮癌細胞10株すべてで、5-Aza-dC処理によるTMPRSS11B発現の回復が認められた。現在、RNA発現、蛋白発現を症例追加し検討中である。また、メチル化部位の同定も試みている。網羅的転写産物解析により、食道扁平上皮癌組織で正常粘膜に比較して有意に発現低下する遺伝子として膜型セリンプロテアーゼTMPRSS11B (Transmembrane Protease Serine 11B)を同定した。TMPRSS11BおよびTMPRSS11familyの食道扁平上皮癌における癌抑制遺伝子としての機能を解析中である。64症例の食道癌切除検体のqRT-PCRによるTMPRSS11Bの発現解析では、食道癌組織では正常食道粘膜で有意に発現低下が認め、この発現低下は64症例中56例(87.5%)の高頻度に見られた。食道扁平上皮癌細胞株の検討でも10株すべてでTMPRSS11B発現を認めず、TMPRSS11Bの発現低下は食道癌発生初期に生じている異常であることが予測された。発現低下機序とそしては、メチル化の影響はないことが確認され、食道癌copy number解析の結果から染色体欠失の可能性が高いことが予測される。TMPRSS11B遺伝子導入による細胞機能解析を目的とし、過剰発現ベクターを作成した。現在食道癌細胞株に導入実験を施行中である。また、TMPRSS11Bをコードする蛋白であるHATL5の抗体についても現在免疫染色による検討を行っている。64症例の食道癌切除検体におけるQuantitative reverse transcriptional PCR (qRT-PCR)によるTMPRSS11Bの発現解析では、食道癌組織では正常食道粘膜で有意に発現低下が認められることを明らかにした。この発現低下は64症例中56例(87.5%)の高頻度に見られ、食道癌に広く共通した異常と考えられる。TMPRSS11B発現状態と臨床病理学的事項についての関連解析では、TMPRSS11Bの発現状態とTNM因子、Stage、組織学的分化度、脈管侵襲など因子との間に相関は見られなかった。培養細胞株による検討では、食道扁平上皮癌細胞株10株(KYSE150, KYSE270, KYSE410, KYSE450, KYSE510, TE1, TE6, TE8, TE9, TE10)で、いずれもTMPRSS11B発現を確認できなかった。正常食道扁平上皮由来細胞株HET1Aにおいても同様にTMPRSS11B発現は見られなかった。HET1Aは不死化された細胞株でありdysplasiaや前癌状態細胞の性格を有するとも考えられる。以上の結果からTMPRSS11Bの発現低下は食道癌発生初期に生じている異常であることが予測された。

発現低下機序の1つとして遺伝子の高メチル化が考えられたが、5-Aza dC処理によるメチル化阻害実験は10細胞株すべてで発現回復が得られず他の機序によるものと思われた。TMPRSS11B遺伝子導入による細胞機能解析を目的とし、過剰発現ベクターを作成した。現在食道癌細胞株に導入実験を施行中である。また、TMPRSS11Bをコードする蛋白であるHATL5の抗体についても現在免疫染色による検討を行っている。RNA-sequenceによる網羅的転写産物解析により、食道扁平上皮癌組織で正常粘膜に比較して有意に発現低下する遺伝子として膜型セリンプロテアーゼTMPRSS11B (Transmembrane Protease Serine 11B)を同定した。同様の構造を呈するTMPRSS11family (A, B, BNL, D, E, Fの6遺伝子)は4番染色体長腕4q13.2にクラスターを形成するが、このすべてが食道癌組織で発現低下していた。最も発現低下の程度が強かったTMPRSS11Bについて解析を行った。64症例の食道癌切除検体のqRT-PCRによるTMPRSS11Bの発現解析では、食道癌組織では正常食道粘膜で有意に発現低下が認め、この発現低下は64症例中56例(87.5%)の高頻度に見られた。食道扁平上皮癌細胞株の検討でも10株(KYSE150, KYSE270, KYSE410, KYSE450, KYSE510, TE1, TE6, TE8, TE9, TE10)すべてでTMPRSS11B発現は検出されず、TMPRSS11Bの発現低下は食道癌発生初期に生じている異常であることが予測された。発現低下機序として、食道癌による網羅的遺伝子変異解析の既報告ではTMPRSS11b遺伝子変異の報告はない。5-Aza dC処理によるメチル化阻害実験は10細胞株すべてで発現回復が得られずTMPRSS11Bの不活化はメチル化以外の不活化機序によるものと思われた。また食道癌細胞における免疫染色、Western blotによりTMPRSS11Bのタンパクレベルでの発現低下も確認された。食道癌細胞株KYSE410へのTMPRSS11B遺伝子導入による過剰発現では、controlに比しリン酸化EGFR, Akt,リン酸化Aktの発現が抑制され、TMPRSS11B発現低下は一部でEGFR経路の活性化をもたらし、癌化に寄与している可能性を明らかにした。以上より、食道扁平上皮癌では高頻度にTMPRSS11 subfamily遺伝子の発現低下が見られ、TMPRSS11B発現低下は一部でEGFR経路の活性化をもたらし、癌化に寄与している可能性を明らかにした。食道扁平上皮癌組織の網羅的遺伝子発現解析を行い,膜結合型セリンプロテアーゼTransmembrane Protease Serine 11 (TMPRSS11)familyの遺伝子群が食道癌組織で発現低下していることを示した.最も発現差の大きいTMPRSS11Bについての食道癌64症例および食道癌細胞株10株のqRT-
「ズーム」推論モデルの計算機上での実現とフレーム問題への適用

本研究の目的は人工知能の難問であるフレーム問題の原因と見なされる現代記号論理の完全記述指向の問題に焦点を絞り、論理主義自体は否定せず、問題の原因をフレーゲによる述語論理の革新に求め、それ以前のアリストテレスの三段論法と比較、考察して、完全記述を要求しない推論システムを構成する事である.本年度は,まず,昨年度の考察結果である相対的ろ過法による商モデルの上近似と下近似がそれぞれ,述語論理の全称,存在命題を表現する事を示し.これに基づいてgranular推論と呼ぶメカニズムを構成した.そこでは,原初的に与える原子命題群に基づく可能世界集合を最も細かい粒度(granularity)を持つとし,ろ過法を適用する度に,商モデルを構成するため同じ性質を持つ世界が纏められ,粒度が粗くなると考える.相対的ろ過法を適用すると対象の粒度が粗くなるのでズーム・アウト,その逆の操作はズーム・インと見なせるため,提案推論法を別名,ズーム推論と呼ぶ.次に,提案推論法を実現する試作プログラムを本研究費で購入したパソコン上で実現した.使用言語はVisual C++で,マルチ・ウィンドウを駆使して各時点で対象とする世界の粒度をズーム・イン,アウトの感覚で表現できる.本システムで実験した結果,フレーム問題に関係して,集合の存在に基づく定義の重要性を指摘できる.商集合を作る際,外延的な集合論では各同値類に属する元を完全に列挙する必要があり,これがフレーム問題の源である.しかし,提案推論法では,与えられた元を含む同値類が存在するという事実のみ利用しており,その同値類が具体的にどのような元から構成されるかは無関係である.これは従来の集合の外延的定義が不必要に強い要請である事を示す.よって,外延的に定義された集合と,存在のみ保証された集合を区別して,推論を定式化しなければならないのである.本研究の目的は、人工知能における難問と考えられるフレーム問題を生み出す原因である現代記号論理の完全記述指向の問題に焦点を絞り、論理主義自体を否定する立場はとらず、むしろ、問題の原因をフレーゲによる述語論理の革新に求め、それ以前のアリストテレスの三段論法と比較、考察することによって、完全記述を要求しない推論システムを構成することである。本研究は2年計画であり、本年は理論の構成をめざした。来年度は計算機上に実装して実験を行う予定である。ラフ集合論では個体の集合を可能世界の集合とみなして、述語論理のモデルを様相論理のクリプキ・モデルで記述する。ここで、決定問題を解く方法である「ろ過法」を使って、可能世界を有限個の同値類とする商モデルを構成する考えが浮かぶが、一つの問題点が生じた。通常のろ過法は注目する論理式の集合のすべてを利用して同値関係を定義し、商集合を構成する。これは決定問題の場合、何の支障も無い。しかし、推論をこの種の方法でモデル化する場合、前提となる論理式で商集合を構成して、結論の妥当性を見る必要がある。前提と結論に含まれる論理式が、注目する論理式の集合だから、その一部を使って商集合を構成する必要がある。そこで、新たに「相対的ろ過法」と呼ぶ方法を提案した。前提に含まれる論理式に基づいて構成した同値関係が、結論の論理式の真理集合(それを真とする世界の集合)をラフ集合の意味で近似できる。その結果、下近似、上近似ろ過法を定義できた。特に、述語論理における特徴的な論理式である、全称式と存在式の妥当性がそれぞれ、元のモデルの下近似、および、上近似ろ過法で構成した商モデルにおける妥当性に対応することを明らかにした。この手続きは、すべての構成要素を個体と述語のレベルまで還元するフレーゲの方法と異なり、アリストテレスのように主語と述語のレベルで推論を実行できることを示している。本研究の目的は人工知能の難問であるフレーム問題の原因と見なされる現代記号論理の完全記述指向の問題に焦点を絞り、論理主義自体は否定せず、問題の原因をフレーゲによる述語論理の革新に求め、それ以前のアリストテレスの三段論法と比較、考察して、完全記述を要求しない推論システムを構成する事である.本年度は,まず,昨年度の考察結果である相対的ろ過法による商モデルの上近似と下近似がそれぞれ,述語論理の全称,存在命題を表現する事を示し.これに基づいてgranular推論と呼ぶメカニズムを構成した.そこでは,原初的に与える原子命題群に基づく可能世界集合を最も細かい粒度(granularity)を持つとし,ろ過法を適用する度に,商モデルを構成するため同じ性質を持つ世界が纏められ,粒度が粗くなると考える.相対的ろ過法を適用すると対象の粒度が粗くなるのでズーム・アウト,その逆の操作はズーム・インと見なせるため,提案推論法を別名,ズーム推論と呼ぶ.

次に,提案推論法を実現する試作プログラムを本研究費で購入したパソコン上で実現した.使用言語はVisual C++で,マルチ・ウィンドウを駆使して各時点で対象とする世界の粒度をズーム・イン,アウトの感覚で表現できる.本システムで実験した結果,フレーム問題に関係して,集合の存在に基づく定義の重要性を指摘できる.商集合を作る際,外延的な集合論では各同値類に属する元を完全に列挙する必要があり,これがフレーム問題の源である.しかし,提案推論法では,与えられた元を含む同値類が存在するという事実のみ利用しており,その同値類が具体的にどのような元から構成されるかは無関係である.これは従来の集合の外延的定義が不必要に強い要請である事を示す.よって,外延的に定義された集合と,存在のみ保証された集合を区別して,推論を定式化しなければならないのである.