hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ナノ磁性体の非局所スピン注入による高速磁化挙動と高速スピンデバイス展開

本課題は,電荷を伴わない純粋なスピン流のみをナノ磁性体の磁化へ作用させ,磁化の制御性に優れ,高速な,新しいスピンデバイスの創製の基礎となる知見を得ることを目的としている,本年度は,その純スピン流の生成手法としてスピンホール効果に着目し,その電流からスピン流への変換効率スピンホール角のスピンポンピング法による評価を試みた.評価には,絶縁膜(A1-0)により隔てられた, Py/非磁性体(Pt, CuBi)の二層膜から成る細線構造と,コプレーナウェーブガイド(CPW)から成る素子を用いた.CPWより生じる高周波磁界により二層膜細線のPyの強磁性共鳴を誘起し,隣接する非磁性体内へ流入するスピン流から逆スピンホール効果により細線の両端に生じると期待される直流電圧を,直流磁場を変化させながら測定した.細線にPy10nm/Pt10nm二層膜を用いた素子について,その直流電圧の磁場依存性において,逆スピンホール効果によると考えられるピークが観測された. Py/Pt細線長のみを系統的に変化させた測定を行った所,細線長の増大に伴い直流電圧ピークの最大値が増大することが確認され, Mosendzらの先行研究(Phys. Rev. B 2010)と概ね同様の結果を得た.次に, Py5nm/Cu_<94>Bi_65nm二層膜を用いた素子の評価を行った.なお,面内スピンバルブ素子を用いたCuBi合金系についての先行研究(Niimi et al. Phys. Rev. Lett. 2012)では,スキュー散乱を起源として, -24%ものスピンホール角が得られている. Py/Ptと同様,直流電圧の磁場依存性においてピークが観測された.LLG方程式から導かれる理論式を用いた解析から,スピンホール角の大きさは1%程度と見積もられ,負のスピンホール角とするNiimiらの先行研究と異なった.その理由として, CuBi内のBiの偏析により, Py直上にBi濃度の高い領域が形成されたことが挙げられる.一定の進捗があったものの,純スピン流駆動法の高周波デバイスにおける有用性を示すに至っていないため.非磁性材料,素子構造等のパラメータを系統に変えた実験を行う事により,巨大なスピンホール効果のメカニズムを明らかにすることが重要であると考えられる.ナノ磁性体へのスピン注入による高速な磁化挙動を原理とすることで、多彩なスピンデバイスを構成できる。本課題は、非局所スピン注入構造の特徴である熱擾乱の影響が少ない利点に着目し、磁化挙動の一様性に優れた高速スピンデバイスへの展開の基礎となる知見を得ることを目的としている。初年度である当年度は、高速な磁化挙動を観測するための非局所スピン注入素了の作製方法の確立を目的とした。作製方法として、斜め蒸着を主とした方法と比較し、高品位な試料作製に適したイオンミリングを主とした方法を選択し新たに確立することとした。そのためにまず、イオンミリング条件等の検討を詳細に行った。その結果、ミリングにより厚み100nm、幅100nm程度のナノワイヤ構造の形成と直後に成膜した厚み75nmのSiO2膜のリフトオフを良好に行える工程を確立した。次に、基板上に非磁性金属層(40)/PtMn(15)/CoFe(2.5)/Ru(0.9)/CoFeB(2.5)/CoFe(0.5)/MgO(1.1)/CoFe(0.5)/CoFeB(19.5)/cap層(12)(括弧内単位:膜厚nm)の構成の積層膜を成膜し、素子加工を進めた。この膜構成は、スピン依存伝導を反映した所望の大きさの磁気抵抗効果を観測できる事が予め分かっているため、素子加工プロセス上の問題点を検討しやすい点に特徴がある。実際に、素子加工前の連続膜のCIPT測定により、100-107%の磁気抵抗比が得られており、現在は引き続いて素子加工を進めている段階である。素子作製法の確立の後には、MBE成膜による基板/Ag(50)/NiFe(20)/cap層の単結晶積層膜の素子加工・評価を進める。そして、本プロジェクトの本丸であるマイクロ波測定へとつなげる。初年度は,高品位な試料作製に適したイオンミリング法を用いた素子作製工程の要素技術を確立した.他研究グループにより純スピン流による磁化制御に関するいくつかの報告がなされている状況を踏まえ,本研究の対象を純スピン流によるスピン注入磁化反転(PSTS)のみへ絞ることとし,マイクロ波領域でのPSTSの検討と共に,実験的に検討されてこなかった,PSTSを動作原理とした,新規の不揮発性デバイスの提案とその実用性,基本動作実証を目指すこととした.当年度の研究の実施内容として,主に新規の不揮発性メモリ・論理素子の考案と検討を行った.考案した不揮発性メモリ・論理デバイスは,2つの極微細な強磁性トンネル接合(MTJ)とスピンの伝導性の良い金属材料のナノ細線から成る構造を基本とする.局所的電流と純スピン流によるスピン注入磁化反転により論理素子機能を実現できる可能性を示した.また,複数の入力電圧を入力として用いることで,多種の論理素子の入出力機能を,同単一素子内において実現できる可能性を示した.

このデバイスはMTJを用いることから,半導体プロセスとの整合性がよく,実用性の高い構造である他,一度入力した情報が保存されるため,入力を維持せずに出力を取り出すことが可能であり,動作時のエネルギー効率に優れていると考えられる.純スピン流を制御変数として用いた,初めての現実的な応用デバイスとして,学術的・産業的な価値が高いと考えられる.初年度に確立した素子作製の技術を用いることで,このデバイスの基本動作実証のための素子を比較的容易に作製する事が可能であり,最終年度の基本動作実証に向け検討を進めている.本課題は,電荷を伴わない純粋なスピン流のみをナノ磁性体の磁化へ作用させ,磁化の制御性に優れ,高速な,新しいスピンデバイスの創製の基礎となる知見を得ることを目的としている,本年度は,その純スピン流の生成手法としてスピンホール効果に着目し,その電流からスピン流への変換効率スピンホール角のスピンポンピング法による評価を試みた.評価には,絶縁膜(A1-0)により隔てられた, Py/非磁性体(Pt, CuBi)の二層膜から成る細線構造と,コプレーナウェーブガイド(CPW)から成る素子を用いた.CPWより生じる高周波磁界により二層膜細線のPyの強磁性共鳴を誘起し,隣接する非磁性体内へ流入するスピン流から逆スピンホール効果により細線の両端に生じると期待される直流電圧を,直流磁場を変化させながら測定した.細線にPy10nm/Pt10nm二層膜を用いた素子について,その直流電圧の磁場依存性において,逆スピンホール効果によると考えられるピークが観測された. Py/Pt細線長のみを系統的に変化させた測定を行った所,細線長の増大に伴い直流電圧ピークの最大値が増大することが確認され, Mosendzらの先行研究(Phys. Rev. B 2010)と概ね同様の結果を得た.次に, Py5nm/Cu_<94>Bi_65nm二層膜を用いた素子の評価を行った.なお,面内スピンバルブ素子を用いたCuBi合金系についての先行研究(Niimi et al. Phys. Rev. Lett. 2012)では,スキュー散乱を起源として, -24%ものスピンホール角が得られている. Py/Ptと同様,直流電圧の磁場依存性においてピークが観測された.LLG方程式から導かれる理論式を用いた解析から,スピンホール角の大きさは1%程度と見積もられ,負のスピンホール角とするNiimiらの先行研究と異なった.その理由として, CuBi内のBiの偏析により, Py直上にBi濃度の高い領域が形成されたことが挙げられる.当初の計画では、既存の斜め蒸着法を主とした素子作製法を用いる予定であったが、より信頼性の良い実験を行うため、新規にイオンミリングを主とした作製法を確立することとした。このための検討期間が当年度の計画の最初に入った為、全体的に計画の遅れが発生している。しかし、予めこのような突発的な検討項目の発生を想定した上で余裕をもたせて三カ年の計画を立てており、この遅れによる研究計画の大幅な見直しの必要性は生じていないと考えている。進展の早い研究分野であり,研究の目的である,純スピン流により誘起される物理現象の観測が,他研究グループによって報告されてきている.この状況を踏まえ,研究の独自性を他と比べ明確化するために,研究の目的,計画を見直す必要性が生じたため.一定の進捗があったものの,純スピン流駆動法の高周波デバイスにおける有用性を示すに至っていないため.全体的に遅れが出ているものの、取り戻しがきく範囲内のものと考えられることから、研究計画の大幅な変更は行わずに、引き続き当初の計画に基づいて検討を進める。また、研究の進展の早い研究分野であるため、今後の他の研究グループによる関連の成果発表が想定される、その状況に応じて、研究の基本方針は堅持しつつ、当研究のオリジナリティが明確に評価されるよう柔軟に計画の見直しを行う。
摺動刺激下の細胞代謝による軟骨最表面構造と潤滑機能の構築メカニズム解明

単離軟骨細胞をアガロースゲルに播種した再生軟骨組織モデルを用い,関節摺動に伴い組織に付加される繰り返し圧縮,せん断,摩擦といった力学的刺激が,組織内での物質輸送や細胞代謝に与える影響を実験的に評価した.その結果を基に,関節軟骨組織がその最表層部に備えるきわめて洗練された生体潤滑機能が,摺動による力学的刺激に対する適応により構築されるプロセスを実験的に検証した.単離軟骨細胞をアガロースゲルに播種した再生軟骨組織モデルを用い,関節摺動に伴い組織に付加される繰り返し圧縮,せん断,摩擦といった力学的刺激が,組織内での物質輸送や細胞代謝に与える影響を実験的に評価した.その結果を基に,関節軟骨組織がその最表層部に備えるきわめて洗練された生体潤滑機能が,摺動による力学的刺激に対する適応により構築されるプロセスを実験的に検証した.関節軟骨より酵素消化法により単離した軟骨細胞を,三次元担体であるアガロースゲルに播種した再生軟骨モデルを作成し,その表面にCO_2インキュベータ内設置型転がり滑り負荷装置を用いて摺動刺激を負荷しながら3週間程度三次元培養した.その結果,純滑り条件下では負荷位置付近のモデル表面が摩耗するため,負荷位置直下では軟骨細胞による組織形成が認められず,その周辺部においてコラーゲン線維とグリコサミノグリカンによる再生軟骨組織が認められた.また,コラーゲン線維とコンドロイチン硫酸,ケラタン硫酸を多重染色法により個々に染色し,導入した共焦点レーザー顕微鏡を用いて観察することで,分子量の大きなコンドロイチン硫酸がコラーゲン線維と共に細胞周囲に厚い組織を形成し,分子量の小さなケラタン硫酸がモデル全体に拡散した組織形態が明らかとなった.また,再生軟骨モデルに繰り返し圧縮-せん断変形負荷を与えながら培養する実験を行い,10%の単軸圧縮変形のみを与えた場合と比較し,10%の圧縮変形と5%のせん断変形を組み合わせた繰り返し二軸変形負荷を与えた場合に,3週間培養した再生軟骨モデルの剛性が有意に増加することを見いだした.また,平行して行った蛍光デキストランを用いたゲル内物質輸送の可視化実験では,ゲルに圧縮変形を加えることで,ゲルの変形に伴い生じる移流の効果により,ゲル内の見かけの拡散係数が増加することを確認した.また,圧縮変形を繰り返すことにより,周囲流体とゲル間,およびゲル内における物質輸送が促進されることが認められた.この傾向は,再生軟骨モデルの力学負荷培養実験における,培地とモデル間の物質輸送に関する知見とよく一致した.加えて,培地中のアスコルビン酸濃度を最適化することにより,軟骨細胞によるコラーゲン線維の産生と三次元的な組織構造の構築が促進され,培養後のモデル剛性が上昇することを見いだした.関節軟骨より酵素消化法により単離した軟骨細胞を,三次元担体であるアガロースゲルに播種した再生軟骨モデルを用い,培養中に加えられる摺動刺激が,培養軟骨細胞による組織内への潤滑機能形成に果たす役割を検討した.本年度は,摺動刺激負荷実験に先立ち,培地に添加するビタミンC濃度が再生軟骨モデル内における組織形成と,培養後の圧縮剛性に及ぼす影響を詳細に検討し,培地の最適組成について検討した.その結果,従来培地に添加して用いてきたアルコルビン酸の場合,濃度の増加とともに培養軟骨細胞によるコラーゲン産生が促進され,再生軟骨モデルの接線弾性率が著しく上昇することを確認した.高い圧縮剛性を得るための最適アスコルビン酸濃度は3.2pmol/10^9cellsであり,これ以上の濃度では細胞毒性による弾性率上昇の鈍化が認められた.そこで,細胞毒性を抑制した安定化ビタミンCであるリン酸化アスコルビン酸について検討を行ったが,コラーゲン産生促進効果が十分に得られなかった.そのため,今後の摺動刺激負荷実験ではアスコルビン酸3.2pmol/10^9cellsを添加した培地を使用することとした.昨年度に引き続き,再生軟骨モデルに繰り返し圧縮-せん断変形負荷を与えながら培養する実験を行い,10%の単軸圧縮変形のみを与えた場合と比較し,10%の圧縮変形と5%のせん断変形を組み合わせた繰り返し二軸変形負荷を与えた場合に,3週間培養した再生軟骨モデルの剛性が有意に増加することを確認した.この現象については,再生軟骨モデル内における物質輸送に及ぼす圧縮およびせん断ひずみに伴う移流の影響を明らかにしながら,その詳細に関する検討を継続して行った.また生体関節が具備する潤滑機構について,脂質および蛋白質といった成分の役割を実験的に明らかにし,培養組織内に構築すべき潤滑メカニズムを整理することを試みた.ここで得られた成果については,二件の招待講演を行うとともに,スイス連邦工科大学ローザンヌ校を訪問し,共同研究の可能性について協議した.本年度は,CO_2インキュベータ内設置型転がり滑り負荷装置に対し,ローラー位置制御機構の追加,ローラー表面^のシリコンラバー層付与等の改造を行うと共に,培養実験環境の見直しと無菌実験手技のさらなる改善を行った.その結果,単離軟骨細胞をアガロースゲルに播種した再生軟骨モデルに対し,表面に摺動刺激を加えながら,3週間培養することに成功した実験では,滑り率0(純転がり),振幅5mm,周期1Hzの往復転がり運動により,1日12時間,モデル表面に摺動刺激を与えながら培養した.摺動負荷培養後の再生軟骨モデルについて,まず形成された表層構造を,正立型共焦点レーザー走査型顕微鏡(CLSM)を用いて評価した.その結果,摺動刺激を与えた再生軟骨モデル表面には,多量のグリコサミノグリカンが一様に分布していることが確認された.

この様な表層部へのグリコサミノグリカンの分布は,対照群のモデル表面には認められなかった.グリコサミノグリカンを豊富に含む表層構造の形成は,モデルから作成した切片を,倒立型CLSMにより観察することでも確認された.また摺動負荷群のモデル表面では,細胞の生存率が低下しコラーゲン産生量が低下している可能性も示唆された.以上の結果から,摺動負荷培養により,構造的異方性を持った再生組織が形成される可能性が示唆された加えて前年度に引き続き,細胞毒性を抑制した安定化ビタミンCであるリン酸化アスコルビン酸(A2P)用い,培地中のビタミンC濃度を最適化することで,細胞によるコラーゲン産生とその組織化を促進することを試みた.実験の結果,側鎖にリン酸基を持ち分子量と電荷が増加したA2Pの場合,静置培養ではコラーゲン産生促進効果が得られなかった.しかし,繰り返し圧縮負荷を培養中のモデルに負荷し,モデル内の物質輸送を促進することにより,アスコルビン酸同様のコラーゲン産生促進効果が得られた
日本人を特定する新たな連鎖不平衡領域の探索

これまでの民族識別へのアプローチは、個人識別のために求められていた多型標識の頻度分布をベースに、民族毎に比較するものであった。近年の解析技術の長足の進歩は、一度に何十万という一塩基多型(SNP)の解析を可能とした。2008年に日本人について14万SNPの解析結果が報告されたこと、汎アジアコンソーシアムによりアジアの75集団のSNP解析が済んだとの情報をえたことから、研究内容に重複の無いよう、本研究も軌道修正をおこなった。汎アジアコンソーシアムで扱われなかったアジア集団、フローレス・セラム人の遺伝的多型解析をおこなった。また、比較のため、スンバ人も検索に加えた。ミトコンドリアDNA超可変領域、Y染色体STR、常染色体STRを調べた。地理的に近く、オーストロネシア語を使っているにもかかわらず、予想に反しフローレス人はノンオーストロネシアとクラスターすることがわかった。フローレス島は、小型人類の発掘でも注目されている場所であり、今後近隣集団の解析を加えることで、人類の移動、特にオーストロネシアンの移動と混交へ知見をもたらすと期待される。また、日本人の成立に関する南方からの寄与にも、オーストロネシアンの解析は必要である。これまでの民族識別へのアプローチは、個人識別のために求められていた多型標識の頻度分布をベースに、民族毎に比較し、多標識の組み合わせで精度を上げるというものであった。しかしながら、血液型やミトコンドリアDNAの多型では個人の識別には有効であるが、民族の特定には不向きであることはその多型分布から明らかで、新たなアプローチが求められている。本研究では、ヒトゲノムドラフト配列・SNPデータベースを活用しつつ、複数の祖先集団を持つと考えられる日本人について、現日本人に特有の、あるいは、日本人には見つからない新たな連鎖不平衡領域の組み合わせをLRH(Long-Range-Haplotype)法を用い抽出し、日本人の遺伝的プロフィールを明らかにすること、特に、南方からの遺伝的貢献の有無を明らかにすることとした。本年度は、対照となる近隣諸集団の多型情報を検索した。東南アジアの諸民族の、ミトコンドリアDNAのフルシーケンスを60本決めた。また、インドネシアからフィリピン、台湾を経て日本に至る南方経路上に住む人々の間で、アジア型マラリア抵抗性と関連する遺伝的形質がどのように分布しているかを把握するため、AE1遺伝子のハプロタイプを台湾からインドネシアにかけて検索し、5つのハプロタイプを同定した。多型情報の少ないABCC11に関しては、東南アジア島嶼部での検索を進め、新たな欠失型保有個体を見出した。
内分泌撹乱物質のホルモン受容体結合能および活性化能の同時評価測定法の開発

内分泌撹乱作用が懸念される非常に多数の既存化学物賓を、迅速にスクリーニングする方法が必要とされている。我々は最近、エストロゲン様作用が疑われる化合物500種類について受容体結合試験を実施し、結合親和性がノニルフェノールよりも数十倍から数百倍も強い化合物数種を見い出した。しかしながら、これら化学物質の内分泌撹乱作用の評価においては、受容体結合後の活性発現がホルモン作用なのか、抗ホルモン作用なのか、の判別が必要である。こうしたなか現在検討されているスクリーニング法は、これらについてそれぞれ別途に試験されねばならず、きわめて非効率的である。ところで、ホルモンや化学物質が受容体(アポ型)に結合すると、受容体の構造・コンホメーションが変化する(ホロ型)。女性ホルモン・エストロゲン受容体のリガンド複合体のX線結晶解析から、そのコンホメーション変化の内容はアゴニストと、アンタゴニストでは異なる。本研究ではまず、こうした受容体コンホメーション変化の違いを感知・センシングする抗体の調製を試みた。ホルモン結合による核内受容体(転写因子)のコンホメーションの特徴的な変化は、C末端部αヘリックス(H12)である。そこで、これをエピトープとする抗ウサギ・ポリクローナル抗体を調整した。精製した抗体はアゴニスト・17β-エストラジオール(E2)とアンタゴニスト・4-ヒドロキシタモキシフェンを識別した。さらに、アゴニストでも、E2とエストロン(E1)とを識別した。そこで、一連のアルキルフェノールについて検討したところ、E1様の応答を示すことが判明した。これらを総合的に解析したところ、本抗体のみを用いて検討することで、内分泌撹乱物質のホルモン受容体結合能と活性化能を同時に特異的に定量・測定できるアッセイ系の構築が可能であることが判明した。
我が国における国際交通・物流拠点整備の課題と展望

今年度の主要な目的は、世界の3地域内(アジア地域、ヨーロッパ地域、アメリカ地域)と3地域間の国際航空ネットワークの構造を概観した上で国際的都市システムを把握すると同時に、世界の主要都市のハブ(拠点)性の現状を解明することであった。その中では、都市の拠点性/中心性を反映する"都市ダミー変数"を導入したGDP、人口および距離から構成される重力モデルによる分析を行った。そして、新空港の開港が都市の拠点性/中心性に及ぼす影響を、パネルデータ分析によって明らかにした。ここでの分析結果から言えることは、ます第1に、1982年度から2000年度までの約20年間にわたる時系列分析の結果、アジア地域内においては、東京、香港、およびシンガポールが国際航空旅客・貨物流動のハブ(拠点)になっていることである。特に、香港とソウルの拠点性の上昇が顕著であった。ヨーロッパ地域では、ロンドン、パリ、フランクフルト、およびアムステルダムの、アメリカ地域では、ニューヨークとマイアミのハブ(拠点)性が顕著であった。そして第2に、新空港の開港によって、都市のハブ(拠点)性が上昇することが判明した。例えば、関西国際空港が開港した1994年度以降、国際貨物流動における大阪のハブ(拠点)性は上昇した。他方、1992年度に新空港が開港したミュンヘンでは、特に国際旅客流動におけるハブ(拠点)性が上昇した。このように、新空港が及ぼす影響は都市によって異なることが判明した。さらに第3に、近年の国際航空貨物の動向として、アジア地域における国際分業が進展した結果、国際航空貨物が顕著に増加していることが明らかになった。その中では、雁行形態的発展、日本企業の垂直的分業と逆輸入、中間財輸出の現状、ならびに国際物流企業の戦略と国際航空貨物輸送ネットワークが詳細に分析された。今年度は、アジア地域を中心とした国際航空旅客・貨物流動パターンについて分析した。まず、国際航空ネットワークの構造を概観した上で、国際航空旅客・貨物流動の観点から国際的都市システムを把握した。次に、都市の拠点性・中心性を反映する変数を導入した重力モデルによって、国際航空旅客・貨物の流動パターンを明らかにした。さらに、因子分析によって国際航空旅客・貨物流動の結節地域を把握した。ここでは、国際民間航空機構(ICAO)から公表されている国際航空旅客・貨物流動に関する唯一の時系列データである「On-fight Origin and Destination」を援用しながら、主にアジア主要6都市(東京、ソウル、台北、香港、バンコク、シンガポール)の、さらにぽ世界の主要都市のハブ(拠点)性を解明する研究を中心に行った。ここでの分析結果からいえることは、ます第1に、1982年度から2000年度までの約20年間にわたる時系麹分析の結果、アジア地域では東京、香港、およびシンガポールが国際航空旅客・貨物の流動拠点になっていることである。特に香港、そしてソウルの拠点性の上昇が顕著であった。そして第2に、アジア地域における国際航空旅客・貨物流動は、「東京とソウルを中心とした東アジア諸都市間」・「シンガポールとバンコク.を中心とした東南アジアー南アジアーオセアニア諸都市間」、そして丁香港を中心とした東アジア-東南アジア諸都市間」の3つの結節地域に大きく集約できることである。さらに、ヨーロッパ地域ではロンドン、パリ、フランクフルト、およびアムステルダムの、アメリカ地域ではニューヨークとマイアミのハブ(拠点)性が顕著であった。今後は、アジア地域における国際航空旅客・貨物流動を、他地域との比較の上で詳細に分析し、同地域に於けるハブ配置問題に継続して取り組んでいきたい。今年度の主要な目的は、世界の3地域(アジア地域、ヨーロッパ地域、アメリカ地域)の国際航空ネットワークの構造を概観した上で国際的都市システムを把握すると同時に、国際航空旅客・貨物流動パターンについて分析することであった。そして、世界の主要都市のハブ(拠点)性の現状を解明するために、都市の拠点性/中心性を反映する"都市ダミー変数"を導入したGDP、人口および距離から構成される重力モデルによる分析を行った。特に、アジア地域については、因子分析によって国際航空旅客・貨物流動の結節地域を把握するとともに、累積WLU人キロと累積WLUトンキロという指標から、主要18都市の空港評価も行った。ここでの分析結果からいえることは、まず第1に、1982年度から2000年度までの約20年間にわたる時系列分析の結果、アジア地域内においては、東京と香港、およびシンガポールが国際航空旅客・貨物流動のハブ(拠点)になっていることである。そして第2に、因子分析による分析からは、アジア地域における国際航空旅客・貨物流動は、「東京とソウルを中心とした東アジア諸都市間」、「シンガポールとバンコクを中心とした東南アジア-南アジア-オセアニア諸都市間」、そして「香港を中心とした東アジア-東南アジア諸都市間」の3つの結節地域に大きく集約できた。さらに第3に、累積人キロおよび累積トンキロという指標からアジア主要18都市の空港評価を行った結果、地理的優位性、ターミナルデマンド、空港容量、そして空港使用料の観点から、ソウルおよび上海が有利であるという結論を得た。最後に第4には、近年の国際航空貨物の動向として、アジア地域における国際分業が進展した結果、国際航空貨物が顕著に増加していることが明らかになった。

次年度は、今年度の研究成果をさらに発展させて、アジア地域において我が国が国際交通/物流拠点となるための課題と展望について、継続して分析を進めていく予定である。今年度の主要な目的は、世界の3地域内(アジア地域、ヨーロッパ地域、アメリカ地域)と3地域間の国際航空ネットワークの構造を概観した上で国際的都市システムを把握すると同時に、世界の主要都市のハブ(拠点)性の現状を解明することであった。その中では、都市の拠点性/中心性を反映する"都市ダミー変数"を導入したGDP、人口および距離から構成される重力モデルによる分析を行った。そして、新空港の開港が都市の拠点性/中心性に及ぼす影響を、パネルデータ分析によって明らかにした。ここでの分析結果から言えることは、ます第1に、1982年度から2000年度までの約20年間にわたる時系列分析の結果、アジア地域内においては、東京、香港、およびシンガポールが国際航空旅客・貨物流動のハブ(拠点)になっていることである。特に、香港とソウルの拠点性の上昇が顕著であった。ヨーロッパ地域では、ロンドン、パリ、フランクフルト、およびアムステルダムの、アメリカ地域では、ニューヨークとマイアミのハブ(拠点)性が顕著であった。そして第2に、新空港の開港によって、都市のハブ(拠点)性が上昇することが判明した。例えば、関西国際空港が開港した1994年度以降、国際貨物流動における大阪のハブ(拠点)性は上昇した。他方、1992年度に新空港が開港したミュンヘンでは、特に国際旅客流動におけるハブ(拠点)性が上昇した。このように、新空港が及ぼす影響は都市によって異なることが判明した。さらに第3に、近年の国際航空貨物の動向として、アジア地域における国際分業が進展した結果、国際航空貨物が顕著に増加していることが明らかになった。その中では、雁行形態的発展、日本企業の垂直的分業と逆輸入、中間財輸出の現状、ならびに国際物流企業の戦略と国際航空貨物輸送ネットワークが詳細に分析された。
近代科学の成立とキリスト教自然神学の生命論-エコロジーの視点から-

本研究の目的は、エコロジーや環境をめぐるキリスト教・宗教思想を、近代科学(ニュートン主義から進化論)とキリスト教自然神学(ボイル講義からペイリーまでの生命論を中心に)との関わりを実証的に論じる中で、具体的に展開することであった。研究の具体的な内容は以下の通りである。(1)キリスト教と近代科学との関係をめぐる代表的なキリスト教思想史研究を参照しつつ、17世紀以降の自然神学の意味を一次資料に基づいて解明することを試みた.これによって、自然神学をめぐる議論こそが、進化論に至るイギリスのキリスト教思想を特徴づけるものであることが明らかにされた。(2)ニュートン主義の自然神学における生命論を、「ボイル講義」(とくに、ベントリー、デラム、レイ)のテキストと、その集大成と言えるペイリーの『自然神学』とをもとにして分析し、自然神学の生命論の環境思想としての意義を論じた。また、自然神学の生命論からダーウィンの進化論への思想史的展開を跡づけ、進化論とキリスト教思想との関係をめぐる多様な立場を整理した。(3)現代キリスト教思想における「エコロジーの神学」「宗教と科学の関係論」を概観し、キリスト教におけるエコロジー神学の理論的基礎を言語論あるいはモデル論の観点から明確化することを試みた。平成14年度は、ニュートン主義の自然神学と19世紀のダーウィンの進化論登場に至る自然神学の展開に関して、以下のような研究が進められた。1.キリスト教と近代科学との関係をめぐる代表的なキリスト教思想史研究を参照しつつ、ニュートン主義の自然哲学あるいは自然神学の意味を解明した。この際に、とくに、マクグラスの最近の諸研究を参照した。2.ニュートン主義の自然神学の一次資料である「ボイル講義」(とくにベントリーとデラム)、あるいはレイの『神の英知』によって、その思想的特徴をまとめた。自然神学を展開する際に、具体的に取りあげられる科学的知識に関して、天文学的知識から生物学的知識へのシフトが見られることが確認された。3.ダーウィンの進化論の背景となるペイリーの『自然神学』の内容を検討した。4.以上の諸問題の背景となる、17世紀以降のイギリス教会史(国教会内部の高教会、低教会、広教主義の動向とピューリタン諸派)と科学史(地質学の発展)について、基本的な事項をまとめた。これによって、19世紀半ばまでは、宗教と科学とは基本的に調和しているとの見解が主流であったことが確認された。つまり、「宗教と科学の対立図式」は、1870年代以降に定着した見方であることがわかった。(1)キリスト教と近代科学との関係をめぐる代表的なキリスト教思想史研究を参照しつつ、17世紀以降の自然神学の意味を一次資料に基づいく解明することを試みた。これによって、自然神学をめぐる議論こそが、進化論に至るイギリスのキリスト教思想を特徴づけるものであることが明らかにされた。
低費用航空会社と従来型大手航空会社市場のセグメント化と経済厚生に関する実証分析

我が国の新規航空会社であるAIRDO、スカイマーク、スカイネットアジア、及びスターフライヤーの4社について、路線新規参入後の運賃設定の変化を産業組織論並びに計量経済学の視点から分析した。それとともに、これら4社に対抗する大手航空会社である日本航空と全日本空輸の運賃設定行動も明らかにし、運賃の変化に伴う消費者余剰の変化をも明らかにしている。そのために、まず路線ごとの航空会社の限界費用を計量経済学的手法により算出し、そのデータを用いて逆疑似供給関数と需要関数とを連立させて同時方程式を推定する手法をとった。その中で、逆疑似供給関数の外生変数として、新規航空会社4社の新規参入後4年間、合計16のダミー変数を導入し各年度の運賃の変化を考察し、更に運賃の変化を初年度をベースとしてワルド検定により検証した。また需要関数には新規航空会社に対抗する大手航空会社の4年分のダミー変数を導入し、大手航空会社の運賃の変化も考察した。その結果、新規航空会社のうちAIRDOとスカイマークは初年度は大幅に運賃を引き下げて競争を行うものの、2年目以降は徐々に運賃を上げていく傾向が観察された。後発のスカイネットアジアとスターフライヤーは、AIRDO及びスカイマークのような激しい運賃競争を試みずに、やや低めの運賃を設定する方法で参入していることが確認された。それに対して、大手航空会社がAIRDOとスカイマークに対しては当初激しい運賃設定で競合したものの、新規航空会社が運賃を修復するとともに大手も運賃を上昇させていることが確認された。これに伴い消費者余剰も初年度が最も増加幅が大きく、以後次第に減少していく傾向が確認された。日本の航空データを用いて分析した一年目の成果を踏まえて海外査読雑誌に投稿し、2015年2月にアクセプトされた。今後さらに海外のLCCと大手航空会社のデータを用いた分析に発展させ、海外査読雑誌への投稿を試みたい。現在のところ、米国のサウスウエスト航空の運賃戦略の変化に関するドラフトが、7月に開催されるAir Transport Research Societyの自由論題報告にアクセプトされ、鋭意準備中である。報告後には同学会の査読付き特集号に投稿予定である。ODサーベイという米国の国内線データを継続購入し、日本の航空会社の分析に用いたモデルを修正して、昨年度同様に米国のLCCの新規参入・運賃設定戦略とその時間効果、それに対抗する大手航空会社の運賃設定行動、及びそれに伴う消費者余剰の測定を行い、海外査読雑誌に投稿する予定である。昨年度取りやめた海外での学会報告を本年度に行い、成果報告を行うことで支出する。本年度は科研表題に関する研究として、米国の事例と日本の事例に関する基礎的研究を行った。米国の自邸については、米国におけるサウスウエスト航空やジェットブルー航空といった従来型のLCCの運賃戦略転換、スピリット航空、フロンティア航空、及びヴァージンアメリカ航空といった新世代のLCC(ULCC、ウルトラローコストキャリア)の価格戦略を重点的に研究した。またそれらの従来型のLCC、及びULCCに対抗する大手航空会社の対抗価格戦略に関する研究も併せて行った。特にプライマリ空港という大都市圏の中心空港と、セカンダリ空港という郊外に立地するLCC専用空港との間での航空会社の競合についても重点的に研究を行った。日本の航空産業については、新規LCC、特に全日空傘下のピーチアビエーションおよびバニラエアの価格及びサービス戦略分析、エアドゥ、スカイネットアジア航空、及びスターフライヤーなど、かつて「新規航空会社」と呼ばれた航空会社群の価格及びサービス戦略分析、並びに日本航空及び全日本空輸といった大手企業のそれらについて研究を行った。いずれの研究も航空会社の利益並びに消費者の利益の合計がいかに達成されているかを産業組織論及び計量経済学を通じて明らかにしようとするものである。現状況では米国の研究は予備的考察の段階、日本のケースについては現在海外査読誌に投稿中である。これらの視点から米国のULCCとそれを取り巻く航空会社の分析を行った研究はいまだ海外においても存在しない。また日本の事例についてこれらの分析手法を用いた研究もいまだに存在しない。これらの事情を勘案すると、これら2つの課題は今後2年間も継続する必要があり、ともに世界最先端の成果を収めることができると確信する。

これに伴い消費者余剰も初年度が最も増加幅が大きく、以後次第に減少していく傾向が確認された。日本の航空データを用いて分析した一年目の成果を踏まえて海外査読雑誌に投稿し、2015年2月にアクセプトされた。今後さらに海外のLCCと大手航空会社のデータを用いた分析に発展させ、海外査読雑誌への投稿を試みたい。現在のところ、米国のサウスウエスト航空の運賃戦略の変化に関するドラフトが、7月に開催されるAir Transport Research Societyの自由論題報告にアクセプトされ、鋭意準備中である。報告後には同学会の査読付き特集号に投稿予定である。ODサーベイという米国の国内線データを継続購入し、日本の航空会社の分析に用いたモデルを修正して、昨年度同様に米国のLCCの新規参入・運賃設定戦略とその時間効果、それに対抗する大手航空会社の運賃設定行動、及びそれに伴う消費者余剰の測定を行い、海外査読雑誌に投稿する予定である。米国の航空産業の分析に関しては主に公刊データのみ利用で、フォートローダデール・ハリウッド空港をベース空港とする、ULCCであるスピリット航空、既存のLCCであるサウスウエスト航空とジェットブルー航空、及びアメリカン航空とデルタ航空の運賃競争分析を計量経済学の手法を用いて主ない、既に雑誌『都市問題』2014年5月号に分析結果が掲載された。初年度の研究成果が2年度初頭に公刊されることは当初予想していなかったため、ある程度順調であると考える。この論文については今後海外査読論文に発展させ、本年度内に投稿をする予定である。注目すべき成果は、かつてのLCCのサウスウエスト航空が、現在では大手を上回る高い価格を設定する傾向があることが判明した。また、このサウスウエスト航空とスピリット航空が競争を行っているという仮説を立てたものの、結果としてサウスウエスト航空はスピリット航空の低運賃戦略に追随せず、独自に差別化を行っていると考えられる。航空会社の利益はある程度維持されており、消費者のトータルの利益は今後さらなる実証結果を待たなければならないが、少なくとも非常に安いチケットを販売する航空会社と、高価ではあるが安心感のある航空会社の2種類から選択をできるようになったのは確かである。日本の航空産業については、エアドゥ、スカイマーク、スカイネット航空、スターフライヤー、日本航空及び全日本空輸に関する競争分析を行い、企業の中は赤字転落したものの消費者の利益が企業の損失額よりも大きくなることが判明した。これを海外投稿した一方で、さらに2012年のピーチアビエーションなどのLCCの参入に関する資料を得るため、エアドゥ、スカイネット航空、スターフライヤー、及び全日本空輸を訪問または神戸大学に招待して、大手航空会社、旧新規航空会社、およびLCCに関する情報を入手し、合同研究会を通じて意見交換を行った。
秘密情報の秘匿性と製造検査容易性の両立をはかるLSI設計手法の研究

本研究は、LSIの設計情報が漏洩したとしても、秘密情報が搭載されたLSIに対して、LSIの内部に格納された秘密情報を秘匿しつつ、LSIの内部に製造時に故障が発生していないかを容易に検査できる設計技術を開発することである。従来、LSIの設計を工夫し、その設計情報を秘匿することで、安全性は保たれていた。しかしLSIの設計情報はLSIの設計に携わる多数の人が知りうる情報であり、完全な秘匿は困難である。そこで本研究はLSIの設計情報に依存せずに安全性を保つ設計手法および設計支援技術を開発した。秘密情報の漏洩度合いを相互情報量によって評価し、提案手法の安全性を定量的に示した。本研究の目的は、LSIの設計情報が漏洩したとしても、秘密情報が搭載されたLSIに対して、LSIの内部に格納された秘密情報を秘匿しつつ、LSIの内部に製造時に故障が発生していないかを容易に検査できる設計技術を開発することである。従来、LSIの設計を工夫し、その設計情報を秘匿することによって、LSIに搭載された安全性は保たれていた。しかしLSIの設計情報はLSIの設計に携わる多数の人が知りうる情報であり、秘匿することは困難である。そこで本研究はLSIの設計情報に依存せずに安全性を保つ設計手法および設計支援技術を開発する。本研究で開発する技術は、1.製造検査用の入力系列、2.入力系列と秘密情報に基いて動作させた回路応答の選択、3.選択された回路応答の圧縮方法である。平成25年度は、1.製造検査用の入力系列、2.入力系列と秘密情報に基いて動作させた回路応答の選択について研究を行った。製造検査用の入力系列の生成方法については、組み込み式テスト生成方法について、検討を行い、設計者が少ないデータ量で多数の検査系列を生成する手法を開発した。この手法により、設計者が意図した検査系列のみでの製造検査で十分な故障検出率を得ることが可能になる。入力系列と秘密情報に基いて動作させた回路応答の選択については、秘密情報を含む情報からの秘密情報の抽出に関する手法を開発した。この手法により、秘密情報そのものではなく、設計情報、入力系列と秘密情報に関する情報量に応じた秘密情報を抽出できることを示した。つまり、設計情報が漏洩した場合、秘密情報に関する情報は、その情報量に応じて、秘密情報が流出する。これらの成果に基づいて、平成26年度は設計情報が漏洩したとしても、秘密情報を秘匿しつつ、LSI内の故障を検査できる設計技術を開発する。本研究では,LSI内部に搭載された秘密情報を秘匿しつつ,製造時にLSI内部に故障が発生していないかを容易に検査できる設計技術を開発した.LSIの設計技術の一つであるスキャン設計は,製造時にLSI内部に故障が発生したかの判断を容易にする.このスキャン設計は多くのLSIに対して適用されている.スキャン設計はLSI内部の状態を可制御可観測にする.一方,攻撃者もスキャン設計を用いて,LSI内部の状態を観測制御できるため,LSI内部の秘密情報を取得可能であることが指摘されている.従来の対策技術では,LSIの設計を工夫し,その工夫したLSIの設計情報を秘匿することで、LSIに搭載された安全性を保っていた.この工夫したLSIの設計情報は設計に関わる多くの人が知りうる情報であり,完全に秘匿することは難しい.そこで本研究では,LSIの設計情報が攻撃者に漏えいしても,LSI内部の秘密情報の安全性を保つ設計手法を開発した.具体的には,攻撃者がLSI内部の秘密情報を得るために利用するスキャン設計を用いることなく,製造時にLSI内部に故障が発生していないかを容易に検査できる設計技術を開発した.LSI設計の初期段階から製造時の検査を容易にする設計に取り組んだ.LSIの動作設計をコントローラとデータパスに分け,それぞれスキャン設計を用いずに製造検査が容易になるよう動作レベルの設計手法を実施した.バインディングとスケジューリングを工夫した.この設計手法によって,仮に設計情報が漏えいしても,秘密情報を秘匿しつつ,製造検査容易性を高めることができる.この設計手法を,秘密情報を扱う暗号LSIの設計に適用し,製造検査容易性について確認した.AESという暗号回路を設計し,提案手法を適用いたところ,従来のスキャン設計と同等の製造検査容易性があることがわかった.この成果を2015年2月のDC研究会で報告した.情報工学概ね、当初の計画通りに進展している。ただし検査系列の生成技術に関しては、一部遅延が見受けられる。これは検査系列生成用のソフトウェアの開発が遅れたためである。遅延が見受けられるソフトウェアの開発に注力する。開発用に新規に計算機を導入し、開発を加速する。
不確実性モデリングと推論に基づくヒューマン・ロボットインタフェースの研究

本研究の目的は、作業環境、人間の作業動作特性などの多様な不確実性を考慮したヒューマン・ロボットインタフェース技術の開拓を行うことである。具体的には、以下のシステムを開発した:(1)不確実性モデリングと堆論に基づく人間作業ガイドシステム:移動ロボットが人間作業を適切にガイドする際には、センサ情報の不確実性や移動環境のもつ構造的な不確実性に対応して正しい位置決めを行う技術が重要である。本研究では、移動ロボット技術の一環として、ベイジアンネットワーク(以下BNと略す)を用いて効率良いセンシングを計画するシステムを構成した。システムはBNの構造を環境データから学習する。BNに基づいて得られたセンシング情報により可能なセンサ行動と、その行動に対応するセンシング情報を予測する。そして、グローバルな位置決めの信念度とセンシングコストのバランスを考慮して最適な行動を求めるアルゴリズムを構成した。オフィス環境を想定したシミュレーションと実ロボットを用いた実験により本システムの有効性を確かめた。(2)不確実性モデリングと推論に基づくナビゲーション支援システム:ヒューマン・ロボットインタフェースの課題として、お年寄りや体の不自由な人が電動車椅子の操縦を行う際に、そのナビゲーションを支援するシステムを構成した。本システムでは、車椅子への移動方向指示機能として、指さしによる操縦と音声による操縦機能を構成した。指さしによる方向指示のために、赤外線カメラ画像を2値化して手領域を抽出し、その主軸角度により指さし方向を推定する。また、音声による移動方向指示機能では、隠れマルコフモデルに基づく単語認識において得られる評価値を利用して、不確実な認識の場合には再度指示を促すようにユーザーインタフェースに改善し、音声インタフェースの信頼性向上を図った。人間の行う作業をロボットが支援する際の、環境や人間動作などの不確実な情報構造のモデリングのために、ベイジアンネットワアークを導入し推論を行うアプローチに基づき、ヒューマン・ロボットインタフェースとして、以下のプロトタイプを構成した。(1)不確実性モデリングと推論に基づく人間作業ガイドシステム:人間がはじめて行う機器の操作に対して、システムがその作業物体の変化および人間の手動作などを監視し、作業の手順を適時ガイドするシステムの構成を目指す。具体的には、ベイジアンネットワークを用いた不確実性のある情報構造のモデリングに基づいて、作業の進行状況をセンシングの結果から推論するシステムを構成する。14年度は、同ネットワークのノードの構成に関して検討を行い、MATLABから利用できるベイジアンネットワークのTOOL BOXを用いてプロトタイプシステムの実装を行った。センシングのノードとして、スリット光レンジファインダによる対象物の計測と、赤外線カメラ画像による手の領域位置の計測の結果を用いるための実装を試み、作業状況の推定に対する初期データの収集を行い、改良すべき点の検討を行った。(2)不確実性モデリングと推論に基づくナビゲーション支援システム:福祉ロボットに係わるヒューマン・ロボットインタフェースの課題として、お年よりや体の不自由な人が車椅子の操縦を行う際に、そのナビゲーションを支援するシステムのプロトタイプを構成する。14年度は、電動車椅子をコンピュータから操作するためのインタフェエースを構成し、人間が指差しで移動方向を指示することにより操縦できるようなフィードバックループを構成した。そのために、人間の肌色領域をカラー画像データから抽出するためのソフトウェアを作成した。また、移動ロボットの自己位置決めにおいて、センサ情報のみでは位置決めが不確実な場合に対応するために、ベイジアンネットワークの推論に基づいて適切なセンサプラニングを行う方法の提案と、プロトタイプシステムの実装を行った。人間の行う作業をロボットが支援する際の、環境や人間動作などの不確実な情報構造のモデリングのためにベイジアンネットワークを導入し推論を行うアプローチに基づき、ヒューマン・ロボットインタフェースとして平成14年度に構成したプロトタイプシステムの改良を行った。(1)不確実性モデリングと推論に基づく人間作業ガイドシステム:人間が初めて行う機器の操作に対して、システムがその作業物体の変化および人間の手動作などを監視し、作業の手順を適時ガイドするシステムの構成を目指す。

平成15年度は、赤外線画像に基づいて作業者の指先位置を追跡する機能を改良し、作業者の手の状態推定の信頼性を向上させるために、Particle filterを用いて事後確率分布を推定しながら視覚追跡を行うシステムを試作し、その適用可能性について検討を行った。(2)不確実性モデリングと推論に基づくナビゲーション支援システム:福祉ロボットに係わるヒューマン・ロボットインタフェースの課題として、お年寄りや体の不自由な人が車椅子の操縦を行う際に、そのナビゲーションを支援するシステムの構成を目指している。平成15年度は、前年度に構成した電動車椅子への移動方向の指示機能に関して,音声指令のモードを付加すると共に、操縦者の画像から手の肌色領域を抽出し、テンプレートマッチングを用いて操縦者が指差しで指示する方向の推定を行い,指さしによる操縦の信頼性向上を図る改良を行った。また、移動ロボットが地図情報とセンシングデータに基づいて自己位置決め(localization)を行うシステムに関しては、ベイジアンネットワークによるセンサプラニングとパーティクルフィルタによる位置決め精度の向上とを併用するシステムを試作し、シミュレーションによりその有効性を確認した。本研究の目的は、作業環境、人間の作業動作特性などの多様な不確実性を考慮したヒューマン・ロボットインタフェース技術の開拓を行うことである。具体的には、以下のシステムを開発した:(1)不確実性モデリングと推論に基づく人間作業ガイドシステム:移動ロボットが人間作業を適切にガイドする際には、センサ情報の不確実性や移動環境のもつ構造的な不確実性に対応して正しい位置決めを行う技術が重要である。本研究では、移動ロボット技術の一環として、ベイジアンネットワーク(以下BNと略す)を用いて効率良いセンシングを計画するシステムを構成した。システムはBNの構造を環境データから学習する。BNに基づいて得られたセンシング情報により可能なセンサ行動と、その行動に対応するセンシング情報を予測する。そして、グローバルな位置決めの信念度とセンシングコストのバランスを考慮して最適な行動を求めるアルゴリズムを構成した。オフィス環境を想定したシミュレーションと実ロボットを用いた実験により本システムの有効性を確かめた。(2)不確実性モデリングと推論に基づくナビゲーション支援システム:ヒューマン・ロボットインタフェースの課題として、お年寄りや体の不自由な人が電動車椅子の操縦を行う際に、そのナビゲーションを支援するシステムを構成した。
マグロ類の環境刺激に対する反応行動発現モデルの構築

近年,クロマグロをはじめとするマグロ類は資源量の減少が世界的に重大な問題となっており,資源の回復と維持のための方策の実施が急務である。そのため,種苗生産から沖合域での大型生簀による飼育に至る本格的な完全養殖技術の早急な確立が望まれている。これらを実施するためには,特化の著しいマグロ類の行動特性の把握に留まらず,環境刺激(光強度,空間サイズ,水温,流れ等)により,どのような行動を発現するのかを明らかにしなければならない。そこで,本研究では申請者らがすでに明らかにした主に視覚に依存した行動をするクロマグロおよびマグロ類が環境変化という外的刺激を受けた時に創発する反応行動の数理モデルの構築を試みた。近年,クロマグロをはじめとするマグロ類は資源量の減少が世界的に重大な問題となっており,資源の回復と維持のための方策の実施が急務となっている。そのため,種苗生産から沖合域での浮沈式大型生簀による飼育に至るまでの本格的な完全養殖技術の早急な確立が望まれている。これらを実施するには,特化の著しいマグロ類の行動特性の把握に留まらず,環境刺激(光の強度,空間サイズ,水深,水温,流れ)を受けることによって,どのような行動を発現するのかを明らかにしなければならない。そこで,本研究では申請者らがすでに明らかにした主に視覚に依存した行動をするクロマグロおよびマグロ類が環境変化という外的刺激を受けたときに創発する反応行動の数理モデルの構築を試みている。マグロ類としてクロマグロ・キハダ・メバチの環境変化による外的刺激の受容特性,反応行動特性を求め,刺激に対する行動の数理モデルを構築することにより統合解析を実施し,反応行動発現機構を明らかにするための実験を行った。マグロ類の外的刺激受容は感覚器の受容特性(特に視覚)を生理学的に求め,外的刺激は環境モニタリング用記録器で計測し,その刺激に対する反応行動特性は行動学的手法により水中ステレオ・カメラと生物装着式記録計を用いて,3次元の生物行動情報を取得中である。これらの結果を用いた統合解析を工学的アプローチである刺激反応行動の数理モデル(個体ベースモデル)を構築することで,外的刺激と反応行動の関係の本質を明らかにし,構築した反応行動の数理モデルから,対象魚が外的刺激を受けることによって,どのような反応行動を創発するのか明らかにしようと試みている。3次元ステレオ画像撮影実験では,解析対象となる多く画像が取得できたため,当該解析を掘り下げることに主眼をおいて昨年度の研究を実施した。そのため,行動記録装置を用いた対象魚の行動モニタリング実験の供試魚数が少なくなったが,実験手法については順調に改善されているため,本年度は記録装置を用いた対象魚の行動モニタリング研究の対象個体数を増やして実施予定である。マグロ類の外的刺激受容は感覚器の受容特性(特に視覚)を生理学的に求め,外的刺激は環境モニタリング用記録器で計測し,その刺激に対する反応行動特性は行動学的手法により水中ステレオカメラと生物装着式記録計を用いて,3次元の生物行動情報を取得中である。

そこで,本研究では申請者らがすでに明らかにした主に視覚に依存した行動をするクロマグロおよびマグロ類が環境変化という外的刺激を受けたときに創発する反応行動の数理モデルの構築を試みている。マグロ類としてクロマグロ・キハダ・メバチの環境変化による外的刺激の受容特性,反応行動特性を求め,刺激に対する行動の数理モデルを構築することにより統合解析を実施し,反応行動発現機構を明らかにするための実験を行った。マグロ類の外的刺激受容は感覚器の受容特性(特に視覚)を生理学的に求め,外的刺激は環境モニタリング用記録器で計測し,その刺激に対する反応行動特性は行動学的手法により水中ステレオカメラと生物装着式記録計を用いて,3次元の生物行動情報を取得した。これらの結果を用いた統合解析を工学的アプローチである刺激反応行動の数理モデル(個体ベースモデル)を構築することで,外的刺激と反応行動の関係の本質を明らかにし,構築した反応行動の数理モデルから,対象魚が外的刺激を受けることによって,どのような反応行動を創発するのか明らかにしようと試みた。近年,クロマグロをはじめとするマグロ類は資源量の減少が世界的に重大な問題となっており,資源の回復と維持のための方策の実施が急務である。そのため,種苗生産から沖合域での大型生簀による飼育に至る本格的な完全養殖技術の早急な確立が望まれている。これらを実施するためには,特化の著しいマグロ類の行動特性の把握に留まらず,環境刺激(光強度,空間サイズ,水温,流れ等)により,どのような行動を発現するのかを明らかにしなければならない。そこで,本研究では申請者らがすでに明らかにした主に視覚に依存した行動をするクロマグロおよびマグロ類が環境変化という外的刺激を受けた時に創発する反応行動の数理モデルの構築を試みた。3次元画像解析手法での手動部分をさらに自動化できるプログラムの改善を行う。行動記録計を用いた行動計測実験を対象魚の個体数を増加させて研究を推進する。水産学・漁業学3次元ステレオ画像撮影実験では,解析対象となる多く画像が取得できたため,当該解析を掘り下げることに主眼をおいて本年度の研究を実施した。そのため,行動記録装置を用いた対象魚の行動モニタリング実験の供試魚数を昨年度は少なくして,行動記録装置を用いた行動モニタリング実験の供試魚数を本年度に多くすることとし,行動記録装置の購入を本年度に持ち越したため。3次元ステレオ画像撮影実験では,解析対象となる多く画像が取得できたため,当該解析を掘り下げることに主眼をおいて昨年度の研究を実施した。そのため,行動記録装置を用いた対象魚の行動モニタリング実験の供試魚数を本年度は少なくして,行動記録装置を用いた行動モニタリング実験の供試魚数を本年度に多くすることとし,行動記録装置の購入を本年度に持ち越したため。対象魚の行動記録計を用いた行動モニタリング実験では,供試魚数は本年度増加させて実施する。これに伴い,行動記録装置を本年度購入して実験を実施する。