hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
分裂期タウの染色体安定化機能とカタニン

カタニンに類似した蛋白(以下カタニン)とタウに関し、1)カタニン乳癌変異体の過剰発現はRFL6細胞を形質転換した。微小管感受性試験においてタウが、カタニンによる微小管切断を抑制した。2)形質転換と相関し染色体分配異常、微小核形成を検出した。3)正常乳腺細胞にタウは発現し、紡錘体に局在した。4)同細胞で、タウを機能阻害すると、カタニン依存性にa)動原体微小管が減少、b)染色体分配異常、c)微小核形成した。5)同条件で単離した紡錘体は、物理的な強度が低下した。6)同条件で、染色体の微小管結合が阻害された。7)同条件で、染色体異数性が惹起された。従って、タウの染色体安定性への寄与が裏付けられた。平成25年度実施の研究内容としては以下の通りである。新たに報告された情報をもとに研究計画を修正し、実験を行った。1)微小管切断タンパクKL1とタウの関係に焦点を絞った。各蛋白の発現レベルを乳癌患者癌組織由来サンプルで検証した。2)KL1変異体を作成し、その表現型をラット線維芽細胞の形質転換実験において調べた。その結果、野生型、変異体ともに対照に比して有意に癌化をきたした。3)形質転換実験においてさらにタウとの相互作用を調べた。全長タウ、微小管結合部位のみの断片、ともに有意にKL1による形質転換を抑制した。4)四番目のポイントとして、各種タウ由来のコンストラクトのKL1微小管切断に対する効果を調べた。線維芽細胞における感受性テストを行った。前年度に準備したロング、ショートフォーム、大型フォーム、二種の過リン酸化フォーム、そして微小管結合部位のみのフォーム等である。いずれも程度の差はあれ、抑制効果を示した。5)タウのN端由来の様々な断片の、全長タウが誘導する微小管束に対する抑制効果を検証した。N端由来の断片が細胞死を惹起すると報告されてきた背景はあるが、前年度に報告したとおり、否定的である。この前提条件下、各種断片はおよそ30ー50%の抑制率を示した。これらのうち適切なものを次の正常ヒト乳腺細胞を用いた実験に使用する予定である。その他)変異体に関しては形質転換の系、微小管切断を直接見る系、ともに野生型を上回るという結果になっており、当初の予想外である。現段階では変異体のメカニズムの詳細までは踏み込まず、表現型が微小管切断活性に依存していることをおさえるにとどめ、メカニズムは次の課題内容としたい。平成24年度実施の研究内容としては以下の通りである。1)微小管切断タンパクをより広く、カタニン類似のAAAタンパク質総体としてとらえなおし、より適切な切断タンパクを標的とした。公開されている種々のデータに基づき、乳癌と唾液腺腫瘍により関連性の高いものを解析した。2)切断タンパクに関する着眼点として、タウ感受性がある。タウ感受性試験はラット線維芽細胞で行うが、そのためのツール準備を中心に行った。具体的には、ヒト2N4R、0N3Rタウに加え、ヒトの口腔内での発現が新たに報告されたアイソフォームなどである。3)三番目の観点として、分裂期特有のタウの状態がある。これに関しては当初の予定通り、この状態を模した変異タウ遺伝子を作成した。陽性対照としてアルツハイマー型タウ遺伝子を準備した。分裂期紡錘体上の間接効果を調べるためのツールは予定どおり作成した。この変異をとりいれたものもさらに作成した。4)四番目のポイントとして、アルツハイマー病研究において、タウのカルパインによる切断断片が細胞毒性を示すことが報告されてきた。しかし一方、近年、毒性はないとする反対の報告もある。私の作成したツールは一部、この断片と重複する部分をもつ。毒性に関しては神経細胞だけでなく分裂する細胞においても報告がある。従ってこの効果は神経病に限らず、より広い意味で重要と考え、これを調べた。全長(2N4R、0N3R)、アルツハイマー型タウ、分裂期型タウ、間接効果抑制変異体、タウ微小管結合領域断片、をそれぞれラット線維芽細胞に導入発現し、細胞分裂の起こらない条件で細胞死を調べた。その結果、ツールは、対照、野生型タウや、他の変異体タウと比較し有意な細胞死を惹起しなかった。

研究成果:カタニン系切断蛋白(以下“カタニン")とタウの関係に焦点をおき、以下のような成果を得た。1)ヒト乳癌サンプルのタンパク定量解析において、50%を越える症例でカタニン/タウ比の上昇をきたすことを見出した。2)ラット線維芽細胞を用いた形質転換実験において、野生型カタニン過剰発現およびその乳癌変異体は有意な形質転換能を持つことを認めた。3)ラット線維芽細胞における微小管感受性試験において、分裂期型擬似リン酸化タウを含めた種々のタウ亜種が、カタニンによる微小管切断を抑制することを確認した。4)ラット線維芽細胞にカタニンを導入する系で、がん化に伴う細胞増殖、細胞死頻度、紡錘体の形態解析、分裂期染色体分配異常、微小核形成、を解析した。その結果分裂後期の異常から染色体の分配に異常をきたした。5)ヒト正常乳腺上皮細胞においてタウの発現解析、紡錘体への局在、キネトコアファイバーへの局在について、詳細なタウの生理的状況を解析した。6)乳腺上皮細胞で、タウをノックダウンする、あるいは束化抑制能すると、a)キネトコアファイバー形成が阻害、b)染色体分配異常、c)微小核形成、をきたすことを明らかにし、これらはカタニン依存性である。7)タウをノックダウンした乳腺細胞より単離した紡錘体は、物理的な強度が低下していた。8)タウをノックダウンした乳腺細胞では、モナストロールによる単極紡錘体解析において、染色体の微小管結合が有意に阻害されており、プロドラッグNAPがこれを修復した。9)P53とタウをともにノックダウンした乳腺細胞での染色体解析実験を遂行し、タウをノックダウンした細胞では対照に比較して染色体の数の異常がより頻度高く生じることを見出した。これらの結果はこれまで分裂期には微小管紡錘体から剥離、機能を失うと考えられてきたタウタンパク質の役割を意味し、新しい知見である。腫瘍当初、変異体解析は予定にはなかったが、予想外に強い表現型を得たため、ある程度その機構を知るための実験を組まなくてはなかったことが一番の理由である。結果的には微小管切断を機軸としての限定的な情報を得るにとどまったたが、その結果、この蛋白に結合するパートナー分子の重要性が浮かび上がった。研究方針が変化したためである。「研究実績の概要」に記述したとおり、公共のデータベース上で更新されていく最新の報告を適切に盛り込み、実験デザインに反映させたため当初の予定より、ツール準備が複雑化したものや、既存のものが使えなくなり新たにやり直した部分がある。これらの方針変更は最終的により質の高い成果を上げるために必要である。平成26年度の研究方針は次のとおりである。1)初代培養ヒト正常乳腺上皮細胞におけるタウとKL1の発現について調べる。2)この細胞においてタウをノックダウンした場合、分裂期紡錘体はどう変化するか。そして染色体の分配はどう変化するかをKL1依存性に着眼し、調べる。3)神経疾患研究で微小管保護作用が確立され、次世代治療薬と考えられているペプチドが2の系でどのような作用を示すかを検証する。平成25年度の研究方針は次のとおりである。1)正常組織、癌組織での切断蛋白/タウの比を発現解析により調べる。2)線維芽細胞を利用し、切断蛋白のタウ感受性試験、および間接効果抑制変異体の効果試験を行う。3)不死化ヒト正常乳腺上皮細胞を用いて、分裂期タウの生理的機能を調べる。
RNAを標的とした新規ALS治療薬の開発

筋萎縮性側索硬化症(ALS)の発症過程において必須な役割を果たすと考えられているTDP-43タンパク質の細胞質凝集体形成に関して、申請者は以前の研究から、TDP-43タンパク質に結合するRNAが細胞質凝集体形成を促進すること、および、すでに形成されたTDP-43タンパク質凝集体はRNAを分解することにより溶解可能であることを、試験管内の反応系で見出した。この研究成果を踏まえ、本研究では、細胞内においてもTDP-43に結合するRNAを分解することによりTDP-43タンパク質の細胞質凝集体を解消することが可能であるか、検証した。試験管内反応においてはウシ膵臓由来の粗製のRNaseAを用いたが、細胞外分泌タンパク質であるRNaseAが細胞質で機能するか不明であった。またどのRNaseA種がTDP-43の細胞質凝集体に作用しているか不明であった。そのため、細胞質内でTDP-43の凝集体に機能するRNaseを探索した。細胞質で機能することが知られているRNaseLに着目したが、RNaseLはpH7.4の条件下で試験管内においてTDP-43細胞質凝集体への影響が検出されなかった。一方、同様の実験を至適pHが7.5と報告されているRNase4(RNaseAファミリーの一員)で行ったところ、TDP-43の細胞質凝集体の減少効果が確認された。次に細胞内においてRNase4がTDP-43結合RNAを分解するか調べるため、RNase4とTDP-43を融合させたタンパク質(TDP-43-RNase4)を細胞に発現させたところ、TDP-43結合RNAの減少とTDP-43の細胞質凝集体形成能が減少していることを見出した。以上の結果から、細胞内においてもTDP-43に結合するRNAを分解することによりTDP-43タンパク質の細胞質凝集体を解消することが可能であることが示唆された。筋萎縮性側索硬化症(ALS)の発症過程において必須な役割を果たすと考えられているTDP-43タンパク質の細胞質凝集体は、ストレス顆粒と呼ばれる構造体に形成されることが明らかとなってきた。しかし、TDP-43のストレス顆粒への移行メカニズムは不明である。ストレス顆粒はRNAを核として形成されること、TDP-43はRNA結合タンパク質であることから、TDP-43に結合するRNAが細胞質凝集体形成に寄与すると仮定し、このRNAを分解することでTDP-43タンパク質の細胞質凝集体を減少させる方法を検証している。申請者はすでに、試験管内において、RNaseA処理によりTDP-43の細胞質凝集体が減少することを確認している。しかし本来細胞外分泌タンパク質であるRNaseAが細胞質で機能するか不明であった。細胞質内でTDP-43の凝集体を減少させることができるRNaseを探索するため、初めに細胞質で機能することが知られているRNaseLに着目したが、RNaseLはpH7.4の条件下で試験管内においてTDP-43細胞質凝集体への影響が検出されなかった。一方、同様の実験を至適pHが7.5と報告されているRNase4 (RNaseAファミリーの一員)で行ったところ、TDP-43の細胞質凝集体の減少効果が確認された。次に細胞内においてRNase4がTDP-43結合RNAを分解するか調べるため、RNase4とTDP-43を融合させたタンパク質(TDP-43-RNase4)を細胞に発現させたところ、TDP-43結合RNAの減少が認められた。以上の結果からRNase4はTDP-43に結合するRNAを分解することが示唆された。最後にTDP-43-RNase4の細胞質凝集体形成能が減少していることを見出した。本研究計画では、TDP-43結合RNAをターゲットとした新規ALS治療法の開発を目指すことを目的としており、平成29年度ではその基となるRNaseの開発を行う予定であった。具体的には(1)TDP-43結合RNAを分解するRNaseの決定、と(2)TDP-43細胞質凝集体に集積するRNaseの開発、を目標に実験を遂行した。TDP-43結合RNAを分解する至適RNaseに関しては、初めに細胞質内で機能することが知られているRNaseLに着目したものの、試験管内でTDP-43細胞質凝集体分解活性が認められなかった。しかしRNase4は試験管内でTDP-43細胞質凝集体分解活性が認められ、かつTDP-43と融合させることでTDP-43結合RNAを分解することが示された。このことからTDP-43結合RNAを細胞質で分解するRNaseとしてRNase4を同定することに成功した。次にこのTDP-43-RNase4融合タンパク質がTDP-43の細胞質凝集体に集積するか調べる予定であったが、TDP-43抗体が内在性のTDP-43とTDP-43-RNase4を区別できないため、初めにTDP-43-RNase4の細胞内局在を、リンカー部分に用いたmycタグに対する抗体を用いて観察することとした。その結果TDP-43-RNase4は内在性のTDP-43とは異なり細胞質凝集体形成能がないことがわかった。このことからTDP-43-RNase4は自身のRNase活性によるTDP-43結合RNAの分解作用により、細胞質凝集体形成能を失っていることが示唆された。

しかしTDP-43-RNase4がTDP-43の細胞質凝集体に集積することを確認するまでには至らなかった。以上のことから、本研究が当初の予定と比較してやや遅れていると判断した。筋萎縮性側索硬化症(ALS)の発症過程において必須な役割を果たすと考えられているTDP-43タンパク質の細胞質凝集体形成に関して、申請者は以前の研究から、TDP-43タンパク質に結合するRNAが細胞質凝集体形成を促進すること、および、すでに形成されたTDP-43タンパク質凝集体はRNAを分解することにより溶解可能であることを、試験管内の反応系で見出した。この研究成果を踏まえ、本研究では、細胞内においてもTDP-43に結合するRNAを分解することによりTDP-43タンパク質の細胞質凝集体を解消することが可能であるか、検証した。試験管内反応においてはウシ膵臓由来の粗製のRNaseAを用いたが、細胞外分泌タンパク質であるRNaseAが細胞質で機能するか不明であった。またどのRNaseA種がTDP-43の細胞質凝集体に作用しているか不明であった。そのため、細胞質内でTDP-43の凝集体に機能するRNaseを探索した。細胞質で機能することが知られているRNaseLに着目したが、RNaseLはpH7.4の条件下で試験管内においてTDP-43細胞質凝集体への影響が検出されなかった。一方、同様の実験を至適pHが7.5と報告されているRNase4(RNaseAファミリーの一員)で行ったところ、TDP-43の細胞質凝集体の減少効果が確認された。次に細胞内においてRNase4がTDP-43結合RNAを分解するか調べるため、RNase4とTDP-43を融合させたタンパク質(TDP-43-RNase4)を細胞に発現させたところ、TDP-43結合RNAの減少とTDP-43の細胞質凝集体形成能が減少していることを見出した。以上の結果から、細胞内においてもTDP-43に結合するRNAを分解することによりTDP-43タンパク質の細胞質凝集体を解消することが可能であることが示唆された。TDP-43-RNase4がTDP-43の細胞質凝集体に集積するか調べるためにはTDP-43とTDP-43-RNase4を区別する必要がある。このため、タグを付加したTDP-43を発現する細胞を用意し、異なる抗体を用いることでTDP-43とTDP-43-RNase4を区別し、TDP-43-RNase4がTDP-43の細胞質凝集体に局在するか調べる予定である。TDP-43-RNase4に関してはRNase活性によるTDP-43細胞質凝集体への局在抑制が予想されるため、活性を欠いたRNase4変異体(TDP-43-RNase4 mutant)を用いる予定である。TDP-43は通常核に存在するタンパク質であるが、仮にTDP-43-RNase4が核内にのみ局在し、TDP-43細胞質凝集体と共局在しなかった場合には、TDP-43の核移行シグナルを変異させ、細胞質局在を促す予定である。次にTDP-43-RNase4 mutantのRNase4を野生型に変換し、TDP-43細胞質凝集体の減少または消失効果を検討する予定である。そのためにTDP-43-RNase4をテトラサイクリンで発現誘導することが出来る細胞を作製し、TDP-43の細胞質凝集体形成を引き起こした後にTDP-43-RNase4を発現させる系を確立する予定である。
超電導エネルギー貯蔵装置による電力系統安定化についての実験的研究

本研究の目的は,(1)超電導電力貯蔵(SMES)システムとそれを接続する模擬電力系統を開発し,SMGSによる電力系統安定化特性について実験的研究を行なうこと,(2)SMESを模擬電力系統に実装することによりSMESの実系統設置時の課題を明快に提示すること,すなわち発電機および負荷を含む電力系統にSMESが接続されたために系統全体に及ぼす影響,系統短絡にともなうSMESの異常動作,SMESによって発生する高調波とその抑制・除去,SMESの制御に附属する制御装置,検出装置・方式・位置などの開発を実験的に特性を確認して進めること,であった。得られた結果は次の通りである。(1)電力系統に接続するSMESシステムとして,0.5MJ超電導マグネット,GTO電力変換装置およびその直接デイジタル制御システム,高調波除去用アクティブフィルタを開発した。(2)長距離大容量送電系統(500KV/2000MVA/280km)の模擬送電系統(460V/70KVA)を開発し,その周波数特性は数Hz1,000Hzの幣域で一致することを実験的に確認した。これにより系統の動揺特性・高周波特性を実験的に研究することが可能である。また1,000MVA/1800RRMのタービン発電機を模擬する同期機を開発した。(3)以上に開発したシステムについてSMESによる安定化特性を実験した。三相短絡後の系統の動揺をSMESの充放電にともなう有効・無効電力によって抑制し安定化できることを確かめ,またSMESによって安定反が増大し,安定に送電可能な電力が約1.6倍増加できることを明らかにした。これらの結果はシミュレーション解析とよく一致している。さらにSMESの最適設置点,アクティブフィルタ用検出方式,SMESと発電機の協調制御,SMES接続にともなう無効電力増加の影響などは本研究による実験によって始めて得られた成果である。超電導エネルギー貯蔵装置(SMES)は、超電導マグネットと電力系統とのインターフェースに三相ブリッジ接続のサイリスタ変換装置を用いることにより、マグネットの充放電の有効(P)および無効電力(Q)を広い範囲内で同時かつ独立に制御できる。このP・Qの充放電を適切に行うことにより格段に系統安定化の効果を高めうる。研究分担者らは、詳細な系統解析とシミュレーションにもとづき、系統安定化のためのSMESの設置方策と制御方法を提案している。その成果にもとづき、複数個のSMESと発電機を含む長距離模擬送電系統を構成し、実系統に直ちに応用可能な系統安定化方式を開発し、実証することを研究目的とする。60年度は前年度に引き続いて模擬電力系統を完成した。また超電導マグネット、電力変換装置、高調波除去用能動フィルタおよび、直接デイジタル制御装置より成るSMESシステムを開発し、模擬電力系統に接続して、SMESによる系統安定化特性を実験的に研究した。得られた結果は次のとおりである。(1)模擬電力系統は50万V/120Kmの送電線に対し、周波数帯域10Hz1.5KHzの範囲にわたって同一の周波数特性を得ることができる。(2)高周波除去用能動形フィルターを含むSMESシステムは進みより遅れの広い範囲の4象限領域にわたって有効・無効電力の充放電制御を行うことができ、また入出力波形の高調波歪率は上記の広い充放電制御範囲において数%以下に低減することができた。(3)このSMESシステムは模擬電力系統に接続し、特性を実験的に研究しながら開発した。すなわち模擬電力系統は開発において極めて有効な手段となっている。(4)SMESの計測および機器は模擬系統において実験と検討をくり返して開発を行ない、シミュレーション解析において仮定した特性を実現するまでに至っている。
奈良朝政治の再検討

奈良時代の政治については、従来さまざまな角度からの研究の蓄積がなされているが、本研究においては政治担当者と政治機構の両者を中心に従来の研究の見直しを行ない、それぞれの政権担当者の政策究明に努力した。その結果、本年は3ケ年計画の初年度にあたり、まだ研究が終了したわけではないが、従来の研究とは全く異なる新知見が少なくない。すなわち第1に、従来の研究では藤原氏が政治権力を握ったのは平安初期の良房・基経以降のことと考えられ、奈良時代は親王や長屋王らの皇親勢力と藤原氏を含む新旧大豪族の対立抗争の時代と説かれてきたが、本研究の結果、新興の藤原氏が皇親や石川(蘇我)・石上(物部)・紀・大伴らの旧豪族を抑えて権力を確立したのは不比等の時であり、奈良時代初頭に遡ることを明らかにした。奈良時代の政治を省みれば、7世紀初頭に、一旦藤原不比等によって権力が確立されると、他の新旧豪族ことには石川・石上・大伴ら大化前代以来の大豪族も奈良時代を通じて誰一人大臣に登用されることはなかった。皇親もまた不比等の娘婿としての長屋王と葛城王(橘諸兄)以外に大臣に任用された者は存在しない。かくて天平9年不比等の長子武智麻呂兄弟が死去した後は、奈良時代の中・後期を通して藤原氏内部の権力抗争に移行したのである。第2に議政官の一角たる中納言や参議、あるいは知太政官事などのような官職の性格や設置理由ないし意義などについても従来の諸説とは全く異なる見解に達した。例えば、従来太政官の一員に数えられた知太政官事はその実内廷における天皇の補佐役で臣下の任ぜられる内臣に相当し、参議や中納言は藤原不比等の排他氏政策の一環として設置されたもので奈良時代を通じて藤原氏の権力維持に活用された。以上のほか各政権担当者の政策や長屋王事件の発生理由など新知見が少なくないが、これらは逐次発表したい。
マイクロRNAスイッチ法を用いた新規ヒト造血幹細胞濃縮技術の開発

ヒト造血幹細胞移植の歴史の中で“なぜ成功する移植と成功しない移植が存在するのか"という命題は完全には解決されていない。それはマウスと異なり、ヒト造血幹細胞の真の特異的なマーカーが同定されていないことが一つの原因とされている。そこで、細胞の固有の特性を規定すると報告されている“マイクロRNA"こそがマウスとヒト造血幹細胞とで共通との仮説を立てて本研究を開始した。研究提案の中でもっとも重要なポイントは、現在までの検証によって各種の細胞では、マイクロRNAはその発現レベルとは独立して、メッセンジャーRNAに会合してその機能を抑制するマイクロRNA活性レベルを示し、その活性レベルによって細胞機能や細胞固有の特性を分離可能な点にある。そこでこの活性を指標に細胞を選別化できる“マイクロRNAスイッチ技術"を発揮するベクターシステムが血液細胞に導入可能かどうか、検証した。次に、2個に1個の比率でマウス造血幹細胞を純化できる細胞内タンパク質マーカーHoxb5分子の発見をもとに、本マーカーのレポーターマウスを活用し、マウスの造血幹細胞とヒト造血幹細胞に共通な分子を決定することを目的として本研究を提案していたが、1年目の途中で分担研究者の宮西が研究分担者から離脱し、Hoxb5レポーターマウスの使用が不可能となったため、別のレポーターマウスから調整したマウス造血幹細胞分画及び、ヒト臍帯血由来の造血幹細胞を用いての解析に変更した。少ない幹細胞集団で発現をしているmiRNAを網羅的にリスト化することに主眼を起き、細胞調整方法、miRNAの抽出法を新たに最適化した。その後、無刺激状態と、サイトカイン刺激によって造血幹細胞から分裂した多能性造血前駆細胞集団(MPP)でのmiRNAの抽出を行い、リスト化した。2個に1個の比率でマウス造血幹細胞を純化できる細胞内タンパク質マーカーHoxb5分子の発見をもとに、本マーカーのレポーターマウスを活用し、マウスの造血幹細胞とヒト造血幹細胞に共通な分子を決定することを目的とした。研究提案の中でもっとも重要なポイントは、現在までの検証によって各種の細胞では、マイクロRNAはその発現レベルよりはメッセンジャーRNAに会合してその機能を抑制するマイクロRNAの活性レベルがより重要と考えられることである。そこでこの活性を指標に細胞を選別化できる“マイクロRNAスイッチ技術"(Miki et al. Cell Stem Cell 2015)を発揮するベクターシステムが血液細胞に導入可能かどうか、マウス細胞株(Ba/F3)を用いて検証した。その結果、現在までに成功している接着系の細胞株と異なり、少数血液細胞では“マイクロRNAスイッチ技術"の根幹をなす合成mRNAベクターの導入効率が非常に悪いことが明らかとなり、最適な導入は達成できなかった。加えて、本研究の提案土台であったHoxb5レポーターマウスの供与が不可能となったことから、東京大学医科学研究所の山崎博士が製作した別のレポーターマウスを使用することを決定した。以上から、提案目的を達成するための実験条件の最適化にむけた検証を引き続き継続し、次年度の早期の段階での少数血液体細胞への“マイクロRNAスイッチ技術"確立の最適化条件を決定していく。1)実験技術上の問題点を解決できなかったこと2)使用予定マウスの供与が不可能になったことヒト造血幹細胞移植の歴史の中で“なぜ成功する移植と成功しない移植が存在するのか"という命題は完全には解決されていない。

合成mRNAを含有する“マイクロRNAスイッチ技術"を発揮するためのベクターの改変を通じて、少数の体細胞、とくに血液細胞にも目的のベクターが導入できるように最適化を促進する。Hoxb5レポーターマウス作成者である宮西博士(理化学研究所)が当初分担研究者として参画していたが、本人の希望等により本研究からの離脱が決定され、さらに宮西博士に分配されていた分担金が、全額理化学研究所より京都大学に返却された。この経緯に関し、研究の継続性等に関する検証が長くなり、本研究費を使用することが躊躇されたことから、全額繰越することを決定した。なお、計画にある実験上の予備的データは京都大学において、研究室内の予備費等を用いて取得しており、すべての研究費を平成30年度に繰り越して研究を継続する。
フィンランドの家族介護とイエ・親族－福祉国家における老いの人類学的研究－

採用最終年度にあたる平成24年は、これまでの研究成果を単著としてまとめると同時に、フィンランド西南部のパルガス町の家族介護支援制度に関する集中的な実地調査を行った。(1)出版物の概要(2)学会における研究発表の概要日本文化人類学会で「家族/共同体における贈与・交換・共有-」と題する発表を行った。これはフィンランドにおける家族介護研究の土台となる、思想的背景についての文献研究をまとめたものである。(3)現地調査の概要2012年8月9月および、2013年2月3月に、フィンランド南西部の自治体パルガス町でフィールドワークを行った。自治体のホームヘルプ、訪問看護、および家族介護支援課のスタッフに同行し、支援制度の実体把握につとめると同時に、同行取材を通じて知り合った家族介護者たちへのインタビューを実施した。当研究員は、採用最終年となる平成24年度において、活発に研究成果を発表しつつ、研究を進めてきた。初の単著・初の英語論文を発表し、一般社会や国外にむけて所為かを発信した。また、集中的な現地調査を行うことで、フィンランドにおいて現在進行形で整備されつつある家族介護支援制度の全貌を明らかにすることができた。今後はフィンランドにおける家族介護支援の認定過程について、より詳細なデータ採取を目指す。同時に、家族、行政関係者、NPOといった複数アクター間の分業体制に関する理論的な論文を発表するほか、日本ではあまり知られていない北欧型福祉国家の家族介護支援制度について一般社会に向けた発信に努めていきたい。初年度にあたる平成21年度は、フィンランド西南部のヴァルシナイス・スオミ地方における家族介護の状況を把握する短期間の予備調査を行う一方で、これまでのフィールドワークの成果を学会で発表した上で、論文として投稿していった。7月26日9月8日の約1ヵ月半の期間、フィンランドに滞在した。この間に収拾した資料は主に、(1)ヴェスト・オーボランド町の高齢者福祉に関連する自治体の行政資料、(2)トゥルク大学、オーボ大学の図書館に所蔵されている北欧型福祉国家研究の書籍、論文、フィンランドの諮問委員会答申等の二種類である。また、ヴェスト・オーボランド町では家族介護の状況に関する予備的調査を行い、社会サービスを受給している高齢者たちの過去の居住・移住歴に関する網羅的調査を実施したことで、今後の論文の基礎となる重要な資料をえることが出来た。海外調査の結果は、来年度以降の本調査に向けた布石であると同時に、今年度に執筆した論文に反映されている。今年度は、2本の論文と1本の書評論文を学会誌に発表した。これらの論文では、人類学の古典的著作と社会福祉思想の関係を明らかにする文献研究を行う一方で、フィンランドでの現地調査を元に、老いと身体変容、そして地域福祉の相互連関性について論じた。これは、近年日本で活況を呈している老年人類学という領域に対して理論的貢献を果すものである。さらに、フィンランドで開催されたヨーロッパ農村社会学会では、多くのフィンランド人研究者と活発な意見交換を行い、社会サービスの地域間格差、特に地方におけるサービスへのアクセス状況について有益な示唆を得ることが出来た。平成22年から予算繰越後の平成23年にかけて、申請者の調査地域であるフィンランド西南部のヴェスト・オーボランド町における家族介護の実態に関する悉皆調査を行った。自治体に登録された123件の家族介護についてアンケート調査を実施した。その結果として、同自治体における家族介護の概況と特性を掴んだことは、平成24年度の本調査にむけて欠かせないステップであったと考える。この他、『九州人類学会報』に掲載された論文「道徳としその地域社会とエイジング-社会的なものの領域への語り口から-」は、平成22年11月の九州人類学研究会オータムセミナーにおける発表をまとめたものである。また、『国立民族学博物館研究報告』に掲載された論文「<在宅>の思想-フィンランド西南部の地域福祉にみる市民社会の範域とエイジング-」では、人類学の領域におけるこれまでの市民社会論を整理しつつ、その現れとしてのローカルガバナンスの進展について、フィンランドの高齢者を対象とした地域福祉の展開を事例にその市民社会性について検討を加えた。さらに、6月11日・12日に開催された日本文化人類学会の第45回研究大会では、「政策としての全体論-地域福祉をめぐる<実践人類学>再考」と題する発表を行った。以上のような人類学と民族誌記述に関する理論的成果は、申請者の調査対象地域において進行する福祉国家の規模縮小と家族介護の拡大という事態を解釈する土台となった。

初の単著・初の英語論文を発表し、一般社会や国外にむけて所為かを発信した。また、集中的な現地調査を行うことで、フィンランドにおいて現在進行形で整備されつつある家族介護支援制度の全貌を明らかにすることができた。今後はフィンランドにおける家族介護支援の認定過程について、より詳細なデータ採取を目指す。同時に、家族、行政関係者、NPOといった複数アクター間の分業体制に関する理論的な論文を発表するほか、日本ではあまり知られていない北欧型福祉国家の家族介護支援制度について一般社会に向けた発信に努めていきたい。
非加法型評価に対応する統一的動的計画モデルの確立とその応用システム

非加法型評価に対応する統一的動的計画モデルの基盤は、ほぼ完成の域に近づいた。本研究では有限モデルのみの扱いではあるが、最新の非決定性動的計画をも包含し、多様な評価関数に対応している。このモデルにおいては、様々な動的計画問題が推移法則、評価関数、期待値の型などによって分類され、単一の抽象モデルを頂点とする階層構造に類別される。そして、上位の層に与えられる解法はその下位モデルをすべて解きうるように設計されている。最上位のモデルには汎用的な列挙法が極めて厳密な形で与えられ、理論上はすべてのモデルに対する求解を実現している。この事実は非常に重要であり、今後より多くの再帰的解法の導出・検証を支えるものである。さらに前述の結果を受けて、動的計画問題処理システムの開発を進めた。これは動的計画問題に対する汎用ソフト不在という現実を打破するためのものである。昨年のシステムをもとにインテリジェントな解法選択の機能を付加した。実際いくつかの効率的な再帰的解法が実装され、与えられた問題に対し自動的に適切な解法が選択される。また、政策やツリーなどの様々な解表現にも対応させた。利用者の欲する型で自由に解を得ることが可能となった。この動的計画問題処理システムをもとに、インターネット上で動的計画問題を解くシステムを試作した。これは研究代表者が開発中のWebにおける数理的手法共有システムを利用している。今後、動的計算問題処理システム自体の公開はもちろん、より容易な利用環境を目指し、積極的にWeb上での動的計画的ツールを充実させていく必要があろう。統一的動的計画モデルの確立に向けて、まず動的計画問題における実行可能解をその評価関数の型との関連から解析した。具体的には、実行可能解を状態・決定ツリーによって特徴づけ、同時最適化の手法としての動的計画問題の解法を与えた。その際、状態・決定ツリーと政策との関連を調べ、一意性等についての議論も要した。なお、評価関数の型に応じて必要となる政策クラスをある程度分類することもできたが、これは今後、逐次最適化の手法を整備する上で非常に重要となる。また、上記の結果を基礎とし、動的計画問題の構成要素を抽出し、基本的な動的計画モデルの作成を行った。そしてこのモデルをもとに、計算機上でクラスライブラリとしてのプロトタイプを作成した。これは、あらゆる動的計画問題を単一の抽象モデルから派生したモデルとして階層的に扱うもので、問題の階層化と同時に解法の階層化が実現できるものである。まだまだ制限は多いものの様々な問題を表現でき、研究目的の小規模な例題程度であれば実際に解くことが可能である。このクラスライブラリを利用した応用システム実現の足がかりとして、いくつかの簡単な動的計画問題を扱えるサービスを、Mathサービスホームページ:http://www.mathnet.jp/にて公開中である。Mathサービス自身は、動的計画法に限らず数学一般を広く扱うためのシステムとして我々が構築中のものであるが、動的計画の応用システムはこのMathサービス上での実現を予定している。次年度以降、扱う問題や操作性の充実および計算の負荷に耐えるべく専用サーバーの設置が望まれるところである。以上、理論面では、若干計画に達していない部分はあるものの、システム実装面では計画より進んでおり、全体ではほぼ計画通りの進捗状況といえる。動的計画問題を、その構成要素を抽象化することで、単一のモデルを頂点とする階層構造に類別した。具体的には推移法則、評価関数、期待値の型などによる分類である。本研究で扱う範囲は段数・状態空間・決定空間が有限としているが、確定的動的計画問題をはじめ様々な動的計画問題を統一的に表現することが可能である。特に最近新たに展開されている非決定性動的計画をも含む形でモデル化されている点は意義が大きいと思われる。このことにより、本研究のモデルは非常に広範囲の問題を容易に表現しうるものとなり、ひいては、このモデルをもとに作成中の動的計画問題汎用処理システムの実用性をさらに高めることができよう。また、昨年度までにその基礎を確立していた同時最適化の手法について、本年度のモデル拡張をふまえて更に完成度を高めた。この結果は政策概念とともに、逐次最適化の手法に対する理論面での裏づけを与えるために重要であるのみならず、応用システムにおいてもあらゆる解法の基礎を与えるものである。実際のシステム構築面では、ほぼ完成の域に達した動的計画モデルをもとに、オブジェクト指向の枠組みを適用し、柔軟かつ再利用性に富むクラスライブラリの実装が進行中である。現時点において、種々の問題の表現と同時最適化の手法による求解は可能で、さらに逐次最適化の手法も一部実装されている。また、応用システムのインターネット上での公開を目指し、研究室内のネットワークにて評価をおこなった。若干の技術的問題が生じ、試験公開にまではこぎつけることができなかったが、動作自体は順調である。次年度の公開は十分に可能と考える。

最上位のモデルには汎用的な列挙法が極めて厳密な形で与えられ、理論上はすべてのモデルに対する求解を実現している。この事実は非常に重要であり、今後より多くの再帰的解法の導出・検証を支えるものである。さらに前述の結果を受けて、動的計画問題処理システムの開発を進めた。これは動的計画問題に対する汎用ソフト不在という現実を打破するためのものである。昨年のシステムをもとにインテリジェントな解法選択の機能を付加した。実際いくつかの効率的な再帰的解法が実装され、与えられた問題に対し自動的に適切な解法が選択される。また、政策やツリーなどの様々な解表現にも対応させた。利用者の欲する型で自由に解を得ることが可能となった。この動的計画問題処理システムをもとに、インターネット上で動的計画問題を解くシステムを試作した。これは研究代表者が開発中のWebにおける数理的手法共有システムを利用している。今後、動的計算問題処理システム自体の公開はもちろん、より容易な利用環境を目指し、積極的にWeb上での動的計画的ツールを充実させていく必要があろう。
新しく同定された癌遺伝子mafの構造と機能

vーmaf遺伝子の構造と機能の関係を明らかにするため部分欠失、点変異を持つ変異遺伝子を作成し、レトロウイルスベクターに組み込んで細胞に感染させ、細胞癌化能を検定した。結論としてはmaf遺伝子産物に特徴的なロイシンジッパー構造とそのアミノ末端側の塩基性アミノ酸に富む領域が細胞癌化能に必須である事が明らかになった。またcーDNAクローニングによって2つの関連遺伝子mafBおよびmafKを同定しその部分構造を決定したところvーmafにおいて機能的に重要な部分が最も良く保存されていた。同じ部分はヒトのcーmaf遺伝子でも良く保存されていた。またcーDNAクローニングの結果からcーmaf遺伝子産物のアミノ末端がほぼ確定し、cーmaf遺伝子産物は約40kdの蛋白と推定されている。一方、ロイシンジッパー構造から予想される遺伝子産物の2量体形成の確認が難航している。現在ではmaf遺伝子産物はfos遺伝子産物と同様、他の蛋白質と2量体を形成する可能性も充分考えられる。maf遺伝子産物はおそらく2量体の形でDNAに結合すると考えられるので結合するDNA配列を決定し、支配下にある遺伝子を同定する上でこの点は極めて重要である。産物の核への局在を確認するためにもmaf遺伝子産物に特異的な抗体が必要であり、現在モノクローナル抗体の調製を急いでいる。またcーmaf遺伝子のプロモーターと思われる部分が同定され、その塩基配列からサイクリックAMPによるcーmaf遺伝子の発現制御の可能性が示唆され、この点も解析を急いでいる。
底生微生物の代謝活性量を考慮した新たな沿岸環境生態系モデルの開発

1.広島湾を対象とした牡蠣筏を考慮した流動シミュレーション流入河川および多数のカキ筏群を考慮した流況シミュレーションを行った.その結果,広島湾内のカキ筏群は湾内の海水交換を妨げており,その影響範囲はカキ筏群の周辺に留まらず,広島湾全域に及ぶことが分かった.特に,湾奥中央に密集したカキ筏群の影響により,広島湾奥部および江田島湾・呉湾一体の海域では海水交換性が悪いことが分かった.また,広島湾のように特に複雑地形を有する閉鎖性海域では,各海域においてトレーサ群の滞留率が大きく異なっており,個々の海域特有の物質輸送特性が明らかとなった.2.現地観測に基づく自然干潟における環境因子の空間分布特性干潟全域の面的かつ詳細な生化学因子,物理因子,水質因子の高解像な空間分布特性を把握することを目的として,ハクセンシオマネキの生息可能な自然干潟について現地観測及びゾーニングを行い,各ゾーン特有の環境因子の高解像な空間分布特性が明らかとなった.特に,ハクセンシオマネキは浄化能力の高い活発な底生生物群が生息する領域を好んで生活していることが分かった.3.瀬戸内圏を対象とした大気海洋環境シミュレーションモデル瀬戸内圏を対象とした大気海洋モデルを用いて,瀬戸内圏全域の3次元的な複雑地形を考慮した風況解析及びこれに伴う瀬戸内海の吹送流の応答特性を調べた.その結果,瀬戸内海では,個々の海域周辺の3次元的な地形効果によって吹送流の応答特性が大きく異なることが明らかとなった.つまり,瀬戸内海のように四方陸地に囲まれた閉鎖性海域の気象・海象特性を把握するためには,瀬戸内圏の複雑地形によって形成される3次元的な局地風や瀬戸内海特有の海岸・海底地形を無視することは出来ないことが明らかとなった.(1)砂浜・干潟に生息する底生微生物の生物量と代謝活性量の現地調査沿岸環境生態系モデルを開発する上で一番重要となるのは,継続的・信頼性のある環境調査データの取得である.そのため,申請の水質機器を用いた水質調査と並行して,瀬戸内海の代表的な干潟・砂浜に生息する底生微生物の生物量および活性量の現地調査を行った.微生物代謝活性の定量化には新たなフォスファターゼ(PHPP)活性測定を採用し,微生物量の定量化には微生物総量の推定が可能なATPバイソマス測定を採用した.(2)生化学的分類別の底生微生物の生物量と代謝活性量の数理モデル化上記(1)で得られた現地調査データに基づき,個々の干潟・砂浜の生化学的な特性を踏まえた数理モデル化を行った.モデルパラメータとしては,生化学的環境因子として(1)で得られたPHPP活性量およびATP生物量,河川・海洋からの栄養塩供給,物理環境因子として波高,砂浜・干潟勾配,土壌・砂粒径,その他の環境因子として気温,水温,日射,溶存酸素量などを考えた.これらを基に微分方程式を導出し,微生物増殖・減少量曲線,微生物活性曲線および水質浄化量算定法を試みた.なお,モデル化に際して,過去数年の現地観測データの蓄積を予め必要としないことや,調査データが得られるごとに精度向上が見込めるという利点を意味している.(3)沿岸流動シミュレーションモデルの開発瀬戸内海および広島湾を対象とした沿岸流動シミュレーションモデルを新たに開発し,現地観測結果と良好な一致を得た.特に,広島湾に流入する河川影響およびカキ筏の影響を高精度に取り込んだモデル化を行い,沿岸生態系モデルを開発する上での第一段階を終えることが出来た.また,広島湾の閉鎖性やカキ筏が湾内の物質流動に与える影響を明らかにした.1.広島湾を対象とした牡蠣筏を考慮した流動シミュレーション流入河川および多数のカキ筏群を考慮した流況シミュレーションを行った.その結果,広島湾内のカキ筏群は湾内の海水交換を妨げており,その影響範囲はカキ筏群の周辺に留まらず,広島湾全域に及ぶことが分かった.特に,湾奥中央に密集したカキ筏群の影響により,広島湾奥部および江田島湾・呉湾一体の海域では海水交換性が悪いことが分かった.また,広島湾のように特に複雑地形を有する閉鎖性海域では,各海域においてトレーサ群の滞留率が大きく異なっており,個々の海域特有の物質輸送特性が明らかとなった.2.現地観測に基づく自然干潟における環境因子の空間分布特性干潟全域の面的かつ詳細な生化学因子,物理因子,水質因子の高解像な空間分布特性を把握することを目的として,ハクセンシオマネキの生息可能な自然干潟について現地観測及びゾーニングを行い,各ゾーン特有の環境因子の高解像な空間分布特性が明らかとなった.特に,ハクセンシオマネキは浄化能力の高い活発な底生生物群が生息する領域を好んで生活していることが分かった.3.瀬戸内圏を対象とした大気海洋環境シミュレーションモデル瀬戸内圏を対象とした大気海洋モデルを用いて,瀬戸内圏全域の3次元的な複雑地形を考慮した風況解析及びこれに伴う瀬戸内海の吹送流の応答特性を調べた.その結果,瀬戸内海では,個々の海域周辺の3次元的な地形効果によって吹送流の応答特性が大きく異なることが明らかとなった.つまり,瀬戸内海のように四方陸地に囲まれた閉鎖性海域の気象・海象特性を把握するためには,瀬戸内圏の複雑地形によって形成される3次元的な局地風や瀬戸内海特有の海岸・海底地形を無視することは出来ないことが明らかとなった.
技術プラットフォームに基づく機能設計を含む構造・作業工程同時設計システムの開発

本研究では技術プラットフォームに基づく製品設計を実現するため,機能要件に基づく部品・部品構造と技術情報(工程・作業情報)を同時評価することで技術的視点から特徴的な部品・部品構造の設計や製品戦略を反映できるように,異種情報を関連付ける2次元テーブルを複数用意したデータベースを構築するとともに,新製品の開発プロセスを開発した.さらに,技術プラットフォームにおけるコア技術を発展させる手段として,作業の容易性を考慮し,作業順序を決定する数理モデルの構築や,作業を容易にする作業指示と作業環境(部品供給)の方法を実作業による実験から検討した.また,多品種生産の高生産性を実現するための工程設計法を開発した.平成25年度では主に生産工程(製造方法)のアーキテクチャに着目し,生産性を高めるための生産ラインの設計方法と自動化アルゴリズムを開発した.この方法では生産性を高めるため,ラインバランシングとともに作業時間の変動を削減する要素作業の工程への割付け案を作成するとともに,工程間の作業時間差や作業時間の変動による生産のブロッキングやスタベーションによる生産性の抑制するためのバッファ量と配置の最適案の作成をエージェント・シミュレーションの利用によって実現した.要素作業の工程への割付け案の作成においては,生産ラインのサイクルタイムと全工程の作業時間の分散量の最小化を目的関数とする多目的問題として取り扱う多目的遺伝的アルゴリズムを開発した.さらに,多品種生産に対応するため,上記の工程設計法を拡張し,複数製品の部品構造や製造方法の類似性と要素作業の関連性から階層型クラスタリング法によって複数の要素作業を組合せ,その組合せを各工程へ割り付ける操作を行った.この操作により,同一作業および類似作業を同一工程に割り付けることができ,“作業性"が向上する工程設計案を生成することができた.これにより,e-BOM,m-BOMによる製品の部品構造や要素作業の特徴から高生産性を目的とする生産ラインの自動設計が可能となった.また,製品の企画・設計に関するフレームワークの構築として,既存製品の機能の特徴と部品・部品構造を関連付けしたデータ構造を設計した.そして,Web上のreviewから顧客の評価や感性情報から特徴的な部品・部品構造を抽出し,組み合わせることで顧客要求にマッチした新製品の基本設計を行う意思決定の支援システムを提案し,データ構造を含む情報システムを開発した.今後,PLMシステム内のe-BOMやm-BOMと連携するとともに,製品設計の上位業務における複雑な意思決定の仕組みとして発展させていく.本研究では技術プラットフォームに基づく製品設計を実現するため,機能要件に基づく部品・部品構造と技術情報(工程・作業情報)を同時評価することで技術的視点から特徴的な部品・部品構造の設計や製品戦略を反映できるように,異種情報を関連付ける2次元テーブルを複数用意したデータベースを構築するとともに,新製品の開発プロセスを開発した.さらに,技術プラットフォームにおけるコア技術を発展させる手段として,作業の容易性を考慮し,作業順序を決定する数理モデルの構築や,作業を容易にする作業指示と作業環境(部品供給)の方法を実作業による実験から検討した.また,多品種生産の高生産性を実現するための工程設計法を開発した.平成24年度は製品のアーキテクチャに着目し,生産技術や製品の機能・構造に関する設計情報を持続的に管理するためのデータベースシステムの開発を試みた。このシステムでは異種情報を関連づけた複数の表を用意し,異種情報間の参照をリアルタイムで行う機能を持つ。具体的には参照対象とする生産情報には,製品の部品表(e-BOM),要求特性(機能),技術機能(機能を実現するための技術),品質要求,作業の品質情報,計画情報などを想定し,各情報を関連付ける2次元テーブルを組み合わせ,表を選択することで必要な情報を逐次参照し,部品や製造情報を改良する仕組みを持つ。これより,キーとなる情報に着目することで,特定部品と機構に関して製造方法や製品構造の改良,保有技術の長期的な発展とその技術に関連する持続的な製品開発のプロセスの管理を実現できる。本システムでは生産情報に利用して以下の処理を実行するサブシステムを連携する。(1)製品の機能と環境負荷を同時考慮するモジュールの設計システム(2)製品設計段階で作業困難さを評価するとともに作業順序を生成するシステム(3)製品の要求機能から,製品の構造や機構を具現化する意思決定を支援するシステム今年度の研究では,(1)から(3)について具体的な方法の提案,情報システムの設計を行い,各サブシステムを連携する2次元テーブルの設計と製品の設計段階での運用(改良)プロセスを開発した(現在開発中である)。また,持続的な製品開発のための製品プラットフォームと技術プラットフォームの適用法を提案し,情報システムの運用法を示した。本研究では作業方法を評価し,部品配置を自動設計するためのアルゴリズムの開発を予定している.さらに本年度は効率的な探索を行うための多目的進化型アルゴリズムを開発し,配送計画問題に適用しており,次年度以降に部品配置の自動設計に対するアルゴリズムに拡張予定である。最終年度である平成26年度は次の3項目の研究を進めた.具体的には,(1)作業類似性を考慮する混流生産ラインの工程設計法,(2)作業を容易にするための作業環境・作業順序決定法, (3)QFD(Quality Function Deployment)に基づく多種情報の連携

データベース・システムの開発を行った.(1)では,複数の類似製品を混流生産させるための工程設計について多目的問題として扱い,数理モデルの構築と多目的遺伝的アルゴリズムの開発を行った.異なる製品を同一ラインで製造させるため,作業の類似性をe-BOM(Engineering-Bill of Materials)や作業先行順位図から評価する方法を提案した.工程設計では工程内最大作業時間(サイクルタイム)と工程内の作業時間の最大標準偏差の同時最小化を目的とすることで,作業時間の変動を抑制しながら生産性向上を実現する工程設計法を開発した.この工程設計法により,作業の容易性を類似作業の視点から評価する方法と工程設計により作業順序を決定する方法を提案した.(2)では,手作業による組み立て作業を対象に(a)作業環境,(b)作業指示,(c)作業順序の視点から作業設計法を検討した.(a)では部品供給法を,(b)ではデジタルマニュアルによる作業指示の提示法について,作業実験を通して,作業を容易にする仕組みを検討した.(c)では作業困難さを定量化し,作業困難さの最小化を目的とする数理モデルを構築した.これにより,作業を容易にする部品取り付け順序を決定する方法を提案できた.(3)では,QFDに基づく機能のレベル化と部品・部品構造を分岐構造により関連付けることで,機能と部品・部品構造を相互参照し,検索する情報システムを開発した.このシステムにより,品質や評価の高い既存製品から,特徴的な部品・部品構造を抽出し,新製品の設計に利用する仕組みを開発した.生産システムすでに目的とするデータベースシステムの開発が70%ほど進んでいる.本年度は,製品の部品・部品構成に関する生産ラインの設計(工程設計)のシステム化を中心に行った.本研究は既に数本の学術論文に計算され,また,国際学会の受賞も受けている.一方で,より上流の業務である基本設計の効率的な方法を部品・部品構造と関連付けて意思決定する仕組みを開発しており,PLM全体を統合化した情報システムの構築と各種設計における意思決定のアルゴリズムや支援システムの開発を行えている.意思決定の自動化や支援システム化として改善の余地はあるが,生産プロセスの上流(製品の企画・設計)から生産準備の効率化と生産性向上を満たす生産プロセスの構築までのおおよそPLM全体をカバーする意思決定の仕組みやフレームワークの構成要素が開発できたと考えている.目的とするデータベースシステムの開発が70%ほど進んでいる.本研究では未予定であった製品・技術プラットフォームによる持続的な製品開発の運用法の提案とともに,生産関連情報の利用方法が提案できた。また,部品配置の自動設計システムのための多目的進化型アルゴリズムが(別の応用対象について)開発が行われて,有効性が検証されている。
カラー画像を用いた深層暗号方式の提案と評価

本研究の目的は、カラー画像に対する効果的な深層暗号手法を提案することである。本研究では平成9年度、10年度にわたり、以下の点について研究を進めてきた。1.フルカラー画像へのデータ埋め込みにおける色むらの低減フルカラー画像に多くの情報を埋め込んだ場合、色むらが発生することがある。これを抑えるためにさまざまな手法を提案し、実験を繰り返した。しかし、いずれの手法においても、色むらを抑えるために導入した仕組みによって逆に埋め込み量が制限されてしまうという問題に直面し、これを解決することができなかった。2. JPEG方式によって圧縮された画像へのデータ埋め込み手法の検討フルカラー画像は通常、JPEGなどの非可逆圧縮方式を用いて画像情報が保存されている。このため、単に情報を埋め込んだだけでは復元に際にデータが正しく取り出せない場合がある。そこで、直交変換(JPEGではDCT)を利用して埋め込みを行う際、復元時に情報が損なわれる係数はどこかという情報を、秘密情報と合わせて埋め込む方式を提案した。これにより、JPEG方式によって圧縮された画像への埋め込み量を増大させることができた。3.限定色画像へのデータ埋め込み手法の検討ネットワーク上では、JPEGなどのフルカラー画像だけではなく、GIF形式に代表される限定色画像も同様に広く利用されている。限定色画像に対する埋め込み方式の研究は従来あまり例がないため、フルカラー画像への埋め込み方式の応用として検討を行った。本研究では、似た系統の色をグループとしてまとめ、その連続をランとみなすことによって、ランレングスを利用した埋め込みを試みた。しかし、あまり多くのデータを埋め込むことはできず、得られる画像の品質も良くない。今後、一層の検討が必要である。1.濃淡画像への情報埋め込み手法の改良濃淡画像への情報埋め込みの手法として、従来より、離散コサイン変換(DCT)などの直交交換を用いる方法が研究されている。しかし、直交変換の計算は実数領域で行われるが、画像の画素値は一定範囲の整数によって表現される。このため、計算に伴う丸め誤差の問題と、画素値を一定範囲に納める際のオーバーフローと呼ばれる問題が発生してしまう。この2つの問題のため、従来手法では画像にあまり多くのデータを埋め込むことができなかった。本研究では、丸め誤差が発生する位置をビットマップで表現し、その情報を圧縮して秘匿情報と別に埋め込む方法を提案し、この方法によって従来よりも多くの情報を埋め込むことを示した。オーバーフローの問題についても、オーバーフローの起きる画素ブロックの位置の情報を別に埋め込むことで回避できることを示した。この手法はウェーブレット変換などの直交変換を用いる手法を一般に適用可能である。2.改良方法のカラー画像への適用実験上記手法をカラー画像に拡張した場合の実験も併せて行った。提案手法と従来手法によってデータを埋め込んだ画像の画質について主観調査実験を行い、本手法が実用的にも有効であることを示した。通常の風景、人物などの写真画像であれば、元のデータサイズの40%程度まで、違和感を感じさせることなく埋め込めることが分かった。3.他の手法の検討申請書に記載した当初の予定では、埋め込み手法として、色成分間の関連を考慮した手法、画像の加工を利用した手法、色モデルを考慮した手法などを用いることを考えていた。しかし、これらの方法では、上記1.で述べたのと同様に、埋め込みによって画素データに誤差が発生するといった問題があり、多くのデータを埋め込めないことが判明した。これらの手法に関しては、今後も検討を続ける予定である。