hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
立ち乗り型パーソナルモビリティの操縦評価手法の開発

研究の目的は,立ち乗り型パーソナルモビリティ(立ち乗り型PM)と呼ばれる乗り物における操縦者の評価手法の開発を目的とし,実験のための車両改造,予備実験のデータの分析及び多人数の被験者実験を行い,評価手法の提案を行った.予備実験データ解析では,初心者と熟練者の違いについて,スラロームのコース及び段差乗り降りで,特に顕著な差を確認できた.多人数の実験では,28人の被験者にスラローム,段差乗り降り,スロープを2種類の立ち乗り型PM(小型と大型)を用いて実験を行った.小型タイプにおいては,統計的な優位となる差が見られなかったが,大型タイプは,スラロームと段差において5%優位な統計的な差を発見した.本研究の目的は,立ち乗り型のパーソナルモビリティロボット(以後立ち乗り型PM)と呼ばれる乗り物における,操縦者の評価手法の開発を目的とする.立ち乗り型PMは,多少の制約は残るものの全国展開が決定し,今後の利用拡大が期待されている.小型特殊や原付にカテゴライズされているものの,免許制度がある2輪車・自動車等と比較すると客観的な操縦評価を持たない立ち乗り型PMにおいては,誰もが安全に利用を開始するべきかどうかの判断基準が明確ではない.そこで本研究では,免許制度に似た操縦許可の判定を可能とするための立ち乗り型PMの操縦評価ツールの開発を目的とする.本研究は2年計画を予定しており,平成28年度では,様々なセンサデータを取得できるような立ち乗り型PMの改造,実験計画の策定,初心者と熟練者における運転操作・走行データ取得のための被験者実験までを行い,ほぼ計画通りに実施することができた.立ち乗り型PMの改造では,申請者が保有する2種類の立ち乗り型PMに3軸加速度,3軸角速度を取得できるセンサ,高精度GPS,記録用計算機を取り付けるための改造を行った.また,次年度に控える被験者実験に向け,容易にデータの取得が可能なプログラムの作成も行った.また,次年度の多人数の被験者実験に向けた実験のシナリオの検討,被験者の選定などを行い実験準備を終えることができた.加えて,初心者と熟練者のそれぞれの操縦データを取得するための予備実験を行い,3名ずつの合計6名のデータ取得実験を行うとともに,データ分析を行える環境までを構築した.次年度に向けては,予備実験データの分析による評価手法の構築,多人数の被験者実験を行うとともに,提案手法の有効性の確認までを行う予定である.平成28年度においては,大きく分けて3つの行うべき課題(立ち乗り型PMの改造,データ取得のための被験者実験計画策定,初心者操縦者と熟練者の操縦データの取得)があるが,それぞれすべて予定通り完了しており,次年度に行うべき課題が残るのみである.そのため,順調に進展している.本研究の目的は,立ち乗り型パーソナルモビリティ(以後立ち乗り型PM)と呼ばれる乗り物における操縦者の評価手法の開発を目的とする.立ち乗り型PMは多少の制約は残るものの全国展開が決定し,今後の利用拡大が期待されている.小型特殊や原付にカテゴライズされているものの,免許制度がある2輪車・自動車等と比較すると客観的な操縦評価を持たない立ち乗り型PMにおいては,誰もが安全に利用を開始するべきかどうかの判断基準が明確ではない.そこで本研究では,免許制度に似た操縦許可の判定を可能とするための立ち乗り型PMの操縦評価ツールの開発を目的とする.本研究は,2年の研究期間で行い,1年目において,実験のための車両改造や予備実験までを行い,2年目に向け多人数の被験者実験に向けた準備を行うことができた.2年目においては,予備実験のデータの分析及び多人数の被験者実験を行うとともに,評価手法の提案を行った.具体的には,予備実験データ解析では,特に初心者と熟練者の違いにおいて,スラロームのコース及び段差乗り降りにおいて,特に顕著な差を確認できた.加えて,多人数の実験では,初心者及び熟練者の合計28人の被験者にスラローム,段差乗り降り,スロープにおける移動,急制動を2種類の立ち乗り型PM(小型と大型)を用いて実験を行った.小型タイプにおいては,初心者の被験者においても比較的容易に操作に慣れてしまうため,統計的な優位となる差が見られなかった.一方,大型の立ち乗り型PMにおいては,初心者と熟練者において,特にスラロームと段差において5%優位な統計的な差を発見することができた.例えば,スラロームについては,熟練者の操作性が大きく上回ることから,完了までの時間を計測することで,熟練者への評価指標とできることが得られた.加えて,段差の振動の振幅も同様に評価ツールとして利用できることが得られた.研究の目的は,立ち乗り型パーソナルモビリティ(立ち乗り型PM)と呼ばれる乗り物における操縦者の評価手法の開発を目的とし,実験のための車両改造,予備実験のデータの分析及び多人数の被験者実験を行い,評価手法の提案を行った.予備実験データ解析では,初心者と熟練者の違いについて,スラロームのコース及び段差乗り降りで,特に顕著な差を確認できた.多人数の実験では,28人の被験者にスラローム,段差乗り降り,スロープを2種類の立ち乗り型PM(小型と大型)を用いて実験を行った.小型タイプにおいては,統計的な優位となる差が見られなかったが,大型タイプは,スラロームと段差において5%優位な統計的な差を発見した.次年度が最終年度であるため,実験計画に沿って,立ち乗り型の操縦評価手法の確立を目指す.次年度は,複数名の被験者

実験による実験データの取得を行いえられる多量の実験データから,今年度の基礎実験により構築した基礎的な手法の改良を行うとともに,提案手法の有効性の評価までを行いたい.最終年度でもあるため,国内外の学会発表を通じて積極的な結果の公開も行うとともに,学会でのディスカッションを通じて更なる今後の研究の発展も目指していきたい.ロボット当初購入予定のセンサは,所内予算で購入可能となったことに加えて,全体予算の関係から,初年度の購入センサを減らした.また,個人情報等の管理の困難さから,被験者をボランティアではなく,被験者派遣会社にお願いすることとした.また,人件費の高騰から被験者派遣の金額も増加し,最終年度の被験者派遣費用が増加した.また,所内の締切が早く,年度末執行が厳しかったため,購入物品センサの一部を次年度発注とした.また,渡航予定であった国際学会が治安情勢のため,別の学会(次年度)に振替たため使用しなかった.これらの要因から初年度の使用額が減少し,最終年度で使用することとなった.年度初め早々に,残りの備品センサの購入を行うとともに,取り付けやケーブル等の消耗品の購入を行う.また,被験者派遣費を使用し,できる限り多くの被験者の雇用を行うことにより,様々な被験者のデータを取得し,有用性の評価を行いやすくしたい.また,学会発表も積極的に行う予定をしており,2,3回ほどの国際学会と論文誌への投稿も行い,繰り越した研究費と合わせて,計画通り使用する予定である.
アジアにおける高速インターネット衛星を用いた双方向マルチメディア遠隔地教育実験

今回のパイロット実験においては、以下の如く取り組むことで、教育分野におけるアジア地域のデジタル格差解消、21世紀の新しい教育システムの構築、アジア地域における大学間ネットワークの効率的な構築等に寄与する。(1)WINDSを模擬する衛星ネットワーク・システムの構築WINDSによって実現されるメッシュ型かつ帯域共有型の環境下でのeラーニング・プラットフォームに対する要求条件を検証するため、その環境を模擬するネットワークを既存衛星によって構築する。(2)多地点間遠隔教育システムの構築構築した衛星ネットワーク・システム上に、KDDI所有の遠隔教育用IPアプリケーションである、「SKYCAST-Lesson」を実装することで、多地点間の遠隔教育システムを構築する。(衛星ネットワーク・システム上でIPアプリケーションを利用する場合、衛星回線を利用することによる遅延や、サイト間の環境の違いにより均一な品質を確保することが困難等、衛星通信特有の理由による問題が頻発するが、SKYCAST-Lessonは、既にスター型の衛星ネットワーク上で実用化されたアプリケーションであることから、比較的容易にパイロット実験システムを構築することが可能)また、本システム環境に、LMS(Learning Management System)と呼ばれるコースウェアを実装し、評価する。本年度は、タイ、マレーシアでのアンテナ設置、国内でのスーパサイネットを使ったストリーミング折り返しテスト、日本<->タイ/マレーシア間のストリーミング折り返しテストに成功した。本年度の実験においては、WINDS搭載ATM交換機能の利用を想定し、高度な多地点間マルチメディア遠隔教育システムが、WINDS打ち上げ後に早期に利用可能となることを目指し、そのために、現在利用可能な商用衛星ネットワーク、および多地点間マルチメディア遠隔教育システムを用いて、このような衛星ネットワーク上での遠隔教育アプリケーションや、他のIPトラフィックに与える影響等について技術評価し、WINDS利用実験に向けた要求条件を明らかにすると共に、WINDS利用による本格的なアプリケーションの検討・開発を進める。また、同システムの利用により、アジア地域の大学間におけるeラーニング教材の共同開発を通じて、IT技術者人材育成等への貢献を目指す。本実験においては、以下に取り組むことで、教育分野におけるアジア地域のデジタル格差解消、21世紀の新しい教育システムの構築、アジア地域における大学間ネットワークの効率的な構築等に寄与する。本実験では以下の研究をおこなう(1)WINDSを模擬する衛星ネットワーク・システムの構築eラーニング・プラットフォームに対する要求条件を検証するため、その環境を模擬するネットワークを既存衛星によって構築する。(2)多地点間遠隔教育システムの構築「SKYCAST-Lesson」を実装することで、多地点間の遠隔教育システムを構築する。多地点間の遠隔教育実験を実施し、システムに慣れ、その後、eラーニング教育実験を実施する。(3)eラーニング教育実験の実施(4)インストラクショナル・デザイン技術の開発インストラクショナル・デザイン(以下ID)という新しい取り組みをおこなう(5)次世代eラーニング・プラットフォームへの要求とりまとめ帯域共有機能を活かした次世代eラーニング・プラットフォームに対する要求をとりまとめる。本実験においては、(1)-(4)を取り組むことで、教育分野におけるアジア地域のデジタル格差解消、21世紀の新しい教育システムの構築、アジア地域における大学間ネットワークの効率的な構築等に寄与する。本年度はタイ・アジア工科大学、マレーシア・マルチメディア大学にアンテナを設置し、双方向デジタル通信設備をととのえ、双方向マルチメディア教材の開発を行い、来年度の本格実験への準備を行った。また、同システムの利用により、アジア地域の大学間におけるeラーニング教材の共同開発を通じて、IT技術者人材育成等への貫献を目指す。(2)多地点間遠隔教育システムの構築

「SKYCAST-Lesson」を実装することで、多地点間の遠隔教育システムを構築する。多地点間の遠隔教育実験を実施し、システムに慣れ、その後、eラーニング教育実験を実施する。(3)ラーニング教育実験の実施平成16年1-3月にかけ、ITに関係する遠隔地セミナーを行い、トラヒックの評価を行った(4)インストラクショナル・デザイン技術の開発インストラクショナル・デザイン(以下ID)という新しい取り組みをおこなう本年度はタイ・アジア工科大学、マレーシア・マルチメディア大学にアンテナを設置し、双方向デジタル通信設備をととのえ、大学間協定のとりまとめ、双方向デジタル放送ライセンスの取得、双方向マルチメディア教材の開発を行い、来年度の本格実験への準備を行った。WINDSが打ち上げられると、直径5メートル級のアンテナを設置することにより最大1.2Gbpsの超高速双方向通信が可能になり、ATMを使った通信のコントロールが可能になる。これらの、ネットワーク機能を模擬した環境により、打ち上げ前に事前に仮想的知的中核拠点形成の取り組みを行わなければならない。われわれの経験では、ハードウエア的な枠組みづくりより、大学間の組織的な枠組みづくりのほうがかなり時間をとられることが判明している。たとえば、遠隔地衛星授業を行うための双方向デジタル放送の概念がアジアの国によってまだ存在しておらず、放送ライセンスの取得に関しては、外務省、各国駐日大使館の協力を得ることとなり、長期の折衝が必要となった。今回のパイロット実験においては、以下の如く取り組むことで、教育分野におけるアジア地域のデジタル格差解消、21世紀の新しい教育システムの構築、アジア地域における大学間ネットワークの効率的な構築等に寄与する。(1)WINDSを模擬する衛星ネットワーク・システムの構築WINDSによって実現されるメッシュ型かつ帯域共有型の環境下でのeラーニング・プラットフォームに対する要求条件を検証するため、その環境を模擬するネットワークを既存衛星によって構築する。(2)多地点間遠隔教育システムの構築
指趾発生過程を指標とした催奇形性物質のスクリーニング法の開発

化学物質の催奇形性を評価する方法として、実験動物の器官形成期に薬剤を投与して胎児の奇形の有無を妊娠末期に調べる方法が広く用いられている。この方法は、現在考えうる最良のスクリーニング系となっているが、多数の実験動物、人手と経費を要することが難点である。また動物種間で化学物質の催奇形性が大きく異なる場合があり、ヒトでの催奇形性を充分予知できるとは言い難い点があった。我々はより簡単で、しかも試験結果が動物種の違いの影響を受けにくいスクリーニング系の構築を試みている。これまで発生過程が比較的単純で解明の進んでいる肢芽発生を対象として研究を進めてきた結果、ラット胎児肢芽の外胚葉頂堤上でのc-myc蛋白の発現パターンがスクリーニングの指標として有用であるとのデータを得ることができた。c-mycは指のパターンが形成される直前には軸後側基部に発現しているが、パターン形成が進行するにつれて発現部位も外胚葉頂堤上を広がり、ついには頂堤全体で発現するようになる。この肢芽外胚葉頂堤上でのc-mycの発現パターンは催奇形性物質の影響を非常に受けやすく、既知催奇形性物質のいくつかがc-mycの発現パターンに影響を与えることが分かった。本年度は催奇形性物質の数を増やして検出スペクトルについて検討した。方法はこれまでと同じく、薬剤を妊娠13日のWistarラットに投与して24時間後に胎児を摘出、肢芽上のc-mycを全載金コロイド染色法で免疫染色して共焦点レーザー顕微鏡で断層化することによった。その結果、クマリン、サリドマイド、メチル水銀等、16種類の既知の催奇形性物質について陽性の結果が得られた。しかし既知催奇形性物質のうちステロイド系薬剤であるデキサメタゾン、テストステロンについては陰性の結果となった。この検出スペクトルは、本スクリーニング系の有用性を示すものであるが、更に多数の化学物質について検討する必要があろう。
パネル自己回帰モデルの拡張とラグ次数の選択

本研究では動学的パネルデータモデルの統計分析に関連する研究を行った。具体的には、(1)GMM推定量の振る舞いが初期条件の仮定によってどのように影響を受けるのかを考察、(2)クロスセクションの不均一分散がある場合の最尤推定量の考察、(3)モデルの拡張として、パネルベクトル自己回帰モデルとinteractivefixedeffectが含まれた動学的パネルデータモデルの考察を行った。本年度は大きく分けて2つの研究を行った。1つは動学的パネルモデルにおける初期値の影響の考察であり、もう1つはパネルデータを用いたベクトル自己回帰(VAR)モデルの推定量の改善である。1つ目のトピックでは、Hahn, Hausman and Kuersteiner(2007, Journal of Econometrics)はパネルデータの従属性が強いときのGMM推定量の漸近的特性を考察するために、local to unityアプローチという手法を用いてGMM推定量の漸近的特性を導出し、一般的にGMM推定量は一致性が無いことを示している。しかしながら、Hayakawa(2009,Journal of Econometrics)のシミュレーション結果は、データの従属性が強い場合でも初期値の仮定によってはGMM推定量のバイアスがほとんどなくなることを示しており、Hahn, Hausman and Kuersteiner(2007)の結果と矛盾する。そこで、本研究ではnear mean-stationarityという概念を導入し、初期値がnear mean-stationarityであれば一致性を持たないが、near mean-stationarityを満たさないときは、従属性が強い場合でもGMM推定量は一致性を持つことを示した。2つ目のトピックではHayakawa(2009,Econometric Theory)によって提案された操作変数推定量の拡張を行った。Hayakawa(2009)ではiid誤差項を持つパネルAR(p)を考察していたが、それをクロスセクション不均一分散を持つパネルVARモデルに拡張し、Hayakawa(2009)と同じような結果が得られることを示した。本年度は大きく分けて3つの研究を行った。1つ目は昨年度から行っている動学的パネルモデルにおける初期値の影響の考察である。昨年度はデータの従属性が強いときの1階階差GMM推定量の漸近的性質が初期値の仮定によって大きく変わることを理論的に示し、モンテカルロ実験でその振る舞いを調べたが、今年度はそのような理論的結果が実際のデータを用いた分析でも起こることを実証分析を通じて確認した。2つ目は動学的パネルモデルの最尤推定量の考察である。Hsiao,Pesaran and Tahmiscioglu(2002,Journal of Econometrics)はデータがi.i.d,であることを仮定して変換尤度推定量を提案しているが、この仮定をクロスセクションの不均一分散を許すように緩めた。理論的分析からは変換尤度推定量はクロスセクションの不均一分散がある場合でも一致性があることが分かり、また不均一分散にrobustな標準誤差も提案した。モンテカルロ実験で変換尤度推定量と種々のGMM推定量を比較したところ、ほとんど全てのケースで変換尤度推定量の方がGMM推定量よりもパフォーマンスがいいことが分かった。本研究では動学的パネルデータモデルの分析を行った。研究内容は大きく分けて(1)動学的パネルモデルにおける初期値の影響の考察、(2)パネルベクトル自己回帰(VAR)モデルのGMM推定量の改善、(3)変換尤度推定量の改善、(4)相互固定効果がある動学的パネルデータモデルの推定量の提案、(5)LASSOを用いたラグ次数の選択、の5つである。(1)については、Hahn, Hausman and Kuersteiner(2007, Journal of Econometrics)の結果を一般化し、GMM推定量の漸近的特性はデータの従属性と初期値の仮定に強く依存していることを示した。(2)については、Hayakawa(2009, Econometric Theory)によって提案された操作変数推定量をパネルVARモデルに拡張し、Hayakawa (2009)と同じような結果が得られることを示した。(3)については、Hsiao, Pesaran and Tahmiscioglu (2002, Journal of Econometrics)によって提案された変換尤度推定量をクロスセクションの不均一分散を許すように拡張し、不均一分散にrobustな標準誤差を提案した。(4)については、誤差項に相互固定効果がある場合、通常のGMM推定量は一致性を失ってしまう。そこで、projection methodを用いて相互固定効果と説明変数の相関を取り除いたモデルにGMMを適用する方法を提案した。(5)については、Caner(2009,Econometric Theory)によって提案されたGMM-LASSOを用いてパネルARモデルのラグ次数を選択する方法を提案し、モンテカルロ実験でそのパフォーマンスを調べた。モデルの拡張、理論的考察、モンテカルロ実験による有限標本でのパフォーマンスの比較などが予定通り進んでいるため。24年度が最終年度であるため、記入しない。パネル自己回帰モデルのラグ次数の選択は使用する推定量、検定統計量のパフォーマンスに強く依存するため、GMM推定量や最尤推定量など代表的な推定方法のパフォーマンスを詳しく調べる必要がある。
次世代色素を用いた光第二高調波イメージングによる生体現象の可視化

生命科学研究に非常に有用であることが明らかとなった2光子顕微鏡技術の一つである光第二高調波発生(Second Harmonic Generation: SHG)イメージングは、独自の発生条件から細胞膜における現象の解明などに大きな力を発揮する。本研究ではその応用を阻んできた色素の欠如という問題の打開のため、SHGに特化した色素の開発と応用を試みた。本研究により世界初となる無蛍光性SHG専用色素Ap3が合成され、初の純粋なSHGイメージング、そして他の2光子現象との完全独立な同時イメージングが可能となった。これにより、SHGイメージングの生命科学研究への応用が飛躍的に促進されるものと期待される。光第二高調波イメージング(SHGイメージング)は生物学で一般に用いられている蛍光イメージングとは全く異なる情報を観測者に与える非常に強力な観測技術である。しかし、現在でも専用の色素が存在せず、その長所が活かされないまま発展が滞っている。本研究では研究代表者らがこれまで独自に開発準備を進めてきた次世代SHG専用色素、「無蛍光性SHG色素」の開発と生物学への初めての応用を試みる。研究初年度にはこれまでに開発してきた新規SHG専用色素の解析を進めた。比較対象としてはこれまでに我々を含めて一般にSHGイメージングに用いられてきたFM4-64色素を用いた。均一性の高い培養細胞(CHO Cell)に細胞外から色素を投与する事により、色素のSHG性を客観的に評価した。ここから、新規SHG専用色素が実際に蛍光を全く発さずにSHG性を持つものである事が示された。この性質を活かし、他の蛍光色素との同時染色によるSHGと蛍光シグナルの同時観測を試みた。その結果、従来用いられてきたFM4-64が既に導入されている蛍光色素のシグナルを大きくゆがめてしまうのに対し、新規SHG専用色素は蛍光像を変える事無く、他の蛍光色素とSHGシグナルを同時に取得できる事が明らかとなった。この色素の開発と並行して、SHG計測の対象として、脳機能への重要性が認識されながらその生理学的基盤の解明が遅れているアストロサイトの制御に関する解析を進めた。その結果、既に細胞内コンパートメントとして特殊な空間である事を明らかにしたアストロサイト足突起がてんかんの条件下において独自の変化をし、それが病態形成に重要な役割を果たす事が示唆された。これは同時に足突起の生理学的性質が疾患条件下において変化する事を示したものであり、SHGイメージングの応用により、その電気的な変化の観測が非常に有効となるであろうことを示唆するものとなった。光第二高調波(SHG)イメージングは生物学で一般に用いられている2光子蛍光とは全く異なる情報を観測者に与える非常に強力な観測技術であるが、これまで専用の色素が存在せず、その長所が活かされないまま発展が滞ってきた。本研究では次世代SHG専用色素、「無蛍光性SHG色素」の開発と生物学への初めての応用を試みた。まず、これまで一般に用いられてきたFM4-64色素を比較対照として新規SHG専用色素Ap3の解析を進めた。溶液での解析からAp3はFM4-64とは対照的に蛍光を全く発さず、褪色へと繋がる光化学反応も非常に少ないことが明らかになった。次に培養細胞を用いた評価から新規SHG専用色素が実際に蛍光を全く発さずにSHG性を持つものであることが示された。更にAp3とFM4-64を大脳皮質の神経細胞に導入して比較したところ、Ap3のSHGシグナルの方が光照射による褪色が少なく、光毒性も軽減されていることが明らかとなった。また、Ap3は細胞膜電位の変化に線形に応答したSHGシグナルを出すことが分かり、膜電位の計測に応用可能であることが分かった。次に、他の蛍光色素との同時染色によるSHGと蛍光シグナルの同時観測を試みたところ、FM4-64が既に導入されている蛍光色素のシグナルを大きくゆがめてしまうのに対し、Ap3は蛍光像を変えること無く、他の蛍光色素とSHGシグナルの同時取得を可能にすることが明らかとなった。更に、神経細胞の活動に応じた膜電位の変化と細胞内カルシウム濃度の変化を同時に捉えることに成功した。これらの結果から、今回開発に成功したAp3色素は細胞毒性や光安定性に優れたものであり、その無蛍光SHG性を利用することにより完全に独立したマルチモダル2光子顕微鏡観測が初めて可能となることが明らかとなった。これによりSHG専用色素という新たな色素開発の領域が拓け、SHG顕微鏡の細胞生物学への応用が飛躍的に展開されるものと期待される。ほぼ計画通り研究を遂行する事ができたため。神経科学

今後はこれまでに解析を進めてきた新規SHG専用色素の更なる解析を行い、更に生理学研究への応用として、アストロサイトの電位情報伝達機構の解明へと応用する。色素の解析では主に蛍光イメージングとの併用に着目し、蛍光とSHGという異なる光学現象により異なる情報を同時に取得する事を試みる。解析にはこれまで同様主にCHO細胞を用い、カルシウム濃度感受性色素など種々の細胞内レポーター蛍光色素と新規SHG専用色素を同時に導入し、それらのシグナル変化を同時に解析する。次にこの応用として、アストロサイトの生理学的研究を行う。マウス大脳皮質より調製する急性脳スライスを用い、アストロサイトに同様に蛍光色素とSHG色素を導入し、それらの同時計測を行う。この上でアストロサイトを電気・化学的に刺激し、それに応じたアストロサイトの変化を、特に足突起に着目して解析する。論文の発表が遅れたため。論文発表関連費に使用の予定。
MBE-STMによるSiGeC薄膜の微視的研究

今年度は、前年度より進めていたGaAs表面に関する研究で大きな成果を挙げることが出来たので、これをさらに継続してGaAs基板上にInAsを蒸着させた研究を行い、その表面構造の決定や両者間の格子の違いによる歪みの影響などを系統的に調べることが出来た。特に注目すべき発見は、InAs成長時にInとAsを交互に蒸着させるマイグレーション・エンハンスト・エピタキシ-(MEE)と呼ばれる方法により、これまで報告されているよりも厚く層成長させることが出来た点である。通常のMBEの方法では、臨界膜圧2MLを越えると島状構造が成長し平らではなくなるが、MEEの方法により10ML近くまで層成長を行うことができた。さらに、この層成長に重要であると考えられるInリッチ表面構造についても初めてSTMで実空間像としてその原子像を得ることに成功している。さらにInAs層表面上では、InAs基板表面では観察されない特有のドメイン構造なども観察されており、表面における歪み緩和の過程を表しているとして今後さらに研究していく計画である。炭素ドーパントに関連してGaAs表面上にフラーレン分子C60を吸着させる研究も進めており、GaAs表面の原子構造に依存して成長するフラーレン分子薄膜の配向方向が異なるなどの成果が得られている。多くの表面ではフラーレン分子はFCC構造の(111)方向に成長することが知られているが、GaAs(100)-AS rich 2×4表面ではその特殊な構造と電荷移動により、(110)方向に膜が成長する。現在その原因を解明すべく第一原理に基づく理論計算を進めている。
エーラスダンロス症候群・新規病型の臨床的および分子遺伝学的探索

エーラスダンロス症候群(Ehlers-Danlos症候群;EDS)は、皮膚・関節の過伸展性、各種組織の脆弱性を特徴とする先天性疾患の総称です。現在、6つの大病型およびその他の病型に分類されていますが、これらの分類には当てはまらない患者さんも少なくありません。本研究では、全国からEDSを含めた遺伝性結合組織疾患疑い患者さんを収集し、詳細な臨床的分析と次世代シーケンスを用いた網羅的遺伝子解析により、新たな病型を探索しました。結果、COL5A2遺伝子変異に基づき、乳児期より顕著な皮膚過伸展性・脆弱性、重篤な後側彎症を発症する重症古典型サブタイプなどを発見することに成功しました。エーラスダンロス症候群(Ehlers-Danlos症候群;EDS)は、皮膚・皮膚の過伸展性、各種組織の脆弱性を特徴とする先天性疾患の総称であり、6つの大病型およびその他の病型に分類されている。研究代表者らは、これまでに新規病型(D4ST1-deficient EDS)を発見するとともに、既知の病型に属さない症例群が他にも多数存在することを指摘した。「古典型EDS類似の皮膚過伸展性・脆弱性、関節過伸展性・反復性脱臼を呈するが、早期発症重症後側彎および子宮内発育不全を合併する症例群(A)」、「下肢の痙性、発達障害を伴い、急速進行性の経過をたどる関節型EDS類似の症例群(B)」、「血管型EDS類似の血管および腸管脆弱性を有するが、III型コラーゲンの異常が検出されない症例群(C)」、「DD-EDS類似の症状(先天性多発関節拘縮など)を有するが、CHST14変異が検出されない症例群(D)」などである。本研究は、臨床的分析および次世代シーケンサを用いた網羅的遺伝子解析を通じ、新規病型を発見し、その疾患概念を確立することを目的としている。平成25年度、EDS各病型及び類縁結合組織疾患の原因遺伝子を搭載したカスタムパネルを用いた一次スクリーニング用次世代シーケンス候補遺伝子解析システムを構築した。解析システムの正確性を検証するため、Sanger法で変異同定済みの15例を解析、全例で変異を検出することができた。次に、変異未同定の42家系43症例を解析、16家系17症例において病的変異を検出し、これらは全てSanger法で確認しえた。このなかは、症候群Aの2症例も含まれていた。この2例は同一遺伝子における病的変異を有しており、新規の病型の可能性が示唆された。症候群B、Dを有する症例に対して、二次スクリーニングである全エクソーム解析を行ったが、現時点で病的変異は同定できていない。エーラスダンロス症候群(Ehlers-Danlos症候群;EDS)は、皮膚・関節の過伸展性、各種組織の脆弱性を特徴とする先天性疾患の総称であり、6つの大病型およびその他の病型に分類されている。研究代表者らは、これまでに新規病型(D4ST1-deficient EDS;DDEDS)を発見するとともに、既知の病型に属さない症例群が他にも多数存在することを指摘した。「古典型EDS類似の皮膚過伸展性・脆弱性、関節過伸展性・反復性脱臼を呈するが、早期発症重症後側彎および子宮内発育不全を合併する症例群(A)」、「下肢の痙性、発達障害を伴い、急速進行性の経過をたどる関節型EDS類似の症例群(B)」、「血管型EDS類似の血管および腸管脆弱性を有するが、III型コラーゲンの異常が検出されない症例群(C)」、「DDEDS類似の症状(先天性多発関節拘縮など)を有するが、CHST14変異が検出されない症例群(D)」などである。本研究は、全国から収集したEDSを中心とする遺伝性結合組織疾患症例の臨床的分析および次世代シーケンサを用いた網羅的遺伝子解析を通じ、新規EDS病型を発見し、その疾患概念を確立することを目的としている。平成26年度、独自に構築した一次スクリーニング用次世代シーケンス候補遺伝子解析システム(EDS各病型及び類縁結合組織疾患の原因遺伝子を搭載)をさらに発展させた。これまでに、臨床症状からEDS含め遺伝性結合組織疾患が疑われる122症例を解析し、40症例において病的変異が検出され、Sanger法により確認された。症候群Aに分類され、ともにCOL5A2遺伝子の変異が検出された2症例について詳細な臨床的検討を行い、顔貌および皮膚・骨格症状がきわめて類似した特異な古典型EDSのサブタイプであることを明らかにした。症候群B、Dの症例に対して、二次スクリーニングである全エクソーム解析を行ったが、現時点で病的変異は同定できていない。

「古典型EDS類似の皮膚過伸展性・脆弱性、関節過伸展性・反復性脱臼を呈するが、早期発症重症後側彎および子宮内発育不全を合併する症例群(A)」、「下肢の痙性、発達障害を伴い、急速進行性の経過をたどる関節型EDS類似の症例群(B)」、「血管型EDS類似の血管および腸管脆弱性を有するが、III型コラーゲンの異常が検出されない症例群(C)」、「DDEDS類似の症状(先天性多発関節拘縮など)を有するが、CHST14変異が検出されない症例群(D)」などである。本研究は、全国から収集したEDSを中心とする遺伝性結合組織疾患症例の臨床的分析および次世代シーケンサを用いた網羅的遺伝子解析を通じ、新規EDS病型を発見し、その疾患概念を確立することを目的としている。平成27年度、独自に構築した一次スクリーニング用次世代シーケンス候補遺伝子解析システム(EDS各病型及び類縁結合組織疾患の原因遺伝子を搭載)を用いた解析を継続・発展させた。これまでに、臨床症状からEDS含め遺伝性結合組織疾患が疑われる168症例を解析し、49症例において病的変異が検出され、Sanger法により確認された。症候群Aに分類されうる症例は4例に増え、全てにCOL5A2遺伝子変異が見出され、重症の古典型EDSサブタイプであることが示唆された。症候群B、Dの症例に対して、二次スクリーニングである全エクソーム解析を行ったが、病的変異は同定できなかった。エーラスダンロス症候群(Ehlers-Danlos症候群;EDS)は、皮膚・関節の過伸展性、各種組織の脆弱性を特徴とする先天性疾患の総称です。現在、6つの大病型およびその他の病型に分類されていますが、これらの分類には当てはまらない患者さんも少なくありません。本研究では、全国からEDSを含めた遺伝性結合組織疾患疑い患者さんを収集し、詳細な臨床的分析と次世代シーケンスを用いた網羅的遺伝子解析により、新たな病型を探索しました。結果、COL5A2遺伝子変異に基づき、乳児期より顕著な皮膚過伸展性・脆弱性、重篤な後側彎症を発症する重症古典型サブタイプなどを発見することに成功しました。平成26年度、臨床的探索としては、症例群ADを中心に患者収集を継続、詳細に臨床情報を分析し、新規の病型といえるかを検討することを目標とした。分子遺伝学的探索としては、平成25年度に構築したionPGMTMシーケンサによる一次遺伝子スクリーニング体制(既知のEDS病型および類縁結合組織疾患の原因遺伝子パネル)を維持・発展させることを目標とした。臨床的探索としては、これまでに症例群Aを3症例、症例群Bを6症例、症例群Cを7症例、症例群Dを8症例など122症例の臨床症状及びゲノムDNAを入手、予定通りの進展状況である。分子遺伝学的探索としては、予定通り、ion PGMTMを用いた網羅的候補遺伝子解析システムを維持・発展させた。しかし、本解析におけるプライマー設計ではカバーしえない領域があることが判明し、当該部位のSangerシーケンス体制を構築した。これにより、エクソン単位のコピー数異常や調節領域の変異といった例外的変異を除き検出可能となり、解析精度の向上に成功した。現時点で、EDSの全病型の遺伝子解析に対応可能な日本で唯一の施設となっている。症例群Aに分類された2症例においてともにCOL5A2遺伝子変異を同定し、かつ顔貌および皮膚・骨格症状がきわめて類似していたため、特異な古典型EDSのサブタイプである可能性が示唆された。また、症候群ADの他に、本邦では論文報告のないテネイシン異常(TNXB変異)によるEDSが疑われる5症例を見出し、現在臨床的、生化学的検証を行っている。これらの本成果は、予定を上回るものといえる。二次遺伝子スクリーニングとしての全エクソーム解析を、平成25年度に引き続き、症例群B、Dを有する症例に対して行っているが、現時点で病的変異は同定できていない。以上、全体として当初の計画以上といえる。
電子的励起によるクラスター反応と構造変化の非線形応答とダイナミクスのその場観察

電子励起による原子移動とその結果生じる相転移について、III-V族化合物をとりあげ、ナノクラスターのようなメゾスコピック領域における物質の応答について調べた。励起源として主に電子ビームを利用して、III-V族化合物クラスターを電子励起した結果起こる相転移について、電子顕微鏡法によって調べ、クラスターにおける電子励起原子移動と相転移の機構ならびにそのダイナミクスについて種々の要因の協力現象としての非線形的なふるまいの観点から検討し以下の成果を得た。約1020nmの粒径をもつGaSbナノ粒子においては、試料温度423Kで75kVの電子照射によってSbをコアにGaをシェルとした二層構造をもつナノ粒子に相分離する。しかし、試料温度を443K以上へ昇温、あるいは、363K以下へ降温すると、75kVの電子照射後もナノ粒子は化合物の結晶状態を保持する。また、試料温度423Kで200kVの電子照射によっても化合物の結晶状態は保持される。負の生成エンタルピー(-42kJ/mol)をもつGaSbにおいて相分離は自発的には起こらないが、本手法を用いるとそれが可能となる。このような相分離は、(1)数10keVオーダーのエネルギーの電子照射によって起こり電子エネルギーの低下とともに促進されること、(2)必ずしも原子配置のエントロピーが増大するようなランダムな方向に反応が進行しないこと等によって特徴づけられ、こうした構造変化が電子励起による局所的な結合状態の変化に起因した原子の再配列(電子-格子相互作用)によるものであることを明らかにした。ナノシステムにおいては、電子励起による結合の不安定化、励起状態の局在化、原子移動度の促進および反応の熱平衡や速度過程等の相乗効果に起因した構造相転移の非線形応答が現われ、それを利用したクラスター構造制御のための新たな知見を得た。
細胞機能制御に向けた生体内アシル化触媒の開発

申請者は生体内での有機化学反応による疾患治療を目指した触媒開発研究を行ってきた。昨年まで行ってきた「がん」治療を志向した触媒開発研究において生体内反応に向けた改良型触媒の開発を目指していたものの、生体内グルタチオンに耐性を持つ活性触媒の開発は達成できず、断念した。一方で所属研究室では凝集アミロイドβの光酸素化触媒の開発研究を行っており、申請者はその知見をもとに触媒構造を生体適応性の高い構造へと改変することで、同様に疾患治療へ応用可能な触媒を開発できるのではないかと考えた。アルツハイマー病は脳の萎縮とともに認知機能の低下を引き起こす、認知症の主たる原因疾患であり、大きな社会問題となっている。その中で、アミロイドβ(Aβ)はアルツハイマー病の原因物質と考えられており、Aβの凝集を阻害することはアルツハイマー病治療に繋がると期待されている。所属研究室で開発された光酸素化触媒は、凝集Aβへの高選択性を示し、細胞毒性が低く、更にその電子ドナー・アクセプター・ドナー構造により組織透過性の高い660 nmの高波長光での励起が可能であり、疾患治療に向けて有望な触媒であった。一方で、本触媒はその高分子量・高脂溶性のため血液脳関門を通過せず、静脈注射を介したマウス脳内での酸素化は困難であった。申請者はそこで治療への応用を見据え、低分子量・適度な脂溶性で、従来の触媒と同様の高酸素化活性を持つ触媒の開発を行ってきた。申請者は構造と血液脳関門透過能や代謝安定性の相関を評価することで、臨床応用に向けた触媒構造に必須な要素を見出した。それらの結果をもとに新たな触媒を合成した結果、高い酸素化活性・Aβへの選択性を持つだけでなく、血液脳関門透過能を持つ触媒の開発に成功した。所属研究室では新規治療概念の開拓を目指し、有機分子触媒を用いた触媒反応によるペプチド・タンパク質の修飾反応の開発を行ってきた。それらの開発は順調に行われてきたものの、in vitroの系や非侵襲的な手法に依存した実験系にとどまっており、臨床治療に向けては未だ課題を残していた。申請者はアルツハイマー病治療を目指したアミロイドβ選択的光酸素化触媒の臨床への応用に向け、血液脳関門透過能をもちながら脳内でアミロイドβ選択的な酸素化を進行させる触媒の開発を行ってきた。申請者はまず、既存の触媒が血液脳関門透過能を持たない理由として化合物の脂溶性や分子量が高くなってしまっていることに起因していると考え、構造ー血液脳関門透過能・安定性相関を網羅的に評価し、触媒に必要な要素を特定した。この知見をもとに分子量・脂溶性を低減させた新たな触媒開発に成功した。本触媒は従来の触媒と同様の高い活性・選択性をもちながら、高い代謝安定性を示し、マウスを用いた実験に於いて血液脳関門透過能が確認された。本結果は光酸素化触媒を用いたアルツハイマー病治療に向けた大きな進歩であり、新たな治療概念の確立へと大きく前進していると考えられる。アルツハイマー型モデルマウスを用いた脳内での凝集アミロイドβの酸素化や毒性低減に向けて研究を行っていく予定である。まずは非侵襲的手法を用いて脳内に直接LEDを導入することで静脈注射を介した反応が進行するか評価を行う。その後、外部からの光照射による反応の進行を評価する。後者の反応が進行しなかった場合、光が十分に組織や頭蓋骨を透過せず1光照射による反応が治療に適していない可能性と2触媒の励起波長が短いためにより高波長光の応用が必要である可能性の2つが考えられる。1に対する対処法として、光励起以外の手法を用いた触媒の活性化を試みる。申請者は新触媒が超音波による活性化も可能であることを確認しており、より組織透過性の高い超音波を用いた治療を試みる。また2に対する対処法としては、新たな触媒構造の開発を行う。低分子量ながら高波長光を吸収できる構造を分子内に導入することで700800nmの光を用いて活性化できる触媒の開発を行う予定である。深刻な社会問題の一つである「がん」に対し新規作用機序を持つ治療法としてヒストン脱アセチル化酵素を阻害し間接的に生体内アセチル化レベルを上げる低分子医薬が注目を浴びている。私はその異なるアプローチとして触媒による酵素代替的なヒストン選択的アセチル化反応を提案している。当研究室ではこれまでにin vitro系において細胞溶解液存在下ヒストンかつH2BK120残基選択的なアセチル化を行うLANA-DSH触媒システムを開発しているが、私はこれを基盤に、安定に細胞内に取り込まれ、かつ細胞内条件にて高い反応性を示す触媒システムの開発に取り組んでいる。昨年度立てた研究計画として、DMAP-SHが細胞内条件において高い反応性を獲得できるよう、様々な塩基部位・リジン認識部位を導入した触媒合成を行うことを考えていた。本目標に向け効率的・収束的な複数の触媒合成を達成した。しかし予想に反して大きな活性の向上は見られなかった。その中で、種々の触媒を比較・評価することで、塩基部位の導入はDMAP-SHの活性向上に寄与しているものの、塩基部位の立体的な嵩高さによる阻害効果のほうが反応性の向上よりも大きいことを見出した。また、DMAP-SHのベンジルチオール部位は血清中で不安定であることがわかっていたが、申請者は当該チオール基をイソプロピルジスルフィドにてプロドラッグ化することでこの問題が解決できることを見出した。

イソプロピルジスルフィドは血清中で十分に安定であり、かつ生体内のグルタチオン濃度にてDMAP-SHを放出できる。ジスルフィド部位に膜透過性ペプチドであるオクタアルギニンを結合させた際には血清中で不安定になってしまったが、今後はD体や他の膜透過性ペプチドを結合させることで膜透過能を付与したDMAP-SHのプロドラッグ化に取り組みたいと考えている。私は今年度、DMAP-SHが細胞内条件において高い反応性を獲得できるよう、様々な塩基部位・リジン認識部位を導入した触媒合成を行うことを考えていた。本目標に向け効率的・収束的な複数の触媒合成を達成した。しかし予想に反して大きな活性の向上は見られなかった。その中で、種々の触媒を比較・評価することで、塩基部位の導入はDMAP-SHの活性向上に寄与しているものの、塩基部位の立体的な嵩高さによる阻害効果のほうが反応性の向上よりも大きいことを見出した。また、DMAP-SHのベンジルチオール部位は血清中で不安定であることがわかっていたが、当該チオール基をイソプロピルジスルフィドにてプロドラッグ化することでこの問題が解決できることを見出した。申請者は生体内での有機化学反応による疾患治療を目指した触媒開発研究を行ってきた。昨年まで行ってきた「がん」治療を志向した触媒開発研究において生体内反応に向けた改良型触媒の開発を目指していたものの、生体内グルタチオンに耐性を持つ活性触媒の開発は達成できず、断念した。一方で所属研究室では凝集アミロイドβの光酸素化触媒の開発研究を行っており、申請者はその知見をもとに触媒構造を生体適応性の高い構造へと改変することで、同様に疾患治療へ応用可能な触媒を開発できるのではないかと考えた。アルツハイマー病は脳の萎縮とともに認知機能の低下を引き起こす、認知症の主たる原因疾患であり、大きな社会問題となっている。その中で、アミロイドβ(Aβ)はアルツハイマー病の原因物質と考えられており、Aβの凝集を阻害することはアルツハイマー病治療に繋がると期待されている。所属研究室で開発された光酸素化触媒は、凝集Aβへの高選択性を示し、細胞毒性が低く、更にその電子ドナー・アクセプター・ドナー構造により組織透過性の高い660 nmの高波長光での励起が可能であり、疾患治療に向けて有望な触媒であった。一方で、本触媒はその高分子量・高脂溶性のため血液脳関門を通過せず、静脈注射を介したマウス脳内での酸素化は困難であった。申請者はそこで治療への応用を見据え、低分子量・適度な脂溶性で、従来の触媒と同様の高酸素化活性を持つ触媒の開発を行ってきた。申請者は構造と血液脳関門透過能や代謝安定性の相関を評価することで、臨床応用に向けた触媒構造に必須な要素を見出した。それらの結果をもとに新たな触媒を合成した結果、高い酸素化活性・Aβへの選択性を持つだけでなく、血液脳関門透過能を持つ触媒の開発に成功した。所属研究室では新規治療概念の開拓を目指し、有機分子触媒を用いた触媒反応によるペプチド・タンパク質の修飾反応の開発を行ってきた。それらの開発は順調に行われてきたものの、in vitroの系や非侵襲的な手法に依存した実験系にとどまっており、臨床治療に向けては未だ課題を残していた。申請者はアルツハイマー病治療を目指したアミロイドβ選択的光酸素化
ディープニューラルネットワークを用いる高効率適応学習の汎用的フレームワークの提案

本研究課題は、ディープニューラルネットワーク(DNN)を用いた、対象問題を限定しない一般的な適応学習フレームワークの構築を目指すものである。本年度は、本研究課題のコンセプトである「DNNの内部に対する機能の集約・局在化」のアイデアを応用し、DNN自身に環境に対する適応能力を学習によって自動的に獲得させる方法論の提案を行った。提案手法では、本来ブラックボックスとして扱われるDNNの内部構造に対し、対象問題に対する事前知識(例えば、雑音下音声認識では雑音抑圧の機能が必要)を数式としてネットワークに組み込むことで、DNNの学習の方向性を誘導し、対象問題にとって望ましい機能をDNNの内部に獲得させることに成功した。本年度の研究成果として、大きく分けて以下の2つが挙げられる。(1)雑音抑圧機能を自動獲得するend-to-end音声認識モデル構造の提案。音声認識に関わる一連の手続きを、単一のDNNに基づいて構築するend-to-end音声認識モデルに対し、多チャンネル信号処理技術を数式としてネットワークの内部に組み込むことで、雑音抑圧機能を学習によって自動的に獲得するネットワーク構造の提案を行った。評価実験の結果、提案したend-to-end音声認識モデルは、雑音環境に対する高い適応能力を獲得し、雑音下音声認識において従来手法よりも高い認識性能を発揮することが確認された。(2)提案したend-to-end音声認識モデルに対するモデル適応技術の有効性の検証。本年度に提案したend-to-end音声認識モデルに対し、昨年度までに研究していたモデル適応技術を組み合わせることで、更なる認識性能の向上を得ることが出来ないか、評価実験を通してその有効性の検証を行った。評価実験の結果、提案手法を組み合わせることで、end-to-end音声認識モデルは更なる認識性能の向上を獲得することが確認された。29年度が最終年度であるため、記入しない。本研究課題は、ディープニューラルネットワーク(DNN)を用いた,対象問題を限定しない一般的な適応学習フレームワークの構築を目指すものである。提案する適応学習法は、適応に必要となる処理をDNNの特定のパラメータ群に集約・局在化することで、少数のパラメータを用いて、より効果的に適応を行うというコンセプトに基づくものである。本研究課題を遂行するための研究方針は、(1)複数のタスクに対する評価実験の実施、(2)DNNの内部挙動に着目した提案法の分析、(3)提案法のアルゴリズムの改良、といった3つの事項に大別される。予備実験の結果などを考慮し、昨年度は(2)と(3)の目標達成により焦点を当て研究に取り組んだ。昨年度の研究成果として、大きく分けて以下の3つが挙げられる。(1)第一の改良手法、SAT-DNN-LTN法の提案。線形変換ネットワーク(LTN)を用いた適応の枠組みを提案法に新たに取り入れることで、適応性能のさらなる向上を達成した。また評価実験を通して、提案法が様々な規模のネットワークを使用した場合においても、安定して適用可能なものであることが確認された。(2)適応能力とLTNのパラメータ数に関する行列ランクに基づいた分析。分析結果より、現状のLTNパラメータの中に含まれる冗長性を取り除くことで、適応に必要なパラメータ数を大きく削減し、提案法のコンセプトである機能局在化をさらに効率的に実現し得る可能性が示唆された。(3)第二の改良手法、SAT-DNN-BN-LTN法の提案。(2)で述べた分析結果を基礎として、(1)で述べたSAT-DNN-LTN法に対しボトルネック構造を新たに導入することでさらなる改良を行った。評価実験の結果、改良手法は適応性能のさらなる改善を達成するとともに、改良前と比較して適応用パラメータ数を約94%削減することが確認された。また評価実験を通して、適応データ量の大小によらず、提案手法が安定して適応性能の向上に貢献し得ることが確認された。昨年度は、提案する適応学習法のアルゴリズムの改良とその動作分析に焦点を当て研究を行った。研究成果として、認識性能の明確な向上とメモリコストの大幅な削減が達成された。これら研究成果は全て、本研究課題において提案する適応フレームワークにおいて、重要なコンセプトである「機能局在化」の概念をより効率的に実現出来るよう、アルゴリズムの改良を行った結果として得られたものである。このような根幹技術の性能向上は、本研究課題である「ディープニューラルネットワークを用いる高効率適応学習の汎用的フレームワーク」の構築を達成する上で、極めて重要なものである。昨年度の研究成果については、国内会議や国際会議において随時報告を行った。特に、適応学習法の改良に関する成果については、当該研究分野で最も難易度の高い国際会議であるIEEE ICASSPにおいて、2本の論文が採択され、その発表に対しても高い評価を得ることが出来た。また、これらの成果に対する高い評価の証左として、IEEE関西支部・学生研究奨励賞を受賞したことなどが挙げられる。この賞は、IEEEの発行する論文誌や主催する国際会議において、特に優れた論文を発表したIEEE関西支部に属する学生会員に授与されるものである。以上のような進捗状況からも、昨年度は研究課題の遂行に向けて、大きな技術的進展を成し遂げられたものと考えている。

本研究課題を遂行するための研究方針は、(1)複数のタスクに対する評価実験の実施、(2)DNNの内部挙動に着目した提案法の分析、(3)提案法のアルゴリズムの改良、といった3つの事項に大別される。一昨年度(平成26年度)の研究成果を考慮し、昨年度(平成27年度)は(1)と(3)の目標達成により焦点を当てた研究に取り組んだ。昨年度の研究成果として、大きく分けて以下の4つが挙げられる。(1)一昨年度までの研究成果をまとめ上げ、ジャーナル論文として投稿(採択済み)。(2)雑音下音声認識タスクにおける提案手法の有効性の検証。評価実験を通して、雑音環境に対する適応のような広い意味での環境適応タスクにおいても、本研究課題が主題とする適応学習型のモデル適応手法が有効に機能することが確認された。(3)モデル適応手法のオンライン化に関する研究。リアルタイム性が強く要求される問題に対しても、提案手法が適用可能となるようアルゴリズムの改良に取り組んだ。(4)DNNのネットワーク構造の自動最適化に関する研究。認識精度、メモリコスト、計算速度といった様々な観点から、適切な大きさのネットワーク構造を設計することは重要である。一昨年度の研究(分析)を通して得られた知見に基づき、必要十分な大きさのネットワーク構造を自動的に獲得する新たな学習アルゴリズムを開発した。これらの研究成果は、提案する適応学習フレームワークの性能改善、並びに、その適用範囲の拡大に大きく寄与するものである。【研究実績の概要】でも述べたように、本研究課題を遂行するために掲げた研究方針として、(1)複数のタスクに対する評価実験の実施、(2)DNNの内部挙動に着目した提案法の分析、(3)提案法のアルゴリズムの改良、といった3つの事項が挙げられる。昨年度までの研究成果として、既にこれら(1)、(2)、(3)の全ての事項に関して、一定の研究成果を上げることに成功している。昨年度の研究成果については、国際会議において随時報告を行った。特に、「モデル適応のオンライン化」や「ネットワーク構造の自動最適化」に関する成果については、信号処理分野におけるトップカンファレンスであるIEEEの国際会議ICASSPにおいて、一昨年度に引き続き2本の論文が採択され、その発表に対しても高い評価を得ることが出来た。加えて、一昨年度までの研究成果である「機能局在化のコンセプトに基づく適応学習法の基本アルゴルズム」をまとめ上げ、電子情報学会の英文紙に投稿した。現時点で採択が確定しており、既に該当する論文誌において掲載されている。以上のような成果発表の状況からも、昨年度は研究課題の遂行に向けて、大きな技術的進展を成し遂げられたものと考えている。本研究課題は、ディープニューラルネットワーク(DNN)を用いた、対象問題を限定しない一般的な適応学習フレームワークの構築を目指すものである。