hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
計算機援用による計算困難性証明手法の展開

論理関数の多項式しきい値表現について,次数については成立するXOR補題と呼ばれる性質が,重さや表現長といった他の尺度については成立しないことを明らかにした.論理関数の2者間通信による非決定性通信計算量をグラフの分割問題に帰着する手法を開発し,この手法を用いてクリーク対独立点集合問題に対する通信量の下界を改善することに成功した.更に,しきい値素子からなる論理回路の充足可能性判定問題に関する新たなアルゴリズムの開発に成功するなどの成果を得た.本研究は,計算量の下限導出問題に対する新たな証明手法を開発することが主目的である.これに向けて本年度は特に,計算量理論における重要な未解決問題である「クリークと独立点集合の通信問題」(以下CLIS問題)の非決定性通信計算量に対する新たな解析手法および計算量下限を与えることに成功した.前年度より引き続いて行った研究により,従来より考えられてきたグラフに対する無向二部グラフ被覆の概念を,有向グラフへと拡張した上で,与えられたグラフに対する効率的な被覆を求める問題と,CLIS問題の非決定性通信計算量に対する下限を求める問題が等価であることの証明を得た.この結果は,効率的なアルゴリズムの構成と計算量の下限の導出とが表裏一体であるとする,近年の研究結果を補強するものとしても特に興味深いものである.次に,特に完全グラフに着目し,これに対する従来知られているものより効率的な有向二部グラフ被覆を得ることに成功した.より具体的には頂点数の3分の2乗のオーダーの有向二部グラフ被覆を構成した.この事実と上の結果を組み合わせることで,n頂点グラフを入力とするCLIS問題の非決定性通信計算量の新たな下界1.5 log nを得ることに成功した.また,本研究では特に,計算量下限を数理計画的なアプローチによって得る手法を探求することを目指している.これに対しては,各種の小さなグラフに対する最適な被覆を求める問題を整数計画問題として定式化し,整数計画ソルバを用いて解くことによって,特に,本研究で導入した有向被覆が従来の無向被覆に対して真なる拡張となっていることを明らかにした.本研究の主目的は,論理関数の複雑さを始めとする計算量の下界導出問題に対して,計算機援用型の証明手法を開発,適用することである.本年度は,特に,論理関数の複雑さと密接な関係のある様々な尺度について,そのふるまいや相互の関係等を明らかにすることを中心に研究を行った.まず,論理関数の入力の変化に対する出力の変化のし易さを表す感受度と呼ばれる尺度と,論理式の構造との関係について精査した.その結果,論理式を積和標準形で表現したときの各節の隣接構造と,論理関数の感受度に密接な関係があることを明らかにすることに成功した.更には,計算機を用いて,この種の性質を満たす極値的な構造を列挙した.また,論理関数の真理値表を0ー1行列で表現した場合の階数に対する未解決問題や,通信計算量に関する重要な未解決問題が,ある種のグラフの効率的な分解を求めることと等価であることを明らかにすることに成功した.これにより,計算量の解析にグラフ理論分野で培われた豊富な理論が利用できることになった.この問題の中で最も重要である完全グラフに対して,従来知られるものより優れた分解を実際に構成することに成功した.先に述べた問題間の等価性より,この結果は直ちにいくつかの未解決問題に対する解を与えることとなる.また,完全グラフの分解については,小規模なグラフに対する問題を整数計画問題に還元し,これを実際に計算機を用いて解くことによって,真に最適な分解を得ることをも行った.本研究は,各種計算モデルに対して,数理計画的アプローチに基づいた計算困難性の解析手法の開発を目指すものである.これに向けて,今年度得られた主な成果は以下の通りである.(1)近年のWilliamsによるブレークスルー以来急速な進展が見られる,充足可能性判定アルゴリズムと計算困難性に対する下界導出との両面性に着目したアプローチに基づき,制約付しきい値論理回路に対する計算困難性の証明に成功した.特に,しきい値論理素子の評価が,線形制約式で表されることに着目し,ある特定の構造的制約を満たすしきい値論理回路の評価が,多項式個の整数計画問題の許容性の判定に帰着できることを明らかにした.これに,先に述べたアルゴリズムと計算困難性に関する両面性の議論を組み合わせることで,非決定性指数時間計算可能な関数クラスと,導入した構造的制約を満たす定数段しきい値論理回路で計算可能な関数クラスの分離に成功した.この結果をフランスで行われた国際会議,および,電子情報通信学会論文誌において発表した.(2)前年度までに得られたクリークー独立点集合問題に対する通信計算量を求める問題と,グラフ理論における最小有向二部グラフ被覆を求める問題との等価性に関する結果を進展させ,この問題に対する既知の結果を凌ぐ計算量下界の導出に成功した.得られた結果を応用数学に関する国際的に著名な論文誌において発表した.(3)3次元空間における立方体の非移動最疎充填を求める問題を大規模整数計画問題に帰着し,得られた問題を実際に計算機を用いて解くことで,充填密度に対する新たな上下界を求めることに成功した.充填密度に対する上界を求める問題は,自然な形で整数計画問題として記述できるものの,下界を求める問題を整数計画問題に帰着し解を得るというアプローチは,本研究による新たな成果である.この結果を情報処理学会論文誌において発表した.

本研究は、理論計算機科学分野において最も挑戦的な課題の一つである、計算困難性の証明手法の開発に向けて、計算機援用による数理計画的解析を深く活用したアプローチにより迫ることを目的としたものである。最終年度に当たる今年度は、機械学習等で用いられるしきい値素子を用いた論理回路モデルを重点的に取り上げ、これに関する計算困難性の解明に重点をおき研究を行った。特に、多項式しきい値表現と呼ばれるモデルにおける、次数、重さ、および、表現長といった重要な複雑さの尺度について、与えられた論理関数とその入力独立な排他的論理和の複雑さの関係について解析を行った。解析に際しては、整数計画ソルバを用いて具体的仮説を得たのち、これを理論的枠組みの中で定式化するといった、本研究で訴求したアプローチに沿って研究を行った。その結果、重さや表現長の尺度のもとでは、従来予想されていたものとは異なる振る舞いが生じることを明らかにすることに成功し、この結果を国際会議LATAにおいて発表し評価を得た。研究期間全体を通じて、通信計算量やしきい値論理回路等いくつかの重要な計算モデルに対して、クリーク対独立点集合や充足可能性判定問題等の具体的問題に対する計算困難性の解析手法の開発に成功した。また、空間の最疎充填問題等の離散数学的問題についても新たな結果を得た。その多くは、本研究で重点的に追求し開発した、計算機援用形の証明手法によるもので、本研究独自の成果と言える。これらはこれまでに8編の論文として、国際論文誌、および、国際会議の場において発表を行った。一方、本研究を通じて、理論計算機科学分野の最重要な未解決問題であるP vs. NP問題攻略の難しさがよりいっそう浮き彫りになったとも言え、これを踏まえたアプローチを探索することが今後の課題と言える。論理関数の多項式しきい値表現について,次数については成立するXOR補題と呼ばれる性質が,重さや表現長といった他の尺度については成立しないことを明らかにした.論理関数の2者間通信による非決定性通信計算量をグラフの分割問題に帰着する手法を開発し,この手法を用いてクリーク対独立点集合問題に対する通信量の下界を改善することに成功した.更に,しきい値素子からなる論理回路の充足可能性判定問題に関する新たなアルゴリズムの開発に成功するなどの成果を得た.本研究は当初今年度(平成26年度)までで終了の予定であった.しかし,特に今年度行った様々な計算困難問題を整数計画へと帰着しその振る舞いの解析を行う段階において,例えば,解空間の局所的構造とその困難性の関係についての興味深いデータが得られるなどの事例が生じた.これらに対するより詳細な解析と,そこから生じるであろう理論的展開を現在構築中の枠組みに取り入れることが,本研究による成果を最大化するためには最善であると判断し,本研究の計画期間を1年間延長することとした.本研究の達成度をやや遅れているとした理由はこの点による.一方で研究期間の延長により,当初目的よりも汎用性を持つ計算困難性証明の枠組みが構築でき,本研究の全体的な成果としてはより大きなものとなることが期待される.
時間指向ウェブ検索およびウェブマイニング

この研究では、ドキュメントの内容が指し示す時間的表現を取り出しその時期を推定することによって、新しい時間情報検索の手法とアプローチをいくつか提案することができました。この時間情報検索をさらに向上させるために、大規模ドキュメントセットから未来に関連する集合情報を取り出す方法についても研究を行いました。また画像からその年代を推定する方法について分析・検討するとともに、ウェブ検索においてユーザーが時間的要素をどの程度活用しているかについての調査を行いました。去年は2つのトピックについて研究を行った:a)ウェブ上の新鮮な情報を検索するための新しいメソッドの開発。b)ウェブ上の未来に関連する情報の抽出と解析。1つ目のトピックについては、ユーザクエリに適合したウェブ上の新鮮な情報を獲得するために2つの手法を提案した。1つ目の提案手法においては同じクエリに対してウェブページとニュースのコンテンツの比較を行った。ニュースコンテンツではユーザのクエリに関係ある重要な出来事を発見するためにクラスタリングを行った。2つ目の提案手法ではサーチインターフェースをマイニングすることで最新の情報を発見している。対象のクエリに結合されている最新の表現(例えば、「最近」、「最新」)を含む単語と、過去に関連する表現(例えば、「古い」、「アーカイブ」、「2005年」)を含む単語をサーチエンジンに送信し、検索結果を解析した。次に、その検索結果の比較を行った。これにより、最新の単語と過去の単語の分別が可能になった。2つ目のトピックでは、将来に関連する情報を効果的に獲得するために、ウェブ上の過去に関連する情報の取得と解析を行った。提案手法では特別なクエリを作成することで新鮮度の高い可能性のある情報をまず取得し、次に得られた情報のフィルタリングと解析を行うことで実際に将来と関係のない情報や過去についての予測を獲得している。加えて、将来に関連する情報の分布を解析している。更に、人々がウェブ上に記載する典型的な将来に関連するトピックスについても引き出している。昨年度は以下の3つのトピックについて研究を行った。a)ウェブ上の新鮮な情報を検索する新しいメソッドの開発b)ウェブ上の未来に関連する情報およびニュース記事の抽出と解析c)ウェブ上の過去に関連する情報の抽出a)ユーザクエリに適合したウェブ上の新鮮な情報を獲得する新しいメソッドを2つ提案した。1つめのメソッドでは、同じクエリに対するウェブページとニュースのコンテンツを比較し、ニュースコンテンツにはユーザのクエリに関係ある重要な出来事を見つけ出すためにクラスタリングを行った。2つめのメソッドは、サーチインターフェースをマイニングすることによって最新の情報を発見するもので、対象のクエリに結合されている最新の表現(例えば、「最近」、「最新」)を含む単語と、過去に関連する表現(「古い」、「アーカイブ」、「2005年」など)を含むクエリの検索結果を解析・比較することで、最新の単語と過去の単語の分別を可能にした。b)未来に関連する情報を効果的に得るために、まず特別なクエリを作成して新鮮度が高いであろう情報を取得し、得られた情報にフィルタリングと解析を行った。これによって、過去についての情報や、実際に未来と関係のない情報を予測できるようになった。また、将来に関連する情報の分布の解析や、ウェブ上に書き込まれる未来と関係のある典型的なトピックスの抽出、将来おこなわれる、もしくは今後行われる可能性のあるメジャーなイベントを導き出すクラスタリングの手法も提案した。このメソッドのインプットにはニュース記事から抽出された未来についての文章を用いた。c)ニュース記事から過去に関連するセンテンスのメイントピックを見つけるために、潜在的ディリクレ配分法を用いた。指定した年度に関連するニュースの中から過去に関係する情報を取り出し、国によって歴史をどのように記憶にとどめているかの相違を明らかにした。昨年度は、ウェブ上の画像の時代を推定する方法の開発に取り組んだ。この方法は画像を入力データとしてとらえ、その画像が撮影された時代を推定するもので、撮影日時が判明している大量の画像コレクションと画像を比較することによって行われた。1920世紀に撮影された画像が含まれている画像コレクションを用いてこの方法をテストした結果、この方法は人間の判断よりもはるかに優れた性能を持っていることがわかった。この成果はSPIRE2012で発表されている。同様に、時代の変遷によって起こる言語の変化についての研究も行った。Googleブックスのデータセットとヒストリカルアメリカンイングリッシュコーパスを使用し、異なる十年間を取り出してそれぞれの時代に独特な英単語の数を比較した。この分析の結果はCIKMとJCDLで発表されている。長期間にまたがるドキュメントのコレクションを扱うためには、経時的な言語の変化を考慮することが重要であることから、このような分析は時間情報検索の改善において効果的であるといえる。また、歴史的文書の3つのコレクションを用いて時代の推移による読みやすさの変化の分析を行った。その結果、文書は過去数十年に比べて、最近の数十年で読みやすくなっていることが示された。その他に、ユーザー調査に実施し、Web上のユーザーの検索活動を時間的な側面から分析を行った。

110人に質問し、時間的情報を検索する必要性があるときのウェブ検索の最近の経験について18の質問に答えてもらった。昨年度の研究計画についてはおおむね順調に進んでいるといえる。昨年度はウェブの検索結果がフォーカスを当てている時間軸を取り出すシステムを構築し、未来に関連するセンテンスをクラスタリングすることで将来行われるイベントを特定する手法や、ニュース記事で頻繁に取り上げられる過去に行われた人気のあったイベントを見つけ出すためのアプローチを紹介することができた。また、ウェブ文書のタイムスタンプを決定する手法については今後も研究を継続する予定である。25年度が最終年度であるため、記入しない。昨年度は画像の撮影された時代を推定する方法を開発を構築したところ、いくつかの画像コレクションでテストした結果、その精度の高さが証明されている。また、時代による言語の移り変わりを推定するために歴史的文書の大規模コレクションの解析を行い、時間的な性格を持つ大規模なデータから知識を抽出するためのアプローチをいくつか提案することができた。また、ウェブ上の検索パターンを分析するために110人のユーザーを対象とした調査を行うことができた。今後の研究においては、ユーザークエリの背後に意図された時間軸を探索することにフォーカスを当てていくつもりである。まずアマゾンタークを用いて大規模な調査を行い、ウェブ検索時にユーザーが求める標準的な時間軸の検出を行う。次にクエリの背後にある時間軸を、主にテキスト上の日付情報の共起性に基づいて自動的に検出する手法を見出していく予定である。今後の研究においては、ドキュメントが参照しているフォーカスタイムを検出する方法の開発に取り組むつもりである。フォーカスタイムの検出には日付データを含むドキュメントの大規模なコレクションをターゲットドキュメントと比較する必要がある。これによってフォーカスタイムの検出が評価可能となれば、あるドキュメントがわりと最近のものなのか遠い過去のものなのかを推定することが可能となる。その他にも、検索エンジンに送信されたユーザークエリの時間的な意図を検出する方法の開発を進める予定である。
粉末冶金を応用する新しい形式の二重冠

技工精度の向上を目的として,二重冠内冠の作製に粉末冶金法を応用することを試みるとともに,従来の二重冠の欠点を補う新しい形態の二重冠を試作した.この二重冠と歯科鋳造法により作製された全部鋳造冠および従来型二重冠との間での,支台模型と冠との適合度およびセメント合着により生じる冠の浮き上がりの大きさについて比較検討を行ったところ以下の結果を得た.1.適合度について粉末冶金法により作製された内冠の支台歯模型のマージン部における浮き上がり量は平均45(SD:11.3)μmで,臨床的にほとんど問題のない大きさであった.また歯科鋳造法により作製された全部鋳造冠および従来型二重冠の浮き上がり量はそれぞれ61(12.6)μm,46(10.1)μmで,三つの値の間には危険率1%で統計的有意差は認められなかった.内冠に対する外冠の浮き上がりは粉末冶金法40(9.9)μm,鋳造法42(9.1)μmで,二つの値の間には危険率1%で統計的有意差は認められなかった.二重冠内冠はその薄い形態から,歯科鋳造法による作製はかなり難しいが,粉末冶金的手法を用いることにより鋳造法と同等の精度の内冠をを比較的容易に作製することができると考えられる.2.セメント合着により生じる冠の浮き上がりの大きさについて,マージン部におけるセメント合着による冠の浮き上がり量は,鋳造法で作製した全部鋳造冠,従来型二重冠がそれぞれ326(93.6)μm,24(4.3)μmで,粉末冶金法で作製した二重冠は28(6.0)μmであった.全部鋳造冠の値は荷種類の二重冠の値に比べて,危険率1%で有意に大きい値となったが,二種類の二重冠の値の間には危険率1%で統計的有意差は認められなかった.技工精度の向上を目的として,二重冠内冠の作製に粉末冶金法を応用することを試みるとともに,従来の二重冠の欠点を補う新しい形態の二重冠を試作した.この二重冠と歯科鋳造法により作製された全部鋳造冠および従来型二重冠との間での,支台模型と冠との適合度およびセメント合着により生じる冠の浮き上がりの大きさについて比較検討を行ったところ以下の結果を得た.1.適合度について粉末冶金法により作製された内冠の支台歯模型のマージン部における浮き上がり量は平均45(SD:11.3)μmで,臨床的にほとんど問題のない大きさであった.また歯科鋳造法により作製された全部鋳造冠および従来型二重冠の浮き上がり量はそれぞれ61(12.6)μm,46(10.1)μmで,三つの値の間には危険率1%で統計的有意差は認められなかった.内冠に対する外冠の浮き上がりは粉末冶金法40(9.9)μm,鋳造法42(9.1)μmで,二つの値の間には危険率1%で統計的有意差は認められなかった.二重冠内冠はその薄い形態から,歯科鋳造法による作製はかなり難しいが,粉末冶金的手法を用いることにより鋳造法と同等の精度の内冠をを比較的容易に作製することができると考えられる.2.セメント合着により生じる冠の浮き上がりの大きさについて,マージン部におけるセメント合着による冠の浮き上がり量は,鋳造法で作製した全部鋳造冠,従来型二重冠がそれぞれ326(93.6)μm,24(4.3)μmで,粉末冶金法で作製した二重冠は28(6.0)μmであった.全部鋳造冠の値は荷種類の二重冠の値に比べて,危険率1%で有意に大きい値となったが,二種類の二重冠の値の間には危険率1%で統計的有意差は認められなかった.
自由確率論と作用素環論の研究

自由確率論を背景とした作用素環の研究を行った.具体的には次のような成果を得た:(1)フォンノイマン環の自由積が因子環になるための必要かつ十分条件を与えた.より強く中心分解を完全に記述しI型部分の詳細な記述を与え,非I型部分は必ず現れそれはいつでもII1 or III型因子環でありその型の決定の具体的なアルゴリズムを与えた.さらに非I型部分がいつでも完全因子環であることも証明した.(2)フォンノイマン環の自由積の非I型部分として現れるIII1型因子環のSd不変量とτ不変量を決定した.(3)非可換有界ハーディー空間の前共役を研究し,前共役内の弱コンパクト集合に対して成立する極めて特徴的な性質を証明した.(4)フォンノイマン環の融合積に対して因子性と型の決定および完全性に関する研究を行い,いくつかの部分結果を得た.自由確率論を背景とした作用素環の研究およびそれに動機づけられた作用素環の研究を行うのが本研究課題の目的である.具体的には(1)作用素環自体の解析,(2)自由確率論に関する問題の解決,および(3)直接は関係しないが直接または間接的に自由確率論に動機づけられた研究,の遂行が研究計画の根幹をなす自由確率論を背景とした作用素環の研究を行った.具体的には次のような成果を得た:(1)フォンノイマン環の自由積が因子環になるための必要かつ十分条件を与えた.より強く中心分解を完全に記述しI型部分の詳細な記述を与え,非I型部分は必ず現れそれはいつでもII1 or III型因子環でありその型の決定の具体的なアルゴリズムを与えた.さらに非I型部分がいつでも完全因子環であることも証明した.(2)フォンノイマン環の自由積の非I型部分として現れるIII1型因子環のSd不変量とτ不変量を決定した.(3)非可換有界ハーディー空間の前共役を研究し,前共役内の弱コンパクト集合に対して成立する極めて特徴的な性質を証明した.(4)フォンノイマン環の融合積に対して因子性と型の決定および完全性に関する研究を行い,いくつかの部分結果を得た.本研究課題初年度の今年はまず非可換の射影に値を取る2次元の自由確率論的確率過程の解析に専念した.以前の研究で特別な場合にはほぼ満足しうる解答を得ていたのでそれを一般化する試みである.今年度内に問題攻略にはいたらなかった.また,その解析に必要な確率解析の一般論の整備を試みた.次に昨年度より継続している非可換ハーディー空間の研究を継続した,具体的にはより一般の状況で前共役空間の一意性を証明することである.これに関しては半有限トレイスを持っ場合まで拡張し,特別な場合としてこれまでに知られるすべての結果をカバーするに至った.更に関連した性質を調べた。これは後一歩で一段落しそうな状況にある.次の本質的な問題としてはバナッハ空間としての性質cotypeに関するものであるが,その本格的研究の下調べ的研究も行った.更に,測度付離散擬群の組織的研究に着手した.具体的にはその基本構造の記述に関することおよび関連するフオンノイマン環の性質である,既にいくつかの成果は挙っているが更に研究を深めてから何らかの方法で発表しようと考えている.関連してC*-環の問題に出くわした.それに関しては現在鋭意研究中である.1つ上の試みにも関連するが,ここ数年目覚ましく発展しているPopaを中心とする発展を整理し始めた.自由確率論の立場からは自由群因子環の同型(非同型)問題はほとんど進展が見られなくなってしまっているが,ここらあたりで,他の進展も踏まえた新たなスタンス作りも兼ねてのことである.前年度の研究を踏まえ今年度は非可換ハーディー空間のバナッハ空間論的性質の解明に向けた研究を主に行った.非可換ハーディー空間の前共役はある商空間として与えられる.この研究の目標はBourgainによる一連の仕事を非可換という極めて一般化された設定まで拡張することである.Bourgainの議論の詳細を見ると,考察の商空間への商写像の右逆写像を考え(右逆写像の存在自体も非自明で,これは古典的な定理が保証する),その性質を調べるのが本質のようだ.研究代表者は非可換の設定でも右逆写像が存在することを以前に確立した.ゆえに,その詳細な性質の解明が次の目標になる.通常のハーディー空間論ではこの商写像の右逆写像が弱前コンパクト集合を弱前コンパクト集合に写すという際立った性質が成り立つことがよく知られている.この性質が非可換の設定で成り立つかが問題になる.少し否定的なことをほのめかす結果もあり微妙なのだが,最終的に非可換一般で問題の性質が成り立つことを証明することができた.これはある意味で有名なPelczynskiによるモノグラフのレベルまで非可換理論が到達したことを意味する.年明けに論文の形にまとめ,プレプリントアーカイブを通して広く研究者に公開した.専門雑誌への投稿はまだである.自由確率論の研究(特に,自由相互情報量)および測度付き離散擬群とそれから生じるフォンノイマン環の研究も行ったが,上記研究に思いのほか時間がかかり大きな成果は上がらなかった.これらの更なる深化・発展は来年度以降の課題である.今年度は自由確率論の基礎となるフォンノイマン環の自由積を研究した.その成果を一言で言えばフォンノイマン環の一般論の立場から解明すべき基本的な性質を条件を付けることなく完全に明らかにしたことにある.

この方向では1990年代からいろいろ研究されており,私自身の研究結果もあったが,何らかの条件を仮定してのものであった.今回の研究は先行結果を全て特別な場合として含む最終結果である具体的な成果は以下の通り:(1)フォンノイマン環の自由積がいつ因子環になるか決定した.因子環にならない場合には中心の構造を完全に決定した.(2)Murray-von Neumann-Connesの意味の「型」を完全に決定した.(3)フォンノイマン環の自由積が完全性をいつでも満たすことを証明した.(4)III_1型になる場合にさらに明らかにすべき不変量を完全に決定したこれらの成果を2つの論文にまとめ,プレプリントアーカイブを通して専門家に周知した.また,ごく最近,専門雑誌に投稿した他にも自由エントロピーに関する研究,非可換ハーディー空間に関する研究も行ったが,上記の研究に多くの時間を割いた為,発表するほどの成果出ていない本研究課題の最終年度である今年度はこれまでの研究成果発表を内外問わずに積極的に行った.特に,今年度の前半はウィーンのシュレディンガー研究所で行われていた自由確率論のプログラムに参加しワークショップで昨年度に成果が挙がったフォンノイマン環の自由積に対する一般的成果を国外において初めて発表し好評を得た.さらにパリのポアンカレ研究所で行われたフォンノイマン環とエルゴード理論の研究プログラムにも参加しやはりワークショップで研究発表を行った.特にポアンカレ研究所の研究プログラムでの数々の講義などに刺激を受け,近年大変発展していたII_1型因子環の解析手法を考察し始めた.実際には以前にこの方向の考察を行ったことがあり,その時の知見を使って昨年度に行った研究をさらに深化発展させることに取り組み始めた.他方で,ウィーン滞在で刺激を受け自由エントロピーの問題を考察し始めており,さらに非可換ハーディー空間の特徴付け問題も考察しておりどれもなかなか期待の成果が挙がらない日々が続いた.また,以前に研究した測度付離散擬群に対する不変量「コスト」の問題も考察し,ある種の結果を得たがそれを発展させるところで思わぬ障害にぶつかり研究が滞った.初秋になり,残りの期間で成果が挙がりそうなものは何か?を考え,パリで考察を深化させ始めた昨年度の成果をより一般の融合積に拡張することを選び,12月の頃にはある程度の成果(昨年度自由積に対して因子性,型の決定,完全性について完全に解決したことの「約半分」)を実行した.これは言うは容易いが,融合積はずいぶんと一般的な対象なのでかなりの進歩である.投稿はまだであるが年明けすぐに論文を執筆し3月にarXivに公表した.
アストロサイト特異的に発現する分化関連因子Ｎｄｒｇ２の機能解析

様々な中枢神経系疾患において、アストロサイトの活性化が起こることが知られているが、その役割は未だ明らかとなっていない。本研究では中枢神経系においてアストロサイト特異的に発現する分子Ndrg2に注目し、アストロサイトの活性化の病態への関与と分子メカニズムの解明を目標とした。Ndrg2欠損マウスの脳損傷モデルにおける解析から、Ndrg2がIL6-STAT3経路を介してアストロサイト活性化を調節し、脳内の炎症細胞の集積や神経細胞死の調節に関与することを明らかにした。以上の結果より、Ndrg2の機能解析が脳内炎症を伴う中枢神経系疾患の分子メカニズム解明につながると考えられる。本研究課題では、アストロサイトに発現するNdrg2に注目し、病態時でのアストロサイト活性化と神経におよぼす影響、およびそのメカニズムの解明を目的としている。当該年度は、アストロサイトの活性化に重点をおき、Ndrg2欠損マウスの病態モデルでの解析、およびマウス由来アストロサイトを用いた解析を行った。モデルとしてStab wound脳損傷モデルを用い、アストロサイトの活性化を分子生物学的、組織化学的に解析した。その結果、野生型マウスにおいて、Ndrg2の免疫染色性は障害部位において増強し、GFAP陽性活性化アストロサイトに認められることが明らかとなった。また、障害後4日目において、野生型マウスで認められた障害部位でのGFAP染色性の増加は、Ndrg2欠損マウスにおいて有意に減少していた。同様に、ウエスタンブロット、qPCR法においてもGFAPの発現および各種活性化マーカー遺伝子の発現はNdrg2欠損マウスで有意に減少していた。アストロサイト活性化が減弱した原因を解析するために、損傷早期の後24時間のサンプルを用いて解析したところ、アストロサイト活性化の重要なメディエーターであるSTAT3シグナルの活性化が減少していた。Ndrg2欠損マウス由来アストロサイトでも同様の結果が得られ、アデノウイルスによる過剰発現系でこの効果は回復した。以上の結果より、アストロサイトに発現するNdrg2は、脳損傷の病態時におけるアストロサイトの活性化に対し促進的に働くことが明らかとなった。また本解析は、Ndrg2欠損マウスを用いて病態時におけるNdrg2の役割を明らかにした初めての報告である。今後は、Ndrg2の標的因子の同定に取り組むとともに、病態形成への関与をさらに詳細に解析する予定である。これまでに、Ndrg2がstab wound脳損傷モデルマウスにおいて、アストロサイトの活性化に促進的に働く可能性を明らかにした。本年度は、病態を形成する他の細胞の挙動へのアストロサイト活性化の影響、およびNdrg2によるアストロサイトの活性化調節メカニズムについて解析した。その結果、損傷後4日目において、Ndrg2欠損マウスではIba1陽性炎症性細胞の集積が減少し、炎症性サイトカインおよびケモカインのmRNA発現が減弱していることが明らかとなった。損傷後4日目においてはssDNAおよびFluoro-JadeC共陽性な変性神経細胞数がNdrg2欠損マウスでは減少していた。また、損傷後1-7日目のmRNA発現変化の解析結果から、既知のアストロサイト活性化に関与するサイトカインの中では、IL-6の誘導が最も早くNdrg2による活性化調節に関与することが示唆された。そこで、Ndrg2欠損マウスからアストロサイトを単離し単培養の系でIL-6シグナルの変化を解析した。Ndrg2欠損アストロサイトでは野生型マウス由来アストロサイトと比較し、Forskolin誘導性のIL-6の発現上昇およびGFAPの発現上昇が減弱していることが明らかとなった。また、Ndrg2欠損アストロサイトでみられたIL-6の発現減少は、mRNAおよび分泌蛋白レベルで共に、アデノウイルスによるNdrg2の過剰発現によって回復した。本研究の結果より、Ndrg2がIL6-STAT3経路を介してアストロサイト活性化を調節し、脳内の炎症細胞の集積や神経細胞死の調節に関与することを明らかにした。以上の結果より、Ndrg2の機能解析が脳内炎症を伴う中枢神経疾患の分子メカニズム解明につながると考えられる。本研究課題ではアストロサイトに発現するNdrg2に注目し、病態時でのアストロサイト活性化と神経におよぼす影響、およびそのメカニズムの解明を目的としている。現時点においては、脳損傷モデルにおけるNdrg2の役割の解明が進んでおり、標的候補となるシグナル系の変化もとらえているため、研究課題は順調に進行中である。現在、マウスでの脳損傷モデルの解析がより進行しているため、今後は、Ndrg2の標的因子の同定に重点をおいて解析を執り行う。あわせて、病態形成への関与をさらに詳細に解析し、他の病態モデルも用いて総合的なNdrg2の役割を明らかにしていく予定である。研究費の大部分は、消耗品費にあてる予定である。

これは分子生物学的な研究計画の性質上、数多くの抗体、遺伝子導入試薬、ウシ胎児血清、各種測定キット等の購入費用に、相当額を充当する必要性があるからである。その他に遺伝子改変マウスの繁殖・維持費用での出費が必要となる。また、得られた結果の迅速な公表を目的に、3回程度の国内学会への出席を予定している。
耳内部血管流における左右非対称性の検証

所属機関内の人間工学実験委員会より承認を受けた実験実施計画を基に、健常者男性を対象に公募をかけて被験者を募集し複数の音響を切り替えて提示した際の耳内脈波計測実験を実施した。同時計測した左右耳内脈波データを解析し、左右差に着目した生体信号解析を進め、誤差を軽減した非対称性指標を抽出することができた。軽運動時の計測結果からは、左右両耳共に血流の流れが安定した結果と解釈できる、ほぼ規則的な脈波波形が得られた。一方、音楽等の音響を提示した際の計測結果は、軽運動時に比べて脈波波形に左右差を示唆する揺らぎが見られた。本研究課題「耳内部血管流における左右非対称性の検証」で用いるワイヤレス計測機器は無線で脈波情報を伝送するものであり、最近相次いでプレス発表されているウエアラブル機器と密接な関連があるため、各種ウエアラブル機器の関連情報を技術面、応用面を含めて幅広く精力的に収集した。本研究課題で実施する被験者実験における生体情報の計測条件や実際に提示する音声の種類や提示手法等の実験実施計画をグループ内のインフォーマルミーティングにおいて議論を重ねるなど具体的に検討した。これに基づき、被験者実験実施のための審査の準備を行うと共に、実験実施に向けたハード面、ソフト面両面からの研究環境の整備を行った。生体情報計測の観点から、所属機関(独立行政法人産業技術総合研究所)の外部公開に積極的に協力した。主として企業の方を対象とした産総研オープンラボでは、グループ員と共に出展し研究の応用展開を模索した。近隣の地域住民を対象とした産総研一般公開では、代表者として生体情報の一部である脈波計測に関して出展し、子どもから大人まで来場者の脈波を実測して印刷手渡し生体計測への理解を深めていただいた。本年度は諸事情により研究の進展が遅れたが、今後、検討した実験実施計画を基に、所属機関(独立行政法人産業技術総合研究所)内の人間工学実験委員会へ実験計画書を提出して、生命論理3原則に則った審査、承認を受けた後、被験者実験実施へ展開していく予定である。本研究課題で用いるワイヤレス計測機器は無線で脈波情報を伝送するものであり、近年相次いでプレス発表されているウエアラブル機器と密接な関連があるため、最新の各種ウエアラブル機器の関連情報を技術面、応用面を含めて幅広く精力的に収集した。本計測機器を用いて同時計測できる左右耳内脈波データを実測し、耳内脈波データの左右差に着目した生体信号解析を進め、具体的に非対称性指標を抽出した。これらの結果は、2015年2月に開催された第14回産総研・産技連LS-BT合同研究発表会、同年3月に開催された2015年度精密工学会春季大会において、発表、報告された。昨年来検討してきた被験者実験実施計画を基に、実験実施に向けたハード面、ソフト面両面からの研究環境の整備を進めるとともに、所属機関内の人間工学実験委員会へ実験計画書を提出して、生命論理3原則に則った審査を受けた。審査は3段階にわたり様々な観点から吟味され、その都度、必要と指摘された修正や補足を加えて最適化を図ることにより最終的に承認を受けた。生体情報計測の観点から所属機関の外部公開に積極的に協力した。主として近隣の地域住民を対象とした一般公開では代表者として出展し、幼児から高齢者に至る広範囲年齢層の来場者の脈波を実測して脈波計測のノウハウを蓄積すると共に、計測結果を来場者に印刷手渡し生体計測への理解を深めていただいた。本年度は諸事情により研究の進展が遅れたが、今後、被験者実験実施に必要な所属部局内内規を作成後、承認を受けた実験実施計画を基に被験者実験実施へと展開していく予定である。本研究課題で用いる耳内脈波計測機器は無線で脈波情報を伝送するものであり、研究進展の著しいウエアラブル機器と密接な関連があるため、ウエアラブル機器を中心に広範に人間状態計測技術関連の情報を収集した。被験者実験実施のために、さらに所属部局内で書類整備(謝金に関する内規作成)が必要であることが判明したため、他研究部門研究者や事務職員と情報交換を積み重ねて、謝金に関する内規を作成し、承認を受けた。所属機関外の健常者男性を対象に公募をかけて被験者を募集し、所属機関内の人間工学実験委員会より承認を受けた実験実施計画を基に、ハード面、ソフト面両面からブラッシュアップを進めながら被験者実験を実施した。同時計測した左右耳内脈波データを解析し、耳内脈波データの左右差に着目した生体信号解析を進め、誤差を軽減した非対称性指標を抽出することができた。自身初となる被験者実験を実現することにより、貴重なノウハウを蓄積することができた。また、情報収集や被験者実験を通して、現状の耳内脈波計測法の改良点も洗い出すことができ、今後の研究展開に向けて進展した。これらの結果は、2016年1月に開催された「つくば医工連携フォーラム2016」、同年2月に開催された第15回産総研・産技連LS-BT合同研究発表会において、発表、報告された。諸事情により研究の進展が遅れていたため、1年期間延長を申請して承認された。今後、被験者実験で取得したデータの解析を精力的に進めて、左右非対称性が検出できるか検証する。

所属機関(国立研究開発法人産業技術総合研究所)内の人間工学実験委員会による審査は完了したものの、所属部局(集積マイクロシステム研究センター)内の書類整備(謝金に関する内規作成)や外部の被験者募集手続きに時間を要した。他の業務との兼ね合いによる多忙もあり、研究の進展が遅れた。所属研究機関内の人間工学実験計画書の書式、システム変更等事務処理に適宜対応しながら、被験者実験のさらなる向上を図りつつデータ分析を進め、耳内脈波の左右非対称性解析を中心にした評価手法の開発を進展させ、成果を積極的に外部発信した。ウエアラブル機器を中心に広範に人間状態計測技術に関連した情報を収集、市販の類似ウエアラブル機器を調達入手して比較検討、さらには被験者実験を通して計測機器の汎用性を詳細に検証することにより、本研究で使用した耳内脈波計測機器に内在する課題を具体的に抽出することができた。産業界など外部機関との共同研究等を視野に入れて、適用可能範囲の拡大、汎用性の向上を目指す耳内脈波計測機器の次期開発計画を検討し、指針を得ることができた。また、被験者への実験実施前の説明時や研究室見学者への対応時など、他者に計測機器の装着方法を直感的に理解していただくために、マネキンを用いて装置のディスプレイの仕方を工夫した。これらの研究成果は、2016年9月に開催された「2016年度精密工学会秋季大会学術講演会」、同年11月に開催された「第54回日本生物物理学会年会(国際会議)」、同年12月に開催された「集積マイクロシステム研究センター研究発表会」、2017年1月に開催された「第16回産総研・産技連LS-BT合同研究発表会」において発表、報告された。また、2017年5月に開催予定の「日本音響学会聴覚研究会」においても発表予定である。今後、被験者実験で取得したデータ分析技術を多角的に適用展開することにより、耳内脈波の左右非対称性解析評価手法のさらなる進展を目指す。所属機関内の人間工学実験委員会より承認を受けた実験実施計画を基に、健常者男性を対象に公募をかけて被験者を募集し複数の音響を切り替えて提示した際の耳内脈波計測実験を実施した。同時計測した左右耳内脈波データを解析し、左右差に着目した生体信号解析を進め、誤差を軽減した非対称性指標を抽出することができた。軽運動時の計測結果からは、左右両耳共に血流の流れが安定した結果と解釈できる、ほぼ規則的な脈波波形が得られた。一方、音楽等の音響を提示した際の計測結果は、軽運動時に比べて脈波波形に左右差を示唆する揺らぎが見られた。他業務との兼ね合いによる多忙、所属機関(独立行政法人産業技術総合研究所)内の人間工学実験委員会による審査への対応により研究の進展が遅れた。被験者実験で取得したデータの解析を進めて、左右非対称性が検出できるか検証する。必要に応じて追加の被験者実験を実施して、精度向上を図る。研究課題終了に向けて、解析を精力的に進めて成果をまとめると共に、積極的に国内外に成果を発信していく。物理学所属機関(独立行政法人産業技術総合研究所)内の人間工学実験委員会による第2次審査、第3次審査が完了。今後、所属部局(集積マイクロシステム研究センター)内の人間工学実験関連の書類整備後、被験者実験の実施へ展開していく。本年度は他の業務との兼ね合いによる多忙により研究の進展が遅れた。「現在までの進捗状況」で記載したとおり、研究の進展が遅れたため次年度使用額が生じた。「現在までの達成度」で記載したとおり、研究の進展が遅れたため次年度使用額が生じた。次年度で科研費研究期間が終了するため、遅滞なく助成金を使用することにより、研究を加速展開していく。
ラット辺縁系てんかんモデルにおける細胞療法と併用した定位的脳深部刺激療法の開発

カイニン酸を、右海馬に定位的に注入し、辺縁系てんかんモデルを作成した。コントロール群は、両側深部電極と両側前頭部電極脳波記録にて、深部電極のみで発作波を記録する部分発作と、両側前頭部の硬膜外電極に発作波が伝わる全般化した発作が記録された。視床下核を深部刺激すると、発作の2次性全般化を抑制した。骨髄間質細胞を海馬に移植後、視床下核を深部刺激したが、部分発作には、有意な変化はなかった。我々の研究目的は、薬物治療でてんかん発作がコントロールできない患者さんに対する脳深部刺激療法と細胞療法を併用した新しい安全な治療方法の開発である。本年度は、カイニン酸10mg/kgを、右海馬に定位的に注入し、辺縁系てんかんモデルを作成した。コントロール群においては、両側深部記録と両側前頭部の硬膜外電極で脳波記録を施行すると、深部電極のみで発作波を記録する部分発作と、両側前頭部の硬膜外電極に発作波が伝わる2次性全般化した発作が記録された。また、発作様式として、1, eye closure and masticatory movements; stage 2, headnodding; stage 3, mild forelimbclonus; stage 4, clonus with rearing; stage 5, clonus with rearing and fallingの5段階の発作を観察した。脳深部刺激治療群においては、80-100 microA 130Hz, 60μsecを加えると、視床下核群においては、2次性全般化を抑制したが、黒質網様体群においては、有意な抑制効果を認めなかった。カイニン酸10mg/kgを、右海馬に定位的に注入し、辺縁系てんかんモデルを作成した。また、発作様式は、重症度別に、5段階評価した。脳深部刺激治療群においては、80-100 microA 130Hz, 60μsecを加えると、視床下核群においては、2次性全般化を抑制した。骨髄間質細胞の培養は、ラット大腿/脛骨より無菌的に採取された骨髄を分離後、0.84%NH_4Clによって赤血球を除去し、その後2×10^6 nucleated marrow cellsを5ml Iscove's modified Dulbecco's medium (IMDM) with 10%fetal bovine serumで培養すると、骨髄間質細胞はflaskに癒着した。さらに新しいflaskと培養液で3 passages、incubaterで培養された。培養された骨髄間質細胞を、右海馬に、定位的に移植した。骨髄間質細胞移植後、視床下核刺激を加えると、脳波上及び発作観察上において、2次性全般化を有意に抑制した。部分発作においては、コントロール群と比較して、発作回数や持続時間に減少傾向を認めたが、有意な差にはいたらなかった。
世界最速である車軸藻ミオシンの酵素キネティクスの解析

車軸藻ミオシンは,現在知られている中で最大の運動速度をもつ生体分子モーター蛋白質である。その運動速度は,他のミオシンと比較しても10倍1000倍速い。この速さを生み出している分子基盤を解明するために,蛋白質発現系によって得られた車軸藻ミオシンを用いてストッブドフロー装置によるキネティクス(速度論的解析)を行った。ミオシンによるアクチンの運動速度はd/t_s(dは1回のATP加水分解あたりアクチン繊維を動かす変位,t_sはアクチンとの強い結合時間)で近似されるので,最速の車軸藻ミオシンはdが大きいか,t_sが小さいか,それとも両方かのどちらかである。t_sは(アクトミオシンADP状態の時間)と(アクトミオシン状態の時間)から成り立っている)。(アクトミオシンADP状態の時間)はアクトミオシンからのADP解離速度を測定することにより,また,(アクトミオシン状態の時間)は生理的濃度のATPによるアクトミオシンの解離速度を測定することにより決定した。アクトミオシンからのADP解離速度は>2,800s^<-1>,生理的濃度のATPによるアクトミオシンの解離速度は2,200s^<-1>だった。これらのデーターより,(アクトミオシンADP状態の時間は<0.30ms(1/2,800s^<-1>),(アクトミオシン状態の時間)は0.40ms(1/2,200s^<-1>)となる。その結果,車軸藻ミオシンのt_s(アクチンとの強い結合時間)は<0.82ms(<0.36ms+0.46ms)ということがわかり,これはこれまで知られていた中でもっとも短い時間だった。また光ピンセットを用いての単分子計測はまだ確定された値にはおちついてはないが,dは他のミオシンと大きく違わないということがわかった。これらのことから,車軸藻ミオシンの極めて大きい運動速度はt_sを短くすることによって引き起こされていることがわかった。車軸藻ミオシンは,骨格筋ミオシンの10倍以上の運動速度をもつ非常にユニークなモーターなので,ミオシンの運動機構を解明する上で,新たな知見が期待できるミオシンの有力候補である。たとえば,現在論争となっているtight coupling(化学エネルギーと力学ステップが一致する。レバーアームモデルが該当)かloose coupling(条件によっては化学サイクル1回につき,複数回の力学ステップがおこりえる。ブラウン運動駆動モデルが該当)かの問題についての検証となりうる可能性がある。つまり,ミオシンの運動速度はd/t_s(dは1回のATP加水分解あたりアクチン繊維を動かす変位,t_sはアクチンとの強い結合時間)で近似されるので,車軸藻ミオシンのように速いミオシンはtight couplingから予想されるようにt_sがとても小さい可能性とloose coupling(ブラウン運動駆動モデル)から期待されるようにdがかなり大きい可能性が考えられる。これはストップドフロー法によってt_sを計測し,光ピンセットによる1分子計測によりdを計測することによりどちらであるかを検証する。現在のところt_ssが0.7msということがわかった。これはすべてのミオシンの中で最も短い。つまり速い速度の原因の1つはt_sが短いということがわかった(論文投稿中)。またdについては,条件を変えて測定系の改良につとめている。今年度ちゅうには判明する予定である。

車軸藻ミオシンは,これまで調べられてきた中で最速の運動速度をもつ非常にユニークなモータータンパク質である。ミオシンの運動速度はd/t_s(dは1回のATP加水分解あたりアクチン繊維を動かす変位,t_sはアクチンとの強い結合時間)で近似されるので,車軸藻ミオシンが速い理由はt_sがとても小さい可能性とdがかなり大きい可能性が考えられる。そこでt_sをストップドフロー装置でdを光ピンセット装置で調べた。純度の良い蛋白質が大量に必要とされるが,それは車軸藻ミオシンモータードメインを昆虫細胞で発現精製した。t_sはアクトミオシンADP複合体からのADP解離速度とATPによるアクトミオシンの解離速度で決まってくる。そのためその両者の速度定数をストップドフロー装置で調べた。ストップドフロー装置のdead timeは1msなので1000s^<-1>の速度定数まで測定可能だが車軸藻ミオシンの場合ADP複合体からのADP解離速度とATPによるアクトミオシンの解離速度のどちらもこれより大きかった。そこで温度の低い条件でいくつか測りリニアアレニウスプロットで25°Cのときの速度定数をだした。その結果,ADP複合体からのADP解離速度は2800s^<-1>とATPによるアクトミオシンの解離速度は2200s^<-1>とこれまで知られてきた中で最大である。このように車軸藻ミオシンの最速運動はt_sを短くすることにって成し遂げられていることがわかった。以上の結果はJ.Biol.Chem (2007)に掲載予定である。また,光ピンセットを用いた測定から車軸藻ミオシンはdも大きいことがわかり,これも速い運動に寄与していることがわかった。
ヘテロジニアスな計算機を用いた大規模群衆避難シミュレーションの高速化に関する研究

スーパーコンピュータへコード移植・動作確認・性能計測・分析を行い、高速化方針を検討した。今年度は、パシフィコ横浜から詳細なCADデータを提供され、それをもとに建物内部等の実形状データを作成し精緻な計算を行った。建物から都市空間にわたる空間スケールでの超高精度な具体的な人流の再現・予測のシミュレーションの開発を実施した。特に、ポスト「京」コンピュータへのコード移植を意識した高速化方針をひきつづき検討しノード内並列化に注力した。新たに人の流れを制御する技術を構築しプログラムに実装したことにより、再度、プログラムの分析・性能測定・高速化を検討した。また、新たに機能実装した部分はリファクタリングに反映させた。その結果、ノード内並列のOpenMP並列では並列効果が確認され、具体的にはエージェント規模が大きくなった1512名の場合には32スレッドに対して21.7倍の高速化を確認することができた。一方、MPI化については、実行時の使用メモリサイズの分割を目的としたMPI化の検討を実施した。プログラム内で用いる配列データをMPIプロセスに分散させることで、ノード当たりの使用メモリサイズを分散させることができる。検討した結果、MPI並列化を阻害する要因(エスカレータのモデル内)があることがわかった。その対処方法について調査・検討した結果、この問題に対処するには現在人エージェントに対してシミュレーション空間を割り当てているが、これをシミュレーション空間に対して人エージェントを割り振るアルゴリズムに変更する必要があることが分かった。しかし、このコード改変はプログラム全体に影響を与える大作業のため、本研究費内では実施しないことにする。ただし、ノード内並列については大規模化により十分な効果が予測されるため、現状のシミュレーション課題には影響しない。本研究では全研究期間内に、下記の3項目を明らかにする予定である。1)大規模シミュレーションモデルの特徴解析2)高速化された大規模シミュレーションモデルの構築3)現実の都市空間データを用いた妥当性検証現在、1)については解析は終わった。2)についてはシミュレーションコードのリファクタリングが終了した。また、ノード内並列については十分な性能を示すことができるコードとし、ノード間並列については本研究では対応できないものの阻害要因とプログラムの改修方針を確定することができた。3)については2019年度注力するが、既に都市空間の精緻なデータの提供を受けて、具体的なシミュレーションの実施と実課題の妥当性検証も開始されており、順調に研究は進展している。今年度に実施した、シミュレーションコードの改修により、ノード内並列化の阻害要因になる箇所は対応することができた。2019年度は、高速化された大規模シミュレーションモデルを用いて現実の都市空間データを用いた妥当性を検討する。具体的には、横浜市のみなとみらいにある大規模イベント施設の"パシフィコ横浜"と"ぴあMMアリーナ"のCADデータを用いて、施設管理者と協働して妥当性検証を行う。歩行者流動シミュレーションモデル(Multi-Agent based Simulator for Human behavior)をスーパーコンピュータへコード移植・動作確認・性能計測・分析を行い、高速化方針を検討した。プログラムはFortran90で書かれており、コード移植については問題ないことを確認した。性能測定・性能分析については、ホットスポットを特定し、計算時間の大部分が1つの大きなループ内の処理であることを確認した。また、ループ内にはサブルーチン・関数の呼び出しが多数含まれており、プログラムの高速化を阻害する要因となっていることが分かった。以上の分析結果を踏まえて、プログラムの高度化作業を実施した。まずは、リファクタリング作業として、メインプログラムの整理、USE文にONLY句の指定、宣言文のPRIVATE指定などを実施した。これにより、プログラムのメンテナンス、機能拡張作業が容易となり、今後のプログラム開発は飛躍的に加速されると考える。続いて、プログラムの高速化作業として、可読性を保ちつつ、ループ内のサブルーチン・関数のインライン展開を実施することで、約10%の高速化を達成した。さらに、計算時間の大部分を占めるループに対して、OpenMP並列化を実施し、並列効果を評価した。歩行者エージェント数は高々300人程度であるにもかかわらず、8スレッド実行時に5倍以上の並列効果が得られており、大規模計算ではさらなる性能向上が期待できる結果と推察される。1)大規模シミュレーションモデルの特徴解析2)高速化された大規模シミュレーションモデルの構築3)現実の都市空間データを用いた妥当性検証現在、1)については、おおむね解析は終わり、2)に向けてシミュレーションコードのリファクタリングを行っている。と同時に、3)の実課題の妥当性検証も開始されており、順調に研究は進展している。