hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
変形海氷による海底地盤掘削を考慮した埋設構造物の設計法に関する研究

昨年度までの研究成果を踏まえ、環境パラメータの確率分布を考慮したIce Scour Eventのシミュレーション手法を構築した。そのシミュレーション結果と実海域での観測データと比較した結果、実海域での掘削深(Scour depth)、Scour lengthのオーダーとその確率分布は概ね一致したほか、Eventの発生率など、物理環境条件にともなう大局的な傾向特性は概ね一致し、その妥当性が示された。さらにそのシミュレーションデータを用い、パイプライン等埋設構造物のライフタイム、Keelの発生過程・発生数を考慮すれば、破壊確率(パイプラインと氷との干渉・接触確率)が計算でき、氷(keel)の地盤への掘削深推定手法をサブプログラムとした合理的な埋設深度推定手法・方法論を開発した。その概念は環境の不確定要素が卓越した場合の安全性評価が可能となる信頼性理論に立脚したものと考えることができる。また、Sub-scour deformationによる付加的な応力を考慮し、安全なパイプラインの埋設深度を推定することを目的として、昨年度実施した小規模実験に続き、中規模模型実験を実施した。両実験結果より反力と地盤内応力分布の力学的相似を明らかにした。また、地盤内応力によるパイプラインの応答解析モデルを構築し、実測値と比較した結果、両者は概ね一致した。この手法により、スケール効果を考慮したパイプラインの応答解析が可能となった。実海域でSub-Scour deformationを考慮した適切なパイプラインの埋設深度を推定した結果、地盤の相対密度が4050%では、「パイプラインをScour depthの1.6倍に埋設すれば十分である」、あるいは、「上記の埋設深度推定手法(Sub-scour deformationを考慮しない)によって推定された深度の1.6倍に埋設すれば十分である」ということが分かった。本年度は、変形海氷による海底掘削深推定手法の構築や埋設構造物の安全性評価に資する必要な要素実験と基礎理論の構築を試みた。氷の掘削過程について、理論的に記述困難な部分に知的情報処理を適用し実験データの情報を合理的に利用できる汎用的手法を開発し、その妥当性を示した。また、ルーズなice blockで構成されている場合の変形氷(非固結層)が掘削状態にある場合、氷の破壊を考慮できる数値モデルを構築した。氷には高い拘束圧が作用し、多くの場合、破壊が生じないことが推察された。一方、埋設構造物が直接氷と干渉しない場合でも、氷の移動による地盤内の土移動が構造物に付加的な応力として作用する現象(snb-scour deformation)に関する基礎的な要素模型実験を実施した。地盤内の圧力センサーのピーク値を示す模型氷の位置は、常に模型氷の隅角部が圧力センサーの直上を通過する手前であり、その水平相対距離は掘削深度の数倍に及んだ。地盤内応力は、地盤が乾燥砂の場合、氷の移動速度には依存せず、attack angle(氷の前面傾斜角)に極めて大きく依存し、angleの減少とともに応力は増大し、その影響範囲も増大した。一方、45deg以下の場合には大きな違いがないことが推察された。一連の実験結果から、地盤破壊は一定の距離間隔で順次発生するせん断すべり破壊、地盤内の過剰間隙水圧は、主に氷の速度と地盤の粒径(砂質土の場合)との比で支配されていることが分かった。次に、変形氷を構成する破壊氷片を模擬したice blockを海水に投入して再凍結させた変形氷の固結層モデルの1軸圧縮強度を調べた。供試体径(d)とblockの代表長(a)との比(d/a)が1以下の場合、普通の海氷と比べて強度は極端に減少する。一方、d/aが1以上の場合、普通の海氷と比べて、破壊モードは異なるが、強度はやや減少する程度で大きな違いはなかった。

そのシミュレーション結果と実海域での観測データと比較した結果、実海域での掘削深(Scour depth)、Scour lengthのオーダーとその確率分布は概ね一致したほか、Eventの発生率など、物理環境条件にともなう大局的な傾向特性は概ね一致し、その妥当性が示された。さらにそのシミュレーションデータを用い、パイプライン等埋設構造物のライフタイム、Keelの発生過程・発生数を考慮すれば、破壊確率(パイプラインと氷との干渉・接触確率)が計算でき、氷(keel)の地盤への掘削深推定手法をサブプログラムとした合理的な埋設深度推定手法・方法論を開発した。その概念は環境の不確定要素が卓越した場合の安全性評価が可能となる信頼性理論に立脚したものと考えることができる。また、Sub-scour deformationによる付加的な応力を考慮し、安全なパイプラインの埋設深度を推定することを目的として、昨年度実施した小規模実験に続き、中規模模型実験を実施した。両実験結果より反力と地盤内応力分布の力学的相似を明らかにした。また、地盤内応力によるパイプラインの応答解析モデルを構築し、実測値と比較した結果、両者は概ね一致した。この手法により、スケール効果を考慮したパイプラインの応答解析が可能となった。実海域でSub-Scour deformationを考慮した適切なパイプラインの埋設深度を推定した結果、地盤の相対密度が4050%では、「パイプラインをScour depthの1.6倍に埋設すれば十分である」、あるいは、「上記の埋設深度推定手法(Sub-scour deformationを考慮しない)によって推定された深度の1.6倍に埋設すれば十分である」ということが分かった。
実時間最適化手法に基づいた複数多種のロボットにおける協調行動の創発

本研究の目的は複数多種のロボットが混在する環境を管理するための実時間最適制御系の設計手法を確立し,複数のロボットの協調行動を創発する制御手法への発展をねらったものである.本研究は非線形最適制御の分野で使われる数値解法アルゴリズムをロボットの行動決定アルゴリズムとして実装する手法(アルゴリズミックコントローラ)を基幹とする実時間制御に基づくものであり,本手法によってロボットは,自らその瞬間に解決すべき問題を時々刻々の状況に応じて再構築し,瞬時に最適な解を逐次導出する実時間制御系が構築された.本手法における拡張として,数値的ロバスト性能の向上をねらったアルゴリズムを開発し,環境の変化に対する適応型のアルゴリズミックコントローラの提案を行い,国際会議等での発表を行った.実機実験上想定される観測ノイズ等に対してもロバストな制御手法の確立は重要であり,さまざまな応用に対する本手法の有用性の確認が必要である.先行研究によって二輪型の移動ロボットに対してシミュレーションおよび実機実験により,提案手法が有効に機能することが示されており,提案手法をもとに,対象とするロボットが非線形かつ不安定なシステムである場合についても実時間制御が可能であることを数値シミュレーションにより確認し,外乱等に対するロバスト性も確認された.また,群知能の応用手法として粒子群最適化手法に関する検討も加えた.しかし多種のロボットの混在環境に対する提案手法の適用に関しては課題が多く十分な検討は行われなかったが,本手法がロボットの制御技術において有効であることを確認した.複数あるいは多種のロボットが共存する環境は,近年ますます増えており,このような環境の中で動作するロボットを実現するための知的な実時間制御システムの開発が望まれている.本研究の目的は複数多種のロボットが混在する環境を管理するための実時間最適制御系の設計手法を確立し,複数のロボットの協調行動を創発する制御手法へ発展させることである.まず本年度は最適制御の分野で使われる数値解法アルゴリズムをロボットの行動決定アルゴリズムとして実装する手法(アルゴリズミックコントローラ)に関しいくつかの拡張を行った.そして,時々刻々の状況におかれた各ロボットが,自らその瞬間に解決すべき問題を再構築し,状況に応じた最適な解を刻々導出する実時間制御系を構築した.主要な結果としては,数値的ロバスト性能の向上をねらったものであり,環境の変化に対する適応型のアルゴリズミックコントローラの提案を行い,国際会議等での発表を行った.以上の成果により本手法が実機実験上想定される観測ノイズ等に対してもロバストな制御手法であることが分かってきた.また,先の研究により二輪型の移動ロボットに対してシミュレーションおよび実機実験により,提案手法が有効に機能することが示されており,今年度は提案手法をもとに,対象とするロボットが非線形かつ不安定なシステムである場合についても実時間制御が可能であることを数値シミュレーションにより確認した.本研究の目的は複数多種のロボットが混在する環境を管理するための実時間最適制御系の設計手法を確立し,複数のロボットの協調行動を創発する制御手法への発展をねらったものである.本研究は非線形最適制御の分野で使われる数値解法アルゴリズムをロボットの行動決定アルゴリズムとして実装する手法(アルゴリズミックコントローラ)を基幹とする実時間制御に基づくものであり,本手法によってロボットは,自らその瞬間に解決すべき問題を時々刻々の状況に応じて再構築し,瞬時に最適な解を逐次導出する実時間制御系が構築された.本手法における拡張として,数値的ロバスト性能の向上をねらったアルゴリズムを開発し,環境の変化に対する適応型のアルゴリズミックコントローラの提案を行い,国際会議等での発表を行った.実機実験上想定される観測ノイズ等に対してもロバストな制御手法の確立は重要であり,さまざまな応用に対する本手法の有用性の確認が必要である.先行研究によって二輪型の移動ロボットに対してシミュレーションおよび実機実験により,提案手法が有効に機能することが示されており,提案手法をもとに,対象とするロボットが非線形かつ不安定なシステムである場合についても実時間制御が可能であることを数値シミュレーションにより確認し,外乱等に対するロバスト性も確認された.また,群知能の応用手法として粒子群最適化手法に関する検討も加えた.しかし多種のロボットの混在環境に対する提案手法の適用に関しては課題が多く十分な検討は行われなかったが,本手法がロボットの制御技術において有効であることを確認した.
慣性核融合動力炉設計に関する国際共同プログラムのための企画調査研究

国内での調査活動と共に、国外における研究者、研究組織との連係、共同作業により企画調査研究を実施した。(A)技術評価(1)これまで我が国において実施された慣性核融合動力炉設計研究を中心として、レヴュー作業を実施し、技術的な諸課題を慣性核融合動力炉に普遍的なものと、コンセプト固有のものとに整理した。(2)それぞれの技術課題について炉を構成する炉チャンバードライバー燃料ペレット、システムインテグレーションにつういて、それぞれ専門的な立場より定量的な検討を行い、必要な研究開発(R&D)の量、難易度等を評価した。(3)現在の技術水準より格段に高度な仕様が要求され、革新的ブレークスルーを必要とする技術課題を明確にした。(B)国際比較と研究企画(2)慣性核融合動力炉へ向けた国際的な研究協力、共同研究立案のためのより広範な炉工学に関する研究開発資源の調査をフランス、イタリア、アメリカ、ドイツ、オランダにおいて行い、国際的なネットワーク作成のためのデータベースえお構築した。(C)具体的な活動技術評価を行うため、炉チャンバー、ドライバー、燃料ペレット、動力炉システムインテグレーションの4つの基盤要素技術分野について、それぞれの専門家による調査検討作業の結果を総合するために、平成11年8月27日に大阪大学、平成11年12月910日に核融合化学研究所において2回の全体会合を持った。サブグループ作業会として、平成12年2月1819日に電気通信大においてドライバー作業会を開催した。さらに平成12年3月67日にはペレット、ドライバー、燃料ペレット、動力炉システムに関する作業、次年度以降へ向けての企画検討を阪大レーザー研においてサブグループ毎に行った。国際的な共同作業については、E-メイル等電子情報メディアを活用して企画調査作業を進めた。また、フランス、アメリカにおけるワークショップを共同で開催し、参加して詳細なつめを行った。以上、得られた企画調査の成果は、将来における慣性核融合動力炉設計に関する国際的な共同研究開発プロジェクトの策定に資すると考えられる。
超薄膜ジアリールエテンポリマーのフォトクロミック反応挙動と物性評価

本研究では、フォトクロミック化合物であるジアリールエテンポリマー薄膜、ガラス基板へのジアリールエテンの固定化およびジアリールエテンポリマーを被覆した金ナノ粒子を合成し、そのフォトクロミック反応挙動および物性評価について研究した。得られた薄膜は溶液中および固体状態においても高効率なフォトクロミック反応を示すことが明らかとなった。本研究では、フォトクロミックポリマーのガラス基板への超薄膜作製および金ナノ粒子への固定化を行い、それらのフォトクロミック反応挙動について検討した。まず、構造の異なるフォトクロミックジアリールエテンポリマーを合成し、石英ガラス基板上へスピンコートすることによって超薄膜の作製を行った。超薄膜のフォトクロミック反応挙動は反応率の違いによる量子収率の変化として評価した。その結果、溶液中ではジアリールエテンが反応可能なコンフォメーションと反応不可能なコンフォメーションに存在するため、閉環反応量子収率は反応率に依存せず一定となった。一方、固体状態ではそれぞれのコンフォメーションは固定されているため、反応に伴って量子収率は低下し、光定常状態で最小となった。次に、ジアリールエテンを有するスチレンモノマーを合成し、可逆的付加開裂型連鎖移動(RAFT)重合によって分子量と末端基の制御されたポリマーの合成を行った。末端基には、定量的にチオエステル基が導入され、SHに変換後、ジアリールエテンポリマーを被覆した金ナノ粒子を作製した。ジアリールエテンポリマーを被覆した金ナノ粒子のフォトクロミック反応挙動について検討した結果、高密度でジアリールエテン色素が導入されているため、プラズモン共鳴吸収とジアリールエテン閉環体との分光学的な相互作用が明らかとなり、反応のクエンチ、およびジアリールエテン閉環体の吸収波長のシフトが観察され、金ナノ粒子周辺の屈折率に大きく依存することが明らかとなった。このように、金ナノ粒子周辺の環境をフォトクロミック化合物の吸収波長のシフトからセンシングできることが明らかとなった。本研究ではフォトクロミックジアリールエテンを有する超薄膜のフォトクロミック反応挙動を明らかにするために、ガラス基板上でのジアリールエテンポリマーの超薄膜作製および金属ナノ粒子表面でのジアリールエテンポリマー被覆を行い、それらのフォトクロミック反応挙動について検討している。(1)フォトクロミックジアリールエテンブロックポリマーの合成と金ナノ粒子の作製ならびにそれらのフォトクロミック挙動:ジアリールエテンモノマーとスチレンとのブロックポリマーを、可逆的付加開裂型連鎖移動重合によって分子量、末端基、連鎖長の制御されたブロックポリマーの合成を行い、金ナノ粒子に被覆したジアリールエテンポリマー被覆金ナノ粒子の作製を行った。その結果、ジアリールエテン色素を金ナノ粒子から距離を変えて導入することが可能であり、フォトクロミック分子を金表面から離すことによって励起状態のクエンチングを抑えることができた。(2)ガラス基板上へのジアリールエテンポリマーの固定化とそれらのフォトクロミック反応挙動:フォトクロミックジアリールエテン分子をシランカップリング剤でガラス基板上への固定化を行っている。その結果、ガラス基板上への固定化を吸収スペクトルによって明らかとし、理論的に密な状態に比べて50%程度の固定化であることが明らかとなった。現在、フォトクロミック反応に伴う撥水性の制御を試みている。本研究ではフォトクロミックジアリールエテンを有する超薄膜のフォトクロミック反応挙動を明らかにするために、ガラス基板上でのジアリールエテンの超薄膜作製およびそれらのフォトクロミック反応挙動について検討している。(1)ガラス基板上へのジアリールエテンの固定化とそれらのフォトクロミック反応挙動:フォトクロミックジアリールエテン分子をシランカップリング剤でガラス基板上への固定化に成功した。被覆率は1.5分子/nm^2であり、高い密度でフォトクロミックジアリールエテンを被覆することができた。分子が隣接しているため、フォトクロミック反応が抑制されることが予想されるが、予想に反して高い反応率まで反応が進行することが吸収スペクトルの測定から明らかになった。現在、論文の執筆中である。(2)熱と光に応答するポリマーの合成:フォトクロミック化合物の中でも光反応に伴いイオン性を有するスピロピランモノマーと熱応答性を示すN-イソプロピルアクリルアミドとの共重合を行い、得られたポリマーの光および熱応答について検討した。スピロピランを数%導入することにより、ポリN-イソプロピルアクリルアミドのLCSTが維持されることが明らかとなった。さらに、紫外光・可視光照射に伴いわずかながらもLCSTの変化が見られた。当初、大きなLCST変化を期待し、それをガラス基板に固定することを目的としていたが達成することができなかった。(3)ポリマー中でのジアリールエテンの結晶成長とその薄膜の光による濡れ性の制御:ある種のジアリールエテンとPMMAのフィルムを130°Cに加熱すると、ジアリールエテンの結晶が析出した。光を利用することにより結晶成長を制御でき、フォトパターニングに成功した。接触角は82°から117°まで変化した。
様々な組み合わせ問題におけるグレブナー基底の有効性の検証

1)最尤復号の問題に付随する格子イデアルについて調べ,符号が完全符号のときは,復号に必要なイデアルの次数順序に関するグレブナー基底が,最小重みの符号語だけで完全に決まることを示した.2)最大流問題を整数計画問題として定式化し,最大流問題に付随する整数計画問題の係数行列は縮小接続行列のローレンス持ち上げとして得られることから,最大流問題に付随するトーリックイデアルの普遍グレブナー基底が,有向グラフにおい辺の向きを無視した閉路に対応する2項式と辺の向きを無視した始点から終点への路に対応する2項式全体の和集合からなることを示した.1)最尤復号の問題に付随する格子イデアルについて調べ,符号が完全符号のときは,復号に必要なイデアルの次数順序に関するグレブナー基底が,最小重みの符号語だけで完全に決まることを示した.2)最大流問題を整数計画問題として定式化し,最大流問題に付随する整数計画問題の係数行列は縮小接続行列のローレンス持ち上げとして得られることから,最大流問題に付随するトーリックイデアルの普遍グレブナー基底が,有向グラフにおい辺の向きを無視した閉路に対応する2項式と辺の向きを無視した始点から終点への路に対応する2項式全体の和集合からなることを示した.1)グレブナー基底を用いた2元線形符号の最尤復号(池上・楫アルゴリズム)の研究様々なパラメータをもつ2元BCH符号に対して,付随するイデアルのグレブナー基底を数式処理システムAsirとSingularを用いて具体的に計算した.その結果,現存の計算機で計算できるのは符号長63程度であることがあきらかとなった.この符号長は実用上の符号長である127ないし255に比べて小さく,グレブナー基底の計算がこの程度の符号長で破綻するということになると,このアルゴリズムの実装は今のままでは非常に難しいといえる.しかし,このような計算の過程で,情報長が最も小さいBCH符号(最小距離が3の符号)に対してその符号に付随するイデアルの次数順序に関するグレブナー基底が,最小重みの符号語から完全に決まることが観察され,その事実は,完全符号の場合に一般化された予想として定式化され,その証明を与えることができた.さらに,非常に一般的な2元符号に対して,符号に付随するイデアルの辞書式順序に関するグレブナー基底は特別な形になることを証明することができた.前者は,符号に付随するイデアルのグレブナー基底が符号の組み合わせ的な性質から決まる場合があることを示唆しており,他のパラメータをもつBCH符号についても類似の結果が得られれば,数学的に興味深いだけではなく,実用上も意味のある結果となる.2)トーリックイデアルを用いた最大流問題の解法アルゴリズムについてグラフのネットワーク問題の代表例である最大流問題を標準形の整数計画問題として定式化し,最大竜問題に付随するトーリックイデアルがどのようなものであるかを明らかにし,さらに,最大流問題の緩和問題に付随するトーリックイデアルについていくつかの結果を得た.以上の結果の一部はは2006年9月筑波大学で開催された応用数理学会において以下のようなタイトルで発表された・吉武純子,渡逸芳英,池上大介「グレブナー基底を用いた最尤復号法」日本応用数理学会年会,筑波大学,2006年9月17日・宮城奈津子,渡逸芳英,池上大介「トーリックイデアルのグレブナー基底と最大流問題」日本応用数理学会年会,筑波大学2007年9月17日1)最大流問題に付随ずるトーリックイデアルの研究昨年度の研究成果として,最大流問題を標準形の整数計画問題として定式化を行った.整数計画問題の係数行列を調べてみると,ネットワーを定義するグラフの接続行列から,始点と終点に対応する2行を除いた行列(縮小接続行列)のローンス持ち上げになっていることがわった.そこでまず手始めに,縮小接続行列のトーリックイデアルについて研究することにした.このようなトーリックイデアルの生成系を求めるにはまず,縮小接続行列の整数核の生成系を求める必要がある.我々はこのような整数核がグラフの始点から終点に至る路を表すベケトルによって生成されることを証明した.さらに、この結果とストルムフェルスらの結果を用いれは、縮小接続行列に付随するトーリックイデアルは整数核の生成系に対応する2項式だけから,飽和商計算なしで生成されることがわかった.この結果は北海道大学での応用数理学会年会で発表され,発表者宮城奈津子は若手講演者賞を受賞した.2)整数計画を用いたRNA結合2次構造予測シュードノットなしのRNA結合2次結合予測の問題は,2次構造する塩基対の水素結合のエネルギーの総合を最小にする組み合わせ最適化問題と考えられ,通常はダイナミカルプログラミングの手法などを使って解くことができる.われわれの研究ではこの問題を整数計画問題として定式化し,その整数計画問題を近年著しく開発が進んでいる商用の最適化ソルバーを用いて解くことを試みた.用いたソルバーはアイログ社のCPLEXである.整数計画として定式化することにより計算量は大きくなるが,解くべき問題の変更等には柔軟対応が可能となる.計算機実験の結果,ある程度のサイズの問題に対しては,われわれの手法は有功であることが確かめられた.ネットワーク計画問題の代表例である最大流問題は,ネットワークを定義する有向グラフの縮小接続行列(接続行列から第1行と最終行を除いたもの)を用いて,線形計画問題として定式化される.

さらに,ネットワークの容量が正の整数なら,フロー整数定理により,最大流問題は整数計画問題となる.我々はこの整数計画問題に付随するトーリックイデアルの性質を研究してきた.昨年度までの我々の研究で,このようなトーリックイデアルはユニモジュラーラティスのローレンスイデアルであり,ある単項式順序に関するグレブナー基底は必然的に普遍グレブナー基底となることが判っていた.さらに,計算機実験の結果,このようなトーリックイデアルの(普遍)グレブナー基底はネットワークを定義するグラフのサーキット全体に対応する2項式全体の集合と始点から終点に至る路に対応する2項式全体の集合の和集合に一致するという予想を得ていた.今年度,この予想に取り組み,大学院生渡辺扇之介,産総研池上大介の協力を得て完全な証明を与えることに成功した.その成果は2008年9月17日から19日東京大学柏キャンパスで行われた応用数理学会の年会で発表された.
複雑な構造を持つ音声言語の語調に関する文法的研究

通説によれば、文字言語の構造は複雑で音声言語の構造は断片的である。ところが、「カチだ」「さっきからカチカチカチうるさい」は不自然な一方「カチカチだ」「さっきからカチカチカチカチうつさい」は自然というように、音声言語は複雑な構造を持つ(好む)ことがある。本研究課題は音声言語のあり方(語調)を文法的に検討し、これを理解するための基礎を築くものである。結論として得たのは、問題の鍵は「語」という概念の、音韻・形態・語種などが絡んだ汎モジュール性にあるということである。また、オノマトペの本質がその鮮明な意味やアイコニックな意味ー形式対応よりも遂行性という発話行為的側面にあることも示された。今年度は、本研究課題が追求する音声言語の構造的複雑さを、「話し言葉が有する構造的複雑さ」全般の中に位置づけるとともに、研究集会を通して、本研究課題を、研究代表者が追求している別の現象(通称「ショーアップ語」)と関連づけて発話行為論的に展開する着想を得た。(この内容は学会誌に論文として投稿した。現時点で審査中のため、これ以上具体的な言及は避けさせていただきたいと思います。)通説によれば、文字言語の構造は複雑で音声言語の構造は断片的である。平成24年度は,音楽的言語と文法について、主に調査関連の作業パッケージ「日本語調査」「他言語調査」「コーパス調査」に重点を置いて研究を進めた。「日本語調査」については、日本語母語話者である研究者(申請者)の内省に基づく調査を進めるとともに、関連文献の調査を行った。「他言語調査」については、対句構成が文法的効果を持つ中国語について、母語話者の調査を進めるとともに、文献調査を行った。「コーパス調査」については、[幼児ー母親]の対話を中心とする音声言語データベース(通称「エミちゃんデータ」)について調査を行った。作業を通じて得られた成果の一部を、日本認知科学会大会ならびに九州大学言語学研究会で発表した。通説によれば、音声言語は文字言語と比べて断片的で単純な構造を持つが、実はこの通説に反して、音声言語は構造的複雑さを持つことがある。本研究課題はその構造的複雑さの解明をめざしたものだが、実は申請時にはその複雑さの一端しか視野に入れられていなかった。研究を進める中で、音声言語のさまざまな構造的複雑さが浮上してきた。そこで音声言語の構造的複雑さを観察・分類した上で、本研究課題が追求してきた複雑さをその中に位置づけ、他の複雑さとの違いを明らかにした。さらに、これまで本研究課題のもとで追求してきた音声言語の構造的複雑さを、これまで別物と考えられてきた現象(ショーアップ語)と結びつけるという着想を得て発展させた。より具体的には、ショーアップ語を遂行的オノマトペととらえるという新しい発想のもとで、これまで必ずしも重視されていなかったオノマトペの文外独立用法こそが、オノマトペの本質として位置づけられることを示し、このことをオノマトペの利活用も含めて、学会誌に論文として掲載した。つまり、オノマトペの本質は、よく論じられるような、意味と形式のアイコニックな結びつきや、意味の鮮明さにあるのではない。それらの性質は、オノマトペとは異なる語種(和語・漢語・外来語)の語に典型的なオノマトペの形態をとらせることでも実現できる性質である。オノマトペが他の語種と決定的に異なるのは、その遂行性という発話行為論的な部分にある。論文では以上のことを実際の例を用いて具体的に示した。言語学予定している実験に本格的に踏み込めていないので、完全に順調とは言えないが、これは実験に先立つ理論的な部分の考察が他の研究文脈と結びついて当初の想定以上に重要な結果を生み、その成果をまとめて発表する作業が続いているためで、この遅延が研究全体に対して否定的な意味合いを持つとは考えていない。「区分」の選択肢は4つで、肯定的な選択肢2のうち最上位を避けて(2)とした次第である。当初の計画において24年度の目標とした音楽的言語の調査は、研究経費の縮小と、コーパス(「エミちゃんデータ」)を管理されていた杉藤美代子先生のご逝去のために、残念ながら小規模なものとせざるを得なかったが、それでも全て進めることができ、話しことばの複雑さに関するマクドゥーガルらの先行研究の知見を得ることができた。その結果、「語」「句」などの文法的単位が、語種・長さ・品詞などの情報が複合された汎モジュール的なあり方をしているのではないかという、新たな展開への手がかりをつかむことができた。成果は日本認知科学会大会と九州大学言語学研究会で発表し、話しことばの複雑さについて、さまざまなアドバイスを得ることができ、さらに今後の展開へのヒントをつかむことができた。

現時点で学会誌に投稿中の論文の採否にもよるが、これまで本研究課題で追求してきた音声言語の構造的複雑さを上位レベルのものと下位レベルのものに分け、上位レベルのものについては意味的な動機も関与してくるので後にまわし、下位レベルの複雑さを成立させている音韻的な動機を、発話行為的な観点から検討するという方向が見えてきた。今後は、音楽的言語それ自体の構造を解き明かすことだけでなく、音楽的言語の観察を通して、それらが「語」「句」そして「文」などの文法的単位の汎モジュール的なあり方についての貢献ともなるよう、より一般的な文法的視野からさらに考察を進める予定である。研究経費の規模に対応すべく、実験的パラダイムに基づく検証を検討課題とする。25年度は、「語」「句」などの文法的単位の汎モジュール的なあり方について、24年度に引き続き調査を進めたい。得られた知見の一部は、実験的パラダイムに基づく検証を検討するとともに、日本語学会春季大会シンポジウム他で発表する他、話しことばに関する著書の中でも発表したい。そのために旅費と事務補助員雇用費を要する。
極薄シリコン／シリコン酸化膜二次元量子構造への電子トンネル注入発光デバイスの研究

インジウムスズ酸化物/極薄シリコン酸化膜/極薄シリコン層/埋込シリコン酸化膜デバイスから、シリコン層厚さが薄くなるとエネルギーが高くなるエレクトロルミネッセンスピークを観測した。ピークは、二次元構造における量子閉じ込め効果に因ることを示している。プロジェクター縮小光学系を使用し、N-フルオロピリジニウム塩を用いた光エッチングにより所定表面領域の極薄シリコン層厚さ均一性を向上させる薄膜化法を開発した。N-フルオロピリジニウム塩を用いた光エッチングによるシリコン層厚さ均一化法を開発し、シリコン・オン・インシュレータ基板のシリコン層厚さの面内ばらつきを光エッチングにより低減した。シリコン・オン・インシュレータ基板上にインジウムスズ酸化物/極薄シリコン酸化膜/極薄シリコン層/埋込シリコン酸化膜構造発光デバイスを製作する技術を開発し、光エッチングによるシリコン層厚さ均一化プロセスを組み込んだデバイス製作法を開発した。発光特性の測定・解析を行い、極薄シリコン酸化膜/極薄シリコン層/埋込シリコン酸化膜構造のフォトルミネッセンス特性においてバルクシリコンバンドギャップより大きいエネルギーの二つのピークを観測し、シリコン層の薄膜化に伴って高エネルギー側へシフトするピークと、シリコン層厚さに依存しないピークに分離された。シリコン層厚さに依存するピークは、二次元構造における量子閉じ込め効果による発光であると考えられる。ピークの高エネルギー側へのシフトは、シリコン層のエネルギーギャップの増大を示唆している。シリコン層厚さに依存しないピークは、シリコン/シリコン酸化膜界面のトラップを介した発光であると考えられる。発光デバイスのエレクトロルミネッセンス特性においても二つのピークを観測し、量子閉じ込め効果による発光ピークとトラップを介した発光ピークに分離された。エレクトロルミネッセンス特性における発光ピークエネルギーは、フォトルミネッセン特性におけるピークエネルギーにほぼ一致した。光エッチングによりシリコン層厚さを均一化した発光デバイスのエレクトロルミネッセンス特性においてバルクシリコンバンドギャップより大きいエネルギーの高強度発光を観測した。バルクシリコンバンドギャップより大きいエネルギーの発光は、光配線発光部への応用上重要である。シリコン・オン・インシュレータ基板上に製作した極薄シリコン酸化膜/極薄シリコン層/埋込シリコン酸化膜構造のフォトルミネッセンス特性のシリコン層厚さ依存性において、バルクシリコンバンドギャップより大きいエネルギーの発光を観測し、シリコン層の薄膜化に伴って高エネルギー側へシフトするピークは二次元構造における量子閉じ込め効果による発光、シリコン層厚さに依存しないピークはシリコン/シリコン酸化膜界面のトラップ準位を介した発光であると考えられる。インジウムスズ酸化物/極薄シリコン酸化膜/極薄シリコン層/埋込シリコン酸化膜構造デバイスのエレクトロルミネッセンス特性のシリコン層厚さ依存性において、バルクシリコンバンドギャップより大きいエネルギーのピークを観測し、シリコン層の薄膜化に伴ってピークは高エネルギー側へシフトし、ピークの半値幅が狭い発光を観測した。発光波長のシリコン層厚さ依存性は、発光波長をシリコン層厚さにより制御できることを示唆しており、光配線発光部への応用上重要である。シリコン酸化膜を形成しないインジウムスズ酸化物/極薄シリコン層/埋込シリコン酸化膜構造デバイスのエレクトロルミネッセンス特性において、バルクシリコンバンドギャップより大きいエネルギーの発光は観測されなかった。シリコン酸化膜を形成したデバイスでは、バルクシリコンバンドギャップより大きいエネルギーの発光を観測した。シリコン酸化膜は、高いエネルギーの電子のシリコンへの注入に寄与していることを示唆している。発光特性のシリコン層厚さ依存性の解明においては、フォトルミネッセンス特性を測定し、シリコン層の薄膜化に伴って高エネルギー側にシフトする二次元構造量子閉じ込め効果による発光とシリコン層厚さに依存しないシリコン/シリコン酸化膜界面のトラップ準位を介した発光を観測した。また、エレクトロルミネッセンス特性を測定し、シリコン層の薄膜化に伴って高エネルギー側にシフトする二次元構造量子閉じ込め効果による発光を観測し、ピークの半値幅が狭い発光を観測した。発光特性のシリコン酸化膜厚さ依存性の解明においては、シリコン酸化膜を形成しないデバイスのエレクトロルミネッセンス特性を測定し、バルクシリコンバンドギャップより大きいエネルギーの発光は観測されなかった。シリコン・オン・インシュレータ基板上に製作したインジウムスズ酸化物/極薄シリコン酸化膜/極薄シリコン層/埋込シリコン酸化膜構造デバイスのエレクトロルミネッセンス特性において、バルクシリコンのバンドギャップより大きいエネルギーの発光を観測し、シリコン層が薄いとエネルギーが高い発光とシリコン層厚さに依存しない発光を観測した。シリコン層厚さに依存する発光は二次元構造における量子閉じ込め効果による発光、シリコン層厚さに依存しない発光はシリコン/シリコン酸化膜界面のトラップ準位を介した発光であると考えられる。インジウムスズ酸化物/極薄シリコン酸化膜/極薄シリコン層/埋込シリコン酸化膜構造デバイスのエネルギーバンド図を明らかにした。インジウムスズ酸化物のバンドギャップは分光光度計を用いて測定し、インジウムスズ酸化物と極薄シリコン酸化膜の価電子帯上端の差はX線光電子分光法により測定した。エネルギーバンド図は、高いエネルギーの電子がシリコンの励起状態へトンネル注入されることを示唆している。光エッチングにより所定表面領域のシリコン層厚さ均一性を向上させる薄膜化法を確立した。

分光エリプソメータを用いてシリコン層の厚さ分布を測定し、エッチング速度の光照射強度依存性を基に、設計エッチング量を光強度に反映させた光強度分布パターンを作成し、プロジェクター縮小光学系を用いてN-フルオロピリジニウム塩を塗布したシリコン層表面に投影した。1回の光照射により、所定表面領域で厚さの面内ばらつきが小さい極薄シリコン層を形成した。所定のエッチング領域の外側に比較的厚いシリコン層がフレームとして残るため、光エッチング後の極薄シリコン層の剥がれや熱酸化後のシリコン島の形成は観測されなかった。インジウムスズ酸化物/極薄シリコン酸化膜/極薄シリコン層/埋込シリコン酸化膜デバイスから、シリコン層厚さが薄くなるとエネルギーが高くなるエレクトロルミネッセンスピークを観測した。ピークは、二次元構造における量子閉じ込め効果に因ることを示している。プロジェクター縮小光学系を使用し、N-フルオロピリジニウム塩を用いた光エッチングにより所定表面領域の極薄シリコン層厚さ均一性を向上させる薄膜化法を開発した。光エッチングによるシリコン層厚さ均一化法の開発については、均一な厚さのシリコン層を有する発光デバイスの発光特性において高効率発光の端緒となる高強度発光を観測した。デバイスの製作においては、光エッチングによるシリコン層厚さ均一化プロセスを組み込んだデバイス製作法を開発した。発光特性の測定・解析においては、フォトルミネッセンス特性とエレクトロルミネッセンス特性を測定し、二次元構造における量子閉じ込め効果による発光とシリコン/シリコン酸化膜界面のトラップを介した発光を観測した。研究を研究計画通りに遂行する。発光特性のシリコン層厚さ依存性の解明と発光特性のシリコン酸化膜厚さ依存性の解明を継続して推進する。特に、発光波長のシリコン層厚さ依存性を解明し、発光波長の制御法を開発する。シリコンへ注入される電子数のシリコン酸化膜厚さ依存性を解明し、発光の高効率電子注入を明らかにする。また、高効率発光デバイスの開発を行う。特に、発光のメカニズムを解明するとともに、高効率で発光するデバイスの構造を明らかにする。工学研究を研究計画通りに遂行する。発光特性のシリコン層厚さ依存性の解明を継続して推進する。特に、発光強度のシリコン層厚さ依存性を解明し、シリコン層バンド構造の間接遷移から準直接遷移への移行を明らかにする。また、発光特性のシリコン酸化膜厚さ依存性の解明を行う。特に、発光強度のシリコン酸化膜厚さ依存性を解明し、発光の高効率電子注入を明らかにする。研究計画調書に、今年度の設備備品費としてマイクロプローバーの費用を記載した。
加齢による歩容変化の原因をさぐる

2080歳代の男女(81名、79名)の通常歩行及び速い歩行のビデオ撮影を行い、ストライド長、歩行周期、歩行速度、関節角度について分析した。その結果、ストライド長と歩行速度に関しては、男女とも全ての歩行速度で65歳以上の年齢集団で減少が見られ、加齢とともにさらに減少する傾向が見られた。歩行周期には加齢による変化はほとんど見られなかった。したがって、歩行速度の減少はストライド長の減少によるためである。また、歩行姿勢は加齢とともに体幹が前傾し、中腰傾向となり、関節可動域が狭くなっていくが、下肢の運動の継起はあまり変化しないということがわかった。また同じ被験者において歩行時の床反力の分析も行った。これらの分析から、加齢による歩行の変化は神経系の老化によるものでなく筋力と筋腱の弾性の低下によるものであることが示唆された。さらに階段昇降時の下肢の関節角度を5070歳代の男女(38名、107名)について調べた結果、昇段時においては、男性では加齢による変化はみられなかったが、女性では加齢によって下肢の伸筋群の短縮性収縮における筋力の衰えを示す現象が観察された。降段時では、男性、女性の双方において、加齢によって膝関節の運動域が大きくなった。また、男性の場合、50歳代では高齢者と異なり、膝が完全に伸展せずに屈曲した状態で階段を降りていた。これは、膝の伸筋である大腿四頭筋の筋力が十分にあるということを意味する。速度に関しては、女性において昇段時と同様に、高齢者ほど遅く、これは昇段時の短縮性収縮における筋力の衰えとは別に、伸張性収縮の筋力とコントロールの衰えが直接関与している可能性があるが、転倒の危険に対する恐怖心といった心理的要因の関与も無視できない。20歳代から80歳代の男女(81名、79名)の通常歩行及び速い歩行のビデオ撮影を行い、ストライド長、歩行周期、歩行速度、関節角度について分析した。また、立脚期と遊脚期の歩行1周期における割合は、年齢によってほとんど変化しなかった。関節角度に関しては、加齢とともに歩行中の体幹の前傾が大きくなり、大腿の伸展が小さくなる傾向がみられた。遊脚期において、加齢とともに膝関節の最大屈曲位における股間節の伸展が大きくなり、一方、膝関節の最大伸展位における股関節の屈曲は小さくなっていく傾向がとくに男性において顕著であった。また、各関節における屈曲と伸展の角度のピーク値のタイミングは加齢によってあまり変化しないことが認められた。すなわち、歩行姿勢は加齢とともに体幹が前傾し、中腰傾向となり、関節可動域が狭くなっていくが、下肢の運動の継起はあまり変化しないということである。加齢とともに歩幅が減少するという傾向は、大腿の前方への振り出しが小さくなり、さらに股関節が最大屈曲したときに、膝関節があまり伸展せずに足が前に出ないというのが主な原因である。このことと各関節の屈曲・伸展角度のピーク値のタイミングがあまり変化しなかったことから、加齢による歩行の変化は神経系の老化によるものでなく筋力と筋弾性の低下によるものであることが示唆された。加齢による歩行様式の変化は、階段昇降時の方が顕著になると考え、そのときの下肢の関節角度の時間的な変異を男性38名と女性107名についてしらべた。

12段の階段(蹴上16.5cm、踏面27.5cm、幅132cm、傾斜角32゚)を使用し、被験者の下肢の関節部位および爪先にマーカーを貼り付け、階段昇降動作を側面からビデオ撮影し、マーカーから関節角度の時間的な変化を求めた。その結果、昇段時においては、股関節、膝関節、足関節の運動域、最大屈曲角とそのタイミング、最大伸展角とそのタイミング、さらに速度のいずれにおいても、男性では加齢による変化はみられなかった。女性では、加齢によって股関節が最大伸展位となるタイミングが遅れ、また速度が低下することから、下肢の伸筋群の短縮性収縮(コンセントリック収縮)における筋力が衰えたか、あるいは神経からの収縮命令系の遅れによって、上体を持ち上げる動作が遅れたためと考えられる。男性にはこのような現象がみられなかったことは、男性における筋力の衰えは、女性ほど顕著でないと考えられる。降段時では、男性、女性の双方において、加齢によって膝関節の運動域が大きくなった。また、男性の場合、爪先が接地した時期にみられる膝関節の最大伸展角が、50歳代では高齢者に比べかなり大きく、膝が完全に伸展せずに屈曲した状態で階段を降りているということがわかる。これは、膝の伸筋である大腿四頭筋の筋力が十分にあるということを意味する。速度に関しては、女性において昇段時と同様に、高齢者ほど遅く、これは昇段時の短縮性収縮における筋力の衰えとは別に、伸張性収縮の筋力とコントロールの衰えが直接関与している可能性があるが、転倒の危険に対する恐怖心といった心理的要因の関与も無視できたい。
視環境の統計的特徴量に基づく適応色覚神経回路モデル

本研究では,Linskerの提案している最大情報量保持原理(Infomax principle)に基づいて色受容野を自己組織的に形成し,その色・空間特性について解析した.提案モデルは入力層,出力層の2層から成る.入力層はRGBの3枚のカラープレーンから成る.出力セルは入力セルと全結合しており,色受容野はそのシナプス荷重値に対応する.なお,入力は7×7ピクセルサイズ,出力セル数は15個とした.これらシナプス荷重値を情報量最大保原理にしたがって決定する方法は,入力データの分布や拘束条件により異なってくるが、その一つの方法として主成分分析がある.本研究では,入力データの主成分を抽出するHebb型の学習アリゴリズム:GHA(Generalized Hebbian Algorithm)を用い,色受容野の自己組織化を行なった.また,学習に用いる刺激画像として,RGB各錐体の距離に依存する空間的相関と,それらのスペクトル感度特性に依存して決まる色相関を合わせもったランダムカラーノイズ画像を用いた.提案モデルにより形成された色受容野の色選択性を調べたところ,形成された受容野は,色特異性を示すものと示さないものに分類でき,色特異性を示すものは赤-緑,黄-青という反対色性を示すことが明らかとなった.さらに,これら形成された色受容野の空間周波数特性を調べた結果,反対色表現をとり,かつband-pass特性を持つ受容野が形成されていることがわかり,これらが二重対立型受容野に対応することが明らかとなった.これまで,二重対立型受容野はカラーコントラストの検出や色恒常性の実現に関与していると考えられてきた.本研究で得られた結果は,二重対立型受容野が,こうしたタスクに依存せず,より一般的な情報処理原理の要請に従って,視覚神経系に存在することを示唆するものである.本研究では,Linskerの提案している最大情報量保持原理(Infomax principle)に基づいて色受容野を自己組織的に形成し,その色・空間特性について解析した.提案モデルは入力層,出力層の2層から成る.入力層はRGBの3枚のカラープレーンから成る.出力セルは入力セルと全結合しており,色受容野はそのシナプス荷重値に対応する.なお,入力は7×7ピクセルサイズ,出力セル数は15個とした.これらシナプス荷重値を情報量最大保原理にしたがって決定する方法は,入力データの分布や拘束条件により異なってくるが、その一つの方法として主成分分析がある.本研究では,入力データの主成分を抽出するHebb型の学習アリゴリズム:GHA(Generalized Hebbian Algorithm)を用い,色受容野の自己組織化を行なった.また,学習に用いる刺激画像として,RGB各錐体の距離に依存する空間的相関と,それらのスペクトル感度特性に依存して決まる色相関を合わせもったランダムカラーノイズ画像を用いた.提案モデルにより形成された色受容野の色選択性を調べたところ,形成された受容野は,色特異性を示すものと示さないものに分類でき,色特異性を示すものは赤-緑,黄-青という反対色性を示すことが明らかとなった.さらに,これら形成された色受容野の空間周波数特性を調べた結果,反対色表現をとり,かつband-pass特性を持つ受容野が形成されていることがわかり,これらが二重対立型受容野に対応することが明らかとなった.これまで,二重対立型受容野はカラーコントラストの検出や色恒常性の実現に関与していると考えられてきた.本研究で得られた結果は,二重対立型受容野が,こうしたタスクに依存せず,より一般的な情報処理原理の要請に従って,視覚神経系に存在することを示唆するものである.
スニッフィングリズム制御による匂い情報表現の多形化

哺乳類が匂いをくんくんと嗅ぐ行動であるスニッフィングは随意運動で,そのリズムは行動コンテキストに応じて制御されている.嗅覚一次中枢である嗅球の出神経細胞がスニッフィングリズムに同期した活動を示すことは古くから知られてきた.これまで,計算論的研究においてリズム入力を匂い情報表現に利用したモデルは存在するが,リズムの意識的制御の匂い情報表現における機能的・認知的意味は議論されていない.本研究では,スニッフィングリズム制御を,匂い情報を異なる分解能でとらえるためのアクティブな活動と捉え,システム自身が生成する時間的リズムを積極的に利用し匂いの情報表現を多形化するモデルを提案・構築した.スニッフィングsniffingとは哺乳類が匂いをくんくんと嗅ぐ行動である.スニッフィングは随意運動でありそのリズムは行動コンテキストに応じて意識的に制御されている.嗅覚情報処理ネットワークである嗅球/梨状皮質の神経細胞がスニッフィングリズムに同期した活動を示すことは古くから知られてきた.これまで,嗅覚における計算論的研究においてリズム入力を匂い情報表現に利用したモデルは存在するが,リズムの意識的制御が匂い情報表現にとってどのような機能的・認知的意味を持つかは議論されていない.本研究では,スニッフィングリズム制御を,匂い情報を異なる分解能でとらえるためのアクティブな活動と捉え,システム自身が生成する時間的リズムを積極的に利用し匂いの情報表現を多形化するモデルを提案・構築する.H25年度は救急モデル構築の第一段階として,Izhikevich神経モデルを用い,スニッフィングリズムに同期した閾値下のバイアス入力の有無と,入力強度に依存した神経発火タイミングの関係をもでるシミュレーションにより検討した.結果から,匂い入力に相当するステップ入力のオンセットからの神経応答の発火潜時はリズミックなバイアス入力により制御可能であることが分かった.各糸球体からの入力強度が強い順にMT細胞は発火し,嗅球での匂い情報表現はこの時空間的活動パターンとなる.周期的バイアス入力の存在する場合,発火潜時が入力強度に依存して線形に減少する領域が広く確保できる.これにより,同一の周期的バイアス入力条件においては,嗅球全体としての活動パターンは匂いの刺激強度に依存しないことになる.これは,嗅球における情報表現が濃度不変性を有すし,バイアス入力の周期,振幅,オフセットの変調により,ネットワークとしての発火順序を保存しながら,情報表現の時間的特性を自由に制御すること可能であることを意味する.スニッフィングsniffingとは哺乳類が匂いをくんくんと嗅ぐ行動である.スニッフィングは随意運動でありそのリズムは行動コンテキストに応じて意識的に制御されている.嗅覚情報処理ネットワークである嗅球/梨状皮質の神経細胞がスニッフィングリズムに同期した活動を示すことは古くから知られてきた.これまで,嗅覚における計算論的研究においてリズム入力を匂い情報表現に利用したモデルは存在するが,リズムの意識的制御が匂い情報表現にとってどのような機能的・認知的意味を持つかは議論されていない.本研究では,スニッフィングリズム制御を,匂い情報を異なる分解能でとらえるためのアクティブな活動と捉え,システム自身が生成する時間的リズムを積極的に利用し匂いの情報表現を多形化するモデルを提案・構築する.H26年度はH25年度に構築したIzhikevich神経モデルを複数準備し,すべてにスニッフィングリズムに同期した閾値下のバイアス入力を導入し,匂い入力パターンと入力強度を様々に設定し,同時シミュレーション下での各神経モデルの発火タイミングパターンを検討し,基本的に単体モデルから予測される時空間的活動パターンが出力されることを確認した.さらにスニッフィングリズムを模したバイアス入力の波形を変えることで,スニッフ中の時空間パターンをある程度まで制御できることを確認した.これはH25年度に予測した,ネットワークとしての発火順序を保存しながら情報表現の時間的特性を自由に制御可能であること,を確認できたことになる.スニッフィングsniffingとは哺乳類が匂いをくんくんと嗅ぐ行動である.スニッフィングは随意運動でありそのリズムは行動コンテキストに応じて意識的に制御されている.嗅覚情報処理ネットワークである嗅球/梨状皮質の神経細胞がスニッフィングリズムに同期した活動を示すことは古くから知られてきた.これまで,嗅覚における計算論的研究においてリズム入力を匂い情報表現に利用したモデルは存在するが,リズムの意識的制御が匂い情報表現にとってどのような機能的・認知的意味を持つかは議論されていない.本研究では,スニッフィングリズム制御を,匂い情報を異なる分解能でとらえるためのアクティブな活動と捉え,システム自身が生成する時間的リズムを積極的に利用し匂いの情報表現を多形化するモデルを提案・構築する.H27年度はIzhikevich神経モデルにより嗅球ネットワークの出力細胞であるMT細胞をモデル化し,これと一次遅れ素子でモデル化した抑制性介在細胞モデル2タイプ(糸球体内抑制タイプ,糸球体間抑制タイプ)を組み合わせることで糸球体モジュールを構成した.糸球体間の抑制は,最も強いものが勝ち残る性質をネットワークに与え,糸球体内抑制は定常入力に対してリズミックな応答を生成する効果を持つ.これが組み合わさることで,ネットワークの創発的性質として糸球体への入力強度順にMT細胞が発火し,このパターンは持続的に繰り返すことを確認した.

ここにスニッフィング入力を導入することで,パターンは一過性となり,糸球体入力が入力強度順に活動するMT細胞の一過性時空間パターンとしてコードされる.さらにスニッフィング入力の強度や時間的構造を変えることで,匂いの情報表現は多形化し,かつ,自在に制御可能であることを明らかにした.哺乳類が匂いをくんくんと嗅ぐ行動であるスニッフィングは随意運動で,そのリズムは行動コンテキストに応じて制御されている.嗅覚一次中枢である嗅球の出神経細胞がスニッフィングリズムに同期した活動を示すことは古くから知られてきた.これまで,計算論的研究においてリズム入力を匂い情報表現に利用したモデルは存在するが,リズムの意識的制御の匂い情報表現における機能的・認知的意味は議論されていない.本研究では,スニッフィングリズム制御を,匂い情報を異なる分解能でとらえるためのアクティブな活動と捉え,システム自身が生成する時間的リズムを積極的に利用し匂いの情報表現を多形化するモデルを提案・構築した.計画に即して,ネットワークシミュレーションにより,匂い情報表現の多形性制御をスニッフィングリズム変調により可能であることが確認できたため.生物情報学当初の予定通り,H27年度以降は,高次ネットワークモデルとトイモデル構築を進めて行く.申請書に記したH25年度計画に即して,脳における匂い情報表現の多形性制御という視点から,スニッフィングリズム変調による情報表現の制御可能性を,神経細胞モデルのシミュレーションにより検討し,呼吸リズムをアクティブに制御することで物理化学的に同一の匂いからでも様々な情報を取り出すことができる可能性を示すことができたため.成果発表に関わる点で多少の遅れがあったため,次年度執行に回した.当初の予定通り,H26年度以降は,嗅球ネットワークモデルシミュレーションと高次ネットワークのモデル構築を進めて行く.繰り越し分は早急にこれらを執行し,当初予定通りH27年度分の予算も執行する予定である.新規に購入した計算機シミュレータ(MacPro)は本来2013年9月ごろ購入予定であったが,発売が遅れたため,購入時期が2014年1月となってしまった.このため,当初モデル構築と同時に行う予定であったシミュレータ環境の整備が年度ないにできなかった.繰り越し分は早急にこれらを執行し,当初予定通りH26年度分の予算も執行する予定である.