hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
非定常歩行特性を考慮した2足歩行機械の動的総合

腰部に対する足部の相対運動を創成するための脚機構および歩行機械の動的安定性を保持するための姿勢制御機構からなる2足歩行機械について,歩幅および歩行速度変更と共に傾斜面歩行,段差面歩行および旋回歩行を可能にする脚機構の総合および外乱に対する姿勢制御系の構成を行った。まず,種々の歩幅,歩行面傾斜角および段差形状に対する可調整足関節軌跡創成機構の原動節長および静止対偶位置の二つの調整量を求め,この可調整足関節軌跡創成機構は歩幅,歩行面傾斜角および段差形状の大きな変化にも対応可能であることを確認した.さらに,この可調整足関節軌跡創成機構に組み合わされる足部駆動機構について,種々の歩幅で,しかも水平面のほかに傾斜面や段差面に適応して歩行するために必要な足部諸寸法を決定した.つぎに,歩行機械が前後方向に作用する外乱モ-メントに抗して安定な歩行を行うために,歩行機械腰部上に搭載される補償機構の形式として,釣合質量が腰部に対して下方にある振子形をとりあげ,歩行機械腰部上に搭載されたレ-ト・ジャイロにより検出される腰部揺動角をもとに補償機構の入力を決定し,姿勢制御を行うフィ-ドバック系を構成した.この制御系を含む補償機構について,シミュレ-ションおよび実験により姿勢制御特性を解析した.その結果をもとに,振子形の補償機構を歩行機械腰部上に搭載してフィ-ドフォワ-ド制御と共にフィ-ドバック制御をも加えた姿勢制御系を構成し,種々の外乱モ-メントについて歩行シミュレ-ションを行い,本研究で構成した姿勢制御系の有効性を確認した.腰部に対する足部の相対運動を創成するための脚機構および歩行機械の動的安定性を保持するための姿勢制御機構からなる2足歩行機械について,歩幅および歩行速度変更と共に傾斜面歩行,段差面歩行および旋回歩行を可能にする脚機構の総合および外乱に対する姿勢制御系の構成を行った。まず,種々の歩幅,歩行面傾斜角および段差形状に対する可調整足関節軌跡創成機構の原動節長および静止対偶位置の二つの調整量を求め,この可調整足関節軌跡創成機構は歩幅,歩行面傾斜角および段差形状の大きな変化にも対応可能であることを確認した.さらに,この可調整足関節軌跡創成機構に組み合わされる足部駆動機構について,種々の歩幅で,しかも水平面のほかに傾斜面や段差面に適応して歩行するために必要な足部諸寸法を決定した.つぎに,歩行機械が前後方向に作用する外乱モ-メントに抗して安定な歩行を行うために,歩行機械腰部上に搭載される補償機構の形式として,釣合質量が腰部に対して下方にある振子形をとりあげ,歩行機械腰部上に搭載されたレ-ト・ジャイロにより検出される腰部揺動角をもとに補償機構の入力を決定し,姿勢制御を行うフィ-ドバック系を構成した.この制御系を含む補償機構について,シミュレ-ションおよび実験により姿勢制御特性を解析した.その結果をもとに,振子形の補償機構を歩行機械腰部上に搭載してフィ-ドフォワ-ド制御と共にフィ-ドバック制御をも加えた姿勢制御系を構成し,種々の外乱モ-メントについて歩行シミュレ-ションを行い,本研究で構成した姿勢制御系の有効性を確認した.
パラレルワイヤ駆動を用いた原子間結合のフォーディスプレイ

原子間結合状態の力覚提示のために,フォースディスプレイ装置の試作とその制御アルゴリズムの確立を目的として研究を行った.本装置は材料物性の解析や新材料の設計に役立てることを最終目標としている.本研究では,平成9年度に,パラレルワイヤ駆動方式による6自由度フォースディスプレイ機構の設計と試作を行った.平成10年度に,パラレルワイヤ駆動機構の制御系の製作と,原子間結合力の提示アルゴリズムの研究を行った.これらの研究により得られて成果は次のようである.1.パラレルワイヤ駆動方式を用いた原子世界のためのフォースディスプレイ装置を試作した.操作者が原子球と呼ばれるを直径60mmの剛体球を把持することにより,原子間結合力や原子運動を体感することができる.原子球を7本のワイヤで駆動することにより駆動部の低慣性化が計られ,原手球の6自由度高速運動が可能となった.しかしその反面,位置制御精度については,各目標位置における平衡ワイヤ張力の影響や,各ワイヤ長さのキャリブレーション誤差などにより,高精度な位置制御が困難であることも分かった.2.原子間結合状態の提示アルゴリズムの研究においては,原子世界と人間世界のスケーリングファクタの決定方法を提案し,1自由度機構を用いて希ガス元素の原子間結合力を操作者に提示する実験を行いその有効性を確認した.原子間相互作用としては経験的2体間ポテンシャルを用い,分子動力学法により各原子の振る舞いを計算した.操作者による着目原子への操作力に基づいて,分子動力学法により原子の進むべき位置を計算し,その位置を原子球の目標位置としてフィードバック制御を行うという方法を用いた.今後の計画として、6自由度機構を用いた力覚提示実験を行い,システムを完成させる必要がある.原子間結合状態の力覚提示のために,フォースディスプレイ装置の試作とその制御アルゴリズムの確立を目的として研究を行った.本装置は材料物性の解析や新材料の設計に役立てることを最終目標としている.本研究では,平成9年度に,パラレルワイヤ駆動方式による6自由度フォースディスプレイ機構の設計と試作を行った.平成10年度に,パラレルワイヤ駆動機構の制御系の製作と,原子間結合力の提示アルゴリズムの研究を行った.これらの研究により得られて成果は次のようである.1.パラレルワイヤ駆動方式を用いた原子世界のためのフォースディスプレイ装置を試作した.操作者が原子球と呼ばれるを直径60mmの剛体球を把持することにより,原子間結合力や原子運動を体感することができる.原子球を7本のワイヤで駆動することにより駆動部の低慣性化が計られ,原手球の6自由度高速運動が可能となった.しかしその反面,位置制御精度については,各目標位置における平衡ワイヤ張力の影響や,各ワイヤ長さのキャリブレーション誤差などにより,高精度な位置制御が困難であることも分かった.2.原子間結合状態の提示アルゴリズムの研究においては,原子世界と人間世界のスケーリングファクタの決定方法を提案し,1自由度機構を用いて希ガス元素の原子間結合力を操作者に提示する実験を行いその有効性を確認した.原子間相互作用としては経験的2体間ポテンシャルを用い,分子動力学法により各原子の振る舞いを計算した.操作者による着目原子への操作力に基づいて,分子動力学法により原子の進むべき位置を計算し,その位置を原子球の目標位置としてフィードバック制御を行うという方法を用いた.今後の計画として、6自由度機構を用いた力覚提示実験を行い,システムを完成させる必要がある.本研究の目的は、材料内原子間結合状態を提示するためのフォースディスプレイ装置を開発するための基礎技術を確立することである。平成9年度は、高速で微小力発生可能な6自由度フォースディスプレイ機構の設計と試作を行った.まず,パラレルワイヤ駆動により駆動部の低慣性化をはかり,高速,精密力制御の可能なフォースディスプレイの基本設計を行った。つぎに,運動学解析に基づいて詳細設計を行って,製作した.その仕様は次のようである.6自由度機構を構成するために,7個のDCサーボモータと7本のワイヤを使用した.良好な運動特性と力提示特性を得るために,各モータ軸には減速機を使用せずに直接プ-リを取り付けた.各プ-リにワイヤがスパイラル状に巻き付けられ,これらのワイヤにより直径60mm,質量50gの球状の物体(原子球)が高速運動するシステムになっている.操作者は,この原子球を掴んで原子間結合力や,原子運動を体感する.原子球の可動範囲は,運動学に基づく解析の結果,一辺の長さが450mmの立方体となった.原子球の定常状態の速度は15m/s,発生力は6Nである.原子球に操作者の手が触れたことを検出するために,タッチセンサを原子球に内蔵させた.平成10年度は,開発したフォースディスプレイ装置を用いて,原子球の高速運動による原子形状の提示法,計算時間遅れを有するフォースディスプレイ装置の制御法,操作者による作用力のセンシング法などを研究することが課題である.本研究の目的は、材料内原子間結合状態を提示するためのフォースディスプレイ装置を試作し,その基礎技術を確立することである。平成9年度には、パラレルワイヤ駆動方式による6自由度フォースディスプレイ機構の設計と試作を行った.本年度は,昨年度作成したパラレルワイヤ機構の制御系ハードウェア・ソフトウェアの製作を行うとともに,原子間結合力の提示法に関する研究を行った.その結果,パラレルワイヤ駆動方式を用いて駆動部の低慣性化を計ることにより,原子球の高速運動が可能であることが分かった.

しかしその反面,位置制御精度については,各目標位置における平衡ワイヤ張力の制御誤差への影響や,各ワイヤ長さのキャリブレーション誤差などの影響により,高精度な位置制御が困難であることも分かった.一方,原子間結合状態の提示アルゴリズムの研究においては,原子世界と人間世界のスケーリングファクタの決定方法を提案し,アルゴン等の希ガス元素の原子間結合力を操作者に提示する実験を行った.具体的には,原子間相互作用としては経験的2体間ポテンシャルを用い,分子動力学法により各原子の振る舞いを計算する方法を用いた.まず,操作者による原子の操作力を計測して,原子世界の力に変換する.つづいて,分子動力学法により原子の進めべき位置を計算し,その位置を原子球の目標位置としてフィードバック制御を行うという方法である.このような制御アルゴリズムで原子間ポテンシャルの形状や原子質量の違いなどを操作者が感じることができることが分かった.
日本列島における地下生キノコの多様性評価と遺伝資源の保存

本研究は日本で未発見のキノコ類、とくにトリュフのように地下にキノコを形成する分類群を対象に、多様性の評価、および菌株作成による遺伝資源の保存を目的としました。およそ200個の子実体のDNAを解析し、少なくとも日本には4属20種が存在することを明らかにしました。さらにそれらは海外の既知種とは異なる日本固有の系統群であることも明らかにしました。解析した数種は菌株や乾燥標本としても保存しています。こうした成果は論文、学会発表、一般向け雑誌に発表しました。本研究は、トリュフのように、地下に子実体を形成する分類群(以下、地下生菌)を対象に、日本における種多様性と進化系統を明らかにし、それらの遺伝資源を確保することを目的とした。担子菌類の3科4属(Rhizopogon, Entoloma, Alpova, Melanogaster)の地下生菌の子実体からDNAを抽出し、菌類の種の判別に有効な遺伝子領域であるリボソームDNAのITS領域をシーケンスし、まず「仮想種」を決定した。その後、それら「仮想種」の子実体の菌糸や胞子の形態を観察して、種を特定した。上記4属のうち、Entoloma属については論文にまとめ、2種を新種として報告した。最終年度は、Alpova属、Melanogaser属の解析をおこない、あわせて8種を特定し、系統解析をおこなったところ、それらはすべてが固有種で、Alpova属は日本のハンノキ属に特異性が高いことを明らかにした。これらの成果は日本菌学会第57回において発表し、現在、投稿準備中である。一方、食用菌として有名なショウロ属(松露:Rhizopogon spp.)は、全国から収集した120個の子実体を解析し、8種程度が存在することを明らかにした。これら日本種の多くは、海外産種とは異なる固有の系統群を形成したことから、課題申請時に仮説として挙げた「日本種には特有な系統群が存在する」ことを証明する結果となった。これらの種のいくつかは菌株としても保管している。以上の解析結果から、日本の地下生菌の多様性や進化特性について分かったことについて、一般向け雑誌に紹介した。日本列島における生物の多様性とその固有性の高さは、動植物に限らずキノコを形成する菌類にも当てはまる。これまで、地上にキノコを形成する分類群に関しては多くの情報が蓄積されてきたが、トリュフのように地下に形成する種(地下生菌)の多様性や生態については看過されてきた。それらのDNAや菌株コレクションも極めて限られている。地下生菌は、腐生、寄生、共生などを通じて動植物と常に関わっているが、どのような種が、どういう場所に存在するのか、また動植物種との関係についてほとんど分かっていない。まずは多様性の解明と動植物との関係を把握し、応用研究へむけたDNAと菌株の確保が重要と考えている。当該年度は、こうしたトリュフ型キノコを対象に、サンプル収集を中心に行った。すでに十分なんサンプルが揃った分類群については解析を行い、論文としてまとめた。まず、イッポンシメジ属(Entoloma spp.)について、日本の地下生菌種の系統的位置とそれらの生活型について明らかにした。DNA解析の結果、4種が明らかとなり、このうちの2種については新種記載を行った。また、1種が植物と共生し生活するタイプであるのに対し、他の3種はリターを分解する性質をもつことを明らかにした。残念ながら、菌株の確保はできなかった。この他にも、世界のトリュフの進化系統の論文に共著者として携わった。また、ショウロ属、アルポバ属、メラノガステル属のデータの取得(ITS, LSUのシークエンス)を行った。当初予想していたとおり、日本列島には欧米・オーストラリアで報告されている種数に匹敵、あるいはそれ以上に地下生菌が多様であることが浮かび上がってきた。たとえば、イッポンシメジ属の地下生菌は世界で6種しか報告されていないが、4種も存在することがわかっており(そのうち2種は新種)、また現在解析中の分類群の中でも、新種が次々に見つかっている。一方で菌株の確保に難航している。子実体の発生はその年の気候の影響をとくに受けやすいため、発生しない限り取得が困難である。これに関しては、引き続き新鮮なサンプルが取得できるよう採取を継続する。今後はサンプル採取の継続と、DNA解析が終了した分類群の分子系統解析と論文執筆を行う。また系統解析の結果、明らかに新種と判断できた標本については、新種記載を行う。前年度で取得できなかった菌株の確保も行ってゆく。サンプル採取のための旅費、DNA抽出、PCR,、シークエンスに必要な試薬類、新種記載の際に必要な簡易顕微鏡類、そして成果発表のための学会参加費などの旅費に費やす予定である。また多大な分子データを解析するための、ハイスペックのコンピュータも導入予定である。
中国山地の斜面堆積物に狭まれた中・後期更新世の火山灰の対比と偏平に関する研究

中国山地には広域に分布するテフラのガラス質火山灰が分布していることがしられている。しかし、軽石質テフラで地域的に分布するものについてはあまり知られてない。中国山地ではそれらは大山と三瓶という後期更新世に活発に活動した火山に由来するとみられる。これらのテフラは鉱物組成が異なることで、あるいは、火山ガラスの屈折率の差異で区別できると思われる。しかし、この目的のためには従来以上の高精度の屈折率の測定が必要である。そこで本研究では、テフラの編年のためにおもに火山灰ガラスの屈折率測定をおこなった。本研究では浸液の温度を鏡下で直接測定する、温度変化の可能なステ-ジを作成した。浸液の温度は熱電対で直接監視し、屈折率の測定を温度の測定によって行うことにした。これによって中国山地中部・東部の山間の岩屑斜面に狭在する火山灰の屈折率の測定を粒子ごとに行った。その結果、高精度の測定は火山灰の識別にきわめて有効であることが判明した。火山灰は大山起源の火山灰と、三瓶起源のものが中国山地に存在することが明らかとなり、それらの層序についても一定の知見がえられ、従来知られていないテフラの存在が確認された。これらの火山灰は第四紀末期の時間面を示す重要なテフラであり、これの検討によって、古環境の変動時期、変動の範囲などの研究に寄与できるものとみられる。中国山地にはガラス質火山灰、軽石質火山灰の存在が知られ、これらは火山灰固有の火山ガラスの特性で区別できる。この目的で火山ガラスの特性を屈折率で把握するため、高精度の屈折率の測定が必要である。このため、浸液の温度を熱電対で直接測定する、温度変化の可能なステ-ジを作成した。これを循環式恒温槽D8ーLと結び、位相差偏光顕微鏡に載せ、屈折率の測定を行なった。また、屈折率の測定時に、顕微鏡光源の波長を金属干渉フィルタ-を用い、D線、C線、F線の波長にすばやく変更可能なものとし、異なった光源で屈折率の測定を可能にした。熱電対で得られた信号はデジタルマルチ温度計TR2114からアナログ出力し、その信号をAD変換によってデジタル信号化し、PC9800によってデ-タ収集し、火山ガラス各粒子毎の屈折率の測定を可能にした。その結果を統計的に処理し、各火山灰に含まれる火山ガラスの屈折率特性を把握できるようにした。今後の装置上の課題として、温度変化装置の低温度領域での測定能力の向上が必要である。上記の装置の利用によって、中国山地中部に位置する道後山周辺の斜面堆積物にはさまれた火山灰の屈折率の測定を行なった。火山灰はいくつかの種類が存在しているが、それらの火山ガラスの屈折率はn=1.495、1.499、1.504、1.510、1.522付近に中央値をもつ火山灰からなることが確認されつつある。それらは鉱物組成上も異なっていることから、火山灰固有の性質であると判断される。それらの火山灰の降下年代についての14C年代を含めた編年の作業が今後の課題となる。しかし、軽石質テフラで地域的に分布するものについてはあまり知られていない。

その結果、高精度の測定は火山灰の識別にきわめて有効であることが判明した。火山灰は大山起源の火山灰と、三瓶起源のものが中国山地に存在することが明らかとなり、それらの層序についても一定の知見がえられ、従来知られていないテフラの存在が確認された。これらの火山灰は第四紀末期の時間面を示す重要なテラフであり、これの検討によって、古環境の変動時期、変動の範囲などの研究に寄与できるものでみられる。
リニアFM信号とスペクトル分析を応用した新しい動物プランクトン観測技術の開発

高周波のリニアFM信号が使用可能なブロードバンドエコーサウンダーを構築した。システムの有効な周波数帯域は250700 kHzであり,動物プランクトンの観測に適している。パルス圧縮処理によって距離分解能を向上させることにより,直径38.1 mmのタングステンカーバイド球の鏡面反射エコーを捉え,これを利用したシステムの送受信系感度を較正する手法を確立した。さらに,直径20.6 mmのタングステンカーバイド球と体長2040 mmのヤマトヌマエビを対象とした水槽実験により,測定対象に固有のスペクトルが測定できることを確かめた。本研究の成果は,新しい動物プランクトンの観測手法の開発につながる。本研究のゴールは,AUV,水中グライダー,海底ケーブル観測網などの新しい海洋観測プラットフォームによる新しい動物プランクトン観測技術を開発することである。プランクトンネットは使用できないので高周波のエコーサウンダーを主測器とし,特に広帯域音波が送受信できる高周波広帯域エコーサウンダーを開発する。さらに,エコー波形をフーリエ変換して連続的で詳細なスペクトル形状を取得し,その形状からサイズを推定する手法を開発する。平成25年度は,まずエコーサウンダーを構築するため,主要部の送受波器について検討した。中心周波数500 kHz(公称)の送受波器(音波が送波・受波するセンサー)を水槽で試験し,おおよそ200700 kHzの音波が送波できることを確かめた。次にエコーサウンダーの較正方法について検討した。従来の狭帯域エコーサウンダーに対しては,標準球と呼ばれる直径38.1mmのタングステンカーバイド球を用いた較正方法が一般的である。しかし,本研究のエコーサウンダーは高周波かつ広帯域であるので,金属球の音波散乱特性に鋭い共振特性が生じてしまい,そのままでは使用できない。そこで,広帯域音波の一つであるリニアFM信号を使用し,エコーにパルス圧縮処理を施すことで距離分解能を向上させ,これにより捉えられる標準球の鏡面反射を利用した較正方法を応用した。その結果,従来の標準球を利用しても鋭い共振特性を回避して較正が行えることを確かめた。さらに,直径20.6 mmのタングステンカーバイド球とオキアミ類を想定した体長2040 mmのヤマトヌマエビを測定対象とする水槽実験を行った。その結果,得られた音響散乱スペクトルは理論散乱モデルのスペクトルと一致することを確認し,測定方法および信号処理方法が正しいことを確かめた。本研究の長期的なゴールは,自律型無人潜水機(AUV),水中グライダー,海底ケーブル観測網などの新しい海洋観測プラットフォームによる新しい動物プランクトン観測技術を開発することである。これらのプラットフォームでは従来使われてきたプランクトンネットは使用できない。そこでエコーサウンダーを主測器とする。送信する音波は動物プランクトンの観測に適した高周波数とし,さらに周波数帯域の広いブロードバンド音波を用いるのが特長である。ブロードバンドのエコー波形をフーリエ変換し,連続的で詳細なエコースペクトルを取得する。その形状とエコーレベルから動物プランクトンのサイズと分布密度を推定する手法を開発する。平成26年度は,エコーサウンダーのプロトタイプを構築した。送受波器は,前年度に使用できるか検討したものである。実海域での利用を考え,システムにはデータ収録装置とエコー画像の表示機能を持たせた。観測方法としては,送受波器のみを金属製のフレームに装着して海中に沈めることを考え,送受波器のケーブルを50 mまで延長した。ケーブルの延長に伴い,送受波器感度の周波数特性の変化はあるが,許容できる程度であった。前年度までに構築した金属球によるシステムの較正方法を海上で行うために,送受波器の取り付けジグなどを製作した。平成26年3月には北海道噴火湾にて海上実験を行い,製作したジグの有効性や船上での取り回しなどがスムーズに行えることを確認できた。一方,得られたエコー波形は信号対雑音比が悪く,改良の余地が残った。この原因は送受波器ケーブルの延長に伴うものと推察された。この対策として,次年度は受信用送受波器の直後にプリアンプを接続し,信号対雑音比を向上させる予定である。本研究のゴールは,自律型無人潜水機や海底ケーブル観測網などの海洋観測プラットフォームにおける動物プランクトン観測技術を開発することである。これらのプラットフォームでは従来使われてきたプランクトンネットが使用できない。送信する音波は動物プランクトンの観測に適した高周波とし,さらに周波数帯域の広いブロードバンド(広帯域)音波を用いる。これによりエコー波形から周波数特性(スペクトル)を抽出し,その特徴から動物プランクトンのサイズと分布密度を推定する手法を開発する。前年度までに構築した高周波広帯域エコーサウンダーの問題点は,送受波器のケーブルが50 mと長いために信号対雑音比(SNR)が低いことであった。そこで,平成27年度は,SNRを向上させたるために,受信用送受波器の直後にプリアンプを接続することとした。水槽実験や東京湾での海上試験によって,SNRの向上を確認した。平成28年3月には,観測対象と考えてきたツノナシオキアミのエコーを測定するため,北海道噴火湾で海上実験を行った。高周波広帯域エコーサウンダーは正常に作動していたが,ツノナシオキアミの弱いエコーに対しては十分なSNRが確保できず,エコーを収録することができなかった。したがって,本研究ではサイズと分布密度を推定する手法の開発・検証までは行えなかった。

全研究期間を通じては,高周波ブロードバンドエコーサウンダーの構築と,エコーの定量化に不可欠な較正方法と信号処理方法が確立でき,実用機の開発につながる十分な成果が得られたと考える。今後,必要なSNRが確保するためには,送受信系のすべてを耐圧容器に収め,送受波器のケーブルを短くしたシステムとすればよいだろう。ハードウェア面で改良が実現できれば,高周波ブロードバンド音波を使用した新しい動物プランクトン観測技術が開発できる。高周波のリニアFM信号が使用可能なブロードバンドエコーサウンダーを構築した。システムの有効な周波数帯域は250700 kHzであり,動物プランクトンの観測に適している。パルス圧縮処理によって距離分解能を向上させることにより,直径38.1 mmのタングステンカーバイド球の鏡面反射エコーを捉え,これを利用したシステムの送受信系感度を較正する手法を確立した。さらに,直径20.6 mmのタングステンカーバイド球と体長2040 mmのヤマトヌマエビを対象とした水槽実験により,測定対象に固有のスペクトルが測定できることを確かめた。本研究の成果は,新しい動物プランクトンの観測手法の開発につながる。当初の計画の一部は,昨年度に前倒しで実施している。海上実験では良質なエコーデータを収録することが出来なかったが,問題を把握し,今後の対策を立てることができた。さらに,次年度で観測を予定している調査船で実験が行えたので,観測のトライアルとしては十分であった。海洋音響学平成28年3月に予定している現場観測を成功させるため,構築したエコーサウンダーの信号対雑音比の向上を最大の課題とする。また,エコースペクトルからサイズと密度を推定するためのアルゴリズムをシミュレーションで事前に検討し,よりロバストな方法とする。当初の計画を変更したが,平成26年度以降の研究計画を前倒しして実施し,研究全体は目的に向かって着実に進んでいる。よって,おおむね順調に進展していると評価した。現場観測を年度末の3月に実施するため,これにかかる旅費,運搬費,消耗品費などが不足しないよう余裕を持たせておいた。現場観測終了後は年度末であり,残額を使用することは無かった。これにより次年度使用額が生じた。当初の計画では送受波器の設計・製作を考えていたが,市販されている高周波送受波器が応用できる可能性があることがわかったので,さらに検討を進める。また,エコーサウンダーを実海域で応用し,実用機への道筋を開く。次年度は物品としてプリアンプを購入する予定であり,この購入費用の一部にあてる。当初計画していた送受波器の設計・製作には十分な経費が必要であると判断したこと,さらに既存の高周波送受波器が本研究に応用できる可能性が出てきたことから,送受波器の設計・製作に使用するハイドロフォンの購入は行わないこととしたため。市販の高周波送受波器の応用について研究を進めるため,実験に必要な消耗品等を購入する。また,海上での応用実験に対応するため,データ収録装置を購入する。
渉外的法律関係の規律手法としての「承認」の総合的研究

渉外的な私法上の法律関係を規律する手段には、準拠法選択と外国判決の承認という、大きく分けて2つの手法が存在する。本研究は「承認」という手法の整理を行う。外国の国家機関による決定の承認に関しては、実質的再審査の禁止に着目すると、承認の根拠は、手続保障がある手続に基づきなされた外国国家機関による決定の権威という側面のみならず、そのような決定の尊重についての、当事者の正当な期待という側面もある。外国での単なる事実関係(状況)の承認に関しては、国際私法外部の要請から「承認」が求められており、また当事者の正当な期待の尊重という点で、外国の決定の承認ともつながりがあることを明らかにした。本年度においては,外国判決という外国での「決定」がない単なる事実関係(状況)についての承認の手法の拡大についての検討に着手した。具体的には,国際人権法を中心とした人権規範の影響による,外国で成立した身分関係の「承認」の議論について検討を行った。検討にあたっては,欧州人権裁判所の2007年Wagner事件判決および2011年Negrepontis-Giannisis事件判決を主たる検討素材とした。これらの判決に対しては,欧州人権条約8条の家族生活の尊重を受ける権利という国際私法から見ると外部からの要請により,本来ならば法廷地国際私法(広義)により評価がなされるべきところが,その貫徹がなされないという状況にあると評価することができる。なお,本研究を進めることにより,その関連で得られた派生的な成果として,外国判決の承認と密接に関連する,国際裁判管轄についての平成23年改正による民事訴訟法3条の2以下の規定全体についての概括的検討に関してと,そのうち3条の9を中心とする総論的問題についての個別的検討に関して,論文として公表した。本年度においては,外国でなされた裁判などの「決定」の承認という手法の特色を検討対象とした。そのような承認の場合には,実質的再審査の禁止が求められるが,なぜそのような禁止が求められるかについて検討を進めた。Mayer論文によると,準拠法選択において問題となっている法規範である準則が抽象的及び仮定的性格を有するのに対して,決定の承認において問題となっている法規範である決定が具体的及び断定的性格を有する。つまり,「承認」が問題となる場合には,事実への法準則のあてはめ・包摂がすでに外国で行われている。このために,外国で行われたことの繰り返しを避けるため,実質的再審査の禁止が求められる。この点の概要は,判例解説で示した。なお,本研究を進めることにより,その関連で派生的な成果がいくつか得られた。まず,EUにおいて,他の構成国で認められた氏名について,承認を拒絶することが,EU市民権により問題となるが,そのような承認拒絶が正当化されてEU法違反とならないとされた欧州司法裁判所の先決裁定について,憲法的アイデンティティの観点から,EU法と構成国法の相互の関係に着目して検討した。これは,平成25年度以降の本研究において利用される。また,外国判決の承認と密接に関連する,国際裁判管轄についての平成23年改正による民訴法3条の2以下の規定についての検討を行い,国際私法学会で報告した。これは平成25年度に論文として公表される予定である。この検討においては,外国判決の承認要件としての国際裁判管轄(間接管轄)の審査についても検討した。渉外的な私法上の法律関係を規律する手段としては、準拠法選択と外国判決の承認という、大きく分けて2つの手法が存在する。本研究は渉外的法律関係の規律手段としての「承認」に着目して、その概念の整理を行った。その際には、外国の決定(主として裁判所の判決)の承認と、外国で決定がない単なる事実関係(状況)の承認とに大きく2つに分けて、分析を進めた。外国の決定(主として裁判所の判決)の承認に関しては、実質的再審査の禁止が求められることがポイントであり、その根拠について検討を進めたところ、手続保障がある手続の結果なされた外国国家機関による決定の権威という側面のみならず、そのような決定の権威が妥当し、尊重されることについての当事者の正当な期待という側面もあることが明らかとされた。外国で決定がない単なる事実関係(状況)の承認に関しては、近時の、EUにおける欧州市民権を根拠とする、他の構成国での氏名変更の尊重に関する裁判例や、欧州人権裁判所における、欧州人権条約を根拠とする、本来承認されない外国での身分変動の尊重に関する裁判例の検討を行った。これらについての検討から、これらの事例の共通点として以下の点が明らかになった。

EU市民権や欧州人権条約の家族生活の尊重を受ける権利という、国際私法外部の要請から、「承認」が求められていること、法廷地(広義の)国際私法による評価という、古典的な双方主義のアプローチの原則によれば有効と認められない、外国での一方的な身分変動についての「承認」であり例外的な一方主義の介入であること、上記のような外部からの要請を認める根拠として、当事者の正当な期待という面があり、その点で、外国で決定がある場合のその承認ともつながりがあることなどである。最終年度においては、以上のうちの後半部分を中心に検討を行い、全体の総括を行った。国際私法本研究は前半と後半に分けることができ,前半では外国での決定の承認を,後半では外国では決定がなされておらず単なる「状況」にすぎないものの承認を検討するところ,本年度までに検討を終える予定であった前半部分についての検討が必ずしも完了していない。もっとも,遅れは論文としての成果公表の点の遅れに関するものであり,この点の完成を急ぎたい。本研究は,前半と後半に分けられる。前半では,外国での決定の承認を,後半では,外国で決定がなされておらず単なる「状況」にすぎないものの承認を,検討する。本年度においては,当初の研究計画に従い,外国でなされた裁判などの「決定」の承認という手法の特色を検討対象とした。本年度は,その際に基本概念として問題となる,実質的再審査の禁止の点について,当初の研究計画に従い検討を行った。また,関連する問題についても検討して成果を発表した。本研究課題の推進方策について,大筋では,当初の研究計画から変更すべき事由は生じていない。上述の達成度に示したように,やや遅れがあるが,それは主として成果の公表の点に関するものであり,論文としての完成を急ぎたい。その点を除けば,当初の研究計画に従い,研究計画の3年目に予定していた研究計画後半と全体の仕上げを行う。ここではEU法と国際人権法の影響が問題となるので,国際私法研究者以外の研究会にも積極的に参加して,これらの法分野における知見を吸収して検討を進める。本研究課題の今後の推進方策について,当初の研究計画から変更すべき事由は生じていない。したがって,当初の研究計画に従い,次年度以降は,研究計画の後半に着手する。その際には,EU法および国際人権法の影響が問題となる。そこで,国際私法以外の研究者との研究会にも積極的に参加して,これらの法分野における知見を吸収し,検討を進める。次年度の研究費の使用については,当初計画通り,関連する和書及び洋書の購入などの物品費を使用し,関連する研究会・学会に参加するための旅費を中心に使用する予定である。
GAによる通信システム性能評価用ニューラルネットワークの作成法に関する研究

これまで,研究代表者(奥田隆史)は階層型ニューラルネットワークを用い、厳密解の存在しない一般トラヒックシステムの性能評価を行う方法を提案してきた。このような性能評価に適したニューラルネットワークを作成するためには,(1)構造決定(本研究では中間ユニット数),(2)学習パラメータ(本研究では学習回数)に注意する必要がある。しかしながら両者には互いに深く関わりあっており,独立に定めることはできない。そのため,ニューラルネットワークの作成は経験に基づく試行錯誤により行われているの現状である。本研究では,GA(遺伝的アルゴリズム)を用い,トラヒックシステムの性能評価に適するニューラルネットワークの構造および学習回数の決定を試みた。その結果,それぞれについて,次の知見を得た。(1)一般的に中間層は入力層の2倍必要であるといわれているが,性能評価を目的とする中間層のユニット数は,入力層のユニット数と同数であれば十分である。(2)学習回数は多ければいいのではなく,最大4,000回程度行えば高い精度で性能評価可能なニューラルネットワークを作成できる。今後は,GAを利用し,トラヒック逆問題に適したニューラルネットワークの構造および学習回数を明らかにする予定である。
くりこみ群に基づく確率解析の基盤研究

ウェブで見られるランキングの時間発展のモデルとなる確率順位付け模型の位置ジャンプ率結合経験分布の大数の法則(流体力学的極限)と軌道についてのカオスの伝搬を一定の仮定の下で証明した.結果はオンラインストアのロングテール構造の解析に適用できる.成果は学術論等の専門的な場での発表の他に「Amazonランキングの謎を解く」(服部哲弥著,化学同人出版)で紹介した.ウェブで見られるランキングの時間発展のモデルとなる確率順位付け模型の位置ジャンプ率結合経験分布の大数の法則(流体力学的極限)と軌道についてのカオスの伝搬を一定の仮定の下で証明した.結果はオンラインストアのロングテール構造の解析に適用できる.成果は学術論等の専門的な場での発表の他に「Amazonランキングの謎を解く」(服部哲弥著,化学同人出版)で紹介した.本研究の目的は,確率モデルのくりこみ群による解析という枠組みから出発して,しかし,くりこみ群に必ずしもこだわらずに,既存の確率モデルとは異なる数学的広がりを持つクラスを発見し,その性質を研究することである.他分野からの刺激を数学の新しい概念として結実させ,現象に動機づけられた理論的描像に基づく確率解析学の広がりを目指しつつ,研究の体制づくりを行う.本年度は特に,分担者服部久美子との,昨年度に終了した科研費研究課題の最終年度の共同研究で開始した,確率ランキング模型と名付けた多自由度確率過程(粒子系)の研究を展開した.大きな成果として,無限粒子スケーリング極限(流体力学的極限)の存在証明に成功した.また,流体力学極限の存在やその性質は,極限分布の従う蒸発項を持つBurgers型非線形偏微分方程式系の特性曲線による解法によって説明できるという数学的構造を明らかにした.さらに,これまで世界的に全く気づかれていなかった応用上の新展開として,web上のランキング,たとえばAmazon.co.jp書店の本のランキングや巨大掲示板2ch.netの板のスレッド一覧の順位,などの時間変化が,この確率ランキング模型で説明できることを見出した.「最近の人気度」に基づく順位付けに関して普遍的な数理模型であるという重要な数理科学的性質を見出したという意味を持つ.このように,確率ランキンダ模型の研究上の広い可能性について大きな展開の着手に成功した.前任地東北大学で分担者竹田雅好とともに興した東北確率論セミナーを含む研究拠点との連携も本研究課題科研費の支援を受けているが,同大学確率論グループの大学院生小林孝長君の修士論文「ランキングプロセスの時間変更過程とオンラインランキングの分析」に具体的成果が結実した.本研究の目的は,確率モデルのくりこみ群による解析という枠組みから出発して,しかし,くりこみ群に必ずしもこだわらずに,既存の確率モデルとは異なる数学的広がりを持つクラスを発見し,その性質を研究することである.他分野からの刺激を数学,特に確率論,の新しい概念として結実させることを目指す.本研究課題応募時以降の,研究代表者の異動に伴う研究環境の大きな変化を考慮して,ランダム系の研究,無限粒子極限の研究,および,経済学や数理統計学を含む数理科学への確率論の応用も主要な研究対象に加える.本年度は,分担者の体制を組み替えて現任地に重点を移した.研究成果の一つとして,以前の科研費研究課題の最終年度から継続中の,確率ランキング模型と名付けた多自由度確率過程(粒子系)の研究が順調に進んでいる.前年度の分担者竹田雅好の在籍する東北大学の針谷祐,竹島佑介,小林孝長,前年度の分担者首である都大学東京の服部久美子,ならびに大阪大学の永幡幸生による共同研究が東北数学雑誌に掲載された.これは前年度までに研究していた同模型の無限粒子極限に関する主結果を,粒子のランダムな動きを引き起こすポワッソン過程の強度が時間的に一様でない場合へ拡張したものである.より具体的には,時間的に一様でない場合に,粒子の軌道と位置-ジャンプ強度結合経験分布に関する大数の法則(流体力学的極限)を示した.応用上,粒子の軌道(特性曲線)を,オンライン書店Amazon.co.jpの本のランキングや掲示板集合体2ch.netのスレッド一覧の順位に適用できることを指摘していたが,今回の結果を用いて,社会現象の持つ昼夜差の影響を模型に組み込む方法を実際のデータで検証した.ヒット作や人気スレッドへの非ロングテール的集中現象を補強するデータ,および,深夜にこれらの活動が活発で早朝に少ないという昼夜差を示すデータを得た.本研究の目的は,確率モデルのくりこみ群による解析という枠組みから出発して,しかし,くりこみ群に必ずしもこだわらずに,既存の確率モデルとは異なる数学的広がりを持つクラスを発見し,その性質を研究することである.研究を通して,他分野からの刺激を数学の新しい概念として結実させ,確率論研究の広がりを目指しつつ,研究の体制づくりを行うことを目指してきた.本研究課題応募時以降の,研究代表者の異動に伴う研究環境の大きな変化を考慮して,ランダム系の研究,整数論との接点,無限粒子極限の研究,および,経済学や数理統計学を含む数理科学への確率論の応用も逐次主要な研究対象に加えてきた.本年度は,計画どおり,現任地慶應義塾大学日吉数学研究室における研究体制作りと,数理モデルに関する研究の拡大を確保したと考える.具体的な研究成果の一つとして,しばらく続けている確率順位付け(ランキング)模型と名付けた多自由度確率過程(粒子系)のこれまでの研究成果に基づく単行本「Amazonランキングの謎を解く」(化学同人出版)を出版した.

このテーマについては,粒子の軌道(特性曲線)を,オンライン書店Amazon.co.jpの本のランキングや掲示板集合体2ch.netのスレッド一覧の順位に応用できることを指摘してきたが,代表者の属する経済学部の学生が,ニコニコ動画やAKB48総選挙に関して本研究課題の方法と異なる分析を行ったので,その情報を付き合わせる可能性も生じた.研究成果の波及効果が徐々に広がる手応えを感じる.数学的側面についても,確率順位付け模型の極限定理については,連携研究者である京都大学大学院理学研究科の日本学術振興会特別研究員楠岡誠一郎氏との共同研究も順調であり,いずれ成果が世に出るものと期待する.本研究の目的は,確率モデルのくりこみ群による解析という枠組みから出発して,しかし,くりこみ群に必ずしもこだわらずに,既存の確率モデルとは異なる数学的広がりを持つクラスを発見し,その性質を研究することである.研究を通して,他分野からの刺激を数学の新しい概念として結実させ,確率論研究の広がりを目指しつつ,研究の体制づくりを行うことを目指してきた.本研究課題応募時以降の,研究代表者の慶應義塾大学経済学部日吉数学研究室への異動に伴う研究環境の大きな変化を考慮して,ランダム系,整数論,関数論との接点,無限粒子極限の研究なども主要な研究対象に加えてきた.本研究課題の展開の一つである確率順位付け模型と名付けた多自由度確率過程(粒子系)の流体力学的極限の研究が前年度までに当初予想以上に大きく進展し,未解決の目標が高度になったため,本年度は出版に至った成果は無い.具体的には,前々年度に「Amazonランキングの謎を解く」(化学同人出版)を出版して理論から応用までの「細い糸」(全体構想)を通し,昨年度この模型に組み込まれている各粒子に付随したポワッソンランダム測度の強度(ジャンプ率)が空間にも依存する場合を含めて定式化し,ジャンプ率が一様有界な場合に流体力学極限を証明した.しかし,出発点であるロングテールビジネスで扱うパレート分布は有界でなく,数学的にも昨年度の証明は筋が悪かった.今年度の地道な研究により,この問題の明確な論理が見えた.新年度に科研費基盤研究(C)「確率順位付け模型とウェブランキングへの応用」を採択いただいたので,新しい研究計画に引き継ぐ.現任地における研究交流体制の確立と幅広い数理的研究の素材探しに本研究課題は大いに役立ち,今後の一層の独自性ある研究につながることを確信している.その他の研究成果は業績一覧のとおりである.本研究の目的は,確率モデルのくりこみ群による解析という枠組みから出発して,しかし,くりこみ群に必ずしもこだわらずに,既存の確率モデルとは異なる数学的広がりを持つクラスを発見し,その性質を研究することである.研究を通して,他分野からの刺激を数学の新しい概念として結実させ,確率論研究の広がりを目指しつつ,研究の体制づくりを行うことを目指してきた.本研究課題応募時以降の,研究代表者の慶應義塾大学経済学部日吉数学研究室への異動に伴う研究環境の大きな変化を考慮して,ランダム系,整数論,関数論との接点,無限粒子極限の研究,および,経済学や数理統計学を含む数理科学への確率論の応用も逐次主要な研究対象に加えてきた.
非対称なポテンシャル障壁を用いるシリコンへのスピン注入

強磁性金属から半導体へのスピン注入の高効率化を目指し、トンネル接合におけるポテンシャル障壁の設計と評価、ならびに非対称化を検討した。強磁性体/トンネル膜/非磁性体に対する量子輸送計算により、強磁性体/トンネル膜側の界面ポテンシャルがトンネル膜/非磁性体側より相対的に高い"正の非対称"なポテンシャル障壁は、注入電流のスピン偏極率を向上させる効果があることを見出した。一方、MgO/Si界面にはSi側を負とする界面双極子が存在し、熱処理により低減することを実験的に見出した。また、Al超薄膜をSi上に積層した構造により、高効率のスピン注入に有利な正の非対称ポテンシャル障壁が実現できることを示した。本研究はトンネル膜を介する強磁性金属からシリコンへの電子スピンの注入に関するものである。研究の目的は、スピン注入効率を増大させるためのアイディア、すなわち、“強磁性金属/トンネル膜"側の界面ポテンシャルを“トンネル膜/Si"側の界面に比べ高くする設計(以下、非対称化と記す)を提案し、その効果を実証することである。交付申請書に基づき、今年度は下記の2項目について検討した。1. MgOトンネル膜の作製条件の検討“MgO/Si基板"構造のアニールにより、MgO表面の仕事関数を増大させることができた。この現象はMgO表面側のポテンシャル障壁高さの増大を意味しており、ポテンシャル障壁の非対称性を制御する実験手法を見出した大きな成果といえる。さらに、アニールに関する系統的な検討を行い、仕事関数が増大するメカニズムを考察した。現在、成果のまとめを行っている。次年度は素子作製に応用することで、ポテンシャル障壁の非対称性とスピン注入特性の関係を検討し、本研究で提案する原理の検証へと進めたい。2.エピタキシャル積層構造“強磁性金属/MgO/小仕事関数金属/Si(100)基板"の創製表記の構造は、強磁性金属と小仕事関数金属の仕事関数差を利用し、“強磁性金属/MgO"側の障壁高さを相対的に高くする障壁形状の実現を目指すものである。強磁性金属としては、従来用いてきたFeより大きな仕事関数が期待できるFeCoを選定し、小仕事関数金属にはAlとAgを選定し、エピタキシャル積層構造の作製を検討した。FeCoについては、“FeCo/MgO/Si"構造にて作製条件を最適化することでエピタキシャル構造を実現し、Feの仕事関数に比べ約200 meV大きいことを明らかにした。一方、小仕事関数金属となるAlの成膜は、Kセル法での検討中に坩堝が損傷したため、実験を中断した。Agについては電子ビーム蒸着法で検討しているが、原料からのガス放出が多く、超高真空下での成膜実験はできていない。本研究はトンネル膜を介する強磁性金属とシリコンの接合におけるスピン輸送に関するものである。研究の目的は、スピン流を増大させるためのアイディア、すなわち、“強磁性金属/トンネル膜"側の界面ポテンシャルを“トンネル膜/Si"側の界面に比べ高くする設計(以下、“正の非対称化"と記す)を提案し、その効果を実証することである。今年度は下記の2項目について検討した。1.エピタキシャル積層構造“強磁性金属/MgO/小仕事関数金属/Si(100)基板"の創製標記の構造は、強磁性金属と小仕事関数金属の仕事関数差を利用し、“正の非対称化"を目指すものである。昨年度、強磁性金属としてFeCo、小仕事関数金属としてAgとAlを選定し、MBE成膜の検討を行った。その際の問題点を改善するため、Agについては精製方法の異なる原材料に変更し、Alについては仕様の異なるKセルに変更した。これらの結果、それぞれの金属に対するMBE成膜実験が可能となり、数原子層を積層化したエピタキシャル構造を実現することができた。MgO/Si界面に対するFeCo/MgO界面の相対的なポテンシャルを求めた結果、金属を積層しない従来構造で-550 meV、Ag積層系で-120 meV、Al積層系で230 meVとなった。つまり、Ag、Alの積層構造は、従来構造に比べ、強磁性層側の障壁高さを高くすることができ、特に、Al積層構造において本研究で目指す“正の非対称化"を初めて実現した。2.スピン流に及ぼす非対称なポテンシャル障壁の効果に関する量子力学計算自由電子モデルとWKB近似を用いて標記のシミュレーションを行った。その結果、(1)バイアス電圧の極性に対しスピン抵抗は非対称性を示し、かつポテンシャル障壁の非対称性は電流ではなくスピン流に影響する、(2)本研究で提案する“正の非対称化"によりスピン流が増大する、(3)シリコンからのスピン抽出においては、量子整合条件によりスピン流を増大できる、等の新しい知見を得た。本研究の目的は、非対称なポテンシャル障壁の効果の実証とその原理検証である。昨年度、ポテンシャル障壁となるMgOトンネル膜のポストアニールにより、ポテンシャル障壁の非対称性を負の範囲で大きさの制御ができることを見出した。さらに、今年度、小仕事関数金属の積層化により、本研究が目指す“正の非対称化"を実現した。特に、小仕事関数金属の積層化の検討では、Si(100)基板上にAg、Alの数原子層厚の超薄膜をエピタキシャル成長させるため、MBE成膜原料およびKセルの選定に関する試行錯誤が必要となり、実験系の構築に当初の計画以上の期間を要した。

しかしながら、このMBE成膜技術を構築することにより、本研究の最も挑戦的なアイディアである“正の非対称化"を具現化した。また、今年度の量子力学シミュレーションにより、原理検証に必要となる理論的な考察も進んだ。以上、素子作製とスピン流の評価が遅れているが、次年度の検討で研究目的の遂行が見込めることから区分(2)を選択した。本研究はトンネル膜を介した強磁性金属とシリコンの接合における電子スピンの輸送に関するものである。研究の目的は、スピン流を増大させるためのアイディア、すなわち、“強磁性金属/トンネル膜"側の界面ポテンシャルを“トンネル膜/Si"側の界面に比べ高くする設計(以下、“正の非対称化"と記す)を提案し、その効果を実証することである。今年度は、エピタキシャル積層構造“FeCo強磁性金属/MgO障壁/小仕事関数金属/Si(100)基板"における小仕事関数金属として選定したAlの積層化の検討を継続し、1ML以下の作製について検討した。その結果、0.75ML厚近傍において表面ポテンシャルが極小値を示す現象を見出した。この現象により、MgO/Si界面に対するFeCo/MgO界面の相対的なポテンシャルが380 meV大きくなる正の非対称化を実現できた。一方、仕事関数の大きなAuの積層化の検討において、1MLでエピタキシャル積層構造ができ、相対的なポテンシャルが負の値(-310 meV)を示すことが分かった。昨年度の検討も含めた一連の積層化(Au、Ag、Al)の結果は、積層膜の仕事関数の大きさにより、ポテンシャル障壁の非対称性を負から正に制御できることを意味する。以上、本研究では、ポテンシャル障壁の非対称性の影響を量子力学計算により明らかにし、小仕事関数金属の積層化で正の非対称化が具現化出来ることを提案した。さらに、積層する金属超薄膜の仕事関数の大きさにより、ポテンシャル障壁の非対称性を負から正に制御できることを実証した。また、MgO障壁の表面ポテンシャルが熱処理で変化することを明らかにした。現在、スピン注入の検討を行っている。今後、本研究で見出した一連の積層膜を用いることにより、ポテンシャル障壁の非対称性とスピン注入特性の関係を明らかにし、正の非対称化の効果を実証したいと考える。強磁性金属から半導体へのスピン注入の高効率化を目指し、トンネル接合におけるポテンシャル障壁の設計と評価、ならびに非対称化を検討した。強磁性体/トンネル膜/非磁性体に対する量子輸送計算により、強磁性体/トンネル膜側の界面ポテンシャルがトンネル膜/非磁性体側より相対的に高い"正の非対称"なポテンシャル障壁は、注入電流のスピン偏極率を向上させる効果があることを見出した。一方、MgO/Si界面にはSi側を負とする界面双極子が存在し、熱処理により低減することを実験的に見出した。また、Al超薄膜をSi上に積層した構造により、高効率のスピン注入に有利な正の非対称ポテンシャル障壁が実現できることを示した。本研究課題の第一の目的は、トンネル障壁の両界面におけるポテンシャル障壁の高さに差をつける非対称化のための実験手法を見つけ出すことである。これに対し、今年度検討したアニールによりポテンシャル障壁の非対称性を制御できることを見出した。これは、第一の目的を達成したことであり、大きな成果である。
イネ冷害克服のための分子生理学的研究

本研究ではこれまでに、イネ冷害の発生機構として、葯におけるジベレリン生合成が低温で抑えられ活性型ジベレリン含量が低下することを明らかにし、さらに、外部からジベレリンと糖を単独または同時に与えることで冷害の被害を緩和させることに成功ていた。今年度は、肥料等の農業資材にも同様の効果が得られるものがあるかを、人工的に作成した野外の冷害環境下で検証した。その結果、アミノ酸発酵液が冷害耐性付与に有益な資材であることを新規に見出すことが出来た。また本研究では、イネ穂ばらみ期耐冷性に関する作用力の大きいQTLであるqCT-7の解析も行なっている。これまでの本研究において、耐冷性の弱い日本晴の遺伝的背景に耐冷性の強いコシヒカリ型qCT-7が置換された系統では耐冷性が向上するが、逆に、コシヒカリの遺伝的背景に日本晴型qCT-7が置換された系統では耐冷性の低下は見られず、qCT-7による耐冷性機構の複雑さを見出してきた。qCT-7のメカニズムを更に解析するため、今年度は日本晴の遺伝的背景にコシヒカリ型qCT-7を含む領域が置換されたSL827とその親2系統を用い、RNA-Seqによるトランスクリプトーム解析を実施した。その結果、18遺伝子がコシヒカリとSL827で低温により2倍以上発現上昇するが、日本晴では2倍より少なくかつSL827のレベルを下回ること、また33遺伝子はコシヒカリとSL827で発現が1 / 2以下に低下するが、日本晴では低下レベルが抑えられ「SL827」のレベル以上で発現することを見出した。これら遺伝子には、染色体上に散在する耐冷性に関わる量的遺伝子が含まれていると考えられ、qCT-7がコシヒカリ型に置換されることで、日本晴染色体上の遺伝子も低温によって発現誘導または抑制が生じ、耐冷性が付与されたと考察した。本研究によりqCT-7による耐冷性機構にまた一歩迫ることが出来た。26年度が最終年度であるため、記入しない。花粉形成期の耐冷性が異なる「ササニシキ(耐冷性弱)」と「ひとめぼれ(耐冷性強)」の比較解析から、2品種間の耐冷性の差には、1「一穂籾数」や2「ジベレリン(GA)や糖の遺伝子発現」、3「耐冷性に関わるQTLであるqCT-7」の3つの要因が関与している可能性を見出してきた。これらの要因と耐冷性の関係について解析した。1、コシヒカリ(耐冷性強)の遺伝的背景に、ハバタキ(多収米)の一穂籾数に関するQTLであるSCM2や(Gn1を含む染色体断片置換系統群(CSSL)では、一穂籾数がコシヒカリより増加し、逆に耐冷性は低下することを明らかにした。GnとGn1の両方を持つ系統では、さらに一穂籾数が増え、耐冷性のさらなる低下を確認した。以上の結果から、多収形質の一つである一穂籾数と耐冷性形質の間には、負の相関があることを証明した。2、葯において、(GA20ox-3とGA3ox-1の発現量は花粉の発達に伴って著しく上昇するが、冷温処理した葯ではこの顕著な誘導が抑えられることを見出した。冷温処理と同時に外生GAを処理することで、種子捻実率の低下が回復すること、外生GAとスクロースを同時に投与することで、その回復効果が更に向上することもみいだした。また、GAにより負に制御されるDELLAタンパク質のSLR1/DELLA遺伝子と、その転写誘導に関わるストレス応答転写因子DREB2Bの発現量が、冷温処理により前減数分裂期から花粉一細胞期にかけての葯で高く誘導されることも解明した。3、コシヒカリと日本晴を親としたCSSLを実験材料とし、qCT-7を含む第7染色体下腕に関する解析を行った。その結果、日本晴の遺伝的背景にコシヒカリ型qCT-7を含む断片が置換された系統では耐冷性が有意に向上するが、逆に、コシヒカリの遺伝的背景に日本晴型断片が置換された系統では耐冷性の低下は見られないという新たな複雑さを見出した。