hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
競争的状況下における個人の状況認知および行動選択に関する研究

さらに,競争的な状況において,競争の種類が集団間競争または個人間競争となる場面に対する目標志向性および原因帰属・対処行動に関する調査を実施し,個人間競争よりも集団間競争の方が競争への誘引価が高まると競争的な目標志向が高まるという結果が示された.これらの成果をもとに,競争相手としてライバル(目標・好敵手)を設定した場面における目標志向性に関する調査を実施し,成果の一部を日本心理学会において報告した.ライバルという存在に対して肯定的にとらえる回答者の方が,勝利や努力を志向しやすいことが示唆された.
社会関係資本と学校教育の成果との関連におけるジェンダーの影響－ケニアの事例研究

本研究は、主流の教育制度や政策のあり方が異なる集団に対していかに公正であるかという視点から教育のあり方を問う「持続可能な開発」国際目標に照らして、質的経験としてのジェンダー平等を学術的に捉え直すことを目的としている。具体的には、アフリカ社会において、親やコミュニティが学校と「関わる」際の学校運営関係者の認識、参加の形態、過程においてジェンダーはどのような影響を及ぼしているか、そして学校運営のあり方がどのように学習成果や継続的学習におけるジェンダー格差と関連しているのか(いないのか)というリサーチクエスチョンを立てている。平成30年度は、対象10校の既存のデータを見直し、現地の連携研究者とともに学校運営の形態、意思決定の過程、具体的な教育活動や教育評価の方法についてインタビュー・プロトコールおよび質問紙を作成した。また、親の学校運営および子供の学習への関わり方とジェンダーに関するサーベイを400人余りの親を対象に実施した。サーベイ調査の結果、母親の教育レベルが子どもの成績の把握については正の影響を持っているものの、参加の方法や程度については逆に負の影響を持っている場合があることが分かった。近年住民参加型学校運営との関連が注目される社会関係資本と学校教育の成果との関わりにおけるジェンダーの影響は、先行研究で示唆されているような直線的な関係でなく、より複雑な構造を持っていることが示唆される。親が学校参加によって得た情報をどのように解釈し、参加することに繋がっているのか、また、逆に参加しないという選択肢に繋がっている可能性もある。第二年次には、学校への参加とジェンダーダイナミックスのプロセスを丁寧い追うことで、サーベイ調査の結果に関する理解を深める予定である。予定通り、現地の連携研究者とともにインタビュー・プロトコルおよび質問紙の作成とパイロットテストを実施した。当初の予定以外にも、親を対象にした調査を実施し、学校運営における情報共有のあり方が、親の子どもの学習への認識や学校の参加の度合いにどのような影響を与えているのか、また、そこにおけるジェンダーの影響を分析した。パイロット調査の結果を受けて見直したインタビュー・プロトコルに基づき、10校において本格調査を実施する。校長および学校運営委員長へのインタビュー、質問紙調査、学校のアーカイブ資料等のドキュメント調査を行う。個人的な理由により現地調査の日数が短くなったことにより余剰が発生した。平成31年度はより現地に長く滞在することとし、連携研究者にも追加の情報収集などを依頼する予定である。
新規求核的ホウ素化反応による含ホウ素有機材料の合成

有機ホウ素化合物は、鈴木カップリングなどの反応の重要な出発物質であり、有機合成化学において欠かすことのできない反応中間体である。また、有機材料として重要な化合物である。本研究では、過去に開発したシリルボラン/塩基反応系を拡張し、反応機構の解明並びに、ヘテロ芳香族有機ホウ素化合物・官能基をもつ芳香族有機ホウ素化合物のシリルボラン/塩基反応系による合成、トリアリール型有機ホウ素化合物の合成法の開発に成功した。ホウ素官能基が組み込まれたπ共役系は特徴的な電子特性、興味ぶかい光物性などを示すことから近年研究活発である。われわれは、以前、ホウ素基を求核的反応剤として共役系にホウ素官能基を直接導入することができる全く新しいシリルボラン/塩基による求核的ホウ素化反応(J. Am. Chem. Soc., 2012, 134, 19997,およびJ. Am. Chem. Soc., 2014, revised)を発見した。本研究はこの方法を含ホウ素炭素共役系の合成に拡張しようとするものである。具体的には、Ph2MeSi-BMes2と塩基を用いた4-ethylbromobenzene 2aにおいて、種々反応条件の検討を行ったところ、溶媒として1,4-dioxane/hexane (1:1 v/v)、塩基としてNa(O-t-Bu)を1.2等量、50°Cで反応させることで、高収率かつ高いホウ素置換選択性でホウ素置換反応が進行することを見出した。次に最適化した反応条件を用いてdimesitylborylationの基質適用範囲の検討を行った。Bromobenzene 2bや2-bromonaphtalene 2c、メタ位にメチル基を持つアリールブロミド2dなど立体障害の小さな基質では高収率かつ高いホウ素置換選択性で反応が進行したが(2b: 94%, B/Si = 90 : 10, 2c: 78%, B/Si = 90 : 10, 2d: 90%, B/Si = 92 : 8)、オルト位にメチル基を持つ基質2eでは収率、選択性が大きく低下した(46%, B/Si = 67 : 33)。次に官能基を持つ基質の検討を行った。電子豊富なメトキシ基やジメチルアミノ基を持つ基質でも良好な収率かつ高い選択性で反応が進行した。目的とするホウ素化反応について、基本的な反応条件の最適化は終了し、現在これを論文として海外一流誌に投稿した。平成27年度の研究計画では「ジアリールシリルボラン反応剤の一般的合成法の確立とアリールホウ素化合物のホウ素化:ホウ素上に様々な芳香族基をもつシリルボランの合成法の確立とそれぞれを用いたトリアリールホウ素型π共役系の合成」であるが、まったく予定通りに進行している。二年目の研究計画では、より一般的な共役系有機ホウ素化合物を合成する予定であり、それに向けての準備は整っている。ホウ素官能基が組み込まれたπ共役系は特異な電子特性、光物性などを示すことから近年研究が盛んに行われているが、われわれは、ホウ素基を求核的反応剤として共役系に導入することができる全く新しいシリルボラン/塩基による求核的ホウ素化反応(J. Am. Chem. Soc., 2012, 134, 19997)を発見した。本研究はこの方法を含ホウ素炭素共役系の合成に拡張し、有機電子材料として有望な、含ホウ素芳香族系の新しい合成を確立した。1.有機ハロゲン化物の直接ホウ素化による含ホウ素共役系化合物の合成(Chem. Eur. J. 2016, 22, 17547).芳香族臭化物あるいはヨウ化物に対して塩基存在下、Ph2MeSi-BMesを反応させると、ハロゲン基がBMes2に置き換わった目的物が高収率で得られた。本反応は、これまで必須とされていたパラジウムなどの遷移金属化合物を必要としない点で、有用な反応である。また、有機ハロゲン化物に2つの反応点を有する場合においては、立体障害の小さな反応点で反応が進行するため、これを利用してジアステレオ選択的な反応を実施することも可能である。さらにこの反応を利用して、結晶中の構造が精密に制御された固体発光材料が得られた。また、本反応の反応機構的な検討と、類似の反応との比較検討を行った論文についても近日発表する予定である。(Synlett 2017)また、ヘテロ環芳香族ハライドや官能基を持つ芳香族ハライドに関しても反応が進行させた。またシリルボランは、一般に空気や水に対して不安定である。トリス(トリメチルシリル)シリル基のような立体障害の大きな持つシリルボランを合成したところ、空気に安定な化合物が得られた。(論文投稿準備中)有機ホウ素化合物は、鈴木カップリングなどの反応の重要な出発物質であり、有機合成化学において欠かすことのできない反応中間体である。炭素求核剤が合成困難な巨大π共役系のホウ素化

反応:カーボンナノチューブやグラフェン前駆体や多数のブロモ基をもつハロゲン化アリール基質のホウ素化反応はチャレンジングであるが、これに挑戦する。これらのホウ素化化合物は有機エレクトロニクス分野の基盤材料として有望であるが、ホウ素化の中間体である高活性有機金属化合物への変換(リチオ化)が、基質の溶媒への溶解性が低いために不可能である。このような基質に対して、シリルボランによる求核的ホウ素化を適用する。ジシリルアリールボランは、シリル基を2つもつ化合物である。この化合物の合成方法を確立する。この化合物の1つのシリル基が芳香環への求核反応に利用された後でも、残っているもう一つのシリル基を利用して、ホウ素基を連続的に芳香族ハロゲン化物に導入することを目指す。官能基化された平面固定化トリアリールボランの合成:ホウ素を平面固定化した化合物は、高い安定性を示すが、従来の合成法では、強力な求核剤をが必要なため、求電子性官能基の導入が困難である。そこで、シリルマスク法によるホウ素置換反応後、C-Hアリール化による標的分子の合成を試みる。有機合成化学有機合成試薬などの消耗品を3月納品で購入したため。若干ではあるが、当初予定よりも購入量がが少なかった。同上の理由による
抗テトロドトキシン新規抗体を用いた毒生産生物のスクリーニングと生合成経路の解明

テトロドトキシン(TTX)は、フグ中毒原因物質としてよく知られるが、海洋ではカニ、ヒトデ、貝など、陸上ではイモリ、カエルなど広範な生物に分布する。毒の細菌による生産が報告され、食物連鎖によりフグなど高次の生物へ毒が移動して蓄積すると考えられている。しかし、その生合成および代謝経路は明らかではない。本研究の目的は、新規テトロドトキシン抗体を調製し、さらにテトロドトキシン生産微細生物を探索することを目的とする。(1)新規TTX抗体の作製と評価TTXの11位のヒドロキシメチル基をアルデヒドに酸化して11-oxoTTXとし、マレイミドとヒドラジドの両方を有するリンカーを結合して、蛋白質のアミノ基に導入したチオールを反応させて、蛋白質-TTX複合体を作製することに成功した。この方法で作製した抗原2種を用いて、ウサギでポリクローナル抗体を作製したので、本年はまずその抗体の評価した。ELISAによる抗体価が確認され、TTXを用いた競合ELISAによりTTXを認識することを確認した。また、抗血清を精製してIgGとした場合やさらにTTX-affinity gelを作製して、それを用いて精製した場合に、特異性が向上した。(2)4,9-anhdroTTXの各種求核剤との応と生成物の確認および自然界での存在の有無の調査4,9-anhydroTTXはチオールと反応することは既に報告したが、他の求核剤とも反応して、その修飾体として自然界に存在するために、発見できない可能性がある。そこで、チオールの他にも可能性のある求核剤をいろいろと試してみて、亜硫酸が反応することを明らかにした。亜硫酸化TTXはまだ自然界からは見つかっていない。亜硫酸化TTXのNa^+チャネル阻害活性は、Neuro2Aを用いた系で測定し、TTXに比べて活性が非常に低いことを明らかにした。テトロドトキシン(TTX)は、フグ中毒原因物質としてよく知られる。毒の細菌による生産が報告され、食物連鎖によりフグなど高次生物へ毒が蓄積すると考えられている。しかし、生合成および代謝経路は明らかではない。最近、プランクトン、あるいはそれに共生、付着する細菌によるテトロドトキシン類の生産が疑われた。本研究の目的は、新規テトロドトキシン抗体を調製し、それを用いてテトロドトキシン生産微小生物を探索することや抗体を食品衛生へも応用することを目的とした。研究協力者の北里大学山森教授らより、無毒養殖フグ稚魚を毒化させた岩手県越喜来湾より採集したプランクトンを分与され、TTX類を抽出、活性炭で精製し、親水性相互作用LC/MS/MS(HILIC-MS/MS)(Anal.Biochem. 2006)で分析した。その結果、極微量のTTXが検出され、プランクトンあるいはそれに共生、付着する細菌がフグのTTXに関与する可能性が強まった。TTXポリクロナール抗血清作製のため、これまでにない新たなハプテン調製を検討した結果、TTXから酸化反応で80%程度の収量で11-oxoTTXを調製でき、そのアルデヒド基と蛋白質(KLH)のリジン1級アミノ基に導入したヒドラジド基を反応させ、高い導入率でKLHとTTXを結合することができた。ウサギに免疫後、得られた抗血清は、TTX-BSA結合体を抗原としたELISAで抗体価が認められた。競合ELISAの結果TTXに対する特異性も認められた。さらに、類似の反応を用いて、TTX-biotinラベル体を数種調製し、Na+チャネル阻害活性があることを確認し、さらにマウス神経芽細胞腫Neuro2AをTTX-biotin-avidin-FITC蛍光ラベル体で染色できる可能性が蛍光顕微鏡を用いて示された。亜硫酸化

TTXはまだ自然界からは見つかっていない。亜硫酸化TTXのNa^+チャネル阻害活性は、Neuro2Aを用いた系で測定し、TTXに比べて活性が非常に低いことを明らかにした。
微小管構成タンパク質αチューブリンのアセチル化酵素による基質認識の構造基盤

微小管の機能は,各種微小管結合タンパク質やtubulinの翻訳後修飾により制御されている.αTAT1はα-tubulinの主要なアセチル化酵素としての機能を持ち,アセチル基の供与体であるアセチルCoAからα-tubulinの40番目のリジン残基へとアセチル基を転移する.本研究では,アセチルCoA-やCoAーαTAT1複合体の結晶構造を決定し,アセチルCoAやCoAの結合によるαTAT1の安定化していることを示した.さらに,野生型と変異体タンパク質を用いてαTAT1によるα-tubulinの認識機構を検討し,CoA disulfideーαTAT1複合体の構造解析を進めている.微小管の機能は,各種微小管結合タンパク質やtubulinの翻訳後修飾により制御されている.微小管のアセチル化修飾は,安定な微小管で広く観察されることが知られており,細胞の極性形成や細胞内の物質輸送の制御に関与している.近年,α-tubulinアセチル化酵素αTAT1/Mec-17が,α-tubulinの主要なアセチル化酵素であることが明らかとなった.この酵素は,アセチル基の供与体であるアセチルCoA (AcCoA)からα-tubulinの40番目のリジン残基へとアセチル基を転移する.αTAT1は真核生物に広く保存されα-tubulinのLys40に対し高い特異性を示すが,αTAT1の基質認識機構や制御機構については十分に解明されていない.我々は,αTAT1がAcCoAと安定な複合体を形成していることを見出した.αTAT1へのCoA/AcCoAコファクター結合の役割について検討するため,αTAT1とCoAおよびAcCoAとの複合体を発現・精製・結晶化し,複合体の結晶構造をそれぞれ1.8-2.2および1.25オングストローム分解能で決定した.種間で保存されているαTAT1のArg132とSer160が,AcCoAと同様にCoAにおいても安定な複合体の形成に寄与していることを示した.Arg132やSer160をAla残基に置換した変異体では,CoA/AcCoA非存在下でαTAT1の安定性は著しく低下し,AcCoAへの親和性が低下していることを示した.さらに,R132AやS160A変異体は野生型タンパク質に比べ,ほ乳動物細胞でturnoverが短くなることを示した.以上の結果から,αTAT1はAcCoAやCoAとの相互作用によりin vitroでもin vivoにおいても酵素の安定性が維持されていることを示した.さらに,αTAT1によるα-tubulin認識の特異性を決定する残基について検討し,基質の選択性に必要な残基がhistoneアセチル化酵素とは全く異なることを示した.微小管の翻訳後修飾の一つであるアセチル化修飾は,安定な微小管に特徴的に見られることが知られており,一次繊毛の軸糸,神経細胞の突起,遊走細胞で顕著に観察される.微小管の主要なアセチル化酵素であるα-tubulinアセチル化酵素αTAT1は,α-tubulinのLys40に対し高い特異性を示し,アセチル基の供与体であるアセチルCoA (AcCoA)からα-tubulinの40番目のリジン残基へとアセチル基を転移する.本課題では,αTAT1の基質認識機構や制御機構について明らかにすることを目的としている.本年度は,さらに詳細な認識機構を明らかにするためαTAT1とα-tubulin由来のペプチドとの複合体の結晶構造解析を実施した.α-tubulinの40番目のリジン残基近傍のアミノ酸を含む領域を基質として,6-14残基のα-tubulin由来のペプチドをペプチド合成により調製した.このペプチドを基質として用い,αTAT1とアセチルCoAやCoAとの三者複合体について結晶化を試み,得られた結晶について回折実験を行った.異なる結晶型に属する複数のαTAT1複合体が得られ,その結晶構造をそれぞれ1.5-2.8オングストローム分解能で決定した.しかし,α-tubulinペプチド由来の電子密度は観察されず,結晶中では複合体を形成していなかった.そこで,変異体実験に基づき基質認識に関与する残基を含む14残基のα-tubulin由来のペプチドを基質として用意し,再度三者複合体の結晶化を試みた.得られた結晶は,これまで得られていた結晶とは異なり,αTAT1の活性中心近傍に未帰属の電子密度が観察された.この電子密度はα-tubulinペプチド由来の電子密度と想定されるが,専有率が低く三者複合体の構造決定には至っていない.当該課題で設定した研究項目のうち,当年度はCoA/AcCoA-αTAT1とα-tubulin由来のペプチド基質との三者複合体の結晶構造解析を進めた.基質ペプチドの長さを変え結晶化条件の検討を実施し,得られた複合体にはαTAT1複合体の活性中心近傍にα-tubulinペプチドと想定される未帰属の電子密度が観察された.今後,条件検討を進めαTAT1三者複合体の構造決定を目指す.微小管のアセチル化修飾は,主要なアセチル化酵素であるα-チューブリンアセチル化酵素αTAT1により制御されている.アセチル化修飾は安定な微小管に広くみられ,微小管のアセチル化レベルとがんとの間には密接な関係があることが示されている.本課題では,αTAT1の基質認識機構と制御機構について検討してきた.

これまでに,αTAT1によるα-tubulin認識の特異性を決定する残基について立体構造に基づいた変異体解析を行い,特異性の決定に関わるアミノ酸を明らかにした.また,αTAT1はコファクターであるAcCoAやCoAにより安定化され,その酵素の安定性はin vivoでも維持されていることを示した.昨年度に引き続きαTAT1とα-tubulin由来ペプチドとの複合体の回折データの改善を試みたが,α-tubulin由来ペプチドの電子密度は改善しなかった.次にコファクターであるCoAが酸化され二量体化したCoA disulfideが結合していると想定されるαTAT1の構造解析を進めた.αTAT1-CoA disulfide複合体では,2つのCoAのうち一つはαTAT1-CoA複合体と同じ配置をもっていた.活性中心近傍には2つのCoAの間でS-S結合と考えられる電子密度がみられ,もうひとつのCoAは活性中心からリジン残基が認識されると想定される部位にメルカプトエチルアミン部分とパントテン酸部分が配置していた.一方,アデノシン2リン酸部分は,明確な電子密度が観察されなかった.ヒトではその生理学的意義は不明であるが,CoA disulfideが活性中心を占有していることから阻害剤としての機能することが想定される.そこで,αTAT1に対するCoA disulfideの阻害能,および酸化状態と還元状態が阻害能に与える影響の検討を進めている.微小管の機能は,各種微小管結合タンパク質やtubulinの翻訳後修飾により制御されている.αTAT1はα-tubulinの主要なアセチル化酵素としての機能を持ち,アセチル基の供与体であるアセチルCoAからα-tubulinの40番目のリジン残基へとアセチル基を転移する.本研究では,アセチルCoA-やCoAーαTAT1複合体の結晶構造を決定し,アセチルCoAやCoAの結合によるαTAT1の安定化していることを示した.さらに,野生型と変異体タンパク質を用いてαTAT1によるα-tubulinの認識機構を検討し,CoA disulfideーαTAT1複合体の構造解析を進めている.当該課題で設定した研究項目のうち,当年度はαTAT1がAcCoAやCoAとの相互作用によりin vitroでもin vivoにおいても酵素の安定性が維持されていることを示した.またαTAT1によるα-tubulin認識の特異性について検討し,これらの研究内容を論文として発表した.研究計画に従い当該課題はおおむね順調に進展しているものと考えられる.当初の研究計画に従い,当該課題を推進する予定である.αTAT1の基質特異性を明らかにするため,AcCoA/CoA-αTAT1複合体にα-tubulin由来基質ペプチドが結合した三者複合体についてX線結晶構造解析を行う.三者複合体の構造解析で得られた知見に基づいて変異体を作成し,酵素活性や細胞内での機能を検討することを計画している.構造生物学今後も当初の研究計画に従い,当該課題を推進する予定である.具体的には,詳細なαTAT1の基質特異性を明らかにするため,αチューブリンの40番目のリジン残基近傍のアミノ酸を含む領域あるいは重合しないα/βチューブリンを基質として用い,αTAT1とアセチルCoAやCoAとの三者複合体についてX線結晶構造解析を行う.また,αTAT1の特異的な基質認識と活性化機構を明らかにするため,構造解析で得られた知見に基づいて変異体を作成し,in vitroでの活性測定とほ乳動物培養細胞を用いて酵素活性や細胞内での機能を検討する予定である.
プログラミング教育を核としたエンジニアリングデザイン教育と社会連携教育の実践

本研究では,「プログラミング教育」を通して,「エンジニアリングデザイン能力」を育むための「問題解決型学習環境」の構築とその実践を行う。また,この取り組みに「社会連携」を取り入れることで,「社会人の再教育」あるいは「子供向け科学教室」といった社会貢献活動につなげていく。【エンジニアリングデザイン教育の実践】教育現場における実践的な課題に対して,「ICTを利用した解決法を提案し,情報システムとして実装していく」体験を通して,エンジニアリングデザイン能力を育成する。今年度の主な実績として,(1)ロボット型スマートフォンを利用した音声対話型学習支援システムの開発,(2)複合現実デバイスを利用した「『思考・判断』の『表現』」を支援するシステムの試作,(3)「複合現実空間におけるプログラミング体験システムの開発,(4)VRを用いた体験型歴史学習システムの開発,(5)メガネ型ウェアラブルデバイスを利用した受講生の行動情報計測システムの開発,(6)プラレールを用いた「手順的な自動処理」体験システムの開発,などが挙げられる。【社会連携教育の実践】小中学生のものづくり活動を支援する「豊田市ものづくりサポートセンター」との連携を進め,「サイエンスクラブ」とよばれる中学生対象の理科教室において,「計測・制御プログラミング体験」「スマホアプリの開発体験」をテーマに,2日間の講座を企画・運営した。センサーを利用して,画面上のキャラクタの動きを制御したり,スマホアプリを自作したりと,多様なプログラミング体験を通して,「情報技術」への興味を喚起した。その他,地域の製造業の企業技術者(主に機械系の技術者)を対象に,仕事帰りに参加できる夜間講座として,「組み込みプログラミング入門」セミナー(2日間)という実習ベースの講座を企画・開催した。こうした取り組みを通して,製造現場のIoT導入を支援していきたい。「エンジニアリングデザイン教育の実践」のテーマにおいては,今年度,6種類の教育支援システムの開発に取り組み,プロトタイプ版をほぼ完成させることができた。また,「社会連携教育の実践」のテーマにおいても,これまでに築き上げてきた自治体との連携をさらに推し進めることができ,社会連携による「中学生を対象としたプログラミング体験講座」を企画・運営し,好評のうちに終えることができた。さらに,地域の製造業の企業技術者を対象とした「組み込みプログラミング体験講座」の企画・運営にも継続的に取り組み,受講者の意見をフィードバックすることで内容をブラッシュアップし,高い評価を得ることができた。こういった継続的な活動により,本校が,地域のIoT人材育成の拠点として徐々に認知されるようになってきた。以上のことより,おおむね順調に進展しているといえる。「エンジニアリングデザイン教育の実践」においては,新しい情報デバイスを利用した学習環境の創出を目指し,引き続き,新規の学習・教育支援システムの提案および開発を進めていきたい。そして,そこでの問題解決に至るプロセスを通して,学生たちの「エンジニアデザイン能力」の向上を図っていきたい。次年度は,(1)ロボット型スマートフォンを対象として,それらを活用した教育・学習支援システムの可能性について,さらに踏み込んだ検討を行い,プロトタイプシステムの開発を進めたるとともに,(2)フィジカルコンピューティング教材の開発や,(3)プログラミング学習のモチベーション向上に向けた新しい教材開発などのテーマについて研究を進めていきたい。また,「社会連携教育の実践」においては,地域との多面的な連携を進め,多様な組織を巻き込んだ「社会共創教育」の実践例を増やしていきたい。とくに,幅広い層を対象とした「IoT人材育成のための効果的な教育手法」を探っていきたい。本研究では,「プログラミング教育」を通して「エンジニアリングデザイン能力」を育むための「問題解決型学習環境」の構築とその実践を行う。また,この取り組みに「社会連携」を取り入れることで,「社会人の再教育」あるいは「子供向け科学教室」といった社会貢献活動につなげていきたい。今年度の主な実績として,(1)プロジェクションマッピングを利用した「電脳フリップボード」のプロトタイプ版の試行,(2)紙教材で利用する「答え合わせ支援システム」のプロトタイプ版の試行,(3)デジタルペンのストロークデータを用いた自動板書システムの開発,(4)「プログラムによる計測と制御」学習を対象とした「疑似体験型」プログラミング学習支援システムの開発,などが挙げられる。【社会連携教育の実践】小中学生のものづくり活動を支援する「豊田市ものづくりサポートセンター」と連携し,「サイエンスクラブ」とよばれる中学生対象の理科教室を2回開催した。さらに,外部のプログラミング教育支援団体と連携し,ワンボードマイコンの製作から始めるプログラミング体験講座を企画・運営した。この他,「女子」小中学生のみを対象としたプログラミング教室も企画・運営した。いずれも,初めて試みた企画であったが,アンケート結果を見る限り,すべての講座において高い評価を得ることができた。「エンジニアリングデザイン教育の実践」のテーマにおいては,4種類の教育支援システムの開発に取り組み,ほぼ計画通りに進んでいる。また,「社会連携教育の実践」のテーマにおいては,自治体・民間団体との連携を推し進め,社会連携による「小中学生を対象としたプログラミング体験講座」を新規に4講座分を企画し,好評のうちに終えることができた。これらのことより,おおむね順調に進展しているといえる。【エンジニアリングデザイン教育の実践】

教育現場における実践的な課題に対して,「ICTを利用した解決法を提案し,情報システムとして実装していく」体験を通して,エンジニアリングデザイン能力を育成する。今年度の主な実績として,(1)「プログラムによる計測と制御」学習を対象とした「疑似体験型」プログラミング学習支援システムの改良・機能追加,(2)メガネ型アイトラッキングデバイスを利用した集中度測定システムの試作,(3)ロボット型スマートフォンを利用した対話型学習支援システムの試作,(4)複合現実デバイスを利用した「『思考・判断』の『表現』」を支援するシステムの試作,(5)VR用ヘッドマウントディスプレイを利用した異文化体験システムの試作,などが挙げられる。【社会連携教育の実践】小中学生のものづくり活動を支援する「豊田市ものづくりサポートセンター」との連携を進め,「サイエンスクラブ」とよばれる中学生対象の理科教室において,「ロボット教材を用いた計測・制御プログラミング体験」をテーマに,2日間の講座を開催した。「自分が書いたプログラムに従って目の前のロボットが動き出す」という体験を通して,「プログラミング技術」への興味を喚起することができた。その他,地域の製造業の企業技術者(主に機械系の技術者)に対して,「組み込みプログラミング入門」と題した2日間の講座を企画し,実施した。こうした取り組みを通して,製造現場のIoT導入を支援していきたい。「エンジニアリングデザイン教育の実践」のテーマにおいては,5種類の教育支援システムの開発に取り組み,ほぼ計画通りに進んでいる。また,「社会連携教育の実践」のテーマにおいても,自治体・民間団体との連携を推し進め,社会連携による「中学生を対象としたプログラミング体験講座」を企画・運営し,好評のうちに終えることができた。さらに,地域の製造業の企業技術者を対象とした「組み込みプログラミング体験講座」の企画・運営にも取り組み,高い評価を得ることができた。これらのことより,おおむね順調に進展しているといえる。本研究では,「プログラミング教育」を通して,「エンジニアリングデザイン能力」を育むための「問題解決型学習環境」の構築とその実践を行う。また,この取り組みに「社会連携」を取り入れることで,「社会人の再教育」あるいは「子供向け科学教室」といった社会貢献活動につなげていく。【エンジニアリングデザイン教育の実践】教育現場における実践的な課題に対して,「ICTを利用した解決法を提案し,情報システムとして実装していく」
ミリ波帯無線LAN用アンテナシステムの技術開発

本研究では,ミリ波帯無線LANシステムの実現ならびに普及に資することを目的として,セクタアンテナとその周辺回路技術の開発を行い,次に示す知見と成果を得た.1.ミリ波帯平面セクタアンテナの構成要素として,バックワード励振プリントスロットアレーを開発した.バックワード励振スロットアレーで平面マルチセクタアンテナを構築するためのアレー配置法を新たに提案し,その有効性を実験と解析により明らかにした.2.プリントスロット八木・宇田アレーを開発するとともに,スペクトル領域モーメント法およびFDTD法による設計法を確立した.このアンテナを用いた平面マルチセクタアンテナを提案し,スペクトル領域モーメント法による特性評価を行った.この結果より,金属フィンなどの突起物を配置しなくても,セクタ間の干渉が問題とならないことが明らかになった.3.ポスト壁キャピティ付きプリントスロット八木・宇田アレーアンテナを提案した.本アンテナのFDTD解析を行い,アンテナ設計のための基礎データを収集した.このアンテナを用いた平面マルチセクタアンテナの測定を行い,平面構造のままで良好な特性が得られることを明らかにした.4.磁流ループアンテナで構成した準光学アンテナ・ミキサを提案した.磁流ループアンテナについて,入力特性・放射指向性の最適化を行った.最適化後の素子を用いて,準光学アンテナ・ミキサシステムの実験を行い,良好なビーム走査特性が得られることを確認した.5.イメージNRDガイドを用いたミリ波アンテナ・回路を提案した.低サイドローブレベルのブロードサイド放射が可能な共振型漏れ波アンテナを開発した.また,高性能かつ構造が簡単なミリ波アンテナとして有望な誘電体ロッドアンテナに着目し,イメージNRDガイドで給電するための一手法を考案した.さらに,方形導波管とイメージNRDガイドとを接続するための変換器を開発した.本研究では,ミリ波帯無線LANシステムの実現ならびに普及に資することを目的として,セクタアンテナとその周辺回路技術の開発を行い,次に示す知見と成果を得た.1.ミリ波帯平面セクタアンテナの構成要素として,バックワード励振プリントスロットアレーを開発した.バックワード励振スロットアレーで平面マルチセクタアンテナを構築するためのアレー配置法を新たに提案し,その有効性を実験と解析により明らかにした.2.プリントスロット八木・宇田アレーを開発するとともに,スペクトル領域モーメント法およびFDTD法による設計法を確立した.このアンテナを用いた平面マルチセクタアンテナを提案し,スペクトル領域モーメント法による特性評価を行った.この結果より,金属フィンなどの突起物を配置しなくても,セクタ間の干渉が問題とならないことが明らかになった.3.ポスト壁キャピティ付きプリントスロット八木・宇田アレーアンテナを提案した.本アンテナのFDTD解析を行い,アンテナ設計のための基礎データを収集した.このアンテナを用いた平面マルチセクタアンテナの測定を行い,平面構造のままで良好な特性が得られることを明らかにした.4.磁流ループアンテナで構成した準光学アンテナ・ミキサを提案した.磁流ループアンテナについて,入力特性・放射指向性の最適化を行った.最適化後の素子を用いて,準光学アンテナ・ミキサシステムの実験を行い,良好なビーム走査特性が得られることを確認した.5.イメージNRDガイドを用いたミリ波アンテナ・回路を提案した.低サイドローブレベルのブロードサイド放射が可能な共振型漏れ波アンテナを開発した.また,高性能かつ構造が簡単なミリ波アンテナとして有望な誘電体ロッドアンテナに着目し,イメージNRDガイドで給電するための一手法を考案した.さらに,方形導波管とイメージNRDガイドとを接続するための変換器を開発した.本研究の目的は,本研究組織が有するミリ波帯アンテナ・回路技術をもとに,量産に適したミリ波帯セクタアンテナとその周辺回路技術を開発し,高速無線LANシステムの実現ならびに普及に資するところにある.本年度は,以下に示す知見と成果を得た.(1)ミリ波帯平面セクタアンテナの構成要素として,直列給電プリントスロットアレーに着目し,無線LANシステムに適合する指向性を実現するための励振法について検討した.小型化とバックローブ抑制の観点から,バックワード励振が望ましいことを明らかにした.(2)バックワード励振を用いたプリントスロットアレーの設計法について検討し,スロット間の相互結合を考慮に入れた設計が必須であることを明らかにした.この要求を満たす手法として,スペクトル領域モーメント法を用いた設計法を提案した.本手法に基づき,準ミリ波(19GHz帯)を設計周波数として,プリントスロットアレーを試作測定し,所望の特性が得られることを確認し,提案した設計法の妥当性を示した.(3)バックワード励振スロットアレーで問題となる背面放射を抑制するために,薄型キャビティの利用を提案した.上記(2)で開発した設計法を拡張し,キャビティの効果を考慮した設計法を開発した.19GHz帯における試作測定を通して,キャビティの有効性と,開発した設計法の妥当性を確認した.(4)ミリ波帯平面セクタアンテナの構成要素として,バックワード励振スロットアレーの他に,プリントスロット八木・宇田アレーを開発するとともに,スペクトル領域モーメント法による設計法を確立した.(5)(1)(4)で開発したアンテナを用いて平面マルチセクタアンテナを構成した.隣接セクタ間の相互干渉を低減するための配置法を提案し,試作測定によりその有効性を明らかにした.以上,本年度予定していた研究課題について十分な成果が得られた.

本研究の目的は,本研究組織が有するミリ波帯アンテナ・回路技術をもとに,量産に適したミリ波帯セクタアンテナとその周辺回路技術を開発するとともに,環境が大きく変動したり受信端末が移動している場合の通信品質を良好に保つ超高速ビーム走査型受信システムの開発を行い,高速無線LANシステムの実現ならびに普及に資するところにある.本年度は,以下に示す知見と成果を得た.(1)平面マルチセクタアンテナの基本素子として,キャビティ付きプリントスロット八木・宇田アレーアンテナを提案するとともに,スペクトル領域モーメント法およびFDTD法を用いた特性評価法を確立した.(2)プリントスロット八木・宇田アレーアンテナを用いたマルチセクタアンテナについて,スペクトル領域モーメント法による特性評価を行った.この結果より,プリントスロット八木・宇田アレーアンテナを用いれば,金属フィンなどの突起物を配置しなくとも,セクタ間の干渉が極めて小さな平面マルチセクタアンテナを構成できることを明らかにした.19GHz帯における試作測定を行い,計算による結果の妥当性を確認した.(3)キャビティ製作の簡易化を目的として,多層基盤構造を採用し,スルーホールでキャビティを形成したプリントスロット八木・宇田アレーアンテナの試作測定を行った.この結果より,スルーホールでキャビティを製作した場合であっても,良好な特性が得られることを明らかにした.(4)超高速ビーム走査型受信システムに用いるための準光学アンテナ・ミキサについて,磁流ループアンテナで構成したシステムを提案し,3GHz帯および10GHz帯における試作測定を行った.この結果より,従来のパッチアンテナを用いたシステムと比較して,アンテナ素子の寸法誤差による特性劣化が生じにくいことを明らかにした.以上,本年度予定していた研究課題について十分な成果が得られた.本研究の目的は,本研究組織が有するミリ波帯アンテナ・回路技術をもとに,量産に適したミリ波帯セクタアンテナとその周辺回路技術を開発するとともに,環境が大きく変動したり受信端末が移動している場合の通信品質を良好に保つ超高速ビーム走査型受信システムの開発を行い,高速無線LANシステムの実現ならびに普及に資するところにある.本年度は,以下に示す知見と成果を得た.(1)キャビティ付きプリントスロットアレーについて,キャビティ製作の簡易化を目的として,スルーホールでキャビティ壁面を形成した構造を提案し, FDTD法によりその特性を明らかにするとともに,設計資料を収集した.(2)(1)のキャビティ付きプリントスロットアレーで構成した平面マルチセクタアンテナを試作し,実験による特性評価を行った.この結果,金属フィンなどの突起物を配置しなくとも,平面構造のままで,セクタ間の干渉が極めて小さなマルチセクタアンテナが実現できることが明らかになった.(3)準光学アンテナ・ミキサの構成素子として用いる磁流ループアンテナについて,時間領域解析法による数値シミュレーションを行い,入力特性・放射指向性の最適化を行った.
新型太陽中性子望遠鏡用実時間解析システムの開発

本研究は,太陽フレア時にイオンがどのようにして高エネルギーにまで加速されるかを調べるため,加速されたイオンが太陽大気中で作る中性子のエネルギー分布や生成量の時間変化を観測することを目的とする。中性子を測る理由は,太陽地球間の磁場の影響を受けずに直進してくるので,イオンの加速時の情報を保持しているからである。この目的の実現のため,加速器実験で使用された粒子飛跡検出装置(SciBar)を,新型太陽中性子望遠鏡(SciCRT)として活用すべく,メキシコのシェラネグラ山頂(4600 m)に移設した。本科研費では,望遠鏡のデータ収集・解析系を改良し,高速化して,専用の実時間解析システムの実現に寄与した。第24太陽活動期における地上での太陽中性子イベント取得へ向けて,新型太陽中性子望遠鏡(SciCRT)は現在定常観測の段階に入っている。現状では,中性子の観測には検出器全体の3/8を使用しており,そのうち2/3は1年の約半分・残る1/3は50日ほど,24時間安定してデータを取り続けている。我々は,より安定したデータ収集と可動領域の拡大を目指し,この1年間はデータ収集システムの改善に取り組んできた。6月頃には,個々のサーバーへの負荷を軽減させるため,複数のジョブを並列処理しないよう,データ収集プログラムの最適化を行った。7月には,データ収集専用サーバーのCPUをアップグレードした。そして,9月には,メキシコ自治大学のサーバーにRAIDを導入し,SciCRTのデータストレージ基盤を強化した。10月には,日本人がシエラネグラ山へ行き,データ収集の問題の解決に当たった。その結果,中性子へ荷電粒子のVeto信号を生成している,ミューオンのトリガー回路の挙動に問題があることが判明した。根幹にある問題の原因はほぼ特定できており,現地へ定期的に行くメキシコの共同研究者と共に改善へ向けて尽力している。これら現在のデータ収集システムへの取り組みと並行して,高速データ収集システムの改良も進めている。Open-Itプロジェクトの枠組みで,KEK測定器開発室と協力しながら,SiTCPを用いた高速データ収集用バックエンドボード(BEB)のバージョン1.0を開発した。4月以降は,名古屋でこのBEBの基礎性能評価を進めた。10月に,TRGB等の周辺機器を準備し,シエラネグラ山にて宇宙線のデータ取得試験を実施した。そして,その結果を踏まえてBEBの改良を行い,バージョン2.0を開発した。2015年6月頃には,全体の1/8に対し,高速読み出しのアップグレードを行う予定である。今年度は,本研究の最終目標である「実時間解析システムの開発」にさきがけ,新型太陽中性子望遠鏡(SciCRT)の観測効率向上のため,中性子検出部およびミューオン検出部におけるデータ収集の高速化を実現した。まず名古屋大学にて,昨年度中に納品されたデータ収集用の回路ボード(バックエンドボード,以下BEB)10台の性能試験を実施し,平成27年5月にメキシコへ出荷した。メキシコのシェラネグラ山(4,600 m)での設置作業は,平成27年6・7月と11・12月の2回,本科研費による日本人2名の出張により,現地研究者の協力を得て実施した。BEBの設置後,ネットワークを介した日本からの遠隔操作と現地研究者の直接作業により,データ収集プログラムの調整を行い,平成28年2月にデータ収集の高速化を実現した。現在,すでに,このデータ収集をさらに安定化させる方法が完成しており,平成28年度内に現地で観測装置に実装する予定である。また,平成27年の2度目の出張の際に,光検出部1800チャンネル分の変換増幅率のデータを取得した。これは,望遠鏡通過粒子の飛跡位置における光検出部での発光量と電気信号との対応を与える,入射太陽中性子のエネルギーを求めるために必要な基礎データであり,通常の太陽中性子観測中には得ることができない重要なものである。ところで,SciCRTのデータ取得回路系では,光検出部とBEBを結ぶ信号変換回路ボード(フロントエンドボード,以下FEB)の数量が不足しており,故障時の予備がない。また,現有のFEBは高価で補充も容易ではない。そこで,かねてより安価なFEBのアイデアを温めているメキシコ自治大学の大学院生を,年度末に名古屋大学へ招聘し,日本側の研究者や技術職員と議論の上,共同で試験的な回路を設計・製作・実験し,今後のFEB開発に役立つ実験データを得た。今年度は,昨年度(研究初年度)に判明したデータ収集システムの難点を改善すべく,データー収集用の回路ボード(バックエンドボード,BEB)の改良と,現地,メキシコでの設置を行った。これらは,当初の計画外のことであり,これが原因で,全体の計画が予定よりやや遅れている。本研究の最終目的は,宇宙線の加速のメカニズムを解明することである。そのために,地球に一番近い恒星である太陽表面において起きる,磁場エネルギーの解放である太陽フレアに伴う粒子加速現象を,太陽地球間の磁場に邪魔されることなく直進してくる中性子によって捕らえようというものである。この目的のために,メキシコのシェラネグラ山(4,600 m)山頂に設置された新型太陽中性子望遠鏡(SciCRT)は,本来は,加速器のニュートリノ振動検出実験に使用されていたものであるが,一旦解体されて移設され,現在では,中心の8層の中性子検出部のうち3層と,それらの上下2層のミューオン検出兼荷電粒子Veto部が,太陽中性子の連続観測装置として稼働している。

本装置は,ニュートリノ現象という頻度の比較的低い現象を捕らえるために設計されたもので,高山という環境での,高頻度の宇宙線観測では,多くのバックグラウンドの現象に邪魔され,不感時間の割合が多くなってしまう。そこで,本研究では,SciCRTのデータの実時間解析システムを実現するために,まず,「不感時間の減少」という根本的な問題の克服を目指して,データ取得回路の高速化を進めてきた。そして,昨年度までに,Open-Itプロジェクトの枠組みで,KEK測定器開発室と協力しながら,SiTCPを用いた,データの分散読み出しが可能な高速データ収集用バックエンドボード(BEB)のバージョン1.0とバージョン2.0を開発した。本年度は,このBEBを,中性子部の1層とミューオン検出兼荷電粒子Veto部に実装し,20倍の読み出し速度を実現した。また,年度末には,中性子部の3層目に新トリガー回路を導入した。本研究の装置・新型太陽中性子望遠鏡は,メキシコの標高4,600 mのシェラネグラ山頂に設置されていて,メキシコ側の努力により安定な電力が供給されてきた。しかし,平成28年4月10日に落雷があり,電力供給システムに故障が発生した。高山の故,復旧に半年を要し,10月6日以降に安定な電力供給が復活の後,安定観測復帰に平成28年末までかかり,計画通りの研究遂行が困難となって,遅延が生じた。本研究の最終目的は,宇宙線の加速のメカニズムを解明することである。そのために,地球に一番近い恒星である太陽表面において起きる,磁場エネルギーの解放である太陽フレアに伴う粒子加速現象を,太陽地球間の磁場に邪魔されることなく直進してくる中性子によって捕らえようというものである。この目的のために,メキシコのシェラネグラ山(4,600 m)山頂に設置された新型太陽中性子望遠鏡(SciCRT)は,本来は,加速器のニュートリノ振動検出実験に使用されていたものであるが,一旦解体されて移設され,現在では,中心の8層の中性子検出部のうち3層と,それらの上下2層のミューオン検出兼荷電粒子Veto部が,太陽中性子の連続観測装置として稼働している。本装置は,もともと,ニュートリノ現象という頻度の比較的低い現象を捕らえるために設計されたもので,高山という環境での,高頻度の宇宙線観測では,多くのバックグラウンドの現象に邪魔され,不感時間の割合が多くなってしまう。そこで,本研究では,SciCRTのデータの実時間解析システムを実現するために,まず,「不感時間の減少」という根本的な問題の克服を目指して,データ取得回路の高速化を進め,昨年度までに,Open-Itプロジェクトの枠組みで,KEK測定器開発室と協力しながら,SiTCPを用いた,データの分散読み出しが可能な高速データ収集用バックエンドボード(BEB)のバージョン1.0とバージョン2.0を開発し,中性子部の1層とミューオン検出兼荷電粒子Veto部に実装し,20倍の読み出し速度を実現した。また,中性子部の3層目に新トリガー回路を導入した。これまでの取得データと計算機シミュレーションにより,太陽中性子の生成時のエネルギースペクトルの巾は±1の精度で決定できることや,85%のバックグラウンド中性子を残し,ガンマ線の96%を除去できることがわかった。
代謝物理論マススペクトルライブラリの構築と普及

セラミドの構造を4種の長鎖塩基(スフィンゴシン(Sph)、ジヒドロSph、フィトSph、6-ヒドロキシSph)と、4種の脂肪酸(通常、αヒドロキシ、βヒドロキシ、ω末端エステル型)の組み合わせ計16種で表記し、生体で存在が確認されている11種について実測値に基づく理論スペクトルライブラリを作成した。このうちβヒドロキシ脂肪酸を含むセラミドは純品が存在しないため、量子化学計算によってMS/MSにおける開裂部位を予測し、実測のスペクトルと一致することを確認した。セラミドにヘキソースが付加した構造も観測されるため、実測される分子種については配糖体の理論ライブラリも構築した。理論ライブラリはhttp://jcbl.jp/wiki/Special:GenerateSpectraにおいて生成、ダウンロード可能とした。量子化学計算に時間がかかることが判明したが、その結果は概ね予測どおりであった。このため量子化学計算を逐一実施するよりも実測スペクトルから帰納的に理論スペクトルを作成するほうが妥当と考えている。セラミドやスフィンゴミエリンは現在のリピドミクス技術で十分に測定可能だが、網羅的な測定の報告は非常に少ない。本研究で作成した理論スペクトルライブラリやその方法論を周知させることで、バクテリアから高等動物まで様々な種においてデータの蓄積が進むと考えられる。そのため複数の公共データベースを通じてスペクトルライブラリや同定法を公開し、多くの研究者に利用してもらう工夫をする。また、今回と同じ手法でフラボノイドやサポニンの解析を進め、質量分析計を用いた植物二次代謝物の同定をより簡便に、よりルーチーンに実施できるようにする。
人間の環境の時間的協調の観察とモデル化に基づくヒューマン・インターフェース設計

本年度は,視聴覚を用いた人間同士のリズム生成の特徴を行動実験によってさらに詳細に観察し,また,それを支える内的メカニズムについてのモデル化を進めた.モデル化に際して,これまで心理学で提案されてきた環境の時間情報に追従するためにタイミング修正メカニズムに加えて,自己の基準とする内的なテンポとそれに基づくタイミング修正機構を新たに提案した,その結果,人間同士の協調的なリズム生成には,他者へと追従するメカニズムに加えて,自己のテンポを維持し,時には,他者に合わせないようにするメカニズムが必要であることが明らかとなった.また,二者間の協調的なリズム生成には,自己と他者とで作りだす時間間隔の時系列に,複数のパターンが観察されるが,それらは,お互いの基準とするテンポが異なるために生じている可能性を示した.また,モデルの妥当性とヒューマン・インタフェースへの応用可能性を検討するために,モデルを実装したシステムと人間の間のリズム生成を観察した.その結果,人間同士のリズム生成と同様に,複数の協調パターンが観察された.また,時系列解析の結果も,人間同士のリズム生成と同様の特徴がみられた.以上の結果は,人間と人工物の間で,人間同士のような時間的協調を達成するためには,人工物が人間に追従するだけでなく,人工物も基準とするテンポを内的に保持し,時には合えて人間に合わせないようにすることが重要であることを示している.ヴァーチャル・リアリティ(VR)やIT技術の進歩に伴い,VR酔いや通信における時間遅れの問題等,人間と人工物の時間的協調の問題はますます重要な課題となってきている.そこで本研究では,歩行や会話,音楽に見られる人間が環境(他者を含む)と時間的に協調する能力に着目し,その協調過程の時間的特徴,及び,その協調能力を支えるメカニズムの解明を目的としてきた.本年度は,視覚と聴覚を同時に用いた人間のリズム生成の特徴を観察した.これまで,テンポが異なるなど時間的構造が一致しない視聴覚信号が提示された場合,リズム生成は聴覚によって誘導されると言われてきた.しかしながら,本研究から,視覚信号のテンポが数秒に至る周期性を持って変化する時,視覚情報は聴覚情報と同時にリズム生成に影響を及ぼすことが明らかとなった.これは,視覚と聴覚がリズム生成における異なる役割を有することを示唆する.このことは,異なる時間構造を持つ視聴覚信号による二重的な人間の行動の誘導につながると考えられ,人工物の設計論の視点からも興味深い.認知心理学の分野において,人間のリズム生成における様々なモデルが提案されてきたが,これらのモデルではリズム生成における感覚特異性や視聴覚統合の影響を説明することが困難であり,また,外部情報に完全に依存した受動的なモデルであるといった問題点があった.これらの問題を克服するため,現在,受動的に外部刺激のリズムに反応するだけではなく,自らも内的にリズムを生成し,内外の二つのリズムの相互作用から自己の運動リズムが創発されるという新たなモデルを構築中である.ヴァ-チャル・リアリティ(VR)やIT技術の進歩に伴い,VR酔いや通信における時間遅れの問題等,人間と人工物の,また,人工物を介した人間同士の時間的協調の問題はますます重要な課題となってきている.そこで本研究では,歩行や会話,音楽に見られる人間が環境ぐ(他者を含む)と時間的に協調する能力に着目し,その協調過程の時間的特徴,及び,人間の時間的協調能力を支えるメカニズムの解明を目的としてきた.本年度は,視覚や聴覚を用いた人間同士の基本的なリズム生成の特徴を観察してきた.これまで,他者と行うリズム生成は一定テンポのペースメーカと行うリズム生成に比べて正確さに劣ると考えられてきた.しかしながら,私の行った行動実験から,必ずしも正確さで劣るわけではないことが明らかとなった.また,二者間の協調的リズム生成には複数のパターンが見られることが明らかとなった.このことは,人間同士の時間的協調過程の複雑性や柔軟性を示すものであり,人工物と入間の時間的協調や人工物による人間の行動の時間的誘導への応用を期待させる,また,認知心理学において注目されているペースメーカとのリズム生成のモデル(Dual Process Model;DPM)に基づき,二者間のリズム生成の新たなモデルを提案した.そして,二者間の協調的なリズム生成に見られるいくつかのパターンの再現に成功した.またその中で,DPMでは考慮されていなかった基準となる自己のテンポの重要性を指摘した,これは,協調的な二者間のリズム生成において,単純に他者に追従するだけでなく,自己のテンポを保持しながら相手に合わせることの重要性を示唆している.今後は,行動実験の継続とモデルの更なる発展により,二者間のリズム生成における自己と他者の時間情報の役割を明らかにしていく予定である,また,それらの結果を,遠隔地通信などの具体的な事例を想定したヒューマン・インタフェースへと応用することを試みる.本年度は,視聴覚を用いた人間同士のリズム生成の特徴を行動実験によってさらに詳細に観察し,また,それを支える内的メカニズムについてのモデル化を進めた.モデル化に際して,これまで心理学で提案されてきた環境の時間情報に追従するためにタイミング修正メカニズムに加えて,自己の基準とする内的なテンポとそれに基づくタイミング修正機構を新たに提案した,その結果,人間同士の協調的なリズム生成には,他者へと追従するメカニズムに加えて,自己のテンポを維持し,時には,他者に合わせないようにするメカニズムが必要であることが明らかとなった.また,二者間の協調的なリズム生成には,自己と他者とで作りだす時間間隔の時系列に,複数のパターンが観察されるが,それらは,お互いの基準とするテンポが異なるために生じている可能性を示した.

また,モデルの妥当性とヒューマン・インタフェースへの応用可能性を検討するために,モデルを実装したシステムと人間の間のリズム生成を観察した.その結果,人間同士のリズム生成と同様に,複数の協調パターンが観察された.また,時系列解析の結果も,人間同士のリズム生成と同様の特徴がみられた.以上の結果は,人間と人工物の間で,人間同士のような時間的協調を達成するためには,人工物が人間に追従するだけでなく,人工物も基準とするテンポを内的に保持し,時には合えて人間に合わせないようにすることが重要であることを示している.