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9～10世紀前後の古代クルグズ族の南進に関する碑文・遺跡の現地調査と歴史学的研究

本課題研究では,ハカス共和国およびモンゴル国の関係機関と学術協定を締結し,現地の研究者と共同でハカス共和国及びモンゴル国の古代遺跡や古代テュルク・ルーン文字銘文の調査を試みた.本調査を通して、従来発表された銘文の再検証をすることもでき,また偶然とはいえ,現在でも未解明のルーン文字を含む小銘文を見つけることができた。また本研究では,西暦9世紀から10世紀頃にかけて特徴的な文字を含む岩絵銘文がイェニセイ河沿岸のハカス方面からモンゴル高原西北部に広く分布していることが明らかになった.今後はここで得られた資料に基づき,古代クルグズ族の南進ルートやその歴史背景について明らかにしてゆきたいと考える.本年度は7月2日7日までロシア連邦ハカス共和国の首都アバカンにあるハカス言語・文学・歴史研究所を訪れ,同研究所のYuri, Esin氏とアバカン近郊の古代クルグズ時代のテュルク・ルーン文字銘文および岩絵資料を調査した.まず,アバカンから南西にあるアスキス地区の野外博物館で青銅器時代に建造された方形墓石の周囲に立てられた板石上にタガール時代の動物や人像に加えて,中世初期のクルグズ時代に刻まれたタムガや古代テュルク・ルーン文字銘文断片を撮影しつつ調査した.またアバカン市から北東に位置するイェニセイ河右岸の山岳の東面に刻まれたオクネフ期,タガール時代,タシュトゥク期から古代クルグズ時代の岩絵を調査した.また,7月810までは北ハカスのスレク岩絵に隣接する岩山の壁面に残されたタガール時代から古代クルグズ時代の岩絵銘文やタムガについて調査を実施した.その銘文にはこれまで解読できていない文字が使用されていることから,ルーン文字銘文の内容を分析することはむつかしい.また他の銘文も極めて短く,また難解な内容で,今後,更なる調査と分析を要する.次に7月1113日までは,ロシア連邦トゥヴァ共和国キジル市を訪れ,トゥヴァ人文学研究所主催の国際古代テュルク・ルーン文字碑文シンポジウムに参加し,口頭発表を行った.またその際には,キジル歴史博物館では当館に所蔵された古代クルグズ族の碑文を見学し,写真撮影した.またその後,西トゥヴァにあるチャホル河から西方のサンチ-村の古代クルグズ銘文を3点,訪れて撮影した.これらは既に,ロシア人研究者のコルムシンによって調査解読されたもので,その読みが正しいことを再確認することができた.またモンゴル国でも,7月188月18日,9月2026日にはウランバートルの歴史研究所や考古学研究所の付属図書館で,課題の研究テーマに関わる資料収集を行った.本研究では大澤はロシア連邦ハカス国のハカス言語文学歴史研究所と学術協定書を結んだ上で,同研究所の研究員と共同で,古代クルグズ族の遺跡や岩壁碑文を調査している.本年度の調査は主にイェニセイ河中流域で,ここに流れ注ぐトゥバ河の合流地点に立地するテプセイ岩壁銘文を現地調査した.これまでその存在は知られていたものの,急峻な崖の壁面にある洞窟内の岩壁銘文を現地のロッククライマーの手を借りながら,ロープで400mほど降下して,ようやく至った洞窟の内部で,これまで未知の鉄器時代の山羊や鹿の岩絵と新たなイェニセイ銘文を発見し,写真撮影した.この碑文については,9月24日にハカスの教育省とハカス言語文学歴史研究所主催の国際学会で口頭報告を行った.また,イェニセイ河沿いから,ハカス北部の草原にある青銅器時代のタガール時代の立石を再利用する形で刻まれた短いルーン文字銘文をも調査し,写真撮影した。これについてはなお,検討中である.また,その後,アスキス地区に出向いて,タガール時代の立石墓を調査し,数点の岩絵やタムガを発見することができた.本研究では、中央ユーラシア史の一大事件となる840年のモンゴリアにおける東ウイグル可汗国の崩壊の要因となったクルグズ可汗国の実態とそれに関わるモンゴリア方面への征服と南下移動について、現地資料の新たな調査と関係遺物について、現地の教導機関・研究者と共同調査を実施し、今後の研究のための基盤資料を構築することに努めた。これまで、クルグズ可汗国に関するイェニセイ銘文や考古遺跡などの現地語資料はロシア人や現地の研究者が独自に調査しつつ,公表されてきたが、それらの碑文や銘文は石自体が風化や落書きにより、崩壊に瀕しており、従来の読みと解釈にはなお疑問の余地がある。今回の調査ではそうした中でもアクセスが難しいイェ二セイ河流域のテプセイ山の岩肌地域に分布する岩絵や銘文を中心に現地研究者と共同調査を実施し,いくつかの新たな銘文の所在を明らかにすることができた。私はこの3年間の調査で、アスキス地区のタガール時代の立石を再利用して刻まれた古代クルグズ時代のタムガや岩絵,銘文に加え、特に今回はテプセイ山中腹の気候変動に伴う水位上昇に伴う河岸の崩壊のため、その存在すら困難となった川岸に彫られた岩絵や銘文の調査を実施した。それらの中には新たに発見したルーン文字群もあるが,なお文字自体が新種に属して、解読困難なものも含まれている。ただその一部の銘文には,クルグズ族の山岳信仰に関わる字句を含む銘文も確認しており、当時の信仰文化に関する基礎資料となるものと確信している。

また本研究のメインテーマであるクルグズ族のモンゴル高原への南進を裏付ける銘文の実地調査にたった解読作業を進めつつあり,その解読成果は、西暦910世紀前後のクルグズ族の南方進出を検証する際の基礎資料となることは疑いない。なおこれらの成果の一部についてはこれまでも国際学会や研究会等で報告していることを付言させていただきたい。本課題研究では,ハカス共和国およびモンゴル国の関係機関と学術協定を締結し,現地の研究者と共同でハカス共和国及びモンゴル国の古代遺跡や古代テュルク・ルーン文字銘文の調査を試みた.本調査を通して、従来発表された銘文の再検証をすることもでき,また偶然とはいえ,現在でも未解明のルーン文字を含む小銘文を見つけることができた。また本研究では,西暦9世紀から10世紀頃にかけて特徴的な文字を含む岩絵銘文がイェニセイ河沿岸のハカス方面からモンゴル高原西北部に広く分布していることが明らかになった.今後はここで得られた資料に基づき,古代クルグズ族の南進ルートやその歴史背景について明らかにしてゆきたいと考える.本研究では,ロシア連邦ハカス共和国のハカス言語文学歴史研究所との共同調査という形で現地調査を実施し,そこで得られた新知見を現地で開催された国際学会などで報告することで,ハカスの研究所所員も十分満足する形で成果が共有されていると思われるからである.古代テュルク史今後も,これまでと同様に,現地の研究所との共同調査という形で古代クルグズ族の碑文や遺跡調査を継続して実施してゆく予定である.そこで得られた成果についても,積極的に国際学会や共同研究会で発表し,知見を共有すべく努めたいと考えている.現在まで,ハカス共和国ではハカス共和国の言語・文学・歴史研究所の研究員と調査を実施して,断片的ではあるが,フィールド調査によって,これまで未発見の銘文についても調査を実施することができた.しかしながら,現地の考古・歴史博物館にある碑文を除けば,その多くは,現在も草原の立石や岩山にあり,その場所に行くには土地勘が必要である上,時間的にも不十分である.またトゥヴァ共和国での調査も,予想以上に時間や経費を必要とする.特に,調査を予定していたビチクト・カヤなどは現在,岩の崩落が進んでいるとの情報もあり,現在は,訪れることができないでいる.またモンゴル国の西北地方の碑文についても,既にモンゴル人及びロシア人研究者による調査報告内容を踏まえて,今後行うべき調査地や銘文内容を予備的に整理しつつある.今後,さらに既報告の銘文について再解読を行いつつ,歴史学的分析を進めている.本年度のハカス共和国で予定していた,現地調査を行った際に現地の研究所附属の図書館に所蔵する古代テュルク碑文関連の論文コピーが図書館の利用時間に制限があって、あいにく使用できなかった。今後の研究としては,引き続き,ハカス共和国の言語・文学・歴史研究所の研究員とイェニセイ河中流の岩山に残された岩絵銘文について共同調査を実施して行く予定である.特に,テプセイ岩山やスンドゥク岩山に刻まれた銘文類を中心に調査を実施してゆきたい.また,できればトゥヴァ共和国における岩絵銘文についても機会が許せば,現地の研究者と共同調査を進めてゆきたい.また,モンゴル国西北部における銘文や碑文についても,現在,与えられた時間の中で,調査すべき碑文を選定し,現地研究者と共同調査を進めてゆきたいと考えている.今年度の現地調査や,ハカス共和国のアバカン市の言語文学歴史研究所を訪れた際に、関連資料の収集代として使用する予定である.今年度は当初,予定していた調査研究に必要な物品を,他から借用してまかなえたために購入しなかった.
ベクトルポテンシャルトモグラフィーの開発

ベクトルポテンシャルは、磁界や電界の元となる物理量であり、量子力学が適用されるミクロな領域ではアハラノフボーム効果として知られている。一方、マクロな領域では、磁界や電界が様々な電気機器の動作原理として使われおり、ベクトルポテンシャルを利用しているものは見当たらない。我々は、細長く柔軟なソレノイドコイルを、円筒、球、トロイダルの基体に巻きつけたベクトルポテンシャルコイルを考案し、ベクトルポテンシャルを内部空間に発生させる研究をしてきた。このベクトルポテンシャルは、途中にシールドがあっても透過することができ、対象の内部に誘導電圧を発生させることが可能である。この効果を利用して、対象内部のインピーダンスの空間分布を計測する新しいトモグラフィーの基本技術を開発することが、本研究の目的である。今年度は、球形ベクトルポテンシャルコイルの設計、数値シミュレーションによる球形ベクトルポテンシャルコイル内外のベクトルポテンシャルの分布、試料回転移動機構の制作、作成した球形コイルでの電界の分布計測、高周波用のリッツ線のベクトルポテンシャルコイルの製作、非接触による誘電体の計測を実施した。この研究により、ベクトルポテンシャルを活用するための基盤技術が開発され、今後、非破壊検査、非侵襲診断、量子情報処理、信号伝達などへのさらなる展開が期待される。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。被測定対象物を磁場に暴露させなくても、その対象物に電圧を誘導させることができるベクトルポテンシャルコイルを考案した。その応用として、電気抵抗の内部分布を外部から測定するトモグラフィー装置が考えられる。基本原理を検証するために必要な実験装置を作製した。まず、広い空間で均一で回転場でないベクトルポテンシャルを生成するために、球形のベクトルポテンシャルコイルを作製した。さらに、そのコイルの中心部に多数のプローブ電極を配置し、試料とプローブ電極をコイル中で回転させることによって、さまざまな角度からベクトルポテンシャルを印加する装置を作製した。ベクトルポテンシャル中に電気抵抗を有する試料を置くと、抵抗値および周波数に比例した電圧が発生した。さらに、ベクトルポテンシャル中で抵抗の角度を変化させると、角度に応じて電圧が変化し、平行の場合に最大となり、直交の場合はゼロとなった。以上の実験結果は、ベクトルポテンシャルにより新しい原理のトモグラフィーが可能であることを示唆している。また、実験に加えて、様々な形状のベクトルポテンシャルコイル周辺のベクトルポテンシャルの分布を、数値計算するためのシミュレーションソフトウェアもプログラミングした。(1)抵抗に交流のベクトルポテンシャルを印加したときに発生する開放電圧について、抵抗値、周波数の依存性を調べた。(2)チップ抵抗の角度をベクトルポテンシャル場の中で変化させて、角度依存性を調べた。ベクトルポテンシャルと抵抗の長手方向は内積の関係にあることが分かった。(3)2次元トモグラフィーの前段階として、1次元(直線)でのベクトルポテンシャル勇気電圧分布を調べた。円筒状のコイルでは、中心付近が強く、両端付近が弱くなっていたので、より均一なベクトルポテンシャル場を発生させるために、球状のベクトルポテンシャルコイルを作成した。(4)コンピュータ制御された計測装置については、ハードウェアはほぼ出来上がったが、ソフトウェアについては、まだ完成には至っていない。細長く柔軟なソレノイドコイルを、空間に回転対称で周回させると、その周回した軸と平行な方向にベクトルポテンシャルが発生する。我々はこのような二重に入れ子になったコイルをベクトルポテンシャルコイルと呼び、その基礎と応用を研究している。無限に長いソレノイドコイルの場合、そのコイルの内部には磁束が存在するが、外部には磁束は存在しない。有限長であっても、事実上測定に影響を与えるほどの磁場は存在しない。一方、ベクトルポテンシャルはソレノイドコイルの内外に存在できる。ここでベクトルポテンシャルコイルに交流電流を流すと、その時間微分に比例した電界を発生できる。その電界が発生している場所に導電性の媒体があれば、電界が空間積分されて開放電圧として測定できる。つまり、磁場が全く無い空間であっても非接触で媒体に誘導できる。この開放電圧の位相は自身や周囲の電気抵抗と静電容量に敏感である。また、開放電圧だけでなく、外部負荷を通じて電流が流れるようにすれば媒体の抵抗を測定することもできる。すなわち、ベクトルポテンシャルの印加により、物体内部の電気的情報を計測可能である。さらに、ベクトルポテンシャルを印加する方向を変化させれば、変数のパラメータを増加させて、極端な劣決定問題を緩和することが可能となる。これにより逆問題解析をしやすくなり、従来のインピーダンストモグラフィーの低空間解像度の問題を解決する新しい手法となりうる。我々は新しい電気計測方法に必要な各種要素技術を研究している。(1)均一なベクトルポテンシャルを発生させる球形の大型ベクトルポテンシャルコイルを製作した。大型のアクリル製の半球(直径500 mm)に6条巻のソレノイドコイルを巻き、2つの半球を合わせることにより、球体コイルを実現した。このコイル内部の電界を測定し、電界が円筒コイルよりも均一であることを確認した。(2)ベクトルポテンシャルコイル中で試料をステッピングモータにより回転させて、様々な角度からベクトルポテンシャルを印加することができる装置を製作した。また、試料の高さもステッピングモーターで制御することにより、下記の電極と接触させることを可能とした。(3)試料に多数のピン電極を接触させて、それらの電極と電圧・電流計の間の接続を切り替えるスイッチアレイを製作した。(4)二次元試料のインピーダンスデータを収集するソフトウェアに関しては、まだ完成に至っていない。

ベクトルポテンシャルは、磁界や電界の元となる物理量であり、量子力学が適用されるミクロな領域ではアハラノフボーム効果として知られている。一方、マクロな領域では、磁界や電界が様々な電気機器の動作原理として使われおり、ベクトルポテンシャルを利用しているものは見当たらない。我々は、細長く柔軟なソレノイドコイルを、円筒、球、トロイダルの基体に巻きつけたベクトルポテンシャルコイルを考案し、ベクトルポテンシャルを内部空間に発生させる研究をしてきた。このベクトルポテンシャルは、途中にシールドがあっても透過することができ、対象の内部に誘導電圧を発生させることが可能である。この効果を利用して、対象内部のインピーダンスの空間分布を計測する新しいトモグラフィーの基本技術を開発することが、本研究の目的である。今年度は、球形ベクトルポテンシャルコイルの設計、数値シミュレーションによる球形ベクトルポテンシャルコイル内外のベクトルポテンシャルの分布、試料回転移動機構の制作、作成した球形コイルでの電界の分布計測、高周波用のリッツ線のベクトルポテンシャルコイルの製作、非接触による誘電体の計測を実施した。この研究により、ベクトルポテンシャルを活用するための基盤技術が開発され、今後、非破壊検査、非侵襲診断、量子情報処理、信号伝達などへのさらなる展開が期待される。(1)抵抗に交流のベクトルポテンシャルを印加したときに発生する開放電圧に関し、抵抗率や体積の依存性について、より多くの組み合わせの実験ができるように、固体での実験ではなく、液体による実験を行う。(2)交流のベクトルポテンシャルによる電圧発生について、抵抗が小さい導線の部分で発生する成分と、抵抗の部分で発生する成分の切り分けを、位相測定により確立する。この実験は上記(1)と一体であり、抵抗率、断面積、長さによる影響を調べ、導線と抵抗の部分で発生する電圧の比率(係数)を求める。すでに導出している理論的な仮説と、実験値との比較を行う。(3)球形のベクトルポテンシャルコイルの中で、試料を回転させて、様々な方向からベクトルポテンシャルを印加するとともに電圧を計測するシステムを、ソフトウェアも含めて完成させる。(1)ピン電極セットが球形ベクトルポテンシャルコイル中で回転する必要があるが、電極数が200チャンネル以上あるため、スペースに余裕がなくケーブルのネジレや引き回しに課題がある。球体コイルをさらに大型化して再検討する。(2)球体ベクトルポテンシャルコイル中のベクトルポテンシャルの分布をシミュレーションによって数値計算する。分布が均一になるように、球体に線材を巻きつける可変ピッチの最適条件を見出す。(3)ベクトルポテンシャルに比例した電圧を発生させる方法を開発し、ベクトルポテンシャルの分布を測定する。(4)球体
イソプレン放出による植物の高温耐性と葉面温度低下の新奇メカニズム

イソプレン合成酵素(IspS)の発現により、シロイヌナズナが60度、2. 5時間の熱処理に対して耐性を獲得する機構の解明を目的とした。種々の植物ホルモンを網羅的に調べたが、野生型と形質転換体で有意な差はなかった。一方、熱処理直後は形質転換体でも野生株同様に強くしおれるが、その後23度での培養時にIspS形質転換体の回復が有意によいことから、急性の熱ショック耐性と、その後の回復は全く別のプロセスであると考えられた。実際、IspS発現タバコがオゾン傷害抵抗性を示すとの報告もあり、熱ストレスを負荷下、チラコイド内で発生する活性酸素種の消去にイソプレンが貢献していることが示唆された。高等植物の多くは低分子のイソプレノイドを生産するが、特に炭素数5のイソプレンは数多くの樹木植物、主にヤナギ、ポプラ、ユーカリといった広葉樹から活発に放出される。これまでの研究経緯から、イソプレンの放出が植物の高温耐性に関与すること、またイソプレンを放出する形質転換体では葉面温度の低下が認められることが分かっている。本研究では、その機構の解明を試みた。ポプラ属植物のイソプレン合成酵素IspSを発現させたシロイヌナズナを用いて、蒸散量の上昇を介した葉面温度の低下に直接的に関与するアブシジン酸(ABA)の含量を調べた所、形質転換体と野生型とで大きな差はなかったが、高温処理時にABA含量が形質転換体でも野生型でも有意に上昇することが認められた。一方、IspS形質転換体の蒸散量の測定を行ったところ、野性株に比べて若干蒸散量が高い傾向を示した。次いでABAの分解酵素の変異によりABA高蓄積体となった植物、またABA欠損形質転換体について高温耐性の試験をした所、どちらの変異体植物も、高温処理に対しては感受性が上がっており、これらの結果から、イソプレン放出による植物の高温耐性は内在性ABA含量と直接の関係はないと結論づけた。次なる高温耐性獲得メカニズムの可能性として、現在イソプレンの持つ活性酸素除去作用について解析を進めている。さらにイソプレンの生体内基質供給において中心的な役割を担っている非メバロン酸経路(MEP経路)の代謝フローにも着目し、各生合性遺伝子の高発現シロイヌナズナのリソースを理研の協力を得てそろえ、蒸散量の測定などを行っている最中である。これらを総合し、なぜイソブレン放出植物が高温ストレスに対して体勢を獲得することができるのかを明らかにする予定である。イソプレン合成酵素(IspS)の発現により、シロイヌナズナが60度、2.5時間の熱処理に対して耐性を獲得することから、そのメカニズムの解明を目的とした。プラスチドにおいてMEP経路で生産されるものには種々の植物ホルモンがあり、中でもABAは気孔の開閉に直接関係することから、ABAを中心にオーキシン、サイトカイニンなど網羅的に調べた。しかし、熱処理中に内在性ABAの含量が上昇する現象が認められたものの、野生型と形質転換体で有意な差はなかった。代謝産物に関する変動も、ハイスペックのLC-MSを用いて調べたが、個体間の変動が大きいこともあり、明確な差を見いだすにはいたらなかった。一方、熱処理直後は形質転換体でも同様に強度のしおれが認められたが、その後23度での培養によりIspS形質転換体の回復が有意によいことから、60度、2.5時間という急性の熱ショックにおける耐性と、その後の回復は全く別のプロセスであると考えられた。そのような中、タバコをホストにしてイソプレン合成酵素を発現させると、オゾン傷害抵抗性を示すとの知見が発表された。このことから、イソプレンが大気中でOHラジカルの捕捉剤となるという大気化学的知見もあわせ、熱ストレスを負荷下、チラコイド内で発生する活性酸素種の消去にイソプレンが貢献していることが示唆された。さらに、イソプレンがチラコイドの脂質二重膜の物理化学的安定性を増しているとの提案もあり、これらの総合的な効果がIspS遺伝子の発現による熱耐性の獲得につながっていると考えられる。
口腔扁平上皮癌における基底膜構成成分の局在に関する免疫走査電子顕微鏡学的研究

(1)正常口腔粘膜上皮の基底膜構成成分の局在に関する免疫走査型電子顕微鏡学的研究生検時のヒト正常口腔粘膜を検索材料として10nmの金コロイドで標識したTypeIVCollagen,Laminin,Fibronectinに対する抗体を用いて、その局在を走査型電子顕微鏡に付設されているアニューラ型反射電子像観察装置により反射電子像として観察し、二次電子像と重ねあわせて検索した結果、基底膜部にTypeIVCollagen,Laminin,Fibronectinともに局在が認められた。(2)口腔粘膜前癌病変における基底膜構成成分の局在に関する免疫走査電子顕微鏡学的研究正常口腔粘膜と同様の方法で、生検時および手術時のヒト口腔粘膜前癌病変、特に白板症と乳頭腫について検索した結果、基底膜の周辺、すなわち、上皮と上皮下結合組織の接合部にTypeIVCollagen,Laminin,Fibronectinの局在が認められた。(3)口腔扁平上皮癌における基底膜構成成分の局在に関する免疫走査型電子顕微鏡学的研究(1),(2)と同様の方法で、口腔扁平上皮癌の摘出材料について検索した結果、癌胞巣周囲(間質との境界部)にLamininとFibronectinの局在が認められたが、TypeIVCollagenの局在は認められなかった。以上の結果より、正常口腔粘膜の基底膜構成成分であるTypeIVCollagen,Laminin、Fibronectinは、前癌病変から口腔扁平上皮癌へ変化していく過程で基底膜が破壊されて、その分布・局在も変化していくことが明らかとなった。生検時のヒト正常口腔粘膜を用い10nmの金コロイドで標識したTypeIV collagen,Lamisin,Fironectinに対する抗体を用すてその局在をアニュ-ラ型反射電子像観察装置による観察し、二次電子像と重ね合わせて検索した結果,基底膜部にTypeIV collagen,Laminin,Fibronectinともに局在が認められた。(1)と同様の方法で,生検時および手術時のヒト口腔粘膜前癌病変と口腔扁平上皮癌の摘出材料について結果,白板症や乳頭腫などの口腔粘膜前癌病変では上皮と上皮下結合織の接合部にTypeIV collagen,Laminin,Fibronectinの局在が認められ,口腔扁平上皮癌病変では癌胞巣周囲(間質との境界部)にLamininとFibronectinの局在が認められたがTypeIV collagenの局在は認められなかった。今後さらに検索材料数を増やして(1)と(2)について検討し正常口腔粘膜の基底膜構成成分であるTypeIV collagen,Laminin,Fivronectinが前癌病変や口腔扁平上波癌へと進展していく過程で、三次元的、超微細構造学的にどの様に局在が変化していくかを明らかにしていきたい。
言語能力に優れた児童生徒の発見と指導のための評価法の研究

「言語能力」のうち,「作文能力」に限定して,評価する方法を検討した.「作文能力」の測定は,方法論的に困難な課題を抱えている.そのひとつは「作文能力」を測定する「課題」の問題である.基礎的言語能力や課題内容への親和性,特定の知識等に依存しない課題を実施することが必要である.もうひとつは採点者の問題である.未熟な採点者の評価は信頼性が低い.以上の困難を可能な限り困難を克服するために純粋に作文能力を抽出する「課題」を検討,絵を見て子ども向けのストーリーを考える課題を与えて学力の高い中学生・高校生約140名に作文を書かせた.また,高い信頼性を確保するために作文の評価に熟練した7名(主に高校の国語教師)の独立な採点者を確保した.さらに,作文能力への影響を見るため,基礎的な言語能力を測定する2種類のテスト,日常生活や読書習慣などについてのアンケートを実施した.その結果,7名の採点者は作文に一貫した評価を下すことが分かった.さらに,7名の意見も大きく別れることはなく,十分な信頼性を確保することに成功した.また,基礎的言語能力は作文の出来にはあまり影響せず,むしろ,文章を書くことへの興味・関心が重要なことも分かった.「言語能力」のうち,「作文能力」に限定して,評価する方法を検討した.「作文能力」の測定は,方法論的に困難な課題を抱えている.そのひとつは「作文能力」を測定する「課題」の問題である.基礎的言語能力や課題内容への親和性,特定の知識等に依存しない課題を実施することが必要である.もうひとつは採点者の問題である.未熟な採点者の評価は信頼性が低い.以上の困難を可能な限り困難を克服するために純粋に作文能力を抽出する「課題」を検討,絵を見て子ども向けのストーリーを考える課題を与えて学力の高い中学生・高校生約140名に作文を書かせた.また,高い信頼性を確保するために作文の評価に熟練した7名(主に高校の国語教師)の独立な採点者を確保した.さらに,作文能力への影響を見るため,基礎的な言語能力を測定する2種類のテスト,日常生活や読書習慣などについてのアンケートを実施した.その結果,7名の採点者は作文に一貫した評価を下すことが分かった.さらに,7名の意見も大きく別れることはなく,十分な信頼性を確保することに成功した.また,基礎的言語能力は作文の出来にはあまり影響せず,むしろ,文章を書くことへの興味・関心が重要なことも分かった.
有機反応ダイナミクス支配現象の微視的解析

有機化学反応の機構や生成物が必ずしも遷移状態の性質や構造によって規定されることがないことを理論化学計算と物理有機化学実験によって明らかにした。理論計算法として、フラグメント分子軌道法を援用した量子分子動力学シミュレーション法(FMO-MD法)を開発し、水中の有機化学反応における水分子の動的役割についてシミュレーションによって検討した。また、種々の転位反応、脱離反応、付加反応や置換反応のシミュレーションを実施した。さらに、転位反応、付加/置換反応については有機化学実験によって検証した。これらの結果から、有機反応におけるダイナミクス効果が伝統的な反応理論の枠を超えて重要であることを示した。本年度の研究実施計画にあげた3項目のうち、第1のFMO-MD法の開発拡充については、計画通りFMO法にその発展として3体フラグメント補正項を含むFMO3を実装した。さらに、MP2の微分計算エンジンの開発を行い、ベンチマーク計算を実施した。第2の有機反応の経路分岐現象の検討に関しては、気相での分子動力学シミュレーションによってベックマン転位のモデル反応において経路分岐現象を見いだしたのに続いて、有機化学実験による検討を行った。まず、9種類の置換1-phenyl-2-propanone,3-phenyl-2-butanone,および3-methyl-3-phenyl-2-butanoneのオキシム誘導体を合成し、これらの水性アセトニトリル中での反応を解析して、反応における経路分岐現象に関する実験的証左を得た。また、この研究の新たな展開として、シュミット転位反応やE2/E1cb脱離反応についても気相での分子動力学シミュレーション計算を行い、これらの反応でも経路分岐現象が存在することを見いだした。これらの結果は、有機反応のダイナミクス支配が一般の予想を超えて広く起こっていることを示唆している。第3の水溶液中での有機反応の微視的挙動の研究に関しては、置換反応だけではなく異なるタイプの反応における水中での微視的機構を解明するため、アミンのカルボニル化合物への付加反応について検討した。その結果、反応の進行に伴う溶媒分子の配座変化の様子を明らかにすることができた。中でも、複数の溶媒水分子を介したプロトンリレーの存在が明確に観察され、このプロトンリレーが協奏的反応を可能にしている様子が明らかとなった。これらの成果は、それぞれ化学分野のtop journalに発表した。本年度の研究実施計画にあげた4項目のうち、第1のFMO-MD法の開発拡充については、周期境界条件のプログラムへの取り込みは作業途中であるが、高次の電子相関を含むFMO計算法や4体までの補正を含むFMO4-MP2法の実装、ベンチマーク計算を実施したほか、応用計算としてランタニドイオン種の水中シミュレーションに成功した。第2の有機反応のシュミット反応における経路分岐現象の実験的検討に関しては、7種類の置換3-phenyl-2-butanoneを合成し、水性トリフルオロ酢酸中でのこれらのケトンとシリルアジドとの反応の速度測定と生成物分析を行った。その結果、シュミット反応の律速段階の決定、ならびに律速段階での経路分岐現象の可能性が浮かび上がった。この反応については、継続して実験を行い、分子動力学シミュレーションの結果とつきあわせて,経路分岐検証を実験的に実証していく予定である。第3のα-ハロケトンの付加-置換反応の経路分岐現象については、DFTレベルでのシミュレーション計算を行い、単一の遷移状態を経た後に経路分岐によって付加生成物と置換生成物を与えることを見いだした。この成果は国際学会で発表し、J.Org.Chem.誌に公表した。今後、この現象の実験的による確認を予定している。第4の水溶液中での有機反応の微視的挙動の研究に関しては、既に実施したアミンのカルボニル化合物への付加反応に加えて、カルボニル化合物への水和反応(水の付加反応)ついて検討した。その結果、水和反応においても、アミノ化反応と同様に、反応の進行に伴う溶媒分子の配座変化の様子が観測された。しかし、アミノ化反応が双性イオン中間体を経る段階的機構で進行するのに対し、水和反応は協奏的機構で進行することがわかった。この機構の違いはアンモニアと水の求核性の違いに由来するものと結論された。現在この結果の論文公表準備中である。本年度の研究実施計画にあげた4項目のうち、第1のFMO-MD法の開発拡充については、これまでに作成・改良してきたFMO-MD導入ABINIT-MPの統一版のスーパーコンピュータ京への移植、コンソーシアム内での普及を行い、その有用性を確かめた。また、FMO-MD法を、従来の溶液中の低分子だけでなく、タンパク質などの高分子に適用できるように、アルゴリズムを改良した。応用計算としては、FMO法を用いてDNA断片の電子状態計算を行い、今後の計算の指標となる結果を得た。

第2の有機反応における経路分岐現象の実験的検討に関しては、反応ダイナミクスの重要性が示唆されるハロケトン類のSN2/付加反応の反応機構境界領域反応について、各種置換フェナシルクロリドの無水メタノール中、ナトリウムメトキシドとの反応について、速度測定と生成物分布に対するメトキシドイオンの濃度効果を詳細に検討し、置換基効果解析に基づいて反応機構を解析した。得られた結果を既に報告した分子動力学シミュレーションの結果と比較し、溶液中でのシミュレーションの必要性を指摘した。この成果はBull. Chem. Soc. Jpn.誌に公表した。シミュレーション応用計算では、経路分岐現象の一般性と適応性を検証するためのビニルジアゾニウムイオンのイオン化反応についての分子動力学シミュレーションを行った。その結果、ベンジルビニルジアゾニウムイオンの反応で、経路分岐現象を見いだした。この結果はダイナミクス支配現象の多様性に関して新規な情報を与えるものであり、その成果を国際会議で報告した。さらに、最終年度の本年度は、これまでの成果をまとめていくつかの総説として報告した。本年度の研究実施計画にあげた4項目のうち、第1のFMO-MD法の開発拡充については、ABINIT-MP(X)における4体フラグメント分子軌道(FMO4)計算を、2次摂動相関補正のエネルギー微分にまで拡張し、水分子のクラスターで系統的に検証した。分子動力学(FMO-MD)シミュレーションにおいてFMO4はFMO2に比して10倍ほどのコストがかかるが、さらに高速化する予定である。周期境界条件のプログラムへの取り込みは引き続き検討中である。第2の有機反応のシュミット反応における経路分岐現象の実験的検討に関しては、昨年度に引き続き置換3-phenyl-2-butanone類とシリルアジドの水性トリフルオロ酢酸中における反応の速度測定と生成物分析を行った。その結果、シュミット反応の律速段階が窒素分子の脱離段階であること、またこの律速段階での経路分岐現象の可能性があることを明確にすることができた。この結果は既に報告した分子動力学シミュレーションの結果と一致しており,経路分岐現象を実験的に実証できた。この成果は国際学会で発表し、J. Org. Chem.誌に公表した。第3のシミュレーション計算では、経路分岐現象の一般性と適応性を検証するため、ビニルジアゾニウムイオンのイオン化反応についてシミュレーションを行い、いくつかの基質で経路分岐の兆候を得た。これについては、最終年度でさらに検討する。第4の水溶液中での有機反応の微視的挙動の研究に関してはカルボニル化合物への水和反応ついて詳細に検討した。その結果、水和反応においても、アミノ化反応と同様に反応の進行に伴う溶媒分子の配座変化の様子が観測された。その上で、アミノ化反応が双性イオン中間体を経る段階的機構で進行するのに対し、水和反応は協奏的機構で進行することを明らかにした。この結果はChem. Eur. J.誌に報告した。FMO-MD法の発展的展開に関しては、周期境界条件を取り込んだ計算法は開発途上であるが、平衡して行ってきた電子相関の取り込みや3体、4体項の実装に関しては予定を上回る成果を上げた。
Bi系高温超伝導体母物質の良質単結晶作製と電荷ダイナミクスの測定

本研究の目的は,Bi系母物質の単結晶の大型化とそれを用いた低エネルギー領域での基礎測定を解析である。本年度の成果として,さまざまなランタノイドRを変化させた母物質のフローティングゾーン法によるBi系母物質単結晶の成長に初めて成功した。具体的には以下の2物質について結晶成長に成功した。新しい高温超伝導母物質としてBi2Sr2-xLaxCaCu208の単結晶作製を試み,x=0.8付近の組成で安定な成長が得られた。この系は,我々が研究してきたCaサイトをランタニドで置換した系と同様に,SrサイトをLaで置換し,Laイオン濃度を変化させることでキャリア濃度を制御できる系である。得られた結晶の抵抗率,熱起電力などの異方性を精密に測定した。その結果,同じ程度のキャリア濃度を持つCa置換試料にくらべて,Caサイトに乱れをほとんど持たないため移動度が高く高温で金属的伝導が実現していることが明らかになった。CaサイトをYに置換した絶縁体-超伝導体近傍の試料をフローティングゾーン法により作製に成功した。まだ完全な成長条件を抑えているわけではないため試料のサイズはまだ十分ではないが,これまでフラックス法では得られなかったキャリア濃度の試料が得られた。今後は条件の最適化に勤め結晶の大型化をはかる。
デバイス設計の自由度を向上させる構造を有する縦型トランジスタに関する研究

デバイス設計の自由度を向上させる構造を有する縦型トランジスタに関する研究として、今年度は以下の研究を実施し、当該縦型トランジスタに対する知見を得た。まずはじめに、リーク電流やしきい値の動的変化現象など、埋め込みゲート縦型トランジスタの高速動作特性・低消費電力動作特性における主要デバイス設計パラメータ依存性を定量的に明らかにした。具体的には、デバイス設計パラメータとして、(1)チャネル部のシリコン柱の直径(RB)、(2)拡散層部のシリコン柱の直径(RD)、(3)シリコン柱の窪み形状、(4)ゲート絶縁膜の膜厚、(5)チャネルの不純物分布、(6)拡散層の不純物分布、(7)チャネル長などを選定し、そのデバイス特性を解析した。特に、デバイスの動的特性および過渡特性を向上させるために、基板浮遊効果を抑制することに着眼して今年度の研究を進めた。そして、これらの解析結果より、動的動作における当該デバイスの設計理論を提案した。さらに、埋め込みゲート縦型トランジスタのナノスケール領域におけるスケーリング理論を提案した。そして、埋め込みゲート縦型トランジスタによるデバイス特性の向上及びデバイスサイズの微細化に関する上述の研究成果とこれまでの研究成果を、総合的・定量的に取りまとめた。この総合的解析により、当該埋め込みゲート縦型トランジスタによって、「デバイスサイズの微細化」と「原理的デバイス性能の向上」と「デバイス性能を劣化させる負荷の削減」を独立に実現できることを定量的に示し、本研究の総括を行った。デバイス設計の自由度を向上させる構造を有する縦型トランジスタに関する研究として、今年度は、以下の研究を実施し、当該縦型トランジスタの基本特性を取得した。(1)本研究予算にて、キャリア等の動きを離散的に取り扱うことができ、且つ、デバイス特性・デバイス動作状態を決定する物理量を直接的且つ精度よく取り扱うことができるモンテカルロ法に基づくデバイスシミュレーションシステムを構築した。具体的には、本研究で解析する埋め込みゲート縦型トランジスタのチャネル構造は、3次元的に立体的な構造になっており、そこを流れるキャリアの振る舞いは非常に複雑であることが予想され、さらに、ナノスケールサイズにまで微細化されたデバイス中を流れるキャリアは、もはや連続流体として取り扱うことはできない。この点に着目して、研究代表者が研究してきたFB-SGTを、上記モンテカルロデバイスシミュレーションシステムにて解析し、その解析結果を、研究代表者が今まで豊富に蓄積してきた多くの実測結果や計算結果と比較検討することで、当該モンテカルロデバイスシミュレーションシステムを構築した。これにより、計算機実験であるシミュレーション結果が、実際のデバイスの挙動を正しく再現できることが可能となり、これにより、計算機実験に立脚した研究手法でありながら、今後の研究成果の精度・確度を著しく向上することが可能となり、大きな研究の進展ができた。(2)上記本研究で開発したモンテカルロデバイスシミュレーションシステムを用いて、当該埋め込みゲート縦型トランジスタのしきい値、駆動電流特性、カットオフ特性などの基本的なトランジスタ特性を定量的に取得した。特に、チャネル部のシリコン柱の直径(RB)、ゲート絶縁膜の膜厚、チャネル長等に対する依存性を解明した。本年度の目的は、埋め込みゲート縦型トランジスタの静的デバイス特性に対するデバイス設計理論を確立することである。これらの多岐にわたるデバイス設計パラメータと種々のデバイス特性・デバイスサイズに対する相関関係を効率よく解明するために、初年度に取得した当該デバイス特性の基礎データに基づき、研究探査の方針を決定した。前年度に確立したモンテカルロデバイスシミュレーションシステムを用いて、本提案の埋め込みゲート縦型トランジスタのトランジスタ特性、特に静的動作時における特性とデバイスサイズに関するデータベースを構築した。具体的には、各種デバイス設計パラメータに対する埋め込みゲート縦型トランジスタのしきい値、Sファクタ、駆動電流、カットオフリーク電流などの基本的なデバイス特性の依存性を定量的に解析した。次に、このデータベースを用いて、埋め込みゲート縦型トランジスタのデバイス特性を向上させるために要求される各種のデバイス設計パラメータの相互関係を定量的に明らかにした。さらに、デバイスサイズの微細化に要求される各種のデバイス設計パラメータの縮小率も併せて定量的に明らかにした。上記の結果を総合的に分析・解析することによって、静的特性(DC特性)における埋め込みゲート縦型トランジスタによる性能向上の効果と負荷削減の効果を定量的に解析し、静的動作における当該デバイスの設計理論を提案した。また、あわせて、埋め込みゲート縦型トランジスタのレイアウト技術も構築した。

この総合的解析により、当該埋め込みゲート縦型トランジスタによって、「デバイスサイズの微細化」と「原理的デバイス性能の向上」と「デバイス性能を劣化させる負荷の削減」を独立に実現できることを定量的に示し、本研究の総括を行った。
アンドロゲンによる前立腺形態発生の機構:器官培養法による成長因子の検討

本研究では,新生時期のラット前立腺を用い、無血清培養液により器官培養システムを確立し、アンドロゲンによる前立腺器官形成過程における成長因子のParacrine mediatorとしての役割を検討した。ラット前立腺は、テストステロン(T)を含まない培養条件ではほとんど腺管分枝形態発生は認めなかったが、Tを(10^<-8>M)含む培養条件では、著しい2次元的な腺管分枝形態発生を認めた。epidermalgrowthfactor(EGF)およびkeratinoacyte growthfactor(KGF)は前立腺増殖を促進させた。特にKGF投与はアンドロゲン非存在下において、ほぼ正常のDNA量および分枝形態発生の73%の増殖を促した。KGFは、間質の繊維芽細胞から分泌されその作用は上皮細胞にのみ働くことから、アンドロゲン作用が上皮-間質の細胞間における成長因子を介した間接的な作用機構により前立腺形態発生をうながす機構が示唆された。さらに,KGFの役割を分子生物学的に検討を加えた結果,KGFがRT-PCR法により生直後のラット前立腺および器官培養した前立腺に認められ,またin situ hybridization法によりKGFの受容体はラット前立腺の上皮細胞にのみ発現していることも確認された.以上より,アンドロゲンは前立腺間質細胞のアンドロゲン受容体に結合しKGFを分泌させ,KGFはKGF受容体を持つ前立腺上皮細胞に働き,増殖および形態発生を促す可能性を示唆する結果が得られた.本研究では,新生時期のラット前立腺を用い、無血清培養液により器官培養システムを確立し、アンドロゲンによる前立腺器官形成過程における成長因子のParacrine mediatorとしての役割を検討した。さらに,KGFの役割を分子生物学的に検討を加えた結果,KGFがRT-PCR法により生直後のラット前立腺および器官培養した前立腺に認められ,またin situ hybridization法によりKGFの受容体はラット前立腺の上皮細胞にのみ発現していることも確認された.以上より,アンドロゲンは前立腺間質細胞のアンドロゲン受容体に結合しKGFを分泌させ,KGFはKGF受容体を持つ前立腺上皮細胞に働き,増殖および形態発生を促す可能性を示唆する結果が得られた.前立腺器官培養法の確立とアンドロゲンと増殖因子の作用を形態的および生化学的に検討した。生下時(生後1日)のラットの腹葉(ventral prostate)を用い、フイルターの上に置き無血清培養液(DMEM/HamF12,insulin,transferinを含む)にて、器官培養を6日行った。テストテロンおよびデヒドロテストステロンを含まない培養条件ではほとんど腺管分枝形態発生は認めなかったが、テストテロンにおいては10-8Mデヒドロテストステロンでは10-9Mが至適濃度と考えられ、それぞれ濃度依存的に著しい2次元的な腺管分枝形態発生を促した。この腺管構造の分枝発生を検討する目的で、それぞれの培養組織の画像をテレビカメラ付き顕微鏡によりコンピュータに取り込み、特に間質の面積および上皮腺管の面積を形態測定した。また、本研究法の特色でもある腺管分枝構造の形態発生は、2次元的にフイルター上で成長した組織の画像解析から分枝端の数を測定したが、Epidermal growth factor(EGF)は前立腺増殖をうながすものの腺管分枝形態発生に関与せず,Keratinocyte growthfactor(KGF)は、正常に近い前立腺形態発生を促した。このようにEGFおよびKGFは前立腺増殖を促進させるが、特にKGF投与はアンドロゲン非存在下において、ほぼ正常のDNA量および分枝形態発生の73%の増殖を促した。以上よりKGFは、間質の繊維芽細胞から分泌されその作用は上皮細胞にのみ働くことから、アンドロゲン作用が上皮-間質の細胞間における成長因子を介した間接的な作用機構により前立腺形態発生をうながす機構が示唆された。昨年度は,ラット前立腺の無血清器官培養法を確立したが,本法を用いさらに増殖因子の前立腺形態発生に及ぼす役割を検討した.とくに,keratinocyto growthfactor(KGF)の役割を分子生物学的に検討を加えた結果,1)テストステロンにより促進された前立腺管形態発生は,KGFの中和抗体によりほぼ完全に抑制された,2)KGFがRT-PCR法により生直後のラット前立腺および器官培養した前立腺に認められ,またKGFの受容体もRT-PCR法も同様に確認された.また,3)in situ hybridization法によりKGFの受容体はラット前立腺の上皮細胞にのみ発現していることも確認された.以上より,昨年度に想定されたアンドロゲンによる前立腺発生増殖機構において,KGFを介した上皮-間質の細胞間相互作用が分子レベルであきらかになった.すなわち,アンドロゲンは前立腺間質細胞のアンドロゲン受容体に結合しKGFを分泌させ,KGFはKGF受容体を持つ前立腺上皮細胞に働き,増殖および形態発生を促す可能性を示唆する結果が得られた.

さらに本年度は,マウス前立腺においても同様の器官培養による増殖因子および性ステロイドの作用を検討した.マウス前立腺は、テストステロン(T)を含まない培養条件ではほとんど腺管分枝形態発生は認めなかったが、T(10^<-8>M)含む培養条件では、著しい2次元的な腺管分枝形態発生を認めた。しかし,KGFはマウスにおいては腺管分枝を促進させず腺管の腫大を誘導したのみであった。また,適性下限濃度のT(10^<-10>M)にエストロゲンを加えると腺管構造の分子発生において協調的に作用することが示された。今後更に,アンドロゲンによる前立腺形態発生における性ステロイドホルモンおよび増殖因子の作用解明が必要と考えれた.
視交叉上核由来細胞を用いた哺乳類概日リズム発振システムのシミュレーション

1.化合物刺激によりPer1::luc導入SCN由来細胞のルシフェラーゼ発現リズムが示す動的反応性の解析Per1::luc導入SCN由来細胞への各種化合物投与実験により、この細胞が示す自律的な概日リズムに分子的撹乱を誘導でき、その動的特性をルシフェラーゼ発現リズムの定量により正確に測定できる。そこでいくつかのシグナル伝達物質、神経伝達物質に対するこの細胞の位相反応曲線を求め数理的解析を実施したところ、いずれの物質を用いても光パルス方の位相反応曲線であった。2.化合物刺激によりPer1::luc導入SCN由来細胞のmRNA、タンパク質、代謝物質が示す動的反応性の網羅的解析二つの独立に得られたPer1::luc導入SCN由来細胞を用いて、DNAチップ法によるトランスクリプトーム解析により転写ネットワークの定量を実施した。それぞれ、数百に及ぶ概日発現振動遺伝子を見いだし、共通する遺伝子は41個あった。それらの機能は、細胞複製、遺伝子転写、生体物質代謝、アポトーシス等細胞活動の多岐にわたっていた。現在これらの遺伝子の機能を細胞レベルで網羅的に明らかにしつつある。さらに、化合物刺激による位相前進や後退時に発現変動を示す遺伝子について同様なトランスクリプトーム解析を実施し、約80個の遺伝子が位相変化に伴い特異的に誘導された。同時に進めたプロテオーム解析でも、やはり約10個のタンパク質発現レベルが位相変化特異的に変動することが認められた。現在質量分析法により、これらのタンパク質の同定を進めている。またPer1::luc導入SCN由来細胞を用いて、検出できうる約800種の代謝物質のメタボローム解析を行った。約100種の物質の細胞内レベルについて概日振動が見いだされたことで、これらの代謝ネットワーク制御機構についてバイオインフォマテイクスを用いて推測を進めている。
高温超伝導体の有効ハミルトニアン

銅酸化物高温超伝導体の発現機構を理論的に理解するには、その低エネルギー励起を正しく記述する有効ハミルトニアンから出発するのが適切であろう。そのようなハミルトニアンとしてホッピンング項と超交換相互作用の項から成るt-Jモデルが採用されることが多いが、それには含まれない他の項が重要な役割を果たす可能性がある。ここではスピンに依存した3-サイトホッピング項を考える。単一バンドハバ-ドモデルから有効ハミルトニアンを導くと、この3-サイトホッピング項は反強磁性的であり、その大きさは超交換相互作用の1/4である。一方、我々は、p-型銅酸化物高温超伝導体の微視的モデルと考えられるd-p-モデルのCu_3O_<10>クラスターの計算を行い、この項の係数,J_3,を評価した。その結果、係数の符号は単一バンドハバ-ドモデルから導いた場合と異なり強磁性的であり、大きさは超交換相互作用の1/2程度であることがわかった。この結果は以前に行った同じモデルに基づく摂動計算の結果と半定量的に一致する。この項の物性への効果を調べるため、我々は、t-J-J_3モデルのスレーブボソン平均場計算を行った。その結果、強磁性的3サイトホッピング項は一重項RVBオーダーを増強すること、その効果はd波に対して最も強く、RVB転移温度は常にd-波が1番高いこと等を明らかにした。又、この項により、p-型とn-型の銅酸化物高温超伝導体の物性の違いを理解できる可能性を論じた。現在、より大きなクラスターでの、計算を実行中である。
事例に基づく静止画像の超解像処理

本研究では,単一静止画像からの高解像度画像生成法Hallucinationを高精度化する方法について検討を行なった.昨年度はHallucinationによって生じるブロックノイズの除去方式および最近傍探索アルゴリズムの高速化について検討したが,今年度は最近傍探索アルゴリズムの高速化と全く別方式のHallucinationアルゴリズムの開発を行った.前者に関しては,昨年度提案したPrincipal Component Hashing(PCH)を改良し,Adaptive PCH(APCH)を提案した.これは,PCHでは画像データの分布が正規分布に従うものと仮定していたが,一般の分布では,必ずしも効率の良い探索が行えなかった.これを一般分布に対しても効率が良くなるように,累積ヒストグラムとそれを参照した2分探索木を用いたHash関数を導入した.これにより,任意のデータ分布に対してLSHや従来のPCHよりも効率の良い最近傍探索が行えることを示した.後者については,大量の画像集合から構成した部分空聞を利用して,入力画像の一部から残りの部分を推定する写像計算法について検討を行い,通常の部分空間を用いた写像では入力画像の面積が小さくなると多重共線形性の問題が発生することを明らかにした.さらに,その問題を回避するためにマハラノビス距離を最小化する出力を推定するMaximum Mahalanobis-distance Mapping(M3)を提案し,多重共線形性の問題を回避することができることを示した.さらに,これを画素間引きした画像に適用し,低解像度顔画像から高解像度顔画像が生成できることを示した.本研究では,単一静止画像からの高解像度画像生成法Hallucinationを高精度化する方法について検討を行なった.Hallucinationでは,低解像度画像と高解像度画像の間に存在する相関関係を利用して,本来失われているはずの高周波数成分を推定している.この手法では,まず,高解像度画像と低解像度画像をペアにして小ブロックに分け,これをデータベースに登録しておく.そして,未知の入力画像が与えられたとき,それに含まれる小ブロックの画像に対して最近傍探索を行い,ペアになっている高解像度画像の小ブロックで置き換えていくことにより,高解像度画像を生成する.今年度は,まずこの方式を実際にインプリメントし,1)生成された画像に含まれるブロックノイズの除去方式の提案,2)顔や文書画像など特定の画像に対してだけでなく,人物,風景など様々な物体が写された画像に対して,本方式を適用することにより,従来よりも性能の良い高解像度化が実現できることの確認を行なった.前者に関しては,以下の方式を提案した.Hallucinationでは2×2の4画素について合計20次元の微分特徴を計算し,これをキーにしてデータベースの検索が行なわれるために,この2×2の領域をオーバラップさせることにより,4枚の高解像度画像が得られる.この4枚の画像の対応する画素値の平均を求めると,ブロック状のノイズは消えるが,逆にせっかく得られた高周波数成分を消し去ってしまうことになる.このため,暫定的ではあるが,4枚の画像の画素値のうち,最も類似した2つを選び,この平均値を高解像度画像の画素値とすることにより,高周波数成分の低下を抑えつつ,ブロック状ノイズを消し去ることに成功した.後者に関しては,約8千枚の一般画像を用い,巨大なデータベースを構築した上で,Hallucinationによる高解像度画像の生成を行った.この結果,通常の画像補間法よりもある程度精度の高い超解像処理が行えることを確認した.また,これらの処理に必要となる画像の最近傍探索アルゴリズムを高速化する方法についても検討を行い,主成分分析を利用しながら木構造を作り,空間分割を行なう「主性分木」をベースとし,顔検出などによく用いられる「積分画像(Integral Image)」を用いてさらに高速な最近傍探索法を行う方法について提案を行なった.また,高次元空間での厳密な最近傍探索は,現在のところいかなる方法を用いても効率の良い計算が行なえないため,近似最近傍探索を行う方法についても検討を行なった.現在最も高速と言われているLocality Sensitive Hashing(LSH)と呼ばれるアルゴリズムをベースに,データの分布の偏りを利用するように改良し,同一の精度でLSHの数十倍の高速化を達成することができるPrincipal Component Hashing(PCH)を開発した.本研究では,単一静止画像からの高解像度画像生成法Hallucinationを高精度化する方法について検討を行なった.昨年度はHallucinationによって生じるブロックノイズの除去方式および最近傍探索アルゴリズムの高速化について検討したが,今年度は最近傍探索アルゴリズムの高速化と全く別方式のHallucinationアルゴリズムの開発を行った.前者に関しては,昨年度提案したPrincipal Component Hashing(PCH)を改良し,Adaptive PCH(APCH)を提案した.これは,PCHでは画像データの分布が正規分布に従うものと仮定していたが,一般の分布では,必ずしも効率の良い探索が行えなかった.これを一般分布に対しても効率が良くなるように,累積ヒストグラムとそれを参照した2分探索木を用いたHash関数を導入した.これにより,任意のデータ分布に対してLSHや従来のPCHよりも効率の良い最近傍探索が行えることを示した.後者については,大量の画像集合から構成した部分空聞を利用して,入力画像の一部から残りの部分を推定する写像計算法について検討を行い,通常の部分空間を用いた写像では入力画像の面積が小さくなると多重共線形性の問題が発生することを明らかにした.さらに,その問題を回避するためにマハラノビス距離を最小化する出力を推定するMaximum Mahalanobis-distance Mapping(M3)を提案し,多重共線形性の問題を回避することができることを示した.さらに,これを画素間引きした画像に適用し,低解像度顔画像から高解像度顔画像が生成できることを示した.