hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
自家毛髪細胞による毛髪再生医療の実現に向けた誘導能維持機構の解明とその臨床応用

まず、dermal sheath cupcell: DSCC特異的発現を有する候補遺伝子群から、実際に毛包誘導能に関与する遺伝子(因子)を絞り込む。次に、絞り込まれた因子が臨床(in vivo)に近い状況において機能を発揮するかを検証し、その機能を維持する培養工程を検討、確立する。そして、研究期間終了時に毛包誘導を維持するDSCCの培養工程が確立された場合は、その工程に基づいた全体の再生医療提供計画を作成し、再生医療等認定委員会への申請、承認を得て、臨床研究を計画、実施し、臨床応用への可能性を検証していく。1DSCC特異的発現因子の毛包誘導能スクリーニング:我々がintact DSCCのプロファイリングで見い出しているDSCCを特徴付ける因子群を、siRNAを用いたサイレンシングによって、毛包誘導能との相関性を有するアルカリフォスファターゼ活性を指標にスクリーニングし、誘導能に寄与する候補因子群を10因子程度に絞り込んで選定する。2器官培養系を用いたintact DSCC特異的発現因子の誘導能の検証:Iで得られたDSCC特異的因子をヒト毛包器官培養系でノックダウンし、機能を特異的に消失させた毛包器官の毛球部の形態変化、毛包伸長度を測定し、成長期毛包に及ぼす候補因子の影響を検証する。3器官培養系を用いた制御因子の誘導能に及ぼす影響の検証:遺伝子ネットワーク解析、パスウェイ解析を用いたこれまでの我々の研究では、いくつかのDSCC特定遺伝子の発現制御因子(DSCCマスター遺伝子)が存在する可能性を明らかにしている。候補であるTGF-B1、BMP4、WNT3AについてI、IIと同様の遺伝子サイレンシングを実施し、個別の因子毎の発現低下と比較して、より顕著で継続的な誘導能に対する変化が見い出せるかを検証する。Intact DSCC特異的発現因子の毛包誘導能スクリーニング:我々がintact DSCCのプロファイリングで見い出しているDSCCを特徴付ける因子群を、siRNAを用いたサイレンシングによって、毛包誘導能との相関性を有するアルカリフォスファターゼ活性を指標にスクリーニングし、誘導能に寄与する候補因子群がTLE4: transducin-like enhancer of split 4, MMP11: matrixmetallopeptidase 11, PTGER3: prostaglandin E receptor 3, GREM2: gremlin 2, RBP4: retinol binding protein 4, ASPN: asporinの6つであることを同定した。そして、そのうちのひとつであるGREM2がin situ hybridizationおよび同probeを用いてDSCに局在することを明らかにした。DSCC特異的因子6つを主に、ヒト毛包器官培養系でノックダウンし、機能を特異的に消失させた毛包器官の毛球部の形態変化、毛包伸長度を測定し、成長期毛包に及ぼす候補因子の影響を検証する。DSCC特異的因子6つを主に、ヒト

毛包器官培養系でノックダウンし、機能を特異的に消失させた毛包器官の毛球部の形態変化、毛包伸長度を測定し、成長期毛包に及ぼす候補因子の影響を検証する。研究計画当初には試薬等の消耗品購入を予定でしたが、購入せずに研究遂行できたため残金の繰越が生じました。遺伝子実験に移行するに際し、網羅的解析の前に標的遺伝子をある程度限定するため、まずは解析ソフト購入の上で次の実験に臨む予定です。
2連結・相逆回転機構を持った小水力用水車発電機の開発

小水力では大型水力とは異なり,流量および落差が小さなために水車や発電機本体に小水力用発電に適したものを開発する必要がある.本研究では,小水力エネルギーを効率よく回収するために考案した2連結逆回転水車発電機を開発することが目的である.本申請の2連結逆回転水車発電機は,電機子コイルロータと界磁永久磁石ロータが互いに逆方向に回転させることで出力が増加できる新規な小水車発電機である.また,励磁性能を高めるために考案された巻線界磁極と永久磁石極を持った同期発電機の電磁気特性を有限要素解析で明らかにした.本研究では水力エネルギーを効率よく回収するために考案した2連結逆回転水車発電機を開発することが目的である.小水力やマイクロ水力では大型水力とは異なり水量および落差が小さいために,水車や発電機本体に小水量および低落差を考慮した水力用発電装置の開発が必要である.本研究では互いに逆方向に回転する2連結水車を発電機の電機子および界磁と直接接続して回転させることで,出力の増加が期待できる新規な小水力(マイクロ水力)水車発電装置を開発することを目標としている.現在は2連結相逆回転水車実験装置により水車の振る舞いを可視的および特性的に調査した.2連結逆回転水車の出力は,軸に直結した50Wの永久磁石発電機で流量を変化させたときの発電特性を確認した.また,電機子と界磁を相逆回転する発電機の開発では,既存の永久磁石発電機を改造することにより製作可能だと判断した.既存の永久磁石発電機の選定を行い,改造することで開発できると考えている.現在,利用する発電機の検討とともに,スリップリングとブラシの機構,水車と発電機を一体にしたときの構成・構造を検討している.発電機では絶縁の観点から防水対策も重要な要素となる.また,界磁巻線と永久磁石界磁を同時に持つ発電機についても有限要素法を用いて検討している.特性検討では巻線界磁のみと巻線界磁と永久磁石界磁を持つ発電機の損失,効率について計算した.以上の実験・考察および解析の結果を整理し,次年度に製作する試作装置の概念構想を構築した.当初予定をしていた簡易な試作実験装置の設計・製作は,有限要素法による解析と2連結相逆回転水車実験装置を利用することで特性を検討した.水車実験装置では水車の上部より水量を供給する相逆回転水車形で,水車の特性を検討した.電機子と界磁を相逆回転する発電機の開発では,既存の永久磁石発電機の構造を変更することにした.また,電機子と界磁を相逆回転する発電機の磁気特性は,従前検討している有限要素モデルによって発電特性の検討も可能となった.本研究では小水力エネルギーを効率的に回収するために考案した2連結相逆回転水車発電機を開発することが目的である.小水力やマイクロ水力では大型水力発電とは異なり水量および落差が小さい.そのため,小水量で低落差に対応した水車や発電機本体を開発する必要がある.本研究では電機子と界磁が相逆回転する発電機構造および特性を検討した.市販されている低慣性の永久磁石発電機を,電機子および永久磁石界磁が互いに相逆回転するように改造した.試験用モデル機では相逆回転させるため電機子および界磁に駆動用モータ2台をカップリングを通じて連結した.電機子にはスリップリングとブラシを各3個取り付けた.試験用モデル機は,無負荷時で電機子のみと永久磁石界磁のみおよび相逆回転の3種類の逆起電力を測定した.測定結果として,電機子のみを回転,永久磁石界磁のみを回転したときの逆起電力値の合計は,電機子および永久磁石界磁を相逆回転時逆起電力と,ほぼ一致した.また,界磁巻線と永久磁石界磁を同時に持つ同期発電機の特性を有限要素解析を用いて検討した.解析では無負荷におけるギャップの磁束密度や巻線界磁巻線による磁束密度を解析した.巻線界磁のコアと永久磁石コアの磁束密度は,巻線界磁による磁束の影響を完全には無視できないが,巻線界磁による磁気回路と永久磁石界磁の磁気回路はほぼ分離して考えてよいと考察している.実験では端子電圧特性や効率特性なども測定し,効率は85%を超える値を得た.相逆回転水車発電機の試験用モデル実験機の準備は整ったため,構造的な機構部分の動作確認を行った.電気的な特性は,無負荷時における逆起電力の測定を行った.解析では界磁巻線による界磁と永久磁石による界磁における磁気回路の検討と負荷特性の解析を実施した.本研究は,効率的に小水力エネルギーを回収することを目的として考案の2連結・相逆回転水車発電機を開発することである.小水力やマイクロ水力では大型水力発電とは異なり水量および落差が小さい.そのため,小水量で低落差に対応した水車や発電機構造を検討する必要がある.そこで本研究では,二重回転子構造とした電機子と界磁が互いに逆回転させることで発電機の相対的な回転速度を増加できる発電機構造を検討した.試作機は市販されている発電機の電機子および界磁を自由回転できるように駆動軸を改造したものを製作した.

実験では相逆回転をさせるため,電機子および界磁に取り付けた駆動用モータを相逆回転させた.無負荷誘導起電力と機械損の測定では,電機子と界磁の相対回転速度100640[1/min]で実施した.負荷は三相交流および直流のいずれにも供給可能である.外部直流負荷試験では,電機子の出力端にダイオードフルブリッジ回路を通じて負荷を接続した.300,400,500,600[1/min]の相対回転速度に対して負荷抵抗を4種類変化させて実施した.また,同時に負荷電圧および電流波形も確認した.本試作機による効率は,相対回転速度600[1/min]のときに約40%となり,試作による効率としては妥当な値となった.実験装置では軸トルクが実測できないため,効率を算出する入力値に試作発電機を駆動するモータの損失を含んでいる.実測効率では駆動用モータ損失を差し引いたものが入力となるため,発電機本体の効率は40%よりも高い値となる.実験結果の検討から,本試作機は軸長が若干長いために機械損が大きくなっている.今後軸長を短縮すれば,機械損の低減が期待できる.また,前年度に続き回転子に界磁巻線と永久磁石界磁を同時に持つ場合も有限要素解析で特性を検討した.小水力では大型水力とは異なり,流量および落差が小さなために水車や発電機本体に小水力用発電に適したものを開発する必要がある.本研究では,小水力エネルギーを効率よく回収するために考案した2連結逆回転水車発電機を開発することが目的である.本申請の2連結逆回転水車発電機は,電機子コイルロータと界磁永久磁石ロータが互いに逆方向に回転させることで出力が増加できる新規な小水車発電機である.また,励磁性能を高めるために考案された巻線界磁極と永久磁石極を持った同期発電機の電磁気特性を有限要素解析で明らかにした.平成27年度における実験および解析の結果を再整理・検討することで設計の段階へと進められる.電機子と界磁を相逆回転する発電機の開発では,既存の永久磁石発電機を改造方向性で開発することにした.さらに,スリップリングとブラシの機構の検討,水車発電機一体型のため構造検討,防水対策などを調査する.試作では製作の遅れや部品の納入や変更が考えられるので設計を早めに行う必要がある.試験用モデル機および負荷装置の準備はできた.相逆回転水車発電機では,無負荷時逆起電力の測定のみを行った.当該年度では抵抗負荷特性を測定する.昨年度の実験より,相逆回転発電機と直結された駆動用モータが負荷試験では出力が不足することがわかったため,駆動用モータを変更する.また界磁巻線による界磁と永久磁石による界磁を持った三相同期発電機発電機の解析では永久磁石材料が線形特性であるため,ヒステリシス特性を考慮した解析を進めたい.電力工学,電気機器予定していた簡易試作機を製作しなくてよくなったため,次年度使用額が生じた.校務と参加予定学会の日程が重なり,旅費が1回分減少した.トルク検出を購入する予定であったか,今回の試作機にトルク検出を取り付けなかったからである.実験時に使用する関連機材に利用する.実験に使用する関連機材に利用する.
高時間分解脳機能光計測装置の開発と脳の柔軟性解明の試み

従来型の定常光源を用いた光計測装置では、約30mmの送受光間距離を取らなければ、頭皮上から見て深部にある大脳皮質の活動を測定するのが困難であった。また、この送受光間距離が空間分解能を決めており、その低い空間分解能は問題点の一つであった。定常光型より優れた空間情報の取得を目的として、時間分解計測法とイメージング手法とを組み合わせた、新たな計測法の開発とその評価を行った。生体の散乱特性に近い白色樹脂から成る疑似生体試料を測定対象とし、定量的に検討した。定常光源型の装置では送受光間距離が短い場合には深部まで届く光の割合が低かったのに対し、時間分解計測により適切な検出ゲート時間を選択すると、定常光型よりも数倍(送受光間距離が10mmの場合は5倍以上)の深部抽出力が実現できることがわかった。さらに6点の照射点を設け、その内部を光学系を通してカメラを用いて直接イメージングを行った。ある程度遅めの検出ゲート時間を選択すると、計測表面の光量分布が均一になる。この効果により、技術的にカメラで撮像することが可能になるとともに、吸光度変化を計算した場合にも吸収体の位置情報を正しく得ることに成功した。さらに、検出ゲート時間を変えることにより深さ方向の情報が得られることを示し、このシステムの三次元化の可能性も示唆された。疑似生体試料中の深さ10mmに配置した直径10mmの吸収体を、位置精度誤差3mm以内、像のボケ13mm程度で計測することに成功し、空間分解能を従来約30mmであったものから大幅に向上させた。定常光型装置では活動領野の特定をあやまる危険性をはらんでいたが、時間分解イメージング法ではその正確な特定が期待できる。従来の定常光を用いた装置をさらに発展させる目的で、昨年度に引き続きピコ秒パルスレーザを用いた時間分解型光計測システムの作成・改良を行った。本年度は、同じ位置に二波長の光が照射可能となる光学系の導入、高速に画像取得が可能となる撮像シーケンスの改良等を行った。その一方で、光散乱変化を測定することにより神経活動に相当する信号が検出可能であるかどうかについて、以下のような基礎実験により検討した。将来のヒトを対象とした測定時の測定条件および実験条件を決めることを視野に入れ、ラットを用いて詳細な検討を加えた。始めに、酸素化・脱酸素化ヘモグロビンとが特徴的な光吸収特性を持つ3波長の光を使用し、神経活動に付随して起こる血行動態の変化を捉えることに成功した。次に、膜電位感受性色素を用いて神経活動に対応して起こる膜電位変化を可視化することに成功した。以上より、神経活動から血行動態に至るまでの脳活動を統一的に評価できる実験系が完成できたことを確認した。本実験においては、光散乱変化をターゲットとする際に障害となる血行動態による光吸収変化を極力無くすことを目的とし、ヘモグロビンを含まない人工血液に置換して実験を行った。また、脳組織からの微弱な信号を抽出するため、イメージコンジットを観察領域に立てその周りから6本のライトガイドを用いて照明するという、表面反射/散乱成分を無くす工夫をした光学系を開発した。しかし上記のような改良を施したものの、無染色では神経活動に相当する光量変化は現在までのところ捉えることはできていない。この結果より、脳の賦活時の光散乱による光量変化は現在の我々の検出システムの測定感度の限界である0.025%未満の変化であることが示唆された。現在、高分解能カメラの導入を含めた計測システムの改良を検討している。
都市近郊における居住環境資源としてのため池の整備保全に関する地域環境管理学的研究

本研究は、都市近郊に存在する農業用ため池を居住環境資源として位置づけ、その整備・保全・管理の方向性を探るために、ため池の公園的整備が進められている愛知県東海市と農業用ため池として半自然的環境を形成している三重県津市を対象地域として、ため池が持つ居住環境資源としての可能性、住民の利用実態と評価を通してため池の利用効果・存在効果およびため池整備に対するニーズを調査分析したものである。東海市に55箇所、津市に81箇所のため池がある。市街化区域にはそれぞれ18箇所、10箇所であるが、都市公園のスキマに位置しており、都市空間における公園機能を補完する地理的条件を有している。また、市街化調整区域のため池は、周辺の農地や林地と共に都市空間を取り巻く半自然的環境を構成する要素となっている。ため池の整備形態の違いによる効果と問題点を明らかにするために、公園的整備の有無と周辺100mの範囲の土地利用構成からため池の類型化を行い、典型的なため池を10箇所選定し、周辺居住者にアンケート調査を行った。結果を要約すると、公園的整備されたため池は多くの住民に利用されているが、農地や林地に囲まれた未整備状態のため池はほとんど利用されない。周辺に宅地が多くなるほど利用するものが増える。利用されない第一の理由は利用できるように整備されていないことであるが、危険・汚い・アクセスしにくいことも周辺住民の足を遠ざける要因となっている。しかし、ため池の存在自体が否定されているのではなく、むしろため池を積極的に評価している住民が多い。それはため池が利用効果だけでなく、開放性・日照などのオープンスペース機能、生態系保全機能などを持っているためである。その場合、利用効果と同時に存在効果を高めるような整備のニーズが認められる。
ヒマラヤ高地の伝統食による生活習慣病改善への取り組み

ヒマラヤ高地(インド・ラダーク地方)における「フィールド栄養学調査」を元に、本研究では生活習慣病の改善に寄与することが想定される「新・ヒマラヤ式食事」を、現地の協力者と共に定義し、地域にそくした栄養指導モデルを構築することを目的とした。調査地域において2010年に生活習慣病(高血圧、肥満、糖尿病)と診断された60歳以上の住民を対象にフォローアップを行い、食事内容の調査と生活習慣病の状況を調査した。調査地域を、都市部レー、山村のドムカル村において行うことで、都市と田舎での効果の違いについても比較分析を行った。一例として、チベット・ヒマラヤ高地で食事の中心とされてきたオオムギの摂取は都市部でより少なく、コメの摂取に変わってきた現状があった。オオムギのコメの栄養成分の対比を示すとともに、食の変化の健康への影響を考察した。ラダーク地域においても、近代化・グローバル化の影響により農村から都市へ移住する若者が増加し、農作放棄地の問題が顕在化してきている。オオムギやソバなどの地に根ざした食の復興を、健康食という側面からとらえなおす本研究の試みによって、日常の食習慣の変化や健康意識の向上が事例としてみられた。平成28年度は、ヒマラヤ高地のインド・ラダーク地方においての健康・栄養調査を行い、生態環境や近代化がどのように高齢者の「食」に関連し、健康状態としてあらわれているのかをフォローし、都市と農村部で比較考察するためのデータ収集を実施した。農村部のドムカル村での調査では、生活習慣病のフォローアップ健診を42名に実施し、食の背景に関する聞き取りと合わせて分析を進めている。農村部においても、伝統的な大麦食(ツァンパ)から米食への変化が見られ、特に調査世帯(糖尿病を有していた高齢者の家庭)においては、米食の頻度のほうが大麦食の頻度よりも高いという事例も見られた。一方で、祭事などで欠かせない大麦酒の加工についてはその生産量は減っていないということも聞き取り調査から明らかになった。また、都市部レーでの調査では、特にレーのチベット難民居住区・チョグラムサルにおいて生活の変化に注目した聞き取り調査を行った。特に、高原地域に暮らしていた遊牧人(チベット難民)で、チョグラムサルに移住してきた人びとの生活習慣病をめぐって、生活や食の変化に注目したインタビューを行い、都市での難民高齢者の役割についても考察し、原著論文として発表した(文献)。文献木村友美、坂本龍太、石川元直、諏訪邦明、Tsering Norboo、奥宮清人.都市に定住したチベット遊牧民の食と生活習慣病ーインド・ラダーク地方の難民居住区での調査から.ヒマラヤ学誌. 2017;18:92-101.ヒマラヤ高地のインド・ラダーク地方において、都市部と農村部について予定通りの調査を実施し、都市部の調査結果からは1本の論文として成果を発表している。今年度は、ヒマラヤ地域で盛んに栽培されてきた大麦に焦点をあて、文献研究およびデータ解析を中心に研究を進めた。ヒマラヤ高地の食と健康に関する研究では、チベット・ヒマラヤ高地で食事の中心とされてきた大麦について、その栄養成分と健康への影響についての近年の研究の動向をまとめ、ラダーク地域のドムカル村における栄養調査データを分析し、近年の食物摂取の変化の実態を示すとともに食の変化の健康への影響を考察し、これを原著論文として報告した。今年度は、調査地域への入域が困難であったため、ヒマラヤ高地高原部での調査が実施できなかった。平成30年度の現地調査に向けての文献調査およびこれまでの収集した資料の分析およびまとめを行い、更なる課題をまとめ、原著論文1本として発表できた点では、一定の進展があったと考えている。平成28年度は、ヒマラヤ高地のインド・ラダーク地方においての、都市部と農村部の調査を実施した。今後は高原部への調査と、これらの地域間比較により、「食の変化」に注目した考察をしていきたい。平成30年度は、ヒマラヤ高地のラダーク都市部および高原部にて、食の季節変化に注目して調査を進める。平成29年度の研究から、季節変化が激しい高所において、夏と冬の栄養摂取に大きな差があり、これが栄養代謝および生活習慣病の状態に影響を与えているという新たな可能性を調査するべく、夏と冬の2回に分けて調査を実施する予定である。

現地カウンターパートとの健康診断実施のためヒマラヤ地域の高原部への入域がかなわなかったため、平成29年度は文献研究と過去の蓄積されたデータ分析を実施し論文執筆を行った。平成30年度に現地調査を実施する予定であり、繰越分を活用する。
自律分散型電力ネットワークの深層学習による電力マネジメント則の開発

発電・蓄電・電力消費の各装置を要素としてもつ最小単位であるクラスタの内部,またはクラスタ間での電力移動の向き,供給電圧や電流を制御し,安全な配電と蓄電を実現するための電力ルータ装置の設計・開発を行った.また,各ミニマル・クラスターの電力発電,消費パターンを学習・予測し,また自らが属する電力ネットワークの電力不足状況を予測し,適切な電力価格を同定することで効率的に電力融通を実現する為の機械学習手法を深層学習技術を援用して構築した.具体的には,機械学習法によりクラスタ内部,またはクラスタ間での電力移動の向き,供給電圧・電流を制御し,安全な配電と蓄電を実現するための電力ルータ装置の設計・開発を行った.これにより,各クラスタの電力発電,消費パターンを学習・予測し,また自らが属する電力ネットワークの電力不足状況を予測しながらかつ,長期に渡る電力利用における劣化を抑制するような電力ルーティングを実現できる.これらの技術に関して,熱エネルギーと電力エネルギーとのハイブリッドシステムへの応用を検討した.その際には,機械学習の学習のための教師データとして,初年度(2017年度)に開発した数理計画モデルの最適解を利用するシステムを構築した.これにより,一部の電力・熱需要パターンに対して目標温度との誤差の許容範囲を超えた運用となり,評価ができなかったが,それ以外では最適評価値との誤差が小さく,準最適な運用計画の出力が可能だと分かった.さらには,人間(生活)行動に基づくエネルギー需要の予測を,IoTデバイスを活用した推定手法により実現するシステムについて初期検討を行った.計画時点では考慮されていなかった,人間(生活)行動に基づく需要の予測に関して,IoTデバイスを活用した推定手法との組み合わせが検討され,またその実証データが用意されたため.人間(生活)行動に基づく需要の予測を組み合わせた,高精度の最適化システムを実現する.とくに公共の地下空間(地下街)におけるエネルギー制御を,開発したシステムにより実証する予定である.これによりオンライン性を有するエネルギー運用が実装・評価できる.太陽光発電および風力発電を基本とする発電家(でありかつ需要家)が自律分散的な電力取引を行うネットワークを構成した際に,全系での最適な電力受給条件を導出可能な数理計画モデルを構築した.その際,蓄電池の物理的特性や,変転設備の機器特性を制約条件として取り込んだ上で,複数種類の電力設備を用意し,クラスタごとに使用する設備を選べるようになっている.自然現象に伴う発電電力の非定常性を考慮するために,1年間分の発電電力時系列をそのままモデルに外生変数として導入するモデルを構築し,電力システムに対する年オーダーでの最適受給条件を評価できる技法を開発した.使用する消費電力データは,様々な世帯から実測したものであり,豊富な条件設定が表現可能となる.この成果は学術論文(電気学会C部門誌)として発表された.次に,機械学習に基づくエネルギーマネジメント則を開発するために,深層学習器の導入を検討した.その際,前述のエネルギーネットワークを更なる一般化として,電力と熱(空調機)の複合システム(サーマルグリッドとよぶ)を対象とした.これに対して,電力空調機の熱特性をあわせて表現した数理計画モデルを導入した.そこでの最適解を教師データとするニューラルネットワークによる機械学習によりエネルギー制御則を獲得した.この数理計画と機械学習のハイブリッド化により,数理計画法ではリアルタイム運用が困難であった課題の解決に道筋をつけた.この成果は,国内の研究会で発表するとともに,国際会議への投稿を予定している.研究計画書に記載されていた, (1)確率計画に基づく自律分散型発電・消費ネットワークの最適化モデルの開発に関しては,学術論文として発表されている.さらに,(2)自律分散型発電・消費ネットワークにおける機械学習に基づく充放電マネジメント則の開発についても,実データによる結果が得られており,さらには,それらをふまえて国内研究会発表を実施し,一定の議論・理解を経ている.よって,十分に計画通りに進行していると判断できる.発電・蓄電・電力消費の各装置を要素としてもつ最小単位であるクラスタの内部,またはクラスタ間での電力移動の向き,供給電圧や電流を制御し,安全な配電と蓄電を実現するための電力ルータ装置の設計・開発を行った.また,各ミニマル・クラスターの電力発電,消費パターンを学習・予測し,また自らが属する電力ネットワークの電力不足状況を予測し,適切な電力価格を同定することで効率的に電力融通を実現する為の機械学習手法を深層学習技術を援用して構築した.具体的には,機械学習法によりクラスタ内部,またはクラスタ間での電力移動の向き,供給電圧・電流を制御し,安全な配電と蓄電を実現するための電力ルータ装置の設計・開発を行った.これにより,各クラスタの電力発電,消費パターンを学習・予測し,また自らが属する電力ネットワークの電力不足状況を予測しながらかつ,長期に渡る電力利用における劣化を抑制するような電力ルーティングを実現できる.これらの技術に関して,熱エネルギーと電力エネルギーとのハイブリッドシステムへの応用を検討した.その際には,機械学習の学習のための教師データとして,初年度(2017年度)に開発した数理計画モデルの最適解を利用するシステムを構築した.これにより,一部の電力・熱需要パターンに対して目標温度との誤差の許容範囲を超えた運用となり,評価ができなかったが,それ以外では最適評価値との誤差が小さく,準最適な運用計画の出力が可能だと分かった.さらには,人間(生活)行動に基づくエネルギー需要の予測を,IoTデバイスを活用した推定手法により実現するシステムについて初期検討を行った.計画時点では考慮されていなかった,人間(生活)行動に基づく需要の予測に関して,IoTデバイスを活用した推定手法との組み合わせが検討され,またその実証データが用意されたため.今後は,以下の2点について検討を行う.

1つ目は,確率計画に基づく自律分散型発電・消費ネットワークの最適化モデルの開発であり,平成29年度に開発したモデルに確率変数を陽に導入する.その際には,分単位の数年に渡る(オフラインでの)大規模最適化を達成するために,前項(1)で開発したモデルの構造を踏まえ,数理計画とメタヒューリスティクスを組み合わせた最適化手法を独自に開発する.2つ目は,自律分散型発電・消費ネットワークにおける機械学習に基づく充放電マネジメント則の開発であり,平成29年度に開発した数理計画と機械学習のハイブリッド技法のプロトタイプを詳細化する.これにより,発電,消費パターンを学習・予測し,また自らが属する電力ネットワークの電力不足状況を予測しながらかつ,長期に渡る電力利用における劣化を抑制するような電力ルーティングを実現できる.人間(生活)行動に基づく需要の予測を組み合わせた,高精度の最適化システムを実現する.とくに公共の地下空間(地下街)におけるエネルギー制御を,開発したシステムにより実証する予定である.これによりオンライン性を有するエネルギー運用が実装・評価できる.使用する最適化用計算機の性能を見直し,また最新価格を精査した結果,当初計画よりも物品の支出金額が低くなった.差額については,平成30年度に論文投稿と学会発表を予定しており,主にそれらに使用する予定.研究成果の発信として,学会旅費として執行する
マツ材線虫病被害拡大の主因、線虫の二型性に遺伝学と化学で迫る

マツ材線虫病(マツ枯れ)は、マツノザイセンチュウ(以下、線虫)が伝播昆虫によってマツ属樹木に導入されることで起こる森林流行病であり、その被害拡大の鍵を握るのは線虫と伝播昆虫との巧妙な相利的便乗関係である。本課題では、線虫生活環における二型性に着目し、伝播昆虫への便乗に特化したステージ「分散型」への移行を司る制御因子の特定を目指した。平成29年度30年度は、分散型への移行プロセスを人為的に制御する系を確立し、大量培養後の線虫より得た粗抽出液を濃縮して添加することで分散型第3期幼虫形成率が高くなることを確認した。このことから、本線虫に分散型誘導フェロモン様物質が存在すること、すなわち、本線虫も、C. elegansにおけるフェロモンを介した耐久型誘導と類似した分散型誘導機構をもつことが示唆された。また、RNA-seq法により線虫の全生育ステージを対象とした網羅的遺伝子発現解析を行った。その結果、分散型の第3期及び第4期幼虫は増殖型と大きく異なる遺伝子発現挙動を示しただけでなく、両者の間にも大きな違いがあることが明らかになった。また、C. elegansの耐久型にみられる遺伝子発現様式との比較から、C. elegans耐久型のもつ能力がいわば分散型の第3期と第4期とに振り分けられる形で本線虫の特徴的な生活環を成立させていることが示唆された。副次的結果として、F-WGAによる線虫の蛍光染色に基づいた樹体内のマツノザイセンチュウの分布評価手法を確立した。また、病原メカニズムを研究する中で、酸化ストレス耐性と病原力に相関があること、それが過酸化水素分解能だけでなく体表クチクラ層等の物理的要因にも起因することを明らかにした。また、マツ枯れと比較するため、MRIを用いた非破壊観察によって各種樹木の乾燥ストレスによる通水阻害過程や樹液流速を可視化することに成功した。平成29年度が最終年度であるため、記入しない。マツ材線虫病は、マツノザイセンチュウ(以下、線虫)が伝播昆虫によってマツ属樹木に導入されることで起こる森林流行病であり、その被害拡大の鍵を握るのは線虫と伝播昆虫との巧妙な相利的便乗関係である。本課題では、線虫生活環における二型性に着目し、伝播昆虫への便乗に特化したステージ「分散型」への移行を司る制御因子の特定を目指す。線虫の分散には、昆虫への便乗が必要となる。これに関わる二段階の分散ステージ(分散型第3期、第4期幼虫)のうち、特に分散型第3期幼虫(以下、DIII)に着目して、その誘導条件を明らかにすることを試みた。平成27年度は、DIII研究に適した線虫材料の選抜を行った。線虫の各種形質には種内変異が存在するため、DIII誘導能も分化している可能性が高い。線虫培養系統間でDIII形成率を比較し、最も高い値を示したT4系統を繰り返し兄妹交配することで、8近交系統を作出した。近交系統間でDIII形成率は大きく異なっており、また総頭数とDIII形成率の間に負の相関関係があったことから、増殖能とDIII形成能はトレードオフの関係にあることが示唆された。安定して高いDIII形成率を示したST2系統を以降の実験に供した。線虫のDIII誘導機構を精査するためのトランスクリプトーム解析を行う上で、純度の高いRNAは不可欠である。従来のRNA抽出法は一度の解析に数百頭程度の線虫材料を必要とするため、より対象個体を絞った解析には適用困難であった。そこで、より簡便な線虫RNA抽出手法を確立するとともに、他種線虫への応用可能性を確認した。また、線虫の化学性を調査する中で、蛍光標識レクチンf-WGAを用いてマツ樹体内での線虫染色性を検証した結果、体表の染色性は線虫のステージや接種後の病徴進展に応じて変化するのに対して、線虫横断面は安定して染色されることが示された。分散型3期幼虫の研究を遂行する上での基盤となる線虫材料の作出・選抜を完了した。また、分散型誘導前後の線虫における遺伝子発現挙動を解析するために必要なRNAの効率的な抽出方法を新規に確立した。これらのことから、本課題は概ね計画通りに進行していると考える。平成28年度は、分散型への移行プロセスを人為的に制御する系を確立した。線虫分散型3期幼虫(以下、DIII)はこれまでに環境の悪化(高温、個体群密度上昇、餌の不足)によって誘導されるといわれていたが、実験に用いるための誘導及び脱皮時期の揃った個体の確保はいまだ成功していない。このため、少数の個体に対して、餌条件を均一かつ最低限度にした培養系を構築し、これに対して線虫の培養株抽出物を添加、脱皮状況の観察を行うという方法を用いた。線虫材料には、前年度までに高いDIII形成能をもつことが確認されている近交系ST2系統を用いた。

この結果、大量培養後の線虫より得た粗抽出液を濃縮して添加することにより、DIII形成率が高くなることが確認されたことから、本線虫も、C. elegansにおけるフェロモンを介した耐久型誘導と類似した分散型誘導機構をもつことが示唆された。また、RNA-seq法により線虫の全生育ステージを対象とした網羅的遺伝子発現解析を行った。その結果、DIIIに特徴的な発現挙動を示す遺伝子群は少数であることが示唆されたものの、他のステージと比較して、酸化ストレス耐性、栄養代謝能共に発現量が上昇しており、枯死樹体内の不敵環境下で長期間生存するために適した遺伝子発現パターンを示した。副次的成果として、マツノザイセンチュウ近縁種群の耐久型幼虫を多数得るために行った試料採集の過程でこれら近縁種間の分散型幼虫における形態的差異を明らかにした。線虫の分散型誘導プロセスを人為的に制御する系を確立した。また、分散型3期幼虫を含む全生育ステージの線虫を対象とした網羅的遺伝子発現解析を完了した。これらのことから、本課題は概ね計画通りに進行していると考える。マツ材線虫病(マツ枯れ)は、マツノザイセンチュウ(以下、線虫)が伝播昆虫によってマツ属樹木に導入されることで起こる森林流行病であり、その被害拡大の鍵を握るのは線虫と伝播昆虫との巧妙な相利的便乗関係である。本課題では、線虫生活環における二型性に着目し、伝播昆虫への便乗に特化したステージ「分散型」への移行を司る制御因子の特定を目指した。平成29年度30年度は、分散型への移行プロセスを人為的に制御する系を確立し、大量培養後の線虫より得た粗抽出液を濃縮して添加することで分散型第3期幼虫形成率が高くなることを確認した。このことから、本線虫に分散型誘導フェロモン様物質が存在すること、すなわち、本線虫も、C. elegansにおけるフェロモンを介した耐久型誘導と類似した分散型誘導機構をもつことが示唆された。その結果、分散型の第3期及び第4期幼虫は増殖型と大きく異なる遺伝子発現挙動を示しただけでなく、両者の間にも大きな違いがあることが明らかになった。また、C. elegansの耐久型にみられる遺伝子発現様式との比較から、C. elegans耐久型のもつ能力がいわば分散型の第3期と第4期とに振り分けられる形で本線虫の特徴的な生活環を成立させていることが示唆された。副次的結果として、F-WGAによる線虫の蛍光染色に基づいた樹体内のマツノザイセンチュウの分布評価手法を確立した。また、病原メカニズムを研究する中で、酸化ストレス耐性と病原力に相関があること、それが過酸化水素分解能だけでなく体表クチクラ層等の物理的要因にも起因することを明らかにした。また、マツ枯れと比較するため、MRIを用いた非破壊観察によって各種樹木の乾燥ストレスによる通水阻害過程や樹液流速を可視化することに成功した。本課題は概ね順調に進展しているため、若干修正を加えながら概ね研究計画に沿って遂行する予定である。具体的には、遺伝子発現解析に用いるための誘導、脱皮時期の揃った線虫個体を確保するために、線虫のDIII誘導プロセスを人為的に制御する系の確立を試みる。平成28年度に引き続き、分散型幼虫誘導条件の検討及び化学成分解析を行うとともに、分散型形成に際して生じる遺伝子発現挙動をRNA-seq法により網羅的に解析することで、分散型第三期誘導に関わる遺伝子群の特定を進める。
曲線上のファンカンペンの定理の一般化

平面曲線の中で重要なクラスのひとつに、いわゆるトーラス型と言われるものがある。われわれは6次曲線に焦点を絞って・トーラス型でない既約6次曲線で特異点が単純特異点のみでテイムなトーラス型の特異点に対応するものの穂空間の基本群がすべて可換であること。この結果はJ.Math.Soc.Japanに2005年、Vol57に発表。・特異点がD10+A5+A4で既約でない6次曲線(4個)の基本群をすべて決定しそのうち2こは基本群が同型であるが補空間ちがうザリスキー対(弱い意味で)であることを示した。この結果はTokyo J.Mathに発表し、受理されている。・トーラス型の既約6次曲線で特異点が2E6+A5+A2のものは2つあるがそれらはガロワ群で方程式は同型である。特に補空間の代数的基本群は同型。われわれはこれらの位相的基本群を具体的に計算して異なる基本関係式を持つことを示した。しかし実際にこれらの群が同系でないかどうかははっきりしないが、いずれにしても大変面白いザリスキー対を与えている。この結果はTopology and its applicationに投稿し受理された。
下部マントル構成ケイ酸塩超高圧相の高温高圧下における構造と物性

(1)計算機シミュレーション成功の可否は,いかに良質の原子間ポテンシャルモデルを使用するかどうかによる.我々は,地殻,マントルの最重要な構成物であるNa_2O-CaO-MgO-Al_2O_3-SiO_2系をとりあげ,この系に属する種々結晶と融体の両者に適用可能な標準的かつ高精度なポテンシャルモデルを求めることに成功した.このことにより,鉱物組成がダイナミックに変化する系,ケイ酸塩融体と結晶が共存する系などを取り扱うことが可能になった.(2)マントル内の圧力下でケイ酸塩結晶と融体の間に密度逆転の起こる可能性が示唆されている.この密度逆転の可能性を調べるために,ディオプサイド結晶と融体の両者について,それらの1900Kにおけるモル体積の圧力依存をMDシミュレーションを用いて求めた.その結果,この系では11GPa付近で密度逆転が起こることを見出すとともに,高圧下におけるこの密度逆転が,結晶と融体における陽イオンの配位数の圧力依存の差により解析できることを示した.(3)下部マントルの主成分と考えられているMgSiO_3ペロフスカイトの融点(T_m)は,下部マントル最上部の圧力下ではかなりな精度で実測されているが,一方,融点の圧力依存,dT_m/dP,については報告されている値に大きな差が存在し,dT_m/dPが下部マントルの圧力下で負になりうるとの報告もある.MgSiO_3ペロフスカイトのdT_m/dPが負であるということは,Clausius-Clapeyron式より,固相と液相の間に密度逆転が起こることを意味する.故にこのような密度逆転が下部マントルの温度圧力条件下で起こりうるかどうかをMDシミュレーションを用いて調べた結果,下部マントル底部の圧力(136GPa)に至っても,密度逆転は見出されなかった.(1)計算機シミュレーション成功の可否は,いかに良質の原子間ポテンシャルモデルを使用するかどうかによる.我々は,地殻,マントルの最重要な構成物であるNa_2O-CaO-MgO-Al_2O_3-SiO_2系をとりあげ,この系に属する種々結晶と融体の両者に適用可能な標準的かつ高精度なポテンシャルモデルを求めることに成功した.このことにより,鉱物組成がダイナミックに変化する系,ケイ酸塩融体と結晶が共存する系などを取り扱うことが可能になった.(2)マントル内の圧力下でケイ酸塩結晶と融体の間に密度逆転の起こる可能性が示唆されている.この密度逆転の可能性を調べるために,ディオプサイド結晶と融体の両者について,それらの1900Kにおけるモル体積の圧力依存をMDシミュレーションを用いて求めた.その結果,この系では11GPa付近で密度逆転が起こることを見出すとともに,高圧下におけるこの密度逆転が,結晶と融体における陽イオンの配位数の圧力依存の差により解析できることを示した.(3)下部マントルの主成分と考えられているMgSiO_3ペロフスカイトの融点(T_m)は,下部マントル最上部の圧力下ではかなりな精度で実測されているが,一方,融点の圧力依存,dT_m/dP,については報告されている値に大きな差が存在し,dT_m/dPが下部マントルの圧力下で負になりうるとの報告もある.MgSiO_3ペロフスカイトのdT_m/dPが負であるということは,Clausius-Clapeyron式より,固相と液相の間に密度逆転が起こることを意味する.故にこのような密度逆転が下部マントルの温度圧力条件下で起こりうるかどうかをMDシミュレーションを用いて調べた結果,下部マントル底部の圧力(136GPa)に至っても,密度逆転は見出されなかった.本年度は,CaO-MgO-Al2O3-SiO2系結晶と融体の両者に適用可能な,高精度で且つ簡単な原子間ポテンシャルを求めることを主目的にした.結晶,融体のポテンシャルエネルギーを,クーロン項,ファンデァワールス引力項,及び反発項から成る二体間相互作用の和で近似した.必要なエネルギーパラメータは,CaO-MgO-Al2O3-SiO2系の種々の結晶についての実測の結晶構造,圧縮率,及び熱膨張率データが,分子動力学(MD)法を用いて可能な限り再現できるよう,最小二乗法等を用いて求めた.CaO-MgO-Al2O3-SiO2系結晶として,マントル鉱物を含む27種の結晶を,又融体としては,エンスタタイト,ウォラストナイト,ディオプサイド,及びアノ-サイト組成をとりあげ,それらの構造と物性を単一のポテンシャルモデルで記述することを試みた.結晶構造における実測値と,得られたポテンシャルモデルを使用したMD計算値の比較は,極めて満足ゆくものであった.即ち,27種の結晶の全てについて,MDを用いて求められた構造が,実測の結晶対称性(空間群,結晶格子内の原子の席対称性など)を再現することに成功したのみならず、格子定数,最近接原子間距離の両者共,MD計算値は高精度でそれぞれの実測値を再現した.加えて,上記4融体についても,1900K,常圧下における密度,体積弾性率,体積熱膨張率の実測値とMD計算値との一致は,結晶同様極めて高精度であった.実験的研究については,ダイヤモンドアンビルを用いた高圧下でのX線結晶解析の準備を現在進めている.今年度は,昨年度に求められたCaO-MgO-A12O3-SiO2系ポテンシャルモデルを一層精密化するとともに,モデルをNa20成分を含む系に拡張することを試みた.昨年度に試みたCaO-MgO-A12

O3-SiO2系の27種の結晶に,Naイオンを含む2種のケイ酸塩結晶(ヒスイ輝石とアルバイト)を加えた合計29種の酸化物,ケイ酸塩結晶を用いてポテンシャルモデルの精密化を行った.取り扱った29種の結晶は大変多様である.例えば,結晶内における陽イオンの配位数は,Siイオンについて4と6,Mgイオンについて4から12,Caイオンについて6から12,A1イオンについて4から6のものが存在し,これら配位数の差にともない,最近接原子間距離についても,結晶間で,又各種多形間で大きく異なっている.このように結晶内の結合様式が大変多様であるにもかかわらず,29種の結晶の全てについて,分子動力学(MD)法を用いて,実測の結晶対称性,格子定数,最近接原子間距離,体積弾性率を高精度で再現することに成功した,これら結晶に加えて,エンスタイト,ウォラストナイト,ディオプサイド,アノ-サイト,アルバイト組成のケイ酸塩融体についても,MD計算により,それぞれの実測の,モル体積,最近接原子間距離,配位数,体積弾性率,体積熱膨張率をかなりな精度で再現することに成功した.又,今年度に購入したダイヤモンドアンビル用X線ラウエカメラによる,プロファイルフィッティング法を用いた,マントル鉱物の格子定数の圧力依存の精密化のための予備実験を現在行っている.地殻,マントルの最重要な構成物であるNa_2O-CaO-MgO-Al_2O_3-SiO_2系に属する種々結晶と融体の両者に適用可能な標準的かつ高精度なポテンシャルモデルを求めることに成功した.このことにより,鉱物組成がダイナミックに変化する系,ケイ酸塩融体と結晶が共存する系などを取り扱うことが可能になった.得られたポテンシャルを用いて、ディオプサイド結晶と融体の高温高圧下における密度逆転の可能性をMDシミュレーションを用いて調べた.その結果,1900Kの等温条件下で,この系では,11GPa付近で密度逆転が起こることを見出すとともに,高圧下におけるこの密度逆転が,結晶と融体における陽イオンの配位数の圧力依存の差により解釈できることを示した.更に,下部マントルの主成分と考えられているMgSiO_3ペロフスカイトについて,下部マントルの温度圧力条件下における固相と液相の間の密度逆転の可能性をMD法を用いて調べた.その結果,この系では下部マントル底部の圧力(136GPa)に至っても,密度逆転は見出されなかった.又,MDシミュレーションを用いて,下部マントル内における未知Ca,Alケイ酸塩超高圧相の存在の可能性を現在詳細に検討中である.加えて,ダイヤモンドアンビルセルを用いた高圧下におけるX線結晶解析とプロファイルフィッティング法による,マントル鉱物の圧縮率の精密決定を現在進行中である.
小脳求心性投射の形成と安定化の分子機構

小脳求心性回路形成の分子機構を明らかにするため、小脳皮質形成においてプルキンエ細胞の配列の位置情報を呈示すると考えられるBergmannグリアの発生機構の解析を行なった。さらに、求心性投射の標的であるプルキンエ細胞の帯状分化の機構を解明するため、プルキンエ細胞の正常分化過程ならびに小脳皮質の遺伝的形成障害を示すリーラーミュータントマウスにおけるプルキンエ細胞-アストログリアの細胞間相互作用について検討した。2.プルキンエ細胞の帯状分化:プルキンエ細胞マーカーとしてL7遺伝子発現を指標としてin situ hybridizationにより正常分化過程を検討すると、プルキンエ細胞が移動中である胎生15日にすでに帯状分化が認められ、皮質に配列後も帯状の発現様式を示した。また、生後小脳外顆粒層では転写因子rhombotin遺伝子の帯状発現が認められた。リーラーミュータントの生後小脳では、L7遺伝子を発現したプルキンエ細胞は皮質下に帯状の集塊を形成し、tenascin遺伝子を発現したBergmannグリアは皮質に分布して形成異常を示していた。また、アストログリアはプルキンエ細胞塊の内側のものが占める領域ではGFAP陽性を示したが、外側塊の領域ではGFAP陽性であった。以上の所見から、Bergmannグリアは小脳発生において放射状グリアに起源を有し、プルキンエ細胞の皮質への配列過程の制御に関与するとともに、プルキンエ細胞の帯状分化とアストログリア分化に相関のあることが明らかになった。
資源経済の持続可能性を保証する最適投資ルールと効率性および公平性

本研究は、枯渇性資源あるいは再生可能資源を保有する経済が、世代を通じて一定の消費水準を堅持しつづけることができるかどうか、できるとすればどのようなルールにしたがって、資源を採掘してゆけばよいかを問ってきた。研究方法は、資源の経済分析において1970年代から用いられてきた最適制御理論を利用した理論分析である。ただし、既存研究とは異なり、Optimal Stochastic Controlを採用した不確実性下の分析である。理論モデルの構築にあたり、資源経済を幅広い角度から検証し、不確実性の導入には当該資源の販売価格を確率変数とすることが最も現実味のある取り扱い方であると確信するに至った。よって、本研究では資源価格をブラウン運動にしたがう確率過程で表している。他の研究に比べて、価格が将来に向かって時間とともにより不確実になっていくことを的確に表現することが可能となっている。2年間の研究により、以下の知見を得た。(1)平成12年度の研究により、資源価格の分散が時間の増加関数であれば、資源が枯渇性であるか再生可能資源であるかにかかわらず、消費の持続可能性に関するHartwickルールは、価格変動によるキャピタル・ゲイン(あるいはロス)の過去からの累積分を加味したルールに修正されなければならないことがわかった。(2)平成13年度の研究により、Hartwickルールを離れて資源採掘からあがる利潤の割引現在価値を最大化するならば、再生可能資源については、定常状態における最適資源ストックは資源の最大再生率に対応する水準より大きくも小さくもなり得るが、資源ストックが採掘費用に影響を及ぼさなければ、前者が後者より小さくなり、時間に対する割引率がゼロであれば、両者が一致することがわかった。将来の資源価格が不確実であるという条件のもとに、資源を掘り出す時の効率性を保ったまま、異時点間の消費の公平性をもたらす投資ルールを確立するため、まず、採掘活動の最適条件を求め、ホテリングのいわゆる「r%ルール」との関係を分析した。ホテリング・ルールの価格-限界費用マージンの変化率は、確実性下と異なり期待変化率の意味で定義されることになったが、その期待変化率が時間に対する割引率に等しくなるという本来のホテリング・ルールと異なり、資源埋蔵量の大きさが資源採掘費用を引下げる限界効果が期待変化率にどのように影響するかが確かめられた。さらに、資源が枯渇性ではなく再生可能資源の場合には、資源埋蔵量に対する資源の再生率関数の傾きが「r%ルール」に影響することがわかった。次に、異時点間の消費水準を一定に保つための投資ルールについては、資源価格と採掘量に関する限界費用との差に採掘量をかけた資源レント総額を当該資源以外の資本に投資することを考えた。結果として、資源の埋蔵量が小さい(逆に、大きい)時には、この投資ルールのもとでは、平均的な消費水準は時間の経過とともに上昇(下落)していくことがわかった。ただし、われわれの以前の研究から資源価格が不確実で将来の完全予見が保証されていない時には、過去のキャビタル・ゲインまたはロスの合計を資源レントに加えておかなければならないことがわかっているが、本研究で再生可能資源に分析対象を広げても、この修正は必要であることが確認されるに至った。今後の課題は、以上の分析を資源の再生能力が不確実である場合に拡張していくことである。本年度は再生可能資源の持続可能性に特化した研究を進めた。枯渇性資源と異なり、自然の治癒力や生物活動を通じて資源量が増大したり復元したりする場合には、丁度その復元量だけを毎期毎期消費していけば、資源の量は一定に保たれ、永遠に資源を利用し続けることができる。問題は、その一定の資源量をどの水準に固定すればよいかである。資源量が多くなり過ぎると、自然治癒力や生物活動の再生力が落ち、資源量を一定に保てるような各期の資源消費量は少なくなる。

逆に、ストックとしての資源量が少な過ぎる場合には、何らかの不測の事態がおこったときに資源の消費可能性に問題が生じる危険性が高まる。一般的に、再生可能性資源の単位時間あたりの再生量(再生率)は、各時点の資源ストックの凹関数になると考えられている。しからば、その関数の最高点を維持するのが最適であると考えられるかも知れない。しかし、当該資源経済の社会的効用が、フローとしての資源採掘量のみならず、各時点での資源ストック水準そのものにも依存するなら、再生率関数の最高点を維持することが最適ではなく、それより右、すなわち、凹関数の最高点をもたらすストックより多くの資源量を選択すべきであることがすでに知られていた(Beltratti, A., G.Chichilnisky and G.M.Heal, 1993, 1995, 1998)。これに対し、われわれは持続可能な最適点が、同じ凹型の再生率関数の最高点より左になる可能性を示した。当該資源経済の目的が、資源採掘からあがる利潤を最大にすることにあるならば、(1)最適な定常資源ストックは、資源の最大再生率に対応するストックより大きくも小さくもなり得るが、(2)資源ストックが採掘費に影響を与えなければ、必ず小さくなり、(3)さらに、経済の時間割引率がゼロであれば、最大再生率に対応するストックを維持することが最適になる、という分析結果を得た。