hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
アニオン地球化学の創設を目指して-続成過程におけるアニオンの分別現象の解明-

初年度に開発したアニオン分析方法を、酸性岩である花岡岩・流紋岩に引き続き中性岩である安山岩と塩基性岩である玄武岩に適用し、その応用範囲を確認するとともに、堆積岩への適用の可能性の検討を行った。しかし、300度3日間の抽出により、地質調査所発行の安山岩(JA-1,-2)や玄武岩(JB-1a,-2)からは3050パーセント程度の回収率しか得ることができず、堆積岩への応用が困難であることが明らかとなった。これは、酸性岩の場合、アンモニア塩基性条件で再結晶を起こしやすい石英などの鉱物が多く含まれるのに対し、中性岩や塩基性岩に含まれる鉱物がアルカリ条件下で再結晶を起こしにくく、鉱物内に含まれるアニオンを抽出できないことが原因と考えられる。従って、続成過程におけるアニオンの分別を明らかにする当初の目的に、本研究で開発した方法が提要できないことが明らかとなった。そこで、本来の研究目的とは異なるが、堆積岩と水を反応させることにより、どのようにアニオンが水に溶出するかを観察するために、115メッシュに粉砕した泥質岩と超純水を1対10の比率でビーカーに加え、空気のバブリングによる攪拌を行いながら、700時間にわたって継続試験を行った。その結果、泥質岩は水と反応すると数分以内にpHが3までさがり、700時間に向かって徐々にpHが回復していく様子が明らかとなった。このpHの低下は、主に硫酸イオンの寄与によるものであり、硫酸イオンとして水相に50150ppm溶出していることが明らかとなった。トンネル掘削等により出される土砂等の盛り土に、雨水がしみこんだ場合に同じ反応が起きることが考えられ、環境問題として科学的に検討する必要性のある課題と考えられる。実施初年度にあたり,分析容器の設計・作製ならびに予備実験を中心に行った。岩石粉末中のアニオンをアンモニア水で加熱し抽出するためには,内部圧力3050気圧に耐えられ,しかも密閉性を保持できる分解容器の設計が必要である。一方,岩石中のアニオン(特に塩素とフッ素)の含有量は数十ppmから数百ppmであり,イオンクロマトグラフによる定量限界が0.1ppm程度であるため,100mg程度の試料を用いることで,信頼性の高い分析が可能である。そこで,ステンレスを加工し,内容積を2ml程度の金属容器を作製し,パッキンには金を用いた。一般にはより安価な銅が用いられる。しかし,銅はアンモニアと銅-アンモニア錯体を作製し,アニオン分析の妨害をすることが予備実験で明らかとなったためである。金パッキンにより,ほとんどの加熱過程で漏れることなく,反応が進みうることが明らかとなった。実験方法の流れを,以下のように確立することができた。試料100mgとデシケーター中で蒸留したアンモニア水2mlをステンレス容器に封入し,300度で2日間回転溶解反応装置で反応を進める。2日後に開封し,0.45μmのメシブランフイルターで濾過を行う。これは,イオンクロマトグラフによる分析の際,カラムをいためないための操作である。その後,ホットプレートでアンモニア臭がしなくなるまで加熱蒸発し,溶液の重量を量った後分析を行う。蒸気分析方法により,地質調査所発光の花崗岩や流紋岩岩石標準試料を分析したところ,90パーセント以上の回収が可能であることが明らかとなった。次年度は,安山岩や玄武岩に適用し,回収率を確認した後,堆積岩試料の分析を行う予定である。
EDMARSデータベースを利用した保健体育学研究の動向分析

本研究は,岐阜大学カリキュラム開発研究センターで開発された教育情報検索システム(EDMARS)のデータベースを利用して,わが国の保健体育学における研究動向分析した。分析を行う前に,保健体育シソーラス(古田,1990年作成)に準じて,日本体育学会の12の研究分野(体育原理,体育史,体育社会学,体育心理学,運動生理学,バイオメカニクス,体育経営管理,発育発達,測定評価,体育方法,体育科教育学,保健)ごとにそれぞれの文献に索引語の登録を行った。なお,本研究で使用した主な保健体育関係の雑誌は体育学研究,体力科学,体育科学,学校保健研究,武道学研究,体育科教育などであり,これらわが国の代表的な雑誌については,1980年1990年の論文表題集として印刷し関係者に配付した。今回の主な分析結果は次のようになる。1.12の研究分野の中で,最も登録件数が多かった分野は体育科教育学であり,次いで比較的多かったのは保健,運動生理学,体育社会学,体育方法となっていた。一方,比較的少なかった分野は測定評価,体育原理,体育史であった。(詳細な結果については報告書を参照)。2.研究分野ごとに保健体育シソーラスに基づいて検索した結果,それぞれの分野に特有な用語(索引語)の頻度が多く認められ,今回登録した索引語によって研究分野別に研究の動向をある程度分析できることが明らかになった(分野別の動向については報告書を参照)。今後の課題として,複数の分野にまたがる索引語の扱い方と,同義語の統一化の検討が必要であり,また用語間のマトリックス的分析方法についても検討していく必要があろう。本年度は、EDMARSの保健体育文献デ-タベ-スに登録されている1980年1990年の文献を雑誌別に整理し、全て網羅されているかどうかを確認しながら、不備な点を補充する作業を重点的に進めてきた。その結果、わが国の保健体育学関係の主な雑誌(体育学研究、体力科学、武道学研究、学校保健研究、体育科学、体育の科学)について整備ができたため、これらの雑誌に掲載されている1980年1990年の文献タイトルをEDMARSデ-タベ-スから一覧表として全て出力し、これを基にして、研究動向に必要な索引語の登録作業を進めてきた。この作業を進める過程で、今回整備した保健体育学文献の一覧表(4084件)は、一般の保健体育関係者にとっても必要性が高いと考えられたため、この一覧表を文献集として印刷して、全国の主な保健体育学関係者(主に研究雑誌を発行している学会事務局へ)に提供することにした。一方、保健体育学の専門雑誌が最近になって頻繁に発行されるようになったため、これらの雑誌に携載されている文献の登録も必要になってきた。そこで、この登録作業も上述の作業と並行して行ってきた。以上の作業を中心にして本年度は行ってきたが、概ね計画に基づいて作業を進めることができたと考えている。次年度は、これらの登録文献をEDMARSの検索システムを利用して、それぞれの研究分野別に文献を出力し、量と質の両面から研究の動向分析を行っていくことにしている。本年度は、昨年度整理したEDMARSの保健体育文献データベース(1980年1990年)に基にして、12の研究分野別に検索作業を繰り返し、各研究分野ごとの用語(索引語)の出現頻度と出現率について検討した。なおこれまでに整理したデータベースの中で、わが国の主な保健体育学関係雑誌の目録については昨年印刷物として報告した。

12の研究分野の中で、最も文献件数が多かったのは体育科教育学(2298,36.7%)であり、次いで比較的多かったのは保健(1588,25.3%)、運動生理学(1228,19.6%)、体育社会学(1051,16.8%)、体育方法(648,10.3%)となっていた。一方、比較的少なかった分野は測定評価(241,3.8%)、体育原理(284,4.5%)、体育史(285,4.5%)であった。研究分野ごとに出現頻度が上位にある用語(索引語)を3つ抽出すると、体育原理(身体、学力、運動文化)、体育史(戦後、近代、幕末期)、体育社会学(スポーツ、体力、遊び)、体育心理学(運動学習、カウンセリング、イメージ)、運動生理学(体力、トレーニング、呼吸循環機能)、バイオメカニクス(技術、剣道、柔道)、体育経営管理(施設、スポーツクラブ、運動環境)、発育発達(体力、幼児、児童)、測定評価(体力、評価、体格)、体育方法(技術、武道、球枝)、保健(学校保健、健康教育、養護教諭)、体育科教育学(学習指導、授業研究、授業改善)となり、これらの用語から各研究分野で集中している研究内容の特徴が推測できた。また、今回使用した保健体育学用シソーラスに基づいて研究動向の分析が可能であることが確認できた。なお、本研究の分析結果については別に報告書としてまとめた。今後はこれらの用語間の関係から、保健体育における研究内容の相互関係についての分析を行っていきたい。
固液共存場における超音波伝搬と振動緩和過程に対する界面効果の化学的解明

本年度は、超音波伝搬に関わる物性測定の基礎となる、固液共存系における溶液構造に関する基礎物性として、固相共存下における液相の蒸気圧測定を行った。固相にα-Al_2O_3およびSiC粉体、液相にはCaCl_2水溶液を用いて、様々な温度で水蒸気圧を測定し、水分子の蒸発過程における固相およびその表面物性の影響について、熱力学的関数を算出し、検討を加えた。試料溶液は、CaCl_2を純水に溶解し、所定の溶液濃度(1,3,5mol/l)に調製したものを用いた。試料は、α-Al_2O_3およびα-SiC粉体を110°Cで48時間乾燥させたものに、それぞれCaCl_2溶液を加えてメノウ乳鉢で十分に混合して所定の液相体積分率(α-Al_2O_3,8-45vol%,α-SiC 8-35vol%)に調製したものを用いた。水蒸気圧は、気体流通法(transpiration method)により測定した。測定温度30-50°CでN_2ガスの流量を変化させて水分量を測定し、水蒸気が理想気体であるとして気体の状態方程式より水蒸気圧を算出した。一般にCaCl水溶液の蒸気圧は調湿に利用されていることからも知られているように、電解質濃度が高いほど、イオン-^2水間の相互作用が顕著になり、蒸気圧は低下する。この電解質溶液に固相を添加した場合に、それぞれの電解質濃度における蒸気圧の変化から、固相の影響について検討を行った。1mol/l及び3mol/lについては、液相体積分率の減少とともに水蒸気圧がさらに低下した。また、固相の比表面積が大きなものの方が蒸気圧は低くなっており、固相の影響による水分子の蒸発が抑えられていることが明らかとなった。一方、5mol/lにおいては、蒸気圧の変化はあまり認められなかった。これは、高液相体積領域においても溶存するイオンからの影響が非常に大きく、水分子は比較的蒸発しにくい状態にあり、固相による影響が相対的に小さくなるためと考えられる。また、固相にα-SiCを用いた場合、蒸気圧の変化を示す液相含有率領域は低く、固相からの影響の及ぶ範囲が小さいことが明らかとなった。今後、前年度に得られた電解質溶液の高次構造を超音波で捉える手法を固液共存系に適用し、固液共存系における超音波伝搬に関する測定を行う。今年度は固液共存場における超音波測定の確立に向けた予備的検討として、水溶液内で多核錯体の生成によりミクロ的異相構造を持つことがこれまでにも確認されているLaCl_3水溶液を用い、その超音波測定手法の確立とその解析を行った。LaCl_3 7水和物を蒸留水にて所定の濃度において調製し、さらにイオン交換樹脂を添加、処理することにより溶液pHを調整し、濾過して得られた溶液を用いた。初期pHはpH=57の範囲において、調整した。これらの溶液について音速の測定を行い、断熱圧縮率を算出した。断熱圧縮率はpHの増加とともに増大し、あわせて検討を行った電気伝導度、密度が減少したことが認められた。これらの結果は、LaCl_3水溶液中には加水分解反応の進行によりかさ高い構造を有する、La(OH)_2^+,La_2(OH)_5^+等の多核構造をもった錯体が存在していることによると考えられる。また経時変化を検討したところ、pH、音速は熟成に伴い減少し、断熱圧縮率は増加した。このことから、水溶液内の加水分解反応が熟成により進行することが明らかとなった。またその進行は数十日程度にも及び、非常に長時間にわたって徐々に進行することが明らかとなった。さらに、固液共存系における基礎物性として、固相共存下における液相の蒸気圧測定を開始し、蒸気圧が液相含有率に依存していることが認められた。現在、継続して検討中である。

1mol/l及び3mol/lについては、液相体積分率の減少とともに水蒸気圧がさらに低下した。また、固相の比表面積が大きなものの方が蒸気圧は低くなっており、固相の影響による水分子の蒸発が抑えられていることが明らかとなった。一方、5mol/lにおいては、蒸気圧の変化はあまり認められなかった。これは、高液相体積領域においても溶存するイオンからの影響が非常に大きく、水分子は比較的蒸発しにくい状態にあり、固相による影響が相対的に小さくなるためと考えられる。また、固相にα-SiCを用いた場合、蒸気圧の変化を示す液相含有率領域は低く、固相からの影響の及ぶ範囲が小さいことが明らかとなった。今後、前年度に得られた電解質溶液の高次構造を超音波で捉える手法を固液共存系に適用し、固液共存系における超音波伝搬に関する測定を行う。
遺伝子工学を用いた腎移植における拒絶反応の非観血的迅速診断法の開発

本研究の目的は、移植患者の末梢血と尿の抗原性を調べることで、移植腎の拒絶反応、免疫抑制剤の副作用、IgA腎症等の自己免疫疾患の再発、を鑑別診断する全く新しい方法論の確立である。本研究の結果は1、拒絶反応時のキメリズムの変化の解析・・・末梢血液の分析:腎移植後、長期生着例において末梢血中にドナー由来の細胞が循環している所謂末梢血キメリズムの認められることが明らかとなった。我々の研究では生体腎移植の際、術前ドナー血輸血(DST)を施行しているが、特にこのDST症例では88%の高頻度にキメリズムの成立を認めた。本研究では腎組織診断に加え,男から女へのヒト腎移植例を対象としてY-染色体上の特異的領域をPCRで検出し,HLAーDRミスマッチの症例も加え, DRのDNAタイピングによリキメリズムを追跡した。その結果、拒絶反応の発生率とキメリズムの有無には関連を認めなかった。2、尿におけるドナー由来綱胞の分析・・・拒絶反応時における尿沈鎖渣細胞の表面抗原の変の解析:移植患者の尿沈査中のグラフト由来HLAーDRmRNAの出現をRTーPCRで検出した。その結果安定期(拒絶反応を認めない)の37症例では33例(90%)で陰性であった。拒絶反応時は22例中20例(91%)にドナー細胞を認めたが、治療後は18例が尿中のトナー腎由来の細胞の消失をみた。以上の1ならびに2の結果から末梢血液における分析尿におけるドナー由来細胞の存在は拒絶反応と関連しない、ドナー由来細胞の分析法は臨床における移値腎の急性拒絶反応の診断に有用であると考えられる。本研究計画のうち平成9年度分の項目、即ち腎移植患者の末梢血キメリズムの推移を追跡することで腎移植における拒絶反応の非観血的診断に役立てようとの目的で、腎移植後のキメリズムの解析を精力的に行ってきた。具体的には、男から女への腎移植症例22例(内訳;術前ドナー血輸血症例15例、HLA一致で術前ドナー血輸血無し3例、屍体腎移植症例4例)の末梢血キメリズムを10ヵ月にわたり経時的に追跡してきた。その結果、術前ドナー血輸血症例15例中12例に、HLA一致症例3例全例に、各々キメリズムの成立を認め、屍体腎症例では長期的キメリズムを認めなかった(屍体腎症例においても1年以内の短期的キメリズムの存在することは確認している)。長期的キメリズムを認めた計15例でその推移を10ヵ月追跡した結果は、HLA一致症例では消失の無い安定したキメリズムが続き、術前ドナー血輸血症例12例では消失、出現を繰り返す現象がみられた。このキメリズムの消失、出現に際してBUN.CR.をふくめ拒絶反応を示唆する臨床的所見は1例も無かった。以上の結論として、DST症例のキメリズムの消失、出現の推移が始めて明らかにされたわけであるが、拒絶反応と無関係における現象であることが判明した以上、この消失をもって拒絶反応を疑うという当初の計画には無理があると考えられた。一方で、拒絶反応時の尿中ドナー由来細胞の出現を解析しているが、延べ22検体の検索ではあるが今のところ80%の感度をみとめ、この研究の発展は移植腎拒絶反応の非観血的診断につながる希望がもてる状況であり、次年度はこの点に関し深く解析して行く予定である。男から女への移植例におけるキメリズムの解折;22例のレシピエント末梢血よりファイコールハイバーク・遠心法により単核球分画を調整しこれよりDNAを抽出し、Y染色体上の特異的塩基配列であるSRY

およびDYZ-1各々に特異的なプライマーペアをもちいてPCR増幅を行った。PCR産物を3%アガロースゲルで電気泳動の後エチジウムブロマイド染色を行いトランスイルミネイターで特異的バンドを検出した。22例中16例にキメリズムを認めたが、キメリズムを認めた16例のうち8例(50%)に急性拒絶反応を認めた。またキメリズムが確認できなかった6例のうち2例(33%)で拒絶反応を生じなかった。以上の結果から、腎移植後多くの患者でキメリズムを生じるが、いままで言われていたようにキメリズムが免疫寛容状態を誘導するということはいえないことが明らかになった。HLA-DRミスマッチ移植例におけるキメリズムの解折;移植腎症例21例につきドナー、レシピエントのHLA-DR DNAタイピングを過去に遡り行った。生体腎移植でドナー生存例はその末梢血よりDNAタイピングを行うが、死亡例および屍体腎移植例では移植時の移植腎生検のホルマリン固定標本よりDNAを抽出してDNAタイピングに供した。DNAタイピングは、単核球あるいは組織より抽出したDNAサンプルを各HLA-DRB1 allele特異的なプライマーペアにてPCR増幅を行い、allele特異的なハンドを検出しDRB1タイプを決定した。DNAタイピングでDRミスマッチと判明した症例につきレシピエント血中のドナー由来DRB1 DNAを検出することによりキメリズムを目下解析している。尿中ドナーのDNA検査;拒絶反応19例の尿を遠心した沈査からRNAを抽出し逆転写にてcDNAを得た。これをドナーDRB1 allele特異的プライマーでPCR増幅を行い、ドナータイプの、即ちグラフト由来のDRB1特異的バンドを検出した。拒絶反応時18例で尿中にドナーのDNAが検出され、治療後は11例で陰性化した。
車載組込みシステムの標準化プロセスにおける日欧産業技術政策の比較分析

本研究では、欧州における組込みシステムの開発と標準化のダイナミズムをヘンリー・チェズブロウの「オープン・イノベーション」という概念を批判的に援用して分析した。欧州におけるオープンイノベーション・システムは、企業間レベル、バリュー・ネットワーク・レベル、国家レベル、超国家的レベルにおける「重層的」なオープンイノベーションとして特徴付けることが出来、欧州委員会によってそれぞれのレイヤーのR&I活動が同期するように工夫されていることが明らかにされた。本年度は、組込みシステムの標準化について、ひとつには、一昨年度発行したISO26262 (機能安全規格)に焦点を当てて、1発行の歴史的背景を明らかにし、2日本自動車産業への影響を考察するとともに、3標準規格と車の両輪でもある適合性評価基準とそれを擁立する適合性評価機関(CAB:conformity assessment bodies)の活動動向について調査・研究を行ってきた。現状、ISOを適用する自動車関連企業は、認証機関の力を借りながら「適合(性)の相場観」の試行的形成している段階であり、詳細な車両スペックやユースケースを考慮して、ASIL値の相場観形成を業界として図っていく途上にあることが分かった。具体的に調査では、ISO26262を導入するメリットとして、1業界全体でのASIL評価方法の共通解釈・理解により、PLのリスクを低減できること、2不必要な"過剰機能安全適合"によるASIL評価の上昇を防ぐことが出来ることが確認された。他方で、デメリットとしては、1ハザード解析とリスクアセスメントでは、E,C,Sの具体的数値が規格に記載されていないため判断が難しい点(どんな方法論を運転状況の評価に使うか?、どんなハザードはコントロール可能なのか?どんな怪我が予想されるか?)や2説明責任を求めている割にエビデンスの残し方の規定がないこと、3適合性評価の仕組み(項目、プロセス、アプローチetc.)が規格の整備状況に比べて未成熟であること、が明らかにされた。また、仕組みを固めていく段階において日本企業は、標準化規格に対応するために、多額のコンサルティングフィーを欧州の認証機関に支払っていることが分かった。そこで、コンサルティングフィーのコスト構造は不明確であり、今後の日本の産業技術政策として一定の手立て(適合性評価機関の育成)を講ずるべきであるとの政策提言を行ってきた。車載組込みシステムの技術的発展過程を調査するとともに、欧州の産官学連携R&I(Research and Innovation)政策の実態について調査・研究を行ってきた。前者については、CPS(サイバー・フィジカル・システム)という概念を用いて、車載組込みシステムが「社会に組み込まれた制御システムの一部として機能する」ようになる発展過程を、欧米の先端研究のサーベイを通じて明らかにした。また、欧州(独国:acatec)のCPSは米国CPSよりも幅広い範囲、すなわち米国のCPSが「閉じられたリアルタイムネットワーク制御」を意味するのに対し、欧州のそれは「閉じられたリアルタイムネットワーク制御」がインターネットを介して「サイバー空間」と連結した、より幅広い範囲(適用アプリケーション)を意味することが分かった。後者については、欧州委員会と欧州技術プラットフォーム(European Technology Platform)と呼ばれる産業組合との官民パートナーシップ(Public-Private Partnership)による共同R&I(Research & Innovation)について、具体的にERTRAC(欧州道路輸送調査諮問委員会)を調査対象に取り上げた。そして、1ERTRACの法的根拠となっているETPの成立背景を理解した上で、210年にわたるERTRACの活動を一次資料を基に精査し、3ERTRACの産官学連携R&Iの特徴を明らかにした。すなわち、ERTRACとは「欧州委員会のシステムズ・アプローチに則って、欧州の道路輸送システムの付加価値を高めるために、システムにかかわるステイクホルダーを結集して、産官学地共同でR&Iを推進していくためのプラットフォーム」である。2011年度は、コンソーシアムベースで展開される日欧の組込みシステムのイノベーションと標準化の動向を実証的に把握した。すなわち、車載組込みシステムの開発・標準化に関わる日米欧の諸コンソーシアムについて、国レベル・産業レベル・企業レベルにける連携関係を精査し、調査対象を明確化・構造化したことである。欧州発の国際標準の多くが企業間の競争メカニズムを通じたデファクト標準という形態ではなく、企業間の協調メカニズムを通じて策定されるコンセンサス標準という形態をとっていることが明らかにされた。AUTOSARに代表されるように、欧州ではコンセンサス標準の策定に向けてプロジェクト・ベースの様々なタイプのコンソーシアムが形成されている。そしてこのような企業間の協調メカニズムは、ASAMやFlexRay Consortiumなど他のコンソーシアムとの連携を同時に図りながら、バリュー・ネットワーク・レベルでのオープン・イノベーションを実現している。さらに、これらコンソーシアムやバリュー・ネットワーク・レベルのオープン・イノベーションは、超国家的レベルでの共同研究開発の枠組みであるFP(Framework Program)やEUREKAイニシアティブ、JTI(Joint Technology Initiative)をはじめとする超国家的レベルのオープン・イノベーションの活動と同期するように工夫されている。本研究は、コンソーシアムベースで展開される日欧の組込みシステムのイノベーションと標準化の動向を実証・理論の両側面から把握することである。実証面では、日欧におけるコンソーシアム活動の実態について、国・産業・企業レベルでの重層的な調査分析、理論面では既存理論の検討と新しい理論モデルの構築である。

3年期間のうち2年間が終了し、ほぼ予定通り研究が進展していると自己評価している。先ず理論面については、企業が製品アーキテクチャを投企的(proactive)に変更していく動態的プロセスを捕捉するこのできる理論モデルの構築をほぼ完成した。(2軸4象限モデル:オープンークローズド;自律的イノベーションーシステミックイノベーション)。最終年にそのモデルの精緻化・レジリエンスの向上を図り、製品アーキテクチャ論の新しい展開に理論的貢献をしていきたい。他方、実証については標準コンソーシアムの背後にある産業技術政策やコンソーシアム間の連携の実態の調査研究を行ってきた。調査研究にあたっては、組込みシステム分野における標準策定プロセスを分析するために開発した「重層的オープン・イノベーションモデル」を用いて、企業レベル、バリューネットワークレベル、国家レベル、超国家(EU)レベルのイノベーションと標準化のダイナミズムをレイヤーの違いに応じて捕捉してきた。本研究の目的は、車載組込みシステムの標準化を目指して、日欧において形成されているコンソーシアムを分析対象にすることであった。そして、(1)標準策定メカニズムを、コンソーシアムとその背後にある国家や地域の産業技術政策と関連づけながら、標準策定メカニズムの日欧の比較分析を行い、(2)欧州と協調しつつも日本発の規格が国際標準の地位を獲得して、日本企業の国際競争力の向上に資するアクションプランを提示することである。(1)(2)については成果物(徳田他編著『オープン・イノベーション・システム』晃洋書房)に示したように、ほぼ目的に到達した。欧州に対する後追い的、あるいは防衛的にも見えてしまう日本自動車産業の標準化活動であるが、他方で新しいオープン・イノベーションの型を日本産業社会にもたらしていることも明らかにされた。すなわち、自動車産業の系列に象徴される「1対1」型のオープン・イノベーション・システムから、複数の課題提起企業と複数の課題解決企業の協働による「M対N」型のオープン・イノベーション・システムへの移行である。しかも日本型のそれは、欧州のそれとはひと味違って、垂直的協調関係の強さを活かして実際にモノを使いながら検証を重ね、コンポーネント間の相互運用性を担保し、システムとしての安全性の高いインターフェイスが策定可能な組織能力における比較優位の存在である。
甲状腺形成異常におけるメチローム解析

甲状腺形成異常(TD)患者末梢血DNAと対照DNAを用いて、平均メチル化率の異なるゲノム領域を探索した。PBAT法による解析(TD 7検体、対照3検体)では、甲状腺特異的転写因子PAX8のCpGアイランドを含む約300箇所の候補領域を同定した。しかし解析スケールを増加したビーズアレイ法による解析(TD 10検体、対照16検体)では、候補領域の異常は再現できなかった。ビーズアレイ法のデータのみでクラスタリング解析、甲状腺特異的転写因子に絞った解析を行ったが、いずれにおいても有意差は検出できなかった。以上から「TD発症にDNAメチル化異常が関与する」とした本研究の作業仮説は否定的であった。3年計画の初年度にあたる2015年度は、甲状腺形成異常の発症に関わるメチル化異常領域を探索するため、Post-bisulfite adaptor-tagging (PBAT)法を利用した末梢血白血球細胞由来DNAに対するメチローム解析を、甲状腺形成異常患者由来検体7検体、健常コントロール由来3検体に対して行った。ライブラリの構築は、研究協力者の伊藤隆司氏(九州大学医学部生化学)の研究室で行い、配列決定は理研、および伊藤隆司氏の研究室で行った。患者データとコントロールデータの比較により、約300か所の候補領域を同定した。当初計画した解析を行うことができた。また、得られた解析データも期待されたクオリティに達しており、研究遂行はおおむね順調に推移していると考える。【研究実績の概要】3年計画の2年目にあたる本年度(H28年度)は、前年度に次世代シーケンサーを用いた解析で同定した候補領域についての検証実験を遂行した。次世代シーケンシング解析では、大量のゲノム領域を解析可能であるため、αエラー(偽陽性)を生じる可能性の制御が肝要となる。そのため、原理の異なる解析手法を用いて検証実験を行うことに有利性があると考えた。具体的には、次世代シーケンシングよりも解像度の点で劣るものの、ゲノム全体をスキャン可能な手法であり、かつ、解析精度は次世代シーケンシングを上回るという異なる特性の解析であるビーズアレイ法(イルミナ社Infinium MethylationEPIC Kit)を用いた。本手法では、850,000箇所の既知のメチル化領域の解析を一斉かつ高精度に解析することが可能である。本年度の研究では、甲状腺形成異常患者10名と、年齢をマッチさせた対照小児16例につき解析を行った。その結果、次世代シーケンシング解析でメチル化率の差異が観察されていたゲノム領域は、ビーズアレイ法による解析では統計学的に有意な差異は検出されず、再現されなかった。全体的にみると、次世代シーケンシング解析のデータはサンプル間のばらつきが大きく、このばらつきの大きさが偽陽性の原因となったと推測された。【成果発表】本研究の一環として行った、先天性甲状腺機能低下症患者の遺伝子解析を通じて、世界で5例目となるDUOXA2遺伝子変異症例を遺伝子診断し、学会報告および論文報告を行うことができた。当初、次世代シーケンシング解析で同定した候補領域の検証をビーズアレイ法で行い、再現された領域の詳細解析へと進む予定であったが、次世代シーケンシング解析の結果とビーズアレイ法の結果が想定以上に不一致であった。ただし、貴重検体のデータの蓄積は進んでおり、今後の研究展開に活用可能である。【研究実績の概要】3年計画の最終年度にあたる本年度(H29年度)は、前年度に探索ステージの確認実験として行ったビーズアレイ法によるゲノムワイドメチル化解析の結果(探索ステージの陽性シグナルは否定的であった)を見直し、新たに疾患責任候補領域の絞り込みおよびクラスタリングによる疾患特異的なメチル化パターンの絞り込みを試みたが、患者間で共通するメチル化異常遺伝子座の特定にはいたらず、また、疾患特異的なメチル化パターンを見出すこともできなかった。以上のデータを総合すると、以下の可能性が考えられた。(1)甲状腺形成異常の発症要因としてメチル化異常は関与しない(2)甲状腺形成異常の発症要因としてメチル化異常は関与するがその影響が小さいため実験的な検出が困難(3)甲状腺形成異常の発症要因としてメチル化異常は関与するが、異常は器官特異的に生じており、末梢血の解析では評価できない【成果発表】本研究の一環として行った先天性甲状腺機能低下症患者の遺伝子解析を通じて、残存活性を有するTPO変異が特異な表現型の先天性甲状腺機能低下症と関連することを論文報告した。【今後の研究の展開】本研究を通じて、甲状腺形成異常の分子メカニズムの解明には至らなかったが、本邦での一般人口における頻度1/10,000とされる稀少な検体を100以上収集することができた。このため、引き続き分子遺伝学的手法を用いた解析を通じて、その分子メカニズム解明につなげたいと考える。具体的な方法論としては、エフェクトサイズの小さい複数の遺伝因子の複合が発症機序に関与することを想定し、ゲノムワイド相関解析(GWAS)による解析が有力と考える。

ビーズアレイ法のデータのみでクラスタリング解析、甲状腺特異的転写因子に絞った解析を行ったが、いずれにおいても有意差は検出できなかった。以上から「TD発症にDNAメチル化異常が関与する」とした本研究の作業仮説は否定的であった。平成28年度には、平成27年度に同定した疾患関連候補領域の詳細な解析を行う。具体的には、バイサルファイト処理ダイレクトシーケンシング法による検証実験を、対象検体数を増加して行う。ゲノムワイド研究である本研究の留意点はβエラーであり、現時点では偽陽性シグナルが多数混入していると考える。そのことを踏まえて、陽性シグナルについてむ十分に注意深く、多角的な検討を行う予定である。今後は、より確度の高いデータが取得されていると推測されるビーズアレイ法のデータをより詳細に検討することと、エクソーム解析などの他のモダリティのゲノムワイド解析を組み合わせるなどして、甲状腺形成異常の分子病態に関する検討を継続する。小児内分泌学当初予定より安価に入手できた消耗品があり、繰り越しを生じた。H28年度の研究成果発表のための米国出張を3/31-4/3の日程で行った(米国内分泌学会;オーランド、米国)。H28年度予算として計上した航空券、宿泊の費用は既にH28年度に手配し、立て替え払いとして処理していたが、施設での旅費精算が帰国後のH29年度となる都合上、該当する金額を繰り越した。繰り越した経費も含めて、平成28年度に適正に使用する。H29年度予算として旅費、宿泊費の精算を行う。
小胞体-細胞膜接触ゾーンの形成機構と脂質制御を介した生理機能の解明

近年、オルガネラや細胞膜は互いに近接して接触することで情報や物質を交換・輸送しながら細胞機能を維持していることがわかってきた。オルガネラ膜同士、もしくはオルガネラ膜と細胞膜は、「membrane contact site(膜接触部位)」と呼ばれるある特定の「ゾーン」において互いに接触し、2つの膜はわずか10-30nmの距離で近接している。特に小胞体は、細胞内全体に広く分布することで、ほとんどのオルガネラ膜や細胞膜と膜接触ゾーンを形成することがわかってきた。近年の急速な膜接触部位研究の進展によって様々な膜接触ゾーンの同定が進んでいる。しかしながら、それら膜接触ゾーンがどのように形成され、どのような細胞生理機能を担っているかについての詳細は不明である。そこで本研究では、小胞体ー細胞膜接触ゾーンの形成機構と脂質制御を介した生理機能の解明を目指している。本年度は、まずイメージング解析により小胞体ー細胞膜接触ゾーンの形成機構の解明を試みた。超解像イメージングSCLIMを用いて、先行研究で新たに同定した小胞体ー細胞膜接触ゾーン形成分子およびORP5を含むオキシステロール結合タンパク質ファミリータンパク質群をAcGFPにて標識し、種々のオルガネラマーカーとともライブイメージングによりその局在化機構を詳細に観察した。また、光ー電子相関顕微鏡法(Correlative light and electron microscopy: CLEM)法により、AcGFP融合タンパク質分子の局在を電子顕微鏡解析により詳細に解析し、小胞体と細胞膜の接触ゾーンにおける局在化を検出した。より至適条件での観察を行うため、培養条件、固定化法などの種々の条件を詳細に検討中である。
高齢化・人口減少時代の近隣レベルの犯罪統制:主体間の効果的連携に向けて

研究初年度である平成29年度は,専門を異にする研究代表者・分担者の間での研究内容の意識合わせ,防犯ボランティア団体に対する社会調査,主体間連携調査の準備を行った。研究内容の意識合わせについては,全体ミーティングで,近隣と犯罪に関する国内外の先行研究をレビューして,研究分担を定めた。また,代表者と分担者2名が中心になって,日本犯罪学会総会でシンポジウムを開催した。防犯ボランティア団体に対する社会調査では,3都府県(東京・大阪・広島)において,地元警察本部・知事部局(安全安心まちづくり担当部署)の協力を得て,警察本部・知事部局に登録された防犯ボランティア団体1407団体に対して,郵送法・直接配布を併用した質問紙調査を行い,966団体(回収率69%)から回収した。質問項目は,活動主体,成員数,活動内容,行政や他団体等の連携,活動資源の入手方法であった。主体間連携調査の準備作業として,過去の国内での先行研究のレビューを行い,上記3都府県の警察本部・部局に対して,防犯ボランティアに対する支援や犯罪情報発信の状況についてヒアリングした。その際,各道府県の市区町村・警察署別の防犯団体数・構成人員,街頭犯罪・侵入犯罪の発生数等をGIS(地理情報システム)で主題図を作成して提示することで,より具体的な問題点を把握することができた。これらの結果をもとに,防犯団体に対するヒアリング調査項目を策定した。警察本部(防犯活動担当)・行政(安全安心まちづくり担当)への協力を得て,定性・定量のバランスが取れた研究が遂行できた。前年度実施の防犯団体調査を踏まえ,住民調査を実施する。
琉球列島沿岸魚に寄生する吸虫類の系統分類および生物地理学的解析

琉球列島は熱帯から流れてくる黒潮の真っ只中にあり、各種の熱帯性海洋生物を育んでいる。海水魚も同様に熱帯魚を主体とした豊かな魚類相を形成している。その種類は1200種で、日本でみられる全魚種の4割を超える。わが国の暖流系魚類の寄生虫相の実態を知るためには、黒潮の強力な影響下にある琉球列島の調査が欠かせない。琉球列島で海水魚の寄生虫をはじめて調べたのはOzakiで、1935年と37年に吸虫5種を発表した。次いでYamagutiは1941年に線虫3種、42年に吸虫36種を報告した。近年Uchidaは奄美大島で、Machidaは琉球列島の各地で海水魚を調べ,1976-96年に単生虫4種、吸虫50種、線虫1種、鉤頭虫1種を記録した。Williams & Williamsは1985年沖縄の瀬底島に滞在して、単生虫12種、吸虫35種、線虫9種を報告した。インド太平洋海区のなかで、西太平洋亜区は造礁サンゴやその他の沿岸性熱帯海洋生物が最も繁栄している海域である。沿岸魚の種数を比較してみると、フィリピン・スラウェシ・ニューギニア近海が2000-2500種、グレートバリアリ-フ・パラオ・ヤップ1300種、琉球列島1200種、マーシャル・サモア800-900種、ハワイ460種と見積られている。熱帯魚には多くの吸虫が寄生しているが、これまでにフィリピン58種、ハワイ314種、グレートバリアリ-フ236種が認められている。ハワイで魚種に比べて吸虫の種数が多いのは精力的な調査の成果であろう。グレートバリアリ-フでは1300種の魚に2270種の吸虫が寄生していると想定されている。琉球列島でもこの数に匹敵する吸虫の存在が考えられる。すなわち実在する吸虫の5%が記録されているに過ぎない。今後は多数の未整理標本を整理、発表するとともに、琉球列島沿岸魚の寄生虫相の生物地理学的解析を行いたい。沖縄でボラ(主としてフウライボラ)20尾を解剖して,消化管に寄生する吸虫類を採取し標本を作製した.このほか本州,フィリピン,インドネシアのボラからの材料も加えて次の成果を得た.1.ボラから得られた吸虫はWaretrematidae科のWaretrema piscicolum,Carassotrema属1種,Haploporidae科のDicrogaster属1種,Haploporus属2種,Lccithobotrys属1種,Haplosplanchinidae科のHymenocottamulli,Hemiuridae科のHysterolecitha属1種の合計8種である.2.Waretrema piscicolumとHymenocotta mulliは日本からはじめての記録で,いずれもインド・太平洋のボラにひろく分布している.3.Carassotrema属1種は新種でフィリピンのボラの腸から得られた.4.Dicrogaster属1種は新種で本州のボラの腸から,Haploporus属2種はいずれも新種で沖縄とインドネシアのフウライボラの腸から得られた.5.Lecithobotrys属1種は新種で沖縄とインドネシアのフウライボラの胃噴門部から得られた.

本属吸虫はこれまでボラの腸からのみ記録されているが,胃から採取されたのははじめてである.本吸虫の腸の形態は,二岐するものから分岐しないで袋状を呈するものまであり,従来の腸の形態を重視した分類体系に疑問を抱かせる.6.Hysterolecitha属1種は新種でインドネシアのボラの腸から得られた.これらの詳細については現在論文作成中で,近日中に学会誌に投稿(裏面参照)の予定である.琉球列島は熱帯から流れてくる黒潮の真っ只中にあり、各種の熱帯性海洋生物を育んでいる。海水魚も同様に熱帯魚を主体とした豊かな魚類相を形成している。その種類は1200種で、日本でみられる全魚種の4割を超える。わが国の暖流系魚類の寄生虫相の実態を知るためには、黒潮の強力な影響下にある琉球列島の調査が欠かせない。琉球列島で海水魚の寄生虫をはじめて調べたのはOzakiで、1935年と37年に吸虫5種を発表した。次いでYamagutiは1941年に線虫3種、42年に吸虫36種を報告した。近年Uchidaは奄美大島で、Machidaは琉球列島の各地で海水魚を調べ,1976-96年に単生虫4種、吸虫50種、線虫1種、鉤頭虫1種を記録した。Williams & Williamsは1985年沖縄の瀬底島に滞在して、単生虫12種、吸虫35種、線虫9種を報告した。インド太平洋海区のなかで、西太平洋亜区は造礁サンゴやその他の沿岸性熱帯海洋生物が最も繁栄している海域である。沿岸魚の種数を比較してみると、フィリピン・スラウェシ・ニューギニア近海が2000-2500種、グレートバリアリ-フ・パラオ・ヤップ1300種、琉球列島1200種、マーシャル・サモア800-900種、ハワイ460種と見積られている。熱帯魚には多くの吸虫が寄生しているが、これまでにフィリピン58種、ハワイ314種、グレートバリアリ-フ236種が認められている。ハワイで魚種に比べて吸虫の種数が多いのは精力的な調査の成果であろう。グレートバリアリ-フでは1300種の魚に2270種の吸虫が寄生していると想定されている。琉球列島でもこの数に匹敵する吸虫の存在が考えられる。すなわち実在する吸虫の5%が記録されているに過ぎない。今後は多数の未整理標本を整理、発表するとともに、琉球列島沿岸魚の寄生虫相の生物地理学的解析を行いたい。
中国の熱負荷用気象データの品質検証と修正版の開発

建物の省エネルギー性を評価するのに不可欠な標準年気象データに、中国版では無視できない誤謬が混在していることが判っている。主なものは積算日射量がゼロであること、ならびに直達・天空成分の比率が現実の値と大きく乖離している点である。本研究では、両者を理論モデルと高精度な直散分離モデルから直達成分を再計算し、整合性のある日射量の再補充を行って標準年気象データの修正版を提案した。気象観測要素の測定では、海外協力者である上海・同済大学の譚教授の元で、2009年の秋から観測装置の設定とセンサーのキャリブレーションを行い、2010年初頭から正式に観測を始めることができた。現在、現地対応が必要な保守・点検、すなわち停電時の復旧作業や定期のデータ回収は譚研究室で行っている。成分比にまつわる日射量の問題は、本研究の骨子となるもので、すでに公開されている既存の標準年気象データで内在する大きな問題点のひとつでもある。中国国内では、気象局からの日射観測情報が十分開示されないため、成分比率の実際のデータが存在しないという経緯がある。既存の標準年気象データの多くは、他要素からの回帰推定で日射量を補充しており、成分比率を検討する以前の品質である。かりにこれらから成分比を逆推定したところ、6,7月において、論理的にありえないほどの混濁因子を意味する数値が得られ、やはり現在流布している標準年気象データが大きな問題を抱えていることがあらためて示された。今回、冬季観測を行ったところ、既存のものより低めの成分比が算出されており、熱負荷計算に影響を与える夏季の成分比を正確に算出し、現状の気象データとの乖離を把握後、どう修正していけばより簡易に行えるかを検討する。既存の中国における標準年気象データのうち、CSWDの日射量にかんしては、直達と天空の放射成分比率が、現実の値と大きくずれていることが観測結果より判明した。とくに、夏季の5,6,7月においては、実質的に起こりえない程度の値となっており、これらを用いての熱負荷推定は、あやまった値となる公算が強い。この事実をもとに、日射熱負荷の影響を受けやすいガラス建築を対象に、建物のペリメータ部での熱負荷を計算したところ、上記放射成分比の変動が、熱負荷に10%程度の影響を与えうることをしめした。つぎに、こうした放射成分比率の誤りを正し、現状の熱負荷推定に利用できるよう、修正版を作成するための簡易修正法を考案した。全体の日射量を保持したまま、井川の天空放射輝度分布の出現頻度表にしたがって、放射成分比をただしく設定し、この比率を全天に乗ずることで、直達と天空に分離する方法である。最終年度においては、こうした修正案が妥当であるかや、他の気象要素においても、修正を必要とする異常値が存在するのかなどの検証を行う。なお、中国での電力事情により、しばしばの停電を余儀なくされている。これにより定時連続気象観測を行えない状況も出てきており、次年度以降、より体制を強化した組織づくりであらたに観測網を構築するための模索も必要であろう。最終年である本年の目的は、(1)中国での日射ならびに主要気象項目の測定の継続、(2)既存気象データおよび現在の日射量における天空・直達成分比率の確認、(3)成分比率にもとづく既存標準年気象データの補正版の提案である。(1)は、本科研の準備段階から行って来たものであり、修正がこの観測データにもとづく限り、最重要項目である。中国・上海での観測となるため、海外連携研究者である同済大学の譚教授との連携のもと、長期間に渡る観測を実施できたが、度重なる電力障害、とくに無計画な停電が大きな障害要因となっている。非常用電源などの確保も費用面で難しいため、のちの欠測補充で品質保持を試みている。幸い、研究代表者らは、国内での気象データ、すなわち拡張アメダス気象データの作成において、こうした欠測補充作業を主担していることもあり、精度を保った結果を得られている。(2)については、これまでの成果から、とくに夏期の直達比率が過剰に大きすぎることが判明している。事例を上げれば、7月のうちの25日間が雲ひとつない快晴の天候となっているのが既存の上海の標準年気象データである。しかるに、これまでの3年間の観測期間で快晴が先の日数も継続した年はなく、あまりに極端に偏り過ぎた標準年データであることはあきらかである。そこで問題の多い夏期の期間をとくに慎重に検証し、井川の天空輝度マップをもとにした度数の適正を評価することにした。これによれば、(3)の修正版作成の際の度数補正も容易となるからである。実際に修正版を作成するための成分比率変更を行ったところ、実在気象データから算出される熱負荷に準ずる値も算定できることが判明した。こうした負荷レベルでの整合を確保できていることから、正常な負荷計算のデータとして活用が期待される。
多体型マルコフ連鎖による超並列光伝搬シミュレーション

平成30年度は、これまでの知見をもとに、当初から目的としていた並列計算が可能な多体型マルコフ連鎖モンテカルロ法についての研究を推進した。特に、平成27年度に理論的優位性を示すに留まった、層化サンプリングとマルコフ連鎖モンテカルロ法の組み合わせについて見直しを行い、数値実験での優位性も示すことができた。研究成果は論文としてまとまっており、学会に投稿予定である。平成27年度の報告にもあるように、従来のマルコフ連鎖モンテカルロ法では、有限のサンプル数では計算する領域全体をカバーすることが保証されていないため、ある領域が全くサンプリングされない(計算されない)という事が起こりうる。これは、光伝搬シミュレーションへの応用においては、画像全体が均一に計算されないという事を意味し、画像全体での誤差の分布が不均一になるという問題があった。この問題は、マルコフ連鎖モンテカルロ法を用いる限り、本質的に解決できない問題であろうとされていたが、本研究ではその問題を初めて解決する手法を開発することができた。具体的には、層化サンプリングと同様に計算領域を小さな領域の集合に分け、それぞれでマルコフ連鎖モンテカルロ法を行う。次に、計算結果の整合性を保証するために領域の重なりを考え、重なる領域では計算結果が同じになるという性質を利用して、多数のマルコフ連鎖による計算結果を整列させる。この整列の処理は、これまでこの研究プロジェクトで得られた勾配空間でのレンダリングの知見(今年度、それをまとめた論文として出版)によって、対数勾配空間でのレンダリングと定式化できることを発見した。それにより、マルコフ連鎖同士の連結は、対数勾配空間でのポアソン方程式によって行える事がわかった。光伝搬シミュレーションへの適用でも従来のマルコフ連鎖モンテカルロ法に比べて、優位性を示すことができた。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成27年度は、大きく分けて二つの方針により研究を進めた。1つめは、新たな多体型マルコフ連鎖モンテカルロ法の手法を開発し、その有用性を数値実験で確認する事である。従来のマルコフ連鎖モンテカルロ法では、計算する領域のある部分では本来生成されて欲しいサンプルが偶然まったく生成されないという事が起こりうる。これは層化サンプリングなどで解決されている問題ではあるが、マルコフ連鎖モンテカルロ法との組み合わせは理論的に達成されていなかった。そこで、多体型マルコフ連鎖モンテカルロ法と層化サンプリングの組み合わせについて注目し、マルコフ連鎖法でありながら、層化サンプリングを達成する新たな手法を開発した。メインとなるアイデアは、計算領域を重なりがある小領域に分割し、それぞれの領域でマルコフ連鎖モンテカルロ法を実行することで、領域全体として層化サンプリングを達成するものである。重なりの部分では理論的に同じサンプル分布が得られることに注目し、全体としての計算を正しく行なえる理論を構築した。この理論を元に、数値実験では従来の手法を大幅に改善する計算効率が得られたが、光伝搬シミュレーションへの適用での有用性は得られなかった。2つめは、既存の多体型マルコフ連鎖モンテカルロ法の光伝搬シミュレーションへの応用を調査し、その成果を国際学会に投稿することである。レプリカ交換法について特に研究を推進していたが、その中で特定のモンテカルロ法と多体型マルコフ連鎖モンテカルロ法の組み合わせが、光伝搬シミュレーションへ有効である事が確認できた。密度推定法および経路積分法を統合する計算モデルについて、世界で始めてマルコフ連鎖モンテカルロ法を適用し、それが多体型モンテカルロ法と同様に、多数のマルコフ連鎖を並列して計算する手法となることが発見できた。この内容はACM SIGGRAPH Asia 2016に投稿予定である。平成27年度は、新たな多体型モンテカルロ法の研究成果論文と、既存の多体型モンテカルロ法の数値実験を含むサーベイ論文とを、国際学会へ提出することを予定していた。新たな多体型モンテカルロ法については、実績の概要で述べたとおり、大まかな理論の有用性は示せたものの、数値実験において実用的な問題における有用性を確認することができなかった。そのため、国際学会への投稿は平成28年度以降の知見を積み重ね、また改めてアルゴリズムの改善を行なう事とし、平成27年度内での投稿は見送った。また、既存の多体型モンテカルロ法の数値実験を含むサーベイ論文については、検証に参加を予定していた研究協力者の年度内の確保が難しい事がわかり見送った。しかしながら、その過程で、光伝搬シミュレーションに有効と思われるアルゴリズムを改めて発見することが出来たため、その研究成果をまとめ、コンピュータグラフィクス分野のトップカンファレンスの一つである平成28年度のACM SIGGRAPH Asiaに投稿することした。論文の投稿自体は遅れているが、知見の積み重ねは順調であり、研究自体の進捗は概ね順調である。また、平成28年度からの雇用で、新たに研究協力者を確保する事ができた。平成28年度は、前年度の成果を基にして、まずは既存の多体型マルコフ連鎖モンテカルロ法の光伝搬シミュレーションへの応用をコンピューターグラフィックスの分野におけるトップジャーナルの一つである、ACM SIGGRAPH Asia 2016に投稿した。論文はTechnical Paperプログラムに採択され、同学会での口頭発表を行なった。この研究成果は、密度推定法および経路積分法を統合する光伝搬シミュレーションの計算モデルを用いている。このモデルはモンテカルロ法による計算アルゴリズムだけが提案されており、マルコフ連鎖モンテカルロ法を適用した初めてのアルゴリズムを提案したのが、本研究の成果である。

このアルゴリズムは、並列計算に適した多数のマルコフ連鎖を同時に使うアルゴリズムとなっている。また、前年度の終わりに、多体型マルコフ連鎖モンテカルロ法は勾配空間における光伝搬シミュレーションと強く関連していることが分かったため、勾配空間におけるシミュレーションの新たな手法の開発を行なった。具体的には、これまでは勾配空間での計算は経路積分法のみに対応していたが、世界で初めて勾配空間における密度推定法を使った光伝搬シミュレーション手法を開発することに成功した。この成果は高く評価されている国際学会のEurographics 2017に投稿し、Full paperとしての採択が決まった。さらに、マルコフ連鎖モンテカルロ法を用いた光伝搬シミュレーションの知見を生かし、従来は組み合わせることが出来なかった、パス空間と乱数空間とを統合する成果をトップジャーナルであるACM SIGGRAPH 2017に投稿し、Technical Paperプログラムに条件付採録となった。平成28年度は、平成27年度の成果をGPUのような並列計算プラットフォームで効率的に実行できるようなアルゴリズムを、コンピュータグラフィックスの分野における高速計算の主要な学会である、High Performance Graphicsに投稿する予定であった。また、密度推定法と多体型マルコフ連鎖モンテカルロ法の組み合わせについての成果の投稿も予定していた。実際には、どちらの側面も満たす成果がHigh Performance Graphicsよりも一般に高く評価されているSIGGRAPH Asiaに採択された。この学会はコンピュータグラフィックスの分野においてSIGGRAPHと同等の評価を受けており、また研究成果としても実用的に意義のある成果が得られた。また、密度推定法については、マルコフ連鎖モンテカルロ法からは離れたものの、勾配空間でのシミュレーションを行なう世界初の手法を提案し、この成果もまた高く評価されている査読つき国際学会(Eurographics)で採択された。さらに、マルコフ連鎖モンテカルロ法と光伝搬シミュレーションにおける知見の蓄積により、当初予定していた研究範囲を超えて、従来の定式化を統合する理論的にも実用的にも非常に意義のある成果が得られ、トップジャーナルであるACM SIGGRAPHに条件付採択が決まった。これらを踏まえると、平成28年度は当初予定したよりも研究が発展し、その成果の論文としての発表も行なわれ、非常によく進展していると言える。平成29年度は、勾配空間における計算と多体型マルコフ連鎖モンテカルロ法の関係についての知見を深めるため、前年度での勾配空間におけるシミュレーション手法の研究を発展させ、煙や雲など光の散乱引き起こす物体(関与媒質と呼ばれる)を勾配空間のシミュレーションで扱う初の枠組みについて研究をおこなった。