hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
LHC実験のためのQCD高次補正を含むイベントジェネレータの開発

これは、米国フェルミ国立研究所で行われているTevatron実験及び、欧州共同高エネルギー研究機構(CERN)で準備されているLHC実験で必要となる、陽子・(反)陽子衝突によって発生する4体b-クォーク生成反応について、すべての可能な始状態の粗み合わせを網羅し、PYTHIA等のハドロン生成プログラムとのインターフェイスを持っプログラムである。この散乱過程はヒッグス粒子探索の主要なバックグランドとなるため、大変に重要なものであり、現在Tevatron実験におけるCDFグループ等によって使われている。さらに、QCDの高次効果を含む計算を効率よく行うためのGRACEの改良を行った。3点相互作用までのループ補正を含んだ実効相互作用関数をGRACEに加えるとともに、QCDに特有の赤外発散を取り除き安定した数値計算を行うための「主要対数項差し引き法」を開発した。この方法と、従来から行われているパートンシャワー法を改良したものを組み合わせることにより、効率よくまた理論的整合性を保ったイベント・ジェネレータを構成する方法を開発した。この方法をDrell-Yan過程と呼ばれる基本的な散乱過程に応用したプログラムを開発し、その有効性を実証した。本グループにより開発されている、GRACEと呼ばれるファインマン振幅の自動生成プログラムを改良し、QCD(強い相互作用を記述する場の量子力学的理論)の高次補正効果を取り入れたイベント・ジェネレータ(仮想事象生成プログラム)を作成するための基礎的研究を引き続き行った。平成15年度においては、陽子・(反)陽子衝突における多体生成反応のジェネレーターである,GR@PPAを作成しプログラムを公開した。本プログラムは昨年度公開したGR@PPA_4bプログラムを拡張し,より一般的な枠組み上に以下の反応過程のトリー近似(LO)イベント・ジェネレータを集大成したのもである:1)W+jets(3ジェットまで)2)Z+jets(3ジェットまで)3)4-ボトムクォーク生成過程(GR@PPA_4b)4)トップクォーク対生成(および,その崩壊を含む)過程5)2ボソン生成(WW,WZ,ZZ,および4フェルミオンへの崩壊を含む)過程高次補正としては4点関数の1-ループ図を計算するライブラリーを作成し,光子+ジェット生成過程に対して1-loop (NLO)計算を行った。次元正則化による次数が最も高い赤外発散項がキャンセルすることを確認した。また,ハドロン衝突における初期状態からのジェットの輻射に関してQCD理論におけるNext-to-Leading次数の寄与をモンテカルロ法で計算するパートンシャワー模型を開発した。既存の構造関数の結果を再現することを確認した。上記のNLO計算と併用することで,QCDによる従来にない予言精度を有するイベントジェネレータを開発できることが明らかとなった。本研究では、QCDの摂動計算により高次補正まで含んだイベント・ジェネレータを作成する基本的な方法を確立した。さらに、実際に簡単な物理過程(ドレル・ヤン過程、即発光子生成過程)についてのイベント・ジェネレータを作成した。
養護実習につながる事前指導のあり方

○研究目的本研究は養護教諭が行う事前指導と実習に連続性をもたせ,養護実習における学生の課題意識を高めるための実習のあり方について検討することを目的とする。○研究方法平成19年8月に広島大学医学部保健学科の養護実習生全員(28名)を対象に「学校における救急処置」と「健康相談活動」について事前指導を行った。事前指導終了時に「学校における救急処置」の指導内容の理解度・指導方法・課題意識などについて質問紙調査を行った。そして,平成19年1011月の広島大学附属福山中・高等学校での養護実習(20日間)の最終日に養護実習生6名に質問紙調査をした。当校実習生6名の調査や感想,評価を基にこれからの事前指導のあり方について検討した。○研究成果・「救急処置の進め方の基本」についての講義に対して,2名が「よく理解できた」,4名が「理解できた」と答えた。ロールプレイでの指導方法については,4名が「とてもよい」,2名が「よい」と答えた。感想には「実際に対応する場ではこうしようと具体的に考えられ,身につきやすいと感じた。」「周りの人からの意見がとても参考になりよい。」とあった。・実習最終日の感想で「保健室に来室する生徒対応について,実習前にもっと学習していればよかった。」と5名の実習生が述べていた。また,「事前指導でロールプレイを行った事例は外科的な救急処置であったため,内科的訴えへの対応も取り扱って欲しい。」との要望があった。・実習直前の事前指導で,養護教諭は可能な限り様々な事例を紹介し,学校現場や保健室内の様子を伝える必要がある。・3年次の学内演習では,学校現場でよくみられる事例でロールプレイを行っている。同様の事例を事前指導時に扱うことで復習になり,実習迄に学習しておくべき課題発見ができる。・実習で実際に生徒とかかわり,他の実習生の意見や養護教諭の助言を受け,より学びを深めることができる。」とあった。」との要望があった。
情動と気分変化を利用した快／不快ストレス予測に基づく労働者のうつ病予防支援の研究

本研究の目的は専門スタッフの代わりに労働者が近未来の仕事を認知した際の『情動』と『気分変化』から各仕事が与える一過性/慢性の快/不快ストレスを予測し、うつ病予防を支援することである。また研究計画では平成30年度は、実際の企業のオフィスワークでフィールド実証実験を行うことだった。研究代表者は本システムをピッキングに応用し、オーダーピッキングにおける感情の発生と没頭のメカニズムを予測し,心理モデルに基づき,監督者による励ましを実施し,感情および没頭を変化させ,その効果を検証した。また脈波、眼球,行動をディープニューラルネットワークに学習させ,人間の感情および没頭の推定精度を評価した結果,オーダーピッキング中の感情と没頭は、エラー率0.12以下の精度で予測できることを示した。また、アンケート結果に基づいた心理モデルを構築し、明確な目標を設定することで作業者の作業効率が向上することを示した。本研究全体を通して,情動と気分を生体信号,行動,気象から予測し,これらの因果関係と,情動と気分の予測因子を明らかにした.また生体信号からストレッサーの推定し,9割以上の精度で推定できることを示した.さらに作業中の体幹の動きから人の心理状態(快/覚醒/没頭)を推定する方法を提案し,効果を検証した.また監督者による作業者を勇気づける声かけなどを行う実験を行い,その効果を示した.これらの成果は労働環境の心理的な改善に役立つ.これらの成果はすでに論文として公開しており,研究期間中に19編の論文が採録となった.そのうち6編がScience Citation Index Expanded登録論文である.またココロの可視化に関する招待講演を2件行った。研究目的は専門スタッフの代わりに労働者が近未来の仕事を認知した際の『情動』と『気分変化』から各仕事が与える一過性/慢性の,快/不快ストレスを予測し、うつ病予防を支援することである。平成28年度の研究計画は、一過性ストレス負荷実験を行い、その結果を因果分析し、近未来の仕事を認知した際に変化する情動を用いた一過性の快/不快ストレス予測手法の開発を行い、評価することだった。この研究計画にしたがい,情動発生時の脈拍と発汗量の変化を解析し、各情動発生時の脈拍数と発汗量の平均と標準偏差に差があることを示した。またスケジュール認識時の気分の変化を解析し、3日後のリラックスする余暇に対して発生した期待が3日後の気分に影響することを示した。また脈波の周波数成分から一過性ストレスが発生する作業と、慢性ストレスが発生する作業を推定し、9割以上の精度で推定できることを示した。さらに、近未来の気分を積層した深層ニューラルネットワークで予測し、生体情報と、予測日までの気象情報、現在の気分から0.69の精度で2週間の気分を予測できることを示した。これらの内容は研究発表2-7と雑誌論文2, 3, 9で発表した。また研究論文2, 3, 10はScience Citation Index Expandedに登録されている。また研究発表6でSESSION BEST PAPER賞を受賞した。また平成30年度のフィールド実証実験に向けて研究発表1で講演し、協力企業を募集した。本研究課題の手法は労働者の心理的反応から近未来のストレスを予測するため,どんな仕事にも適用でき,うつ病予防に適したフォローを可能にする.上記の研究実績は、現在まで得られている情報から近未来の快・不快ストレスを予測できることを示唆しており、意義が高く、重要である。情動から一過性の快/不快ストレスを予測する前段階として、研究発表2で脈拍と発汗量から情動を推定できることを示した。またイベント認知時の情動の変化から快/不快ストレスを予測できることを示すために、研究発表4, 6でイベントへの期待が近未来の気分に影響を与えることを示した。一方で、研究計画ではイベント認知時の情動の変化から一過性の快/不快ストレスを予測することになっていたが、イベント認知時の情動を推定し、一過性の快/不快ストレスを推定する場合より生体信号から一過性の快/不快ストレスを推定する方が高精度だったため、生体信号から一過性のストレスと慢性ストレスを推定し、9割以上の精度で推定できることを示した。その結果を研究発表3, 7で示した。さらに平成29年度の気分予測精度の向上を行い、近未来の気分を積層した深層ニューラルネットワークで予測し、生体情報と、予測日までの気象情報、現在の気分から0.69の精度で2週間の気分を予測できることを示した。その結果を雑誌論文2で発表した。当初の平成28年度の研究計画で示した近未来の仕事を認知したさいに変化する情動を用いた一過性の快/不快ストレス予測が生体信号を用いた一過性の快/不快ストレス予測に修正することになったが、一過性ストレスのストレス源となる仕事の量、慢性ストレスのストレス源となる仕事の質、人間関係を9割以上の精度で推定できている。快/不快ストレスに関しては今後議論する必要があるが、これらの研究成果から順調に進んでいる。と自己点検による評価を行った。平成29年度は、慢性ストレス負荷実験を行い、その結果を基に気分予測精度の向上を図るとともに、因果分析し、気分変化による慢性の快/不快ストレス予測手法の開発を行い、評価した。

実験では被験者にウェアラブルな脈拍計を装着してもらい,日々の脈拍を取得し,あわせて日々の気分をアンケートで測定した.その結果,日照量や余暇などのイベントの発生回数から2週間までの気分を約7割の精度で推定できることを示した.また,人間関係の良好さを脈拍変動の類似性から7割程度の精度で推定できることを示した.実験では被験者にウェアラブルな脈拍計を装着してもらい,脈拍を測定するとともに,親密度の変化をアンケートで測定した.また解析した結果,人間関係が良好であるほど,脈拍変動が類似することを明らかにした.これらの結果はSensors and materials(h5-index=10)に投稿し,採録が決定した.さらに性格を考慮することで情動の推定精度を向上することを示した.この結果はSENSORDEVICESに投稿し,採録が決定した.生体信号は交感神経・副交感神経の活性度の他に運動で変化する.それゆえ,行動から人間の心理状態を推定する研究を行った.その結果,頭部の動きから認知負荷を7割程度の精度で推定できることを示した.この結果はInternational Journal of Internet of Thingsに投稿し,採録された.また認知負荷を推定する研究を日本原子力学会春の大会にて講演した.そのほかに本年度は企業セミナーで講演を行い、これらの研究成果を社会・国民に発信した.当初の計画である,気分予測精度の向上を図り,それを示した.また生体信号は交感神経・副交感神経の活性度の他に運動で変化するが,この欠点を補うべく,行動から人間の心理状態を推定する方法も模索し,精度を示した.それゆえ,研究はおおむね順調に進行している.本研究の目的は専門スタッフの代わりに労働者が近未来の仕事を認知した際の『情動』と『気分変化』から各仕事が与える一過性/慢性の快/不快ストレスを予測し、うつ病予防を支援することである。また研究計画では平成30年度は、実際の企業のオフィスワークでフィールド実証実験を行うことだった。研究代表者は本システムをピッキングに応用し、オーダーピッキングにおける感情の発生と没頭のメカニズムを予測し,心理モデルに基づき,監督者による励ましを実施し,感情および没頭を変化させ,その効果を検証した。また脈波、眼球,行動をディープニューラルネットワークに学習させ,人間の感情および没頭の推定精度を評価した結果,オーダーピッキング中の感情と没頭は、エラー率0.12以下の精度で予測できることを示した。また、アンケート結果に基づいた心理モデルを構築し、明確な目標を設定することで作業者の作業効率が向上することを示した。本研究全体を通して,情動と気分を生体信号,行動,気象から予測し,これらの因果関係と,情動と気分の予測因子を明らかにした.また生体信号からストレッサーの推定し,9割以上の精度で推定できることを示した.さらに作業中の体幹の動きから人の心理状態(快/覚醒/没頭)を推定する方法を提案し,効果を検証した.また監督者による作業者を勇気づける声かけなどを行う実験を行い,その効果を示した.これらの成果は労働環境の心理的な改善に役立つ.これらの成果はすでに論文として公開しており,研究期間中に19編の論文が採録となった.
卵巣癌における腫瘍内不均一性の解析に基づく新規治療法の開発

1)卵巣高異型度漿液性癌(HGSOC)のFFPE標本からDNAを抽出し、SNPアレイを行って、clone数を調べた。その結果、clone数が多いと予後不良であること、さらに、化学療法後残存した腫瘍ではclone数の減少がみられることを見出した。また、化学療法後残存した腫瘍において、homologous recombination deficiency (HRD)のスコアも低くなっていることを見出した。HRDスコアが低いということは腫瘍細胞のDNA修復能が高いことを示唆しており、本研究の結果から、HGSOCの化学療法後には、DNA修復能が高いクローンが選択されて残存しており、それが再発の原因であると考えられた。2) The Cancer Genome Atlas (TCGA)データを入手し、SNPアレイの解析を行い、やはりclone数が多いと予後不良であることを見出した。さらに、HRDスコアも算出し、HRDスコアが高いと予後良好であることも見出した。そして、BRCA1/2遺伝子変異に加えて、CHEK1 homozygous deletion, PTENhomozygous deletion, BRCA1メチル化、RAD51Cメチル化が高HRDスコアと相関しており、それらがHRDをもたらす原因となっていると考えられた。HRDの原因別にHRD症例をHRD-genetic, HRD-epigenetic, HRD-undeterminedに分類したところ、HRD-epigeneticは予後不良であった。この結果から、原因がBRCA1やRAD51CなどのDNAメチル化が原因となってHRDとなっている腫瘍では、化学療法後によりDNA修復機能を有する脱メチル化クローンが優勢となるため、化学療法抵抗性となりやすいことが示唆された。卵巣癌のFFPE標本を用いたゲノム解析の実験系を確立し、クローン数やHRD statusが、化学療法感受性や予後とどのように関わっているかを見出すことができた。1)卵巣癌のFFPE標本を用いたHRD解析について、さらにサンプル数を増やして検討する。2)内膜症関連卵巣癌の発生起源について、シークエンシング解析により調べる。3)卵巣明細胞癌において、MSIなどのゲノムの状態と腫瘍免疫の関連を調べる。
小児・高齢者への虐待に基づく好中球侵襲による臓器障害の解明と法医診断学的応用

高齢者及び小児の身体的虐待死でみられた各臓器,特に肺への好中球浸潤は虐待ストレス等に基づく肺胞マクロファージからのHMGB1放出を発端として,HMGB1-TLR4-NF-kBシグナルを介して肺胞マクロファージから好中球遊走因子IL-8が誘導されることで生じることを免疫組織学的手法を用いて証明した。また,好中球だけではなく,肺胞マクロファージもMMP9, iNOS等の組織障害因子を産生することで,直接的に組織障害を促進する可能性が示唆された。以上の検討によって,虐待から好中球侵襲を経て臓器障害に至るまでの全容がほぼ明らかとなり,より正確な虐待の法医病理学的証明法の確立に向けて大きく前進した。これまでわれわれは,身体的虐待による広範な外傷が炎症性メディエーターを動員し,特に肺などの臓器に好中球が浸潤することを報告してきた。今回,好中球浸潤の前段階に関与するdamage-associated molecular patterns (DAMPs),炎症細胞が産生する分子の発現について検討した。高齢者の身体的虐待死11例,対照例(鋭器損傷死,単独の鈍器損傷死,多発外傷死各6例)の肺切片を試料として,DAMPsの1つであるhigh-mobility group box1 (HMGB1)の発現について免疫組織学的に検討したところ,虐待死例では肺胞マクロファージにおけるHMGB1の核から細胞質への移行が他群と比較して有意に多くみられた。次に,炎症時に産生され血管拡張による炎症促進並びに炎症細胞のアポトーシス誘導による炎症抑制の両作用を併せ持つ分子であるinduciblenitric oxidesynthase (iNOS)の発現について検討したところ,虐待死例では肺胞マクロファージにおける発現が他群と比較して有意に多く認められた。また,TUNEL (TdT-mediated dUTP nick end labeling)法を用いてアポトーシス細胞数を計測したところ,虐待死例では肺胞マクロファージのアポトーシスが他群と比較して有意に多く認められた。以上の結果から,高齢者の身体的虐待死例でみられた肺への好中球浸潤は虐待ストレス等に基づく肺胞マクロファージからのHMGB1の放出によって惹起されること,肺胞マクロファージはiNOSを産生し炎症細胞のアポトーシスを誘導することで炎症の鎮静化作用を果たしていることが示唆された。今回の検討によって,虐待から好中球侵襲を経て臓器障害に至るまでの全容の大部分が明らかとなり,より正確な虐待の法医病理学的証明法の確立に向けて前進したと考える。高齢者の身体的虐待死11例,対照例(鋭器損傷死,単独の鈍器損傷死,多発外傷死各6例)の肺切片を試料として,DAMPsの受容体であるTLR4発現について免疫組織学的に検討したところ,虐待死例では肺胞マクロファージにおけるTLR4発現が他群と比較して有意に多くみられた。次に,炎症時に産生され基底膜の構成成分であるIV型コラーゲンの切断し,組織破壊に導く酵素の一つであるMMP9の発現について検討したところ,虐待死例では肺胞マクロファージにおける発現が他群と比較して有意に多く認められた。蛍光二重免疫染色を行い,MMP9発現細胞についてさらに詳細に検討したところ,肺胞マクロファージの他に血管平滑筋細胞にも発現を認めたが,好中球には発現を認めなかった。以上の結果から,高齢者の身体的虐待死例でみられた肺への好中球浸潤は虐待ストレス等に基づく肺胞マクロファージからのHMGB1-TLR4シグナルによって惹起されること,肺胞マクロファージ自身もMMP9を産生することで,好中球と共に直接的に組織破壊を促進する可能性があることが証明された。また,好中球浸潤は肺胞マクロファージがhigh-mobility group box1(HMGB1)を放出し,その受容体であるToll-like receptor(TLR)4を介して肺胞マクロファージにオートクライン・パラクライン的に作用することで惹起されること,肺胞マクロファージもMatrix metalloproteinase(MMP)9を産生することで組織破壊を促進する可能性があることを報告した。今回,核内転写因子であるNF-kBの発現,さらに他のMMPサブタイプの発現についても検討した。高齢者の身体的虐待死11例,対照例(鋭器損傷死,単独の鈍器損傷死,多発外傷死各6例)の肺切片を試料として,NF-kB発現について免疫組織学的に検討したところ,虐待死例では肺胞マクロファージにおけるNF-kB発現が他群と比較して有意に多くみられた。次に,MMP9と同様に基底膜の構成成分であるIV型コラーゲンを切断し,組織破壊に導く酵素の1つであるMMP2の発現について検討したところ,虐待死例ではMMP2を発現する好中球数が他群と比較して有意に多く認められた。以上の結果から,高齢者の身体的虐待死例でみられた肺への好中球浸潤は虐待ストレス等に基づく肺胞マクロファージからのHMGB1-TLR4-NF-kB

シグナルによって肺胞マクロファージ自身もMMP9を産生し,好中球と共に直接的に組織破壊を促進する可能性があることが示唆された。さらに,好中球はMMP2も産生することで組織破壊を起こしていることが証明された。今回の検討によって,虐待から好中球侵襲を経て臓器障害に至るまでの全容がほぼ明らかとなり,より正確な虐待の法医病理学的証明法の確立に向けて前進したと考える。高齢者及び小児の身体的虐待死でみられた各臓器,特に肺への好中球浸潤は虐待ストレス等に基づく肺胞マクロファージからのHMGB1放出を発端として,HMGB1-TLR4-NF-kBシグナルを介して肺胞マクロファージから好中球遊走因子IL-8が誘導されることで生じることを免疫組織学的手法を用いて証明した。また,好中球だけではなく,肺胞マクロファージもMMP9, iNOS等の組織障害因子を産生することで,直接的に組織障害を促進する可能性が示唆された。以上の検討によって,虐待から好中球侵襲を経て臓器障害に至るまでの全容がほぼ明らかとなり,より正確な虐待の法医病理学的証明法の確立に向けて大きく前進した。1.虐待事例の概要,死因,肉眼的・組織病理学的所見の検討:当初の計画通り,高齢者に対する身体的虐待死事例を他大学との共同研究によって11例集め,それらについて事例の概要(年齢,性別,虐待の手段と期間,受傷から死亡までの時間など)の資料を得るとともに,損傷の部位及び程度,各臓器の肉眼的・組織病理学的所見について検討を行った。2.好中球浸潤の前段階に関与する因子の発現様態の解明:好中球浸潤が確認された高齢者の身体的虐待死例の肺において,肺胞マクロファージ由来のHMGB1がTLR4を介して好中球浸潤の前段階機序に関与している可能性があることを免疫組織学的に証明した。3.肺胞マクロファージが産生する組織障害因子の発現動態の解析:肺胞マクロファージが産生するMMP9が基底膜を破壊することで炎症の促進に関与している可能性を証明した。当初,好中球がMMPを産生することで組織破壊に関与していると想定していたが,好中球には発現を認めなかった。したがって,当初の計画とはやや異なるが,高齢者の身体的虐待死例の肺では,好中球に加えて肺胞マクロファージによる組織障害がもたらされていることを新たに証明することが出来たと考える。法医学本年度と継続して虐待事例の例数を増やし,同様の検討を行う。また,高齢者に加えて小児の身体的虐待死事例でも同様の検討を行い,年齢を問わず虐待によって同様の現象が起こっているのか否かを明らかにする。好中球が産生する組織障害因子など今回検討できなかった分子について検討することで,実際に好中球浸潤によって組織障害が起こっていることを直接的に証明する方法を検索する。また,種々の原因にもとづく多臓器不全例でも同様の検討を行い,臓器障害の程度を比較することで,身体的虐待の危険性・予防の重要性を社会に訴えるための基礎資料の作製を目指す。交付申請書の「平成25年度の研究実施計画」に記載した項目別に達成度を評価する。2.好中球
自らを進化させ未知の計算環境に適応するソフトウェア自動チューニング機構方式の研究

自動チューニングは、ソフトウェアにあらかじめ可変性を仕込み、この可変性をソフトウェア自身に調整させて、様々な計算環境で良好な実行性能を目指す。本研究では、既存のプログラムに対して、事後的に可変性と調整機能を組み込むことにより、新しい計算環境や新しい高性能手法が登場しても、それを既存のプログラムに組込み自動チューニングができる仕組みを目指して研究した。我々はチームメンバーが開発してきたXevolverというコード変換システムを活用することで、自動チューニングを想定していないプログラムに可変性と自動チューニング機構を組み込む手法を明らかにした。ただし原プログラムの分析の必要性が明らかになった。本研究では、事前に自動チューニングの仕組みが組み込まれていないソフトウェアに事後的に自動チューニング機能を付加する手法の開発を目指している。平成27年度には、滝沢らが開発しているxevolverを利用して、別途生成してあったコードに事後的に最適化を施すことを試みた。ここではもととなるコードは自動生成で得られたものであり、人間の目から見ると無駄な演算や無駄な初期化が存在した。ここから無駄な演算と無駄な初期化を消去する変換をxevolverで実装することができた。今回の事例の場合、もとになるコードは自動生成によって得られたものであり、一定のフォーマットで書かれているために、変換ルールは比較的簡単なもの(xevtgenで250行ほど)で済んだ。これに対し人間が書き込んだコードは定型的でないことが予想され、変換ルールの定義や適用条件の確認が複雑になることが想定される。また、可変性の発見が可能かについて,その手法,限界に関する理論的考察を行った.他に,もともと自由度の高い可変性と,十分高度な自動化の組み合せにより,事実上,新たな可変性が生まれるようにする手法を考察した.また、機械学習技術の自動チューニングへの応用を試みた。入力行列によって適切な実装方法が異なる行列計算を対象とし、行列が与えられたときに適切な実装方法を機械学習を用いて選択する研究を行った。その結果、最適な実装の選択の難しいものの、準最適な実装を選択することはできており、高い性能を達成できることが示された。プログラムの並列実行における動的負荷分散は,ユーザが組み込むことなしにシステム化可能なことが多く,計算の正しさを保ちつつ適応的である.平成27年度は,実行状況に対する判断のヒントをユーザが追加可能な枠組みを考案し,より的確で,正しくかつ適応的な振る舞いが可能であることを確認した.本研究の中心的課題である、既存のコードへの可変性の導入という観点では、一定の成果が得られたが、これは自動生成されたコードであった。人間が書いたコードの実情を分析する部分が遅れている。Xevolerを用いた可変性の導入も、予想よりは作業量がかかることがわかり、量をこなすということができていない。他方で可変性の発見に関する知見を得たり、自動化の容易な機械学習の自動チューニングへの応用など、関連する重要な知見は得られており、これらを総合すると、研究活動としては計画していた水準に達していると考えている。本課題では、事前に自動チューニング機構が組込まれていないソフトウェアに事後的に自動チューニング機構を付加する研究をしている。平成28年度にはテンソルネットワークの実用コードを対象とし、性能チューニングのためのコード変換を事後的に適用する研究を行った。テンソルネットワークでは高次元配列を用いるため、データの配置方法やループの回し方などの変種の数が指数的に増大し、自動チューニングが有効と考えられる。実際に複数の変換を組み込み、カーネルレベルで20%超の性能向上を確認した。今後は変換を組織的に適用し、自動チューニング機構を組込む予定である。また、計算環境に関する情報を一切与えることなく、与えられた疎行列に対して最も適切な疎行列・ベクトル積実装を選択する問題に対して、機械学習の手法を適用し、高い精度で適切な実装を正しく選択できることを明らかにした。計算環境に関する情報を使わずに選択できることから、未知の計算環境においても機械学習によって隠れた規則性を学習し、自動チューニングにおけるパラメータ探索の効率化に利用できる可能性を示すことができた。また、プログラムの並列実行における、非機能的な可変性である動的負荷分散について研究した。ユーザが追加可能な実行状況に対する判断のヒントを用いた動的負荷分散として、負荷の再配分の試行を繰り返さない方式を考案し、ワーカ数128の場合を含め性能評価により有効性を確認した。さらに、従来メモリ構造をもつFX10と、3次元積層技術によるメモリをもつFX100の2種類のスパコンを利用し、有限差分法コードを用いて性能評価を行った。その結果、積層メモリに移行したときの演算カーネルの速度向上率は、自動チューニングあり、なしでそれぞれ5.24倍、6.58倍となり、メモリアクセスに関するハードウェア性能比率に対し妥当である結果を得た。平成28年度には実際に自動チューニングを想定されずに書かれている実用コードであるテンソルネットワークのプログラムを対象として、自動チューニングの基礎となる変種の生成をxevolverフレームワークにより実施した。また機械学習の手法を用いて未知の計算環境においても有効になると期待される自動チューニング方式を提案した。また複数の事例について自動チューニングの有効性を確認した。これらの成果により、全体としてはおおむね順調に計画は進行していると考えている。ただし、当初想定していたよりも対象プログラムに対する分析(人手によるもの)が必要であることが明らかとなっている。挑戦的なテーマであるためこの程度の困難さは研究計画時の想定の範囲内である。また、xevolverフレームワークが使えるようにコードの一部を書き直すなどの作業も必要となっている。

現在対象としているFortranには方言や言語仕様外のプリプロセッサの使用などが多く、一定の書き直し作業は避けられないことが明確になった。平成29年度には以下の研究を実施した。自動チューニングの取り込みを想定せずに書かれている実用コードであるテンソルネットワークのプログラムに対して、滝沢らが開発しているXevolverを利用して自動チューニングを取りこんだ。これにより事後的に自動チューニングを付加することは可能となったが、Xevolverの文法仕様に合うようにプログラムを調整したほか、チューニングに先立ってプログラムの分析を行うことが必要であった。また、複数のパラメタをチューニングする数理手法について、動的に数理ルーチンを生成することで新たなソフトウェアに適用できるように研究を行った。また、未知のハードウェアや入力に対する高性能実装(アルゴリズム)の予測や、自動チューニングで求められる様々なパラメタ選択を、機械学習で行う研究を実施した。その結果として、疎行列ベクトル積の実装選択やコンパイラオプション選択、数値計算ライブラリのパラメータチューニングにDeep Learningを適用して有効性を示すことができた。あわせて、自動チューニングを機械学習に活用する研究も進め、自動チューニング技術の実装であるATMathCoreLibを、機械学習モデルのハイパーパラメータ調整に適用し、少ない試行回数で有望なハイパーパラメータ設定の候補を限定し、ハイパーパラメータ調整の効率化に有効であることが示された。プログラムの並列実行における、非機能的な可変性の1つに動的負荷分散がある。動的負荷分散は、ユーザが組み込むことなしにシステム化可能なことが多く、計算の正しさを保ちつつ、環境からのフィードバックという意味で適応的である。ユーザが追加可能な実行状況に対する判断のヒントを用いた動的負荷分散として、仕事量の見積りというヒントを優先度または重みとして用いた方式を考案し、ワーカ数128の場合を含め性能評価により有効性を確認した。自動チューニングは、ソフトウェアにあらかじめ可変性を仕込み、この可変性をソフトウェア自身に調整させて、様々な計算環境で良好な実行性能を目指す。本研究では、既存のプログラムに対して、事後的に可変性と調整機能を組み込むことにより、新しい計算環境や新しい高性能手法が登場しても、それを既存のプログラムに組込み自動チューニングができる仕組みを目指して研究した。我々はチームメンバーが開発してきたXevolverというコード変換システムを活用することで、自動チューニングを想定していないプログラムに可変性と自動チューニング機構を組み込む手法を明らかにした。ただし原プログラムの分析の必要性が明らかになった。平成28年度には、自動チューニング機構の事後的な付加、および適切な可変性の導入のプロトタイプ実装を最優先課題として取り組む。また、人間が書いたコードの分析を行う必要がある。
陽イオンリポソームを用いた全身投与可能な腫瘍選択的増殖型アデノウイルス製剤の開発

我々が以前開発した腫瘍選択的増殖型アデノウイルス製剤(Telomelysin)の投与は現時点では局所投与に限定されるが、その全身投与の可能性を検討するために、GFP蛋白を発現するTelomelysin(TelomeScan)のプラスミドDNAを、リポソームに包埋した複合体(Lipo-TelomeScan-pDNA)の治療効果をin vitroにおいて検討したところ、種々のヒト固形腫瘍に対して抗腫瘍効果を認めた。中でもHCT-116(ヒト大腸癌細胞株)に対してはコントロールプラスミドDNAと比較し容量依存的に有意に高い抗腫瘍効果を認め、現在マウス背部皮下腫瘍に対して治療効果確認中である。陽イオンリポソームを用いた全身投与可能な腫瘍選択的増殖型アデノウイルス製剤の開発に関して、当初設定した本年度(平成24年度)の研究計画と現在の進捗状況を以下に示す。まず、視覚にてウイルスDNAの遺伝子導入を確認するために、テロメライシンと同様の構造を持ち、細胞への感染後GFP蛍光色素を発現するテロメスキャンのプラスミドDNAを用いて実験を行った。テロメスキャンのプラスミドDNAを複製後、リポソーム遺伝子導入試薬を用いて肺癌細胞株(H1299)に遺伝子導入し、GFP発現の程度を確認し、至適細胞数とDNA量、また時間経過を確認した。H1299に対するテロメスキャンDNAの細胞障害活性を検討するとともに、他の臓器由来の悪性腫瘍細胞株に対する遺伝子導入効率と細胞障害活性も現在検討しているところである。陽イオンリポソームを用いた全身投与可能な腫瘍選択的増殖型アデノウイルス製剤の開発に関して、テロメスキャンプラスミドDNAの安定した作成法の確立とin vitroにおけるH1299ヒト肺癌細胞株に対する治療効果の確認という前年度の成果をもとに、交付申請時に当初予定していた研究実施計画は、III.in vivoにおける全身投与後のアデノウイルス中和抗体価、IV.in vivoにおける全身投与後の腫瘍および各臓器への分布、V.in vivoにおける治療効果、の3項目における検討であった。現時点で確認できている成果としては、HCT116ヒト大腸癌細胞株を用いたマウス背部皮下腫瘍に対するテロメスキャンプラスミドDNA腫瘍内投与の治療効果までである。その他の項目においては現時点でまだ実験を行えていないが、通常免疫を有するマウスを用いたテロメスキャンプラスミドDNAの全身投与後アデノウイルス中和抗体価の検討は今後行う予定としている。代わりとしてin vitroにおいて、テロメスキャンプラスミドDNAがヒト肺癌細胞の他に、食道癌、胃癌、大腸癌をはじめ、幅広いヒト悪性腫瘍細胞株に対して細胞障害活性を有することを確認した。現在その治療メカニズムの検討を進めているところであるが、テロメスキャンプラスミドDNAを肺癌または大腸癌細胞株に導入後、凍結融解法により活性のあるテロメスキャン(アデノウイルス)が産出されることを確認した。治療メカニズムに関しては、本来テロメスキャン(アデノウイルス)が有するメカニズムとの相違点に着目しながら行っているところである。腫瘍選択的増殖型アデノウイルスのDNAのみをリポソームを用いて細胞に遺伝子導入し、細胞内でウイルスの増殖ならびに細胞障害活性を確認できたことは本研究において重要な一歩である。25年度が最終年度であるため、記入しない。現在のところ概ね予定通り研究が進んでいるので、当初設定した平成25年度の研究計画を以下に示す。in vitroで行った細胞障害活性の結果をもとに、適当な悪性腫瘍細胞株を選択し、in vivoの系(皮下腫瘍および同所性移植腫瘍モデル)で上記の項目につき検討を行う予定である。ただ、ウイルスDNAを内包するナノキャリアに関しては、当初は陽イオンリポソームを用いる予定としていたが、ポリマーなどの他のキャリアも検討しつつ、最終的に最適なものを用いる予定としている。
耳性めまいに対する反復内耳刺激治療効果の基礎的研究

めまい・平衡障害患者に対する平衡機能訓練法の手技、適応および評価法の検討を本研究の目的とした。急性内耳障害によるめまい・平衡障害の治療過程で、内耳因石器・半規管の反復刺激が治療促進に役立つことは、多くの臨床例での経験、内耳破壊動物での運動訓練の実験報告などから推測される。これはヒトの幼児・小児、青年の生長過程で、繰り返しの運動訓練により、直立・歩行が可能となり、更にスポーツや職業訓練で高度の平衡機能が獲得されることからも支持される。研究対象:従来の報告にある外傷、手術、薬物による内耳損傷例から適応範囲を拡大し、各種末梢性前庭障害、中枢障害、心因性疾患も含めて、平衡機能改善のための運動訓練を検討した。1986ー1987年度研究:1)めまい、自律神経症状の尺度化;臨床経過ならびに治療効果の判定のため嘔吐を伴う激しい自発性めまいを10.めまいなしを0とし、そ間を10段階に分類した。また安静度、訓練度を数値化した。2)コンピュータ利用;MSーD05、N88ーBasicで作成したプログラムでめまい症例の自覚症状、検査所見の経時的変化を含むデータベースを完成した。メニエール病のめまい発作間隔、聴力域値を治療前後で統計的に判定した。1987ー1988年度研究;自主的運動訓練法を前庭神経炎症例に実施し、コントロールの同疾患での運動訓練を施行しなかった群に比し、一側性jumbling現象消失迄の期間を短縮出来た。理学療法士の協力による運動訓練を末梢性前庭障害、中枢性障害延べ26例に実施し、19例、73%に改善を認めた。文献的考察と報告書作成:内耳反復刺激、平衡運動訓練関連の28文献を総括し、訓練法手技、適応、評価法、結果についてまとめた。第47回日本平衡神経科学会に研究の一部を報告した。報告書完成後別に提出する。1.昭和61年度研究経過と知見:急性内耳障害および急性前庭神経障害による臨床経過を明らかにする目的で、メニエール病,中耳炎内耳波及,めまいを伴う突発性難聴,前庭神経炎,ハント病,良性発作性頭位眩暈の患者プロトコールを集績した。めまいおよび平衡障害は、めまい発作後日時の経過とともに次第に軽減した。しかしその経過は初期症状の強さ、発症後ベット上安静から解放されるまでの期間、その後の運動の程度、患者の年齢により異ると推定された。50歳以下の患者では積極的な運動訓練をおこなわないで約12週以内に自発性めまい、体動時の誘発性めまい感は、前庭神経炎を除いてほゞ消失した。高齢者および良性発作性頭位眩暈症患者では更に長期にわたってめまいが持続するものがあった。片側性末梢性前庭障害例では眼前の固定視標をみさせながら頭部を患耳側へ回転させると視標が動くと訴え、(jumbling現象)この現象の消失は中枢性代償獲得の指標となり得ることが判明した。各症例ごとにめまいの尺度化を試み、随伴する自律神経症状、注視,自発,頭位,頭位変換の各眼振,閉眼直立時重心動揺,足踏み検査、一点注視頭振り検査による平衡障害の結果をデータとしてコンピュータへ入力した。2.めまいのリハビリテーション(運動訓練):ベット上安静期より自由行動までの時期を細分し、各時期に適した運動方法を計画した。

すなわち頭位ならびに頭位変換刺激、一点注視下での頭部の回転、開眼継ぎ歩での前後歩行、閉眼足踏みを基本としその運動量を検討した。3.今後の研究計画:上記運動訓練を負荷した症例の経過を、疾患、障害程度、年齢を出来るだけマッチさせた非運動負荷症例の経過とを比較し、運動訓練の意義を統計的に検討する。またストレッチ体操も深部知覚向上に有効と考え検討中である。1.昭和62年度研究経過.メニュール病,前〓神経炎,めまいを伴う突発性〓聴,良性発作性頭位めまい症,中耳炎内耳炎及び急性末梢性前〓〓〓入院治療患者を対象として,病状に応じて選択した運動訓練を実施,治療効果の判定を考察した.(イ)運動訓練法:前年度の方法を臥位訓練(左右上下交互注視,視標過跡,頭位変化),坐位訓練(頭部捻〓,傾斜,前後屈,頭位変換),直位訓練(置脚,マン,単脚開閉直立, 50歩足踏み, 10m通常ならびに継歩歩行,平均〓)に分類し,患者の状態に応じて選択,方法を教え,自主的に実施するよう指導した.立位訓練は本〓リハビリセンターを利用した.(ロ)めまい・平衡障害の定量化と治療効果の判定a)めまいの尺度化:めまいなしから安静時めまいに嘔吐を伴うを10とし10段階評価とした.安静時めまい8,頭位・頭位変換時めまい6,歩行時めまい4,作業時めまい2,一過性軽度めまい1,めまいなし0とし嘔吐2,〓〓気分爽快を1としそれぞれ加算した.b)平衡障害の評価:注視〓〓,開発〓〓,頭位,頭位変換眼〓,足踏検査〓〓を中心として観察した.重心動〓,目発眼〓弛緩相平均速度, DKN緩〓相速度も一部に究施した.前〓神経炎の見発眼〓弛緩相平均速度は1-4°/secであり,一〓注視頭振りで患側頭捻りでの動〓視(一過性jumbling)の消失までのQ数は平衡リハビル異施により著明に〓縮した. (〓〓)c)治療効果評価:めまい・平衡〓〓の治療前後を,絶対安静0,自由行動+平衡リハビリを10とし10段階に分けて比較検討した.2.昭和63年度研究予定:入院治療及び退院後長期観察を含め平衡リハビリの意味を統計学的に検討し報告する.平衡機能訓練の実施と評価:内耳耳石器・半規管への反復刺激に、視覚、深部知覚刺激を加え、未梢性前庭障害を主とする急性めまい:平衡障害患者に、めまいならびに眼球運動・身体運動異常の回復を目的として訓練を実施した。方法(1)では運動視標追跡、頭部回転・伸屈屈曲、体位変換、直立、歩行を30分/回、3回/日、連日、自主的に実施させた。前庭神経炎急性期の症例を対象とし、一点注視で急耳側向き頭部急速回転で出現する動描視(一側性jumbling現象)が消失するまでの日数を測定した。発症時より一側性jumbling現象消失までの平均日数は入院平衡訓練の4例では33日であり、訓練を実施しなかった入院3例の84日、外来通院の8例の72日より短縮した。尚これらの各群の年齢はほぼ同じであった。方法(2)では体位変換、開眼・閉眼単脚直立、バランスボード直立、自転車こぎ、歩行、階段昇降を30分/回、1回/日、連日、理学療法士の指導で行った。対象は未梢性前庭障18例、中枢障害その他7例の計25例、男13、女12例、平均年齢49歳でめまい発作期に引き続き運動訓練を実施した。2日目でめまい発作再発のため中止した1例をのぞき、すべてに訓練が実施出来た。めまい・自律神経症状を尺度化し、眼振・足踏み検査所見とで評価し、入院期間は平均21日、訓練日数は平均10日で、一例は時期をかえて実施し延べ26名のうち、自覚症状の改善は19例73%、他覚症状の改善は3例に認められた。
日長生態的にみたわが国有用樹種の分布特性に関する研究

樹木の冬芽の休眠導入および解除条件についてはポプラで,生育と日長生態的分布特性についてはタブノキを中心に実験,調査を行った.ポプラは典型的な短日植物で,温帯地方に分布する樹木に,広くみられる生長・休眠の解析に適する材料である.ポプラによる休眠状態の変化をみると,休眠導入は短日,休眠解除は低温によって誘導される.この休眠導入時における暗期の温度は,重要な役割をはたしており,高温(30゚35°C),低温(10゚15°C)は,その効果を弱める働きをする.このようなことが信州カラマツを北海道に移すと,生長停止が遅れて,霜害をもたらすことになると考えられる.また冬期の低温によって休眠が解除され,冬芽の中で生長が開始される時(2月下旬)が耐凍性の低下の時期にあたり,春期の霜害の発生と重要な関係があり,生育地域の限界を決めかねない問題である.タブノキをについては,西表から青森にかけて各地で採集した種子から育てた苗木をもちいて,生活パターンの違いを明らかにするため,実験を行った.東北・関東,四国のタブノキは,休眠に入って,その休眠が低温によって解除されているように考えられる.しかし,沖縄産タブノキは,頂芽は休眠に入らないと考えられる.ただ,沖縄タブノキは, 18°Cでの開芽が28°Cでよりも,速く高率であったことで,開芽適温が低い温度にあると考えられ,これが三重大学構内で冬期に開芽する原因とみられる.また東北,千葉産タブノキは休眠に入るとみられるが,短日条件下でも,周期的生長をするので,休眠導入条件は単純ではないようだ,温帯地方に分布する樹木でも,その生活様式,特に越冬体制にはかなり相違があり,亜熱帯に分布する樹木と全く休眠の性質を異なるもの(ポプラ型),と休眠の深さが幾分異なるもの(タブノキ型)とが共存しているとみられ,タブノキ型は温帯地方には,まだ安定した森林の成立はむずかしい点もあり,取り扱いには注意を要する.樹木の冬芽の休眠導入および解除条件についてはポプラで,成育と日長生態的分布特性についてはタブノキを中心に実験,調査を行った.ポプラは典型的な短日植物で,温帯地方に分布する樹木に,広くみられる生長,休眠の解析に適する材料である.ポプラによる休眠状態の変化をみると,休眠導入は短日,休眠解除は低温によって誘導される.この休眠導入時における暗期の温度は,重要な役割をはたしており,高温(30°35°C),低温(10°15°C)は,その効果を弱める働きをする.このようなことが,信州カラマツを北海道に移すと,生長停止が遅れて,霜害をもたらすことになると考えられる.また冬期の低温によって休眠が解除され,冬芽の中で生長が開始される時(2月下旬)が耐凍性の低下の時期にあたり,春期の霜害の発生と重要な関係があり,生育地域の限界を決めかねない問題である.タブノキについては,西表から青森にかけて各地で採集した種子から育てた苗木をもちいて,生活パターンの違いを明らかにするため,実験を行った.東北,関東,四国のタブノキは,休眠に入って,その休眠が低温によって解除されているように考えられる.しかし,沖縄産タブノキは,頂芽は休眠に入らないと考えられる.ただ,沖縄タブノキは, 18°Cでの開芽が28°Cでよりも,速く高率であったことで,開芽適温が低い温度にあると考えられ,これが三重大学構内で冬期に開芽する原因とみられる.また東北,千葉産タブノキは休眠に入るとみられるが,短日条件下でも,周期的生長をするので,休眠導入条件は単純ではないようだ.温帯地方に分布する樹木でも,その生活様式特に越冬体制にはかなり相違があり,亜熱帯に分布する樹木と全く休眠の性質を異なるもの(ポプラ型),と休眠の深さが幾分異なるもの(タブノキ型)とが共存しているとみられ,タブノキ型は温帯地方には,まだ安定した森林の成立はむずかしい点もあり,取り扱いには注意を要する.樹木の冬芽の休眠導入および解除条件についてはポプラで,生育と日長生態的分布特性についてはタブノキを中心に実験,調査を行った.ポプラは典型的な短日植物で,温帯地方に分布する樹木に,広くみられる生長・休眠の解析に適する材料である.ポプラによる休眠状態の変化をみると,休眠導入は短日,休眠解除は低温によって誘導される.この休眠導入時における暗期の温度は,重要な役割をはたしており,高温(30゚35°C),低温(10゚15°C)は,その効果を弱める働きをする.このようなことが信州カラマツを北海道に移すと,生長停止が遅れて,霜害をもたらすことになると考えられる.また冬期の低温によって休眠が解除され,冬芽の中で生長が開始される時(2月下旬)が耐凍性の低下の時期にあたり,春期の霜害の発生と重要な関係があり,生育地域の限界を決めかねない問題である.タブノキをについては,西表から青森にかけて各地で採集した種子から育てた苗木をもちいて,生活パターンの違いを明らかにするため,実験を行った.東北・関東,四国のタブノキは,休眠に入って,その休眠が低温によって解除されているように考えられる.しかし,沖縄産タブノキは,頂芽は休眠に入らないと考えられる.

ただ,沖縄タブノキは, 18°Cでの開芽が28°Cでよりも,速く高率であったことで,開芽適温が低い温度にあると考えられ,これが三重大学構内で冬期に開芽する原因とみられる.また東北,千葉産タブノキは休眠に入るとみられるが,短日条件下でも,周期的生長をするので,休眠導入条件は単純ではないようだ,温帯地方に分布する樹木でも,その生活様式,特に越冬体制にはかなり相違があり,亜熱帯に分布する樹木と全く休眠の性質を異なるもの(ポプラ型),と休眠の深さが幾分異なるもの(タブノキ型)とが共存しているとみられ,タブノキ型は温帯地方には,まだ安定した森林の成立はむずかしい点もあり,取り扱いには注意を要する.本年度、樹木の冬芽の休眠導入および解除条件についてはポプラで、生育と日長生態的分布特性についてはタブノキで実験、調査を行った。ポプラについては、冬芽(頂芽)は、休眠の最も深い時期でも、30°C連続光で開芽する。しかし、25°C以下では連続光下でも開芽しない時期がある。休眠導入期と解除期では、25°Cで同じように開芽しても、20°C以下での開芽様相は大きくことなり、両ステージの休眠のあり方のちがいを示唆している。冬芽は、25°Cでみると、休眠導入期の初期では、暗所で開芽できるが、やがて冬芽は光感応性を失って、連続光下でも開芽できなくなる。野外での冬芽の状態をみるとき、冬芽のうごきを支配しているのは、休眠の深さと気温との相互関係であろう。休眠の深い時期は10月末から11月末であり、うごきにくい時期、すなわち開芽抑制度の高い時期は11月末から1月中旬となり、耐冬性の高い時期と合ってくる。凍結処理は、休眠を解除する効果もあるが、1015°C(野外で開芽するときの気温)でみると、凍結は開芽を抑制し、休眠を深める働きをする。タブノキについては、西表、沖縄本島、奄美大島、鹿児島、三重、千葉、岩手の各地で採集した種子から育てた苗木をもちいて、実験調査を行った。まず、三重県津市三重大学構内における各地産苗木の春の開芽は(正確には冬の間に開芽、または、開芽前に、霜にあって枯死するものがあるので、霜よけされた状態においた)、最も早い西表産の苗木は前年12月から始まり、沖縄本島、奄美産を含め、亜熱帯産の苗木は冬の間に開芽を始めてしまう。また、鹿児島産の苗木も、三重,千葉,岩手産の苗木が4月以降に開芽するに対して、3月には開芽するものがあらわれ、明らかに暖地産の苗木の傾向をみせた。各地産の開芽時期の違いは、冬芽の休眠の性質に違いがあるためと考えられるが、今後の検討課題である。
機能性コリメーターを用いた新しいガンマカメラの開発

平成9年度において、表題のガンマカメラの開発の第1段階として、BGO検出器を機械的なコリメーターとして使うことの可否について検討し、良好な結果が得られたので、平成10年度はコリメーターの下段に設置するガンマ線2次元イメージング装置の検討を行った。今回の研究では、このイメージング装置の素子としてイメージングプレートを使用することを検討した。ただし、イメージングプレートの基本的な使用法は、いわゆる積分方式によるものであり、一定時間放射線に暴露したのちのその吸収線量分布を読み出すものであるため、本研究課題の目的にはそぐわない。そこで、イメージングプレートからの発光信号を短時間の暴露で読み出せるよう、光ファイバーを用いた読み出し装置を試作し、検討を行った。本読みだし法は、He-Neレーザー照射用の光ファイバーと、レーザー照射後に放出される輝尽性発光を光電子増倍管に導くための光ファイバーを平行に束ねて、レーザー照射と読み出しを同じに、かつ効率よく行えることが特徴である。この読み出し方式を用いて、実際に読み出し試験を行ったところ、良好な結果が得られた。これにより、従来の市販の読み出し装置を使うことなく、イメージングプレートを用いた2次元撮像を準リアルタイムで行える可能性を得た。また、本手法を用いて、極小のイメージングプレートをプローブとして、狭隘空間の放射線束分布を短時間で得る方法も同時に考案した。臨界集合体を用いて動作試験を行い、短時間でガンマ線の分布が得られることを実証した。表題のガンマカメラの開発の第1段階として、BGO検出器を機械的なコリメーターとして使うことの可否について検討した。BGO検出器は原子番号が高いために、ガンマ線に対するコリメーターとして動作する一方で、その形状を細長くして、その両端よりシンチレーション光を読み出すことにより、ガンマ線の反応位置を検出できる可能性がある。そこで、まずコンピューターシミュレーションによるガンマ線の輪送計算を行い、BCO検出器のコリメーターとしての性能を予備的に検討した。その際、BGO検出器の形状、ガンマ線源の形状、ガンマ線のエネルギーなどをパラメーターとして検討を行った。現在までの結果によれば、極端に高いエネルギーでなければ、BGO検出器は十分にコリメーターとしての機能を果たすことが期待される。次にBGO結晶を購入し、その位置検出器としての機能の検証を試みた。まず、位置検出を行うために、BGO結晶の両端において光電子増倍管を光ファイバーやライトガイドを用いて光学的にカップリングさせ、結晶の両端より放出されるシンチレーション光の光量を測定できるような実験装置の整備を行った。この位置検出法として、シンチレーション光の結晶中での減衰を用いる方法、飛行時間法を用いる方法、光量差を用いる方法などを順次検討している。またそれぞれの位置検出法について本検出器の位置分解能の評価を行うとともに、ガンマ線の検出効率、あるいはコリメーターとしての性能の実験的評価も行っているところである。
新しい重力波の時間周波数解析法で探る超新星爆発メカニズム

本年度は、新しい時間周波数解析手法であるS-method (Quadratic Time Frequency Analysis以下Quadratic TFA)をCCSN(Core Collapse Supernova)のシミュレーションから生成された模擬重力波に適用し、これまで発見されていなかった新たなモードを二つ発見した。これらのうち一つは徐々に周波数が下がっていくモード(モードC)であり、もう一つは知られていた準定常成分の倍音である(モードD)。またQuadratic TFAはモードのトラッキングに有効であることもわかった。また、S-methodを介してQuadratic TFAでの偏光解析手法を開発し、これも適用することで、模擬重力波がどのような偏向成分からなるかを示した。モードCは、知られているモードAと同様にランダムな偏向パターンの変動があり、g-mode由来を疑わせる結果となった。準定常成分(モードBとモードD)についての偏向パターンは、PNS(原始中性子星)の振動からなる偏向パターンと一致していることを示し、これら準定常重力波はPNS core oscillation由来であるとの結果を得た。この準定常重力波の周波数は、SASI (standing accretion shock instability)の周波数のちょうど倍程度(モードB)であり、なんらかの関係性が示唆される。これらの結果はアストロフィジカル・ジャーナルに発表され、論文となった。また、周波数解析コードJuwvidを公開し、同様の計算に用いることができるようにした(https://github.com/HajimeKawahara/juwvid)。当初、計画書に書いた計画、すなわち、超新星爆発の重力波シミュレーションのモード解析と偏向モード解析手法の開発はほぼ完了した。またこれらについての結果も査読付き論文誌で発表したため。本研究では、未知の波形の重力波の時間周波数解析の手法について検討しているが、そもそも未知の波形の検出自体について考えることが必要である。本年度は、機械学習手法をとりいれ、未知の波形検出を効率的に検出する方法を模索したい。