hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
素核宇宙融合による計算科学に基づいた重層的物質構造の解明

特に、2009年6月25日-27日に行われた『バリオン間相互作用に基づく核物質の構造』に関する研究会をA02班と共同で主催した。(2)領域全体の研究会として、次世代スーパーコンピュータ戦略プログラム分野5「物質と宇宙の起源と構造」・科研費新学術領域研究「素核宇宙融合による計算科学に基づいた重層的物質構造の解明」合同シンポジウム「次世代スーパーコンピュータでせまる物質と宇宙の起源と構造」を2010年3月15、16日に共同開催した。そこでは、本領域の各研究計画班の2009年度の研究成果の発表を行い、2010年度以降の研究目標や計画を議論した。特に、分野間連携を意識した共同研究の組織化を中心に議論した。(3)公募研究の審査を行った。また、採択された公募研究への対応として、公募研究の領域内での位置づけや研究目標の周知などを行った。上記の領域研究会では公募研究の内容の講演も行われた。(4)A04班と協力して、格子QCDの共通コード体系の開発の検討を開始した。その手始めとして、いろいろな既存の共通コードやプログラミング・デザインなどの勉強を行った。(5)領域のホームページを整備、充実させ、領域内での情報交換に活用した。また、ホームページを便って、本領域の研究成果などの発信を積極的に行った。2010年度の活動実績は以下の通りです。(1)素核宇宙融合レクチャーシリーズを企画、開催した。(1)第1回:2010年6月9、10日、内容「数値相対論の基礎と応用」(講師:柴田大)、場所:東京大学理学部、参加者数:延べ40人、シリーズの初回であり、活発な質疑応答が行われた。(2)第2回:2010年12月15、16日、内容「非専門家向けの格子QCD入門:数値シミュレーショーンを中心として」(講師:青木慎也)、場所:京都大学基礎物理学研究所、参加者数:延べ100人。他分野からの参加者も多く、いろいろな議論が行われた。(3)第3回:2011年6月8、9日(当初は2011年3月21、22日に予定されていたが、東日本大震災のため延期されていた)、内容「高エネルキー天体現象の基礎」(講帥:固武慶)、場所:東京大学理学部、参加者:延べ85人。多くの図や動画を使い、興味深い講義が行われ、活発な質疑応答が行われた。(2)国際シンポジウム{From Quarks toSupernovae}を主催した。2010年11月28日-30日、場所:熱川ハイツ、静岡県、参加者:海外からの8人の招待講演者を含む60名以上。これまでの本領域の活動を客観的に総括し、今後の活動の新たな方向性を検討した。多くの参加者から、活発な質疑応答があり、多くの議論が行われた。このシンポジウムの会議録を作成した。(3)3年目なので中間評価を行った。総括班が中心となり中間評価報告書の作成を行った。中間評価の結果はA(研究領域の設定目的に照らして、期待どおりの進展が認められる)であった。(4)計画研究AO4班と協力して、格子QCDの共通コード開発を進めた。月1回のペースで定期的な会合を行い、共通コードの基本理念や設計思想の決定のための議論を重ねた。2011年度の活動実績は以下の通りである(1)昨年度に引き続き、素核宇宙融合レクチャーシリーズを企画、開催した。
高度侵襲後の前初期遺伝子群の発現と臓器障害の発生ならびに修復過程との関係

1,出血性ショックモデル:頸動脈脱血で40mmHgの低血圧を1時間維持した後、還血するモデルと低血圧を2時間維持した後、脱血量の4倍量の乳酸化リンゲル液を補うモデルを作製した。後者は前者に比して生存率が低下し、ショック後の肝におけるIEGsは、より遷延性に強く発現した。2,閉塞性黄疸モデル;総胆管結紮により閉塞性黄疸を作製した。肝切除2週間後の生存率は正常肝切除に比して低下し、IEGsは肝切除後30分から1時間で強く発現した。3,脂肪肝モデル;コリン欠乏食を4週間投与して脂肪肝モデルを作製した。肝切除1週間後の生存率は正常肝切除に比して低下し、IEGsは30分から2時間で遷延性に強く発現した。また、肝虚血再灌流を加えると正常肝に比して1週間生存率が不良で、IEGsは正常肝に比して血流再開後13時間で遷延性に強く発現した。4,糖尿病モデル;streptozotocinを静脈内に投与して糖尿病モデルを作製した。肝切除後の1週間生存率は正常肝切除に比して低下し、IEGsは肝切除後30分2時間で遷延性に強く発現した。以上より、肝では、出血性ショック、肝切除、肝虚血再灌流などの侵襲の後に、IEGsが発現するが、閉塞性黄疸や脂肪肝などの障害肝や糖尿病状態では生存率が低下し、IEGsは遷延性に強く発現することが明らかとなった。1,出血性ショックモデル:頸動脈脱血で40mmHgの低血圧を1時間維持した後,還血するモデル(model-1)と低血圧を2時間維持した後,脱血量の4倍量の乳酸リンゲル液を補うモデル(model-2)を作成した。model-2はmodel-1に比して生存率は不良であった。ショック後の肝におけるIEGsは,model-2はmodel-1に比して遷延した強い発現を認めた。2,閉塞性黄疸モデル:総胆管結紮により閉塞性黄疸を作成した。このモデルに肝切除を加えると,正常肝切除に比して2週間後の生存率が有意に低下した。肝切除後のIEGsの発現は,正常肝切除に比して肝切除後30分から1時間で一過性に強く発現した。3,脂肪肝モデル:コリン欠乏食を4週間4週間単独投与して脂肪肝モデルを作成した。このモデルに肝切除を加えると,正常肝切除に比して1週間生存率が不良であった。肝切除後の肝におけるIEGsは,正常肝切除に比して肝切除後30分から2時間で遷延性に強く発現した。また,脂肪肝モデルに肝虚血再潅流を加えると,正常肝に比して1週間生存率が不良であった。肝虚血再潅流後のIEGsの発現は,正常肝に比して肝虚血再潅流後13時間で遷延性に強く発現した。4,糖尿病モデル:streptozotocinを静脈内に投与して糖尿病モデルを作成した。肝切除後のIEGsは,正常肝切除に比して肝切除後30分から2時間で遷延性に強く発現した。肝切除

2週間後の生存率は正常肝切除に比して低下し、IEGsは肝切除後30分から1時間で強く発現した。3,脂肪肝モデル;コリン欠乏食を4週間投与して脂肪肝モデルを作製した。肝切除1週間後の生存率は正常肝切除に比して低下し、IEGsは30分から2時間で遷延性に強く発現した。また、肝虚血再灌流を加えると正常肝に比して1週間生存率が不良で、IEGsは正常肝に比して血流再開後13時間で遷延性に強く発現した。4,糖尿病モデル;streptozotocinを静脈内に投与して糖尿病モデルを作製した。肝切除後の1週間生存率は正常肝切除に比して低下し、IEGsは肝切除後30分2時間で遷延性に強く発現した。以上より、肝では、出血性ショック、肝切除、肝虚血再灌流などの侵襲の後に、IEGsが発現するが、閉塞性黄疸や脂肪肝などの障害肝や糖尿病状態では生存率が低下し、IEGsは遷延性に強く発現することが明らかとなった。
歯周病発症における歯肉上皮細胞と血球系細胞の相互作用

歯周組織を構成する細胞は口腔内に常在する細菌の菌体成分や菌体外産物のなどさまざまな刺激を受けている。歯周組織構成細胞がこれらの刺激に対して反応し、種々の炎症性サイトカイン(inflammatory cytokine)やマトリックスメタロプロテイナーゼ(matrix metalloproteinase,MMP)を分泌することによって、細胞外基質(extracellular matrix,ECM)が分解され、歯周病が発症するのではないかと考えた。そこで、歯周病関連細菌の菌体成分でヒト歯肉上皮細胞および線維芽細胞を刺激して産生されるMMPについて検討した。ヒト歯肉上皮細胞はMMP-9およびMMP-1を分泌し、炎症性サイトカインIL-1αやPorphyromonas gingivalisのfimbriae、Prevotella intermediaのLPS等歯周病関連細菌の菌体成分の刺激によってその分泌は亢進した。一方、歯肉線維芽細胞はMMP-2およびMMP-1を分泌し、TNF-αやIFN-γのサイトカイン刺激ではその分泌は亢進したが、菌体成分刺激には明確な応答は示さなかった。MMPは不活性のプロ型として分泌され種々のプロテアーゼで活性化型に変換される。そこで、歯肉上皮細胞においてMMPによるECM分解系のカスケード亢進に関わる分子の発現を調べた。すると、歯肉上皮細胞はプラスミノーゲンアクチベーターのmRNAを発現することが確認された。これらの結果から歯肉上皮細胞は歯周病発症に深く関与していることが示された。歯周組織を構成する細胞は口腔内に常在する細菌の菌体成分や菌体外産物の刺激を常に受けている。歯周病は歯周組織構成細胞がこれらの刺激に対して過剰に反応し、歯周組織における免疫ネットワークが撹乱されるために発症するとの作業仮設をたてて、研究を進めてきた。本年度は歯周組織構成細胞のなかでも最初に侵襲細菌やその産物に晒される細胞である歯肉上皮細胞を供試して研究を行った。すなわち、歯肉上皮細胞を健常者から分離・培養し、炎症性サイトカインや歯周病関連細菌の菌体成分で刺激した。インターフェロン(IFN)-γで歯肉上皮細胞を刺激すると細胞膜表層に接着分子Intercellular adhesion molecule-1(ICAM-1)が発現した。さらに、IFN-γで刺激した歯肉上皮細胞の培養上清中にはIL-8やgranurocyte macrophage-colonystimulating factor(GM-CSF)などの炎症性サイトカインが検出された。一方、歯周病関連菌の菌体成分、すなわちPorphyromonas gingivalisのfimbriaeやPrevotella intermediaから抽出した非内毒素性の糖蛋白質、PGPの刺激によっても歯肉上皮細胞の膜表層にはICAM-1の発現が認められ、培養上清中にIL-8およびGM-CSFの分泌の亢進が確認された。さらに、歯周病関連菌の菌体成分で刺激した上皮細胞ではMMP-9の産生が亢進した。ICAM-1は多形核白血球の上皮細胞への付着に関与し、IL-8は多形核白血球の走化因子である。また、MMP-9は増殖上皮周囲の創傷間で作用し、上皮細胞の移動、再生に重要な役割を担っている。このことから歯肉上皮細胞は単に細菌の侵襲を機械的に阻止するバリアの役割だけでなく、接着分子を発現したり炎症性サイトカインを分泌することによって炎症の拡大に関与し、MMP-9を産生することで創傷の修復に関与すると考えられる。以上の結果から歯肉上皮細胞は歯周病の病態に深く係わっていることが示唆された。
ゲージ理論の量子効果とブレーンダイナミクス

ブレーンタイリングと呼ばれる、4次元ゲージ理論のブレーンを用いた構成法を拡張し、アノマリー相殺をブレーン上のフラックスの保存を用いて説明した。BLGモデルと呼ばれる3次元チャーンサイモン理論を用いてD2ブレーンおよびM5ブレーンを記述する方法を提案した。3次元ゲージ理論、特にN=4超対称チャーンサイモン理論のブレーンを用いた構成とAdS/CFTを通して関係する曲がった背景上のM理論の対応を詳細にしらべた。異常次元を持つ演算子を含む3次元ゲージ理論における超共形インデックスの一般公式を与えた。本研究の目的は、摂動論的な手法によっては解析が困難なゲージ理論の量子論的効果に対して、弦理論において現れる、ゲージ理論と重力理論あるいはブレーンの理論の間の双対性を用いてアプローチすることであり、ゲージ理論側において起こると考えられている閉じ込めや超対称性の破れなどの現象が、ブレーンを用いてどのように表現されるかを明らかにし、広いクラスのゲージ理論に対して適用可能な解析手法を開発することである。当初の計画では、ブレーンタイリングと呼ばれる、広いクラスのゲージ理論を再現できるブレーン系を用い、それと双対性を用いて関係するカラビヤウ空間の幾何学的構造などを調べることでゲージ理論の性質についての知見を得る予定であった。本年度は、主にブレーンタイリングについての研究を行った。ブレーンタイリングはIIB型超弦理論におけるブレーン系であり、広いクラスの4次元N=1超対称ゲージ理論を実現することができる。現象論的なモデルの構成などへの応用にはオリエンティフォールドプレーンやフレーバーブレーンと呼ばれるものを導入することにより拡張したブレーンタイリングが必要となるが、そのようなブレーン系の構造はこれまであまり調べられていなかった。私はこれらの拡張を行ったブレーン系がどのような構造を持っているのかを明らかにした。それにより、ゲージ理論におけるゲージアノマリーの相殺条件がブレーン系のブレーンチャージの保存則として現れることがわかった。このことは、ブレーンを用いて無矛盾なゲージ理論を構成するために必ず考慮しなければならない点であり重要である。また、フレーバーブレーンを導入したときにそこから新たな場が現れるが、その場に対する相互作用を与える超ポテンシャルを構成し、Calabi-Yau空間との双対性から要求される性質を満足すること、すなわち、クオークが零質量になるようなモジュライ空間中の部分空間がCalabi-Yau空間上でフレーバーブレーンが巻きついた部分空間を与えるということを示した。また、これとは別に、ブレーンと弦の相互作用という基本的問題についての研究を行い、超弦理論における交差したブレーンにおいて、片方のブレーンからもう片方のブレーン上の開弦の放出、吸収を記述する開弦境界状態の構成法を確立した。これは将来ブレーン系を用いて構成したゲージ理論における相互作用やソリトンの性質などの解析において重要な役割を果たすと期待される。本研究の目的はさまざまなゲージ理論の性質をブレーンを用いて調べることにあるが、本年度は特にM2-ブレーン上の理論として実現されると考えられる3次元チャーン・サイモン理論についての研究を行った。M2-ブレーンは、超弦理論の強結合極限を記述すると考えられているM理論に存在するブレーンの一種であり、つい最近までその上でどのような理論が実現されるかということは知られていなかった。平成19年の末に、Bagger、Lambert、Gusstavsonらによって提案されたBLGモデルはこの問題について大きな進展をもたらした。彼らはN=8超対称性を仮定すると、M2ブレーン上に実現される理論は3代数と呼ばれる数学的構造に基づくある種のチャーン・サイモン理論でなければならないことを示した。しかし、3代数の数学的構造は理論に強い制限を課すために、計量が正定値で有限次元の3代数を用いた場合には一般のゲージ群の理論を構成することができないことがまもなく明らかになった。本研究において私はローレンツ的な計量を持つ3-代数を用いれば任意のゲージ群を持つゲージ理論を実現できることを示した。また、無限次元の3-代数を用いることでM5-ブレーンを記述するゲージ理論を得ることができることも示した。これらの研究結果はこれまでに知られていなかったM2-ブレーン上のゲージ理論を与え、ブレーンを用いたゲージ理論研究に新たな道を開くものである。さらに、超対称性の個数がN=4やN=2などの小さい場合について、M2-ブレーン上のゲージ理論とM2-ブレーンの背景時空の構造の関係を明らかにした。この結果はM2-ブレーンを用いて解析することのできるチャーン・サイモン理論の種類を大きく広げる重要なものである。今年度は、あるオービフォールド背景上に置かれたM2ブレーンの上で実現される超対称チャーンサイモン理論と、その重力双対である、7次元内部空間によってコンパクト化されたM理論の間の双対性について研究を行った。本研究の目的は、ゲージ理論の非摂動論的な効果を、ブレーンを用いることで解析することにある。

3次元のゲージ理論において、非摂動論的な効果のひとつとしてモノポールを介した遷移があるが、3次元におけるモノポールが重力双対の側においてどのようなものに対応しているのか、以前は明らかではなかった。私はこれが内部空間のサイクルにまきついたM2ブレーンなのではないかということを昨年度の研究において提案したが、今年度はこの点についてのさらに詳しい解析を行った。具体的には、N=4の超対称性を持つチャーンサイモン理論に注目し「指数」と呼ばれる量を計算した。この量は3次元ゲージ理論においてどのような状態が存在するかという情報を含んでおり、理論が持つ超共形対称性のおかげで強結合領域においても厳密な計算を行うことができる。また、対応する重力理論においても同じ量を計算することができる。上記のモノポールと巻きついたM2ブレーンの間の対応が正しければこれら二つの結果は完全に一致するはずであるが、これが成り立つことを今年度の研究において示すことができた。厳密に言えば、重力側の計算を行うにあたって、7次元ベクトル多重項が与える指数の形を仮定しているので、完全な導出とはいえないのであるが、この部分についても、仮定をせずに指数を直接導出できるという目処はついており、次年度には完全な結果を与えられる予定である。2010年度は、チャーンサイモン理論とM理論におけるM2ブレーンとの関係についての研究を行った。M2ブレーンはM理論に存在する膜であり、M理論のダイナミクスを理解する上で重要なオブジェクトであるが、その量子化はいまだ成功していない。M2ブレーンを理解するうえで大きな助けになると期待されているのが、AdS/CFTと呼ばれる双対性である。この双対性は、ブレーンの存在によって曲げられた時空(AdS時空)の上での重力場やそのほかの励起モードと、ゲージ理論(CFT)におけるゲージ不変演算子の間に1対1の対応があることを主張する。この主張を用いると、M2ブレーンとゲージ理論のさまざまな性質を相補的に調べることができる。しかしこの主張自体は証明されたものではないため、まずはさまざまなゲージ不変演算子がAdS空間上のどのような励起に対応するかを特定し、実際にそのスペクトルが一致することを確かめなければならない。私はN=4と呼ばれる種類のチャーンサイモン理論に存在するモノポール演算子と呼ばれる種類の演算子が実際に対応するAdS空間上に巻きついたM2ブレーンとして存在することを示した。また、このような解析をN=2と呼ばれる、より広い種類のチャーンサイモン理論へ拡張するため、N=2のゲージ理論におけるある種の演算子のスペクトルを与えるインデックスの一般公式を与えた。
量子制御ダイナミクスのシステム制御理論構築

本研究では量子情報機器案現の基礎とすべく,速続測定が可能な量子力学系を念頭に,量子ダイナミクスのための制御理論の構築とその実用を目指している.連続測定下における量子ダイナミクスとして,非線形確率微分方程式となるマスター方程式(SME)が得られている.本研究では主としてこのSMEを制御対象とし,制御論的観点からみた解析や制御系設計について研究を進める.なお本研究は,カリフォルニア工科大学の山本直樹との共同研究である.本年度は次の3点についての結果を得た量子フィルタリングの安定性近年,出力信号を用いて量子状態を連続時間的に推定するという,量子フィルタリングの理論が盛んに研究されている.しかし最適フィルタの安定性については,これまで十分な議論がなされておらず,その実用化にはこれを確かめる必要がある.本研究では最適量子フィルタの,ある条件化での安定性を理論的に示すことができた.量子スピン系の安定化量子コンピュータなどの実現には,情報表現の媒体として量子スピン系を利用することが考えられている.このスピン系を,外界からのノイズの影響に対してロバストに操作するためには,そのフィードバック制御が不可欠となる.ここでは出力信号から量子状態を推定する量子フィルタリングの理論を用い,スピン系のフィードバック制御を考える.従来,スイッチングにより,所望の基底状態へと確率収束させる手法が提案されてきたが,実用化にはスイッチングを用いない連続制御入力による安定化の手法が望まれるところである.ここでは,一般次元でそのような制御器が存在することを理論的に示すことに成功した.エントロビーに基づく量子ダイナミクスの解析連続測定下にある量子力学系のダイナミクスは,複雑な確率微分方程式により記述されるが,微分方程式中の各項の物理的意味について,これまで明らかにはされてこなかった.ここでは情報量と密接な関係をもつエントロピーに着目し,その増減に寄与する項を分類することにより,量子ダイナミクスの物理的構造について,特に観測量との関係を踏まえて明らかにした.本研究では量子情報機器実現の基礎とすべく,連続測定が可能な量子力学系を念頭に,量子ダイナミクスのための制御理論の構築とその実用を目指している.連続測定下における量子ダイナミクスとして,非線形確率微分方程式となるマスター方程式(SME)が得られている.本研究では主としてこのSMEを制御対象とし,制御論的観点からみた解析や制御系設計について研究を進める.なお本研究は,カリフォルニア工科大学の山本直樹との共同研究である.本年度は次の3点についての結果を得た.SME解析のための行列表現に基づく演算子の導出本研究テーマではこれまで,SMEをベクトル表現に変換し,制御論的な解析を行ってきた.この手法は,変換後,各種の条件導出までの計算が機械的に実行できるという利点を持つが,反面,SMEが本来有するダイナミクスの構造を複雑にし,見通しを悪くするという欠点をも有している.これに対しここでは,SMEの構造を保ったまま,可到達性や可観測性の解析を容易とする行列変数の演算子を導入した.またこの行列形式に対する演算子を用いて,SMEの可到達性/可観測性に関する幾つかの条件を得た.量子スピン系の可到達性/可観測性解析応用上重要となる量子スピン系に関して,これまで限られたクラスの可到達性/可観測性に関する諸結果を得ていたが,これをより一般的なクラスに拡張した.具体的にはエルミートとは限らないオブザーバブルの場合,また測定効率が1とは限らない系について,可到達空間・可観測空間の次元や位相について調べた.低次元量子スピン系の安定化量子コンピュータなどの実現には,量子力学系に特有の性質の一つ,つまり量子相関を利用することが前提となっているが,そのような量子状態を安定に生成できるかどうかは不明であった.ここでは2つのスピンからなる量子スピン系について,所望の量子状態,特に量子相関をもつ状態に確率収束する制御系を初めて提案した.本研究では量子情報機器案現の基礎とすべく,速続測定が可能な量子力学系を念頭に,量子ダイナミクスのための制御理論の構築とその実用を目指している.連続測定下における量子ダイナミクスとして,非線形確率微分方程式となるマスター方程式(SME)が得られている.本研究では主としてこのSMEを制御対象とし,制御論的観点からみた解析や制御系設計について研究を進める.なお本研究は,カリフォルニア工科大学の山本直樹との共同研究である.本年度は次の3点についての結果を得た量子フィルタリングの安定性近年,出力信号を用いて量子状態を連続時間的に推定するという,量子フィルタリングの理論が盛んに研究されている.しかし最適フィルタの安定性については,これまで十分な議論がなされておらず,その実用化にはこれを確かめる必要がある.本研究では最適量子フィルタの,ある条件化での安定性を理論的に示すことができた.量子スピン系の安定化量子コンピュータなどの実現には,情報表現の媒体として量子スピン系を利用することが考えられている.このスピン系を,外界からのノイズの影響に対してロバストに操作するためには,そのフィードバック制御が不可欠となる.ここでは出力信号から量子状態を推定する量子フィルタリングの理論を用い,スピン系のフィードバック制御を考える.従来,スイッチングにより,所望の基底状態へと確率収束させる手法が提案されてきたが,実用化にはスイッチングを用いない連続制御入力による安定化の手法が望まれるところである.ここでは,一般次元でそのような制御器が存在することを理論的に示すことに成功した.エントロビーに基づく量子ダイナミクスの解析連続測定下にある量子力学系のダイナミクスは,複雑な確率微分方程式により記述されるが,微分方程式中の各項の物理的意味について,これまで明らかにはされてこなかった.

ここでは情報量と密接な関係をもつエントロピーに着目し,その増減に寄与する項を分類することにより,量子ダイナミクスの物理的構造について,特に観測量との関係を踏まえて明らかにした.
流動と応力分布の同時計測による紫外線硬化樹脂に生じる残留応力の解明

紫外線硬化樹脂の成形製品に残留応力がどのように生じるかを解明するために、流動と応力、熱と応力および熱と流動がそれぞれ同時計測可能な装置を構築して調べた。その結果、紫外線硬化樹脂に生じる残留応力は硬化条件(紫外線強度や樹脂と型の接着性)により大きく影響を受けること、樹脂の化学反応熱は発生応力に関係すること、未硬化樹脂の流動は樹脂の収縮よりも熱による影響を受けることなどが明らかになった。本研究は、紫外線硬化樹脂(UV樹脂)に残留応力がどのように生じるかを解明することを目的にしている。初年度である平成25年度は、流動と応力分布が同時に計測できる装置を構築し、構築した装置の有効性や、UV樹脂の収縮と応力の評価方法を検討して、以下の結果が得られた。「流動と応力分布の同時計測装置」は、「流動計測部」と「応力計測部」と「紫外線光源・照射部」から構成した。流動計測部は、レーザー(Green)(平成25年度に購入)、デジタル一眼レフカメラおよび流動計測用PCから成っている。応力計測部は、光弾性法により、等色線縞(主応力差)、主応力方向を求めることができる光弾性装置(既存)を利用した。流動と応力の同時計測するために、偏光キューブの追加と、光弾性装置の光源として赤色LEDを選択した。紫外線(UV)光源・照射部は、UV光源、ライトガイドおよびレンズユニット(いずれも平成25年度に購入)から成っている。このように構築した流動と応力分布の同時計測装置により、シート状のレーザーを照射した粒子混入UV樹脂の可視画像をデジタルカメラにより一定時間間隔で撮影して、粒子軌跡速度を求めることができた。同時に、光弾性画像をCCDカメラにより一定時間間隔で撮影して、応力を求めることができた。流動と応力分布の同時計測装置で求められた流動および応力分布を既存の二種類の装置で別々に得られる流動と応力分布の結果と比較して、両者の結果はほぼ同等であることから、構築した装置の有効性が確認できた。UV樹脂に生じる応力の評価として、等色線縞(主応力差)を用いることは可能であるが、主応力方向を用いることは困難であることが分かった。また、収縮の評価として、UV樹脂中の粒子の速度からベクトル場の発散(div)を利用することは困難であり、粒子軌跡を拡大して粒子の動きを詳細に観察する必要があることが分かった。2年目である平成26年度は、平成25年度に構築した流動と応力分布の同時計測装置を用いて、単純な型の中に注入したUV樹脂に紫外線照射(UV照射)した硬化過程において、得られる流動と応力を基にしてUV樹脂がどのように硬化するかを検討した。なお、既存の赤外線カメラを用いて測定した温度と応力の関係も検討した。その結果は以下の通りである。UV照射開始直後において、カメラにより連続撮影した粒子混合UV樹脂の画像に粒子追跡速度測定法(PIV法)を適用して求めた速度ベクトルや擬似流線から、硬化過程におけるUV樹脂に生じる流動は、UV照射直後においては、樹脂の収縮部に引きつけられるように生じ、その動きの方向は樹脂のその後の流動の方向を決めていることが分かった。また、硬化部は樹脂が流動しないことから、速度ベクトルや擬似流線から推測できることが分かった。光弾性法により測定した応力(正確には、等色線縞が表す主応力差)から、UV強度が強いUV樹脂の上部において、UV強度が弱いUV樹脂の下部よりも応力が大きいことが分かった。これは樹脂上部の収縮量が樹脂下部よりも多いためと考えられる。樹脂の収縮量が増加する理由は、UV強度が強ければ強いほど、UV樹脂に含まれる開始剤による発熱が多くなり、重合反応を生じる樹脂の割合が増加するためと考えられる。測定した温度から、樹脂各部において、その部分の温度が最大になった直後に等色線縞の次数が急激に増加し始めることが分かった。また、高温部のほぼ中心は等色線縞の次数が増加し始める部分とほぼ一致することも分かった。以上の結果から、UV樹脂内に生じる応力は、樹脂の硬化度(収縮量)と密接に関係していると考えられ、硬化度の可視化には光弾性法が利用できる可能性が得られた。本研究は、紫外線(UV)照射により成形された紫外線硬化樹脂(UV樹脂)製品に残留応力がどのように生じるかを解明することを目的にしている。3年目である平成27年度は、1年目に構築した流動と応力の同時計測装置を改良して構築した、熱と応力や熱と流動の同時計測装置を用いて、UV樹脂の硬化過程において、硬化条件(紫外線強度(UV強度)や樹脂と型の接着の有無)と応力、熱と応力、熱と流動の関係をそれぞれ調べて、それらと残留応力の関係を検討した。それらの結果は以下の通りである。なお、応力、熱および流動は、それぞれ光弾性法、サーモグラフィ法およびPIV法により測定した。硬化条件と応力の関係から、残留応力はUV強度が高いほど大きくなり、UV樹脂が型と接着した場合には型に接着しない場合よりも大きくなること、また残留応力の分布の仕方について、UV樹脂が型と接着した場合には樹脂上部に大きな応力が発生するが、樹脂が型に接着しない場合には梁が曲げを受けるような応力が発生することが分かった。熱と応力分布の関係から、各位置において応力が増加し始める時期は、その位置における温度がほぼ最大値に達した直後であることが分かった。

熱と流動の関係からは、硬化過程におけるUV樹脂の流動は樹脂の収縮と熱対流の影響を受けて生じるが、樹脂収縮よりも熱対流の影響が大きいことが分かった。3年間の研究を通して、流動と応力、熱と応力および熱と流動をそれぞれ同時に計測できる装置を構築することができ、それらを用いて、UV樹脂成形製品に生じる残留応力は硬化条件(UV強度や樹脂と型の接着性)により大きく影響を受けること、樹脂の化学反応熱と硬化と発生応力には関係があること、未硬化樹脂の流動は樹脂の収縮と熱対流の影響を受けることなどが明らかになった。これらの結果は、今後のUV樹脂成形品に生じる残留応力の軽減に活かせると考えられる。紫外線硬化樹脂の成形製品に残留応力がどのように生じるかを解明するために、流動と応力、熱と応力および熱と流動がそれぞれ同時計測可能な装置を構築して調べた。その結果、紫外線硬化樹脂に生じる残留応力は硬化条件(紫外線強度や樹脂と型の接着性)により大きく影響を受けること、樹脂の化学反応熱は発生応力に関係すること、未硬化樹脂の流動は樹脂の収縮よりも熱による影響を受けることなどが明らかになった。平成26年度の目標は、平成25年度に構築した流動と応力分布の同時計測装置を一部改良し、その装置を用いて、単純な型および複雑な型について、得られる流動を基にしてUV樹脂がどの部分でどのように収縮するかを検討し、さらにその収縮が応力とどのような関係にあるかを把握することにより、UV樹脂に残留応力がどのように生じるかを解明することであった。この目標はほぼ達成することができた。ただし、複雑な型の場合については検討できなかった。実験力学平成26年度の実験結果から、紫外線硬化樹脂(UV樹脂)の流動や応力に加えて、温度分布の情報もUV樹脂の硬化位置や硬化度を推定するために有効であることが分かった。そのため、平成27年度には、まず、平成25年度に構築した流動と応力分布の同時計測装置を一部改良し、温度も同時に測定できる装置を構築する。次に、単純な型や複雑な型に注入したUV樹脂に紫外線強度を変化させて照射した場合について、流動、応力、温度分布を測定する。そして、測定した流動、応力、温度分布から、UV樹脂がどの部分でどのように収縮・硬化するかを検討し、さらにその収縮・硬化が応力の発生とどのような関係にあるかを把握することにより、UV樹脂に残留応力がどのように生じるかを解明する。なお、光弾性法から得られる等色線縞から応力(主応力差)を求めるには、測定対象である材料の光弾性感度(単位厚さの板に単位単純応力が作用するときに現れる等色線縞の縞次数)が必要である。この光弾性感度は硬化過程で変化する可能性があるため、樹脂の硬化度と光弾性感度の関係を把握する方法を検討する。平成25年度の目標は、1UV樹脂の流動と応力分布の同時計測装置の構築と本装置の有効性の確認、2UV樹脂の収縮と応力の評価方法の確立であった。これらの目標はほぼ達成することができた。ただし、目標2において、UV樹脂に生じる応力の評価として、等色線縞(主応力差)を用いることは可能であるが、主応力方向を用いることは困難であることが分かった。また、収縮の評価として、UV樹脂中の粒子の速度からベクトル場の発散(div)を利用することは困難であり、粒子軌跡を拡大して粒子の動きを詳細に観察する必要があることが分かった。
細胞の自己組織構築能を利用した唾液腺再生法の開発

胎生期の組織を用いた研究は、組織再生のメカニズムを知る手がかりとなる。近年、胎生期組織から細胞を分離し、in vitroで再構成させるモデルがいくつか報告されている。唾液腺においてもこの方法が用いられてきているが、再構成した組織を組織学的に解析した研究はない。そこで我々は、胎仔マウス顎下腺から細胞を分離し、in vitroでの再構成構造物を組織学的に観察した。胎齢13.5日の胎仔マウスより顎下腺を摘出し、コラゲナーゼおよびトリプシンで処理し単一に分離した細胞を高濃度でI型コラーゲンゲルやマトリゲル中に滴下しフィルター上で培養したところ、細胞塊より分枝形成、続いて管腔形成が観察できた。組織中の小葉ではPAS染色にて粘液の産生が確認され、免疫組織化学ではアクアポリン5の局在を認めたことにより、構造物は正常組織のTerminal Bud Stage相当まで分化可能であることが示された。また、コラーゲンゲル中にフィブロネクチンを滴下することで、管腔形成は抑制され、分枝形成が促進された。抗インテグリンα2中和抗体を添加すると、管腔の空洞化、肥大化が抑制された。一方、抗インテグリンα5中和抗体を添加すると、管腔の空洞化、肥大化が抑制された。単一化細胞を腎被膜下に移植しても細胞塊は組織構築を示した。この培養系では、胎生期の顎下腺細胞はその構造を再構築する機能を持ち、胎生期の唾液腺分化過程をある程度再現できることが示された。この方法は組織再生の過程を考察するのに有効な手段の一つであると考えられた。組織中の小葉ではPAS染色にて粘液の産生が確認され、免疫組織化学ではアクアポリン5の局在を認めたことにより、構造物は正常組織のTemminal Bud Stage相当まで分化可能であることが示された。単一化細胞を腎被膜下に移植しでも細胞塊は組織構築を示した。
若者の交友ネットワークを通じた犯罪行為の社会的相互作用の実証分析

本研究は若者の非行行為の社会的相互作用の実証分析を行った。(1)若者の交友関係形成をモデル化するためにマッチング理論を援用し、片側非効用移転ゲームとして定式化した。また、安定マッチングの複数性を解決するための計量モデル構造を明らかにし、構造パラメータを推定する統計手法を開発した。(2)若者の交友範囲の特定を行うために、一般的な知識伝播の波及範囲を厳密に計測するための新たな手法を開発した。さらにその手法に基づき局所化距離を厳密に推定した。(3)交友関係の決定と非行行為の決定を同時に考慮する社会的相互作用モデルを構築し、マイクロデータを使って若者の喫煙、飲酒、薬物摂取についてピア効果を推定した。年度後半は、片側マッチングによるグループ形成の構造分析を所与として、グループ形成という自己選択の問題を明示的にコントロールした若者の非行行為の因果関係を測定する構造モデルの定性分析を行った。分析対象は、グループの形成過程を明示的にモデル化し、それを所与としたうえでの非行行動の発現させる行動モデルという2段階の構造モデルである。このような自己選択をマッチングモデルで記述する2段階モデルは、Sorensen 2007で提出されている。しかしながら、Sorensenは両側マッチングモデルを取り扱うものであったので、この手法を非行グループの形成に適用できるように片側マッチングに変更し、その構造推定手法を開発し、シミュレーションによる定性分析を行った。平成23年度の研究では、社会的相互作用のモデルのうち、交友関係の選択に関する行動方程式を片側マッチング・ゲームモデルとして記述し交友関係の均衡として成立する安定性条件が成立する十分条件を発見した。平成24年度前半は実証マッチング・ゲームモデルの手法を援用し、若者の交友関係選択を記述する実証行動モデルの構築を行った。特に非移転可能な両側マッチングの構造推定手法に着目し、均衡データからマッチングの効用関数を推定する手法を開発した。平成24年度後半は、片側マッチングによるグループ形成の分析結果を所与として、グループの形成という自己選択の問題をコントロールし、若者の非行行為を発生させる因果関係とその行為の波及過程を計測する構造モデルの構築に取り組んだ。平成25年度は前年度までの研究成果のとりまとめを行った。まず、マッチングを介して知識が伝播する速度と範囲をミクロデータから厳密に計測した。この研究成果は学会誌に投稿され受理されている。さらに両側および片側マッチング・ゲームモデルの構造パラメータ推定の新しい手法についてモノグラフとしてまとめた。従来のマッチングの構造推定手法両側マッチングの問題にのみ適用されることが常であったが、本研究で解明する非行グループの形成過程は片側マッチングであるため、マッチングの均衡(安定性)概念には修正が必要である。モノグラフでは片側マッチングの場合であっても従来の実証推定手法を改良することで適用可能であることを示した。最後に片側マッチングの構造推定の手法を喫煙者グループの若者集団の形成における顕示選好分析に応用した。選好パラメータの推定結果はモデルの定式化に対して頑強ではなかったので、モデルの選好の仮定を緩めることで再推定を試みた。現在、その研究成果は学会投稿論文としてとりまとめており、完成次第、学会誌に投稿する予定である。本年度の研究では、社会的相互作用のモデルのうち、交友関係選択を記述する行動方程式をマッチング・ゲームモデルから、ネットワーク・ゲームモデルに拡張することを試みた。マッチング・ゲームモデルとネットワーク・ゲームモデルのいずれの場合についても交友関係の均衡は対安定性条件で定義されるが、ネットワークゲームの場合には、複数均衡が発生することが想定される。その複数均衡がモデルのパラメータの識別性にどのような影響を与えるかについてネットワーク分析の専門家であるエックス=マルセーユ数量経済研究グループ所属の花木伸行教授と議論した結果、複数均衡が発生するための十分条件を発見することができた。このネットワーク上のマッチングモデルを実証的に分析する際に必要となるアルゴリズム的な複数均衡の選択ルールについては現段階では検討中であるものの、ネットワーク上のマッチング理論モデルを犯罪行為の社会的相互作用モデルをミクロデータで実証するための実証モデルを構築するための準備を整えることはできたといえる。平成24年度の研究で非行グループ形成の構造推定問題を片側マッチング問題として定式化する作業は完了している。さらに、片側マッチングの行動モデルの分析結果を所与にして、非行グループの形成過程を自己選択行動の第1段階目の行動モデルとして定式化し、グループの内生的な選択行動を考慮した非行の因果関係を発見する構造推定の分析枠組みについては、定性的なシミュレーション作業分析については終えている。しかしながら、この分析の過程で、構造モデルを実際の片側マッチング問題に援用する際に「次元の呪い」という問題を解決しなくてはならないことが判明した。すなわち、マッチング問題は、経済主体の数は中程度であっても、その可能なマッチング組み合わせの数は爆発的に増大し、自己選択問題を考慮したあとの条件付き期待値計算では、そのすべての組み合わせについて積分を計算することが計算上非常に困難となる。

特にパラメータ推定の際に、通常のシミュレーション尤度法(Simulated Maximam Likelihood; SML)、または、シミュレーション積率法(Method of Simulated Moment; MSM)の援用することの計算費用は禁止的に高いことが明らかになった。そこで、本研究ではSMLやMSMによる最適化手法に基づくパラメータの推定でなく、ベイズ法に基づくパラメータの事後分布を求めるというアイデアを得た。しかしながら、依然として積分計算には時間がかかり、そのため実証研究に結実するために、推定手法の計算機的な改良が必要となっているためである。本年度は分析のツールとなるネットワーク上のマッチングモデルの理論分析を行うのと同時に、本分析で使用するAdd Healthデータを入手し、その基本的な分析を行う予定であった。前者については、前述の通り、順調に研究がすすんだものの、後者のデータ入手に関しては、データ供給下の使用承諾を得るための申請手続きが、データの適正な使用を審査する倫理審査委員会のレビュー手続きがおくれたため、データ使用契約を結ぶための事務作業が進行中となってしまった。今年度の前半で、これまでに開発した非行グループの内生的な選択行動を考慮した非行の因果関係を発見する構造推定の手法を、Add Healthのデータに適用して、非行行動をもたらす真の因果関係を発見する。そして、その推定で得られた構造パラメータをもとに、若者の犯罪行為の交友ネットワークを通じた波及経路と、その、乗数的波及効果について定量的分析を行う。さらに、分析結果に基づき、犯罪を抑止するための政策手段について講じる。現在の問題点は、自己選択を考慮した後の、非行行動の条件付き期待値の計算に、極めて次元の高い多重積分問題を解く技法を発見することであるが。その積分問題を特にあたり、マルコフチェーン・モンテカルロ法などを援用した計算機集約的な手法の適用を試みる。24年度の早い段階で、Add Healthデータの利用申請の手続きを完了させ、マッチング・ゲームモデルを交友関係選択モデルとする犯罪行為の社会的相互作用モデルの構築を行う。その際、23年度の理論分析の成果を取り入れながら、主体間の行動のピア効果に基づく強い相関関係をあらわすのパラメータの統計的推測を行うための系侶経済モデルを開発する。この場合には、個人の意志決定確率を独立に取り扱うのではなく、交友グループの意志決定全体の同時確率にもとづいて分析を行うことが必要になる。したがって、パラメータの推定には、極めて次元の高い多重積分問題を解くことになる。その積分問題を特にあたりマルコフチェーン・モンテカルロ法などを援用した計算機集約的な手法を用いることを考えている。
関係性に基づく権利と責任の理論

本年度は、昨年度来研究協力員として取り組んできた、厚生労働省・成育医療研究委託事業研究「重症障害新生児医療のガイドラインに関する研究」をとりまとめ、「重篤な疾患を持つ新生児の医療をめぐる話し合いのガイドライン」の作成に従事した。研究課題である「関係性の権利と責任」という観点から、話し合いというプロセスの中で複数当事者の権利と責任を明らかにする可能性について検討を重ねた。社会学、倫理学、医学その他の専門家とともに、メーリングリスト上では1000通を越えるメールで意見交換を行い、月1回以上のミーティング、第39回日本新生児学会、第48回日本未熟児新生児学会、第15回生命倫理学会、及び東京女子医大での公開シンポジウム等で検討を重ね、公表するに至った。その成果は報告書として今年度末までに公表される。また、ガイドラインの検討と平行して、法哲学的に理論的観点からさらに関係性の権利と責任の理論構築へ向けて、従来の自己決定権理解の偏向について、米国判例における自己決定概念の生成、換言すればプライバシー権の派生的権利としての自己決定権生成の歩みを検討し、分析した。その成果は、10月24・25日に明治大学で行われた「比較家族学会」での報告に表れている。さらに、関係性の権利と責任の理論を提示するに当たっての主体として、どのような主体を措定すべきかについて、検討した。これは、現在行われようとしている司法制度改革における非専門家に対する法学教育のあり方とも連動する。非専門家に対する法学教育の試みとして、初等・中等教育における法学教育の実践をいくつか行った。その成果は「法学教育--米国における法教育教科書から見た-考察・プライバシーを題材として--」、及び「初・中等教育における法学教育--プライバシーを教える--」に記されている。本年度は、重症障害新生児に対する制限的治療ないしは治療の停止に関するガイドラインの作成するプロジェクトの一端を担い、来年度のガイドライン策定へ向けての下準備として、この問題に対する理論的検討、および実務における実態の調査を行った。実務の場としては、重症障害新生児が誕生し、治療が施される場(NICU)を複数箇所訪問するとともに、その後、社会の中でどのような社会的支援とともにあるのかを、全国にある複数の施設を視察した。実際に施設を利用する障害を抱えた人びとと面談し、またそこで働く医師、看護士、心理士等々スタッフとのインタビューをすることで、実務における実態の把握に努めた。さらに、重症障害新生児に対する治療拒否の事例(新生児の親と医療者側との意見が食い違った)が実際に生じ、これに携わった。この問題に対応する法律が我が国において不備であるが、この状態の中で、現状の法制度、行政システムの利用可能性についても検討を行った。このケースについては、いずれ報告をすることになるが、高度にプライバシーの問題をはらんでいるため、慎重に行う必要があると考えられる。理論的検討においては、欧米諸国における重症障害新生児に対する制限的治療ないしは治療の停止に関するガイドラインの翻訳、或いは関連する判例、その他論文、資料の収集および翻訳作業を行い、その成果は玉井真理子編『重症新生児の治療停止および制限に関する倫理的・法的・社会的・心理的問題』に収録されている。さらに、この問題について、ガイドライン策定をするにあたっての、法哲学的意義および法哲学的アプローチのあり方について検討し、その内容は北海道大学で行われた「第64回バイオエシックス懇話会」をはじめとした複数の研究会にて報告を行った。具体的内容としては、意思を表明することのできない新生児に対する治療の制限ないしは停止という意思決定を、誰がどのように行うべきであるのかについての、規範的検討を行った。具体的には、児の家族、他職種にわたる医療スタッフとがこの問題について検討し、決定を行う、と一般に考えられるが、なぜ彼ら/彼女らがその決定を行い得るのかについての規範的検討は、きわめて困難な作業である。一定の関係下においては、一方は他方に対して一方的な規範的義務と責任とを負う、と考える関係性の権利と責任の理論は、博士論文の段階では、その典型例として民法上の扶養義務、或いは不法行為における無カシス責任の問題を掲げたが、本年度における取り組みの中で、この理論の適用可能性を知る上で、大きな知見となった。このことは、関係性の権利と責任の理論を構築する上できわめて重要な知見である。また、ウィスコンシン州で策定されたこの問題に対するガイドラインを上記『重症新生児の治療停止および制限に関する倫理的・法的・社会的・心理的問題』にて翻訳したが、そこから生ずる上記規範的検討については、野崎/飯田他編『生命・環境・科学技術倫理研究VII』にその成果が掲載されている。

また、ガイドラインの検討と平行して、法哲学的に理論的観点からさらに関係性の権利と責任の理論構築へ向けて、従来の自己決定権理解の偏向について、米国判例における自己決定概念の生成、換言すればプライバシー権の派生的権利としての自己決定権生成の歩みを検討し、分析した。その成果は、10月24・25日に明治大学で行われた「比較家族学会」での報告に表れている。さらに、関係性の権利と責任の理論を提示するに当たっての主体として、どのような主体を措定すべきかについて、検討した。これは、現在行われようとしている司法制度改革における非専門家に対する法学教育のあり方とも連動する。非専門家に対する法学教育の試みとして、初等・中等教育における法学教育の実践をいくつか行った。その成果は「法学教育--米国における法教育教科書から見た-考察・プライバシーを題材として--」、及び「初・中等教育における法学教育--プライバシーを教える--」に記されている。
視覚教材における最適な物体描写に関する基礎的研究

本研究は視覚教材における物体を呈示する際の,認知処理に最適な枠線に対する対象物の大きさについて検討するものである。ある枠線に対して,物体を認知処理する際,物体ごとに最適な大きさの比率があり,さらにこの比率は物体の実世界における見えの大きさに比例することが,先行研究で示唆されている。この認知処理特性を視覚教材作成原則において考慮するための基礎的検討として,2018年度は以下の研究活動を行った。まず,動物の幼体の画像を刺激として,"かわいい"といった接近感情が喚起されやすい画像の認知処理について検討を行った。その結果,これらの画像は中立的な感情を喚起する画像や動物の成体の画像とは異なり,枠線に対する実際の大きさの比率より一定程度小さく表象されることが観察された。このことから,"かわいい"印象を喚起させる対象物は,再認の際のエラーが生起しやすい可能性が示唆された。また,昨年度実施した典型性の高い情報の提供による視覚的なデザイン支援に関する実験的検討の結果を踏まえ,インターフェースを改良し,より有用性の高い参照システムを構築した。さらに,実世界での大きさの異なる複数カテゴリの物体における感性評価について検討を行い,色彩表現への調整によって,刺激に対するポジティブな印象を促進できることが示唆された。ただし各カテゴリにおけるサンプル数が限定的であったため,色彩表現の調整の標準化についてはさらなる検討が必要であることが示唆された。関連する研究も含め,成果の一部を国外や国内で発表した。本研究は視覚教材において,認知処理に最適な枠線に対する対象物の大きさについて検討するものである。ある枠線に対して,物体を認知処理する際,物体ごとに最適な大きさの比率があり,さらにこの比率は物体の実世界における見えの大きさに対数比例することが,先行研究で示唆されている。この認知処理特性を視覚教材作成原則において考慮するための基礎的検討を行うべく,2015年度は以下の研究活動を実施した。視覚的な典型的大きさの発達段階による差違を検討するため,児童期から青年期の参加者300人に対して,描画課題を実施した。具体的な課題は,先行研究(Konkle & Oliva, 2011)の手法を踏襲し,あらかじめ実世界での大きさの序列が統制された対象物を,参加者間で大きさの異なる紙に描写するものであった。その際,学内の倫理審査機関「関西学院大学人を対象とする行動学系研究倫理委員会」による研究実施の承認を受けた(受付番号: 2015-46)。収集された描画について,紙の大きさに対する物体の大きさの比率を解析するため,物体の外接矩形の面積を解析するプログラムの開発を行った。観察された発達段階における差違について解析を進め,2016年に開催される国際学会で発表予定である。また,本研究課題に関連する既に収集された実験・調査データについて整理・分析し,国内外での学会にて発表を行い,学会誌への投稿準備を行っている。2015年度には研究代表者の所属が変更になったことから,研究体制の整備に時間を要し,当初の計画における独立した研究の順序を入れ替えることとなった。しかしながらその後,実験準備は滞り無く進み,倫理審査機関による承認を経て実験へ至った。また,収集されたデータの解析用プログラムの作成も当初の予定よりも短期間で行われた。これらのことから,実験開始時期がやや遅れたものの,研究は大きな遅滞なく概ね順調に進んでいるといえる。本研究は視覚教材において物体を呈示する際の,認知処理に最適な枠線に対する対象物の大きさについて検討するものである。この認知処理特性を視覚教材作成原則において考慮するための基礎的検討として,2016年度は以下の研究活動を実施した。まず,前年度実施した郵送調査で得られた描画について,開発したプログラムを用いて詳細な分析を行った。その結果,児童期から青年期にかけて,描画の大きさに顕著な違いが観察されず,枠線に対して物体を描画する際,児童期で成人とは異なる面積比率で描画する傾向は見出されなかった。しかしながら,物体の実世界での大きさと年齢の効果に交互作用があり,極めて大きな物体は,6歳児において顕著に大きく描写することが観察された。このことから,発達にしたがって,実世界での大きさとの対応関係の傾きが緩やかになることが示唆され,今後視覚的表象や認知処理特性の発達との関連を議論する必要性が指摘された。また,大きさの評定実験に適切な無意味物体の作成に関する理論的検討を進め,先行研究で使用されているいくつかの候補を選定した。関連する研究も含め,成果の一部は国際学会等で発表し,典型性の高い情報を用いた視覚デザインに関連する研究成果を学術論文として発表した。2016年度には,予定通り調査結果の解析が進み,本研究における中心的な課題であった発達による描画の変化の検討が実施された。また研究成果の一部は学会誌上や国際学会で発表された。しかしながら,当初予定に含めていた刺激の作成方針策定や実験環境の構築が期間内に実施できなかったため,計画よりもやや遅れていると判断した。

ある枠線に対して,物体を認知処理する際,物体ごとに最適な大きさの比率があり,さらにこの比率は物体の実世界における見えの大きさに比例することが,先行研究で示唆されている。この認知処理特性を視覚教材作成原則において考慮するための基礎的検討として,2017年度は以下の研究活動を行った。まず,前年度選定した無意味物体を用いて,大きさの評定に関する予備的な検討を行った。その結果,単一の無意味刺激セットでは大きさの評定に違いが生じにくく,典型的な大きさの効果を充分に検証できない可能性が示唆された。そのため,複数の無意味物体セットを作成あるいは収集する必要性が生じた。次に,前年度示唆された,発達に従って実世界での大きさと視覚的表象の対応関係の傾きが緩やかになる可能性について,理論的な検討を行った。児童期前期において極めて大きな物体が顕著に大きく描かれることについては,中期・後期と比較して身体が小さいことから,物体の大きさの判断における基準値が小さいために,極めて大きな物体の大きさが極端に大きくなる可能性がある。そのため,参加者の身長と枠線に対する描画の比率の関係性についての検討の必要性が示唆された。また,描画課題による典型性の高い情報による視覚的なデザイン支援に関する実験的検討も行い,初心者にとって困難な条件における支援の有効性を確認した。関連する研究も含め,成果の一部は国内外で発表した。前年度得られたデータの理論的な考察や典型性の応用に関する検討が進んだ。その一方で,2017年度に実施予定であった本実験について,予備的な検討の結果,計画の再考を余儀なくされた。そのため,計画よりも遅れていると判断した。本研究は視覚教材における物体を呈示する際の,認知処理に最適な枠線に対する対象物の大きさについて検討するものである。この認知処理特性を視覚教材作成原則において考慮するための基礎的検討として,2018年度は以下の研究活動を行った。まず,動物の幼体の画像を刺激として,"かわいい"といった接近感情が喚起されやすい画像の認知処理について検討を行った。その結果,これらの画像は中立的な感情を喚起する画像や動物の成体の画像とは異なり,枠線に対する実際の大きさの比率より一定程度小さく表象されることが観察された。このことから,"かわいい"印象を喚起させる対象物は,再認の際のエラーが生起しやすい可能性が示唆された。また,昨年度実施した典型性の高い情報の提供による視覚的なデザイン支援に関する実験的検討の結果を踏まえ,インターフェースを改良し,より有用性の高い参照システムを構築した。さらに,実世界での大きさの異なる複数カテゴリの物体における感性評価について検討を行い,色彩表現への調整によって,刺激に対するポジティブな印象を促進できることが示唆された。ただし各カテゴリにおけるサンプル数が限定的であったため,色彩表現の調整の標準化についてはさらなる検討が必要であることが示唆された。関連する研究も含め,成果の一部を国外や国内で発表した。前年度に収集されたデータについて,整理・分析を進める。