hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
視覚障がい者のための自動朗読システム

当課題では、出来るだけ高品質なラジオドラマを自動的に生成すること、人間によるコンテンツ作成支援を前提とした利用モデルを構築することを目的とした。前者では、発話者ごとに個性を持たせ、同一の音響的パラメータを用いて同一の声色の登場人物として音声合成し、自動生成するラジオドラマを表現力豊かなものにすることが出来る。後者では、背景音楽用や効果音用の音声素材を視聴しながら効率的に選択でき、GUIをベースとした編集機能が実現されている。解析システムの不完全さを後処理システムで補うことになる。実際のシステムの公開、利用促進については今後の課題となった。課題に関わるシステムについての研究状況は、【現在までの達成度】で述べている。今年度の研究実績としては、研究成果であげた論文「視覚障がい者の娯楽使用を想定した物語朗読システムの開発」がある。この論文では、物語朗読システムについて説明し、同システムでは、合成音声による物語の各文の読み上げに加え、会話文の話し手によって声を変えたり、物語世界内で起きた物音を効果音で表現したりすることによって、バラエティに富んだ朗読音声を生成できることを述べている。また、発話者ごとに音響的なパラメータを設定し、異なる人物として発話させるために、会話文の話し手の推定機能を実現し、及び推定結果の評価について述べている。ルールベースの話者推定システムは、精度70%で、物語中の発話文について発話者を推定する。生成された音声を聞いて物語を理解するには、話者同定は重要な要素である。しかし話者推定の精度は70%程度に留まり、この精度ではむしろ聞き手に混乱をもたらす。最終年度の達成すべき事項として、話者推定の判定精度として95%以上となるべきであろう。そのためには照応解析、省略解析を取り入れる必要がある。物語中で、同一の登場人物が様々な表現で参照され、また、ときには省略されることも多いからである。他に最終年度に達成すべき要素として、効果音やBGMを挿入するために、シーンの状況を取得できるようにすること、および視覚障がい者の利用に関する検討があげられる。開発目的のシステムの構成要素について、研究状況を概説する。文脈解析サーバでは、発話文についての人物同定と、文間ポーズ長の自動判定が実現された。別途人手で付与された発話者についての正解情報と照合して、解析精度について議論している段階である。またこの正解データを用いると、判定を機械学習によるものへと発展させることも可能である。音声合成サーバについては、朗読XMLに含まれる感情の表出や韻律の変化の指定については未対応であるが、話者の個別化に対応した音声合成パラメータの変化は実現している。話者の変更は、プロフィールと呼ばれる一連のパラメータ値の組み合わせを複数用意して、プロフィールの選択により実現している。これらにより、基本的な発話文や音素材を重み付きで飽和加算する音声合成サーバの基本部分が完成している。以上の両サーバを組み合わせることによって、目的のシステムのプロトタイプが完成したことになる。プロトタイプ・システムを基にして、目的システムの性能を向上させることは言うまでもないが、プロトタイプ・システムを稼働させることにより、変換される作品や合成音声についての著作権の問題、作品データベースとの連携の方式の検討など、運用、公開上の重要事項の検討を進めることが出来る。また、学会発表4で自然言語処理部を補助/代替する入力支援システムが有効であろうとのコメントを受け、同支援システムを構築し、有効性/効率性を確認した(学会発表3)。支援システムでは、背景音楽用の音声素材や効果音用の音声素材を視聴しながら効率的に選択できる音素材データベースを含んでおり、GUIをベースとした十分な編集機能が実現されている。さらに、学会発表1、2、論文1では、文章の文脈解析の手法が検討されており、物語文を解析して各種の情報を抽出するさいの基礎となる事項について検討されている。対外的な発表はなく、次の学内の卒業研究2件:「ラジオドラマ生成システムにおける発話者同定に関する研究」および、「ラジオドラマ生成システムにおける効果音の割り当てに関する研究」のみである(本学理工学部情報工学EP平成26年度)。「ラジオドラマ生成システム」とは、当課題における自動朗読システムに相当するが、前者は、人物ごとに声質を変えるために物語中の登場人物を抽出する技術についての研究、後者は、ラジオドラマとしての完成度を高めるため文脈からふさわしい効果音を推定する研究であり、両者とも自動朗読システムおよび朗読コンテンツ作成支援システムにおける基礎的な技術である。最終年度の「物語テキストにおける登場人物の同一指示解析」(言語処理学会第22回年次大会、2016年)は、ラジオドラマの自動生成において物語中の発話文の発話者同定の精度向上を目的としている。この技術は、発話者ごとに個性を持たせ、同一の音響的パラメータを用いて同一の声色の登場人物として音声合成するために必須であり、自動生成するラジオドラマを表現力豊かなものにすることが出来る。期間全体として、「視覚障がい者のための物語テキストの自動朗読システム」(第11回情報科学技術フォーラム、2012年)で入力テキストの入力支援システムが有効であろうとのコメントを受け、同支援システムを構築し、有効性を確認した(「ラジオドラマ生成システムと読み上げデータの作成支援」(自然言語処理学会第19回年次大会、2013年))。システムでは、背景音楽用や効果音用の音声素材を視聴しながら効率的に選択でき、GUIをベースとした編集機能が実現されている。

「視覚障がい者の娯楽使用を想定した物語朗読システムの開発」(電子情報通信学会、福祉情報工学研究会、2013年)では、物語朗読システムについて説明し、合成音声による文の読み上げに加え、会話文の話し手によって声を変えたり、物語世界内で起きた物音を効果音で表現したりすることによって、バラエティに富んだ朗読音声を生成できることを述べている。また、発話者ごとに音響的なパラメータを設定し、異なる人物として発話させるために、会話文の話し手の推定機能を実現している。話者推定は精度70%で、精度をあげるために、照応解析、省略解析を取り入れる必要があり、最終年度でその解決を目指した。当課題では、出来るだけ高品質なラジオドラマを自動的に生成すること、人間によるコンテンツ作成支援を前提とした利用モデルを構築することを目指したが、実際のシステムの公開、利用促進については今後の課題となった。当課題では、出来るだけ高品質なラジオドラマを自動的に生成すること、人間によるコンテンツ作成支援を前提とした利用モデルを構築することを目的とした。前者では、発話者ごとに個性を持たせ、同一の音響的パラメータを用いて同一の声色の登場人物として音声合成し、自動生成するラジオドラマを表現力豊かなものにすることが出来る。後者では、背景音楽用や効果音用の音声素材を視聴しながら効率的に選択でき、GUIをベースとした編集機能が実現されている。解析システムの不完全さを後処理システムで補うことになる。実際のシステムの公開、利用促進については今後の課題となった。機械学習による判定器では判定精度に限界があり、完全自動にできる精度が得られなかった。そのため、視覚障がい者の利用を前提とした簡易な朗読システムと、後編集機能を含む朗読コンテンツ作成支援ツールに分割して課題の達成を目指す必要があることが分かった。総合的に判断してMacintosh環境でシステムを開発することになったが、その環境下で動作する音声合成ソフトが市販されていないことが分かった。先に購入した音声合成ライブラリをWindows系サーバに、クライアント系をMacintosh系環境で利用できるように改造中である。上記状況下で担当学生の休学が影響し、研究期間の延長を申請し許可された。自然言語処理「朗読コンテンツの不足」をきっかけに発想した申請当初の目的を再検討し、ある程度の品質を確保しつつ視覚障がい者が簡単に利用できる朗読システムの開発と、コンテンツ不足を補うための朗読コンテンツ作成支援に分割して開発を進める。支援システムとしては自動化が重要であり、依然として話者判定や場面推定の高精度化が重要であることはかわらないが、自動朗読システムでは視覚障がい者が主たるユーザであるのに対し、支援システムでは健常者が主なユーザである。話者判定と場面推定を当研究室の卒業研究で扱ったが、これを基礎に、システムとしての完成を目指す。また、完成したシステムを利用面から評価する。現時点で、(1)音声合成部は完成したが、(2)言語処理部はプロトタイプ程度の完成度に留まる。
間帝国的関係性からみた植民地支配と抵抗―比較・協力・並存・移動の史的構造

本科研の成果公開のひとつの試みとして海外の学術雑誌に特集号の企画書を提出し、12月にアクセプトされた。4人のメンバーが12月から3月にかけて、投稿論文の執筆にあたった。公開国際ワークショップを計画どおり開催できたことに加え、成果の活字化に向けた取り組みが順調であるため。過去3年間の研究を総括しつつ、日本語による研究成果の活字化に取り組む。5月に各科研メンバーの研究内容を共有するための最初の研究会を開催した。また、分担者の西山と中里がそれぞれドイツとイギリスで資料収集を行った。海外の研究者との連携がスムーズにいき、本科研の目標のひとつである研究成果の英語での発表のための機会が確保されつつある。また、研究会も定期的に開催することができ、それによってメンバー間で活発な議論が可能となった。シンポジウムやワークショップを計画どおり開催できたことに加え、共通の史料を全員で読むという新たな試みを始めることができたため。定例研究会では、メンバーによる海外での資料収集の報告に加えて、ゲスト報告者の招聘やメンバーによる著作の輪読を通じて「間帝国」に関する理解を深めていく。また、一次資料を全員で読んだ上で議論する新たな試みを開始する。今年度の末には同志社大学にて国際ワークショップを開催する予定である。また、昨年度の研究活動の一部を活字化すべく学術雑誌の特集号に投稿を計画している。
希土類元素の生体影響

1)希土類元素と微生物との関わりについて特にメチロトローフを用いて検討した。その結果,通性メチロトローフであるMethylobacterium属細菌の希土類元素に対する増殖応答は菌株により異なっていることが明らかになった。さらに,ユウロピウム存在下でコロニー径が大きくなったMethylobacterium sp.EU-1がメタノール及びSmを培地に添加すると生菌数が約10倍増加することを認めた。本菌株のメタノール脱水素酵素を高度に精製,N-末端アミノ酸配列を決定し本酵素の相同性検索を行ったところ,メタノール脱水素酵素の大サブユニットと高い相同性を示したこと及びピロロキノリンキノン(PQQ)-依存性デヒドロゲナーゼファミリーの一員であることが分かった。また,分光光学的解析から補因子としてPQQを有していることが明らかとなった。2)哺乳動物であるマウスにサマリウム酸化物を吸入暴露させた。酸化サマリウム粒子を1m^3あたり15mgで1日7時間吸入させたとき,肺のサマリウム濃度は暴露時間に応じて増加した。1週間暴露または4週間暴露終了の翌日,4週間後,1年後を比較すると肺の濃度は経時的に減少し,粒子は肺に取り込まれ,時間経過とともに一部は肺から消失すること,暴露時間及び暴露量により,肺からの排泄割合は異なることが分かった。下肢頚骨にはサマリウムが分布し,その濃度は暴露期間に依存すること,暴露終了翌日より4週間後の方が濃度が増加すること,1年後には暴露終了翌日とほぼ同程度まで減少し,長期にわたりサマリウムが蓄積することが確認された。サマリウム粒子の吸入実験から暴露総量だけでなく,暴露濃度と期間により生体影響が異なることが示唆された。1.微生物に及ぼす影響希土類元素はエレクトロニクス産業、自動車工業、情報産業などのハイテク産業や医療分野にとって不可欠な元素となっている。本研究では、微生物に及ぼす希土類元素の影響について検討した。土壌系及び水系試料から、Ce存在下でコロニーの周囲に粘性物質を生産している細菌を分離した。この細菌は、16S rDNA解析結果及び菌学的特徴からBradyrhizobium属と同定された。粘性物質はCe, La, Pr, Ndなどの軽希土類元素に加え、マンニトール存在下でも生成された。Ceあるいはマンニトール存在下で生産された粘性物質の構造は、機器分析結果から、ともにラムナンと推定され、その結合部位として1,4-位、1,3-位及び1,2,4-位の結合がおよそ6:1:3の割合からなることが示唆された。2.哺乳類に及ぼす影響Smには自然放射性核種である^<147>Smが15%ほど含まれており、体内・被ばくが起こる可能性があるため、経口摂取によるSm化合物の生体影響を検討した。ICR系雄性マウスにSm化合物として、酸化物、塩化物及び合金を用い、5%グルコース溶液に懸濁または溶解し、0.3mL/匹宛強制胃内投与した。投与量はSmとして1回に3mg(100mg/kg体重に相当)とし、1日おきに3回投与した。肝、腎、脾、肺、骨(下肢)、および尿と糞のSm濃度を測定した。体重、臓器重量への影響はなかった。投与後3週間ではSmCl_3群とSm_2O_3群のSm濃度は1/21/10に減少し、体外へ排泄されると考えられた。尿中Sm濃度は対照群で約0.1ng/mL程度であるのに対し、SmCl_3群は37倍高く尿中への排泄が示されたが、他の化合物では対照群との差は明らかでなかった。糞中Sm濃度もSmCl_3群の投与開始2週間後で対照群の23倍高い値を示した。経口摂取したSm化合物は塩化物では僅かに体内に吸収されるが、酸化物は非常に吸収されにくく、また合金は殆ど吸収されなかったことから体内蓄積はおこりにくい。1)微生物に対する影響Eu存在下でコロニー径が拡大したEU-2株の菌学的特徴及び16S rDNAの系統解析及び本菌株が菌塊形成能を示したことから、N.ramosa EU-2と同定した。30μM希土類元素含有1/100肉汁寒天培地にて本菌を30°C、10日間培養しコロニー径を測定したところ、Euで1.3倍、Gdでは1.8倍拡大した。その他の元素では影響がないか、阻害的に作用した。生体関連元素では、コロニー径の拡大は認められなかった。以上の結果はEU-2株の増殖にEuとGdが特異的に作用していることを示している。軟寒天培地を用いて、EU-2株め運動性とEuとの関連を調べた結果、Eu無添加時に比べ添加時に大きなコロニーを形成したことから、スウォーム形成能を有することが分った。同液体培地で培養したところ、Eu添加時に生菌数が10倍ほど増加し、液体培養においてもEuは本菌株の増殖を促進した。Eu無添加の場合に生菌数の測定値に大きなバラツキが認められたが、これは510個ほどの細胞が菌塊を形成しているためであった。2)マウスに対する影響雄性マウスを吸入暴露装置にて、Sm_2O_3を濃度15mg/m^3にて5日間/週、1日7時間の条件で1週間または4週間暴露した。

1週間暴露では体重に異常は見られず、対照群と有意差は認められなかった。尿量は対照群に比べ1.21.6倍ほど多かったが、腎障害の可能性は低かった。4週間暴露中体重は特に変化は認められなかったが、暴露終了後幾分増加抑制が見られた。飼育日数がさらに経過すると再び対照群と同程度になった。4週間暴露翌日の臓器重量は肺、脾臓、腎臓が増加、精巣は減少する傾向を示した。HE染色した肺切片に炎症は見られなかった。透過型電顕観察において、肺胞内や間隙に微粒子が認められ、EDX分析においてこの微粒子中にSmのピークが検出された。以上、Sm_2O_3の毒性は低いものの、微粒子が一部肺に取り込まれることから、長期暴露の生体影響が考えられる。(1)微生物への影響(2)マウスへの影響希土類化合物の生体影響を明らかにするために,吸入暴露したサマリウム化合物微粒子の体内挙動を追跡した。雄性マウスに吸入暴露装置でSm_2O_3を1日7時間,1または4週間吸入させたところ,4週間暴露で体重増加抑制及び肺重量の増加が認められた。暴露終了翌日の肺中Sm濃度は,それぞれ50,120μg/gで,暴露期間に対応した。さらに,4週間経過すると1/51/2に低下し,肺に取り込まれたSmは時間と共に肺から消失することが分かった。非常に低濃度ながら,肝>腎,脾>精巣の濃度順でSmが取り込まれ,暴露期間に対応し,暴露終了後減少した。下肢頚骨にもSmが暴露期間依存的に取り込まれることが分かった。他臓器と異なり,暴露終了翌日に比べ4週間後に濃度が増加することから,血流を介してSmの一部が骨に移行すると考えられた。肺には明らかな炎症等の変化は認められなかったが,4週間暴露では吸入粒子が肺胞内や間隙に取り込まれることが電顕像から分かった。1)希土類元素と微生物との関わりについて特にメチロトローフを用いて検討した。その結果,通性メチロトローフであるMethylobacterium属細菌の希土類元素に対する増殖応答は菌株により異なっていることが明らかになった。さらに,ユウロピウム存在下でコロニー径が大きくなったMethylobacterium sp.EU-1がメタノール及びSmを培地に添加すると生菌数が約10倍増加することを認めた。本菌株のメタノール脱水素酵素を高度に精製,N-末端アミノ酸配列を決定し本酵素の相同性検索を行ったところ,メタノール脱水素酵素の大サブユニットと高い相同性を示したこと及びピロロキノリンキノン(PQQ)-依存性デヒドロゲナーゼファミリーの一員であることが分かった。また,分光光学的解析から補因子としてPQQを有していることが明らかとなった。2)哺乳動物であるマウスにサマリウム酸化物を吸入暴露させた。酸化サマリウム粒子を1m^3あたり15mgで1日7時間吸入させたとき,肺のサマリウム濃度は暴露時間に応じて増加した。1週間暴露または4週間暴露終了の翌日,4週間後,1年後を比較すると肺の濃度は経時的に減少し,粒子は肺に取り込まれ,時間経過とともに一部は肺から消失すること,暴露時間及び暴露量により,肺からの排泄割合は異なることが分かった。下肢頚骨にはサマリウムが分布し,その濃度は暴露期間に依存すること,暴露終了翌日より4週間後の方が濃度が増加すること,1年後には暴露終了翌日とほぼ同程度まで減少し,長期にわたりサマリウムが蓄積することが確認された。サマリウム粒子の吸入実験から暴露総量だけでなく,暴露濃度と期間により生体影響が異なることが示唆された。
遷移金属内包シリコンクラスター薄膜における銅の拡散防止機構解明と拡散係数制御

新しい半導体薄膜である「遷移金属(M)原子内包シリコン(Si)クラスター(MSin, n: 716)をランダムに配列したアモルファスシリサイド膜(MSin膜)」において、MSin膜の遷移金属種MとSi組成nを系統的に変えることで、Cuイオンの拡散防止機構を明らかにすることを研究目的とした。今年度、様々なn値のWSin膜とCuの積層構造を作製し、熱処理による反応性を系統的に調べた。Cu/WSin積層構造では、WSin膜がほとんどSiで構成されているにもかかわらず、熱処理による相互拡散と抵抗上昇が抑えられた。特に、n=8と12では、Cu/SiO2およびCu/Taと同様に、300度の熱処理後も抵抗値がほぼ一定であり、高い熱的安定性を示した。WSin膜では、構成要素のクラスターが強固な共有結合を形成することで、優れた熱的構造安定性を持っており、Si原子のCu膜中への熱拡散が、抑えられている。また、第一原理計算より、WSinクラスター単体はn=8および12で低い電子親和力を示し、Cuからの電子供与を阻止する性質を持つ。従って、=8と12のWSin膜はCuのイオン化を抑制することで、反応が生じないと考える。以上より、WSin膜はSiリッチ組成であるにもかかわらず、Cuとの反応が抑制される。特にn=8と12で抑制効果が大きいことを明らかにした。これらの研究結果について、学術論文1件、国際会議2件、国内会議3件の発表を行った。当初の予定通り、MSin膜のSi組成nを系統的に変える実験を行い、Cuイオンの拡散防止機構を、実験結果と第一原理計算の両面から詳細に調べた。今後、Cu以外の金属の拡散特性を調べる。拡散金属として、高い拡散係数を有するイオン性金属のNaとLiが候補となる。特に、Liは二次イオン電池材料として利用されており、MSin膜中のLiの捕獲密度が高ければ、負極材料への応用展開が期待できるため、この研究は技術的にも意義が大きい。さらに挑戦的な研究として、MSin膜のCuの拡散係数を外部電界や外部からのキャリア注入で制御することを試みる。これを動作原理として、Cu配線を断続する新規デバイスが可能となり、LSI製造後に回路接続を再構成可能な集積回路を実現できる。そのためには、MSin膜中の原子電荷を外部電界で変調できる1020 /cm3程度に制御する必要があり、MSin膜の材料特性と拡散防止機構の定量的な解明が重要となる。計画していた実験を後ろ倒ししたため、外注分析費用分を次年度に使用する計画である。
ロボティクスとアントレプレナーシップの領域横断的研究

本研究プロジェクトでは、ロボティクスとアントレプレナーシップの領域横断的研究成果として、ロボッティクス分野での大学発ベンチャーを創出することを目的としたものである。当初は、山口大学における研究プロジェクトとして起案したが、研究代表者の高瀬が京都大学に転出したため、研究計画を変更した。京都大学は、指定国立大学として、学内に大学ベンチャーファンドやコンサルティング会社を持ち、より産学連携活動をより積極的におこなう必要があり、研究成果は、結果として、いくつかの競争的資金を獲得し、大学発ベンチャーの創出や投資として結実した。特に、起業家育成という点においては、産学連携本部側からビジネススクールに対して、大学発ベンチャーの経営者候補の育成が求められた事情もあり、熟達した起業家の意思決定に関する理論として、エフェクチュエーションに基づく起業家育成プログラムを開発したこともあり、その普及活動をおこなった。その結果、正式科目としてビジネスプランを開発する講座のみならず、課外活動、同窓会活動として起業活動を推進する「起業部」の発足することとなった。代表者の高瀬が移籍した京都大学ビジネススクール・京都モノづくりバレー(JOHNAN)寄附講座における研究会のアウトリーチ活動は、京都大学工学研究科メカトロニクス研究室との連携によって、寄附元企業の経済産業省スタートアップファクトリー事業採択、群知能のJAXAへの採択と、World Robotics Challengeレスキューロボット部門優勝機への技術供与協力とつながり、ロボティクス分野の産学連携と起業家育成へのエコシステム形成への原動力となった。初年度は、ロボティクスとアントレプレナーシップについて、各代表・分担者が、カーネギー学派の人工知能、認知科学、近代組織論を再検討し、人工物の設計の観点から方法論の検討をおこなった。ロボット、スタートアップ、市場、と相互に関連する三つの次元のシステム(人工物)と捉える必要がある。より汎用性の高い議論としては、産業技術総合研究所からのスタートアップを想定した、吉川(2009)の「本格研究」「第二種基礎研究」の提言があるが、iRobotのMIT人工知能研究所からのスタートアップの詳細と阪神淡路大震災を萌芽とし、東日本大震災以降の廃炉研究で本格化したレスキューロボットの比較事例を基礎研究に遡って辿り、先行研究のレビューとアクションリサーチの方法論の開発をおこなった。アシストカー、3次元計測技術の解体業への転用の他の案件としては、当初、ロボットオリンピックが有望であったが、昨年度、スポーツ庁が発足し、大学スポーツの事業化、いわゆる日本版NCAAがスタートしたため、スマートスタジアム構想やスマートフォンを端末とした決済インフラの構築など、有望な出口戦略の展望が立ちつつある。意図せざる別用途の開発は熟達した起業家の意思決定の特徴であるエフェクチュエーションで示唆されている点である。次年度以降、防災対策利用と商業利用のデュアルユースを想定し、社会実装、市場化のための法制化も含めた制度設計への提案、大学発ベンチャーファンドからのロボット・ベンチャーへの投資スキームの検討のための産官学の研究会をおこなう予定である。ロボティクス分野においては多種多様なロボットのプロトタイプ(試作)が研究目的で提案される一方、経営学分野では、第三者の立場から過去の開発プロジェクトのケーススタディをインタビュー調査から実施する以外、方法論が整備されていなかったため、プロトタイプの事業化やスタートアップの出口戦略に経営学者が関与することがなかった。しかしながら、アシストカー、京都大学とべステラ社の共同研究(3次元計測)や日本版NCAA(ロボティクスのスポーツへの転用)については、経営学者がベンチャー支援を目的にリエゾン活動に関与し、具体的な提案内容が反映されていることから、社会実験研究に近い形で、研究報告ができる状況になりつつある。端的には、当事者としてのオートエスノグラフィーと、調査協力者に対してのオーラルヒストリーインタビューを組み合わせることで、プロジェクトに関する「複数の視点からの重層的な記述の有無」が、研究とノンフィクションを峻別するポイントであることを、本研究の方法論的貢献と考えている。一方、研究発表、研究論文としては、まだ未発表の状況にあるため、それらが次年度以降の課題である。昨年度は、(b)アシストカーの事業化、(d)特区制度の活用、社会実験については、研究筆頭者の高瀬が、京都に転籍したため困難となってしまったが、(c)レスキューロボットの技術転用の実施については、順調に推移し、建設現場の解体作業への転用は、大学内のベンチャーキャピタル部門の協力を得て、具体的なスタートアップの案件として成長しつつある。内閣府Impactにおけるタフロボティクスでなされている原発の廃炉技術の基礎研究の、解体作業への応用は、出口戦略が明確であることからも、有力な上場案件として期待されるまでとなった。単に技術の追求だけでなく、スタートアップのマネジメントに、実務も理論にも精通している経営学研究者がアクションリサーチとして参画している点、理論的にも実務的にも貢献が大きい。京都モノづくりバレーの寄附講座による、2020年に本大会が実施される、ワールド・ロボティクスサミットへの協力、京都モノづくりバレーにおける文理融合型の研究会の実施、その他、高速ビジョンと連動したVRやAR等のスポーツ分野へのロボット技術への転用、日本版NCAAによるマイナンバーカードの活用(スマートスタジアム)など、具体化しつつあるアクションリサーチが順調に進んでいる。人工物の設計の観点から、ロボッティクス・システムと事業システムが連動させることが要諦であり、最終年度は、社会実装と事業化の両面から、具体化し、理論的側面から検討する予定である。

ロボティクス分野においては多種多様なロボットのプロトタイプ(試作)が研究目的で提案される一方、経営学分野では、第三者の立場から過去の開発プロジェクトのケーススタディーをインタビュー調査から実施する以外、方法論が整備されていなかったため、プロトタイプの事業化やスタートアップの出口戦略に経営学者が関与することがなかった。一方、解体作業のロボット技術の転用(三次元計測技術の活用)や日本版NCAA(スマートスタジアム、電子チケット等)については、経営学者がベンチャー支援を目的にリエゾン活動に関与し、具体的な提案内容が反映されていることから、社会実験研究に近いアクションリサーチとして研究報告が可能な状況になっている。大学発ベンチャーの研究者としては、大学発ベンチャーのビジネスプランの策定に関与し、競争的資金の獲得や、大学ベンチャーファンドからのスタートアップへの出資、そして、キャピタルゲインによる大学へのリターンに至るまで、継続的にコンサルティングとリサーチを同時並行的に進めていくことがその役割であり、そのモデルとなることを本研究は想定している。本研究プロジェクトでは、ロボティクスとアントレプレナーシップの領域横断的研究成果として、ロボッティクス分野での大学発ベンチャーを創出することを目的としたものである。当初は、山口大学における研究プロジェクトとして起案したが、研究代表者の高瀬が京都大学に転出したため、研究計画を変更した。京都大学は、指定国立大学として、学内に大学ベンチャーファンドやコンサルティング会社を持ち、より産学連携活動をより積極的におこなう必要があり、研究成果は、結果として、いくつかの競争的資金を獲得し、大学発ベンチャーの創出や投資として結実した。特に、起業家育成という点においては、産学連携本部側からビジネススクールに対して、大学発ベンチャーの経営者候補の育成が求められた事情もあり、熟達した起業家の意思決定に関する理論として、エフェクチュエーションに基づく起業家育成プログラムを開発したこともあり、その普及活動をおこなった。その結果、正式科目としてビジネスプランを開発する講座のみならず、課外活動、同窓会活動として起業活動を推進する「起業部」の発足することとなった。代表者の高瀬が移籍した京都大学ビジネススクール・京都モノづくりバレー(JOHNAN)寄附講座における研究会のアウトリーチ活動は、京都大学工学研究科メカトロニクス研究室との連携によって、寄附元企業の経済産業省スタートアップファクトリー事業採択、群知能のJAXAへの採択と、World Robotics Challengeレスキューロボット部門優勝機への技術供与協力とつながり、ロボティクス分野の産学連携と起業家育成へのエコシステム形成への原動力となった。
微生物フィルターによる排気中の臭気成分の除去に関する研究

悪臭公害は早急に解決しなければならない重要な社会問題であるが、その対策は、他の公害に比べて非常に遅れている。その理由は、その対策が非常に難しく、しかも多大の設備と費用とを必要とするからである。われわれは数年来、悪臭性の農水畜産廃棄物を極めて短時間に無臭化する無臭化微生物群を見い出し、これらの微生物が臭気成分を酸化分解し無臭化することを見い出している。そこで、今年度は、臭気成分の中でも主要な硫化水素の無臭化を行う微生物を見い出し、適当な支持体に固定化しバイオフィルターを作成し、硫化水素の除去の実験を行った。無臭化微生物群の中から硫化水素除去能の高い細菌を分離し、これをRhodococcus sp.と同定した。本菌株を豚ふんに純粋培養し、これと多種多様の無臭化微生物群を含む混合培養物とで無臭化装置を作製し硫化水素の除去能の試験をした。その結果、純粋培養物の方が硫化水素除去能が1.5倍高く、250ppmの硫化水素を12【m^3】/kg/dayで12日間完全に除去した。これは、それぞれの臭気成分に応じた無臭化微生物を用いてバイオフィルターを作製した方が、より効率的であることを示す。ついで、本菌株を種々の担体の中からオガクズを選び固定化した。このバイオフィルターが硫化水素除去の為の至適水分量は3840%であり、110ppmの硫化水素を3.2【m^3】kg/dayで18日間完全に除去した。これは水分量を一定しない培養の3倍の能力を示した。水分量の調整に培地を用いると除去能は一層増強された。また、除去能を失ったフィルターを再培養するとその除去能は回復した。除去された硫化水素は、バイオフィルター内で単体硫黄、硫酸根及び亜硫酸根などに酸化されて無臭化されていた。固定化する菌数を変化させると、菌数が多い程硫化水素除去能は増大した。本菌株の1細胞当りの硫化水素除去量は硫黄に換算して、2.99×【10^(-9)】g-S/cellであった。本フィルターは活性炭と同等の硫化水素除去能を示した。
イオンビーム・傾斜膜相互作用によるスピン偏極発生の系統的研究

1.本研究は傾斜膜を通過したイオンビームに発生する、原子,原子核のスピン偏極現象に注目し、その一般的特性を理解するとともに、この現象を利用して、偏極原子核を生成する方法を確立することを目指している。この現象に関する従来の知見はビーム・エネルギーが数百KeV/核子の領域に限定されているが、実用上も、又、現象を理解する上でも重要な高エネルギー領域のデータを得ることを当面の目標とした。2.高エネルギーのイオンビームの核偏極を測定するには従来の可視光による方法では限度があるので、クーロン励起過程における散乱の非対称度を利用した、偏極測定法をあらたに開発した。この方法では、原子核偏極したビームを二次ターゲットで散乱させ、左右非対称度をSSDで検出する。又、ターロン励起過程であることを判別するためにγ線の同時検出を行い、さらに、データの精度を高めるために傾斜膜の角度を定期的に自動反転する機構を採用した。この装置を実現するため、NcI検出器、データ収集用CAMACモジュール、制御用ミニ計算機を、本科研費ご購入整備した。3.実験は理研リニアックを用いて行い、最初の試みとして35MeVのAlイオンのスピン特性をしらべた。その結果、(1)新たに開発したクーロン励起偏極測定法が、効率分解能ともに極めて優れた方法であることが確立し、(2)核子当り1MeVを超える高エネルギー領域でも数%に及ぶ核偏極が実現すること、(3)高次の偏極テンソルが有為な値をもつこと、等の新事実が明らかとなった。今後、エネルギーやイオン種に対する依存性を、さらに系統的に、しらべる予定である。
二成分情報伝達系におけるセンサー型ヒスチジンキナーゼの分子スイッチ機構の解明

二成分情報伝達系の持つ多様性を分子レベルで理解するためには、多様なセンサードメインが如何にして普遍的なHKドメインの自己リン酸化を制御しているのか、つまり、センサー型ヒスチジンキナーゼの分子スイッチ機構に隠された普遍性と多様性を明らかにすることが本質的である。この目的を達成するために、本申請研究ではSynechocystis由来の光センサー型ヒスチジンキナーゼCph1とRhodospirillumcentenum由来の光センサー型ヒスチジンキナーゼPprの比較を行ってきた。昨年度までに、Pprに関して、N末端のPYPドメインを含む、長さの異なる断片の発現系の構築し、精製法の確立してきた。本年度は、特に、PYPドメインのみを含む断片(Ppr-PYP)について、その光反応、及び光反応過程で生じる高次構造変化を、可視吸収分光法、円二色性分光法(CD)を用いて調べた。この結果、Ppr-PYPはEctothiorhodospira halophila由来のPYP(E-PYP)に比べ、1000倍以上活性中間体の寿命が1000倍以上長くなっていることがわかった。また、詳細に光反応を調べたところ、Ppr-PYPでは、L中間体も著しく安定化されていることが明らかとなった。さらに、CDの結果から、Ppr-PYPの活性中間体は、E-PYPですでに確認されている、2次構造が大きく失われるような大きな構造変化が生じていないことが示唆された。これらの特徴は、E-PYPで、近年明らかになってきた、活性中間体の前駆体のもつ性質に類似しており、本研究で用いた断片でみられる活性中間体様状態は、活性中間体の前駆体であることが示唆された。前駆体から実際の活性中間体への転移に、C末端領域のドメインが関与していると考え、C末端領域のドメインを含む断片に対し、詳細な光反応解析を行い、活性中間体の蓄積に関与するドメインの同定を試みている。並行して、Cph1の活性状態・非活性状態のX線溶液散乱測定を行った。しかしながら、これらの状態の間で、期待されたドメイン配置構造の変化は観測されなかった。この原因は、Cph1のリン酸か状態にあると考え、現在、リン酸化Chp1の調製を試みており、試料調製が済み次第、X線溶液散乱測定を行う予定である。この目的を達成するために、本申請研究ではSynechocystis由来の光センサー型ヒスチジンキナーゼCph1とRhodospirillumcentenum由来の光センサー型ヒスチジンキナーゼPprの比較を行うことを予定している。Cph1の大量発現系はすでに構築しているが、本年度は、特に、全長Pprのクローニング・大量発現系の構築を行った。Pprは光センサードメインとしてPYPドメインを有している。PprにおけるPYPドメインの光反応の特徴を明らかにするために、PYPドメインのみを含む断片(P-PYP)の発現系の構築も行った。P-PYPの光反応を、これまでに数多くの研究がなされているEctothiorhodospira halophila由来のPYP(E-PYP)との比較したところ、P-PYPはE-PYPと類似した光反応サイクルを有することが明らかとなった。一方で、その光反応速度を比較したところE-PYPでは数100ミリ秒で反応サイクルが終わるのに対し、P-PYPでは1000秒程度要することが明らかとなった。さらにPprの光反応を測定し、活性中間体の崩壊速度を比較したところ、PprはP-PYPに比べ若干速度が増加していることが明らかとなった。この結果は、センサードメインと信号出力ドメインの間の相互作用が光反応速度にも影響を与えていることを示唆している。光反応に影響を与える相互作用部位を同定するために、PYPドメインを含む長さの異なる断片を作成し、それらの光反応を比較した結果、PYPドメインと信号出力ドメインの間にあるリンカーを含む断片では、その反応速度に違いが見られた。この結果から、PYPドメインはこのリンカードメインとの相互作用を介して、C末端領域の信号出力ドメインの機能発現調整を行っている事が示唆された。

この結果、Ppr-PYPはEctothiorhodospira halophila由来のPYP(E-PYP)に比べ、1000倍以上活性中間体の寿命が1000倍以上長くなっていることがわかった。また、詳細に光反応を調べたところ、Ppr-PYPでは、L中間体も著しく安定化されていることが明らかとなった。さらに、CDの結果から、Ppr-PYPの活性中間体は、E-PYPですでに確認されている、2次構造が大きく失われるような大きな構造変化が生じていないことが示唆された。これらの特徴は、E-PYPで、近年明らかになってきた、活性中間体の前駆体のもつ性質に類似しており、本研究で用いた断片でみられる活性中間体様状態は、活性中間体の前駆体であることが示唆された。前駆体から実際の活性中間体への転移に、C末端領域のドメインが関与していると考え、C末端領域のドメインを含む断片に対し、詳細な光反応解析を行い、活性中間体の蓄積に関与するドメインの同定を試みている。並行して、Cph1の活性状態・非活性状態のX線溶液散乱測定を行った。しかしながら、これらの状態の間で、期待されたドメイン配置構造の変化は観測されなかった。この原因は、Cph1のリン酸か状態にあると考え、現在、リン酸化Chp1の調製を試みており、試料調製が済み次第、X線溶液散乱測定を行う予定である。
破骨細胞分化を促進する微小環境形成細胞に注目した骨リモデリング制御治療の確立

申請者は、今までに歯根膜の圧迫による血流障害が生み出す低酸素状態と骨リモデリングに注目して研究を行ってきた。一連の研究の中で、破骨細胞形成に重要な非破骨細胞であるCXCR4+CD45-細胞が、様々なサイトカインを分泌して破骨細胞分化を促進する微小環境をつくることを明らかにした。そこで、本研究では下記の計画項目により、骨リモデリングのバランスを消失した炎症時や低酸素状態におけるCXCR4+CD45-細胞の役割を明らかにし、病態時におけるCXCR4+CD45-細胞の機能制御による骨破壊抑制をターゲットとした新規治療法の可能性を提示することを研究目的とする。1)破骨分化促進細胞CXCR4+CD45-細胞のin vitro病態モデルにおける破骨細胞形成への関与2)破骨分化促進細胞CXCR4+CD45-細胞のin vivo病態モデルにおける破骨細胞形成への関与3)CXCR4+CD45-細胞の機能抑制による骨破壊の抑制効果の検討本年度は「1)破骨分化促進細胞CXCR4+CD45-細胞のin vitro病態モデルにおける破骨細胞形成への関与」を検討することとした。まず、マウス大腿骨の脱灰切片を作成し、CXCR4+CD45-細胞の局在を調べるために免疫染色を行った。その結果、申請者が予想した通りマウス大腿骨骨髄内にCXCR4+CD45-細胞の存在を認めたことで、CXCR4+CD45-細胞が破骨細胞分化に関わる微小環境形成に関与している可能性がさらに高まった。そのことを踏まえて、現在はマウス骨髄細胞を用いて炎症時および低酸素状態下での破骨細胞培養を継続的に実施し、安定した培養手技の確立を図り、データを集積している。CXCR4+CD45-細胞が破骨細胞形成に対して影響を与えているのか、さらにどのように影響を与えているのかを今後解析していく。骨切片の免疫染色手技は確立したものの、炎症時におけるCXCR4+CD45-細胞が破骨細胞形成に与える影響およびその詳細については現在解析中である。しかし、骨髄細胞は従来の方法でソーティングすることによってバイアビリティーがかなり減少してしまい、培養実験がうまく進行しないことが多かった。しかし、一部のテクニックを変更することで格段に細胞のバイアビリティーを保つことに成功し、現在ではソーティング後の破骨細胞培養の成功率があがっている。今後の研究に与える影響は非常に大きいと考えられる。また、現在はマウスの実験と並行してヒト骨髄細胞からの破骨細胞培養を行っている。この時期にヒト骨髄に対してもFACSおよび細胞ソーティングの技術を確立しておくことで、今後の実験が円滑に進むと考えられる。まずはマウス骨髄細胞を用いて、炎症時および低酸素下における破骨細胞培養実験手技を確立し、CXCR4+CD45-細胞が破骨細胞形成に与える影響の評価を行い、さらにそのメカニクスについて解析を進める。加えて、CXCR4+CD45-細胞のin vivo病態モデルを用いた実験手技の確立を図る。

この時期にヒト骨髄に対してもFACSおよび細胞ソーティングの技術を確立しておくことで、今後の実験が円滑に進むと考えられる。まずはマウス骨髄細胞を用いて、炎症時および低酸素下における破骨細胞培養実験手技を確立し、CXCR4+CD45-細胞が破骨細胞形成に与える影響の評価を行い、さらにそのメカニクスについて解析を進める。加えて、CXCR4+CD45-細胞のin vivo病態モデルを用いた実験手技の確立を図る。FACSを用いた実験に伴う抗体の購入に予算を当てていたが、効率的に抗体を使用できたことで今年度の物品にかかる支出を抑えることができた。また、今年度は遠方での学会発表の機会がなかったため、旅費も使用することがなかった。翌年度は炎症および低酸素状況下において、CXCR4+CD45-細胞が破骨細胞形成に与える影響およびそのメカニクスを解析する上で、FACSを使用する頻度が高くなる。さらに、メカニクスの解析にあたって免疫染色、遺伝子解析、タンパク質の解析等が必要となることが予想されるため、次年度使用額は消耗品の購入に当てさせていただきたいと考えている。また、実験データの集積と解析が進めば、学会発表の機会も設けたいと考えている。
分子標的薬のPK解析とメタボロミクスを駆使した高精密治療戦略法の構築

本研究において申請者らは、癌治療に用いられる分子標的薬の高精密治療戦略を立てることを目的とし、分子標的薬の動態的特性と薬理作用ならびに副作用の指標となる予測マーカーを抽出することとした。まず、分子標的薬の副作用の発現時期から、投与初期の薬物動態が副作用の発現と関連すると考え、投与開始から7日間の分子標的薬の薬物動態学的な解析から、副作用の発現と関連する因子を抽出した。一方、分子標的薬服用前後の患者血清を用いて予試験的にプロテオーム解析を行い、解糖系/糖新生、TCAサイクル、クエン酸回路に関連する生体内物質における治療効果の有/無群にて差が認められた。まず、継続的な患者毎の分子標的治療薬の血中濃度モニタリングを行ったところ、ソラフェニブについては、1か月以内の中止や減量を伴う副作用を予測することが可能な候補マーカーである薬物動態学的パラメーターを見出すことができた。次にソラフェニブ治療を受けている肝細胞癌患者を対象に治療開始前、ならびに治療開始から8週後のCTによるがん細胞増殖抑制効果の判定時の血清を用メタボローム解析を試みた。ソラフェニブ投与により肝細胞癌の縮小効果が認めれらた患者あるいは、病状の進行なしの患者と肝細胞癌の増大が認めれらた患者間でのディファレンシャルデスプレイ法にて治療効果と関連のある生体内因子の絞り込みを行っているところである。肝細胞癌患者に対するソラフェニブの1か月以内の中止や減量について予測可能な薬物動態学的パラメーターを見出したので、予測因子になりうるか否かを症例数を増やして精査中である。さらにソラフェニブを安全にかつ有効に長期間(>6か月)服用するためのソラフェニブ、および主要代謝物のトラフ値を算出した。一方、ソラフェニブ投与前の検査値を含む患者情報から、服用後の上述の薬物動態学パラメーターと非常によく相関する情報として肝機能検査値であるASTやALT、D-BILなどが抽出された。今後、詳細な解析が進めば、ソラフェニブの服用前に服用後の副作用による中止や減量が予測可能となる。また、ソラフェニブ治療を受けている肝細胞癌患者をウイルス感染の有無(ー, B型, C型)に分けて、治療前、治療後の血清を用いたメタボローム解析を行った。解糖系/糖新生、TCAサイクル、クエン酸回路においてウイルス感染の有無による差が認められたが、今後症例数を増やして検討する必要がある。肝細胞癌患者に対して唯一承認されている分子標的薬、ソラフェニブを用いた治療において一か月以内の中止や減量を予測可能なパラメーターとして投与開始から1週間の早朝トラフ値を結んだ血清中濃度時間曲線下面積値が抽出された。さらにソラフェニブの長期服用症例から、安全で治療効果の期待できるトラフ値血清中濃度を算出し、これらをまとめて論文として公表した。一方、ソラフェニブ服用前に副作用発現予測し、服用の中止を回避する目的で、患者検査値と副作用発現の有無、服用継続期間との関連は引き続き精査を行っていく。これに加えてソラフェニブ服用前後の患者血清を用いたメタボローム解析についても引き続き行っていく。分子標的薬のソラフェニブを用いた肝細胞癌患者の治療において、副作用の予測因子を絞りこむことができ、副作用を回避し、治療を継続するためのトラフ値の目安を提案することが可能となり、研究は、概ね順調に進展していると考えている。医療薬学・薬物動態学肝細胞癌患者を対象としたソラフェニブ服用開始から1か月以内に副作用による減量や服用中止を予測できる候補因子を絞り込むことができたので、これらの候補因子が実臨床にて有用なバイオマーカーとなりうるのか否かを対象患者数を増やして精査する。分子標的薬、ソラフェニブにおいては、肝細胞癌患者を対象に副作用を予測できる因子の絞りこみを行うことができ、概ね順調に研究は進展していると考えている。当初株化細胞を用いたメタボロームの実験を最初に行うことを考えていたが、ソラフェニブ服用肝細胞癌患者の血清を用いた解析を先行させた。現在、順次鳥取大学医学部附属病院での研究を遂行するための準備を行っており、2015年度からは、全面的に研究開始となる予定である。肝細胞癌患者を対象としたソラフェニブ服用開始から1か月以内に副作用による減量や服用中止を予測できる候補因子を絞りこむことができたので、今後対象患者数を増やし、候補因子が実臨床にて実際に有用なバイオマーカーとなりうるのかについて精査していく。今後、鳥取大学医学部附属病院においても患者検体を測定していくため、カラムや試薬、移動相などの購入、関連領域の情報収集費や成果発表に充てる予定である。既に、前任の東北大学病院にて872,727円分を執行した。平成26年2月1日付けで鳥取大学医学部附属病院に異動後、研究の基盤から立ち上げる必要があり、年度内の使用とならなかった。

今年度は、鳥取大学医学部附属病院にて研究基盤を整備して新たに研究を立ち上げるので、昨年度の残金は、全て消耗品費を予定している。
中高年齢者のタイプA行動特性と自律神経バランスに関する基礎的、応用的研究

近年、日本人の死因の中で心臓病の占める割合が著しく増加している。これは我が国において急激な都市化、文明化、高度情報化の進展に伴い、社会的環境が非常に多くのストレスを生み出していることに起因する、と考えられている。また、それに伴いタイプA行動と呼ばれる冠状動脈性心疾患を発病しやすい行動パターンが注目されている。このタイプAという概念はアメリカの中高年齢者において確立された者であるゆえ、本研究では中高年齢男性の行動特性と自律神経バランスの関連を特に心拍変動性を指標として検討した。対象は、タイプA6名(平均年齢41.7±4.2才)とタイプB5名(平均年齢44.2±6.6才)であり、タイプ判定は構造化面接に準じた面接を実施し決定した。各対象者に対して、実験室内で仰臥位安静30分させた後に、15分間の安静時データを記録した。測定項目は、心電図、連続血圧、呼吸であった。データは、データレコーダーによる磁気記録を行い、オフライン解析した。心電図はA/D変換した後、最大エントロピー法によるスペクトル解析を行い、LF成分とHF成分の中心周波数とパワーを求めた。また、自律神経バランスの指標とされるLF/HF比を計算した。その結果、タイプB群では、LF/HF比は2.0±0.5であったのに対して、タイプA群では、3.1±1.3と自律神経バランスは交感神経系優位な状況を呈していた。しかしながら、現時点では被験者数が不足しているため、有意の差を認めるには到らなかった。今後、被験者数を増やすと共に、本研究のもう一つの課題である応用的研究として、現場の頭脳労働者の自律神経系の変動を捉えること研究を実施したい。
確率構造の変化の速度が非定常スペクトルの推測に与える影響について

本研究は、気象や海象の観測データに代表されるように確率構造が緩やかに変化する非定常な時系列に関する統計的推測方法の検討を主たるテーマとしており、確率構造の変化の速度を数学的に与えることによって、統計モデルのパラメータ推定に関する誤差、及び非定常スペクトル密度の推定に関する誤差に関する数学的な評価を行うこと、及びこの手法を確率構造が変化していると考えられる現実の観測データにあてはめ、その有効性について検討することを目的として進めてきた。まず、対象とする非定常時系列が振動過程(oscillatory process)に従い、ある非定常なスペクトル密度の構造をもつという仮定の下で、いくつかの具体的なシチュエーションにおける誤差評価を数学的に行い、その一部の結果についてISI(International Statistical Institute)のコンファレンスで発表した。しかし、この理論的方法は実際面において適用性に乏しいという問題が発生したため、実際面で有用な統計モデルの観点からも研究を進めることとした。本研究では、確率構造の変化が複雑に発生する観測データの例として衛星観測に基づく時空間データを取り上げ、これに基づく新たな統計モデルの構築方法を開発すると共に、その合理性について外挿に基づく予測の精度の観点より評価した。その結果、実用上ある程度満足できる予測精度が全体的に得られ、開発した方法の合理性を示すことができたことに加え、今まで研究が行われてこなかった複雑な時空間現象の究明にもある程度の可能性を与えることができたと確信したので、これを成果として論文にまとめたところ、IEEEGGeoscience and Remote SensingLettersに掲載されることとなった。自然現象の観測によって得られる時系列データの中には、周期性が強く、確率的な構造が時間と共に緩やかに変化しているように見えるものが数多くある。このような観測データに基づいて非定常なスペクトル構造を推定する場合、データ解析の実際面では定常性をもつとみなすことが可能な時間幅を経験的に与え、その時間幅の時系列データを用いて定常理論に基づくスペクトル密度関数を推定し近似する方法がしばしば行われる。この方法は取扱いが容易であるものの、確率構造の変化の速度に関してどのような近似誤差が発生するか、という点については理論的に不明な点が多い。本研究課題は、この問題に対する理論的側面を統計学的観点より明らかにすると共に、自然現象の観測データに対する適用を通してその正当性を検証することを目的としている。今年度の研究では、比較的緩やかな速度をもつ非定常な確率過程とその非定常スペクトル密度関数を数学的に定義した上で、この過程より発生されたデータを用いて定常なスペクトル密度関数を求めて非定常スペクトル密度関数を近似する状況を考え、確率構造の変化の速度が近似誤差に与える影響に関して漸近論的考察に基づく結果を得た。具体的には、ある条件をもつ時変型の非定常自己回帰過程より発生されたデータに対し、その変動が定常性をもつとみなして定常自己回帰モデルをはてはめた場合に、パラメータ推定における真値とのバイアスや誤差分散、及び定常自己回帰モデルを基にして非定常スペクトル密度関数を近似した際の誤差について、パラメータの時間変化とどのような関係があるかという点について具体的な評価がある程度可能となった。本研究課題では、この問題に対する理論的側面を統計学的観点より明らかにすると共に、自然現象の観測データに対する適用を通してその正当性を検証することを目的としている。

前年度の研究では、1変量の時系列データに対してある時系列モデルをあてはめた際に、確率構造の変化の速度がモデルのパラメータ推定、及び非定常スペクトル密度関数の推定精度にどのような影響を与えるかという問題について、漸近的な手法を用いて考察を行ってきた。本年度では、この考察を時間と空間の双方の側面をもつ観測データを取り扱う状況に拡張し、これを時空間データとみなして時空間モデルをあてはめた際に、確率構造の変化とパラメータ推定の精度について考察するための基礎研究を行ってきた。本年度は、時空間データに関する取扱いに慣れていなかったために当初予想していなかった様々な問題が発生し、結果として時空間相関の構造が短期間しか維持されないような時空間データへのモデル同定に関する方法論の考察や予測の特徴まではわかってきたが、確率構造の変化の速度がモデルのパラメータ推定やスペクトル密度関数の推定へ与える影響までを考察するには至らなかった。