hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
内部構造診断と数値破壊解析による改良土の原位置強度ばらつき評価と性能設計への反映

本研究は,改良地盤の内部構造を考慮した数値破壊実験による,地盤強度の性能評価を目的とする.具体的には,原位置で行われる地盤改良工法を遠心模型実験等を用いた室内模型実験や要素実験で再現し,内部構造の変化を定量的に評価した.内部構造の可視化には,X線CTおよび新たに提案した透明土を使用した可視化手法を用いた.次に,室内実験で得られた内部構造の変化を数値破壊解析により再現することを試みた.数値破壊実験により種々の条件にて改良された軟弱地盤の性能評価を行った.本研究は,改良土の内部構造を考慮した数値破壊シミュレーションによる,原位置における強度のばらつき評価とその性能設計への反映を目的とする.具体的には,原位置でサンプリングされた改良土の空隙・欠損分布に代表される内部構造のばらつきに着目し,マイクロフォーカスX線CTを用いてその不均質性がマクロな変形・破壊に寄与する影響因子の評価を行う.次に,CTで得られた内部構造をもとに多数の仮想サンプリング供試体をコンピュータで再現し数値破壊実験を行い,結果を統計的に処理することで原位置のばらつきを評価する.これらの結果に基づき,より精度の高い性能設計における地盤パラメータの決定方法の提案を行う.CT画像を用いた改良土の内部構造の抽出手法については,改良土の空隙や母材となる土粒子の3次元的な内部構造分布を抽出,破壊過程においてその変形・破壊挙動を追跡することが可能であることを確認した.また,PDS-FEMを用いた固化処理土の破壊数値解析手法の開発を行った.本手法を用いることにより破壊に伴う変位の不連続面の表現が容易になり,比較的簡易なモデルで固化処理土のマクロな力学挙動のシュミュレーションが可能であることがわかった.また,粒状材料を対象とした数値シミュレーションでは,CT画像から得られた供試体内部の間隙構造に基づき入力データを算定し,応力ピーク後の軟化挙動や強度の密度依存性を定性的ながら表現可能となった.当該年度は,画像解析による固化処理土や粒状体の内部構造・破壊過程の定量的な評価方法について検討した.また,数値破壊シミュレーションでは,使用する数値解析モデルの開発を行い,実験結果の再現性を確認している.以上の進捗から,本研究は概ね順調に進展している.本研究は,改良土の内部構造を考慮した数値破壊シミュレーションによる,原位置における強度のばらつき評価とその性能設計への反映を目的とする.具体的には,原位置でサンプリングされた,または原位置の改良土の強度のばらつきを考慮して作製した改良土の間隙・欠損分布に代表される内部構造のばらつきに着目し,マイクロフォーカスX線CTを用いてその不均質性がマクロな変形・破壊挙動に寄与する影響因子の評価を行う.次に,X線CTを用いた実験で得られた内部構造を基に多数の仮想サンプリング供試体をコンピュータで再現し数値破壊実験を行い,結果を統計的に処理することで原位置のばらつきを評価する.これらの結果に基づき,より精度の高い性能評価型設計における地盤パラメータの決定法の提案を行う.改良土の強度出現過程において土内部で生じる挙動をマイクロフォーカスX線CTを用いて可視化し,定量的な評価を行った.また,異なる条件下(例えば,安定剤の添加量,母材の含水比,養生日数,拘束条件など)において,変形・破壊がどのように進展していくかを三軸圧縮試験とX線CT,画像解析を組み合わせた試験によって定量的に評価した.また,上記実験で観察された挙動を数値解析で再現すべく,粒状離散化有限要素法(PDS-FEM)を用いて再現解析を行った.Drucke-Pragerの関連流れ速による弾塑性構成式を導入し,圧縮破壊,引張破壊の条件に異なる基準を採用することで実験からの巨視的な挙動を再現することが可能となった.当該年度は,実際にセメントにより安定処理した浚渫土を対象に,その強度発達過程と変形・破壊過程における土内部構造の変化を三次元かつ経時的に可視化および定量評価を行った.また,数値解析では,実験で観察された改良土の力学応答を適切に再現するべく,Druker-Pragerの関連流れ則による弾塑性構成式を導入し,圧縮,引張破壊の表現のために個別の破壊基準を設定することで巨視的な挙動を再現することに成功した.以上より,期待した研究成果が得られているために本研究は概ね順調に進展しているとした.本研究の目的は,第一に改良土の品質について内部構造の診断から評価することである.さらに,内部構造診断結果を入力データとした数値破壊実験手法を開発し,最終的には得られた知見に基づき,改良土の強度のばらつきを評価可能とし,より高度な性能設計法の提案を行うことを目的とする.今年度は,様々な配合条件により作製された改良土について破壊メカニズムを解明するために三軸圧縮試験を行った.内部破壊挙動の可視化には,開発した小型三軸圧縮試験装置をX線CT装置内に設置し,供試体の内部構造可視化と載荷試験を同時に行い破壊過程における内部構造の変化を可視化した.可視化結果は,画像解析により内部の変形場の解析を行い,詳細な破壊メカニズムを明らかにした.実験結果より,安定剤の配合量,養生期間などにより異なる内部破壊現象が生じることを確認した.また,模型スケールにおける地盤改良過程における地盤挙動を評価するために,透明土を用いた実験手法を整備した.動的遠心模型実験を用い,遠心場で実際の地盤改良過程を再現し,地盤内部の挙動を可視化した.これにより,より大きなスケールでの改良地盤の地震時挙動の定量的評価が可能となった.

さらに,内部診断結果を基に粒状離散化有限要素法を用いた数値破壊実験を行い,改良土の破壊現象を実験結果と比較して精度良く再現することが可能となった.本研究は,改良地盤の内部構造を考慮した数値破壊実験による,地盤強度の性能評価を目的とする.具体的には,原位置で行われる地盤改良工法を遠心模型実験等を用いた室内模型実験や要素実験で再現し,内部構造の変化を定量的に評価した.内部構造の可視化には,X線CTおよび新たに提案した透明土を使用した可視化手法を用いた.次に,室内実験で得られた内部構造の変化を数値破壊解析により再現することを試みた.数値破壊実験により種々の条件にて改良された軟弱地盤の性能評価を行った.画像解析,数値破壊シミュレーションの高度化を行うとともに,固化処理土の破壊実験を行い,微視的な構造の変化や破壊過程についての評価を行う予定である.また,得られた結果に基づいた数値シミュレーションを行う.微視的な挙動を定量的に評価するために,極小供試体で三軸圧縮試験を行いマイクロスケールにおける改良土の破壊挙動また,内部構造のばらつきが巨視的な挙動に及ぼす影響について調べる.また,実験で観察された内部構造のばらつきと巨視的な挙動の関係を数値解析で再現し,実験結果を補間すべく数値解析を行う.地盤工学初年度では,数値シミュレーション手法の開発を主に行ったために実験装置の開発や現地でのサンプリングにかかる費用分を使用しなかっため.当該年度において極小供試体を対象としたX線CT搭載型三軸圧縮試験装置を作製せず,既存の装置を用いて試験を行ったため,装置作製の費用を使用しなかった.次年度から現位置サンプリングと実験に着手するために当該年度で使用しなかった経費を合わせて使用する予定である.次年度において極小供試体を対象としたX線CT搭載型三軸圧縮試験装置を作製する予定である.
レドックス制御型DDSを利用した癌化学・免疫治療システムの開発

癌や炎症、さらには動脈硬化や生活習慣病など広範な疾患における関与が注目される活性酸素を効率よく抑制することによる疾患治療法の開発を試みた。種々の動態制御機能を賦与したカタラーゼ誘導体を作製し、適宜ゼラチンハイドロゲルを組み合わせることで長期作動型システムを開発した。これにより、マウスモデルにおいて結腸癌細胞の腹膜播種性転移の抑制ならびにインスリン抵抗性の改善に成功した。酸化ストレスは、癌や炎症、さらには動脈硬化や生活習慣病など広範な疾患における関与が注目されている。酸化ストレスに対する防御には抗酸化化合物の利用が期待され、中でも活性酸素を特異的かつ効率的に消去可能であるカタラーゼなどの活性酸素消去酵素の利用が期待されている。本研究では、種々の動態制御機能を賦与したカタラーゼ誘導体を作製し、これをゼラチンハイドロゲル製剤と組み合わせることで、慢性疾患に対しても有効なレドックス制御型新規DDS製剤を開発する。本年度はまず、化学修飾による動態制御と、製剤による放出制御の組み合わせの有用性について、マウス肺転移モデルでの癌転移抑制効果を指標に検証した。その結果、2つの動態制御技術を組み合わせることによる転移抑制効果が認められた。また、2型糖尿病の主要な特徴の1つであるインスリン抵抗性に活性酸素が関与することが指摘されていることから、PEG修飾カタラーゼを利用したインスリン抵抗性の抑制について疾患モデルob/obマウスを用いて検討した。繰り返しPEGカタラーゼを投与することで、インスリン感受性が改善され、食事やグルコース投与による血糖値の上昇も速やかに低下することが示された。今後、徐放化製剤との組み合わせを検討する予定である。また、臨床開発への第一段階として、体内動態制御型ヒトカタラーゼ誘導体の開発・合成に取り組んだ。動態機能制御分子には、インテグリンに結合することが報告されているアルギニンーグリシン-アスパラギン酸(RGD)ペプチドと、正電荷アミノ酸であるアルギニンが9残基連結したR9ペプチドを選択した。メタノール資化性酵母Pichia pastorisを用い、高い酵素活性を有するヒトカタラーゼを得ることに成功した。本年度は、昨年度開発した体内動態制御型ヒトカタラーゼ誘導体を用い、癌転移の重要な過程である癌細胞の血管内皮細胞への接着抑制効果について評価した。アルギニンーグリシン-アスパラギン酸(RGD)の3回繰り返しペプチドまたは正電荷アミノ酸であるアルギニンが9残基連結したR9ペプチドをC末に融合したカタラーゼ誘導体(hCAT-(RGD)3、hCAT-R9)は、ヒトカタラーゼと比較してマウス血管内皮細胞株MAECに効率よく結合した。次いで、マウスメラノーマ細胞株Bl6-BL6/Lucを用い、MAECへの癌細胞接着を評価した。B16-BL6/LucのMAECへの接着は低酸素状態下で有意に亢進した。この接着は、hCATと比較して、100分の1以下の濃度のhCAT-(RGD)3またはhCAT-R9で同程度に抑制可能であった。低酸素条件下で培養したMAECの細胞内では、低酸素培養開始1時間から活性酸素の産生亢進が認められ、これはカタラーゼ誘導体添加により効率よく消去可能であった。以上より、低酸素状態ではMAECが酸化ストレスに曝されること、カタラーゼ誘導体はこのストレスを効率よく軽減することが示唆された。低酸素条件下では、HIF-1及びNF-kappaBの活性化が認められ、カタラーゼ誘導体添加でその活性化が抑制されたことから、これら転写因子が低酸素条件下における癌細胞の接着亢進に関与することが示唆された。本研究では、種々の動態制御機能を賦与したカタラーゼ誘導体を作製し、慢性疾患に対しても有効なレドックス制御型新規DDS製剤を開発する。最終年度となる本年度は、これまでに開発した体内動態制御型ヒトカタラーゼ誘導体を用い、腹膜癒着ならびに癌細胞の腹膜播種の抑制について評価した。癌細胞接着の抑制に有効であったアルギニンが9残基連結したR9ペプチドをC末に融合したヒトカタラーゼ誘導体(hCAT-R9)に加えて、アルブミンと結合親和性を有するペプチド(ABP)をC末に融合した誘導体(hCAT-ABP)を新たに設計、調製した。これら誘導体は、ヒトカタラーゼと比較してマウス腹腔内投与後、長時間腹腔内に残存することが示された。

次いで、盲腸焼灼を利用した手術侵襲モデルを新たに樹立し、本モデルでの臓器癒着ならびに脂質過酸化、癌細胞の腹膜播種に及ぼす各誘導体の効果を判定した。焼灼により顕著な臓器間癒着が認められ、脂質過酸化レベルも亢進し、癌細胞数も有意に増大した。しかしながら、脂質過酸化ならびに癌転移は、hCAT-R9あるいはhCAT-ABPの投与により抑制可能であった。以上のことから、手術侵襲に伴う腹腔内の炎症反応、それに伴う癌転移を誘因する遺伝子の発現亢進をhCATの投与により抑制できること、さらにhCATに機能性ペプチドを融合することで腹腔内滞留性を増大することが、手術侵襲亢進する癌細胞の腹膜転移を抑制する有効な方法論になりうることが明らかとなった。
ウィトゲンシュタイン哲学の成果と限界の検証

世界はこの私が見ている夢にすぎないという考え方は,「独我論(観念論)」と,一方,この私とは独立に世界は存在するという考え方は「実在論」と呼ばれている.本研究では,実在論vs.独我論という哲学上のこの難問について,後期ウィトゲンシュタイン哲学に実在論を決定的に批判する根拠を見出す(「成果」)一方で,ウィトゲンシュタイン哲学に基づいても独我論を証明することは不可能であることを示した(「限界」).世界はこの私が見ている夢にすぎないという考え方は,「独我論(観念論)」と,一方,この私とは独立に世界は存在するという考え方は「実在論」と呼ばれている.本研究では,実在論vs.独我論という哲学上のこの難問について,後期ウィトゲンシュタイン哲学に実在論を決定的に批判する根拠を見出す(「成果」)一方で,ウィトゲンシュタイン哲学に基づいても独我論を証明することは不可能であることを示した(「限界」).本研究はウィトゲンシュタイン哲学の成果を最大限に活用しながら、実在論と独我論(観念論)の対立に解明を与えることを目指している。具体的には、博士論文(『像の破壊と現出』)で得られた研究成果をさらに深化・発展させた議論に基づいて次の四つのテーゼを厳密かつ明快に論証することをその目標としている。(1)世界は私が見ている夢ではないこと(=実在論)は論証不可能である。(2)世界は私が見ている夢であること(=独我論)は論証不可能である。(1)私たちの認識は、世界は私が見ている夢ではない(=実在論)と信じざるをえない、という仕方で条件づけられている。私たちの認識は、世界は私が見ている夢である(=独我論)と信じざるをえない、という仕方で条件づけられている。今年度の論文「独在的な使用と経験的な使用」では、『哲学探究』を批判するテーゼとして導出した[テーゼS](「私たちが自分以外の他の主体の存在を認知する場合、世界において自分とその他者が完全に並列的に存在している、と考えることは不可能である」)と対応するテーゼによって(1)(2)が根拠づけられること、そして、じつは『哲学探究』の議論を徹底することによってそのテーゼを導出できることを示した。また、国際学会(The XXII World Congress of Philosophy)に現在エントリー中の論文"Dissolving the Skeptical Paradox of Knowledge via Cartesian Skcpticism based on Wittgenstein"では、後期ウィトゲンシュタイン哲学に依拠してデカルト的懐疑を徹底することによってこそ(ある意味で)懐疑論を克服できることを示した。その議論は(1)(1)を根拠づけるものであるが、[テーゼS]と対応するテーゼによる(1)の根拠づけとは水準が異なっている。(1)の根拠づけに複数のレヴェルがあることは当初想定していなかった興味深い事実であり、今後の研究でその含意を解明していきたい。現時点までの研究の結果として,まず実在論と独我論(観念論)との対立を解明するために論証するべきテーゼについて,次のような修正を迫られた.(1)世界は「私」が見ている夢ではないこと(=実在論)は論証不可能である.(2)世界は「私」が見ている夢であること(=観念論/独我論)は論証不可能である.(3)世界とは<私>であること(=独在)は論証不可能である.(1)'世界は「私」が見ている夢ではない(=実在論)と信じることは不可避である.(2)'世界は「私」が見ている夢である(=観念論/独我論)と信じることは不可避である.(3)'世界とは<私>である(=独在)と信じることは不可避である.(このテーゼにおける「私」は超越論的主観一般を意味している.一方<私>は比類なき唯一の存在を意味しており,じつはなんらかの記号によって表現することがそもそも不可能なものである).論文「独在的な使用と経験的な使用」では,後期ウィトゲンシュタイン哲学の枠組である「言語ゲームの地平」において,テーゼ(1),(3)に論拠が与えられること,および規則論にウィトゲンシュタイン自身の意図を超えて「言語ゲームの地平」を批判する契機を見出すことを試みた.それはテーゼ(2)を論証するひとつの試みである.また論文「知識の懐疑」では,拮抗する二つ議論を提示した.ひとつは,デカルトの方法的懐疑をその論理的含意に忠実に遂行することによって不可謬な知識の不可能性を導き,逆説的な仕方で,知識に関する懐疑論的パラドックスを解消する試みである.それはテーゼ(1)を援用しながら,「言語ゲームの地平」における知識の成立を擁護する試みであるが,逆に,テーゼ(1)'に根拠を与えることになる.その論文の第二の目的は,デカルトの議論に,ウィトゲンシュタインによる批判を超える不可謬な知識の可能性を見出すことである.それは,テーゼ(3)'とテーゼ(3)のそれぞれの根拠を示すとともに,私的言語論によるテーゼ(3)の根拠づけに疑問を投げかける.
現代アジアのリプロダクションに関する国際比較研究：ジェンダーの視点から

東アジア、東南アジア、南アジア14カ国を対象に、リプロダクションとジェンダーに関する質的調査の実査に着手した。対象国は、日本、韓国、中国、台湾、ベトナム、ラオス、タイ、ミャンマー、インド、ネパール、ブータン、スリランカ、フィリピン、インドネシアである。対象国は、グローバル化における位置、産業化や都市化、政治体制、家族のありよう、宗教や文化、社会保障・福祉システムおよび人口政策や家族計画の政策実施の歴史と現状を考慮して選定した。地域差があることが想定されるため、各国、都市と非都市の2地域を定め、当該2地域で、産婦人科医や助産師などのリプロダクション領域の専門職5名以上、出産経験があり末子が10歳以下の女性10名以上になるよう、調査をデザインすることにした。会議で検討の上、専門職、女性別に、共通のインタビューガイド(インタビュー項目)を作成した。内容は、避妊や家族計画、妊娠、人工妊娠中絶、出産、哺乳、乳児の育児、不妊、第三者が関わる生殖技術や代替養育(里親や養子縁組)、等である。育児や家事・介護などのケアに関するアジア比較調査はあるが、このような幅広いリプロダクション領域でのインタビュー調査は初の試みだろう。それぞれの国での対象者の枠組、地域別の人数配置等は、マクロデータを参考に各国担当者が計画することにした。研究の分担者は、それぞれの国・地域について長年の研究を実施してきており、その蓄積がこの研究課題に発揮されている。計画していた14カ国での調査が滞りなく実施できている。2017年度前半は、各国・地域のリプロダクションに関する法制度のレビュー、マクロデータの収集を経て、調査デザインの検討をおこない、インタビューガイドを作成した。静岡大学の倫理審査を受審し、承認後に各国のインタビュー依頼を開始した。2017年度後半は実査を開始した。計画では、2018年度末までに各国それぞれ2回渡航してインタビュー調査を完了する予定で、2017年度に2地域の専門家調査か女性調査を実施するか、2017年度に1地域の専門家調査と女性調査を実施するかは、2地域の地理的条件など、状況に合わせて進めていくことにした。インタビュー調査終了後は、逐次、記録を作成している。計画では、すべてのインタビュー調査を終了後、2019年度にデータ統合をおこなう予定である。2018年度は、引き続き実査をおこなう。実査は、専門家(産婦人科医、助産師、家族計画などヘルスケアの専門家や職員)、女性に対して、共通のインタビューガイドに基づいて14カ国でインタビューを実施する。実査は2017年度と2018年度の2カ年計画で、2018年度にはすべての調査を完了する。インタビュー調査終了後は、逐次、記録を作成する。
サルコペニア対策としての物理的刺激を応用したリハビリ法の開発と分子的機序の解明

本研究は、温熱刺激ならびに低酸素による物理的刺激を応用したリハビリ法が、サルコペニア患者の筋力増強、QOL改善につながる、きわめて有用なリハビリ法になるという仮説を実証し、サルコペニア対策としての新規リハビリ法を開発することを主な目的とした。さらに、in vitroでの細胞レベル、in vivoでの実験的な筋萎縮モデルを用いて、低酸素ならびに温熱刺激による物理的刺激による骨格筋に対する筋肥大効果の分子的機序の解明を試みる。本研究は、今後訪れる高齢社会において問題となる、きわめて重要なサルコぺニア対策として、リハビリ分野をはじめ、多くの分野に貢献すると思われる。
少人数習熟度別で編成される学習集団での授業指導と学級指導との相互作用に関する研究

授業指導と学級指導の相互作用の場としての「朝の会」「帰りの会」の時間は、教室における教師と子ども、子ども相互の信頼関係や人間関係を育む場として期待されてもいるし、また機能していることが、本研究におけるフィールドワーク及びアンケート調査からあらたて確認することができた。「朝の会」「帰りの会」においては、一日の「振り返り」と子ども相互の「かかわり合う」関係とを相互評価する場面が多く見られるが、そうした相互評価を支えるためには子ども相互の「かかわり合う」関係を促進的にする教室の文化的活動が必要であり、さらに、そこにおける教師の指導的評価活動が重要な役割を果たしていることが実践事例の分析から明らかになった。授業指導に内在する学級指導的側面については、「少人数習熟度別」等で学級を解体して編成される学習集団の授業指導においては、子ども相互の「かかわり合う」関係を浮き彫りにするような教師からの具体的で直接的な指導が多く見られる。そこでの指導は、従来の学級を基盤とする学習集団と同じ方向性を志向するものではあるが、「かかわり合う」ことを子ども自身に意識させることに主眼が置かれたものが多いことが明らかになった。少人数習熟度別の授業指導における「基礎コース」と「発展コース」の比較検討を通して、そこでの子どもたちの学びの質と教師の指導のあり方が一面化しやすく、それぞれのコースの学習内容を相互関連させるような授業構想の必要性が問題点として見えてきた。学級指導のあり方について、本研究で入手した1980年代の「オーディオによる教育実践」テープのドキュメンテーションによって、子どもたち自身が提案し子ども相互で相談し、合意や決定をしていく学級づくりの方法の原則と今日的可能性について見通しを持つことができた。1.学級を基盤とする学習集団の典型的な授業実践については、フィールドワークを通して、たとえば、教科指導に引き続きの「終わりの会」そして翌日の「朝の会」から教科指導へという一連の流れをビデオで記録し、それを文書化し、本研究の基礎資料を作成することができた。2.学級を解体し、「少人数習熟度別」等の学習集団での授業指導と「朝の会」「終わりの会」等の学級指導についても、フィールドワークを通してドキュメンテーションを図った。3.それらの記録について、ビデオも視聴した「第三者的」な教員たちによるコメントを得ることで、「少人数習熟度別」実施しているかいないかに関わらず、「学級指導」の重要性を再確認するものとなった。4.中学校の「終わりの会」で授業の「反省・評価」をする場面にあっては、学級を解体している授業について生徒の反応が鈍いようである。ただし、「少人数習熟度別指導」の終了時間のずれが生じて、一方の学習集団が他方の学習集団へ戻ってくる様子を観察すると、生徒が他方の授業に持っている関心の度合いは高いように思われる。5.学級を解体してのコース別の授業においても、グループ学習の形態をとる場合、グループを学級別で編成することで、子どもの学習が安定する事例と知見を得ることができた。6.学級指導や「朝の会」「終わりの会」の進め方に関して、1980年頃の録音テープを発掘することができ、そこで展開されている教育方法について文書化し、今日とられている教育方法と比較するための手がかりを得ることができた。7.学習集団に関する新たな展開についての文献を得ると同時に、その知見をめぐる議論を行うことで、授業研究や学級分析の視点を深めることができた。8.ビデオの収録と文書化にあたる人員を一連の作業と捕らえて旅費と謝金を支出することで、より現場の雰囲気を伝える基礎資料の作成ができた。

(1)平成17年度は、平成16年度に実施した小学校・中学校での授業研究及び「朝の会」や「帰りの会」等の学級指導に関するフィールドワーク等で得た調査結果をふまえ、習熟度別指導のあり方及び教科指導(授業)と学級指導(SHRやLHRなど)との関係に関するアンケート調査用紙を作成し、広島県内で授業研究を共同で実施している中学校8校で実施し、85名から回答を得た。回答を分析することで、習熟度別指導に対する教師たちの授業実践上及び学級指導上の直面している課題を「生の声」に即しながら類型化を試みた。(2)「習熟度別」で編成される学習集団での授業展開の違いをアンケートにも協力をいただいた中学校での数学「基礎コース」と「発展コース」の二つの授業事例を比較検討することで特徴的な差異を具体的に明らかにし、その違いをアンケートで得ている知見と関連させながら考察することで、「基礎コース」と「発展コース」それぞれを担当した場合に教師が陥りやすい教育実践上の傾向について考察した。(3)3クラス4展開の「習熟度別」編成で行う小学校算数の授業事例と同一教師による担任クラスでの通常の授業事例とを比較することで、学習集団が異なる場合の教科指導を支える集団指導のあり方についての共通点と相違点を事例に即して検討した。(4)調査結果や研究成果についての報告を中国四国教育学会や現場教師が集う授業研究会等で行うことで、研究を進めまとめていく上での分析視点や成果の妥当性について知見を交流した。(5)「現場」をふまえての授業ビデオのプロトコール化やアンケート調査の整理等で旅費及び謝金を支出することで、より精度の高いデータを得ることができた。
歩行者事故防止のためのドライバの歩行者への気付きの推定に関する研究

自動車と歩行者の間の交通事故を防止することは,安全な社会を実現する上での重要な課題の一つである。本研究では,ドライバの運転する車両が道路を直進あるいは交差点で右左折するときに,走行先に現れた歩行者にそのドライバが気付いているかを推定する方法を開発した。ドライバが歩行者に気付いていると,そのドライバは歩行者に気付いていない場合とは異なる運転行動をとると考えられる。開発した方法は,この考えに基づいて,ドライバが歩行者に気付いたかを,ドライバの運転行動やドライバの運転する車両の挙動の情報から推定する。ドライバは歩行者の存在に気付いたときには,歩行者が存在していないときとは異なる運転行動をとると考えられる。本研究は,この考えに基づき,ドライバが進路前方の歩行者に気付いたかどうかをドライバの運転行動から推定しようとするものである。平成25年度は,昨年度に引き続き,単路直進および交差点を対象として,ドライバが歩行者に気づいているかを推定する手法の検討を行った。単路直進については,ドライバのアクセルペダルを緩める反応からドライバの歩行者への気づきを推定する手法について,昨年度評価を行った1名のドライバに加え,さらに2名のドライバの実走行データで評価を行った。その結果,これらのドライバについても提案手法が機能することを確認するとともに,これらのドライバに対する性能を明らかにした。また,ドライバが実際に歩行者に気付いていないときにそれを推定できるのかを,ドライビングシミュレータ上でドライバに2次タスクを課して注意をそらせることにより収集したデータを用いて調べることを試みた。交差点を対象とした場合については,左折手前においてドライバが左折先横断歩道付近の歩行者に気付いているかを推定する手法について,昨年度評価を行った2名のドライバに加え,さらに1名のドライバの実走行データで評価を行った。その結果,このドライバについても提案手法が機能することを確認するとともに,これらのドライバに対する性能を明らかにした。さらに,より少ない事例から推定のためのモデルを構築できるよう,推定手法に改良を加え,その効果を確かめた。平成24年度は,単路直進および交差点において対向車両のいない比較的単純な状況を対象として,ドライバが歩行者に気づいているかを推定する手法の基礎検討を行った。単路直進については,ドライバのアクセルペダルを緩める反応から,車両の進行先に現れた歩行者へのドライバの気づきを確率的に推定する手法を検討した。これは,歩行者の存在に気付いたときドライバは通常,まずアクセルペダルを緩める行動を起こすという特性を利用したものである。一般道を走行して収集されたドライバ1名の運転行動データを用いてこの手法の評価を試み,少なくともこのドライバについては単純状況下では提案手法によって気付きを推定できそうであることを明らかにした。交差点については,左折手前における左折先の横断歩道の付近の歩行者の存在への気付きの推定を扱った。左折手前においてもし歩行者が検出されたのに歩行者のいない場合と同様の運転行動が観測されたらドライバは歩行者に気づいていないと推定する手法を検討した。この手法についても,一般道を走行して収集されたドライバ2名の運転行動データを用いて評価を試み,この手法が基本的には成り立ちそうであることを明らかにした。自動車交通における歩行者事故の防止は,安心安全な社会を実現する上での重要な課題のひとつである。歩行者は一旦事故に遭うと被害が深刻に至る率が高く,日本における交通事故の死者は近年,自動車乗車中よりも歩行中の方が多いのが現状である。また,交通事故の多くは,ドライバの認知ミスが主原因と言われている。このような背景から本研究は,進路前方に出現した歩行者にドライバが気付いているかを推定することを目的とした。ドライバが歩行者の存在に気付いた場合は,気付いていない場合とは異なる運転行動をとると考えらえる。この考え方をもとに本研究では,単路直進および交差点右左折の場面において,ドライバが歩行者に気付いているかを,ドライバの運転行動あるいは車両挙動の情報から推定する方法を開発した。単路においては,ドライバが歩行者に気付いているかを,ドライバのアクセル踏込量の情報から推定する。前方に現れた歩行者の存在に気付いたときドライバは通常,まずアクセルペダルを緩める行動を起こす。このアクセルペダルを緩める反応から,ドライバが歩行者の存在に気付いている確率を推定する。交差点右左折においては,ドライバが右左折先の横断歩道付近の歩行者に気付いているかを,そのドライバの運転する車両の挙動から推定する。歩行者の存在に気付いている場合には,ドライバは歩行者との衝突のリスクを避けるように運転するので,そのドライバの運転する車両は歩行者に気付いていない場合とは異なる挙動を取ることになる。

この車両挙動の情報から,ドライバが歩行者の存在に気付いている確率を推定する。情報センシング単路直進および交差点左折において提案手法が各3名のドライバの実走行データで成立することが確認できた。単路直進および交差点において対向車両のいない比較的単純な状況下で気付きを推定できる手法を検討し,限られたドライバについてではあるが実走行データにおいてそれらが成り立つことを確認できた。これまであまり検討が行えていなかった交差点右折時における推定ついて検討を進める。現状では手法の検討に使える運転行動データのケース数が十分とは言えないので,実車実験等によるデータ収集を進める。研究に必要な運転行動データを実車実験で収集することを計画していたが,その実施について詳細を詰めた結果,研究予算内で行うことは困難であることが判明した。このため,これまでに入手したデータの活用とドライビングシミュレータを用いたデータ収集に方針を変えた。ドライビングシミュレータを用いたデータ収集に必要な経費等に使用する。研究成果を発表予定の国際会議への旅費・参加費に翌年度に請求する研究費と合わせて使用する計画である。
DNAアプタマーと合成ポリマーの融合による特異的分子認識材料の開発

本研究は、多様な標的分子を特異的に検出する新規なセンサー材料を目指し、新規な分子認識ゲート膜の開発を行う。当ゲート膜は、レセプターとしてDNAを、アクチュエーターとして感温性ポリマー(ポリN-イソプロピルアクリルアミド)(PNIPAM)を持ち、標的分子の認識により多孔質膜の細孔の開閉を行う。今年度は、まず、2本鎖DNA末端にミスマッチの配列を持つリニア2本鎖DNA結合PNIPAMは高温域で凝集が抑制された状態が続くことを観察した。これはDNAの末端の自由度が高いためにエントロピー反発で凝集が抑制されている。このことから、DNAの自由度がPNIPAMの凝集を制御することが示された。次に、DNA結合PNIPAMの凝集挙動へのインターカレーターの影響を調査した。その結果、DNAへのインターカレーターの結合により高温域でDNA結合PNIP川は急激に凝集した。また荷電が弱くDNAとの結合親和性の低いインターカレーターでは、より高温でPNIPAMは激しく凝集した。これはDNA結合PNIPAMの凝集現象がインターカレーターにより荷電支配の現象から自由度支配の別の現象に切り替わったことを示す。次に、DNA固定化分子認識ゲート膜において、DNAが1本鎖の場合と2本鎖の場合で膜の水透過性を評価した。その結果、1本鎖DNA膜に比べ2本鎖DNA膜では細孔が開かず透過性が小さかった。これは2本鎖DNAの形成でDNAの荷電が増加し静電反発によりグラフトポリマーの収縮が抑制されたためと考えられ、膜の系でもDNAの荷電状態の違いでポリマーの形態が変化し、膜の透過性を制御可能であることが示された。次に、タンパク質であるトロンビンに特異的に結合するDNAアプタマーを持つ2本鎖DNA膜において、トロンビンの添加により膜の透過性が上昇したことを観察した。これはDNAアプタマーがトロンビンを認識すると同時に2本鎖DNAが解離し、DNAの荷電が減少したためである。以上のように、特異的標的分子の存在で細孔の開閉を行う、DNAをレセプターとした分子認識ゲート膜の開発に成功した。(抄録なし)本研究は、多様な標的分子を特異的に検出する新規なセンサー材料を目指し、DNAアプタマーを用いた新規な分子認識ゲート膜の開発を目的としている。当ゲート膜は、レセプターとしてDNAアプタマーを、アクチュエーターとして感温性ポリマー(ポリN-イソプロピルアクリルアミド)を持ち、標的分子の認識により多孔質膜の細孔の開閉を行う。まず、分子認識リニアポリマーを作製し、ポリマーの相転移現象を観察し期待する膨潤/収縮挙動が生じることの検証を行った。その結果、感温性ポリマーにコンジュゲートされているDNAが1本鎖DNAの場合に比べ2本鎖DNAの場合ではポリマーの膨潤/収縮挙動が変化することが明らかとなった。このことから、感温性ポリマーを修飾する2本鎖DNA内のアプタマーが標的分子を認識し2本鎖DNAが解離した際にポリマーの収縮を誘起できると考えられる。またポリマーの膨潤/収縮挙動の機構の解明のため、FTIRによって分子認識リニアポリマーの保持する水分子を分析した。その結果、DNAの1本鎖/2本鎖の違いによってポリマーの収縮は影響を受けないことが観察された。つまりポリマーの挙動の変化はDNAの持ち込む水が要因ではないと示唆された。さらに、標的分子としてタンパク質であるトロンビンを選定し、トロンビン結合アプタマーと相補的DNAをどの位置にいくつの塩基対長さで会合させ2本鎖DNAを形成させればよいかの調査を行った。その結果、相補的DNAとアプタマーの会合を、アプタマー内のG四重鎖を構成する塩基の位置で行わせるように設計を行うべきであると判明し、また適切な塩基対数も明らかとなった。以上の結果から、DNAアプタマーを用いた分子認識ゲート膜の実現性が証明された。さらにDNAアプタマーの分子認識によってアクチュエーターである感温性ポリマーの挙動をより顕著にするための指針が得られた。本研究は、医療現場における簡易検査・診断に用いる、多様な標的分子を特異的に検出する新規なセンサー材料を目指し、DNAアプタマーを用いた新規な分子認識ゲート膜の開発を行う。当ゲート膜は、レセプターとしてDNAアプタマーを、アクチュエーターとして感温性ポリマー(ポリN-イソプロピルアクリルアミド)(PNIPAM)を持ち、標的分子の認識により多孔質膜の細孔の開閉を行う。今年度は、まず溶液中の塩濃度と塩種類を変えてDNA修飾PNIPAM凝集挙動の観察を行い、DNAの1本鎖/2本鎖の変換によるPNIPAMの凝集挙動の変化はDNAの持つ荷電量の増減が要因であると示した。また溶液中の塩濃度とPNIPAM鎖中のDNA固定率を変えることで、1本鎖DNA/2本鎖DNAの変換によるPNIPAMの凝集の方向を逆転させることができると判明した。さらに様々な塩濃度とDNA固定率の条件下での凝集の観察から、上記2つの凝集現象の起こる条件を特定した。このことで用途に応じて2つの凝集現象を選択的に発現させることが可能になり、DNA修飾PNIPAMを応用した分子認識ゲート膜や他の材料開発に向けた極めて重要な設計指針が得られた。続いて、DNAアプタマーを用いてタンパク質分子の特異的検出をリニアPNIPAMで行った。その結果、アプタマーがタンパク質であるトロンビンを認識することでPNIPAMの凝集挙動を変化させることに成功した。

またこの結果から、DNA修飾PNIPAMをグラフトポリマーに持つゲート膜においても同様の挙動が起こせると期待された。そしてDNA修飾PNIPAMをグラフトポリマーに持つ分子認識ゲート膜の作製を行い、ポリマーへのDNAの固定が膜細孔の開閉挙動へ影響するかを膜の水透過性の測定により評価した。その結果、未固定化膜に比べ1本鎖DNA固定化膜ではPNIPAMが収縮しにくくなり細孔の開放が抑制されることが観察された。これにより固定DNAによって分子認識ゲート膜の細孔の開閉を制御できることが示された。本研究は、多様な標的分子を特異的に検出する新規なセンサー材料を目指し、新規な分子認識ゲート膜の開発を行う。当ゲート膜は、レセプターとしてDNAを、アクチュエーターとして感温性ポリマー(ポリN-イソプロピルアクリルアミド)(PNIPAM)を持ち、標的分子の認識により多孔質膜の細孔の開閉を行う。今年度は、まず、2本鎖DNA末端にミスマッチの配列を持つリニア2本鎖DNA結合PNIPAMは高温域で凝集が抑制された状態が続くことを観察した。これはDNAの末端の自由度が高いためにエントロピー反発で凝集が抑制されている。このことから、DNAの自由度がPNIPAMの凝集を制御することが示された。次に、DNA結合PNIPAMの凝集挙動へのインターカレーターの影響を調査した。その結果、DNAへのインターカレーターの結合により高温域でDNA結合PNIP川は急激に凝集した。また荷電が弱くDNAとの結合親和性の低いインターカレーターでは、より高温でPNIPAMは激しく凝集した。これはDNA結合PNIPAMの凝集現象がインターカレーターにより荷電支配の現象から自由度支配の別の現象に切り替わったことを示す。次に、DNA固定化分子認識ゲート膜において、DNAが1本鎖の場合と2本鎖の場合で膜の水透過性を評価した。その結果、1本鎖DNA膜に比べ2本鎖DNA膜では細孔が開かず透過性が小さかった。これは2本鎖DNAの形成でDNAの荷電が増加し静電反発によりグラフトポリマーの収縮が抑制されたためと考えられ、膜の系でもDNAの荷電状態の違いでポリマーの形態が変化し、膜の透過性を制御可能であることが示された。次に、タンパク質であるトロンビンに特異的に結合するDNAアプタマーを持つ2本鎖DNA膜において、トロンビンの添加により膜の透過性が上昇したことを観察した。これはDNAアプタマーがトロンビンを認識すると同時に2本鎖DNAが解離し、DNAの荷電が減少したためである。以上のように、特異的標的分子の存在で細孔の開閉を行う、DNAをレセプターとした分子認識ゲート膜の開発に成功した。本年度は、DNAをコンジュゲートしたリニア感温性ポリマーの作製に成功し、相転移現象の観察からDNAの状態により感温性ポリマーの膨潤/収縮挙動が変化することを実証できた。また分光学的分析によってポリマーの挙動のメカニズムの解析が行えた。またアプタマーの標的分子認識によるポリマーへの作用をより大きくするための指針を得た。よっておおむね順調だと判断した。本年度は、DNA修飾感温性リニアポリマーの1本鎖DNA12本鎖DNAの違いによる凝集挙動の変化がDNAの荷電の増減に起因することを明らかにし、また溶液中の塩濃度とポリマー内のDNA固定率で2通りの凝集現象に切り替え可能であることも発見した。
若い連星に付随する原始惑星系の観測的研究

年齢が100万年程度、質量が太陽程度の恒星(Tタウリ型星)の周りにはガスやダストで形成されている原始惑星系円盤と呼ばれる構造があり、この円盤内の物質の一部は惑星を形成し、残りの多くは中心星へ降着している。また、質量放出現象としてアウトフローと呼ばれる双極流が円盤の垂直方向に吹き出している。これらの星周構造は、中心星の周りのダスト起源の熱放射を捉える多波長測光観測などの間接的手法によって盛んに研究されてきた。さらに、ハッブル宇宙望遠鏡や補償光学を搭載した地上大型望遠鏡の登場によって、高空間分解能による星周構造の直接撮像が可能になってきたが、その観測対象の多くは単独星である。本研究対象であるFS Tauは離角が約0.2秒角(30 AU)のTタウリ型連星系である。この連星は半径1400AUに広がった反射星雲に覆われているが、これまでの観測では周連星円盤は発見されていない。我々はすばる望遠鏡のCIAOを用いた観測を行い、さらにハッブル宇宙望遠鏡の可視光偏光観測で撮られたアーカイブデータと合わせて、この連星に付随する2つの周連星構造を検出した。1.周連星円盤:この円盤の半径は約4.5秒角(630AU)、軌道傾斜角は30-40°程度である。円盤の外側は、内側よりもフレアしている可能性がある。近赤外域では、この円盤の南東側が明るく、北西側が暗い。これは、周連星円盤内のダストの前方散乱が原因と予想できる。一方で、可視光では北西側が南東側よりも明るいことがわかった。これは、FS Tauから約2800AU離れた若い星(Haro6-5B)からの放射が原因である。我々はFS Tauの北西側の偏光データから、Haro6-5Bからの光とFS Tauからの光が「混合」している証拠を見つけた。2.アーム構造と空洞:近赤外線と可視光の両画像で、空洞を取り囲むように存在するアーム構造が見られた。この構造は、FS Tauから吹くアウトフローによって形成されたか、または周連星円盤内の物質密度むらによるものであろう。年齢が100万年程度、質量が太陽程度の低質量星(Tタウリ型星)の周りには、ガスやダストで形成されている原始惑星系円盤や、ジェット構造があると考えられている。約1000天体存在するTタウリ型星の半分以上は連星系であることがわかっている。理論的には、単独星に付随する円盤は1つであるが、連星系には2種類の円盤が付随し、複雑な構造を成していると考えられている。私はすばる望遠鏡のステラーコロナグラフ(CIAO)を用いて、Tタウリ型連星系の星周構造の観測を行った。ハッブル宇宙望遠鏡を用いた可視撮像観測より、主星と伴星間の距離が約40AUの連星系であるXZ Tauから約560AUまで広がったジェット構造が検出されている。ステラーコロナグラフによる高感度、高解像度、そして高コントラストの観測によって、XZ Tauに付随するcavity wall(星周ネビュラの空洞壁の散乱光)を検出した。近赤外域の高分解能分光観測や可視光偏光観測から、この構造が星周ネビュラの空洞壁の散乱光であることを明らかにし、これらの結果を投稿論文として発表予定である。また、主星と伴星間の距離が約30AUの連星系であるFS Tauは、以下の3つの特徴を持つことがわかった。[特徴(1)]近赤外コロナグラフ画像のみで検出した、南から東に広がる構造。[特徴(2)]近赤外コロナグラフ画像と可視光画像で形が一致した、南北のアーム構造。[特徴(3)]偏光が小さい、かつ近赤外コロナグラフでは未検出のアーム構造。

これは、FS Tauから約2800AU離れた若い星(Haro6-5B)からの放射が原因である。我々はFS Tauの北西側の偏光データから、Haro6-5Bからの光とFS Tauからの光が「混合」している証拠を見つけた。2.アーム構造と空洞:近赤外線と可視光の両画像で、空洞を取り囲むように存在するアーム構造が見られた。この構造は、FS Tauから吹くアウトフローによって形成されたか、または周連星円盤内の物質密度むらによるものであろう。
12世紀の正教会・アルメニア教会合同計画とアルメニア教会におけるキリスト論の発展

平成25年度は、研究上の主要テキストである12世紀アルメニア教会の神学者・総主教ネルセス・シュノルハリの書簡の読解及び分析を中心に、彼が教会合同に向けて行ったビザンツ帝国との交渉、そしてそれに伴い展開された彼自身の神学的思想ーとりわけ、正教会との間の議論で争点となるキリストの神性と人性の合一についてーの内容はかなりの程度明らかになった。日本においては未だ非カルケドン派のキリスト論に関する詳細な研究が存在しないため、ネルセス・シュノルハリの著作を通じてアルメニア教会のキリスト論の特色を論じることができたことは、大きな前進であるといえる。また、ネルセス・シュノルハリは、アナトリア半島東南部、エデッサに近いフロムクラを拠点として活動し、ビザンツ皇帝やコンスタンティノープル総主教だけでなく、当時十字軍諸侯国を通じて東地中海に影響力を拡大していたローマ・カトリックと友好関係構築をめざした人物としてアルメニア教会史にとどまらずビザンツ史や中世ヨーロッパ史においても注目される人物である。しかし、彼に関する史料、特に古典アルメニア語で書かれたものに関しては、写本など未刊行の文献がほとんどであるため、平成25年9月にアルメニアのエレヴァンにあるメスロプ=マシュトツ記念国立文書館においてネルセス・シュノルハリの書簡及び彼に関連する写本の閲覧・収集を行った。その結果、ネルセス・シュノルハリの書簡集として出版されたテキスト(1871年エルサレム刊)は、その成立過程や基となった写本の系統などに不明な点が多いことが判明したため、写本資料に基づいたより綿密な史料批判が今後の課題となった。ネルセス・シュノルハリについて写本まで遡った研究は現時点で初めての試みであり、将来これが達成されれば、アルメニア教会史やキリスト教論争史、あるいは中世ヨーロッパ史において重要な足跡を残すことになる。(抄録なし)本年度は主としてモスクワ及びヴェネチアの文書館において収集した古典アルメニア語文献の解読に取り組んだ。特に、研究テーマである12世紀の正教会・アルメニア教会と合同計画の最重要史料でありアルメニア教会神学の代表的著作でもあるネルセス・シュノルハリ(アルメニア教会総主教・神学者、在位1166-1173年)の書簡の研究を進めた。また、7世紀に成立しアルメニア教会における反カルケドン的神学を形成する上で重要な役割を果たした神学書『信仰の印(knik' hawatoy)』のテキストを入手できたことは、アルメニア教会の神学におけるネルセス・シュノルハリの位置づけを考える上で非常に大きな進展であった。これらの古典アルメニア語テキストを検討する上で明らかになったのは、キリストの肉体はその死から復活までの間に腐ることがなかった(あるいは腐り得なかった)という「キリストの肉体の非腐敗性」への信仰が中世のアルメニア教会におけるキリスト論の根幹をなしているということである。従来、アルメニア教会と正教会やカトリックなど他の主流派教会の違いを論じる上で、「キリストにおける二つ/一つの本性」というカルケドン信条にまつわる部分だけが注目されてきたが、「キリストの肉体の非腐敗性」については、アタナシオスなどの教父が言及しているものの、正教会やカトリックなどの主流派教会では教義化されずに残った問題であり、アルメニア教会と同じ非カルケドン派のシリア教会においてはアンティオキアのセウェロスによって否定されている。それゆえ、アルメニア教会の神学において「キリストの肉体の非腐敗性」への信仰が根強く存在することは、他のキリスト教諸宗派と比べても非常に特徴的である。今後はこの「キリストの肉体の非腐敗性」の問題が、ネルセス・シュノルハリが主導したアルメニア教会と正教会との合同計画にまつわる議論にどのように影響しているかを詳細に検討していくことが課題である。当初の予定では平成24年度中に博士論文のリサーチ・コロキアムを行う予定であったが、古典アルメニア語文献の調査により予想外の発見があり、それを従来の研究に組み込んだために研究成果をまとめるのが遅れたため。

今後も引き続き古典アルメニア語文献を精読・分析するとともに、平成24年中にはあまり着手できなかった先行研究分析を行うことを目指す。ネルセス・シュノルハリの神学思想にかんする先行研究はそれほど数多くはないが、ヴェネチアを中心とするアルメニア・カトリックにおいて彼の神学に焦点を当てた研究が存在することが新たに明らかになったため、それらの資料の収集・分析を行っていく。また、可能な範囲においてネルセス・シュノルハリの神学論において特に争点となる「キリストの受肉と神性・人性の合一」「キリストの肉体の非腐敗性」等の神学上の諸問題について、アタナシオス、ニュッサのグレゴリオス、アレクサンドリアのキュリロス、アンティオキアのセウェロスなどギリシア・シリア教父の議論との比較・検討も行う。(抄録なし)
ＭＰＩ、ｐｙｔｈｏｎとＦｅｒｍｉ　ＧＰＵを使用したトリガーシステムの構築

本研究は、国内最大規模の加速器実験であるBelle II実験のピクセル型検出器(PXD:ビームパイプに最近接)のデータをシリコン崩壊点(SVD: PXDのすぐ外側)の情報を使って削減することを目標としている。電子-陽電子の衝突事象ごとのPXDの出力データサイズは、一切加工をしなければ800kBであり、事象レートの最大値を30kHzと設定しているBelle II実験で記録できるデータ帯域を大幅に超える。そこで4層からなるSVDの各層に残された荷電粒子の通過位置情報(4点分)をから荷電粒子の飛跡を高速に再構成し、これをPXD側に内挿して、飛跡とPXDの交点周辺のデータのみを記録する方針をとる。本研究の目的はデスクトップPCの画像処理に使われるグラフィックス・プロセッサ(GPU)を使用したピクセル測定器の為のハイ・レベル・トリガーシステム(HLT)の開発である。GPUの演算能力は汎用CPUの数百倍にも達する。この圧倒的な演算能力を生かす事が出来れば、柔軟性・信頼性に富み、かつ小規模で高性能な、ソフトウエアによるオンラインでのイベント選別を行う事ができる。これまでのシステムに比べてコスト及び電力消費量を1/10にする事を目指す。本年度はGPUの搭載されたグラフィックスボードを2種類購入し、CUDAプログラミングの基礎を学び、演算性能の検証を行った。またPXD測定器システムから本プロジェクトで使用するPCへ必要な速度でデータを転送出来る事が重要であるが、その検証を行うためのソフトウエアを業者に委託して開発してもらった。納入されたソフトウエアを検証し、転送性能等の測定を行おうとしていたところ、地震となり、年度内には必要なハードウエアを安定的に動作させる事が出来なかった。GPU上で作動させる予定の荷電粒子秘跡探索ソフトウエアを、本プロジェクトの目的とする実験(Belle II)のフレームワーク上で動作させる為に移植を行った。Belle II実験におけるPXDデータの読み出し設計として、もともとの研究計画ではPC上のPCI-expressカードでデータを受信し、当該カードはドイツグループが制作すると想定していた。しかし実験グループの方針によりPXDデータの読み出しはデータ受信用光トランシーバー・データサイズ削減用FPGA・およびデータ送出用ネットワークインターフェイス等を搭載した専用のハードウェアを用いて実装することが第一オプションとなった。そこで、平成23年度は、以降の研究年度で利用できるようなデータ受信用PCI-expressカードを制作した。本カードはデータ受信用光トランシーバースロット(2個)・データバッファ用4GBメモリ・データ送出用PCI-expressインターフェイス・光リンクやメモリおよびPCI-expressを制御するVirtex-6 FPGAを搭載している。このカードは、これを最低40枚用いることで、Belle II実験の設計最大値である30kHzのトリガーレートでかつ加工前の巨大なデータサイズを持ったPXDデータでも受信できるような帯域をもって設計されている。他方、これと並行して実際のPXD読み出しを実現させる研究として、HLTが決定したPXDのregion of interest(Rol)情報を、PXD読み出し用の専用ハードウェアに帰還してハードウェア上でデータを破棄する機構の開発も行った。システムはHLTと専用ハードウェアをつなぐネットワークスイッチとPCからなる。まず電子-陽電子衝突ごとにPXDの(複数の)Rol情報を格納するパケットフレームを定義した。ついでこのフレームに基づいてPCによるデータ送信の帯域を見積もった結果、電子-陽電子衝突ごとの荷電粒子の本数が200本(実際の実験よりも1桁以上大きい非現実的な数字だが、RolとみなされないPXDヒットは永久に抹消されるので、少しでも荷電粒子の飛跡らしいものは記録するというconservativeな設計になっている)の場合でも、設計最大値を超える60kHzのトリガーレートで稼働することが証明された。本研究は、国内最大規模の加速器実験であるBelle II実験を前提に、そのピクセル型検出器(PXD:ビームパイプに最近接)のデータをシリコン崩壊点(SVD: PXDのすぐ外側)の情報を使って削減することを目標としている。本年度は研究の最終年度であるので、以下で全成果を取りまとめる。なお本成果には多くの研究協力者の協力がある。まずこれまでに開発した全システムをドイツの研究所(DESY)に持ち込むとともに、検出器(PXDと4枚のSVD)も持ち込んでこちらは検出器把持治具に載せた。PXDのデータは特殊な読み出しエレクトロニクス(FPGAを搭載したATCAモジュール)で読み出した。他方、SVDのデータは読み出しエレクトロニクスを経由して最終的に複数のPCから構成される「ハイレベルトリガー(HLT)」に入力させた。HLT上では我々が開発した「荷電粒子の飛跡を再構成し、その飛跡情報をPXD上のregion of interest (ROI)に変換するソフトウェア」を走らせた。ROI情報はEthernet経由でATCAモジュールのFPGAに受信させ、同モジュールのFPGAにPXDデータの切り出しを行わせた。