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歌声知覚を考慮した統計的歌声声質制御法に関する研究

本年度の研究実績の概要は下記のとおりである.[フリーライセンスの声質変換・制御基盤フレームワーク"sprocket"の開発と公開]統計的声質変換・制御法に関するオープンソースソフトウェアとして,sprocketの開発・公開を実施した.本ソフトウェアに関する解説論文を執筆した.Voice Conversion Challenge2018において,ベースラインシステムとして利用される事が決まっており,今後,幅広い活躍が期待される.[歌声声質変換法に関する論文の執筆と投稿]差分スペクトル補正に基づく歌声声質変換の研究成果を論文として執筆し,Speech Communication誌へと投稿した.[知覚情報を考慮した統計的声質制御法に関する国際会議論文の執筆]本研究課題の核となる手法として,統計的声質制御法における,声質制御パラメータの設計法に関する研究成果を国際会議論文にまとめた.本論文は,声質制御を担う声質制御ベクトル空間において,複数の声質制御パラメータの独立性を確保し,よりユーザの知覚に合致した声質制御が実現する手法を提案する論文である.本研究成果は,評価対象として音声を用いて実施しているが,歌声声質制御においても適用可能な枠組みである.今後,歌声声質制御にも適用し,その性能を評価する予定である.[WaveNet vocoderによる声質変換・制御品質の向上]深層学習を利用した,音声波形生成技術の一つとしてWaveNetがある.本研究では,このWaveNetのネットワークアーキテクチャを応用する枠組みとして,F0,スペクトル包絡情報,非周期性指標を補助特徴量とし,音声波形を生成するWaveNetボコーダを提案した.本提案法により,従来のボコーダの枠組みに比べて,より高い音質を持つ音声波形の生成が可能となった.29年度が最終年度であるため、記入しない。29年度が最終年度であるため、記入しない。本研究課題は,「歌声知覚を考慮した統計的歌声声質制御法に関する研究」であり,(1)ユーザの知覚基準に合致した声質変動モデルの構築法および,(2)任意の声質表現語に声質変動モデルの構築法のそれぞれに対して取り組む計画である.本年度は,研究課題の遂行に向けて,実施した研究のうち,代表的な3点を以下に示す.知覚年齢に基づく歌声声質制御法に関する論文の執筆:知覚年齢に基づく歌声声質制御法において,ユーザが自身を入力歌手とする声質制御システムを容易に構築できる様にするため,事後確率最大化に基づく入力歌手適応法を提案した.また,変換歌声の自然性を向上させるため,差分スペクトル補正に基づく歌声声質変換を知覚年齢に基づく歌声声質制御に適用した手法を提案した.主観評価実験を実施し,提案法の有効性を評価した.得られた評価結果をまとめた論文を,電子情報通信学会の英語論文誌に投稿し,採録された.直交化制約付き声質制御法に関する国際会議予稿の執筆:声質表現語に基づく声質制御法では,複数の声質表現語に基づき声質を制御する場合において,互いの声質表現語間で相関があれば,一方の声質表現語スコアを操作した際に,異なる声質表現語に対応する声質も同時に変化する問題が確認されている.本研究では,この問題を解決するために,声質表現語に基づく声質制御を可能とする声質変動ベクトルを推定する際に,声質変動ベクトルが互いに直交化する制約を付与する事で,声質制御空間における相関をなくす枠組みを提案した.リアルタイム声質制御アプリケーションの作成:任意のユーザが自身の歌声の声質をリアルタイムに制御可能とする際に用いるユーザインターフェースを作成し,これのデモンストレーションを対外発表などで実施した.本研究課題は,「歌声知覚を考慮した統計的歌声声質制御法に関する研究」であり,それの実現に向けて,論文誌での採録や,国際会議の予稿の執筆,ユーザインタフェースの作成を実施した.本研究の現在までの進捗は,統計的歌声声質制御法の改善が大きい.今後,知覚情報の考慮した声質制御法の実現に向けて.現在,ユーザの知覚情報をモデル化するために必要な,機械学習に関する勉強を進めている.また,平成28度に関しては,本研究課題に,密接に関連する以下の研究も実施した.2016年に第1回目のVoice Conversion Challengeが開催された.本チャレンジは,入力話者から目標話者への話者性の変換を可能とする声質変換に関するコンペティションであり,話者性の変換精度と変換音声の自然性という二つの評価指標に基づいて,世界各国の大学や研究機関から投稿された声質変換システムを評価する.第1回大会では,17のシステムが投稿され,その優越を比較した.声質変換と声質制御は,非常に密接した研究分野である事から,声質制御法の更なる改善のため,我々は,名古屋大学と共同で."NU-NAIST VCsystem"を作成し,システムをチャレンジに投稿した.オーガナイザによって実施された評価結果より,我々のシステムは,高い自然性を保ちながら最も優れた個人性変換精度を実現可能である事がわかった.統一的なデータベースや尺度に基いて評価されたコンペティションであったため,最も優れた評価を得たことで,世界的に注目を浴びる事が出来たと考えられる.本年度の研究実績の概要は下記のとおりである.[フリーライセンスの声質変換・制御基盤フレームワーク"sprocket"の開発と公開]統計的声質変換・制御法に関するオープンソースソフトウェアとして,sprocketの開発・公開を実施した.本ソフトウェアに関する解説論文を執筆した.Voice Conversion Challenge2018において,ベースラインシステムとして利用される事が決まっており,今後,幅広い活躍が期待される.[歌声声質変換法に関する論文の執筆と投稿]

差分スペクトル補正に基づく歌声声質変換の研究成果を論文として執筆し,Speech Communication誌へと投稿した.[知覚情報を考慮した統計的声質制御法に関する国際会議論文の執筆]本研究課題の核となる手法として,統計的声質制御法における,声質制御パラメータの設計法に関する研究成果を国際会議論文にまとめた.本論文は,声質制御を担う声質制御ベクトル空間において,複数の声質制御パラメータの独立性を確保し,よりユーザの知覚に合致した声質制御が実現する手法を提案する論文である.本研究成果は,評価対象として音声を用いて実施しているが,歌声声質制御においても適用可能な枠組みである.今後,歌声声質制御にも適用し,その性能を評価する予定である.[WaveNet vocoderによる声質変換・制御品質の向上]深層学習を利用した,音声波形生成技術の一つとしてWaveNetがある.本研究では,このWaveNetのネットワークアーキテクチャを応用する枠組みとして,F0,スペクトル包絡情報,非周期性指標を補助特徴量とし,音声波形を生成するWaveNetボコーダを提案した.本提案法により,従来のボコーダの枠組みに比べて,より高い音質を持つ音声波形の生成が可能となった.本年度は,ユーザの知覚基準に合致した声質制御を実現するために,能動学習を利用した,ユーザの知覚情報のモデル化法に関する研究を進める.従来の知覚年齢に基づく声質制御法で利用されていた,歌声データベースを利用し,その歌声に知覚年齢以外の声質表現語に対するスコアのアノテーションを実施する.続いて,能動学習の枠組みを利用した知覚情報のモデル化を実現する事で,ユーザは,少量のアノテーションのみで任意の声質表現語に対する知覚モデルを構築する事が可能となると期待される.その後,客観的評価実験および主観的評価実験をそれぞれ実施し,提案法の有効性を確認する.得られた評価結果は,今年度に開催される国際会議や論文誌に投稿する予定である.最終的なシステムは,昨年度に作成したグラフィカルユーザインターフェースに統合する事で,ユーザが容易に知覚モデルを構築し,歌声を制御する事が可能となる.平成29年度の対外発表予定として,日本音響学会での1度,その他研究会で1度,INTERSPEECHやICASSPなどの査読付き国際会議で3度の発表を計画している.29年度が最終年度であるため、記入しない。29年度が最終年度であるため、記入しない。
江戸時代京都町民の人物像、生命表、病歴などを探る骨考古学的研究

京都市の伏見区、かつての伏見城城下の西部にあたる場所で江戸時代の廃寺の墓地(伏見城跡遺跡)が調査でされ、約630人分におよぶ古人骨資料(伏見人骨資料)が発掘された。この資料を骨人類学や骨考古学的の方法で分析して、江戸時代人京都町民の顔立ちや体形などの身体特徴、平均寿命や人口曲線などに関する人口学的特徴、歯疾患や骨梅毒疾患などの罹患率を明らかにするとともに、主要なタンパク質摂取源を推定する食性分析、人骨の鉛濃度分析などを実施した。成人の平均身長は男性が158cmで女性が144cmほどと短躯であったこと、丸顔の人が多かったこと、出生児の平均余命は男性が40歳弱で女性が30歳弱ほどと短命であったこと、虫歯と梅毒の罹患が著しく高率であったこと、淡水産や海産の魚介類をタンパク質源として利用していたことなど、すくなからずの特記すべき研究成果を達成できた。京都市伏見城の周辺にあった古寺の墓地から発掘された約500人分の江戸時代人骨(伏見人骨資料)を研究対象として、自然人類学の研究手法で多角的に分析し、各種の情報を収集する実務作業を実質的に完了した。それらは、江戸時代の京都町民像を復原する身体特徴、健康状態、疾病履歴、生活の質、人口学的パラメーターに関する情報であるが、それらの詳細なデータベースを構築するとともに、データファイルのかたちで印刷公表した。このファイルは伏見人骨資料を網羅しており、死亡推定年齢や性別などを含む人口学的な基礎資料、頭骨と四肢骨の計測値、同じく頭骨や体肢骨での非計測項目の観察値、歯の計測値、歯の齲歯と歯周症の観察値、加齢性の椎骨骨増殖性症候群や骨梅毒の病変記録、炭素と窒素の安定同位体比、鉛などの微量元素の定量値などが収められている。これらのデータを今後、逐次、各種の統計的方法で分析することにより、日本近世史や江戸学などの歴史的方法によって示される江戸時代の町民像に関する通説を人類学的に検証、反論、補強するための定量的な数値情報を引き出すことになる。それが次年度以降の研究目標となる。いずれにしても、今後、個別テーマに関する分析を可能とするデータファイルを作成したことで、今年度の目標は完全に遂行できたような次第である。京都市の旧伏見城の周辺にあった廃寺の墓地で京都市埋蔵文化研究所が2005-06年度に発掘した約600人分の江戸時代人骨(伏見人骨資料)を研究対象として、自然人類学の研究手法で多角的に分析することで当時の人々の人物像や生活像などに関する各種の情報を収集する実務作業に当たってきたが、この年度は、そうした基礎資料を統計学的に集成整理し、とりわけ齲歯変や梅毒変や加齢的椎骨病変などの疾患像を呈する人骨を詳細に調査することで、それらの疾患を煩った者たちの割合を明らかにした。さらに古人口学的なシミュレーションと解析により、京都町民層の年齢別性別死亡率、出生児平均余命(いわゆる平均寿命)、15歳時や20歳時の平均余命、生命表などを算出した。すくなからずの研究成果を達成できたが、めぼしい事項を列記すると以下のようになる。まず特記すべきは齲歯率についてであるが、その出現頻度が非常に高く、一人平均で9.8本と推定できた。この値は現代日本人よりも高い可能性が強く、江戸の江戸時代町民よりも2倍程度高いことが判明した。その理由を明らかにするのは今後の検討課題であるが、砂糖の消費量の増加やその地域差などと関係した可能性が指摘できよう。骨病変としては、ことのほかトレポネマトーシス様の変化が多く記載された。おそらくは梅毒性のものであろうと推測した。検査可能な人骨56人分中、実に19人分で検出されたのである。おそらくは、この病気が日本に侵入した江戸時代には猖獗をきわめ、多くの町民の人々を蝕んだのであろうと考察した。いわゆる平均寿命、つまり出生児平均余命の値は、全体人口で37歳程度、男性人口で41歳程度、女性人口では32歳程度であると算出された。高齢に達する者も全体の5%ほど存在したが、乳幼児の死亡率が非常に高く、そのために生じた現象である。これらの研究成果は、日本近世史や江戸学などの歴史的方法によって示される江戸時代の町民像に関する通説を人類学的に検証、反論、補強するための定量的な数値情報を提供するわけだが、そうした考察が次年度の研究目標となる。

京都市にある旧伏見城の周辺に存在した廃寺の埋没墓地で、2005-06年に、京都市埋蔵文化財研究所が発掘した少なくとも630人分の江戸時代町民人骨(伏見人骨資料)を研究対象として、自然人類学の研究手法で形態学的に分析をすることで、可能な限りの人骨について性別と死亡年齢を確定するとともに、死亡要因や疾病と骨折等についての生前履歴を推測した。それらを古人口学の観点で分析することで、年齢別および性別死亡人口、生存曲線、生命表などを明らかにした。さらに同人骨資料のうち、保存状態が良い個体を対象にして、炭素と窒素の安定同位体を測定し、個々の人骨についての食性分析を行った。めぼしい研究成果を記すと以下のとおりである。まず年齢別性別死亡人口の特徴として、乳幼児死亡率が非常に高率で20%近くに達すること、女性の死亡率は20-30歳代の壮年期で高く男性の死亡率は40-50歳代の熟年期で最大となること、されども60歳以上の高齢に概ね15%の者が達することなどが判明した。乳幼児の死亡要因としては流行病が想定でき、壮年女性の死亡要因として周産期クライシス、熟年男性のそれでは梅毒疾患が演繹できた。いわゆる平均寿命、つまりは出生児平均余命の値は非常に低く、全体人口で37歳程度、男性人口で40歳程度、女性人口では32歳程度であると算出された。これらの人口学的パラメータは驚くべく数値ではなく、宗門人別帳などの分析による歴史人口学的データともよく合致した。いずれにせよ、本研究で明らかにされた人類学的、古病理学的、古人骨学的成果は、日本近世史や江戸学などの歴史学的研究方法によって示された江戸時代の町民像に関する通説を検証、反論、補強するうえで、きわめて実証的かつ定量的な価値ある数値情報を提供するものと評価できよう。
インダン,テトラリン骨格を有する人工脱炭酸酵素の創製

ペプチドをもとに「似て非なる小分子」を分子設計するペプチドミメティックの開発研究の一環として、マゲイニン2(アフリカツメガエルの皮膚から単離された23アミノ酸残基からなる抗菌性ぺプチド)に興味を持ち、インダン骨格にFとKの側鎖をつけたペプチドミメティックPM2をデザインした。幸運にもPM2はマゲイニン2に匹敵する抗菌活性を有していることを確認できた。この他、ヒト赤血球に対して溶血作用を示さない化合物や、胃潰瘍の原因として有力なヘリコバクタ-・ピロリ菌に対して特異的に作用する化合物なども見い出した。一方、オキザロ酢酸脱炭酸酵素のアミノ酸配列をもとにリジン残基を多く含み両親媒性をとるようにデザインされたオリゴペプチドが酵素類似の活性を実際に有していることが報告され、上述のアミノ基を有するインダン誘導体をもとに低分子人工脱炭酸酵素の創製についても検討した。上記の考えに基づき、インダン環、あるいはテトラリン環にアミノアルキル基が1個あるいは2個置換したような分子を系統的に合成してオキザロ酢酸脱炭酸酵素活性を測定した。その結果、インダン骨格の1位にジフェニルメチル基、6位にアミノブチル基を導入したPM5がオキザロ酢酸の脱炭酸を促進し、しかも天然の酵素以上の脱炭酸活性を有していることを見いだした。その他、1位にアミノブチル基、6位にイソブチル基を導入した化合物もPM5に匹敵する脱炭酸酵素活性を有していることがわかった。一方、アミノアルキル基を二つ導入した誘導体では、脱炭素活性は極めて弱いが、二つのアミノ基間の距離が重要であるとの有用な知見を得ることが出来た。抗菌性ペプチドであるマゲイニン2は両親媒性α-ヘリックス構造をとって、抗菌作用を示すことが知られている。本研究者らはこのことに着目してインダン骨格の1位と6位にリジンとフェニルアラニンの側鎖を導入したペプチドミメティックを合成し、これらがマゲイニン2と同程度の抗菌活性を有していることを明かにした。一方、オキザロ酢酸脱炭酸酵素も両親媒性α-ヘリックス構造をとって活性を発現することが知られており、ペプチドミメティックの脱炭酸酵素活性に興味を持ち検討した。本研究では、一般合成法の確立と、脱炭酸酵素活性の評価の二点について検討した。まず、一般合成法については、共通中間体として1位と6位にメトキシカルボニル基を有するインダンの効率的な合成法を見い出し、さらに、二種類のエステルのうち1位のエステルのみを選択的に加水分解することができた。これにより、任意のアミノ酸側鎖を1位と6位に位置選択的に導入できるようになった。一方、種々のペプチドミメティックの脱炭酸酵素活性を測定した結果、インダンの1位にベンジル基(フェニルアラニンの側鎖)を二個、6位にアミノブチル基(リジンの側鎖)を導入した化合物がオキザロ酢酸の脱炭酸を促進し、しかも天然の酵素以上の基質特異性(KM 0.39mM)を持っているという興味ある結果を得ることができた。また、オキザロ酢酸の脱炭酸は、ジアミン誘導体で促進されることは既に知られているので、次年度の方針としては、インダン骨格にアミノ基を二個有する側鎖を導入して、より優れた脱炭酸酵素活性を有する化合物の創製を行う計画である。
買い物支援事業を活用した高齢者及び買い物弱者への効果的な食生活支援に関する研究

徳島県美馬市木屋平は過疎高齢化が進行した山間へき地である。平成29年3月、この地域に廃校となった中学校校舎を改修した「木屋平複合施設」がオープンした。同施設には市役所総合支所や郵便局、農協、商店、調剤薬局、研究代表者が所長を務める地域唯一の診療所などが入居している。同施設内の商店は、買い物支援事業を行うことが定められ、本研究もこれを活用した食生活支援の介入を行う予定であったが、実施直前に事業内容が変更となり研究実施が困難な状況となった。そこで、平成29年度は新たな研究計画書づくりを行った。平成29年度、地域では市が直営する飲食店を拠点とした新たな買い物支援事業の計画が持ち上がり、平成30年度からの実施に向けた準備が開始した。本研究は新たにこの事業と合同して食生活支援を行う計画を立案したが、この事業も実現しなかった。こうした経過中に医・歯・薬のスタッフで再編成された新たな研究チームにて、さらに研究計画の練り直しが行われた。調査期間の短縮に伴い、研究対象者は、地域の65歳以上の全住民407名から、地域唯一の診療所を定期受診している65歳以上の慢性疾患患者100余名余に変更された。当初予定していた買い物支援事業の活用は結果として困難な状況となったが、外来診療や、地域サロン活動などの場を活用可能な機会ととらえ、社会性や認知能力なども考慮して食生活改善の働きかけを行うこととした。ベースライン調査は平成30年度中に概ね終了している。令和元年は早急にデータベースの構築と解析を行い、買い物の現状と食品摂取状況、口腔機能、身体活動量などを総合的に評価し、介入のポイントを抽出する予定である。同年度中に実際の介入と効果判定につなげる。健康寿命の延伸に向けた研究を通し地域社会の向上に貢献していきたい。本研究で活用することとしていた地域の買い物支援事業が相次いで事業内容の大幅縮小あるいは中止の方針となり、2度に渡り研究計画の見直しを余儀なくされた。このため研究実施も予定より大幅に遅れることとなった。この間に再編された研究チームで研究計画の再検討を行った。平成29年度中に行われる予定であったベースライン調査は平成30年度中に概ね完了しており、遅れは最小限に食い止められていると考えられた。令和元年度の早い段階でデータベースを構築して解析を行い、地域住民に介入するのに適切なポイントを抽出する。地域住民への働きかけについては、地域の高齢住民全体を対象にベースライン調査と介入を行うポピュレーション・アプローチ(当初案)から、地域唯一の診療所を定期受診している高齢者を主な対象としたハイリスク・アプローチへと研究デザインを変更している。介入については、当初活用を予定していた地域の買い物支援事業そのものが実現しなかったため、代替案として外来診療の場で個別に、または地域サロン活動などのグループごとに行うこととした。当地域は過疎高齢化が進行したへき地であり人間関係が比較的緊密であるため、情報は口コミにて拡散しやすい状況にある。ハイリスク・アプローチを行いつつも介入効果が広く地域住民に波及し地域住民が全体として食生活を改善することにつながるよう、今後それが健康寿命の延伸に寄与できるよう介入方法を工夫する予定である。平成28年度末、翌年度の初めから美馬市木屋平地域で開始される予定であった市の買い物支援事業が大幅に縮小されることが通知された。本研究は、この事業を活用する予定としていたことから、平成29年度は研究計画の再検討を行う必要が生じた。計画の修正作業に並行して市との協議も続けた結果、新たに平成30年度から地域の飲食店を拠点とした買い物支援事業が実施されることとなった。この1年で、本研究と市の新事業を効果的に組み合わせ、産官学が連携して食生活支援、健康寿命の延伸、地域づくりに取り組む体制が構築された。研究計画は、新たに歯科が加わった医・歯・薬・栄養の研究者で構成されるチームにて再検討が行われた。調査期間の短縮に伴い、研究対象者を地域の65歳以上の全住民407名から、健康寿命短縮のハイリスク者100余名余に変更された。新たな対象者は、ハイリスク者が多く含まれている可能性が高い、地域唯一の医療機関である木屋平診療所の外来を定期受診している65歳以上の慢性疾患患者である。買い物や炊事には一定の認知能力や日常生活動作が保たれている必要があることから、検討項目ついては買い物や食品摂取の状況に加え、認知能、基本的及び手段的日常生活動作等を測定することとなった。さらに口腔機能や身体活動量等も加味した総合評価のもとで、栄養の適正摂取を中心とした働きかけを行うこととした。市の買い物事業については、地域の飲食店が平成30年度から市の直営店として再スタートすることとなり、買い物支援も住民の生活を支える事業として手がけることとなった。これにより、本研究では、買い物支援だけでなく料理を直接に提供することをも通した食生活支援の実施が可能となった。研究開始が遅れたが、新たな研究チーム、新たな地域の事業をもとに、研究を通し地域社会に貢献する体制が強化されることになったと考えられた。本研究で活用することになっていた市の買い物事業が、平成29年4月の事業開始直前になり大きく縮小される方針となった。このため本研究の計画を見直す必要が生じ、当初の予定よりも実施が遅れることとなった。

市との協議の中で、新たに平成30年度から研究実施地域の飲食店を拠点として買い物支援事業が行われることとなった。本研究としては、食生活支援の対象者に対し、買い物支援と合わせて料理を直接に提供できる体制が新たに構築できた。また、本研究の計画見直しに際して研究チームを再編し、医・歯・薬・栄養などの多職種からなるメンバーにより多角的な視点で研究計画を見直したことから、より効果的な働きかけを行い得るよう計画を修正することができた。平成30年5月1日に対象者の登録を開始した。徳島県美馬市木屋平は過疎高齢化が進行した山間へき地である。平成29年3月、この地域に廃校となった中学校校舎を改修した「木屋平複合施設」がオープンした。同施設には市役所総合支所や郵便局、農協、商店、調剤薬局、研究代表者が所長を務める地域唯一の診療所などが入居している。同施設内の商店は、買い物支援事業を行うことが定められ、本研究もこれを活用した食生活支援の介入を行う予定であったが、実施直前に事業内容が変更となり研究実施が困難な状況となった。そこで、平成29年度は新たな研究計画書づくりを行った。平成29年度、地域では市が直営する飲食店を拠点とした新たな買い物支援事業の計画が持ち上がり、平成30年度からの実施に向けた準備が開始した。本研究は新たにこの事業と合同して食生活支援を行う計画を立案したが、この事業も実現しなかった。こうした経過中に医・歯・薬のスタッフで再編成された新たな研究チームにて、さらに研究計画の練り直しが行われた。調査期間の短縮に伴い、研究対象者は、地域の65歳以上の全住民407名から、地域唯一の診療所を定期受診している65歳以上の慢性疾患患者100余名余に変更された。当初予定していた買い物支援事業の活用は結果として困難な状況となったが、外来診療や、地域サロン活動などの場を活用可能な機会ととらえ、社会性や認知能力なども考慮して食生活改善の働きかけを行うこととした。ベースライン調査は平成30年度中に概ね終了している。令和元年は早急にデータベースの構築と解析を行い、買い物の現状と食品摂取状況、口腔機能、身体活動量などを総合的に評価し、介入のポイントを抽出する予定である。同年度中に実際の介入と効果判定につなげる。健康寿命の延伸に向けた研究を通し地域社会の向上に貢献していきたい。本研究で活用することとしていた地域の買い物支援事業が相次いで事業内容の大幅縮小あるいは中止の方針となり、2度に渡り研究計画の見直しを余儀なくされた。このため研究実施も予定より大幅に遅れることとなった。この間に再編された研究チームで研究計画の再検討を行った。平成29年度中に行われる予定であったベースライン調査は平成30年度中に概ね完了しており、遅れは最小限に食い止められていると考えられた。概ね3ヶ月間でベースライン調査を完了する予定である。登録期間中に食生活支援の実施準備を進めておき、ベースライン調査終了後は短期間で健康寿命短縮のハイリスク者を同定して支援を開始することとする。平成31年5月から1年後の経過観察を実施する。平成29年度に行った検討にて、研究デザインは、地域の高齢住民全体を対象としたポピュレーション・アプローチから、健康寿命の短縮が予想される者を主な対象としたハイリスク・アプローチに変更となった。
知識の完全表現を目指した知識メタデータの構築とその実装体としての知識事典の作成

本研究では、事柄に対する知識を、一定の知識表現構造によって多面的に記述したレファレンスツール(知識辞典)の構築を目指している。平成21年度は最終年度としてモデルシステムとして、パーソナルレベルではあるが実際のレファレンスツール(知識辞典)の構築を行った。具体的には、まず限定した個数の用語について、昨年度の研究によって改訂した知識メタデータ(「外見」「構成・成分」「全体」「性質」「出来方」「変わり方」「機能」「用途・用法」「変遷」「上位概念」「下位概念」「対比」「等価の用語」「反対語」)に基づき、電子百科事典から知識メタデータ項目を再度抽出した。次に、説明文の内容を吟味して一定レベルの内容に揃えるよう説明文の文章を書き直した。百科事典の説明文の記述の分量には差異が非常に大きく、長文のものについての要約作業を中心に行った。さらに百科事典の記述内容は昨年度の研究で明らかにした様に、知識メタデータの視点で見ると偏った項目に集中しており、多くの知識メタデータ項目において欠損があった。そこで欠損している知識メタデータ項目について、種々のレファレンスツールを用いて説明文を新たに作成した。一方、知識事典の機能やユーザインタフェースについて検討を行い、知識事典のシステム設計を行った。それをデータベースシステム(Microsoft Access)を用いて実装し、パーソナルレベルのレファレンスツールを構築した。構築した知識事典の評価については未だ十分な検討を行っていないが、その機能性や有用性は高いと考えられる。今回構築したものは著作権の問題から公開する事は困難である。今後は、多くの人が利用できるよう、公開の方法等について検討する必要があろう。本研究では、事柄に対する知識を、一定の知識表現構造によって多面的に記述したレファレンスツール(知識事典)の構築を目指す。平成19年度は、主として知識の完全表現を行なう知識メタデータ構造の検討と、実際の知識メタデータの作成作業を行なった。具体的には、教科書および国語辞典を用いたこれまでの知識表現に関する研究の結果を分析することにより、まず知識を表現するメタデータ構造を作成した。分析の結果、メタデータ構造はモノ・コトの視点と動的・静的の視点で捉え、「出来方」「変わり方」「外見」「構成・成分」「全体」「機能」「変遷」「用途」「性質」「上位概念」「場所」「値・量」「等価の用語」「反対語」「対比」「現象」「状態」「下位概念」にまとめた。さらにこのメタデータ構造は知識フレームやセマンティックネットワークなどの既存の各種の知識表現手法で表現される内容を全て包含する事を確認した。なお、この成果については、平成20年5月の情報知織学会大会で発表の予定である。次いで3種類の電子百科事典を対象に、約3500項目の用語の説明文を、文章毎にこれらのメタデータ構造に分類する作業を行なった。本年度の研究の大部分はこの作業に費やされたが、概ね全ての項目の分類作業を終えた。この作業結果は知識メタデータの基本的な部分を構成するものであり、その欠損部分を平成20年度に作成することにより目的とするレファレンスツールのデータ部分が完成することになる。また、この結果を解析することにより百科事典の説明の特徴を明らかにする事も予定している。本研究では、事柄に対する知識を、一定の知識表現構造によって多面的に記述したレファレンスツール(知識辞典)の構築を目指す。平成20年度は昨年度行った電子百科事典の用語の説明文に対する知識メタデータ付与作業によって明らかになったいくつかの問題点の検討を行い、知識メタデータの改訂作業及び関連する検討を行った。具体的には、モノ・コトの視点と動的・静的の視点で捉えた19の知識メタデータを用語の説明文に付与した際、モノ・コトの切り分けが困難であること、及び知識メタデータの項目名が対象とする用語の概念によって直感的に適合しないことが問題となった。前者の問題を受けて、知識メタデータ構造の再検討を行い、最終的に「外見」「構成・成分」「全体」「性質」「出来方」「変わり方」「機能」「用途・用法」「変遷」「上位概念」「下位概念」「対比」「等価の用語」「反対語」14の項目からなる知識メタデータに改訂した。この成果は知識を扱う上で有用な知見であり、現在論文としてまとめている。さらに、後者の問題を受けて、対象とする用語の概念を分類して知識メタデータ項目の意味の対応表を作成した。このツールは、知識メタデータ付与に大いに役立つものと考えられる。また、電子百科事典の用語の説明文の傾向を、付与された知識メタデータ項目の種類によって分析し、「上位概念」「変遷」「構成・成分」が半分以上の事柄で使われていること、及び95%の用語が7個以下の知識メタデータ項目でしか説明していないことを明らかにした。これは、本研究が目的とする知識辞典の必要性を示唆する結果である。

次に、説明文の内容を吟味して一定レベルの内容に揃えるよう説明文の文章を書き直した。百科事典の説明文の記述の分量には差異が非常に大きく、長文のものについての要約作業を中心に行った。さらに百科事典の記述内容は昨年度の研究で明らかにした様に、知識メタデータの視点で見ると偏った項目に集中しており、多くの知識メタデータ項目において欠損があった。そこで欠損している知識メタデータ項目について、種々のレファレンスツールを用いて説明文を新たに作成した。一方、知識事典の機能やユーザインタフェースについて検討を行い、知識事典のシステム設計を行った。それをデータベースシステム(Microsoft Access)を用いて実装し、パーソナルレベルのレファレンスツールを構築した。構築した知識事典の評価については未だ十分な検討を行っていないが、その機能性や有用性は高いと考えられる。今回構築したものは著作権の問題から公開する事は困難である。今後は、多くの人が利用できるよう、公開の方法等について検討する必要があろう。
認識のダイナミズムを考慮した多主体意思決定システム

本研究課題は、多主体意思決定の状況において、意思決定主体の認識の多様性やそのダイナミクスに焦点を当てて、理論モデルの構築および応用を行うことを目的としている。前年度まではゲーム理論的枠組みにもとづく理論モデルの検討が主であったが、当初計画していた通り(ただし、一年間補助事業期間を延長している)、最終年度である本年度は、応用研究として、知識マネジメント分野での実証研究を実施した。前年度までに、システム思考と組織的知識創造の結びつきを概念的に整理したが、これはいわば仮説メカニズムの提示であった。今回、国内の企業等勤務者を対象としたアンケート調査のデータに基づき、統計的な実証分析を行った。結果、システム思考に関するある種の行動特性が、特定の知識創造プロセスに有意に影響を及ぼしていることが明らかになった。これは、組織に関与する人々の状況認識や問題への取り組み方が、組織のダイナミクスを通じて、知識創造のあり方に影響することを示唆するものである。この結果は、経営学関連の著名な国際会議にて報告した。本研究は、多主体意思決定の数理モデルであるゲーム理論において、特に意思決定主体の認識の多様性やそのダイナミズムを考慮した理論モデルの構築と応用を目的としている。平成27年度は特に基本モデルの構築を目的としていたが、従来研究されている、ハイパーゲーム理論あるいは気付きを考慮したゲームモデルの枠組みをベースに、意思決定者の認識の階層を考慮したモデルを提示し、その性質について数理的に分析した。例えば、既存の不完備情報ゲームとの関係性を整理した。また、このモデルをもとに、ゲームの中、あるいはゲームを繰り返し行う過程での意思決定主体の認識の変化に関する分析も行った。特に、意思決定主体の認識とゲームの結果が整合的であるような均衡概念を定義し、数理的に特徴付けた。このような議論は、ゲームの構造に関する共有知識を仮定する標準的なゲーム理論ではそもそも問題とならないが、人々がゲームを主観的に認識しプレイしていると考えるのは現実的であろう。このようなより現実的な設定を導入し、様々な社会現象に豊かな考察を与える枠組みを提供するのが本研究の意義であるが、今年度はそのための基本モデルを構築したところである。また、これに基づいたいくつかの応用分析についても、研究に着手しているところである。以上の成果は、1件の査読付き国際論文誌掲載、2件の国際会議報告(査読付き)にて発表した。この他に1件の国際会議報告(査読付き)が受理済みであり、また2件の論文を国際論文誌に投稿し、現在審査中である。「研究実績の概要」に記した通り、平成27年度は特に基本モデルの構築を目的としていたが、これを概ね達成し、いくつかの論文、国際会議などで報告した。以上のことから、研究初年度である今年度は、順調に研究が進展したと考える。本研究は、多主体意思決定の数理モデルであるゲーム理論において、意思決定主体の認識の多様性やそのダイナミクスに焦点を当てて、理論モデルの構築および応用を行うことを目的としている。理論的基礎としては、近年発展している気付きの非対称性を考慮したゲーム理論モデルをもとに、その拡張をベースに研究を行っている。平成28年度は、前年度に引き続き理論モデルの構築を主に行った。具体的には以下の三点の成果を得た。1.気付きの非対称性モデルと、従来の不完備情報ゲームとの関連、特に両モデルの均衡概念の関係性を、数理的に厳密に整理した。さらに、これをふまえて、前者のモデルの独自性を検討した。2.気付きの非対称性モデルにおいてこれまでに提案されていた均衡概念は、社会的に安定な状態と見なすには不十分であることを指摘し、これを克服した新たな均衡概念を提案、その数理的性質を分析した。ここでは、ゲームの結果と意思決定主体の認識の整合性が鍵となっている。3.意思決定主体が複数の意思決定基準を持つ多属性ゲームにおいて、気付きの非対称性を導入し、拡張モデルにおける均衡概念を提案した。また、その存在性など、数理的性質を分析した。また、これらの他に、平成29年度に計画している応用研究のための文献調査なども実施した。以上の成果は、2件の国際学術論文、1件の国際会議(査読付き)にて報告した。このほかに1件の学術論文を投稿し、審査中である。平成28年度は、基本的な理論モデルの構築を目的としていたが、「研究実績の概要」に記載した通り、いくつかの成果を得て、対外発表を行ったことから、順調に進捗していると判断する。理論的基礎としては、情報の非対称性や気付きの非対称性を考慮したゲーム理論モデルをもとに、その拡張をベースに研究を行っている。平成28年度までは理論モデルの構築が主であったのに対して、平成29年度は応用的な課題に取り組んだ。具体的には、以下二点の成果を得た。1.知識マネジメント、特に組織的知識創造の枠組みにおけるシステム思考の役割を概念的に整理した。システム知性に基づく振る舞いが、組織メンバーの認識の変化を通じて、組織的知識創造に貢献し得るメカニズムについてまとめた。本成果自体は、フォーマルな議論ではないものの、システム知性のメカニズムをゲーム理論的に説明した研究代表者の以前の論文との接続を意図している。2.情報スーパーバイザ制御のメカニズムをゲーム理論的にモデル化した。

スーパーバイザが制御目的を達成するためにどのような情報提供を行えばよいかを、対象となる意思決定者の情報構造とその変化を明示して、包括的に分析可能なフレームワークを提示した。以上の成果は、1件の国際学術論文、1件の国際会議(査読付き)にて報告した。私的な事情(育児)にて当初研究計画よりやや遅れており、本補助事業の期間延長を申請、承認済み。本研究課題は、多主体意思決定の状況において、意思決定主体の認識の多様性やそのダイナミクスに焦点を当てて、理論モデルの構築および応用を行うことを目的としている。前年度まではゲーム理論的枠組みにもとづく理論モデルの検討が主であったが、当初計画していた通り(ただし、一年間補助事業期間を延長している)、最終年度である本年度は、応用研究として、知識マネジメント分野での実証研究を実施した。前年度までに、システム思考と組織的知識創造の結びつきを概念的に整理したが、これはいわば仮説メカニズムの提示であった。今回、国内の企業等勤務者を対象としたアンケート調査のデータに基づき、統計的な実証分析を行った。結果、システム思考に関するある種の行動特性が、特定の知識創造プロセスに有意に影響を及ぼしていることが明らかになった。これは、組織に関与する人々の状況認識や問題への取り組み方が、組織のダイナミクスを通じて、知識創造のあり方に影響することを示唆するものである。この結果は、経営学関連の著名な国際会議にて報告した。今後の方向性としては、大きく二つある。一点目は、平成27年度構築したモデルを拡張し、より広い社会現象を扱えるような枠組みを提示することである。例えば、多属性意思決定のゲーム理論モデルにおいて、認識の多様性を考慮したモデルの構築を試みている。このような理論的枠組みの持つ性質を数理的に精査する。二点目は、これを実際の社会科学的課題に応用し、新たな知見を得ることである。例えば、知識マネジメントの分野では、知識の伝達、共有がどのようになされるかが主要な論点の一つであるが、本研究の成果を活用して、知識が偏在している状況下での合理的意思決定者間の相互作用として、このような問題を扱えると考えており、すでに基礎的な分析を始めているところである。最終年度である平成29年度は、これまでに構築した理論モデルをもとに、応用研究として、実際的な社会課題へ適用し、示唆を得ることを計画している。具体的には、知識マネジメントの分野において、知識の移転・共有をいかに推進するかが主要な論点となっているが、本研究のこれまでの成果を応用して、これに関するミクロ的な基礎付けを行うことを考えており、すでに基礎的な分析に着手しているところである。平成29年度に引き続き、知識マネジメント分野への応用を主に、応用的・実践的課題に中心に取り組む。最終年度であり、これまでの成果を取りまとめ、学術会議、論文誌等への発表も重点的に行う。物品費支出額が当初見積りよりも少なく済んだため。(特に、図書購入が当初見積りよりも少なくなった)物品購入(図書等)が当初予定よりも少なかったため。前記の通り、計画がやや遅れており、学会発表等の旅費支出が当初予定より少なかったため。
フラボノイドによる血管内皮細胞に対する単球接着作用に関する研究

柑橘類に主に含まれるフラボノイドは、血管内皮細胞のNFκBの不活性化を介して接着分子発現を低下させ、単球の血管内皮細胞に対する接着を有意に抑制した。さらに、ホモシステインを刺激した単球において、活性酸素産生量、抗酸化酵素および炎症性サイトカイン発現、内皮細胞への接着作用は、フラボノイド処理によって抑制された。従って、フラボノイドは、血管内皮細胞および単球のいずれにおいても活性化を抑制し、動脈硬化症の初期段階に重要な単球の血管内皮への接着を抑制する可能性が示唆された。動脈硬化の発症過程において、単球の血管内皮に対する接着は、マクロファージへの分化・泡沫化を誘導することから重要な制御段階であると考えられている。冠動脈疾患予防効果が示唆される地中海式食事では、レモンをはじめとする柑橘類の摂取が多く、柑橘類は様々なフラボノイドを含むことからその抗動脈硬化作用に注目が集まっている。本研究は、動脈硬化予防に寄与する食品成分としてフラボノイドに着目し、末梢での血流を想定した流速下で、フラボノイドによる単球の血管内皮細胞に対する接着抑制作用を検討した。ヒト臍帯静脈内皮細胞(HUVEC)にTNFαと、フラボノイドアグリコンであるeriodictyolとhesperetinを処理した。単球系細胞THP-1のHUVECに対する接着作用を、フローチャンバーを用いて、シアストレス1.0 dyne/cm^2の流速下で検討した。eriodictyolとhesperetinは、TNFαで活性化したHUVECに対するTHP-1細胞の接着を有意に抑制した。また、細胞接着分子の発現をウェスタンブロッティング法で確認したところ、これらのフラボノイドはTNFα活性化によるHUVECでのICAM-1、VCAM-1の発現も有意に抑制した。さらに、その抑制作用機序として、IkB分解抑制を介したNFkBへの活性化抑制が示唆された。近年、柑橘類による冠動脈疾患予防に注目が集まっており、我々は、これまで柑橘類に豊富に含まれるフラボノイドがLDL酸化抑制作用、食後高脂血症抑制作用および、血管内皮細胞での接着因子の発現抑制作用を示すことを報告した。本年度は、動脈硬化の危険因子の一つとして、高濃度のホモシステイン(Hcy)による単球の活性化に注目し、フラボノイドによる抑制作用を検討した。ヒト単球系細胞株(THP-1)における活性酸素量を、フローサイトメーターを用いて測定したところ、Hcy処理により増加した活性酸素量は、フラボノイドアグリコンであるeriodictyol、hesperetin添加により低下が認められた。また、NADPHオキシダーゼp67phoxとRac1の活性阻害が示された。さらに、抗酸化関連酵素と炎症性サイトカインの発現量をreal-time PCR法にて解析したところ、Eriodictyol、hesperetinによりHcyによって誘導されるカタラーゼ、グルタチオンペルオキシダーゼの発現は有意に減少した。また、炎症性サイトカインであるMCP-1、TNF-α、IL-1βの発現の低下も認められた。次に、Hcyとフラボノイドを処理したTHP-1細胞を用いて、ヒト臍帯静脈内皮細胞(HUVEC)に対する接着実験を行ったところ、Hcyによる接着はeriodictyolおよびhesperetinにより有意に減少した(p<0.05)。従って、フラボノイドは、高濃度のホモシステインによる単球の活性化を抑制し、血管内皮細胞への接着を減少させる可能性が示唆された。
イオンチャネルの障害に起因した心疾患の病態、遺伝子異常の解明

QT延長症候群患者の病態についての検討:QT延長症候群においては^<123>I metaiodobenzylguanidine(MIBG)の取り込みが、左室の局所において低下していた。さらに心エコーで局所のwall thickening timeを求めたところ、MIBGの取り込みが低下している部分では、正常な部分に比べてWall thickening timeが有意に長かった。すなわち左室の交感神経活動が低下している部分では、心エコー上収縮時間が延長していた(Heart 2000;83:295-300)。カテーテルによる単相性活動電位記録を用いて、QT延長症候群において、QTalternansがKATPチャネル開口薬にて改善することを報告した(Heart 1999;82:e8)。さらにギネアピッグのランゲンドルフ心では、disopyramideによって単相性活動電位持続時間にalternansが発生したが、K ATPチャネル開口薬(ニコランジル)によって改善することを報告した(J Electrocardiol 2000;33:269-77)。その他:飲酒により不整脈が誘発されることがある。アルコールが心臓のチャンネルに直接働かないか、培養心筋細胞において、チャンネルブロッカーを使うことによって検討した。遅延整流性電流(IK)が活性化されることがわかり報告した(Alcohol Clin Exp Res 1999;23(4Suppl):81S-84S)QT延長症候群患者の病態についての検討:QT延長症候群においては^<123>I metaiodobenzylguanidine(MIBG)の取り込みが、左室の局所において低下していた。遅延整流性電流(IK)が活性化されることがわかり報告した(Alcohol Clin Exp Res 1999;23(4Suppl):81S-84S)特発性心室細動(Brugada症候群)には、心電図上特徴的な所見(不完全右脚ブロック+ST上昇)を示し、電気生理学的な誘発試験で心室細動が誘発されるにもかかわらず、症状(syncope)のない症例が有ることを、無症候性Brugada症候群として報告した(Pacing Clin Electrophysiol 1999;22:1261-1263)。無症候性Brugada症候群の診断法の一つとして、遺伝子診断が出来ないか現在検討中である。QT延長症候群(LQT)患者に於いてQT intervalのalternansが、Nicorandilによって減少する症例が有ることを報告した(HEART 1999;82:643)。この症例はLQT1,2,3遺伝子には変異は存在しなかった。Nicorandilが有効な症例の遺伝子異常について現在検討中である。LQT患者については、心エコーとMIBG心筋シンチを用いても臨床データを検討した。LQT患者においては心エコー上の壁運動異常が大きい部位が、シンチ上交感神経活性が高いと考えられた(Heart 2000;83:295-300)。LQTの原因として、チャンネルの異常のみならず自律神経の異常も存在する可能性が示唆された。飲酒により不整脈が誘発されることが有る。アルコールが心臓のチャンネルに直接働かないか、培養心筋細胞に於いて、チャンネルブロッカーを使うことによって検討した。遅延整流性電流(Ik)が活性化されることがわかり報告した(Alcohol Clin Exp Res 1999;23(4 Suppl):81S-84S)。この電流の異常はLQT1,2の原因であり、二次性のQT間隔の異常の一つとして、飲酒が関与しているのではないかと考えて、現在検討中である。QT延長症候群患者の病態についての検討QT延長症候群においては^<123>I metaiodobenzylguanidine(MIBG)の取り込みが、左室の局所において低下していた。そして、MIBGの取り込みが低下している部分では、取り込みが正常の部分に比べて、ウォッシュアウトレートが増加していた。さらに心エコーで局所のwall thickening timeを求めたところ、MIBGの取り込みが低下している部分では、正常な部分に比べてwall thickening timeが有意に長かった。すなわち左室の交感神経活動が低下している部分では、心エコー上収縮時間が延長していた。(Heart2000;83:295-300)。

カテーテルによる単相性活動電位記録を用いて、QT延長症候群において、QTalternansがK ATPチャネル開口薬にて改善することを報告した(Heart1999;82:e8)さらにギネアピックのランゲンドルフ心を使って、単相性活動電位持続時間(Monophagic Action Potential Durations at 90% repolarization)のdisopyramideによるalternansがK ATPチャネル開口薬(ニコランジル)によって改善することを報告した。(J Electrocardiol2000;33:269-77)Brugada症候群患者の病態についての検討遺伝子解析による検討
陰的ラグランジュ法に基づく複雑なマルチボディシステムの解析設計に関する研究

本研究の目的は,非ホロノミック拘束やディラック拘束を許容する新たな力学形式である陰的なラグランジュ法を用いて,宇宙機,天体力学,ロボット,電気回路などの複雑なマルチボディシステムの解析設計手法を確立することである.そのために,本研究では(1)部分システムへの分解と接続によるシステムの構造化,(2)モジュール化された陰的ラグランジュ系のダイナミクスの定式化,(3)離散化されたラグランジュ・ダランベール原理による変分的積分法の開発について検討を行った.さらに,非線形LC回路,ロボット,非ホロノミック系,さらに宇宙機を含む天体力学への応用について検討し,本解析設計手法の妥当性を示した.マルチボディシステムのダイナミクスのモデル化をディラック構造とそれに付随する陰的なラグランジュ系による枠組みで行った.特に,半直積上のディラック構造に関する考察,及び,2つの異なるディラック構造を相互接続する手法の開発を行い,それに伴う力学系の相互接続についても変分法の観点から明らかにした.また,非ホロノミックな拘束を受ける系として,いわゆる非ホロノミック力学の他にVakonomic力学と呼ばれる力学系が存在することを示し,ラグランジュ部分多様体では,非ホロノミック力学が構成できずに,Vakonomic力学だけが構成可能であることを示した.一方で,ディラック構造の枠組みでは,両者の定式化が可能であることを証明した.また,多体系の応用例として,制限3体問題とそれを用いた宇宙機の惑星間輸送に関する研究を実施した.すなわち,月周回軌道への宇宙機の投入問題を考え,宇宙機-太陽-地球-月からなる4体問題を宇宙機-太陽-地球の制限3体問題と宇宙機-地球-月の制限3体問題に分解して,それらの接続としてモデル化して解析した.特に,円制限3体問題と楕円制限3体問題について,不変多様体を計算し,チューブと呼ばれる多様体によって,輸送軌道の設計を行った.特に,ポアンカレ断面上での有限時間リアプノフ指数の場の2次導関数リッジとしてラグランジュ・コヒーレント構造を導出し,それを解析することにより,楕円制限3体問題のような複雑な力学系における不変多様体を求めることが可能であることを示した.さらに,多体系の陰的なラグランジュ系に基づく数値積分法の開発を実施している.本研究は,陰的なラグランジュ法に基づいて,非ホロノミック拘束を受けるマルチボディシステムや電気回路などの複雑な力学系に関する解析設計手法の開発を行うことが目的である.主要課題として下記のものが挙げられる.(1)部分システム間のエネルギー伝達機構の解明とネットワーク化(2)陰的ラグランジュ法による内部接続されたマルチボディダイナミクスの定式化(3)離散化されたハミルトン・ポントリヤーギン原理による数値積分法の開発平成25年度の研究では,システムのネットワーク構造を内部接続されたディラック構造として捉え,それを離散化されたラグランジュ・ダランベール原理によって定式化を行った.すなわち,ハミルトン・ポントリヤーギン原理を拘束条件を有する場合に拡張した,いわゆる連続系によるラグランジュ・ダランベール原理ではなく,それを離散化したラグランジュ・ダランベール原理を用いることで,直接的に,ネットワーク化された複雑系の離散化されたシステム方程式を導出することを試みた.特に,非線形LC格子回路(戸田格子)を例にとり,回路の同形性に注目して部分モジュールに分解し,それぞれを離散化されたラグランジュ・ダランベール原理で定式化し,その上で内部接続を与えて,最終的な全体の離散ラグランジュ・ダランベール方程式を得る方法を提案した.この手法により,各モジュールごとに,シンプレクティック(ディラック)構造を保存する数値積分法,すなわち,マルチシンプレクティック(ディラック)積分法を提案することができた.また,離散ラグランジュ・ダランベール方程式によって記述された離散化された陰的なラグランジュ系は,長時間計算でのエネルギーの保存性においても,優れた性能を有する事が判った.さらに,スパースタブロー法と組み合わせる事で,大規模ネットワーク構造を持つ力学系の数値解析法として応用できることを示した.本研究の目的は,非ホロノミック拘束やディラック拘束を許容する新たな力学形式である陰的なラグランジュ法を用いて,宇宙機,天体力学,ロボット,電気回路などの複雑なマルチボディシステムの解析設計手法を確立することである.そのために,本研究では(1)部分システムへの分解と接続によるシステムの構造化,(2)モジュール化された陰的ラグランジュ系のダイナミクスの定式化,(3)離散化されたラグランジュ・ダランベール原理による変分的積分法の開発について検討を行った.さらに,非線形LC回路,ロボット,非ホロノミック系,さらに宇宙機を含む天体力学への応用について検討し,本解析設計手法の妥当性を示した.マルチボディシステムは,多数の剛体や弾性体がジョイントやボディ間のエネルギー的な相互作用によって接続された大規模かつ非線形な力学系であり,その解析設計には,計算機援用によるダイナミクスの定式化及び数値解析が不可欠である.マルチボディダイナミクスの数学モデルは,一般に,陰形式の非線形微分代数方程式によって記述されることが知られているが,流体中を運動する剛体,磁場中の荷電粒子の運動や多数の惑星間の運動など,複雑なマルチボディシステムの解析に必要な数学モデルの定式化さえ非常に困難となる.そこで,平成23年度は,現代的な解析力学理論の一つである陰的なラグランジュ法を用いて,複雑なマルチボディダイナミクスに対する合理的なモデリング法を確立することを目的として,(1)部分システム間のエネルギー伝達機構の解明