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動的環境における幾何情報を含んだ離散構造のためのアルゴリズムに関する研究

近年,離散的な問題において,その構造が動的な変化していく場合にも問題を解く必要に迫られている.静的な問題(最短路問題や施設の配置問題など)は古くからその重要性が認識され,問題の持つ離散構造を凸多面体やグラフを用いて表現し,に利用した解法が開発され,多くの有用な研究結果が得られている.最近では,交通量が時間と共に変化していくなかでの最短路問題や,故障を考慮したネットワーク,移動体通信など対象物が移動できる状況での最適施設配置問題のような動的な環境における問題が重要視されてきている.ここでの問題には,離散的な構造の変化と連続的なパラメタの変化があり,さらに離散的な構造には,幾何的情報が含まれていることが多い.そこで,本研究では幾何的情報を持つ離散構造を表現し,かつ動的な変化に対応可能なデータ構造や,それを効率的に操作するためのアルゴリズムの研究を行なってきた.あらゆる構造の変化に対応するためには,すべての場合の列挙といった組合わせ的問題が現れるが,そこには組合わせ的爆発という問題があり,一般には難しい.しかし,最近,凸多面体の端点を列挙するアルゴリズムが開発されたので,本研究ではこの手法を応用し,離散構造全体を凸多面体で表現し,列挙を行なうための手法の研究を中心として行い,離散的幾何構造の中心的役割をなし,有限要素法やコンピュータグラフィックスなどの基本的概念である三角形分割の集合に対する多面体表現やそれを列挙する効率的手法を提案した.また,動的Voronoi図とその応用,幾何情報を扱う上で必要となる不変量の計算方法などに関する研究を行った.これらの理論的結果を基に,計算機実験によってアルゴリズムの有効性を確認した.近年,離散的な問題において,その構造が動的な変化していく場合にも問題を解く必要に迫られている.静的な問題(最短路問題や施設の配置問題など)は古くからその重要性が認識され,問題の持つ離散構造を凸多面体やグラフを用いて表現し,に利用した解法が開発され,多くの有用な研究結果が得られている.最近では,交通量が時間と共に変化していくなかでの最短路問題や,故障を考慮したネットワーク,移動体通信など対象物が移動できる状況での最適施設配置問題のような動的な環境における問題が重要視されてきている.ここでの問題には,離散的な構造の変化と連続的なパラメタの変化があり,さらに離散的な構造には,幾何的情報が含まれていることが多い.そこで,本研究では幾何的情報を持つ離散構造を表現し,かつ動的な変化に対応可能なデータ構造や,それを効率的に操作するためのアルゴリズムの研究を行なってきた.あらゆる構造の変化に対応するためには,すべての場合の列挙といった組合わせ的問題が現れるが,そこには組合わせ的爆発という問題があり,一般には難しい.しかし,最近,凸多面体の端点を列挙するアルゴリズムが開発されたので,本研究ではこの手法を応用し,離散構造全体を凸多面体で表現し,列挙を行なうための手法の研究を中心として行い,離散的幾何構造の中心的役割をなし,有限要素法やコンピュータグラフィックスなどの基本的概念である三角形分割の集合に対する多面体表現やそれを列挙する効率的手法を提案した.また,動的Voronoi図とその応用,幾何情報を扱う上で必要となる不変量の計算方法などに関する研究を行った.これらの理論的結果を基に,計算機実験によってアルゴリズムの有効性を確認した.近年,離散的な問題において,その構造が動的に変化していく場合にも問題を解く必要に迫られている.静的な問題(最短路問題や施設の配置問題など)は古くからその重要性が認識され,問題の持つ離散構造を凸多面体やグラフを用いて表現し,それを巧みに利用した解法が開発され,多くの有用な研究結果が得られている.最近では,交通量が時間と共に変化していくなかでの最短路問題や,故障を考慮したネットワーク,移動体通信など対象物が移動できる状況での最適施設配置問題のような動的な環境における問題が重要視されてきている.ここでの問題には,離散的な構造の変化と連続的なパラメタの変化があり,さらに離散的な構造には,幾何的情報が含まれていることが多い.そこで,本研究では幾何的情報を持つ離散構造を表現し,かつ動的な変化に対応可能なデータ構造や,それを効率的に操作するためのアルゴリズムの研究を行なってきた.あらゆる構造の変化に対応するためには,すべての場合の列挙といった組合せ的問題が現われるが,そこには組合せ的爆発という問題があり,一般には難しい.しかし,最近,凸多面体の端点を列挙するアルゴリズムが開発されたので,本研究ではこの手法を応用し,離散構造全体を凸多面体で表現し,列挙を行なうための手法の研究を行なってきた.特に,離散的幾何構造の中心的役割をなし,有限要素法やコンピュータグラフィックスなどの基本的概念である三角形分割の集合に対する多面体表現やそれを列挙する効率的手法の開発を行ない,得られた成果に関しては学術論文や研究資料などで発表し,研究成果の公表を行なった.近年,離散的な問題において,その構造が動的に変化していく場合にも問題を解く必要に迫られている.静的な問題は古くからその重要性が認識され,多数の解法が開発され,多くの有用な研究結果が得られている.最近では,動的な環境における問題が重要視されてきている.ここでの問題には,離散的な構造の変化と連続的なパラメタの変化があり,されに離散的な構造には,幾何的情報が含まれていることが多い.

そこで,本研究では幾何的情報を持つ離散構造を表現し,かつ動的な変化に対応可能なデータ構造や,それを効率的に操作するためのアルゴリズムの研究を行なってきた.あらゆる構造の変化に対応するためには,すべての場合の列挙といった組合せ的問題が現われるが,そこには組合せ的爆発という問題があり,一般には難しい.しかし,本研究では最近開発された凸多面体の端点を列挙するアルゴリズムの手法を応用し、離散構造全体を凸多面体で表現し、列挙を行なうための手法の研究を中心に行なってきた.特に,離散的幾何構造の中心的役割をなし,有限要素法やコンピュータグラフィックスなどの基本的概念である三角形分割の集合に対する多面体表現やそれを列挙する効率的手法の開発を行なった.また,難しい問題と考えられている最小重み三角形分割に対しても最適解を得る効率的方法を提案し,計算機実験を行なった.また,ネットワークの信頼性関数や計算代数や計算幾何に現れる不変量計算に関しても研究を行なってきた.これらに関して得られた成果は学術論文や研究資料などで発表し、研究成果の公表を行なった.
金融機関の経営破綻が企業および金融システムに与える影響に関する研究

金融機関が経営破綻した場合、当該金融機関をメインバンクとする企業にとって深刻な影響が及ぶことは容易に予想される。また、ある金融機関の経営破綻が別の金融機関の経営に対してマイナスの影響を及ぼすことも、いわゆる伝染効果としてよく知られている。本研究では、金融機関の経営破綻が取引先企業および他の金融機関に及ぼす影響について実証的に分析を行った。本研究を申請した時点では、大きな銀行の経営破綻は兵庫銀行のみであり、分析対象として兵庫銀行を取り上げる予定であった。実際、本研究の主要部分では当初の予定通り、兵庫銀行の経営破綻の影響を分析した。まず、兵庫銀行の経営破綻が、兵庫銀行をメインバンクにする一般企業の株価にどのような影響を与えたかを分析した。その結果、メイン先企業の株価は有意に低下しており、しかも兵庫銀行との関係が密接である企業ほど株価が低下していることが明らかになった。第二に、兵庫銀行の経営破綻が、他の銀行の株価にどのような影響を与えたかを分析した。その結果、兵庫銀行の経営破綻が株価を低下させたのは兵庫銀行と同様の問題を抱える銀行に限られていることが判明した。つまり、証券市場は問題銀行と健全銀行とをきちんと識別できているのであり、(良い銀行と悪い銀行を同じように扱う)パニック的な状況は生じていなかったのである。さらに、研究進行中の平成9年度に北海道拓殖銀行が、平成10年度に日本長期信用銀行と日本債券信用銀行がそれぞれ経営破綻した。このうち、北海道拓殖銀行については、その破綻がメイン先企業に与えた影響について(イベント・スタディの手法を利用して)分析を行った。ここでも、メインバンクの破綻は、当該企業に負の影響をもたらすことが示された。平成9年4月に生命保険会社(日産生命)が、秋には証券会社(三洋証券や4大証券の一角である山一証券)が、さらに、銀行(都市銀行の一つである北海道拓殖銀行や徳陽シティ銀行)が相次いで経営破綻した。このように大型の金融機関の経営破綻が続出し、さらに早期是正措置や格付け対策のための貸し渋りも加わり、消費・投資マインドが急速に冷やされてしまい、平成9年度後半は景気失速の様相を呈してきた。そのため、政府も金融システム安定化対策として、銀行の自己資本の増強(優先株や劣後債の購入)や預金者保護の徹底のために公的資金の導入を決めるなどの動きを見せている。このような情勢は、本研究課題の重要性を改めて認識させるものである。本年度の研究としては、当初、兵庫銀行の破綻を題材とした実証研究を行った。すでに明らかになったことは、(1)メインバンクの経営破綻は企業の時価総額にとってマイナスの影響をもたらす。(2)マイナスの影響はメインバンクとの結びつきの強さに依存する、などの点である。また、未発表の論文で暫定的に明らかにしたことは、兵庫銀行の経営破綻の影響を受けたのは、経営基盤の弱い銀行であり、健全銀行は影響をほとんど受けていないという事実である。つまり、市場参加者はやみくもに銀行の評価を切り下げたのではなく、合理的に行動しているのである。当然ながら、年度後半における金融機関の相次ぐ破綻により、制度・情勢の変化は急速を極め、その動きをフォローすることにも注力した。平成10年度においては、(1)上述した暫定的な実証結果について追試を行い、また、分析対象を拡大し、頑健な結果を目指す。(2)金融機関の経営破綻の処理方法および望ましい金融制度のあり方についても検討をすすめる。
比較ゲノムリンクによる穀物ゲノム情報の育種活用基盤の構築

本研究では、穀物の遺伝子発現ネットワークの情報学的な解析と関連データベース群の体系的な統合を行い、穀物での有用遺伝子探索とその育種利用に向けたゲノム知識基盤の構築を行った。特に、オオムギ遺伝子共発現解析を行い、ムギ類での有用遺伝子探索のための知識基盤を構築した(Mochida et al.2011)。また、比較ゲノム情報基盤に基づいた、イネ科6植物の転写因子データベースを構築し、イネ科穀物での遺伝子制御ネットワークを理解するための知識基盤を整備した(Mochida et al.provisionally accepted)。コムギ、オオムギ、イネの網羅的遺伝子発現解析情報を統合的に比較、閲覧可能なデータベースを構築し、さらに、イネ科植物でゲノム解読が終了した、イネ、モロコシ、Brachypodiumのゲノム情報との統合による、総合的なゲノムデータベース基盤の構築を目的に、研究を進めた。まず、麦類の遺伝子地図データベースであるTriMEDBと麦類完全長CDSデータベースであるTriFLDBの情報を統合し、相互検索を可能にした。検索インタフェースを作成するとともにWeb上に公開し、連鎖地図上に位置づけられた麦類cDNAマーカーと対応する全長遺伝子配列を相互に検索する環境を提供可能にした。また、コムギ、オオムギ、イネの網羅的遺伝子発現解析情報を統合するために、それらの網羅的遺伝子発現データをPLEXDBおよびNCBI GEOから収集した。また、理研植物センターで収集したコムギマイクロアレイデータを整理した。これらの情報を統合的に扱えるデータ構造に変換し、データベースに格納した。マイクロアレイに搭載されたプローブを、既知の配列情報や完全長cDNAクローンの配列情報と対応付けを行った。また、TriFLDBに格納された麦類の全長CDS配列と、イネ、モロコシ、Brachypodiumゲノム上にアノテーションされた遺伝子モデルの配列をクラスタリングすることで、同祖遺伝子セットを作成した。マイクロアレイプローブ情報と、同祖遺伝子の関係情報、完全長cDNAクローンの配列情報などを統合し、データベースに格納し、横断的な検索を可能にした。網羅的な遺伝子発現データの収集が進み、様々な細胞プロセスに関わる遺伝子発現制御ネットワークの解析が可能になっている。本年度は、ムギ類遺伝子発現情報を用いて共発現解析を行い、ムギ類の遺伝子共発現ネットワークモジュールの検出を進めた。特に、遺伝子発現情報が充実した大麦については、公共データベースに登録された、非冗長なオオムギの1347 Gene Chipデータ、45実験シリーズについて、遺伝子共発現解析を行った。Gene Chipに搭載された遺伝子間で、遺伝子発現パターンに基づいて重み付け相関係数を計算し、相関係数に基づいた遺伝子共発現ネットワークを描出した。さらに、ネットワーク推定アルゴリズムを用いて、サブネットワークモジュールへの分類を行った。それぞれのサブネットワークについて、オオムギ遺伝子とシロイヌナズナ、イネ、そしてブラキポディウムとの比較解析に基づいた遺伝子機能アノテーションとの関連づけを行った。比較解析により、オオムギ転写因子遺伝子の予測とGene Ontologyのアノテーションづけを行い、その分布から、それぞれのサブネットワークの機能の推定を行った。これらの結果から、モデル植物ゲノム情報との比較解析と組み合わせたオオムギの遺伝子共発現ネットワーク解析が、遺伝子探索に非常に有効であると考えられた。オオムギでの共発現解析結果は、オオムギの遺伝子発現ネットワークを初めて網羅的に探索しその機能との関連づけを行ったものであり、論文としてとりまとめた(Mochida et al.Plant and Cell Physiol.provisionally accepted)。また、イネ科植物の転写因子データベースGramineaeTFDBを作成し、その相同遺伝子をイネ科植物間で比較可能にした。
H-変換とその単葉・多葉関数の族への応用

本研究では、H-変換の精密な性質とその応用について広範な研究を行った。西郷はH-関数を核に含む積分変換(H-変換)について、超幾何級数をさらに一般化したものととらえる立場から、様々な空間に作用する変換として写像性、有界性、全射性、値域、逆写像などについて研究を行い、これらの性質を詳しく調べた。また、H-変換の様々な変形または様々な積分変換への適用についても研究をすすめ、多変数H-変換の積を積分核とする積分変換について、統一的な分数積分を計算することができた。尾和は、幾何学的関数論で取り扱われる単葉関数族の中で特に基本的な星型関数族、凸型関数族について、その解析的定義に注目して、さらに一般化された関数族を定義するとともに、H-変換や積分変換を応用して、これらの関数族の相互の包含関係や係数評価を得た。斎藤は、二階常微分方程式の幾何学的性質を単葉関数、多葉関数の立場から、解が星型となるための条件や特殊関数を解にもつ条件を考察し、ある正則関数族に属する関数の偏角についての新しい係数不等式を得た。吉田は多変数解析関数の解析接続に関するコホモロジー消滅定理について、有限次元で知られているフレンケルの補題を無限次元空間に拡張する研究を行った。福嶋は多重調和関数の解析接続問題を考察し、多重調和写像について、ベクトル値関数や値域がある種の多様体ならば、正則写像と同様の結果が成り立つことを示した。山田はハミルトンヤコビ方程式の均質化理論をぐ粘性解の立場で考察し、従来より広い上半連続の初期条件のもとで、L-解と呼ばれる拡張された粘性解を用いて均質化が成り立つことを示した。西郷はH-関数を含む積分変換について空間L_<v,r>において考え,特に,写像性,有界性,全射性,値域,逆写像,積分表現性を調べた.核のH-関数が各種の特殊関数の一般化であるから,様々なH-変換に適用できる性質があるが,それぞれに固有の特徴についても調べた.吉田は多項式空間の幾何学的側面に関係する極化定数の評価の問題について調べた.また,関数の解析接続の問題に関係するコホモロジー消滅定理について有限次元で知られているフレンケルの補題の無限次元版について調べた.山田はHanilton-Jacobi方程式に対する均質化理論について考察を行った.初期条件が上半連続関数である場合には,従来のような有界一様連続な粘性解の範疇では取り扱えないが,L-解という一般化された粘性解の概念を用いると従来と平行な理論が展開できることを確認した.福嶋は多重調和関数の接続問題は正則関数の接続問題と同様に成り立つことから,多重調和写像について正則写像と同様に,接続問題が成り立つかを研究して,ベクトル値関数や値域がある種の多様体ならば成り立つことがいえた.尾和は単位円板内で解析的で単葉で正規化された関数族を中心に,単葉関数族のさまざまな問題,特に関数の積分変換について研究した.さらに,これらの単葉関数族の解析的定義に注目して,単葉関数族の一般化についてさまざまな考察を与えた.斎藤はある有界な関数族を導入して,2階線型微分方程式の解の幾何学的性質を研究した.以上の研究のために,この研究グループのメンバーは旅費を使用して相互に研究連絡,および研究集会での報告発表を行った.さらに西郷は韓国・大邱教育大学に研究連絡のために出張し,尾和がルーマニア・ルシアンブラガ大学ほかでの研究集会で,斎藤は韓国・嶺南大学ほかでの研究集会で招待講演した.本研究では、H-変換の精密な性質とその応用について広範な研究を行った。

西郷はH-関数を核に含む積分変換(H-変換)について、超幾何級数をさらに一般化したものととらえる立場から、様々な空間に作用する変換として写像性、有界性、全射性、値域、逆写像などについて研究を行い、これらの性質を詳しく調べた。また、H-変換の様々な変形または様々な積分変換への適用についても研究をすすめ、多変数H-変換の積を積分核とする積分変換について、統一的な分数積分を計算することができた。尾和は、幾何学的関数論で取り扱われる単葉関数族の中で特に基本的な星型関数族、凸型関数族について、その解析的定義に注目して、さらに一般化された関数族を定義するとともに、H-変換や積分変換を応用して、これらの関数族の相互の包含関係や係数評価を得た。斎藤は、二階常微分方程式の幾何学的性質を単葉関数、多葉関数の立場から、解が星型となるための条件や特殊関数を解にもつ条件を考察し、ある正則関数族に属する関数の偏角についての新しい係数不等式を得た。吉田は多変数解析関数の解析接続に関するコホモロジー消滅定理について、有限次元で知られているフレンケルの補題を無限次元空間に拡張する研究を行った。福嶋は多重調和関数の解析接続問題を考察し、多重調和写像について、ベクトル値関数や値域がある種の多様体ならば、正則写像と同様の結果が成り立つことを示した。山田はハミルトンヤコビ方程式の均質化理論を、粘性解の立場で考察し、従来より広い上半連続の初期条件のもとで、L-解と呼ばれる拡張された粘性解を用いて均質化が成り立つことを示した。
社会的マイノリティのアイデンティティと公共性に関する研究

社会的マイノリティの問題を考える上で、「障害学」の知見はきわめて示唆的である。「障害学」は「障害」を個人の身体に纒わる医療の対象として捉える「個人モデル」・「医療モデル」を批判して、「障害」を社会的文脈の中で把握する「社会モデル」の知見を提供した。そして、この「社会モデル」のインパクトは「障害」をめぐる社会学的アプローチを要請するものでもあった。一般に、社会的マイノリティに関する研究は、少なくとも2つの水準で「社会学的」である。それは、当該のマイノリティがまさに「社会的」な存在であることと関連する。まず、彼らは社会の中で少数派の集団であり、そのことから直接的・間接的に不利益を被る蓋然性が高いという意味で、「社会的」マイノリティである。次に彼らがマイナーであるとされる当の属性や特性が、社会によって構築されるという意味で、彼らは「社会的」マイノリティである。特にこの最後の点に関連して、「障害者」あるいは「障害」をめぐる議論は興味深いものとなる。「社会モデル」はこの「社会性」に照準して、「障害」を理念的には完全に解消可能なものとして捉え、実践的にもそのような志向性を持った運動の展開に貢献してきた。しかし「障害」が社会的な価値体系との関連で生じていることを踏まえると、ある特定の個別の「障害」を社会的に解消することは論理的に可能であっても、そこで目指された新たな社会の構想もまた不可避的に別様の「障害」を更新せざるを得ないのであり、そこでいかなる価値を前提とした社会を選択するのかといったことが問われることになる。本研究において、こうした問題設定の必要性を指摘するとともに、その問題への一定の回答を準備することに貢献し得たものと考える。
Webの意味構造発見に基づく新しいWeb検索サービス方式に関する研究

本研究では,WebデータやWeb利用者のデータ検索行動に内在する意味構造を発見し,これに基づき,高度なWeb情報検索サービスを実現するための方式を開発することを目的としている.特に,Webに関する次のような意味構造の発見に焦点をあて,これらの意味構造に基づく新しいWeb情報検索サービスを実現するための基盤技術および方式開発を行った.(1)話題構造・詳細度構造に基づく補完型情報検索方式の開発Webコンテンツに内在する話題構造等を自動抽出し、これを用いて対象となるWebコンテンツの内容を補完する補完情報検索方式の開発を行った。また、補完情報検索を行う際に必要となるオブジェクトの同定アルゴリズムの開発を行った。(2)閲覧履歴や個人コンテンツからのユーザ選好情報の自動抽出に基づくWeb検索の個人化方式の開発閲覧履歴からユーザの相対的な選好情報を抽出したり、個人コンテンツからユーザ独自の概念体系を抽出し、これに基づき、Web情報検索を個人適応化させる方式を開発した。(3)Blog情報からの重要Blogger発見とユーザ体験・評価情報の抽出Blogスレッドの構造・内容分析により影響力の高いBlogエントリを発見したり、街Blog情報からユーザの体験・評判情報の自動抽出を行う方式を開発した。(4)Web周辺空間の視覚化とナビゲーション支援方式の研究閲覧中のWebコンテンツに対する意味的な周辺情報を自動抽出しこれを視覚化することでユーザのナビゲーション支援を行う方式を開発した。本研究では、WebデータやWeb利用者のデータ検索行動に内在する意味構造を発見し、これに基づき、高度なWeb情報検索サービスを実現するための方式を開発することを目的として、主に、以下のような項目の研究を行った。(1)話題構造と詳細度関連にもとづくWeb情報検索と情報統合あるキーワードをタイトルに含む場合での他キーワードとの共起確率が統計的に有意に高い場合にこの他キーワード語を「詳細語」とみなし、これによってWebページの話題構造を抽出する方式や、キーワード間の共起度辞書とキーワードの出現頻度からWebページの話題構造を発見する方式などを開発した。このようにして得られたWebページの話題構造を用いて、そのページに類似の話題構造や内容を補完するような話題構造を有するWebページを検索する補完情報検索方式の開発・改良を行った。また、多重の詳細度を有するWebページの作成方式についても成果を得た。(2)オブジェクトの同一性の発見に基づく情報統合Webページに出現する情報が同一事象を表すものかどうかの判定を、SVMにおいてテンソル積カーネルを用いる方式を開発した。これにより、直接高次元の特徴ベクトルを計算することなしに,実質的に異なる単語の組合せに対する重みを学習できることを発見した。この手法が従来手法に対して適合率・再現率において優っていることが確かめられ、人名の例の場合、中程度の再現率領域において、48倍高い適合率が達成された。(3)Webからの地域依存度とランドマークの計算Webページがどの程度地域的に限定されているかを測るため、地理的用語の出現頻度と詳細度,地理用語がカバーする地域範囲と地理用語の密度、固有名詞・地理用語を抜いた場合の他のページとの類似度等から計算する方式を開発・改良し評価実験を行った。また、Webページ中に出現する地理オブジェクト(地名)の共起度と、地理オブジェクト間の距離を用いて、ランドマーク的な地理オブジェクトを発見する手法を開発した。(4)Webの文脈からのアスペクト発見Webページをリンク参照している元のページから、「参照の文脈」に関する情報を収集・分類し、「参照の観点」(アスペクト)を自動抽出する方式を開発・改良した。特に、この方式を用いて、Webサーチエンジンの検索結果のページを、その内容の類似度とともに、アスペクトの類似度による自動分類を行うシステムを開発した。
代謝ネットワークの再構築による天然化合物の設計原理の抽出

天然化合物の設計には、化合物構造に記録された設計情報を抽出し、代謝ネットワーク情報の再構築をもとにした体系的な設計フレームを構築する必要がある。このために本研究では、天然化合物の表現方法の開発、代謝ネットワーク情報の再構築、解析アルゴリズムの開発、について検討を行った。この結果、本研究で提案する体系的な化合物表現方法が、従来方法よりも生合成情報を反映しており、任意の天然化合物に対して設計ルートの提案が可能であることを示した。KEGGの代謝パスウェイおよび文献調査により、2次代謝に関わる化合物を1500余り抽出し、代謝パスウェイ情報を利用して、あらかじめ定義した1次代謝化合物由来のBuilding Block化合物をアサインした。これにより、2次代謝化合物とBuilding Block化合物の組み合わせの相関を明らかにした。つまり、一見複雑な2次代謝化合物に関しても、比較的限定されたケミカル空間中に存在していることが示され、Building Blockの組み合わせといった観点から、2次代謝化合物の体系的解析が行えることが示唆された。次いで、原子情報をトレースするためにRPAIRデータベースのキュレーションを行い、得られたRPAIRデータベースとパスウェイの反応情報を用いて、Building Blockの構造変化情報を原子レベルでトレースし、各2次代謝産物中に存在する部分構造情報としてライブラリの構築を行った。こうして得られたBuilding Blockの部分構造情報を用いて、2次代謝化合物の再構築を行い、従来の原子タイプによる化合物表現方法と比較検討を行ったところ、本研究で提案する体系的な化合物表現方法の方が、より生合成情報を反映していることが示された。すなわち、代謝化合物の解析においては、単なる化合物の構造情報を用いた類似構造比較を行うだけでは生合成の情報が反映されていない場合も多く、本研究で提案するBuilding Blockをベースとした、パスウェイ情報を包含した新しい体系的な化合物表現方法は今後の代謝化合物の解析に非常に有用であることが示された。天然化合物の解析において、従来の化合物表現にもとづいた類似構造比較を行うだけでは、生合成の情報が反映されていない場合が多く、新たなバイオルートの探索あるいは複雑な天然化合物の設計、パスウェイ解析を行うためには、代謝パスウェイの情報を包含した新しい体系的な化合物表現方法および反応表現方法の開発が必要である。前年度までに、KEGG代謝パスウェイ、文献調査、RPAIRデータベースなどの情報をもとに、1次代謝化合物由来のBuilding Block化合物にもとづく新しい天然化合物表現すなわちパスウェイ情報を包含した体系的な天然化合物の表現方法を開発したが、本年度はこうした情報をもとに、代謝ネットワークの再構築を行い、Building Blockの組み合わせといった観点から、2次代謝化合物の体系的パスウェイ解析を行った。このために、Building Blockの組み合わせアルゴリズムの開発を行い、Building Blockの組み合わせによる天然化合物の再構築を行ったところ、新たな天然化合物の設計およびバイオルート探索において本研究の体系的アプローチの有用性が示唆された。得られた結果をもとに、酵素反応・ゲノム情報との関連解析といった情報解析を行うことで、より実用的なアプローチとして期待される。これらの研究に加えて、新規のバイオ合成ルート探索のための新しい反応表現方法を開発し、反応パターン解析、組み合わせアルゴリズムの開発、酵素反応・ゲノム情報との関連解析を行い、新たなバイオルート探索のための情報基盤構築の足がかりを得た。このために本研究では、1)天然化合物の表現方法の開発、2)代謝ネットワーク情報の再構築、3)retrobiosynthesis解析アルゴリズムの開発、の各ステップについて検討を行った。以下に成果の概要を記す。1)KEGGの代謝パスウェイおよび文献調査により、あらかじめ定義した1次代謝化合物由来のBuilding Block化合物で天然化合物表現を行った。これにより、天然化合物の構造とBuilding Block化合物の組合わせの相関を明らかにし、Building Blockの組合わせといった観点から、天然化合物の体系的解析が行い得ることを示した。2)RPAIRデータベースと代謝パスウェイのREACTIONデータベースを用いて、Building Blockの構造変化情報を原子レベルでトレースし、各天然化合物中に存在するBuilding Blockの部分構造情報についてライブラリの構築を行った。得られたBuilding Blockの部分構造情報を用いて、代謝ネットワーク情報並びに天然化合物構造の再構築を行った結果、本研究で提案する体系的な化合物表現方法が、従来方法よりも生合成情報を反映していることが示された。3)上記のライブラリを用いて、任意の天然化合物を生産しうる生合成パスウェイ(酵素反応・ゲノム)情報を出力するアルゴリズムの開発、すなわちretrobiosynthesis解析を行った。このために、ネットワーク解析、反応パターン解析、組合わせ最適化アルゴリズムの開発、酵素反応・ゲノム情報との関連解析といった各情報解析モジュールを開発し、これらの組合わせにより、任意の天然化合物に対して設計ルートの提案が可能であることを示した。
電磁設計に基づく低損失高温超電導線材の開発とパワーケーブル応用

銀シース高温超電導線材を用いて数kA級のパワーケーブルを構成する場合、中間層の素線においては、隣接線が発生する数10mT程度(導体の軸方向および周方向)の外部交流磁界中において交流電流を輸送する必要がある。より現実に即した電磁条件下での評価を行なうために、交流外部磁界下で交流電流を輸送する高温超電導線材の全損失特性を測定する装置を構築した。通電損失と磁化損失を、線材に接続した電圧端子および線材周辺に配置した検出コイルで各々電気的に測定し、その算術和から全損失を決定した。印加磁界の方向は、線材軸方向に平行(縦磁界)とし、測定中は通電電流と印加磁界の周波数と位相が同一となるように調整した。構築した装置を用いて、交流縦磁界中における銀シース線材の全交流損失の測定を行った。その結果、数mT以下の低磁界振幅に対しては、全交流損失の主要因は通電損失が支配的であり、通常の加工法で作製した線材の全損失値は、Norrisによる楕円断面超電導体の通電損失解析値と良い一致を示した。一方、矩形変形法を用いて線材断面内のフィラメント配置制御を施した線材の全損失値は、通電損失のみの解析値よりも4050%程度低い値を示した。しかし、縦磁界の増加と共に全損失に対する磁化損失の寄与が増大し、10mT以上の磁界振幅領域では断面形状の異なる線材における全損失の振る舞いに大きな相違は見られなかった。縦磁界中の磁化損失について臨界状態モデルを用いた解析を行った結果、試作線材においては超電導フィラメント間に電磁的な結合が生じ、完全に多芯化した状態よりも磁化損失が大幅に増加していることが確認された。更に、銀シース線材を用いた円筒状小型ケーブル導体における通電損失特性の評価を行った。多層化等の複雑な導体構造を有する円筒状集合導体ケーブルにおける自己磁界分布および通電損失を計算できるように数値解析手法を改良し、同一層内の隣接素線間ギャップや層間距離などの構造パラメータが、導体内の自己磁界分布および損失発生状況におよぼす影響を考察した。また、実験結果と数値解析結果との比較から、導体を構成する素線(テープ線材)の形状や配置が集合導体の通電損失特性におよぼす影響を検討した。その結果、多層構造を持つ集合導体ケーブルにおける通電損失を低減するためには、層間を鎖交する自己磁界を抑制すると同時に、テープ素線の端部近傍を鎖交する自己磁界を抑制すること(エッジ効果の抑制)が必要不可欠であることを明らかにした。前者については、層間距離の低減および各層の撚りピッチの調整により抑制される。後者については、断面形状(フィラメント配置)制御とバリア層の導入等による被覆母材の高抵抗化を実現した線材を素線として用いること、更に隣接素線間ギャップを小さくすることで実現できるものと考えられる。

その結果、多層構造を持つ集合導体ケーブルにおける通電損失を低減するためには、層間を鎖交する自己磁界を抑制すると同時に、テープ素線の端部近傍を鎖交する自己磁界を抑制すること(エッジ効果の抑制)が必要不可欠であることを明らかにした。前者については、層間距離の低減および各層の撚りピッチの調整により抑制される。後者については、断面形状(フィラメント配置)制御とバリア層の導入等による被覆母材の高抵抗化を実現した線材を素線として用いること、更に隣接素線間ギャップを小さくすることで実現できるものと考えられる。本年度は,パワーケーブル用途の低損失高温超電導テープ素線の開発と,超電導素線の全交流損失を評価する全交流損失測定システムの製作を進めた。主たる研究成果を以下に記す。1.フィラメント配置の制御による銀シースBi2223多芯テープ線材の通電損失低減化2軸方形圧延法により,超電導フィラメントが線材断面内において列状にブロック化された構造を有する銀シースBi2223多芯テープ線材を作製し,自己磁界による通電損失特性の測定及び評価を行った。商用周波数領域における損失の主要因は,作製方法や線材形状には関係なく超電導フィラメント内で発生するヒステリシス損失であるにもかかわらず,フィラメント配置の制御を施した多芯テープ線材は,通常の銀シース加工法で作製した多芯テープ線材より最大で70%程度低い損失値を示すことが明らかになった。この損失低減は,フィラメント配置の制御により,テープエッジ近傍のフィラメントで発生する損失の抑制(エッジ効果の抑制)に起因することが判明した。2.複数のテープ線材から構成される集合導体の通電損失特性の評価断面形状の異なる銀シースBi2223超電導多芯テープ線材を用いて,簡単な集合導体を構成し,通電損失特性の評価を行った。実験結果と数値解析結果との比較から,導体を構成する素線(テープ線材)の形状や配置が集合導体の通電損失特性におよぼす影響を明らかにした。また,多層化・スパイラル配置といった複雑な導体構造を有する円筒状集合導体ケーブルにおける自己磁界分布を計算する数値解析手法を新しく開発し,同一層内の隣接素線間ギャップや層間距離,スパイラルピッチなどの構造パラメータが,導体内の自己磁界分布および通電損失におよぼす影響を明らかにした。3.全交流損失測定システムの製作交流磁界に晒された超電導テープ線材に交流通電を行い,いわゆるAC-AC測定により,交流磁界による磁化損失と自己磁界による通電損失の和,すなわち全交流損失を測定することができるシステムの製作を進めた。実際に、銀シース高温超電導線材を用いて数kA級のパワーケーブルを構成する場合、中間層の素線においては、隣接線が発生する数10mT程度(導体の軸方向および周方向)の外部交流磁界中において交流電流を輸送する必要がある。より現実に即した電磁条件下での評価を行なうために、交流外部磁界下で交流電流を輸送する高温超電導線材の全損失特性を測定する装置を構築した。通電損失と磁化損失を、線材に接続した電圧端子および線材周辺に配置した検出コイルで各々電気的に測定し、その算術和から全損失を決定した。印加磁界の方向は、線材軸方向に平行(縦磁界)とし、測定中は通電電流と印加磁界の周波数と位相が同一となるように調整した。構築した装置を用いて、交流縦磁界中における銀シース線材の全交流損失の測定を行った。その結果、数mT以下の低磁界振幅に対しては、全交流損失の主要因は通電損失が支配的であり、通常の加工法で作製した線材の全損失値は、Norrisによる楕円断面超電導体の通電損失解析値と良い一致を示した。一方、矩形変形法を用いて線材断面内のフィラメント配置制御を施した線材の全損失値は、通電損失のみの解析値よりも4050%程度低い値を示した。
電力システムの過渡安定性解析と制御系設計の新手法

本研究では、複数台の発電機からなる電力システムを対象とし、研究対象の非線形動特性を用い、その過渡安定性に関する新しい解析法と制御系設計法を確立している。以下の成果が得られた。1)発電機の動揺方程式の構造などを活かして、発電機群の同期に関する新たな条件を示した。2)二乗和計画を用いた新たなリアプノフ関数を設計し、それらに基づいて、安定平衡点の吸引領域をより正確に推定し、電力システムの過渡安定性を解析した。3)代表極に着目した電力システムの安定化制御器の設計法を提案した。4)記述関数法を用いて、共通構造台に設置された複数台のメトロノームの同期現象に関する解析するとともに、実験検証を行った。より大規模・複雑・高不確実になりつつある電力システムを、いかに安定性を確保しながら、高効率に運用するかは非常に重要な課題である。本研究は、複数の発電機からなる電力システムを対象とし、その実用上最も重要な課題の1つである過渡安定性について、その過渡安定性の新しい解析法を確立するとともに、電力システム安定化装置に関する設計法を確立することを目的とする。今年度以下の研究成果を挙げた。1.発電機群の動揺方程式は2次の蔵本モデルであることから、発電機群の同期条件を研究するため、その蔵本モデルの平衡点に関する研究を行った。発電機が3台の場合に蔵本モデルの平衡点が最大6個存在することを解析的に示し、発電機が4台の場合にその平衡点が14個以下となることを解析的に示すとともに,10個存在する数値例を与えている。2. 3機の発電機を対象とし、エネルギーに着目したリアプノフ関数を設計し、それに基づく角速度による安定化制御則を導出するとともに、閉ループシステムの代表極に着目し、即応性の良い適切なゲインの選定法を提案している。3. n機の発電機を対象とし、その拡大系に対するリアプノフ関数の新たな構築法を提案するとともに、3機の場合に対し、提案方法を用いてリアプノフ関数を計算し、それにより安定平衡点の吸引領域の推定に成功している。4.発電機群の動揺方程式と共通の構造体に設置された複数のメトロノームの運動方程式に共通点があることに着目し,台車に設置された2台および3台のメトロノームを対象とし、メトロノームの角度からトルクまでの記述関数を用いてその同期現象を解析した。角度からトルクまでの非線形関数である衝撃トルクに対して、その記述関数を導出し、同期後に出現しうる基本調波の振動周波数と振幅を示すとともに、数値計算により解析結果の妥当性を検証し,その解析の精度が高いことが確認できている。1. n台の発電機群を対象とし、エネルギーに着目したリアプノフ関数を設計し、それに基づく角速度による安定化制御則を導出するとともに、閉ループシステムの代表極に着目し、即応性のよい適切なゲインの選定法を提案している。さらに、3台の発電機群の場合に対して、数値シミュレーションにより、閉ループシステムが安定性と高い即応性を有していることを示している。2.発電機群の同期条件を研究するため、発電機群の平衡点とその安定性に関する研究を行っている。3台の発電機群の場合にその平衡点が最大6個存在することを解析的に示すとともに、4台の発電機群の場合にその平衡点が14個以下となることを解析的に示し、その平衡点が10個存在する数値例を与えている。また、平衡点の安定性に着目して、3台の発電機群の場合にも、4台の発電機群の場合にも、同期位相差が90度を越える数値例を与え、発電機群が同期するための従来の十分条件が保守性を持つことを示している。3.発電機群の動揺方程式と共通の構造体に設置された複数のメトロノームの運動方程式に共通点があることに着目し、台車に設置されたn台のメトロノームを対象とし、記述関数を用いてその同期現象を解析した。同期後に出現しうる基本調波の振動周波数、振幅、および位相差の性質を示すとともに、2、3、4台の場合に対して、数値計算により解析結果の妥当性を検証し、その解析の精度が高いことを示している。平成27年度の研究実施計画に主な研究内容として、発電機群の同期条件、安定性解析するためのリアプノフ関数の構築、n台のメトロノームの同期解析に関する研究がある。研究実績の概要に紹介した3つの研究成果をあげているため、おおむね順調に進展しているといえる。なお、上記の研究成果の一部は権威の国際会議にて発表することになった。

1.発電機群の同期条件を研究するため、発電機群の非均一蔵本モデルを用いてその同期するための新たな必要条件を与えている。これは従来の研究と異なり、発電機間の相互作用が最大となる位相差を解析的に定めることで導出した。また、発電機が3台と4台の場合に対して、数値シミュレーションを行い、提案した必要条件の有効性を示している。2.電力システムの過渡安定度の解析方法として、数値的にシステム軌跡を積分せずに安定平衡点の吸引領域を推定するため、二乗和計画を用いたリアプノフ関数の構築法が提案されている。しかし、そのリアプノフ関数を導出する際のパラメータの決定方法に関して与えられていない。そのため、同時摂動最適化法を用いたそのパラメータの決定方法を提案した。そして、複数の電力システムを用いてその提案法の有効性を示している。3.発電機群の動揺方程式と共通の構造体に設置されたメトロノーム群の運動方程式に共通点があるため、その同期現象を解析した。台車と水平吊り台にそれぞれ設置されたn台のメトロノームを対象とし、共通の構造体の動きに着目し、記述関数を用いてそのメトロノーム群の同期現象を新たに解析し、メトロノーム群の各種同期モードの振動周波数、振幅、位相差を解析的に与えるとともに、数値シミュレーションおよび実験検証により解析結果の妥当性を検証し、その精度が高いことを示している。電力システムの安定性に関する著名なBullo教授(カリフォルニア大学サンタバーバラ校)は昨年制御工学権威のある国際会議IEEECDCのプログラム委員長などで、多忙であったため、計画していた共同研究が延期になった。より大規模・複雑・高不確実になりつつある電力システムを、いかに安定性を確保しながら、高効率に運用するかは非常に重要な課題である。本研究は、複数の発電機からなる電力システムを対象とし、その実用上最も重要な課題の1つである過渡安定性について、その過渡安定性の新しい解析法を確立するとともに、電力システム安定化装置に関する設計法を確立することを目的とする。今年度以下の研究成果を挙げた。1.一般のn台の発電機群の同期条件を研究するため、発電機群の非均一蔵本モデルを用いてその同期するための新たな必要条件を与えている。理論的な考察と数値シミュレーションの両方により、導出した必要条件が既存の条件より優れていることを示している。2.電力システムの過渡安定度の解析方法として、数値的にシステム軌跡を積分せずに安定平衡点の吸引領域を推定するため、二乗和計画を用いたリアプノフ関数の構築法が提案されているが、計算アルゴリズムは複雑である。そのため、そのアルゴリズムを改良し、計算量が少ないリアプノフ関数の構築法を提案した。メトロノームの同期現象に関する従来の研究では、メトロノームが台車や単吊台に設置されているものが多いことから、2重吊台上の2台のメトロノームを対象とした。メトロノームが発生させるトルクを、記述関数を用いて近似し、対象システムの振る舞いを解析し、各吊台の紐と各メトロノームの針の振幅、位相、振動周波数を解析的に示すとともに、数値シミュレーションによりその解析の精度が高いことを確認できている。
模型標本の技法及び構造研究-修復法の確立とレプリカ保存法-

学術標本の3Dレーザースキャニング計測を実施し、3Dデータとして保存を進めた。3Dデジタルデータは、レプリカ制作及び修復作業にも重要な情報となる。実践的な修復も実施し、明治期の模型標本について伝統的な修復材料を用いて修復を進めた。本研究において制作を進めたレプリカ標本は、東京大学総合研究博物館インターメディアテクにおいて広く一般に公開され、研究の波及効果としても大きい成果を得た。博物館には、海外から輸入された標本が現存しており、希少価値の高いものでありつつも、制作技術に不明な部分も多くある。今後の課題として、外国製標本の材料、亡失部分の復元方法等があり継続して研究を進めていきたい。東京大学総合研究博物館では約三百万点の標本を収蔵している。現在も、標本収集を推進し、標本の種別は多岐にわたる。過去に収集された標本の中には、研究の場で用いられた模型標本が多く現存する。それらは、文化財という位置づけこそ持たないが、現代美術の創作活動にも多大なる影響を与えているものが多い。博物館の研究活動が継続していくにつれ、標本の歴史的位置づけの向上が予想される中、学術標本に対し現状維持のため防虫を目的とした燻蒸処置などは行われているが、様々な標本の中には修復を必要とするものも多く存在する。そのため、標本のデータベース化を進める一方で、モノとしての保存及び修復方法が問われることになる。昨年度は、1800年代初頭に医学を教育、研究を目的として各務文献により制作された「木製人骨」について、調査を進め、レプリカ制作もおこなった。仏教文化に育まれた日本美術の伝統技法が近代化の進む日本で衰退していく中、多方面へ広がった痕跡をたどることも興味深い知見を得る事が出来、レプリカとして制作した木製人骨は、昨年春に開業した東京大学総合研究博物館インターメディアテクにて常設展示しており、また特別展時として「東大醫學、蘭方医学からドイツ近代医学へ」展にも出品し、現在も広く公開している。また、東京大学医学部所蔵の頭蓋模型の修復にも着手し、順調に調査、作業を進めている。海外学術調査により、明治期に輸入された標本の調査も行ったため、研究に厚みが増している状況である。文化財保存修復の分野では修復対象の技法や構造は重要な項目である。しかし、学術標本については研究分野ごとの分類に留まっており、江戸期以降に制作された模型標本に対し、実践的な修復、レプリカ制作を進めながら技法、構造について研究を進める。また、研究を遂行するにあたり、国内外での研究方法についても調査を実施し、比較検証することにより、輸入された学術標本に対する有効な修復材料の選定を行う。今年度は、医学系模型標本の調査を実施し構造や制作技法について研究を進めた。また、昨年度より引き続き標本の修復についても継続して実施しており、模型標本の修復に役立つ情報を得る事が出来た。今後の課題として、文化財に用いられる伝統的修復技法を参考に、より実践的な修復研究を構造、素材、技法等の視点から、様々な標本分類に対し横断的に進めていきたいと考える。さらには、レプリカ作成を進めることにより、3次元的な情報発信及びレプリカを用いた保存、修復法を構築する事を目的とした研究を進めたいと考える。研究を遂行するにあたり、国内外での研究方法についても調査を実施し、比較検証することにより、輸入された学術標本に対する有効な修復材料の選定を行う。過去2年間において継続してきた標本の構造について、調査を進めると共に、3Dレーザースキャニング計測を実施した。得られたデータを参照しつつ、標本の劣化による形状の変化を調べることにより、保存方法にも役立てることが可能となった。また、3Dデジタルデータは、レプリカ制作及び修復作業にも重要な情報となり、有効な活用方法になると考える。また、国内で制作された模型標本の構造技法を研究した成果として、伝統的な修復材料、技法を応用しつつ、修復可能である事が証明できた。また、昨年度より進めている学術標本の修復事業についても完了させることができた。今後、博物館における展示公開を推進する場合おいても大きく役立つ成果となる。本研究において制作を進めた標本レプリカは、東京大学総合研究博物館インターメディアテクにおいて広く一般に公開され、研究の波及効果としても大きい成果を得た。レプリカを研究過程で制作していくことは、様々な方法を用いて展示公開する事が可能になるばかりか、オリジナル標本の保存にも役立てる狙いもある。学術標本が多く制作された明治期の学術標本制作技法研究について得られた情報により、今後の博物館における展示公開活動を潤滑に行うことができると推測される。現在、博物館には、海外から輸入された標本が現存しており、希少価値の高いものでありつつも、制作技術に不明な部分も多くある。今後の課題として、外国製標本の材料、亡失部分の復元方法等があり、継続して研究を進めていきたいと考える。

東京大学医学部所蔵の模型標本について、昨年度より継続している修復を進めつつ、その他の標本についても調査を実施し構造技法研究を行っている。学術標本の支持体として多く用いられている木材や石膏は、損傷、劣化が激しく非常に乾燥している状態であり、使用する修復材料について、膠や合成樹脂の効果について検証する。文化財保存修復分野では欠失部の補作に対し、オリジナル部分との目視での判別が可能な処置をする場合が多い。学術標本についても修復箇所との識別が必要な物は、文化財保存修復と同様な手法を試みる。文化財保存学学術標本の修復法をまとめ報告書を作成するとともに、レプリカによる複数箇所で展覧会を企画する。展示期間中には縮小レプリカを用いたワークショップ等も行い、学術標本の新たな情報発信方法を試験的に実施する。また、国内で生産された模型標本には日本の伝統技術を用いたものがあり、仏教文化に育まれた日本美術の伝統技法が近代化の進む日本で衰退していく中、多方面へ広がった痕跡をたどりつつ考察していきたい。学術標本の修復法について参照可能な、文化財美術工芸品修復分野及び考古遺物修復分野の技法、材料について検証し、学術資料に対し最も有効な素材等を選定する計画が、頭蓋模型標本、木製人骨標本について調査を行った事により成果を上げつつある。また、修復に伴い、学術標本の3Dレーザースキャニング計測を実施し、3Dデータとして保存を進めている。データを基に制作したレプリカは、公開展示にまで発展される事が出来ている。今後も修復、復元研究を遂行するにあたり、国内外での研究方法についても調査を実施し、比較検証することにより、輸入された学術標本に対するさらなる有効な修復材料の選定を行う。また、今後予定しているモバイルミュージアムと称される展示方法は、展示ケースは同じものを使用し、学術標本だけを一定期間ごとに交換する、コンパクト且つ異動型の展示である。この展示形態に、本研究にて制作したレプリカ標本を使用する事により、オリジナル標本の保存を助けると共に、複数のレプリカを用いた多様な展開も可能となる。申請者がこれまで進めてきた文化財保存修復技法研究はその基盤となる分野であり、それが学術標本に活用できれば、研究型博物館の活動に大きく役立つ成果を挙げることとなる。物品費について、研究に使用する材料費について、当初の予定よりも経費を抑える事が出来たため、繰越金が発生した。今年度は、模型標本の素材の中でも彩色部分に着目し、表層部の彩色部分について剥落が確認されるものは蛍光X線分析による顔料の特定を進め、現在使用可能な顔料との適合性を検証する。(蛍光X線分析装置については博物館に設置されている。)また、様々な学術標本の専門分野以外に、文化財修復(美術工芸品)、文化財科学(考古遺物修復分野)、博物館工学の3つの分野から協力を仰ぎ、研究を進める。学術標本の修復についてはこれまでに無い研究領域であり、文化財保存修復分野と文化財科学、考古学分野を統合し研究を進める事が最も有効な手段であると考える。また、研究成果を新たな展示手法において試みるため博物館工学分野が組み込まれる事により更なる効果も期待できる。
視覚障害のある生徒のための音声情報付き図の有用性に関する評価研究

盲学校の鍼灸マッサージの職業課程で人体の構造を指導する際には、視覚障害を補う工夫が必要である。その1つの手段として触れて分かる図、弱視に見やすい図の提示がある。しかし、図を簡略化して分かりやすくすると情報が少なくなり、多くの情報を盛り込もうとすると、図が分かりにくくなる。そこで、点図及びコントラストと配色に留意した簡略図をそれぞれ自作した上で、図自体を複雑にすることなく多くの情報を盛り込み、また自学自習も可能となるように、音声情報を付加した、視覚障害者のための新しい教材を開発した。音声情報を付加した血管図のみと、音声情報のない血管図及び別紙資料の2つの条件で、それぞれ自学自習をさせ、事後にアンケートを実施した。対象は、点図を提示した16名と、弱視用図を提示した13名の合計29名であった。2つの条件のうち学習しやすいと感じた教材を選ばせたところ、音声情報付きが15名、別紙資料が10名、どちらとも言えないが4名であった。音声情報付き教材の活用についての質問では、具体的な活用場面を挙げた者が25名(86.2%)、今後開発を希望する内容を挙げた者が23名(79.3%)であった。対象の基本属性と音声情報付き教材の利点について直接確率計算を行った結果、デイジー機器や拡大読書器等の補助具を使用している者は使用していない者と比較して、「資料の中の必要な箇所を捜す時間が節約できる」と感じる傾向がみられた(両側検定:p=.050)。これらの結果から、音声情報付き簡略図は、万人に有用なものとは言えないが、対象や場面を限定すれば潜在的なニーズは高く、特に補助具を活用している視覚障害者の効率的な学習に有用である可能性が示唆された。