hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
図形についての豊かな感覚・美しさを感得させる指導

本研究では、図形についての美しさに焦点を当て、児童・生徒が感得できる図形の美しさを下記の5つに類型化した。(1)図形の視覚的な美しさ、(2)一般的に成立する図形的性質の美しさ、(3)図形を社会に応用できる美しさ、(4)図形操作等における予想外の着想の美しさ(5)図形的に具体化して説明できる美しさそして、小、中、高校における実験的授業を通して、事例的に、図形についての美しさを感得する指導展開の基本的枠組みを下記のように明らかにした。(1)児童・生徒に困難を感じさせる(2)図形の美しさに関わる事項を見出す(3)これまでの流れを振り返り、図形の美しさを感得する本研究では、図形についての美しさに焦点を当て、児童・生徒が感得できる図形の美しさを下記の5つに類型化した。(1)児童・生徒に困難を感じさせる(2)図形の美しさに関わる事項を見出す(3)これまでの流れを振り返り、図形の美しさを感得する本研究の目的は、2008年に出された中央教育審議会の答申及び同年に出された小学校・中学校学習指導要領とあわせて求められている、「図形についての豊かな感覚・美しさを感得するための指導」とはどのようなものであるかを研究することである。具体的には次の3段階を踏んでの研究を目指している:(1)図形についての豊かな感覚・美しさとは何かを具体的に明らかにすること。(2) (1)を基に、児童・生徒に図形についての豊かな感覚・美しさを感得させるにはどうしたらよいのかを考えること。(3)実際の授業にのせることによって、児童・生徒が図形についての豊かな感覚・美しさを感得したかどうかを実証すること。3ヵ年計画の初年度である本年度は,まず(1),(2)を明らかにするべく研究を遂行してきた。小学校から高等学校までの協力教員など18名と大学教員4名の計22名により研究を進め、これらを基に計4回の全体研究会合を持った。まず、「図形の美しさとは何か」を把握するために、現在までの授業等を通して「生徒達が図形の美しさについて触れたと思われる具体例」をあげ、「どのような点で生徒達が美しいと感じたのか」について議論した。4回の会合で多くの具体的な授業例などが提示され、「図形の美しさとは何か」ということについての認識がかなり固まってきたと考えている。更に、これらを踏まえて研究授業なども何回か実施され、実りある成果が得られた。「図形についての美しさとは何か」を把握することを目的とした研究は少ない。初年度ということもあり、時間的制約等から、研究成果を論文という形で発表することはあまりできなかった。しかしながら、具体的な事例は沢山得るることができたので、これをもとに次年度は目標(2),(3)に向けた研究を続けていくつもりであう。尚、ここで得られた事例等は出来るだけ早く論文等の形で紹介したいと考えている。本研究の目的は、2008年に出された中央教育審議会の答申及び同年に出された小学校・中学校学習指導要領とあわせで求められている、「図形についての豊かな感覚・美しさを感得するための指導」とはどのようなものであるかを研究することである。具体的には次の3段階を踏んでの研究を目指している。1.図形についての豊かな感覚・美しさとは何かを具体的に明らかにすること。2.1.を基に、児童・生徒に図形についての豊かな感覚・美しさを感得させるにはどうしたらよいのかを考えること。3.実際の授業にのせることによって、児童・生徒が図形についての豊かな感覚・美しさを感得したかどうかを実証すること。3カ年計画の初年度においては、まず1.2.を明らかにするべく、小学校から高等学校までの18名の協力研究員、4名の大学教員、計22名の協力のもと、研究を遂行してきた。計画2年目の本年度は新しく加わった研究協力員(小・中校教員と大学院生)と3名の大学教員により、引き続き研究を進めた。計3回の全体会合を持ち、研究結果の発表と討論を行った。初年度はまず「生徒達が図形のどのような点に美しいと感じたのか」を把握するたのに、いろいろな具体例が検討され、一部は実際に授業でも取り上げられた。その結果、「図形の美しさとは何か」ということについての認識はかなり高まってきたと考えている。今年度は、具体的な例を更に深めるのに加え、初年度の成果を基に、「生徒達に図形の美しさを感得してもらうにはどのような方法が考えられるのか」ということに研究の重点を移して研究を行ってきた。研究協力員による研究授業展開等により、かなりの成果が得られたものと考えられている。これらの結果の一部は主に第42回数学教育論文発表会での論文発表・口頭発表の形で発表されている。さらにこれらの研究結果は論文の形にまとめて発表するつもりである。尚、初年度の研究結果は2遍の論文の形にまとめられ、横浜国立大学教育人間科学部の紀要に発表されている。

本年度の結果も同様に発表したい。今年度得られた「児童・生徒に図形についての豊かな感覚・美しさを感得させるにはどうしたらよいのか」に対する知見をもとに本研究の最終研究目標3.を十分達成したいものと考えている。本研究の目的は、2008年に出された中央教育審議会の答申及び同年に出された小学校・中学校学習指導要領とあわせて求められている、「図形についての豊かな感覚・美しさを感得するための指導」とはどのようなものであるかを研究することにある。具体的には次の3段階を踏んでの研究を目指していた。1.図形についての豊かな感覚・美しさとは何かを具体的に明らかにすること。2.児童・生徒に図形についての豊かな感覚・美しさを感得させるにはどうしたらよいのかを考えること。3.実際の授業において、児童・生徒が図形についての豊かな感覚・美しさを感得したかどうかを実証すること。この方針の基、初年度、昨年度、今年度と20名を上回る研究協力員(小学校・中学校・高等学校の現職教員と教育学研究科の大学院生)の協力により、研究を進めてきた。2年間の研究では、図形の美しさとは何かを究明すべく、多くの事例を取り上げて授業研究等も行いながら検討・研究を行った。その結果、児童・生徒が感得できる美しさがいくつかの型に類型化できることが段々と分かってきた。これらの成果は2編の論文にまとめられ、横浜国立大学教育人間科学部の紀要に発表されている。最後の年である本年度は2年間で得られた5つの類型化をもとに、児童・生徒が美しさを感得できる更なる多くの事例を取り上げ、それらを授業でどのように取り上げたらよいのかという点に焦点を当てて研究を進めてきた。多くの授業指導案の作成・実践を行い、その結果、図形についての豊かな感覚・美しさを感得する指導展開の基本的な枠組みが明らかになってきた。これらの結果は論文としてまとめられ、横浜国立大学教育人間科学部紀要(教育人間科学部紀要I)に発表されている。また、これらの結果は、第92回全国算数・数学研究大会、第43回数学教育論文発表会等でも研究協力者より発表されている。尚、このようにして得られた指導展開に基づいて授業を行った結果、児童・生徒が図形についての豊かな感覚・美しさを感得したかどうかについての検証はまだ完全には完結してはおらず、今後の研究・発表に待たれるところである。
トポロジー情報を積極的に用いる画像形状解析

初年度の平成12年度は,変形する3次元物体の形状解析を目的とし,時系列3次元ディジタル画像から形状を表す特徴量を算出するアルゴリズムを提案した.さらに,プログラムの実装と計算実験を行い,アルゴリズムの評価法の検討も行った.特徴量としては,物体の体積,表面積,曲率などの幾何学特徴量と,画像中の物体の個数,各物体の穴,空洞の個数などのトポロジー特徴量の2種類を扱った.これまでの研究成果と今後の検討課題を以下にまとめる._トポロジー特徴量は大局的な形状情報であるにも関わらず,ほとんどの場合は変形した部分のみの差分計算で算出可能なこと(変形が微小な場合)を示した._幾何学特徴量のうち,ディジタル画像のような離散空間では曲率は定義できない.そこで,まず曲率0の平面に着目し,代数や組合せトポロジーによる関連研究の成果を元に離散空間における平面の特性を明らかにした.現在は,その特性を利用した曲率に代わる特徴量を検討しており,将来的には曲率が0以外の曲面にも対応した曲率に代わる特徴量の提案を目指す._特徴量算出アルゴリズムの評価尺度には,計算値の真値との誤差や,画像の解像度を無限に高くしていったときの計算値の真値への収束性などがある.そこで,幾何学特徴量における計算値の真値への収束性を調査する共同研究実験に参加し,体積に関しては成立する真値への収束性が表面積では簡単に成立しないことを実験的に示した.現在はその原因を追究中である.また,トポロジー特徴量の真値への収束性に関する検討は今後の課題である._変形する物体におけるトポロジー特徴量と幾何学特徴量の相互関係は明らかになりつつあるが,互いの特徴量の変化を反映した特徴量算出アルゴリズムの提案など,具体的な機構の検討が必要である.上記のそれぞれの研究成果について,国内外の会議において発表を行った(あるいは行う予定である).初年度の平成12年度は,変形する3次元物体の形状解析を目的とし,時系列3次元ディジタル画像から形状を表す特徴量を算出するアルゴリズムを提案した.さらに,プログラムの実装と計算実験を行い,アルゴリズムの評価法の検討も行った.特徴量としては,物体の体積,表面積,曲率などの幾何学特徴量と,画像中の物体の個数,各物体の穴,空洞の個数などのトポロジー特徴量の2種類を扱った.これまでの研究成果と今後の検討課題を以下にまとめる._トポロジー特徴量は大局的な形状情報であるにも関わらず,ほとんどの場合は変形した部分のみの差分計算で算出可能なこと(変形が微小な場合)を示した._幾何学特徴量のうち,ディジタル画像のような離散空間では曲率は定義できない.そこで,まず曲率0の平面に着目し,代数や組合せトポロジーによる関連研究の成果を元に離散空間における平面の特性を明らかにした.現在は,その特性を利用した曲率に代わる特徴量を検討しており,将来的には曲率が0以外の曲面にも対応した曲率に代わる特徴量の提案を目指す._特徴量算出アルゴリズムの評価尺度には,計算値の真値との誤差や,画像の解像度を無限に高くしていったときの計算値の真値への収束性などがある.そこで,幾何学特徴量における計算値の真値への収束性を調査する共同研究実験に参加し,体積に関しては成立する真値への収束性が表面積では簡単に成立しないことを実験的に示した.現在はその原因を追究中である.また,トポロジー特徴量の真値への収束性に関する検討は今後の課題である._変形する物体におけるトポロジー特徴量と幾何学特徴量の相互関係は明らかになりつつあるが,互いの特徴量の変化を反映した特徴量算出アルゴリズムの提案など,具体的な機構の検討が必要である.上記のそれぞれの研究成果について,国内外の会議において発表を行った(あるいは行う予定である).
骨が記憶力・知能を制御することの証明と解明

マウス胎児の頭蓋冠から採取した細胞を、骨芽細胞分化培養培地で21日間培養して得た、骨芽細胞培養上清から、神経系細胞に作用を持つ因子を単離した。PC-12細胞を用いて、骨芽細胞培養上清にPC-12細胞の神経突起伸長を誘導する活性を顕微鏡にて観察した。骨芽細胞分化誘導7日、14日、21日で検討した結果、培養上清を濃縮した場合に生理活性を有する濃縮培養上清がえられた。これをMS解析にて分析した結果、多数の分泌因子が同定され、このうち9つの因子が神経細胞に関与する因子であることが分かった。これについて、遺伝子をノックダウンさせたり過剰発現させたりして、培養上清を調整し、活性の有無について検討した。マウス胎児の頭蓋冠から採取した細胞を、骨芽細胞分化誘導培地で21日間培養して得た骨芽細胞培養上清からオステオカインを単離することとした。PC-12細胞は、NGFを作用させると神経突起の伸長やアセチルコリンの合成と放出能の増大といった神経様の表現型を示すようになる。このPC-12細胞を用いて骨芽細胞培養上清中にPC-12細胞の神経突起伸長を誘導する活性を、顕微鏡下で観察した。骨芽細胞分化誘導7日、14日、21日、いずれの培養上清もPC-12細胞の神経突起伸長をもたらさなかったが、培養上清を限外濾過にて8倍以上に濃縮したところ、PC-12細胞の突起伸長が濃度依存性に誘導されるという事を見いだしたので、活性因子を精製しMS/MS解析により、多数の候補因子を同定するに至った。本年度は、これら候補因子のうち、果たして、どの因子が、生理活性を持つか、はたまた、因子Xとその他の分子とが複合体を精製して活性を有するのかを検討した。まず、これら活性候補因子に関して、現存する骨芽細胞遺伝子発現網羅解析のデータから、どのような発現変異を示すかを明らかにした。また、公開されているデータベースを用いて、あらゆる組織内で候補因子がどのような組織に発現するか、骨組織特異的に発現するか否かを明らかにし、より活性因子としての可能性のある分子を9つに絞り込んだ。これらの候補因子について、これまでの文献を網羅的に検索し、神経細胞に作用する可能性を持つ因子2つに絞り込んだ。また、骨芽細胞を特異的に欠損するマウスの神経系への作用に着目した解析としては、現存する骨芽細胞欠損マウスの骨組織標本の神経分布について解析を行い、異常の有無を検索した。マウス胎児の頭蓋冠から採取した細胞を、骨芽細胞分化誘導培地で21日間培養して得た骨芽細胞培養上清から、神経系細胞に作用を持つ因子を単利することとした。PC-12細胞を用いて、骨芽細胞培養上清中にPC-12細胞の突起伸長を誘導する活性を、顕微鏡下で観察した。骨芽細胞分化誘導7日、14日、21日、いずれの培養上清もPC-12細胞の神経突起伸長をもたらさなかったが、培養上清を限外濾過にて8倍以上に濃縮したところ、PC-12細胞の突起伸長が濃度依存性に誘導さっるということを見出したので、活性因子を精製し、MS/MS解析により多数の候補因子を同定するに至った。しかし、昨年度のMS解析では、明らかに分泌タンパク質ではないタンパク質も同定されていたことから、骨芽細胞培養上清の生理活性分画の精製が不十分であることが示唆されていた。そこで、本年度は、精製のプロトコルを改善することに努めた。骨芽細胞は大量の骨基質タンパク質やコラーゲンを精製する。このコラーゲンが生理活性に影響を与えていることが予想されたため、精製プロトコルにコラゲナーゼ処理のステップを挿入し、活性因子の精製に努めた。その結果、比活性が更新し、その分画を再度MS解析することとした。結果、神経系に関与することが知られている因子が複数同定され、この因子を過剰発現させることで、PC-12細胞の神経突起伸長への効果を検討した。現在、これらの因子について、リコンビナントタンパクの作成とそれを用いた効果の検討を実施予定である。骨免疫学未知の生理活性を有する因子の精製と単離には、その因子の化学的性質を明らかにしながら、それに適した方法、具体的には、精製するカラムの種類やそれらを用いる順番などを最適化しながら進める必要がある。従って、未知因子の単離・同定には、数重なる試行錯誤と、多大な労力、時間を要する。申請者は、いかに、目的因子の精製を効率よく行うかの条件設定のための文献検索を行い、その結果、目的因子に最適化したプロトコルを作った。

また、既存の生理活性候補因子は多数あるものの、その本体を一つに絞り込むまでの精製には成功為ていなかったた、文献検索やその他遺伝子発現データベースなどを駆使した解析により、より活性を持つであろうことが示唆される因子を9つにまで絞り込むことができた。本年度中に出産を経て、妊娠期間中から身体的負荷を軽減して研究を進めてきたが、この一年間に達成する予定であったが活性因子の候補を絞り込むことができ、目標通りの成功を収めたといえる。現在得ている活性候補因子は非常に多数存在する。そのため、活性因子の精製条件を変更し、より精製度の高い活性画分を得て、質量分析を行い、現存するデータの再現をとりつつ、より可能性の高い因子を得る予定である。精製条件の変更、新しい精製条件は概ね定まってきており、現在、活性分子の同定まであと一歩のところだといえる。今後この活性分子が同定され、その生体内における機能が明らかになれば、骨による神経系の制御を示す重要な知見となることが期待される。また、これまでに得られた活性候補因子については、これらの遺伝子の過剰発現、もしくはこれらの遺伝子の組み合わせの過剰発現が神経細胞の分化や保護に働くかどうかを現在調べているところであり、表現型を示した因子に関しては骨芽細胞特異的に欠損させたマウスを作成し、神経系への影響が表れるかを検討していく。申請者は25年度初めに妊娠し、12月から産前・産後の休暇を取っている。そのため、妊娠中も、身体的負荷がおおきかったため、化学薬品などを用いる実験をさけ、文献検索や既存の膨大な遺伝子発現データベース、公開されている発現データベースなどを駆使して、本申請の目的である生理活性因子の同定にさいし、得られた候補因子の可能性を絞り込む作業に取り組んだ。そのため、実験に使用する備品などを実質的に購入する必要がなかった。次年度は、今年度明らかにした神経細胞への作用をもつと考えられる候補因子Xに関して、その作用点を明らかにするために、Xによって発現に変動をもたらされる遺伝子を網羅的に解析するためのGeneChip解析を行う。また、Xの遺伝子改変マウスを作成し、その表現型を調べるために、ホットプレートテストやテールフリックテストによる感覚神経の機能試験、水迷路による記憶試験などを実施する予定である。従って、これらの実験のためのマウス飼育施設、マウス行動テストに関わる備品、物品の購入を考えている。
金属酵素活性部位の精密モデル化

本研究グル-プは金属タンパク質が示す特異的化学反応性と、活性中心における金属イオンの配位構造や、これをとりまく分子環境との関係を動的状態も含めて検討し、そのモデルとなる金属錯体を化学的に構築することを目的として研究を進めた。金属タンパク質が機能を遂行する途中の段階の金属配位構造をとらえ、その反応メカニズムを構造化学的に記述する手法として、時間分解共鳴ラマン分光測定系を製作した。それは2台のパルスレ-ザ-,トリプル分光器,ダイオ-ドアレイ検出器からなるもので、動的状態にある分子の振動スペクトルを10ナノ秒の時間分解能で与える。その性能と実験の仕方については、平成3年11月にワ-クショップを開催して説明した。この装置を用いてポルフィリンの励起一重項と励起三重項の共鳴ラマンスペクトルを測定することに成功し、国際誌に発表した。本研究班で対象とした金属タンパクのうち、チトクロム酸化酵素については吉川が単結晶のX線回折を進め、北川が共鳴ラマン分光法で酸素活性化のメカニズムやCu_Aの配位環境を明らかにした。モデルの化学的構築という観点から、木村はいくつかのZn酵素の反応を[12]aneN_3マクロサイクルを使って再現し、亜鉛の配位環境と化学的性質や反応性との関係を明らかにした。植物の光合成系IIに特徴的なO_2発生はMnクラスタ-で触媒されていることが知られているが、その触媒部位を化学的に構築する目的で、大川はMnの4核クラスタ-錯体をマクロサイクル配位子で合成した。また鈴木は同じ目的のためにdi-μ-oxo錯体で4核クラスタ-を合成し、水を酸化する機能モデルの構築に向って一歩一歩前進した。この他に、北川グル-プは共鳴ラマン分光の実験を通して、本重点研究の班員の鈴木(阪大教),森島(京大工),石村(慶大医),吉川(姫工大理),堀(阪大基礎工),鈴木(金沢大理),諸岡(東工大資源研),青山(長岡技科大)らに協力し、共同研究を進めた。
固有強磁性ジョセフソン接合を内在する超伝導磁性ハイブリッド材料の物性探索

高温超伝導体は超伝導を担うCuO2面と絶縁層とが積層された結晶構造を持つ。絶縁層に磁性元素たるFeを置換したFeSr2YCu2O6+?系は、CuとFeの相互置換を窒素アニールにより抑制し、続いて酸素中アニールを施すことにより超伝導と反強磁性的な磁気秩序を発現する。FeO?絶縁層のFeには約10%のCuが置換しているため、Feの反強磁性的な磁気秩序は長距離秩序とはならず、FeO?絶縁層上のCuの周りの酸素がCuO2面へのキャリア供給の役割を果たしている。また、CuO2面上の超伝導はFeO?絶縁層の磁性の影響を受け、臨界電流密度が一般的な高温超伝導体よりも低く、粒間臨界電流密度はさらに低い。FeSr_2YCu_2O_<6+δ>は、Ba_2YCu_3O_<6+δ>を母体にCuO_δ鎖のCuサイトにFeを置換した系であるが、多段階アニールにより初めて超伝導体となる。超伝導転移温度T_cは約60Kであり、約20Kに反強磁性的な磁気転移を持つ、超伝導と磁性とが共存する磁性超伝導体である。なお、多段アニールとは、まず還元アニールによりCuとFeの原子価を制御してCuとFeの秩序配列を促進し、次に酸化アニールによりCuO_2面上にキャリアを供給するもので、FeSr_2YCu_2O_<6+δ>ではCuとFeの相互置換や酸素欠損による欠陥が内在している。したがって、FeSr_2YCu_2O_<6+δ>の物性を理解するためには、どのような構造的な乱れがあるかを把握する必要がある。超伝導化された、すなわち、CuとFeが秩序化し酸素欠損が少ないFeSr_2YCu_2O_<6+δ>における磁気秩序は、従来の超伝導化されていない、すなわち、CuとFeが秩序化されていないFeSr_2YCu_2O_<6+δ>における磁気秩序と同様のものと考えられるが、超伝導化されたFeSr_2YCu_2O_<6+δ>では低温での磁気Bragg反射は観測されない。また、TOF中性子回折による精密な結晶構造解析によると、還元アニール後のFeSr_2YCu_2O_<6+δ>でもFeサイトには20%程度のCuの置換があり、その後の酸化アニールによりFeサイトの周りの酸素欠損は、Cuの周りではなくFeの周りから酸素が充填されていくことが明らかになった。したがって、FeO_6八面体の短距離のネットワークが形成され、短距離の反強磁性的な磁気秩序が発現する。また、光電子分光によると、酸素量の変化にもかかわらずFeの原子価はほぼ3価であり、CuO_2面へのキャリアの供給はFeサイトに置換しているCuの周りの4配位の酸素が担っていると考えられる。FeSr_2YCu_2O_<6+δ>は、超伝導を担うCuO_2面と磁性を担うFeO_δ面がc軸方向に積層された磁性超伝導体であり、量子コンピューターへの応用が期待できるπ接合(強磁性ジョセフソン接合、電流の位相がπだけずれるジョセフソン接合)が自然に形成されている可能性がある。本年度においては、その物性を詳細に理解するために、磁気転移に関して解析を行った。大気中で合成したままのFeSr_2YCu_2O_<6+δ>にはCuとFeとの相互置換が発生し、超伝導が発現しない。したがって、c軸方向にCuとFeとを秩序配列させるためにまず還元アニールを施す必要がある。還元アニール後、CuとFeとがほぼ秩序配列するものの、FeO_δ面上のFeサイトには20%程度のCuの置換があり、FeO_δ面上のCuの周りには酸素欠損が発生し、一方Feの周りは四面体配位で酸素が充填される(CoSr_2YCu_2O_7型の結晶構造)。そのとき磁化の温度依存性は常磁性的な振る舞いを示し、磁気秩序は発現しない。続いてCuO_2面にキャリアを供給し超伝導を発現させるべく、酸化アニールを施すと、まずFeの周りの酸素が四面体配位から八面体配位へと変化し、さらに酸素量が増すとCuの周りの酸素欠損に酸素を補填することになる。これらに対応するように、磁化の温度依存性では、まず約20Kで反強磁性的な磁気秩序が発現し、続いて約60Kで超伝導を示すようになる。

低温での中性子回折によると、FeO_δ面上の磁気秩序は磁気Bragg反射が観測できるほどの長距離秩序ではなく、FeO_δ面上のFeサイトに一部置換したCuのために、FeO_6八面体の短距離ネットワークによるもので、20K以下においてもいくつかの磁気転移が観測できる。上部臨界磁場Hc_2は1kOe程度(5Kでの値)と酸化物高温超伝導体としてはきわめて小さく、CuO_2面上の超伝導はFeO_δ面上の磁気秩序から影響を受けている可能性がある。FeSr2YCu2O6+δは、超伝導を担うCuO2面と磁性を担うFeOδ面がc軸方向に積層された磁性超伝導体であり、量子コンピューターへの応用が期待できるπ接合(強磁性ジョセフソン接合、電流の位相がπだけずれるジョセフソン接合)が自然に形成されている可能性がある。本年度においては、この系の特徴ある超伝導特性について解析を行った。この系の超伝導は、還元アニール及びそれに続く酸化アニールにより初めて発現する。磁化測定によると様々なアニール条件において超伝導(Tcは約60 K)を発現するが、電気抵抗がゼロになる条件はきわめて限られる。Tcはアニール条件にあまり依存せず、ほぼ同じ結晶構造を持つBa2YCu3O6+δ系と比べると、印可磁場が超伝導に及ぼす影響がきわめて大きい。100 Oe程度の磁場を印可すると、Tc直下で電気抵抗が増大し始める。これは、粒内臨界電流密度に比べて、粒間臨界電流密度がきわめて小さなことが影響している。CuとFeとの相互置換が最も抑制された場合、粒内臨界電流密度は2 Kにおいて34万A/cm2、粒間臨界電流密度は2 Kにおいて1.7 A/cm2である。中性子回折によると、CuとFeには若干の相互置換があり、CuO2超伝導面にはFeが、FeOδ磁性面にはCuが少量置換していて、特定のアニール条件においてCuとFeとの相互置換の量が最小になる。その値は、結晶全体の平均値で表すと、Cuサイトに対してFeが約10%、Feサイトに対してCuが約20%である。粒間にFeが凝集しやすいため、アニール条件の変化は粒間のCuとFeとの相互置換により大きな影響を与えることになる。FeOδ層自体が反強磁性的な磁気秩序を発現するため、ミクロには超伝導層/磁性層/超伝導層という接合が形成されているが、マクロでは粒間においても弱結合が形成されていることが明らかになった。本研究で取り上げるFeSr_2YCu_2O_<6+δ>は、酸素量6+δ(キャリア濃度)の制御により超伝導と磁性の両方の特性を制御できるという、他の系では見られない特徴を持つが、その物性には不明な点が多かった。しかしながら、本研究の進展により、合成条件を最適化して詳細な結晶構造を解析し、構造の乱れ、超伝導及び磁性とが関連しているこの系独特の描像を理解するに至った。24年度が最終年度であるため、記入しない。今後、将来的な量子コンピューター等への応用を検討する上で、FeSr_2YCu_2O_<6+δ>における磁気相図(温度とキャリア濃度に体する磁気秩序の状態)を明らかにする必要があり、磁化特性、磁気抵抗等の基本的な物性測定を行う。特に、磁性を担うFeO_δ面が作る内部磁場が超伝導を担うCuO2面にどのような影響を及ぼすかは大変興味ある現象であり、超伝導と磁性とが2次元的に競合しているという固体物理学的にも重要な現象で、その理解を促進させる。
実験的世論調査による政治信頼質問の改善

本研究のデータ収集計画の過程で、従来とは異なる角度から政党支持・内閣支持の意味につき理論的に検討する必要を感じ、集計された世論調査データの推移を実際の国政の変化と対比させつつ検討する作業を行った。1993年以来の政党の離合集散は、政党支持の測定について、いわゆる五五年体制下では必ずしも明確に意識されなかった諸問題を認識する絶好の機会を提供していると考えたからである。その成果は、後掲の「中央調査報」論文に掲載した。また、内閣支持率の推移を検討する過程で、首相・内閣評価の問題について基礎的な情報を収集する必要を感じ、本調査の質問票には小泉首相を支持する・支持しない理由についての自由回答を付け加えた。本研究のデータ収集は計画より数か月遅れたが、予定された三重県松阪市で2004年12月に行われた。2005年1月末にデータは納品され、現在データ・クリーニングを兼ねた記述的分析が行われている。初期段階で注目するべき成果としては、A・Bの分割調査票形式で行った実験において、「政治」と「政府」では、有権者の反応に興味深い差が見られたことである。即ち、「政治」に対する信頼が「政府」に対する信頼よりも若干高めに出るのみならず、「わからない・答えない」の比率は「政治」についての信頼の方が低い。また、社会福祉質問では、「財政が苦しくても」と「増税してでも」という二つの似通った言葉を使い分けたが、そこにおいても統計的に有意な差が確認できた。今後は、分割票の特性を生かして、一体どのような属性の人々が、如何なる条件で異なる反応を示しているのか検討を続ける予定である。本調査で採用した政治知識尺度を利用することで、従来は得られなかった興味深い知見が得られるものと考えている。本年度は地方調査および調査票の作成に時間を費やし論文の刊行には至らなかった。来年度に行う本調査は、幸い松阪大学(三重県松阪市)から一定の協力が得られることになったので、三重県松阪市で行うことに決定した。同市は保守政党の票田であるが、産業構造としては第一次、第二次、第三次産業がほどよく混合され、居住地も農村部、新興住宅地、旧市街などバランスが取れているので自治体規模の調査を行う上では非常に適切であると思われる。平成15年8月に二日間滞在し、旧市街を中心に現地調査に従事した。また松阪市選挙管理委員会職員の方から選挙人名簿の整理方法、閲覧時期、選挙行政について聞き取りを行うと同時に、開票区の地域割り、過去の選挙結果等の標本設計に必要な資料を収集した。調査票については、過去に行われた学術調査から代表的なものを五つ選び、基本的な質問を選択した。選択の過程において過去の質問文・調査票を丹念に検討する機会を持ったことは大変有益であった。自由回答を中心に考慮を重ね暫定的な調査票を2月上旬に完成させ、3月上旬に松阪市で予備調査を行った。予備調査を担当した調査員からの聞き取りにより、旧来の質問および今回作成した質問文の問題点を明らかにすることができた。問題がそれほど大きくない質問は他の調査との比較可能性を担保するために変更を加えないが、大きな問題があると思われる質問は修正、あるいは割愛して本調査に臨む。なお、予備調査聞き取りで松阪市を訪問した際は、山間部、臨海部を含めて現地を視察し、松阪市の社会経済特性を全体として理解するように務めた。
独自の手法による非鉄材料のベイナイト反応の解明

Cu-40,42,44%Zn合金をβ'単相とし、種々の温度と時間で熱処理してα相を生成させた。1.熱処理と加工を組み合わせて各濃度の試料で所定の面方位を生成させ、さらに機械研磨を加えて0.2^0以内に調製した。解析に用いた結晶面方位は(001),(011),(111)面である。2.熱処理温度200°Cの場合、生成の極初期にはいずれの合金にも〈111〉方向に伸びた束状に交差した棒状のα相が観察され、それを核として板状α相が成長し試料全面を覆うようであった。しかし観察された全ての板状α相が棒状α相を核としているようではなく、結晶粒界等を核として生成したα相も観察され、生成機構は単純ではない事が明らかになった。3.Cu-42%Zn合金では熱処理温度をほぼ350°C以上にすると板状α相が生成せず、粗大な棒状α相が生成した。亜鉛濃度が増加するに従い、棒状α相が小さくなる。板状α相は亜鉛濃度が高くなると生成開始時間が長くなり、非常に微細な大きさで生成し始める。4.過去に亜鉛濃度が異なると板状α相の母相との晶癖面が大きく変化するという報告が在ったが、本研究により亜鉛濃度が変化しても母相とα相との晶癖面は殆ど変化しないことが明らかになった。亜鉛濃度が異なってもα相の形状は基本的に類似した形状を持っており、成長速度から求めた活性化エネルギーも殆ど同じ値を取った事を合わせて考えると、本合金系のα相の生成・成長機構は基本的に同じものと考えられる。すなわち、板状α相の特殊な形状と母相との固定された晶癖面を持つことを考慮すると、生成はマルテンサイト変態類似の剪断的な機構であり、成長は亜鉛及び銅の体拡散によると類推され、従来の報告とは異なり、亜鉛濃度によりその機構は変化しないと考えられる。
腰椎椎間板ヘルニアによる神経因性疼痛発現機序の解明

本研究の目的は腰椎椎間板ヘルニアの神経因性疼痛発現機序を解明する一助とすることにある。平成9年度は(1)ラットを用いて硬膜外神経根上に自家椎間板組織移植により神経根内に産生される炎症性化学物質と痛覚過敏を指標とした疼痛行動出現との関連性、(2)ヒト椎間板ヘルニアでみられる機械的圧迫がこのモデルにおける痛覚過敏に及ぼす影響を観察、検討した。ラットを用いて尾椎より椎間板組織を摘出し、髄核移植を神経根上に行ない平成8年度に確立した神経根性疼痛モデルを作成した。経時的に神経根内のサイトカインであるインターロイキン1-β、インターロイキン6、phospholipase A_2、一酸化窒素合成酵素をreverse transcription-polymerase chaln reaction(RT-PCR)を用いて観察した。圧刺激に対する痛覚過敏は処置後3日から3週間、髄核移植群で認められた。RT-PCRでは処置後1週で神経根、後根神経節でインターロイキン1-β、インターロイキン6、phospholipase A_2、一酸化窒素合成酵素のmRNAの発現がみられたが、2週以降ではインターロイキン1-β、phospholipase A_2、一酸化窒素合成酵素の発現は見られなかった。インターロイキン6は処置後4週でも発現が認められた。絹糸による神経根機械的圧迫をこのモデルに加えることで圧刺激に対する痛覚過敏は消失し、熱刺激に対する痛覚過敏が処置後1週まで有意に観察された。神経根の組織学的検討では神経根結紮のみ(痛覚過敏発現なし)と神経根結紮し髄核を留置したものとの間には小径有髄線維の増加が見られるものの差異はなかった。損傷神経根内で産生されるこれらの炎症性産物は痛覚過敏、すなわち神経根性疼痛の発現早期に関与する可能性がある。また、組織学的変化と関係なく異なる痛覚過敏が発現したことから痛覚過敏の維持には脊髄を含む中枢機序が関与する可能性がある。本研究の目的は椎間板組織が疼痛を惹起するか、その発現に如何なる化学物質が関与するかを検討することにあった。ラット尾椎より摘出した椎間板組織の腰椎脊髄神経根留置により患側足部に痛覚過敏が出現した。すなわち、髄核移植により圧刺激に対する痛覚過敏が、線維輪移植により熱刺激に対する痛覚過敏がそれぞれ出現した。硬膜外ステロイド投与にて髄核による痛覚過敏の改善がみられたが有意な変化ではなかった。一方、phospholipase A_2の拮抗薬であるメパクリンの硬膜外投与により圧刺激に対する痛覚過敏は消失した。線維輪を含む椎間板組織の移植では圧刺激に対する痛覚過敏は認められなかった。しかしながら一酸化窒素合成酵素の拮抗薬であるL-ニトロアルギニンメチルエステル(L-NAME)投与にてはじめて痛覚過敏が出現した。また、線維輪移植でみられた熱刺激に対する痛覚過敏は硬膜外へのL-NAME、生理食塩水投与にて消失した。自家椎間板組織により動物における疼痛行動の指標である痛覚過敏が出現することならびにその痛覚過敏発現にphospholipase A_2、一酸化窒素が関与することが判明した。すなわち、自家椎間板組織は神経根の機械的圧迫なしに疼痛を発現せしめることが明白となった。また、生理食塩水投与による痛覚過敏の改善はこれら以外の化学物質の関与や機序を示唆している。

今後は臨床でみられる神経根の機械的圧迫そのものが神経根性疼痛にどのような関与するかを検討し、さらにphospholipase A_2、一酸化窒素の定量のみならず他の化学物質の関与の有無、脊髄レベルでの影響について検討する予定である。本研究の目的は腰椎椎間板ヘルニアの神経因性疼痛発現機序を解明する一助とすることにある。平成9年度は(1)ラットを用いて硬膜外神経根上に自家椎間板組織移植による神経根内に産生される炎症性化学物質と痛覚過敏を指標とした疼痛行動出現との関連性、(2)ヒト椎間板ヘルニアでみられる機械的圧迫がこのモデルにおける痛覚過敏に及ぼす影響を観察、検討した。ラットを用いて尾椎より椎間板組織を摘出し、髄核移植を神経根上に行ない平成8年度に確立した神経根性疼痛モデルを作成した。経時的に神経根内のサイトカインであるインターロイキン-1β、インターロイキン6、Phospholipase A_2、一酸化窒素合成酵素をreverse transcription-polymerase chain reaction (RT-PCR)を用いて観察した。圧刺激に対する痛覚過敏は処置後3日から3週間、髄核移植群で認められた。RT-PCRでは処置後一週で神経根、後根神経節でインターロイキン-1β、インターロイキン6、Phospholipase A_2、一酸化窒素合成酵素のmRNAの発現がみられたが、2週以降ではインターロイキン-1β、Phospholipase A_2、一酸化窒素合成酵素の発現は見られなかった。インターロイキン6は処置後4週でも発現が認められた。絹糸による神経根機械的圧迫をこのモデルに加えることで圧刺激に対する痛覚過敏は消失し、熱刺激に対する痛覚過敏が処置後1週まで有意に観察された。神経根の組織学的検討では神経根結紮のみ(痛覚過敏発現なし)と神経根結紮し髄核を留置したものとの間には小径有髄線維の増加が見られるものの差異はなかった。損傷神経根内で産生されるこれらの炎症性産物は痛覚過敏、すなわち神経根性疼痛の発現早期に関与する可能性がある。また、組織学的変化と関係なく異なる痛覚過敏が発現したことから痛覚過敏の維持には脊髄を含む中枢機序が関与する可能性がある。
trans-バクセン酸からの共役リノール酸合成経路は存在するのか?

ウシ脂肪組織から調製した脂肪細胞を用いて、trans11-バクセン酸(t-バクセン酸)からのcis9,trans11共役リノール酸(c9,t11 CLA)の生成について定量的な検討を行った。そのため、これまで研究代表者が用いていたガスクロマトグラフィーによる脂肪酸定量法を、微量サンプルの分析により適したものに改良し、昨年度までに確立したウシ脂肪細胞培養実験系と組み合わせ、実験を実施した。その結果、培地中にt-バクセン酸を添加し培養したウシ脂肪細胞内脂質においてc9,t11 CLA含量の増加が認められた。脂肪細胞中のt-バクセン酸および共役リノール酸含量から見積もったところ、培地から細胞内に移行したt-バクセン酸の約10%がc9,t11 CLAに変換され、大半がt-バクセン酸のまま脂肪細胞中に蓄積した。一方、培地中にc9,t11 CLA標品を添加した場合、培地から細胞内に移行したc9,t11 CLAは、ほぼ100%がc9,t11 CLAのまま蓄積された。これらの結果からウシ脂肪細胞におけるc9,t11 CLAの蓄積量には、細胞に供給されるCLAおよびt-バクセン酸いずれの量も関与するが、t-バクセン酸の影響は比較的小さいことが示唆された。昨年度の研究結果から、ルーメン内において、リノール酸から生成するc9,t11 CLAおよびt-バクセン酸の生成量はほぼ等量であり、飼料のルーメン内滞留時間に依存して、t-バクセン酸への水素添加反応が進行することが示された。これらの結果ならびに本年度の研究結果から、ウシ脂肪組織のc9,t11 CLA含量を増加させるためには、ルーメン内におけるc9,t11 CLAからt-バクセン酸への水素添加反応を抑制し、消化管から吸収されるc9,t11 CLAを増加させることが重要であると結論した。マウス由来脂肪細胞株およびラット由来脂肪細胞初代培養細胞を用いて、trans-バクセン酸からのcis 9,trans 11共役リノール酸(c9,t11 CLA)の生成について検討した。いずれの培養細胞でも、培地中のtrans-バクセン酸の添加量に依存して細胞内のc9,t11 CLA含量が増加することを確認した。一方、培地中に純化したc9,t11 CLAを添加した場合にも、同様に添加量依存的にc9,t11 CLAが脂肪細胞内に蓄積した。これらの結果から、齧歯類の脂肪細胞におけるc9,t11 CLAの蓄積量には、脂肪細胞に供給されるCLAおよびtrans-バクセン酸いずれの量も関与することが示唆された。また、ウシ脂肪組織のΔ^9-不飽和化(還元)酵素活性を測定し、ウシの脂肪組織においても齧歯類脂肪組織と同等のΔ^9-還元酵素活性を有することが確認された。現在までに、ウシ由来脂肪細胞の初代培養法についての検討を行い、ほぼ培養法を確立することができた。来年度は、ウシ脂肪細胞に関しても齧歯類由来脂肪細胞と同様の試験を行い、反芻動物の脂肪細胞におけるC9,t11 CLA生成経路について詳細な検討を加える計画である。他方、腸管内定常性の乳酸菌20株についてtrans-バクセン酸およびリノール酸を前駆脂肪酸としたc9,t11 CLA生成能を検討した。供試した菌株のうちLactobacillus acidophilus2菌類がリノール酸からc9,t11 CLAを生成することが確認されたが、trans-バクセン酸からc9,t11 CLAを生成するものは皆無であった。この点については、今後、乳酸菌以外の腸内定常細菌に範囲を拡大し、同様のスクリーニングを継続する。ウシ脂肪組織から調製した脂肪細胞を用いて、trans-バクセン酸(t-バクセン酸)からのcis9,trans11共役リノール酸(c9,t11 CLA)の生成について検討した。その結果、培地中のt-バクセン酸の添加量に依存して細胞内のc9,t11 CLA含量が増加した。一方、培地中にc9,t11 CLA標品を添加した場合にも、同様に添加量依存的にc9,t11 CLAが細胞内に蓄積した。以上の結果から、ウシ脂肪細胞におけるc9,t11 CLAの蓄積量には、細胞に供給されるCLAおよびt-バクセン酸いずれの量も関与することが示唆された。来年度は、細胞外から供給されるt-バクセン酸が、どの程度の割合で、c9,t11 CLAに変換されるのかを定量的に検討し、脂肪組織におけるCLAの蓄積量に対するt-バクセン酸の寄与度を明らかにしたい。他方、米国の研究者らにより、ウシにリノール酸を補強した低線維食を与えたところ、乳中のCLA含量が大きく増加したことが報告された。飼料中の粗線維含量や炭水化物含量により、ウシルーメン中のpHが変化することは良く知られている。そこで、ルーメン内pHがルーメン微生物によるリノール酸の生物水素付加反応に及ぼす影響をin vitroにおいて検討した。その結果、正常な発酵状態でのルーメン内pHに相当するpH6.07.0では、リノール酸からc9,t11 CLAが生成する速度より、c9,t11 CLAがt-バクセン酸に変換される速度が速かった。

しかし、低線維食給与により引き起こされる異常発酵状態に相当するpH5.5前後の条件では、c9、t11 CLAからt-バクセン酸が生成する反応が強く抑制され、結果的にc9,t11 CLAの生成量が増加した。これらの結果から、ルーメン内におけるCLAの生成量にはルーメン内pHが大きく関与しでおり、ルーメンにおけるCLAの生成量が乳・肉中のCLA含量に何らかの影響を及ぼすことが推測された。ウシ脂肪組織から調製した脂肪細胞を用いて、trans11-バクセン酸(t-バクセン酸)からのcis9,trans11共役リノール酸(c9,t11 CLA)の生成について定量的な検討を行った。そのため、これまで研究代表者が用いていたガスクロマトグラフィーによる脂肪酸定量法を、微量サンプルの分析により適したものに改良し、昨年度までに確立したウシ脂肪細胞培養実験系と組み合わせ、実験を実施した。その結果、培地中にt-バクセン酸を添加し培養したウシ脂肪細胞内脂質においてc9,t11 CLA含量の増加が認められた。脂肪細胞中のt-バクセン酸および共役リノール酸含量から見積もったところ、培地から細胞内に移行したt-バクセン酸の約10%がc9,t11 CLAに変換され、大半がt-バクセン酸のまま脂肪細胞中に蓄積した。一方、培地中にc9,t11 CLA標品を添加した場合、培地から細胞内に移行したc9,t11 CLAは、ほぼ100%がc9,t11 CLAのまま蓄積された。これらの結果からウシ脂肪細胞におけるc9,t11 CLAの蓄積量には、細胞に供給されるCLAおよびt-バクセン酸いずれの量も関与するが、t-バクセン酸の影響は比較的小さいことが示唆された。昨年度の研究結果から、ルーメン内において、リノール酸から生成するc9,t11 CLAおよびt-バクセン酸の生成量はほぼ等量であり、飼料のルーメン内滞留時間に依存して、t-バクセン酸への水素添加反応が進行することが示された。これらの結果ならびに本年度の研究結果から、ウシ脂肪組織のc9,t11 CLA含量を増加させるためには、ルーメン内におけるc9,t11 CLAからt-バクセン酸への水素添加反応を抑制し、消化管から吸収されるc9,t11 CLAを増加させることが重要であると結論した。
競合学習による高速高精度な非負値行列因子分解法の確立

本研究では、従来研究と比較し高速・高精度な非負値行列因子分解(NMF)手法を確立することを目的とし、理論的な検討と実験による検証により、高速・高精度なNMF手法の導出と検証に至った。理論的には「情報理論的クラスタリングの解が一般化KLダイバージェンスを目的関数とするNMFの制約付き(ハードクラスタリング制約)の解であること」を示した。そして、情報理論的クラスタリングの解を利用した初期値設定により、従来行われていたランダムな初期値設定よりも、より優れた解に到達できることを実験により示した。また、ベクトルの部分集合を勝者とする新たな競合学習アルゴリズムを提示し、実験により有効性を示した。本研究の目的は、競合学習という確率的探索手法を用い、従来研究と比較し高速・高精度な分解手法を確立することである。研究実施計画に記載したように、文書クラスタリングで有効性が確認された「情報理論的クラスタリング」の拡張でもある「一般化KLダイバージェンス」を目的関数とする場合の、新しいアルゴリズム開発に取り組み、実際にアルゴリズムを考案した。第1の成果は、このアルゴリズムに関する特許を申請したことである。(特願2014-160752、「計算処理装置、計算処理方法、計算処理システム、及びプログラム」)第2の成果は、文書データを対象とした比較実験を行い、電子情報通信学会の研究会(3研究会共催、PRMU2014-37「競合学習を用いた非負値行列因子分解」)で成果を発表(報告)したことである。この報告では、競合学習によって得られた解を初期値として解を探索することが、従来のランダムな値を初期値とするよりも、統計的に有意な差をもって、優れた解へ到達することを示した。従来法よりも優れる分解手法を示せたことは、大きな成果であると考える。また、「情報理論的クラスタリングの解」が「一般化KLダイバージェンスを目的関数とする非負値行列因子分解の特殊解」であることを数式として示したことも、今後の関連研究において参考になると思われる。27年度は、「一般化KLダイバージェンス」を目的関数とする非負値行列因子分解の高精度化と応用面での検討を進めた。第1の成果は、電子情報通信学会の研究会(3研究会共催、PRMU2015-83)で「非負値行列因子分解の高精度化とPLSAへの応用」と題して発表したことである。この報告では、非負値行列因子分解がトピックモデルであるPLSAと目的関数を同じくすることを利用し、交互にアルゴリズムを適用するなどして高精度化を図る検討と、大規模データの解析手法として利用されているトピックモデルの高精度なパラメータ推定への応用の検討について示した。従来研究では、交互に適用することで高精度化が図れるとの論文があったが、追試を行い、そのような効果はないこと、初期値の設定方法として、従来検討とは異なるより優れた方法を示したことなどが重要な成果であるといえる。第2の成果は、北海道情報大学平成27年度の紀要27-2において「Information theoretic document clustering using skew divergence」と題する論文として掲載したことである。この論文では、非負値行列因子分解の初期値を得るための情報理論的クラスタリングを競合学習で行い、その性能評価を行ったものである。従来の別基準に基づくクラスタリングと比較して外部基準における評価が高いこと、それが情報理論的クラスタリングの目的関数を最適化する意味で優れていることに起因することなどを示した。第3の成果は、関連技術も含めた著書「わかりやすいデータ解析入門」を執筆したことである。非負値行列因子分解についても記述している。引き続き高精度化の検討を行い、従来研究の追試などにより、不明確な部分(非負値行列因子分解のアルゴリズムとPLSAのEMアルゴリズムを交互に適用することの効果)を明らかにしたこと、および一連の検討を通して、情報理論的クラスタリングにより一般化KLダイバージェンスを目的関数とする時の非負値行列因子分解の初期値を得ることが、高精度化に寄与することを確認できたこと、などから、達成度はおおむね当初の予定通りとした。理論的には「情報理論的クラスタリングの目的関数がNMFと等価であり、その解がNMFの制約付きの解(ハードクラスタリング制約)であること」を示した。情報理論的クラスタリングについては、競合学習を用いたアルゴリズムが知られており、目的関数最適化の意味で優れた解に到達できることが知られている。これをNMFのための初期値設定に用いることで、従来法では達成困難な高精度なNMFの解が得られる可能性がある。実際に高精度な解が得られることを示したのが、実験による検証である。この検証を通して、従来行われていたランダムな初期値設定よりも、情報理論的クラスタリングの結果を利用した初期値設定法(提案手法。具体的な設定方法に工夫あり)が目的関数(パープレキシティ)の意味で優れた解に到達できることを、多数のデータセットにおいて示した。なお、直接的にNMFを行うアルゴリズムの検討を行い、具体的なアルゴリズムも創出し、実験により一定の有効性を確認した。

上記研究は、ハードクラスタリングである情報理論的クラスタリングとソフトクラスタリングであるNMFやそれと関連の深いトピックモデルという研究分野をつなげたといえる。すなわち、情報理論的クラスタリングの有用性は、これを拡張したトピックモデルの有用性をも表していることになる。一連の研究成果は、論文1件(「情報理論的クラスタリングを用いた確率的潜在意味解析の性能向上」、信学論2017)、英文著書1件("Information-Theoretic Clustering and Algorithms",InTech,2017)、特許1件、教科書1件、紀要1件、学会発表数件、として公開した。本研究では、従来研究と比較し高速・高精度な非負値行列因子分解(NMF)手法を確立することを目的とし、理論的な検討と実験による検証により、高速・高精度なNMF手法の導出と検証に至った。理論的には「情報理論的クラスタリングの解が一般化KLダイバージェンスを目的関数とするNMFの制約付き(ハードクラスタリング制約)の解であること」を示した。そして、情報理論的クラスタリングの解を利用した初期値設定により、従来行われていたランダムな初期値設定よりも、より優れた解に到達できることを実験により示した。また、ベクトルの部分集合を勝者とする新たな競合学習アルゴリズムを提示し、実験により有効性を示した。競合学習を用いることで、従来手法よりも優れた解に到達する方法を示すことができたことから、達成度は概ね当初の予定通りとした。これは今まで明らかになっていなかったことであり、実験で確かめられたことは大きな一歩であったと考える。また、競合学習を非負値行列因子分解に対応させるため、複数の代表ベクトル(代表ベクトルの部分集合)を勝者とし、学習させる新しいアルゴリズムを考案したことも、当初の目標に沿った成果である。ただし、この新アルゴリズムについては、従来の競合学習を用いない非負値行列因子分解よりも優れているが、「従来の競合学習」を用いた非負値因子分解の結果と比較した場合、到達した目的関数の値に差があるとはいえなかった。この点が今後の課題として残されている。一般化KLダイバージェンスを目的関数とする場合の非負値行列因子分解が、トピックモデルのパラメータ推定にも使えることがわかり、この目的関数を用いる場合の高精度化が、さまざまな応用場面につながることから、トピックモデルのパラメータの高精度な推定を非負値行列因子分解で検討してきた技術で実現する研究を完成させ、論文として投稿する予定である。また、引き続き非負値行列因子分解を高精度化するアルゴリズム自体の検討も継続する考えである。これらに加えて、実際のデータへの応用や他の目的関数を使う場合についても検討する予定である。データマイニング研究実施計画に記載したように、初年度に取り組んだ「一般化KLダイバージェンスを目的関数とする場合」に加えて、様々な目的関数の場合のアルゴリズム検討に取り組む予定である。また、理論面だけではなく、実際のデータ(文書、行動ログ、マルチメディアデータ)などのビッグデータを対象として、アルゴリズムを適用して得られた結果から、ビジネス機会や業務上の問題点を発見することなどに使えないかを検討する。研究成果の国際会議への投稿、国内外の論文誌への投稿も行いたい。