hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
半導体表面における水素の生態とダイナミクス

水素は単純な元素であがゆえに、特に表面に存在する場合最も検出が困難な元素である。限られた幾つかの手法により、その存在量、電子状態、原子配列がそれぞれ断片的に調べられ推測に基づいて議論されているのが現状である。本研究では、それぞれ異なった実験手法に実績を有する研究者および理論研究者が集中的に研究を行い、半導体表面における水素の生態やダイナミクスを解明することを目的とした。本研究では、主として各研究者が連絡を密にとりながら、金属-シリコン初期界面構造への水素吸着過程における、金属原子ならびに下地シリコン原子の挙動について、水素の果たす役割を、構造的見地から、化学結合状態評価から、そして理論計算から調べ、明らかにしてきた。特筆すべき結果としては、シリコン基板上にIn(インジウム)を蒸着した場合、Inの蒸着量と基板温度によって様々な構造を有するが、これに水素を曝露することによって得られる構造変化を精密に調べ、水素吸着によって誘起された下地シリコン原子の挙動が、下地の再起列構造の違いに大きく依存しおり、1次元チェーン構造などの特異な構造に自己組織化することを見出した。水素は単純な元素であるがゆえに、特に表面に存在する場合最も検出が困難な元素である。本研究では、それぞれ異なった実験手法に実績を有する研究者および理論研究者が集中的に研究を行ない、半導体表面における水素の生態やダイナミクスを解明することを目的とした。平成7年度には、主として各研究者が連絡を密にとりながら、水素終端シリコン表面上に蒸着した金属原子の挙動について、水素の果たす役割を、構造的見地か、化学結合状態評価から、そして理論計算から調べ、明らかにしてきた。特筆すべき結果としては、シリコン基板上にIn(インジウム)を蒸着した場合、Inの蒸着量と基板温度によって様々な構造を有するが、これに水素を曝露することによって得られる構造変化を精密に調べ、水素吸着によって誘起されたIn原子の挙動が、表面構造の違いに大きく依存することを見い出した。本研究では、それぞれ異なった実験手法に実績を有する研究者および理論研究者のが集中的に研究を行ない、半導体表面における水素の生態やダイナミクスを解明することを目的とした。平成8年度には、主として各研究者が連絡を密にとりながら、金属-シリコン初期界面構造への水素吸着過程における、金属原子ならびに下地シリコン原子の挙動について、水素の果たす役割を、構造的見地から、化学結合状態評価から、そして理論計算から調べ、明らかにしてきた。特筆すべき結果としては、シリコン基板上にIn(シンジウム)を蒸着した場合、Inの蒸着量と基板温度によって様々な構造を有するが、これに水素を曝露することによって得られる構造変化を精密に調べ、水素吸着によって誘起された下地シリコン原子の挙動が、下地の再配列構造の違いに大きく依存しており、1次元チェーン構造などの特異な構造に自己組織化することを見い出した。
マメ科在来植物の外国産種子を用いた緑化による遺伝的攪乱リスクと適正利用

近年、生物多様性保全の観点から、のり面緑化に在来植物を利用することが推奨されている。しかし、現在、のり面緑化に利用されている在来植物の種子の多くは、外国から輸入されたものである。そこで本研究では、のり面緑化に多用されるマメ科植物(ヤマハギ、メドハギ、コマツナギ)を対象とし、外国産種子を用いた緑化による自生集団への遺伝的撹乱リスクを評価することを目的としている。今年度は、メドハギとコマツナギについて、国内自生個体の遺伝的変異の地理的分布と、緑化用種子や緑化のり面に生育する個体との遺伝的差異を明らかにした。両種とも、採取した葉サンプルから、CTAB法を用いて核DNAを抽出し、MIG-seq法によって一塩基多型(SNPs)を検出した。続いて、全サンプルの75%以上の個体に共通するSNPsを用いてSTRUCTUREによるクラスタリングを行った。また、葉緑体ゲノムの増幅が確認されたプライマーを用いてPCRを実行し、シーケンス解析を行った。クラスタリングの結果、メドハギは6クラスターに分けられた。国内自生個体はクラスター16のいずれか1つまたは複数のクラスターに割り当てられ、各地域である程度似た組成を示した。緑化用種子やのり面に生育する個体のうち、アメリカ輸入種子由来はクラスター1と4、中国輸入種子由来はクラスター1、3、4に割り当てられたものが多かった。のり面には、その周辺地域の自生個体と異なるクラスター組成の個体が生育していた。また、葉緑体ゲノムについては3領域で変異を検出できた。コマツナギは8クラスターに分けられた。国内自生個体はクラスター1、4、6、7に割り当てられ、各地域である程度似た組成を示した。中国産種子と外国産種子を用いて緑化を行ったのり面の個体は、国内自生個体とは異なりクラスター2、3、5に割り当てられた。また、葉緑体ゲノムについては2領域で変異を検出できた。今年度は、メドハギとコマツナギの核ゲノムを対象として、国内自生個体の遺伝的変異の地理的分布と、緑化用種子や緑化のり面に生育する個体との遺伝的差異を明らかにした。両種とも、のり面にはその地域の自生個体とは異なるクラスター組成の個体が生育していたため、自生集団に対して遺伝的撹乱を引き起こす可能性があることを示すことができた。葉緑体ゲノムについては、変異のある領域のシーケンス解析が終了し、ハプロタイプネットワーク図を作成中である。また、両種については昨年度までに、国内自生個体と外国産流通個体の形態、フェノロジーにも違いがあることを明らかにしている。以上の通り、メドハギ、コマツナギについては、当初計画していた核ゲノムにおける遺伝的差異と形態・フェノロジーの違いに加えて、葉緑体ゲノムにおける遺伝的差異も含めて、外国産種子による遺伝的撹乱リスクを評価できる見通しである。ヤマハギについては類似種が多く同定が難しいため、自生個体の採取数が少ないものの、のり面生育個体のサンプルは採取済みであり、次年度に集中的にサンプル採取と遺伝解析を行う予定である。以上のことから、研究はおおむね順調に進展していると評価することができる。メドハギとコマツナギについては、葉緑体ハプロタイプの地理的分布とハプロタイプ間の類縁関係の分析を進める予定である。ヤマハギについては花期を中心に国内の自生地のサンプル採取を行い、得られたサンプルを用いて国内自生個体の地理的変異の地理的分布とのり面個体との遺伝的差異について遺伝解析を行う。以上の結果をもとに、ヤマハギ、メドハギ、コマツナギの国内自生種子の移動可能範囲や、外国産種子による緑化の遺伝的撹乱リスクについて検討を行う。生物多様性の重要性に対する認識の高まりにより,のり面緑化において在来植物の利用が推奨されている。しかし,種が同じであれば種子の採取地は問わなかったため,緑化に使用される在来植物の種子の99%は中国などの外国で生産されている。外国産種子による緑化は自生する在来植物の遺伝的攪乱を引き起こす可能性がある。本研究は,外国産種子が多用されるマメ科植物(ヤマハギ,メドハギ,コマツナギ)を対象として取り上げ,外国産種子による緑化の遺伝的攪乱リスクを評価し,のり面緑化における上記3種の適正な利用について提言することを目的とする。今年度は主に,対象とした3種の遺伝解析用の葉サンプルと栽培実験等に用いる種子の採集,コマツナギとメドハギの輸入種子と自生個体の種子の重量・形状の比較,メドハギの国内自生個体の遺伝解析を行った。種子の重量・形状の比較の結果,コマツナギは中国からの輸入種子は,自生個体の種子よりも長径,短径,重量が有意に大きく大型であることが明らかとなった。メドハギの輸入種子を精査した結果,別種(オオバメドハギ)がメドハギとして流通していることが分かり,別種の種子はメドハギよりも長径および重量が有意に大きいことが分かった。また,日本全国に自生するメドハギ(変種のハイメドハギを含む)56サンプルをMIG-seqにより解析した結果, 1,130座のSNPs(核ゲノムの塩基配列中の一塩基多型)が得られた。これらのSNPsをもとに主成分分析を行った結果,主に第1主成分に基づいて2つのグループに区分された。ハイメドハギと同定されたサンプルはすべて右側のグループに区分され,メドハギとハイメドハギは遺伝的に分化していることが予想された。

メドハギのグループのサンプルについては第2主成分によって分布がばらついているように見受けられ,今後,このグループ内の遺伝的地域性について解析を進める必要がある。今年度から次年度にかけて,1国内自生個体の遺伝的変異の地理的分布の解明と2外国産流通個体と国内自生個体の形態,フェノロジーおよび遺伝的な違いの解明を行う予定である。1の遺伝解析については,メドハギとコマツナギの全国各地の自生個体の葉サンプルの収集がほぼ終了し,次世代シーケンサーを用いて核ゲノムの遺伝解析を進めており,メドハギについては遺伝的地域性が存在する可能性を示すことができた。今後は核ゲノムの解析と並行して,葉緑体DNAの解析も進めていく予定である。2の外国産流通個体と国内自生個体の比較については今年度は種子の形状と重量の比較を行い,コマツナギについては外国産種子のほうが有意に大型であることが明らかとなり,種子の段階で外国産種子と自生個体の種子を選別できる可能性を示すことができた。また,外国産種子と国内自生個体の種子を実験圃場に播種,育成して,発芽時期,生育個体の高さ,葉や花の形態,開花時期の記録を行っている。以上のことから,研究はおおむね順調に進展していると評価することができる。近年,のり面緑化において在来植物の利用が推奨されている。しかし,種が同じであれば種子の採取地は問わなかったため,在来植物の外国産種子が多用されている。本研究は,外国産種子が多用されるマメ科植物(ヤマハギ,メドハギ,コマツナギ)を対象として取り上げ,外国産種子にうよる緑化の遺伝的攪乱リスクを評価することを目的としている。今年度は,メドハギおよび近縁種(ハイメドハギ,シベリアメドハギ,ネコハギ,ヤハズソウ)の国内で採取した個体の遺伝解析を行った。解析対象個体数はそれぞれ,メドハギは50個体,ハイメドハギは7個体,シベリアメドハギは6個体,ネコハギは4個体,ヤハズソウは2個体である。MIG-seqにより解析した結果,738座のSNPs(核ゲノムの塩基配列中の一塩基多型)が得られた。調査対象個体がいくつの遺伝的にまとまりのある集団(クラスター)に分かれるかを調べるために,得られたSNPsデータをもとにSTRUCTURE解析を行った。その結果,メドハギ(クラスター1),ハイメドハギ(クラスター2),シベリアメドハギ(クラスター3),ネコハギ(クラスター5),ヤハズソウ(クラスター4)は異なるクラスターに分かれ,遺伝的に分化していることが明らかになった。メドハギの各個体は東北地方から九州地方までほぼ単一のクラスター(クラスター1)で占められていたが,西日本のいくつかの個体で異なるクラスター(クラスター5)が混在した。このことから,メドハギは西日本から分布を拡大したことが推察された。次は,外国産個体との遺伝的な違いを解析する予定である。また,ヤマハギ,コマツナギについても国内で採取した個体を対象に,MIG-seqを用いて遺伝解析を行い,遺伝構造について分析を行っている。今年度は,国内自生個体および外国産流通個体,のり面生育個体の核ゲノムを対象とした遺伝的変異の解析と,外国産流通個体と国内自生個体の形態,フェノロジーおよび遺伝的な違いの調査・解析を行った。
がん化因子としての染色体DNAメチル化の調節機構の研究

近年、塩基配列の変化では説明できない、エピジェネティックな効果に起因するがんの発症例が注目されている。このエピジェネティックで括られる要因の多くが染色体DNAのメチル化異常に起因することがわかってきつつある。脊椎動物における染色体DNAのシトシン塩基5位のメチル化は遺伝情報の発現制御に関わっているが、その動的なメチル化変化は、模様の新生、維持、消去という3段階にわけられる。各段階を調節する因子として、現在DNAメチルトランスフェラーゼ(Dnmt)が3種類(Dnmt1とDnmt3a、3b)と各種のメチル化DNA結合蛋白質が同定されている。Dnmt1は、複製直後のヘミメチル化DNAを選択的にメチル化し、Dnmt3aと3bはDNAのメチル化模様を新たに創り出すde novoのDNAメチル化活性を触媒すると考えられている。本研究計画ではDNAのメチル化の調節機構を明らかにするために、DNAメチルトランスフェラーゼ(Dnmt)の調節機構を明らかにすることを目指すが、本年度は次のような結果を得た。ツメガエル胚にDnmt3bを高発現させると、発現領域の細胞にアポトーシスが誘起された。このアポトーシス誘起の責任領域はDnmt3bのC末端側の触媒領域に存在する。Dnmt3bによるアポトーシス誘起は内在的なDnmt3bと相互作用する因子が外来性のDnmt3bによって系から除外されたことによると推定される。酵母two-hybrid法により、Dnmt1と相互作用する新規遺伝子F1を同定した。このF1の翻訳産物は、Dnmt1のN末端100アミノ酸を含む配列と相互作用することを示した。Dnmt3aとDnmt3bをGSTとの融合蛋白質として発現・精製した。精製酵素標品はin vitroでde novoの活性を示した。いずれの酵素もCpG配列に高い特異性を示した。
正規雇用から非正規雇用への代替は、企業財務行動にどのような影響を与えているか

本研究は、日本における近年の非正規雇用の増加が、企業の株主資本コストに与えた影響を分析した。特に、2000年代前半に行われた労働者派遣法の改正以降、急激に増加した製造業における派遣雇用が、企業の株主資本コストに与えた因果関係を、差分の差分(DiD)推定法を用いて上場企業の株価・財務データを用いて分析した。分析結果として、製造業の株主資本コストは、非製造業のそれと比較して、製造工程における派遣業務の解禁が国会で可決された2003年前後に有意に低下したことが示された。本研究の結果は、労働市場の規制緩和が、企業価値に対しては正の影響をもたらした可能性を示している。本研究の目的は、労働市場における、正規雇用(常用雇用)から非正規雇用(臨時雇用)への代替が、企業業績、企業価値、企業財務にいかなる変化を及ぼしているかを、理論的、実証的に解明することである。申請時における研究実施計画に沿って、平成25年度は、Chino(2013)で用いられた労働組合と企業財務の関係を示した理論モデルを修正して、モデルに労働者の雇用形態を取り込んだ。シンプルな2期間モデルを用いて、外生的な正規雇用(固定費用)から非正規雇用(変動費用)への代替が、企業利益の変動に与える影響、および資本コスト、企業価値、企業財務行動に与える影響を分析し、仮説を導出した。モデル分析から、人件費の変動費化は、経営レバレッジの低下を通じて企業利益の変動および資本コストの低下、さらに負債(現金保有)の上昇(低下)をもたらすことを理論的に示した。一方、実証面においても、連携研究者の協力を得て、日本の財務データの収集を行った。予備的な分析として、過去数年間のサンプルに限定されるが、各企業における従業員構成(常用雇用人数と臨時雇用人数)と企業財務変数に関する簡単な回帰分析も行った。結果としては、負債(現金保有)と、臨時従業員比率(臨時従業員数を雇用者数で除した数値)の関係は、概ね正(負)の相関が観察された。これらの結果は、モデルから導かれた含意と概ね整合的である。本研究は、労働市場における、正規雇用から非正規雇用への代替が、企業業績、企業価値、企業財務にいかなる変化を及ぼしているかを、理論的、実証的に解明する。申請時における研究実施計画に沿って、平成26年度は、前年度において行われた労働者の雇用形態と企業財務の関係を示した理論分析から得られた含意を検定するために、米国におけるデータを用いて分析を行った。具体的には、米国製造業における各産業別の全従業員における非正規従業員の比率と、企業レベルの財務指標、特に利益変動、企業価値、負債、現金保有との関係を検証した。理論モデル分析からは、正規雇用から非正規雇用への代替は、経営レバレッジの低下を通じて企業利益の変動の低下、さらに企業価値、負債の上昇、現金保有の低下をもたらす仮説が導出されたが、米国のデータ分析からは、現在までのところ仮説を明確に支持する結果は得られていない。実証結果が理論と整合的でない理由の一つとして考えられることは、非正規従業員の比率に対する明確な外生的なショックが存在しないために、企業財務変数と雇用戦略の間の内生性により、正規雇用から非正規雇用への代替の影響を正確に識別できない可能性である。この点に関する対策については後ほど言及する。以上が、平成26年度の本研究課題に関する研究実績であり、まだ学会発表、論文投稿を行う段階には至っていない。しかし、この論文の基礎となるChino (2014)は現在、Review of Finance誌において改訂要請(revise and resubmit)を受けており、また、関連するChino, Choi, and Rice (2015)に関しては、平成26年度内に国内外での学会発表を複数回行った。関連文献:本研究は、国内外で特に近年顕著になっている、労働市場における非正規雇用の増加が、企業価値にいかなる変化を及ぼしているかを、実証的に解明する。前年度までは、理論分析からの仮説導出および米国のデータを用いた予備的な実証分析を行ったが、米国のデータを用いたパネル分析では、労働者の雇用形態と企業財務間の内生性の問題を解決できないことにより、推定結果の信頼性が得られず、因果性に関する解釈も困難であった。この重要な内生性の問題を解決するために、今年度では、前年度に今後の研究の推進方策でも述べた通り、日本において2000年代前半に行われた労働者派遣法の改正が企業価値、特に株主資本コストを通じて企業価値に与えた影響を分析した。より具体的には、日本の労働者派遣法改正を労働者の雇用形態に対する外生ショック(Quasi-Natural Experiment)として捉えて、急激に増加した製造業における派遣雇用が、株主資本コストに与えた因果的影響を、DID(Difference-in-Difference)推定法を用いて分析を行った。分析結果として、製造業の株主資本コストは、非製造業のそれと比較して、製造工程における派遣業務の解禁が議論され始めた2002年前後に有意に低下したことが示された。この結果は、派遣労働者の雇用により人件費の変動費比率が上昇し、企業の営業レバレッジおよび営業リスクが低下することを株式市場が織り込み、株主資本コストが低下したという解釈と整合的である。実際に、労働者派遣法の改正が施行された後、製造業企業において人件費の売上高に対する感応度が上昇したことが確認された。

以上が、平成27年度の本研究課題に関する研究実績である。申請時における研究計画では、まず1)理論モデルから実証的な含意を導出し、2)米国および日本のデータを用いて仮説の検定を行う予定であった。現段階では、日本のデータを用いた実証分析も一通り終えており、論文の初版は完成している。論文のタイトルは「雇用の流動性と企業の株主資本コスト:労働者派遣法改正が与えた影響」に決定した。論文の学会発表も確定しており、平成28年5月21日および22日に横浜国立大学で行われる第24回日本ファイナンス学会にて発表を予定している。現段階では、研究全体の約70%から80%を達成した段階と考えている。特に、今年度に科研費を用いて日経NEEDS財務・株価データベースの使用が直接可能になったことにより、作業効率が大幅に上昇した。但し、未だ国内外の学術誌への投稿をするには至っていない。本課題に関しては、既に1年間の補助期間延長が決定しており、最終年度となる平成28年度内に、投稿作業を行う予定である。なお、この論文の基礎となるChino (2016)は、平成28年4月にJournal of Corporate Finance誌から条件付き採択(conditional acceptance)の通知を受けた。関連文献:本研究は、国内外で特に近年顕著になっている、労働市場における非正規雇用の増加が、企業価値にいかなる変化を及ぼしているかを、実証的に解明した。特に、企業の人事戦略と企業価値が内生関係であることを考慮して、本研究では日本で2000年代前半に行われた労働者派遣法の改正が企業価値、特に株主資本コストを通じて企業価値に与えた影響を分析した。具体的には、日本の労働者派遣法改正を労働者の雇用形態に対する外生ショックとして捉えて、急激に増加した製造業における派遣雇用が、株主資本コストに与えた因果的影響を、DID(差分の差分)推定法を用いて推計した。分析結果として、製造業の株主資本コストは、非製造業のそれと比較して、製造工程における派遣業務の解禁が国会で可決された2003年以降、有意に低下したことが確認された。この結果は、派遣労働者の雇用により人件費の変動費比率が上昇し、企業の営業レバレッジが低下することを株式市場が織り込み、株主資本コストが低下したという解釈と整合的である。実際に、製造業企業において人件費の売上高に対する感応度が、法施行後に上昇した。最終年度は、これら主要な結果の頑健性検証を行った。特に以下の2つの可能性、1)推定結果が労働者派遣法改正以外の他のイベントの影響を反映している可能性、および2)推定結果が製造業と非製造業企業間の観察不可能な差異を反映している可能性、を注意深く検証した。追加的な分析の結果、これらの可能性を考慮しても、主要結果に変化がないことを確認した。最後に、資本コストの代わりに、トービンのQを用いた同様の分析においても、法改正以降に製造企業の企業価値は、非製造業のそれと比較して有意に上昇したことが確認された。本研究の結果は、労働市場の規制緩和が、企業価値に対しては正の影響をもたらした事実を明確に示している。本研究は、日本における近年の非正規雇用の増加が、企業の株主資本コストに与えた影響を分析した。
単一神経細胞の活動電位データを用いた統計解析手法の開発

多試行神経スパイクデータに対する統計解析手法の開発を行った。具体的には、高次統計量や局所統計量、順序統計量の時間変動を時系列データからより精度よく解析する手法を開発した。開発した手法は、これまで標準的とされてきた統計解析手法と比較して、解析対象となるデータの様々な制約条件を取り払うことを可能とした。また、この手法は、神経スパイク時系列データだけでなく、一般の非定常確率過程データに対して適用可能である。本年度は,「単一神経細胞の活動電位データを用いた統計解析手法の開発」という研究計画を遂行するための第一段階として,昨年度に開発した統計解析手法をさらに発展させた.具体的には,神経スパイクに代表されるような非定常点過程データの高次統計量・局所統計量の時間変動や,試行間変動の統計解析手法について精査した.はじめに,統計的性質が既知の非定常確率過程(非定常ポアソン過程,ガンマ過程など)に対して提案手法を適用することで,手法の性能評価を行った.既知の統計的性質を本提案手法によって推定し,様々なパラメータに対して精度評価を行った.その結果,これまであまり推定がうまくいかなかった時系列データに対しても精度の高い統計量推定が行えることを示した.統計量を計測する際の時間窓幅が小さく抑えられることにより,時間分解能も高くなった.そして,従来の統計解析手法と比較した結果,時定数の長いダイナミクスを有する時系列データや,定常に近い時系列データに対して特に有効であることを示した.これまでの統計解析手法が適用できない時系列データに対しても今回開発した統計解析手法が有効であることを示したことにより,より幅広い時系列データに対する統計量の時間変動が解析可能となった.今回開発した時系列解析手法を従来のものと併用することで,生物学,経済学など様々な分野で現れる点過程データに対して高次統計量変動や試行間変動の解析を精度良く行うことが可能となる.多試行神経スパイクデータに対する統計解析手法の開発を行った。本年度は,「神経細胞の活動電位データに対する新たな数理統計解析手法の開発」という研究目的を遂行するための第一段階として,これまで用いられてきた統計解析手法の精細な調査を行った.具体的には,神経スパイクに代表されるような非定常点過程データの高次統計量変動,試行間変動の統計解析手法について精査した.まず,統計的性質が既知の確率過程によって得られた点過程時系列に対して従来の解析手法を適用・解析することで,手法の性能評価を行った.その結果,従来手法は高精度の統計量解析を可能としているものの,元の時系列の時間スケールや確率的性質によっては十分な性能を発揮できなくなってしまうという欠点を明らかにした.次に,その欠点を補うため従来手法に新たに修正を加えた解析手法を開発した.この解析手法は従来手法では利用してこなかったスパイク間隔情報を利用することで,時間分解能では従来手法にやや劣るものの,より精度の高い統計量の推定を可能としている.本手法を従来手法と同様に統計的性質が既知の確率過程によって得られた点過程時系列に対して適用・解析した結果,従来手法があまり有効ではない時系列に対しても有効であり,従来手法の欠点を補うものとなっていることがわかった.よって,従来手法と今回開発した修正手法の双方を時系列の性質により使い分けることで,どのような点過程時系列に対しても高次統計量変動,試行間変動の統計解析を精度良く行うことが可能となった.平成26年度は,前年度までに引き続き多試行神経スパイクデータに対する統計解析手法の開発を行った.具体的には,高次統計量や局所統計量,順序統計量の時間変動を時系列データからより精度良く解析する手法を開発した.本年度に開発した手法は,これまで標準的とされてきた統計解析手法と比較して,解析対象となる時系列データの性質(特に相関の時定数やノイズなどの不規則性など)に影響を受けにくい頑強な解析手法であり,解析対象の様々な制約条件を取り払うことを可能とした.また,この手法は,神経スパイク時系列データだけでなく一般の非定常確率過程データに対して適用可能である.そして,開発した統計解析手法を様々な時系列データに対して適用した.例えば,サルの視床の一部(外側膝状体)に適用した例では,局所統計量の時間変動を解析することにより平均発火率の時間変動とは独立な情報を時系列データから抽出することに成功した.これは,神経の符号化において,平均発火率だけでなく局所統計量も有効に用いられている可能性を示唆するものである.また,神経スパイクデータだけでなく地震データや膵ベータ細胞の時系列データへの適用も行った.地震データへ適用した例では,局所統計量の変動がマグニチュードの大きい地震の数年前から激しくなることを示し,地震の予測可能性があることを示した.また,膵ベータ細胞への例では,インスリン分泌量と対応する平均発火率とは異なる高次統計量の時間変動が観測され,背後に潜む時定数の長い相関構造が膵ベータ細胞の活動に影響を与えている可能性を示した.

計算論的神経科学今年度は,昨年度に続き高次統計量の時間変動や試行間変動の統計解析に注力した.先行研究にてこれまで行われていた高次統計量の時間変動や試行間変動の統計解析手法の欠点をまとめるとともに,それらを補う統計解析手法の開発を行った.これらの結果は論文にまとめ学術雑誌への論文投稿という形まで到達できた.しかしその一方,活動電位波形の統計解析手法については開発途上であり,やや遅れている.尤も,高次統計量や試行間変動の統計解析手法の開発は活動電位波形の統計解析手法開発を行う上では不可避である.活動電位波形の統計解析手法を開発する基盤固めをまず行う必要があり,研究計画を俯瞰してみると当初計画通りに進展しているといえる.今年度は,高次統計量の時間変動や試行間変動の統計解析に注力した.これまで先行研究で行われていた高次統計量の時間変動や試行間変動の統計解析手法の欠点を明らかにし,その欠点を補う統計解析手法を開発することに成功した.これは,初年度計画以上の進展といえる.しかしその一方で,活動電位波形の統計解析手法については開発途上であり,こちらについてはやや遅れていることも確かである.しかし,高次統計量の時間変動や試行間変動の統計解析手法の開発は活動電位波形の統計解析手法開発をする上で避けては通れない課題である.活動電位波形はマーク付き点過程の代表例であり,マーク付き点過程の統計解析はマーク無し点過程の統計解析なしには実現できないためである.高次統計量の時間変動や試行間変動の統計解析手法の開発は活動電位波形の統計解析手法開発の下地として欠かせないもので,研究計画を俯瞰して見ると当初の計画以上に進展していることがわかる.今後は,活動電位波形の統計解析手法の開発に力を入れていく.また,提案した統計解析手法を実際の生理学実験データへ適用し,その結果から神経数理モデルの取捨選択やパラメータ探索を行い,データから生理学的示唆を得る方針である.今後は,高次統計量の時間変動や試行間変動の統計解析の統計解析手法を発表するとともに,活動電位波形の統計解析手法の開発にも力を入れていく.また,提案した統計解析手法を実際の生理学実験データへ適用する.その結果から,神経数理モデルの取捨選択やパラメータ探索を行い,データから生理学的示唆を得る方針である.海外出張旅費(北米神経科学会,米国)として用いる予定であったが,研究の進捗状況から出張を見送ったことが,次年度使用額が生じる主因となった.しかしながら,次年度では既に国際会議出席のため海外出張の予定が入っており,また,最終年度ということで成果発表の場として国内・海外を問わず発表していく予定であるため,旅費や学会参加費等が多く必要となる.よって,次年度に繰り越すこととなった.今年度に開発した統計解析手法を実データに適用するにあたり,新たなパソコンとソフトウェア購入が必要となる.また,国際会議出席のため海外出張の予定があり,また,成果発表のため多くの学会に出席するための旅費が必要である.次年度では,今年度に開発した統計解析手法を学術雑誌や国際会議等で発表するための旅費や諸経費が必要となる.また,統計解析手法の開発に際して行う数値計算やデータを扱うため,新たなパソコンとソフトウェア購入を予定している.
単一分子計測法の高度化による高分子液体のナノ計測とナノ－マクロ物性値間の関係解明

本年度では,初年度に構築した単一分子計測システムを利用して,高分子の重合過程におけるナノ計測を実施した.具体的には,試料中に前年度に選定した蛍光分子をプローブ分子として極微量混入し,単一分子計測システムによって個々の蛍光分子のブラウン運動を計測・解析し,プローブ分子の拡散係数を算出することで試料のミクロな粘度分布を計測した.計測対象として,架橋反応過程の進展とともに時間変化する粘度分布の調査を実施した.あわせて,プローブ分子である蛍光分子を完全に固定した試料を準備し,その単一分子計測を実施することで,単一分子計測における位置決め精度の評価を実施した.この結果,得られた拡散係数は計測誤差を考慮に入れても十分に優位なデータであることを確認した.単一分子計測法では,プローブ分子の平均二乗変位を算出し,これから拡散係数を得るのが一般的な解析手法である.しかしこれでは得られる情報が限られている.前年度ではプローブ分子の変位だけでなく,運動方向の変化を考慮に入れた解析法の提案を行った.本年度はさらにすすめて,単一分子計測法の解析手法に機械学習の手法を取り入れることでより高度な情報を得ることを目指した.機械学習の手法を取り入れることで,プローブ分子の運動状態(拡散係数の大小の状態)を分類することが可能となった.本研究では,まず数値シミュレーションで得られた運動状態の既知のプローブ分子軌跡を準備し,機械学習を用いた提案手法によってこの状態を適切に分類できることを確認した.また前述の実験データに対して実際に提案手法による解析を行い,その有効性を確認した.当初計画と多少の前後はあるものの達成率の観点からは,おおむね順調に進展している.今後は,提案した解析手法と構築した単一分子計測システムを活用して,種々の実験条件における計測を進め,各々でのナノスケール熱物性データの取得を行う.またマクロスケールでの計測データと比較することでナノーマクロ物性間の関係解明に向けた実際の計測を精力的に進めていく.研究初年度にあたる本年度では,単一分子計測システムの構築と単一分子軌跡の解析法ならびに適切な色素分子(プローブ分子)の選定を実施した.単一分子計測システムに関し,従来の我々のシステムでは全視野(wide-field)型の光学系を採用していた.しかしこのシステムでは励起光軸方向へのプローブ分子の動きが誤差要因になること,また焦点面外からの蛍光発光によるSN比の低下などの問題があった.そこで,ニポーディスク共焦点顕微鏡システムを導入することで,画像取得のフレームレートを低下させることなく焦点面のみの蛍光画像の取得が可能なシステムとした.また下記で選定したプローブ分子に適した光学フィルター及びレーザー光源の選定を行った.単一分子軌跡の解析法に関し,従来は一般にプローブ分子の平均二乗変位(MSD: Mean-Squared Displacement)によるプローブ分子運動性の評価が行われていた.しかしこれではプローブ分子の空間2次元時系列データを十分に活用しているとは言い難い.そこで本研究では,プローブ分子移動の角度方向の情報を活用した新しい解析法の提案を行った.これにより,プローブ分子の運動軌跡からプローブ分子の形状の推定や軌跡の非等方性を少ない軌跡データから抽出することが可能となった.色素分子(プローブ分子)の選定に関して,単一分子計測法ではプローブ分子として用いる蛍光分子のサイズや形状が実験結果に大きな影響を及ぼす.そこで本研究ではターゲットとする現象に適した蛍光分子の選定を行った.特に,分子サイズ,蛍光の量子収率,光耐性の面から検討を重ねて,適していると考えられる分子を2種類選定した.両者は,同一の励起光源で励起発光が可能なために,同一の計測システムにおいて適宜使い分けることが可能である.また予備実験を実施し,ターゲットとする現象の解析に適していることを確認した.上記,概要に示したように当初の計画・目標の通りに研究の実施が行えている.本年度では,初年度に構築した単一分子計測システムを利用して,高分子の重合過程におけるナノ計測を実施した.具体的には,試料中に前年度に選定した蛍光分子をプローブ分子として極微量混入し,単一分子計測システムによって個々の蛍光分子のブラウン運動を計測・解析し,プローブ分子の拡散係数を算出することで試料のミクロな粘度分布を計測した.計測対象として,架橋反応過程の進展とともに時間変化する粘度分布の調査を実施した.あわせて,プローブ分子である蛍光分子を完全に固定した試料を準備し,その単一分子計測を実施することで,単一分子計測における位置決め精度の評価を実施した.この結果,得られた拡散係数は計測誤差を考慮に入れても十分に優位なデータであることを確認した.単一分子計測法では,プローブ分子の平均二乗変位を算出し,これから拡散係数を得るのが一般的な解析手法である.しかしこれでは得られる情報が限られている.前年度ではプローブ分子の変位だけでなく,運動方向の変化を考慮に入れた解析法の提案を行った.本年度はさらにすすめて,単一分子計測法の解析手法に機械学習の手法を取り入れることでより高度な情報を得ることを目指した.機械学習の手法を取り入れることで,プローブ分子の運動状態(拡散係数の大小の状態)を分類することが可能となった.本研究では,まず数値シミュレーションで得られた運動状態の既知のプローブ分子軌跡を準備し,機械学習を用いた提案手法によってこの状態を適切に分類できることを確認した.また前述の実験データに対して実際に提案手法による解析を行い,その有効性を確認した.当初計画と多少の前後はあるものの達成率の観点からは,おおむね順調に進展している.

今後は,当初計画の通り,今年度において構築した計測システム,提案した解析手法,選定したプローブ分子を用いて実際の高分子液体のナノスケールでの熱物性評価を実施する.また同一試料のマクロスケールでの熱物性のふるまいに関しても同時に評価を行う.今後は,提案した解析手法と構築した単一分子計測システムを活用して,種々の実験条件における計測を進め,各々でのナノスケール熱物性データの取得を行う.またマクロスケールでの計測データと比較することでナノーマクロ物性間の関係解明に向けた実際の計測を精力的に進めていく.
高温超伝導体の電子状態に及ぼす同位体置換効果

本研究の目的はBa_<1-x>K_xBiO_3を対象物質として取り上げ、酸化物超伝導体における超伝導出現機構において、電子-格子相互作用がどのように寄与しているのかを明らかにすることである。Ba_<1-x>K_xBiO_3の母物質であるBaBiO_3では電荷密度波(CDW)が発生しており、そのために絶縁体化している。BaBiO_3のBaサイトにKを化学的に置換することにより、CDW絶縁体-金属転移が生じ、同時に低温で超伝導が出現する。この超伝導は従来のBCS理論の範疇で理解できる。この典型的な電子-格子相互作用超伝導体であるBa_<1-x>K_xBiO_3において、絶縁体-金属(超伝導)転移近傍のフォノン分散の変化を非弾性X線散乱を用いて明らかにし、超伝導に対する電子-格子相互作用の果たす役割を明らかにすることを試みた。本年度は昨年度作製した単結晶試料を用いて、SPring8のBL-35Uのビームラインにおいて非弾性X線散乱によるフォノン分散の測定を行った。x=0,0.38の単結晶試料を用いて、擬立方晶ペロブスカイト構造における(001)方向のフォノン分散の測定を行った。母物質のx=0では幾つかのフォノンバンドが観測されたが、そのうちの酸素の変位モードに対応するフォノンバンドが約70meV付近に存在し、このエネルギーはほとんど逆格子の波数に依存しない。一方で、絶縁体-金属転移近傍の金属相に位置するx=0.38では、酸素の変位モードに対応するフォノンバンドは、ブリルアンゾーンの中心からゾーンの端に向けてソフト化していることが確認できた。この結果は、電子-格子相互作用が絶縁体-金属転移および、それに伴い出現する超伝導の発現機構と密接に関わっていることを示している。本研究の目的は、銅酸化物高温超伝導体の超伝導出現のメカニズムにおいて、電子-格子相互作用がどのように寄与しているのかを明らかにすることである。本年度は銅酸化物高温超伝導体の比較対象物質として(Ba, K)BiO_3を研究対象に取り上げた。本系の母物質であるBaBiO_3では電荷密度波(CDW)が発生しており、そのために絶縁体化している。この典型的な電子-格子相互作用超伝導体である(Ba, K)BiO_3において、絶縁体-金属(超伝導)転移近傍のフォノン分散の変化を非弾性X線散乱を用いて明らかにし、超伝導に対する電子-格子相互作用の果たす役割を明らかにすることが、本研究の具体的な目的の一つである。本年度は単結晶育成装置の立ち上げと、散乱実験に必要な単結晶の育成を行った。(Ba, K)BiO_3は高温ではアモルファス状の物質となってしまうため、その合成には酸化物の単結晶育成で従来使用されるフラックス法などの溶融法は使用できない。そこで、文献[1]を参考に電気化学法による単結晶育成装置を作製した。単結晶育成装置は立ち上げが終了し、金属(超伝導)相の単結晶育成に成功している。現在、非弾性X線散乱の実験のために、実験室系での4軸単結晶X線散乱装置を用いて試料の結晶性の評価を行っている。同時に、絶縁体-金属転移近傍の試料の育成を行っている。非弾性X線散乱の実験に関してはSPring8のBL-35XUの施設を利用する予定である。既にこの研究に関する実験課題は採択されており、来年度5月に実験を実施する予定である。
透明視の知覚コストを指標とした視覚情報の脳内符号化様式の研究

透明視とは,重ね合わせた複数の表面を同時に知覚できる現象である.この透明視知覚は,脳の視覚情報処理メカニズムを解明する上で,重要な手がかりを与えると考えられている.これは,透明視が,視覚情報が脳内でどのように表現(符号化)されるかという,脳の情報処理において本質的な問題を提起するためである.本研究では,透明視の知覚コストを測定する系統的な視覚心理実験を実施し,視覚情報の脳内表現様式を検証した.透明視とは,重ね合わせた複数の表面を同時に知覚できる現象である.この透明視知覚は,脳の視覚情報処理メカニズムを解明する上で,重要な手がかりを与えると考えられている.これは,透明視が,視覚情報が脳内でどのように表現(符号化)されるかという,脳の情報処理において本質的な問題を提起するためである.本研究では,透明視の知覚コストを測定する系統的な視覚心理実験を実施し,視覚情報の脳内表現様式を検証した.両眼視や運動視では,重ね合わせた複数の面を同時に知覚できる透明視と呼ばれる現象が知られている.近年,脳の視覚情報処理メカニズムを探る上で,この透明視現象が注目を集めている.これは,透明視現象が,視覚情報が脳内でどのように表現(符号化)されるかという,脳の情報処理において本質的な問題を提起するためである.本研究は,透明視における符号化能力の急激な低下(知覚コスト)に注目し,視差及び運動情報の脳内表現様式をそのパフォーマンスの側面から検証することを目的としている.本年度は,大きく分けて以下の二点を実施した.1.ポピュレーション符号化モデルの構築とモデルパフォーマンスの算出生理学的なニューロン応答特性を取り入れた,視差及び運動情報を表現する生物学的に妥当なポピュレーション符号化モデルを構築し,その符号化能力を計算論的に検証した.この結果,透明視状況におけるモデルの符号化コストはパフォーマンス指標(検出閾及び精度)によらず定性的に同じ特性を持ち,視差情報を加えることで消失することを明らかにした.2.知覚コストの視差及び運動方向依存性の検証両眼視及び運動視における透明面知覚コストを検証する心理物理実験を行った.その結果,運動透明視においては,パフォーマンス指標によって知覚コストの特性が異なることを明らかにした.これはモデル予測とは異なる特性である.一方,視差情報を加えると,モデルと同様に,何れのパフォーマンス指標でも知覚コストは消失した.これらの結果は,近傍のニューロンが活動するときの発火率相関がポピュレーション符号に影響を与えていることを示唆する.両眼視や運動視では,重ね合わせた複数の表面を同時に知覚できる透明視と呼ばれる知覚現象が知られている.この透明視知覚は,脳の視覚情報処理メカニズムを解明する上で,重要な手がかりを与えると考えられている.これは,透明視が,視覚情報が脳内でどのように表現(符号化)されるかという,脳の情報処理において本質的な問題を提起するためである.本研究では,透明視の知覚コストと呼ばれる現象に注目し,運動情報の脳内表現様式をそのパフォーマンスの側面から検証した.今年度は,大きく分けて以下の二つの研究を行った.1.知覚コストの密度依存性の実験的検証運動透明視状況において,重畳パターン間のドット密度を変えると,運動検出ニューロンのポピュレーション応答の形状も変化すると考えられる.本研究では,このときの知覚コストの変化を測定する視覚心理実験を行った.その結果,知覚コストの密度依存性は,従来のポピュレーション符号化モデルでは説明できないことを明らかにした.これは,運動透明視の脳内表現様式を解明する際の基盤的な知見となると期待できる.2.s知覚コストの生起要因と脳内符号化様式の検討前年度,および1.で得られた知覚コストの特性を説明できる脳内符号化様式を検討した.モデル解析では,ポピュレーション符号の情報量解析,および数値シミュレーションを行い,実験データと比較した.その結果,透明視状況の知覚コストの特性は古典的なWeber則等では説明できず,ポピュレーションを構成するニューロン間の相互作用を反映している可能性があることが示唆された.
「糖尿病に関する否定的認知」の研究心理テストの作成と,糖尿病治療成績との関連-

「糖尿病に関する否定的認知」を測定するための質問紙を作成し、糖尿病治療成績との関連を調べるために、以下のような調査、解析を行った。1.「糖尿病に関する否定的認知」を測定するための質問紙の候補項目の作成。2.1を予備的に糖尿病患者に施行し、項目分析を行い、弁別力の劣る項目を除いた。3.精選した2の質問紙と、以下の6種類の既存の心理テストを、1型糖尿病患者約180名、2型糖尿病患者約380名に施行した。4.これらの患者の、以下の医学的・人口統計学的データを、診療録により調査し、記録した。年齢、性別、糖尿病の型(1型、2型など)、糖尿病発症年齢、治療法(1.自己管理のみ、2.血糖降下剤、3.インスリン注射)、HbA1c(血糖コントロール)、糖尿病慢性合併症の有無と程度、など。5.1型糖尿病、2型糖尿病に分類し、それぞれについて質問紙の因子分析を行った。6.それぞれにおいて、数種類の因子が抽出された。7.「糖尿病に関する否定的認知」およびその諸因子と、既存の心理テストの得点との間に相関が認められた。8.「糖尿病に関する否定的認知」およびその諸因子と、HbA1cとの間に相関が認められた。今後、「糖尿病に関する否定的認知」とHbA1cなど医学的因子との関連をさらに明確にするために、フォローアップ調査を施行する予定である。また、心身医学的介入が「糖尿病に関する否定的認知」を軽減させるかどうか、その結果HbA1cも改善するかどうかなどの、介入研究も施行したい。今年度は、心理テスト「糖尿病に関する否定的認知尺度」の作成のために、以下のような作業を行った。1.糖尿病に関する否定的認知を測定するための質問紙の項目候補の作成。2.予備データの収集(1を糖尿病患者約100名に施行)。3.2のデータから、項目分析を行い、弁別力の劣る項目を除いた。4.3の質問紙と、以下の既存の心理テストを、約300名の糖尿病患者に施行した。5.これらの患者の、以下の医学的・人口統計学的データを、診療録により調査し記録した。年齢、性別、糖尿病の型(1型、2型など)、糖尿病発症年齢、治療法(自己管理のみ、血糖降下剤、インスリン注射)、HbA1c(血糖コントロール)、糖尿病慢性合併症の有無と程度など6.質問紙の予備的な因子分析を行った。7.因子分析の結果、以下のような因子が認められた。「希望のなさ」「苦行」「周囲からの干渉」「周囲の無理解」8.因子分析の結果などを参考にして(因子負荷量の小さい項目を除くなど)、質問紙を適切な項目数(2030)に精選し、質問紙を完成する。9.完成した質問紙の、信頼性・妥当性の検討を行う。3.精選した2の質問紙と、以下の6種類の既存の心理テストを、約300名の糖尿病患者に施行した。

5.1型糖尿病、2型糖尿病に分類し、それぞれについて質問紙の因子分析を行った。6.それぞれにおいて、数種類の因子が抽出された。7.「糖尿病に関する否定的認知」およびその諸因子と、既存の心理テストの得点との問に相関が認められた。8.「糖尿病に関する否定的認知」およびその諸因子と、HbA1cとの間に相関が認められた。今後、「糖尿病に関する否定的認知」とHbA1cなど医学的因子との関連をさらに明確にするために、フォローアップ調査を施行する予定である。また、心身医学的介入が「糖尿病に関する否定的認知」を軽減させるかどうか、その結果HbA1cも改善するかどうかなどの、介入研究も施行したい。
レンズレス全方位センサによる装着型アンビエント監視と児童防犯への発展

本研究では,従来の反射屈折光学系から、より小型軽量化が期待できるレンズレス全方位反射光学系を提案し、1立方センチの反射光学系を試作した。その上で、通学防犯を対象に社会実装を目標に掲げ、屋外でかつ子供が利用することを想定し、以下の機能を実現した。1)高度化:相互遮蔽が起きうる人が混在した状況下での安定な実時間距離計測から人物検出・断片断続歩容映像からの個人識別,2)高度化:歩行速度、服装変化等の状況変化に対応した歩容認証手法の確立,3)新機能:装着者自身の本人認証・行動予測による異常事態の発見手法の構築,4)新機能:携帯型システムの消費電力軽減の観点から低フレーム映像列からの歩容認証手法の実現本研究では,従来の反射屈折光学系から、より小型軽量化が期待できるレンズレス全方位反射光学系を提案し、1立方センチの反射光学系を試作した。1)高度化:相互遮蔽が起きうる人が混在した状況下での安定な実時間距離計測から人物検出・断片断続歩容映像からの個人識別,2)高度化:歩行速度、服装変化等の状況変化に対応した歩容認証手法の確立,3)新機能:装着者自身の本人認証・行動予測による異常事態の発見手法の構築,4)新機能:携帯型システムの消費電力軽減の観点から低フレーム映像列からの歩容認証手法の実現本課題では,これまで実施してきた装着型全方位ステレオ監視システムを学童防犯の視点から発展させ,子供でも違和感なく装着できる,世界最小の全方位センサを提案すると共に,相互遮蔽が起きうる多人数が往来する状況下での人物検出・個人識別機能の実現,さらに,装着者自身の本人認証・行動予測による異常事態の発見という新機能を加えた,アンビエント監視による児童防犯の確立を目指す.本年度は,以下に挙げる項目について研究を行った1.光学シミュレータZemaxを用い,レンズレス全方位複眼センサの設計を行った.水平視野180度の超小型反射光学系と水平視野360度の光学系について,集光特性とミラーの物理配置を考慮した上で,光学系の設計を行った.180度モデルに関して試作を行った.次年度は試作モデルの評価を行う予定である.2.ロングコート・スカート・マフラー等の服装を組み合わせた合計32種類の服装変化の歩容データを収集した.シルエットを体の部位に分割し,部位毎の照合度の重み付き線形和で認証率を計算する手法を実装し,従来手法と比較し,その有効性を確認した.3.速度変化の変化に対応した,歩容スティックモデルの当てはめめによる歩容認証手法を開発し,実験によりその有効性を確認した.4.カメラの揺動推定に関して,大きな揺動が起きる場合においても,安定に追跡できる手法開発し,実験によりその有効性を確認した.また,その推定された揺動結果から歩行動作から本人認証と動作分類ができることを確認した.また人物追跡ならびにセグメンテーションに関しても,ミーンシフトとグラフカット等を改良し,比較的安定に追跡ならびに領域分割できることを確認した.P1)レンズレス全方位センサ一次試作の性能評価の結果,アパーチャ径を小さくしないと十分な集光特性が得られないことが判明した.二次試作では,集光特性と必要最低照度の改善として,アパーチャを反射光学系とする新たな光学系を設計し,室内照明環境で利用できることをシミュレーションで確認した.P2)相互遮蔽が起きる人が往来する状況下での安定な人物検出・個人識別時空間勾配ヒストグラムによるSTHOG特徴とAdaBoostによる歩行者検出手法を提案した.公開データベースPETS2009に対して,提案手法の有効性を確認した.P3)服装変化に対応した歩容認証手法服装変化の影響を受けにくい部分空間を服装タイプ毎に構築し,認識対象の服装を判断することで適切な部分空間において照合する手法を提案した.32種類の服装変化を含む68人の被験者に対し,EER(等価誤り率)を従来手法の15%から6%に低減した.P4)速度変化に対応した歩容認証手法下半身リンクの関節角を特徴量として,速度変換モデルを学習する手法及び歩容シルエット画像復元手法を構築した.2km/hから7km/hの速度変化を含む34人の被験者に対し,EERを従来手法の12.5%から9.0%に低減した.P5)装着者自身の本人認証・行動予測による異常事態の発見加速度とジャイロにより計測された歩行時の姿勢変化から本人認証を行う手法を開発し,被験者32名に対しEER6%を実現した.階段昇降などの5種類の歩行に対し,歩容特徴が行動分類に利用できることを確認した.P6)携帯型システムの消費電力軽減から低フレーム映像列からの歩容認証標準フレーム登録映像と低フレーム入力映像を共に固有空間に投影し,位相同期により歩容認証を行う手法を構築した. 185人の被験者に対して1fpsから60fpsの様々な映像を用い,EER1%以下を達成した.1.レンズレス全方位センサランドセル等に装着可能な装着型防犯システムを試作検討した。具体的には、全方位センサについてはUSB接続の小型CMOSカメラと計算機、スマートフォンを用いたシステム,ステレオカメラ型の小型画像処理組み込みシステムを試作した。基本特性の評価を行い、スマートフォンによるシステムが実証実験に適していると判断した。2.動的背景,動的カメラのもとでの人物領域セグメンテーション手法

部分的に欠けのある初期人物領域に対し、標準モデルとDTWを適用する手法、小領域のパッチに基づく手法、連続フレームにおける形状の連続性を利用した手法も開発した。3.装着者自身の本人認証・行動予測による異常事態の発見予め登録した本人の動き情報と実測された動き情報を照合するために、照合の曖昧性を低減できる位置合わせ手法を開発した。本人認証実験ではEER 6%を達成した。また、736名の被験者からなる世界最大の歩行運動データベースを構築した。さらに、歩行動作から平坦部の通常歩行、階段の上り下り、坂の上り下りの5パターンを認識する問題にも取り組み、97名の被験者実験では90%以上の認識率を達成した。4.低フレームレート映像列からの歩容認証手法の実現一周期分の歩容画像列をパラメトリック固有空間法による多様体で表現し、入力の各歩容画像に対する位相と一歩行周期の多様体をエネルギー最小化の枠組みで交互に推定することで、高フレームレートの一歩行周期分の歩容映像を復元する手法を開発した。更に、学習用被験者の通常フレームレートの歩容画像列を事前知識として導入することで、1fps同士の歩行映像の照合実験において、EERを従来手法の14%から3.5%に低減し、Rank-1認証率を従来手法の52%から87%に改善した。本研究課題では、装着者自身の本人認証・行動予測による異常事態の発見という機能を持つ、子供でも違和感なく装着できるウェアラブル防犯センサシステムを提案し、アンビエント監視による児童防犯の確立を目指す。モデル小学校の協力のもと、児童ボランティアによる有用性評価、社会実装を意識した地域社会との連携に関する検討を実施する。当該年度は、以下に示す4項目について主に研究を行った。P1)レンズレス全方位センサシステム: Smart Phoneをベースとするランドセル装着型システム(200g以下)を構築した.また、全方位センサシステムの改良機についての評価を行った。P2)装着者自身の本人認証・行動予測による異常事態の発見:加速度情報から、歩行動作の認識を行った。実験では、平坦、下り坂、上り坂、階段の昇降の5種類の歩行データに関する識別を行い、90.4%の認証精度であった。P3)歩容認証:シーケンス中の観測方向の変化に対応した手法の研究を実施する。具体的には、観測方向を一定と仮定していた時間超解像手法を,観測方向変化を含む低フレームレート映像に対して適用できるように拡張した。また、歩容認証に関して、大規模歩容データベース、トレッドミルデータベースを構築し、一般公開した。P4)実証実験用ソフトウェア開発:SmartPhoneベースの装着型システムのソフトウェアを開発した。具体的には、登下校緊急時映像配信ソフトとして、「録る,送る」の機能を持つソフトを開発した.本研究課題では,これまで実施してきた装着型全方位ステレオ監視システムを学童防犯の視点から発展させ,子供でも違和感なく装着できる,世界最小の全方位センサ(1立方センチ)を提案すると共に,相互遮蔽が起きうる多人数が往来する状況下での安定な距離計測から人物検出・個人識別といった現行機能の高度化,さらに,装着者自身の本人認証・行動予測による異常事態の発見という新機能を加えた,アンビエント監視による児童防犯の確立を目指す。以下に挙げるセンサならびに手法の開発を行った。