hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
大規模複雑データの特性に即した解析法の選択と新解析法についての総合的研究

本研究課題では,複数の情報が組み合わされた構造や形式が複雑で大規模なデータの特性に適した解析のための方法論の構築と適切な解析法の選択法の提案を目指して研究を行った.その結果,各データの特性にそくした解析のための方法論や適切な解析法の選択方法についての研究成果を公表することができている.本研究課題では,複数の情報が組み合わされた構造や形式が複雑で大規模なデータの特性に適した解析のための方法論の構築と適切な解析法の選択法の提案を目指して研究を実施した.その際に,まず,多相多元データの圧縮・分割,対称化についての是非についての検討を行った.これまでの研究においてはこのような検討は行われることは少ない.多相多元データの圧縮・分割,対称化についての是非のための適切な方法論の構築を行い,多相多元データや非対称データを分析することのニーズが高まっている複雑な社会現象や心理現象を扱う学問分野あるいは応用分野への貢献を目指して研究を行った.大規模複雑データを分析する際の適切な手法の選択法についての研究では,データがスパースであり大規模というデータの特性に注目した研究を,Nakayama (2018a),Nakayama (2018b),Nakayama, Paliwoda, and Smolak (2019)ではTwitterの書き込みデータを対象として研究を実施した.これらの研究を通じて大規模複雑データから有益な知識を抽出するためなの解析法の構築や提案を行った.また,Nakayam and Baier (2018a)やNakayam and Baier (2019)ではWeb上の画像や動画データを対象としてニューラルネットワークを用いた研究を行った.研究を行った.その成果をもとにブランド間のイメージの関連性の解明のための応用を目指した.そして,多相多元データの特性を考慮した研究については,Nakayam and Baier (2018b)においてThree-mode Dataを分析するためのTwo-mode Overlapping Clusteringについての研究を行った.得られた知見をもとに,オンラインショッピングのサイト改善のための提言を行った.本年度に提案した大規模複雑データを解析する際の適切な手法を選択するための方法論の妥当性をシミュレーションや実データへの適用により検討する.さらに,それらを購買履歴データ,ウェブアクセスログデータ,対人関係データなどの様々な実データへ適用し,応用分野への適用可能性について検討する.以上の研究成果を,国際学会や国内学会で研究発表するとともに誌上発表を目指す.本年度に研究を行った大規模データを解析する際の適切な手法を選択するための方法論の妥当性をシミュレーションや実データ(購買履歴データ,Webコミュニケーションデータ,対人関係データ)への適用により検討する.また,応用分野への適用も目指す.以上の研究成果を国際学会で研究発表するとともに,誌上発表を目指す.国際学会での発表が招待講演となり旅費の援助を受けることができ研究成果を発表するために計上していた旅費の支出が当初よりも減額となった.また,当初研究を行うにあたってのデータを収集するための費用を計上していたが,データ収集のための費用が外部協力者からデータ提供や協力により当初の予定よりも減額となった.
ソフトウェア進化促進のためのコンテンツ履歴グラフ構築と管理・分析システムの開発

本研究では,能動的なソースコード改善を目指す「ソフトウェア進化の促進」という新しいソフトウェアメンテナンスの目標を掲げ,それを実現するための技術の提案と実証的な評価を行う.特に,既存の開発履歴データを活用し,早期に成熟状態へ移行させることを目指している.この目標に向けて,サブテーマ(i)ソースコードのコンテンツ履歴をその時系列データ構造を保ったまま分析することを可能にする「コンテンツ履歴グラフ」を構築し,また,継続するソフトウェアメンテナンスのプロセスに対応するため,サブテーマ(ii)コンテンツ履歴グラフの更新と保存を行う管理システムを開発する.当該年度は,サブテーマ(i)コンテンツ履歴の構築に取り組んだ.まず,このサブテーマ(i)の中間目標である,コンテンツの変遷や関連を考慮したコンテンツ履歴グラフの設計を行った.これに基づき,到達目標であるコンテンツ履歴グラフの構築を行った.具体的には,メソッドのコンテンツから一意に得られる値をノードとし,コンテンツの変遷を有向グラフで表現している.本成果は,査読付きの国内会議で発表している.また,次の課題であるコンテンツ履歴グラフ管理システムについて,その要件はコンテンツのトラッキングシステムであるとの着想を得ている.このシステムは,現状のソースコード版管理システムでは実現できない機能を有する.本システムによって,現状のソフトウェア開発に無い,ソフトウェア開発履歴の活用方法を提案できる.以上から,本研究の目標へ正しく進めていると判断している.翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
フッ素化合物合成におけるキラリティー制御の新展開

昨年度までの成果として、独自に開発したビナフチルジカルボキシラート触媒を用い、1,2-二置換アルケンおよび1,2,2-三置換アルケンを有するアリルアミドの6-endo型フルオロアミド環化反応が、最高99% eeで進行することを見出した。本年度は、アリルアミドの一般性を確認するべく、種々の置換形式をもつアリルアミドを合成し、それらの不斉フッ素化を検討した。ガンマ位二置換のアリルアミドを基質とした場合、置換基のかさ高さに応じて、脱プロトン型フッ素化とフルオロ環化反応がそれぞれ高効率的に進行することを見出した。また、環状アリルアミドの場合、脱プロトン型フッ素化が円滑に進行することを確認した。反応機構の解明研究も行った。触媒はフッ素化剤存在下、会合しオリゴマーとして存在していることが質量分析から示唆された。そこで触媒に対する非線形効果を観察したところ、反応経路に応じて触媒の会合度が異なることが明らかとなった。また、速度論的解析から反応次数を算出し、触媒サイクルモデルを構築した。さらに、NMR実験から基質のアミド部位が触媒のカルボキシラートと水素結合することが実験的に認められた。そこで、アミド以外の水素結合を期待できる基質としてインドール誘導体およびナフトール誘導体との反応を行ったところ、脱芳香族型フッ素化反応が極めて高い立体選択性で進行することを見出した。また、立体選択的C-Hフッ素化を目指し、上述したアニオン性相間移動触媒とC-H引き抜き触媒との協働による、Selectfluorを用いたC-Hフッ素化の開発研究にも取り組んだ。適当な光照射下、三重項ラジカル種によるC(sp3)-H結合の引き抜きを実現するべく、種々のケトン触媒の検討を行った。その結果、1)溶媒効果が極めて大きいこと、2)特定の条件では、N-アルキルフタルイミドが光増感剤として高い転化率が示すことが判明した。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。全元素中最大の電気陰性度を示すフッ素は、創薬科学において非常に関心の高い元素であり、現在市販されている医薬品の約20%がフッ素を含んでいる。また、生体内がキラル環境であることを考慮すると、フッ素医薬品合成におけるキラリティー制御は極めて重要な課題である。一方、取り扱いが容易で比較的安価なSelectfluor (1)は、様々な求電子的フッ素化反応に有用な試薬として汎用されている。しかしながら、1は高い反応性を示すアキラルな試薬であるため、1を不斉合成に活用するのは困難である。そこで本研究では、ジアンモニウム塩である1とのイオン対形成を期待してアニオン性キラル相間移動触媒を設計し、これを用いる不斉フッ素化反応の開発に取り組んでいる。すなわち、1は一般的な有機溶媒には溶けないが、1がキラルアニオンとイオン交換を起こせば、キラルフッ素化剤を有機相に発生させることが可能となる。本研究では、このアイデアを汎用性の高い手法へと発展させることを目的とする。昨年までに開発した触媒反応の反応機構を解明する過程で、適切な位置にある2つのアニオンをリンカーで繋げることで、1の相間移動をより効率的に行うとともに、その複合体のコンフォメーションを均一化する着想を得た。この作業仮説に基づき、ジアニオン型触媒の前駆体であるジカルボン酸を新たに設計し、その合成法を確立した。対象反応としては、これまでほとんど検討されてこなかったアルケンのフッ素化反応を取り上げ、塩基性条件下、ジアニオン型相間移動触媒を用いて種々検討したところ、アリルアミドを基質とする6-エンド型フルオロ環化反応が極めて高いエナンチオ選択性で進行することを見出した。当初の研究計画では、申請以前に開発した相間移動触媒の部分構造の改良による機能の高度化を目指していたが、反応機構の解析研究から新たな触媒デザインを着想し、その合成に成功した。この新規触媒は、我々の先行研究にて開発した触媒では適用できない様式の反応に適用できることが明らかとなり、反応の一般性の観点からより優れたものであると判断できる。したがって、当初の計画を若干変更し、申請時に計画したアニオン性相間移動触媒に関連した研究として新規ジアニオン触媒の設計及び機能開発研究を優先して行った。比較的安価で高い反応性を示すSelectfluorを選択的合成に利用するため、アニオン性相間移動触媒を開発した。これを利用することでアルケンに対する新規不斉フッ素化反応を開発し、幅広いフッ素誘導体を迅速に供給する方法を開発する。このためには、高活性なフッ素化剤および基質が触媒と速やかに三者複合体を形成する必要がある。本研究では、疎水性空間に水素結合ドナーやイオンなどの極性基を配置した多機能性アニオン型相間移動触媒を設計し、「キラル反応場に置かれた高反応性フッ素化剤」を発生させる。昨年度までに、リンカーで連結したビナフチルジカルボキシラート触媒を合成し、1,2-二置換アルケンを基質とする5-exo環化および6-endo環化をモデル反応として検討し、最高98%の光学収率でフッ素化が進行することを見出した。しかしながら、反応のジアステレオ選択性は低く改善の余地があった。本年度はこの反応の立体化学の制御機構に関する実験を行い、アルケンに対するフッ素原子の付加は極めて選択的に進行するものの、中間体としてフルオロカルベニウムイオンが生成するために、続く求核剤による捕捉が触媒によって制御されてないことを明らかにした。

その知見を基に、中間体のコンフォメーションが安定化されることを期待して、立体配座が固定された環状アルケンおよびアリル歪みを期待できる鎖状三置換アルケンを基質として用いたところ、極めて高いジアイステレオおよびエナンチオ選択性でフルオロ環化反応が円滑に進行することを見出した。さらに不斉C-Hフッ素化を目指し、Selectfluorを用いたC-Hフッ素化のラセミ反応の開発にも取り組んだ。その結果、o-アルキル置換ベンゾフェノンのオルト位C-H結合およびN-アルキルフタルイミドのC-H結合を光照射下に直接的にフッ素置換できる方法を見出した。申請時の研究計画では、先行研究で開発した相間移動触媒の部分構造の改良による機能の高度化を目指していたが、新たな触媒デザインを着想し、その新規触媒がこれまでにない高い活性を示すことを明らかにした。若干計画を変更したものの、結果的に優れた触媒の開発と新規反応の開発に成功した。この知見をもとに、未開拓のフッ素化法を開拓できると期待される。一方、キラルなフッ素化剤をC-Hフッ素化に適用する研究に関しては、ラセミ反応の開発に止まっている。全体的には好調であるが、立体選択的C-Hフッ素化への試みが不十分であることから、おおむね順調に進展していると評価した。昨年度までの成果として、独自に開発したビナフチルジカルボキシラート触媒を用い、1,2-二置換アルケンおよび1,2,2-三置換アルケンを有するアリルアミドの6-endo型フルオロアミド環化反応が、最高99% eeで進行することを見出した。本年度は、アリルアミドの一般性を確認するべく、種々の置換形式をもつアリルアミドを合成し、それらの不斉フッ素化を検討した。ガンマ位二置換のアリルアミドを基質とした場合、置換基のかさ高さに応じて、脱プロトン型フッ素化とフルオロ環化反応がそれぞれ高効率的に進行することを見出した。また、環状アリルアミドの場合、脱プロトン型フッ素化が円滑に進行することを確認した。反応機構の解明研究も行った。触媒はフッ素化剤存在下、会合しオリゴマーとして存在していることが質量分析から示唆された。そこで触媒に対する非線形効果を観察したところ、反応経路に応じて触媒の会合度が異なることが明らかとなった。また、速度論的解析から反応次数を算出し、触媒サイクルモデルを構築した。さらに、NMR実験から基質のアミド部位が触媒のカルボキシラートと水素結合することが実験的に認められた。そこで、アミド以外の水素結合を期待できる基質としてインドール誘導体およびナフトール誘導体との反応を行ったところ、脱芳香族型フッ素化反応が極めて高い立体選択性で進行することを見出した。また、立体選択的C-Hフッ素化を目指し、上述したアニオン性相間移動触媒とC-H引き抜き触媒との協働による、Selectfluorを用いたC-Hフッ素化の開発研究にも取り組んだ。適当な光照射下、三重項ラジカル種によるC(sp3)-H結合の引き抜きを実現するべく、種々のケトン触媒の検討を行った。その結果、1)溶媒効果が極めて大きいこと、2)特定の条件では、N-アルキルフタルイミドが光増感剤として高い転化率が示すことが判明した。本年度得られた成果は、先行研究に比較して新規性が高く、汎用性も高いと期待できる。
動物実験と遺伝子組み換えの倫理的価値構造の研究

本研究のプロセスにおいて、生命に対する人間的行為に対する多様な意見の対立の問題が「生命と行為」の根幹にあることをつきとめるに至った。すなわち、「生命」に対して人間社会はどう向き合うかという「対立と合意」こそ、生命にかかわる倫理的価値の根幹に位置するものと考えることができた。さらに、「生命」に関する倫理的価値構造の研究の推進過程において、本質的な課題は、社会的合意形成である。倫理的価値構造の考察においては、生命に対する人間の行為の介入においては、人間どうしの合意形成の問題が本質的な問題であることが浮かび上がってきた。生命の問題においては、人間の社会に発生する意見の相違、論争や紛争といった社会内の対立を克服することなしには、根本的な解決は期待できないからである。「合意形成」の課題は、「生命」の領域に限定されるものではなく、環境問題を代表として、さまざまな社会的、倫理的な問題領域で重要な課題であることを明らかにすることができた。本研究は、生命に対する人間の直接的な操作と介入という行為によって生じる倫理的な衝突の問題を分析し、またそれを解決するための倫理的価値構造を研究目的とするものである。桑子は、研究成果として、研究室所属の博士課程学生、大上泰弘、緒方三郎と共著で、日本生命倫理学会に、「価値構造の視点と「先端的生命科学実験」の概念」というタイトルで、生命倫理研究の基礎理論構築の試みを掲載した。また、本研究は、東京工業大学での生物実験における生命倫理教育とも連動するかたちで行われているが、桑子は、2000年度初頭に行われた東京工業大学生物実験センターでの講習会に講師として「生命倫理」の部分を担当し、生物実験者の倫理意識向上に資するとともに、同講習会で、生物実験従事者の生命に対する関心、態度、倫理的な意識、基本的な知識などについてアンケート調査を行った。この調査にもとづいて、あるべき生命倫理教育についてのレポートを作成し、現在、日本生命倫理学会に「東京工業大学における動物実験についての安全・倫理教育への取り組みについて」(大上泰弘と共著)と題して投稿中である。また、林は、生命科学研究の歴史的展望の基礎理論として、「生命認識の問題:客体としての生命と主体としての生命」を日本感性工学会感性哲学部会で発表した。以上のように、本年度における本研究は、主として、方法論と基礎理論の研究を行い、これに加えて、アンケート調査による基礎データの収集という形で進めて、十分な研究成果を収めることができた。その他の関連研究業績は、別紙の通りである。また、生物実験に関する規則等のデータ収集については、本年度も行ってはいるが、来年度は、海外等の規則に関するデータの収集と分析を重点的に行い、「動物実験、遺伝子組み換えにかかわる倫理的評価システムの構築」にむけて、枠組みを明確、かつ厳密なものに仕上げるための作業を進める予定である。本研究は、生命に対する人間の直接的な介入と操作という行為によって生じる倫理的な衝突の問題を分析し、それを解決するための倫理的価値構造を考察することを目的とするものである。桑子は、研究成果として、2000年度および2001年度初頭に行われた東京工業大学生物実験センターでの講習会の講師として、「生命倫理」の部分を担当し、生物実験従事者の倫理意識向上に資するとともに、同講習会で、生物実験従事者の生命に対する関心、態度、倫理的な意識、基本的な知識などについてアンケート調査を行い、この調査にもとづいて、口本生命倫理学会に「東京工業大学における動物実験についての安全・倫理教育への取り粗みについて」(大上泰弘と共著)と題して発表した。また、生命倫理を含む価値の問題に関して、考察の方法論を「価値構造」の概念で捉え、この概念のカバーする領域を環境、情報、生命の三者の融合領域として、現代社会の抱える問題について考察を『環境と国土の価値構造』として刊行した。本書においては、生命科学の抱える倫理的な問題を環境の問題と不可分なものとして論じるべきであるという点を明らかにしている。また林は、現代科学の抱える問題を「リスク」の点から捉え、「科学論から見た『リスク』概念」を発表した。以上のように、本年度における本研究は、主として、方法論と基礎理論の点では出版という方法で、また具体的な事例研究および新たな倫理システムの提案という点では、学会誌等での発表という形で進めることができた。来年度は、海外等の倫理規則等に関する考察を加えるとともに、東京工業大学での生物実験センターでの講習会における倫理教育の実践をも踏まえた研究成果のとりまとめを行う予定である。

本研究は、広範なひろがりをもつ生命科学と社会とのかかわりのなかで、生命に対する人間の直接的な操作と介入という行為によって生じる倫理的な衝突の問題を分析し、またそれを解決するための倫理的価値構造を研究目的としたものである。具体的には、「動物実験の倫理」と「遺伝子組み換えの倫理」の二点を中心に研究を行ってきたが、本年度の研究では、「生命科学と社会の価値構造」という視点をさらに推し進めた結果、「生命にかかわる社会的合意形成」の課題が重要であるとの認識を得ることができた。「社会的合意形成」とは、問題となっている事柄に関心をもつすべての人々の意見を合意に反映させるプロセスであり、生命をめぐる科学と社会の関わりにおいては、特定の利害関係者集団に限定することなく、広範な利害関係者の存在を認識することが重要である。とくに、生命をめぐる倫理原則やガイドラインの制定プロセスには、この社会的合意形成が不可欠であるとの認識を得た。本研究の成果として、「社会的合意形成」の概念をベースに、当該分野の研究者を結集して、研究会を開催し、その結果『先端医療と生命科学の倫理生命をめぐる言説のギャップを克服する(仮題)』の出版を企画するに至った。本出版計画は、本科学研究費補助金による研究成果の一部であり、現代社会の要請に応えるものである。本出版計画には桑子研究室に所属した大上泰弘(平成14年3月学位(博士(学術))も参加している。桑子は、「生命にかかわる社会的合意の形成先」、林は「先端医療をめぐる社会的言説の編成」、大上は「生命科学技術者の論理と倫理」を研究成果として掲載する予定である(2003年秋、コロナ社より出版)。
ラグランジュ型地下水浸透流モデルの開発～非ダルシー流れの解析を目指して～

一般に,多孔質媒体中の水分移動にはダルシー則が適用されるが,粒径の大きな砂や礫中の高動水勾配下での水分移動では,ダルシー則が成立しない非ダルシー流になることが指摘されている.本研究では,ダルシー流と非ダルシー流を同時に解析できる浸透流解析モデルを開発したものである.土層浸透実験を通して,ダルシー則の適用範囲について確認するとともに,開発した数値モデルの妥当性を検証した.本研究は,近年多発している突発的な集中豪雨時に発生が予測される,土中における流速の速い非ダルシー流れをともなう浸透現象を数値的に解析することを可能にするために,ダルシー則に基づいて記述される地下水浸透流モデルの数値解析手法として従来から用いられている差分法や有限要素法に代わり,メッシュフリー法の一つである粒子法(MPS法)を適用したラグランジュ型の地下水浸透流解析モデルの開発を目的とする.平成26年度は,非ダルシー流れをともなう浸透現象の支配方程式の定式化と,非ダルシー流の発生メカニズムとダルシー則の適用限界を明らかにするための浸透実験を実施した.支配方程式については,既往の飽和・非ダルシー流れの式であるForchhimerの式およびIzbashの式について検討した.浸透実験では,単一粒径のガラスビーズ(粒径:0.2mm,2.0mm,5.0mm),標準砂,粗砂を対象に,粒径と流速の関係や非ダルシー流れの発生状況について調べた.これからの課題は,粒子法(MPS法)を用いて支配方程式を離散化してラグランジュ型の地下水浸透流解析モデルを開発することと,開発した解析モデルの検証のために浸透実験を継続してデータを収集・蓄積することである.平成27年度は,粒子法(MPS法)を用いて支配方程式を離散化し,ラグランジュ型の地下水浸透流解析モデルの開発に従事するとともに,前年度から継続して浸透実験を実施し,データの収集・蓄積をはかった.開発中の数値モデルでは,圧力の計算が不安定であるため,圧力を安定的に解くための改良が必要である.また,課題として予想していた計算時間については,京都大学のスーパーコンピュータを使用したが,それでも計算に非常に時間を要する.計算コードの並列化などを取り入れ,計算時間を短縮することを検討している.前年度から継続している浸透実験では,単一粒径のガラスビーズ(粒径:0.2mm,2.0mm),標準砂,砂(中央粒径0.5mm),砂利(中央粒径:17mm)の試料を対象に流速と動水勾配の関係を調べ,既往文献に倣いレイノルズ数で分類し,非ダルシー流れの発生状況について調べた.次年度の課題は,数値モデルの改良と検証を行い,非ダルシー流れの浸透流解析モデルとして提案すること,また,斜面の非ダルシー流れの発生に関する実験を実施しデータの収集・蓄積を行うことである.粒子法を用いた地下水浸透流解析モデルの開発と,浸透実験によるデータの収集・蓄積を行っているため.平成28年度は,開発した非ダルシー流解析モデルについて,土層浸透実験により収集・蓄積されたデータをもとに支配方程式中のパラメータの同定とモデルの検証を行うとともに,非ダルシー流解析モデルとして関連する学会において提案した.非ダルシー流の運動方程式には,水位勾配が流速の2次式で表現されるとするForchheimer則を用いており,したがって,同定すべきモデルパラメータは線形項と非線形項の係数である.同定の精度を向上させるために,前年度までの土層浸透実験結果(ガラスビーズ(粒径:0.2mm,2.0mm),標準砂,砂(中央粒径0.5mm),砂利(中央粒径:17mm))に加えて,ガラスビーズ(粒径:5.0mm),砂利(中央粒径:15mm,8.5mm)について土層浸透実験を実施し,これらの結果からモデルパラメータを同定した.また,Forchheimer則のパラメータ(線形項と非線形項の係数)に対する既往のモデルについても検討し,土層浸透実験結果との整合性を調べた.非ダルシー流解析モデルの検証については,多孔質媒体の透水性に大きく寄与する中央粒径および間隙率と解析モデルの出力(浸透流速,流量,レイノルズ数)との間の定性的な関係について調べるとともに,土層浸透実験結果に対する解析モデルの出力(計算流量や水位の再現性)について定量的に評価した.前者については,関連する学会において本助成事業による研究成果として報告した.また後者については,平成29年度に関連する学会において報告を予定している.一般に,多孔質媒体中の水分移動にはダルシー則が適用されるが,粒径の大きな砂や礫中の高動水勾配下での水分移動では,ダルシー則が成立しない非ダルシー流になることが指摘されている.本研究では,ダルシー流と非ダルシー流を同時に解析できる浸透流解析モデルを開発したものである.土層浸透実験を通して,ダルシー則の適用範囲について確認するとともに,開発した数値モデルの妥当性を検証した.支配方程式の検討と非ダルシー流れに関する基礎的な浸透実験を実施できたため,「(2)おおむね順調に進展している」と判断した.しかしながら,浸透実験を実施し基礎的なデータを充実する必要がある.数値モデルは圧力の計算が不安定であること計算に非常に時間を要することから,圧力を安定的に解くための改良と計算時間を短縮するための改良を施す.また,これまでに収集・蓄積してきた浸透実験の結果を基に数値モデルの妥当性を検証して,非ダルシー流れの浸透流解析モデルとして提案する.

数値モデルの検証に用いる実験データとして降雨浸透実験を継続して行い,データを収集・蓄積する.水資源システム工学支配方程式を粒子法(MPS法)により離散化し,ラグランジュ型の地下水浸透流解析モデルを構築する.並行して,浸透実験を継続してデータの収集・蓄積をはかる.MPS法の適用において,基本的な離散化方法は確立されているので,支配方程式の数値モデル化自体はスムーズに行えるものと考えられる.予想される課題は計算時間である.MPS法は,それぞれの粒子についてその近傍粒子の移動を計算する必要があるため,解析精度を上げるために粒子径を小さくすると,粒子数が増え計算時間が大きく増加する.したがって,計算時間と計算精度のトレードオフを考慮した適切な粒子数を検討するとともに,OpenMPなどの並列化計算コードを積極的に利用する.浸透実験は,平成26年度に引き続き実施してデータの収集と蓄積をはかる.浸透実験による基礎的なデータの収集が不十分であると判断したため,次年度の浸透実験の実施経費に充当してデータの収集・蓄積をはかる.継続して実施する浸透実験の実施経費(消耗品費,実験補助の人件費)および成果発表関連経費(国内・海外旅費,論文投稿料)として使用する.
重大外傷をアウトカムとした転倒転落リスクアセスメントツールの開発

院内転倒はもっとも頻度が高いインシデント・医療事故である。本研究では転倒後の重大外傷発生を予測するリスクアセスメントシステムの開発をおこなった。転倒後の重大外傷のほとんどを骨折と頭蓋内出血が占めていた。様々な危険因子を解析した結果、転倒後の骨折、頭蓋内出血それぞれと最も関連が強かったのは、転倒リスクと骨折リスクだった。この二つの因子を組み込んで、転倒後重大外傷発生リスクアセスメントのモデルを作成したところ、作成したシステムは再現性を持って転倒後重大外傷を予測できた。院内の転倒転落はインシデントや医療事故の中でも頻度が高く、しばしば医事粉争の原因となる。従来から、転倒転落を予知するために種々のリスクアセスメントツールが用いられている。これらのツールは、転倒転落自体を予知するために設計されており、転倒転落の結果起こる外傷については考慮されていない。しかし、転倒転落事故の事後対応では、むしろ重大外傷の有無が大きな意味を持つ。そのため、本研究では重大外傷発生の有無を指標としたリスクアセスメントツールの開発を目的とした。初年度は、院内事例を検討し、転倒転落後の重大外傷で頻度が高いのは、骨折、ついで頭蓋内出血であり、この二つが重大外傷の多くを占めることを明らかにした。次いで、骨折、頭蓋内出血それぞれのリスク因子を検討した。転倒後骨折のリスク因子については、以前のpreliminaryな研究と同様に、転倒転落リスク因子に加えて骨折リスク因子が重要であることを再確認した。一方、転倒後頭蓋内出血については、抗凝固薬・抗血小板薬内服歴、基礎疾患(血液疾患、悪性腫瘍、他)も含めて、リスク因子を検討した。その結果、これら出血性素因と関連がある因子は転倒後頭蓋内出血の発生とは有意の関連がなく、むしろ、骨折リスク因子と関連が強いことが判明した。この結果については、医療の質安全学会で発表した。院内の転倒転落事故は医療事故の中でも最も頻度が高く、しばしば医事紛争の原因となる。転倒転落の高リスク患者を同定するために、種々のリスクアセスメントツールが用いられている。しかし、これらのツールは転倒転落自体を予知することを目的としており、転倒後に外傷が発生するか否かを考慮されて設計されているわけではない。実際の診療現場では、転倒転落の事後対応で最も重要なのは重大外傷の有無である。そこで、本研究では転倒転落後に重大外傷が発生するリスクを評価するための、リスクアセスメントツール開発を目標とした。これまでの研究で、(1)転倒後の重大外傷としては骨折が最も多く、ついで頭蓋内出血があり、この二つがほとんどを占めること、(2)転倒後に骨折を起こすリスクは、転倒リスクアセスメントスコア(STRTIFYツールなど)よりも、骨折リスクアセスメントスコア(WHOのFRAX)の方が有用であることを明らかにした。平成22年度には、骨折についで頻度が高い転倒後頭蓋内出血について検討した。引き続き、転倒後頭蓋内出血のリスク因子を検討した。その結果、(1)頭蓋内出血の発生は、出血傾向を引き起こすような薬剤の使用や基礎疾患の存在とは関連がないこと、(2)むしろ骨折リスクアセスメントスコア(WHOのFRAXスコア)と関連があることを明らかにした。一見頭蓋内出血とは関連がないようにみえるFRAXスコアが、転倒後頭蓋内出血と関連がみられたことは、本スコアが転倒リスクアセスメントスコアとは異なる転倒ハイリスク亜群を検出しているものと考えられる。以上の結果を英文論文で発表した。転倒後の外傷で、骨折でも、頭蓋内出血でも、同じ因子が外傷発生と関連があったことから、外傷の種類を問わないリスク因子としてFRAXスコアが有用である可能性が示唆される。多くの医療機関では、院内転倒の回避方法として、リスクアセスメントツールを用いて転倒の高リスク患者を同定し、リスクに応じた予防策がとられている。こうしたツールは、転倒自体を予測するのが目的で、転倒によって重大外傷が生じるかどうかは考慮されていない。しかし、事後対応で最も重要なのは、外傷を伴うかどうかである。これまで、1転倒後の重大外傷のほとんどを骨折と頭蓋内出血が占めること、2骨折は骨折リスクアセスメントスコア(FRAXなど)と関連が強いこと、3頭蓋内出血は患者の出血傾向よりも骨折リスクアセスメントスコアと関連が強いこと、を明らかにした。以上の結果を踏まえて、転倒後重大外傷発生をアウトカムとして、種々の危険因子を抽出し、転倒後重大外傷発生予測モデルを作成した。探索用データからは、転倒リスクアセスメントスコアと骨折リスクアセスメントスコアの二つが抽出できた。

予測モデルは、1Cox回帰分析、2多重ロジスティック回帰分析の回帰係数で主意味づけし、カットオフ値をROC分析で設定したモデル、3二つのスコアのカットオフ値をROC分析で設定し両者がカットオフ値を超えた場合をハイリスクとするモデル、の3つを作成した。探索用データとは異なる解析用データにこれら3つのモデルを適用したところ、陽性適中率は3のモデルが最も高く、陰性的中率は13のどのモデルでも99%を超えていた。3のモデルでハイリスクと判定した患者と、そうでないと判定した患者の間には、転倒後重大外傷発生に関して有意な差を認めた。以上の結果を、学会発表した(平成24年度医療情報学連合大会)。解析の過程で、転倒事例を診療記録からいかにもれなく検出するかが課題となり、画像オーダエントリ情報利用する方法を開発し、英文論文で報告した(Toyabe S. BMC Health Services Research 12:448,2012)。当初計画した通りに解析が進んでおり、新たなリスク因子をみつけることもできた。また、これらの成果を関連学会や英文論文の形で公表することもできている。24年度が最終年度であるため、記入しない。新たに見つけたリスク因子を組み込んだ形で、リスクアセスメントスコアシステムを作成する。作成したリスクアセスメントスコアシステムを検証用データに適用し、外傷を伴う転倒転落を正しく予測できるかどうか検証する。
界面に沿って伝搬する超音波を用いた接着界面の性状評価

高分子接着剤によって接合した2枚の板中を伝搬するラム波を用いた接着性状とラム波の伝搬挙動の関係について評価を行った.接着性状は,接着界面での波動の振る舞いに影響を与えることから本研究では界面での波動の伝搬挙動を直接計測するためにガラスもしくはアクリル板を用い,レーザドップラー振動計のプローブ光を界面に直接照射することで界面での振動の計測を可能とした.その際に2枚のガラス板を接着した場合,試験片の構成は上からガラス/上側界面/接着剤/下側界面/ガラスとなり,同一位置における上側界面および下側界面は別々に計測することで伝搬モードの同定を行ったところ,対称モード成分の波動が効率よく励起されるであろう入射角においても,非対称モード成分がかなりの振幅で励起されること,また接着界面にあらかじめグリースを塗布することで接着性状を悪くした場合では対称モード成分の振幅が異なることが分かった.このことは界面剛性を考慮した数値計算でも同様な傾向が観察されていることから接着界面における波動の不連続的な振る舞いによってこのような振幅の変化が生まれることが考えられる.また,アクリル(低弾性率)/接着剤/ガラス(高弾性率)の異なる材料を接合した試験片では,いずれの入射角においてもアクリル板が対称モード,ガラス板が非対称モードとなる振動が優先的に励起され,入射角はこのモードの励起効率を変えるだけであった.つまり,異種材では解析的には様々なモードが存在しうるが,現実には限定されたモードしか使用できないとことがわかった.また,このモードは接着性状の違いによって減衰率に違いがあったが,その違いは同種材での振幅差によりも小さかった.また,今回の測定では700 kHz1.0 MHz程度の周波数を用いたが,その測定において低周波側の波動が接着性状の影響を強く受ける傾向にあることがわかった.研究の当初では伝搬速度による評価も考えており,計測においても伝搬速度は接着性状によって変化することは確認できたが,系統的な変化を捉えることができずにいた.その一つとしては複数ある伝搬モードから単一の伝搬モードを正確に抽出できなかったためと考えられる.一方で比較的低い周波数を利用すれば単一の伝搬モードを励起できる可能性も見えてきた.今後は低い周波数帯(500 kHz以下)での計測を行いたいと考えている.500 kHz以下の周波数帯での伝搬挙動の評価に加えて,伝搬挙動の様子を可視化できる光弾性法を用いて接着性状の良否による伝搬挙動の違いを評価することを試みる.光弾性法を用いれば複数のモードが存在する場合と単一のモードが存在する場合での伝搬挙動の違いが接着性状の違いの影響を受けやすいモードを伝搬挙動を可視化しながら判断できる.また.今後は金属材料と高分子材料といった現実の材料の組み合わせに近い試験片での計測を行うことを予定している.異材接合としてガラス/Al合金を透明な高分子系接着剤で接合し、その界面を伝搬する弾性波(界面波)の挙動の計測および数値計算を用いた評価を行った。特に今年度はガラスを使用することで接着界面を伝搬する波動をレーザドップラー振動計で直接観察を行い、数値計算結果との比較を行った。以下のことが実験および数値計算で確認できた.1)異材接合界面でも、同種材の接合界面と同様に対称モードと非対称モードの界面波が伝搬する。2)接着層が0.1mm程度の場合、低周波側の対称モードの減衰が大きく、厚くなるにつれて減衰の程度は小さく,非対称モードの減衰は接着層の厚さに依存しない.接着剤の硬化過程を界面波を用いて観察を行ったところ、異種接合材では各モードの伝搬速度は硬化開始直後から上昇し、その後上昇と下降を繰り返しながら一定値に収束していた。一方、同種接合材では振動することなく一定値に収束しており、その違いについては今後数値計算を用いて検討する予定であるが、いずれの場合も硬化時には速度が上昇すること、硬化完了時にはある速度に収束することから硬化状態の評価が可能であると思われる。また、伝搬速度が収束したタイミングで硬化がほぼ完了していると予想される。一般的な接合材は不透明であるため界面波を直接計測できず、界面を通過後の波動によって評価する必要がある。しかし、界面通過後の波動には2つのモードが存在しており、詳細な評価にはモードの抽出が必要となる。そこで界面通過後の波動の評価を行った。界面通過後の波動には時間軸上の2つの波束が観察され,短時間側の波束は対称モード,長時間側のそれは非対称モードの特徴が観察された.

そこで,長時間側の波束を用いて接着剤の硬化過程の観察を行った,その結果,硬化度に伴う速度分散は,界面を直接観測した場合と子なっていることからこの点についても数値計算でその現象を明らかにする予定である.現状はモデル試験片を用いた接着界面を伝搬する界面波の直接計測に成功しており,当初予定していた実験内容をほぼ終了している.また,数値計算モデルの作成も終了しており,冠絶接合状態(界面において変位と応力が連続する状態)での界面波の伝搬挙動が数値計算と実験でおおむね一致していることも確認している.上記のように2017年度以降の研究において基礎となる部分のデータ取得および解析手法の確立をほぼ終えている.昨年度は厚板における接着性状の評価を試みていたが,多くの構造物の接着接合部は比較的厚さの薄い板が使用されていることが多いことから,2017年度は厚さが数mm程度の板の接着部の評価を界面波(ラム波)を用いて行った.接着界面での弾性波の伝搬特性を評価するため厚さの異なる2枚のガラス板を用いてレーザドップラ振動計を用いて界面部の振動を直接計測できる装置を構築した.その際,接着面には金のスパッタリング膜を施すことでレーザドップラ振動計での計測を可能にした.厚さが異なる板では,2枚の板と接着部が単一モードとして振動する場合といずれか一方の板と接着層のみが振動するモードが存在することが実験的に計測され,そのモードは数値計算上の結果とよく一致した.また,いずれも場合も板と接着層の界面とその板の表面は同様な振動をしており,接着部の表面の振動から接着界面部の振動の様子を推測できる可能性があることがわかった.また,接着不良材(接着界面が油によって汚染させた試験片)と接着良好材を作成し,それぞのは試験片において接着部の弾性波の群速度を連続ウェーブレット変換を用いて評価を行った.その結果,接着良好材では0.5MHzから1.2MHzの範囲でその群速度は緩やかに上昇していたが,接着不良材のそれは振動するとともに接着良好材よりも低くかった.弾性波の速度は同じ密度であれば弾性率の比例することから,今回に接着不良材での弾性波の群速度の低下は接着界面部の剛性の低下をに起因している予想される.また,このような傾向は,同じ厚さを接着した場合も同様であった.2016年度は厚板,2017年度は薄板における接着性状の評価を行い,それぞれ伝搬する波動の特徴を理解することができ,それらの特徴に基づいて接着性状の評価の可能性について検討することができたため.高分子接着剤によって接合した2枚の板中を伝搬するラム波を用いた接着性状とラム波の伝搬挙動の関係について評価を行った.接着性状は,接着界面での波動の振る舞いに影響を与えることから本研究では界面での波動の伝搬挙動を直接計測するためにガラスもしくはアクリル板を用い,レーザドップラー振動計のプローブ光を界面に直接照射することで界面での振動の計測を可能とした.その際に2枚のガラス板を接着した場合,試験片の構成は上からガラス/上側界面/接着剤/下側界面/ガラスとなり,同一位置における上側界面および下側界面は別々に計測することで伝搬モードの同定を行ったところ,対称モード成分の波動が効率よく励起されるであろう入射角においても,非対称モード成分がかなりの振幅で励起されること,また接着界面にあらかじめグリースを塗布することで接着性状を悪くした場合では対称モード成分の振幅が異なることが分かった.このことは界面剛性を考慮した数値計算でも同様な傾向が観察されていることから接着界面における波動の不連続的な振る舞いによってこのような振幅の変化が生まれることが考えられる.また,アクリル(低弾性率)/接着剤/ガラス(高弾性率)の異なる材料を接合した試験片では,いずれの入射角においてもアクリル板が対称モード,ガラス板が非対称モードとなる振動が優先的に励起され,入射角はこのモードの励起効率を変えるだけであった.つまり,異種材では解析的には様々なモードが存在しうるが,現実には限定されたモードしか使用できないとことがわかった.また,このモードは接着性状の違いによって減衰率に違いがあったが,その違いは同種材での振幅差によりも小さかった.また,今回の測定では700 kHz1.0 MHz程度の周波数を用いたが,その測定において低周波側の波動が接着性状の影響を強く受ける傾向にあることがわかった.研究の当初では伝搬速度による評価も考えており,計測においても伝搬速度は接着性状によって変化することは確認できたが,系統的な変化を捉えることができずにいた.
『後素集』の基礎的研究

本研究では,狩野一渓が元和九年(1623)に編述した『後素集』について,漢画の画題とその解説に注目し,それが中世末期から近世初期にかけての絵画の鑑賞者である知識層の故事理解をどの程度反映させているのかという問題を解明するべく,基礎的調査を行った。とくに,同時代の政治思想が反映される「聖賢」「帝王」の項目に注目し,明に成立した鑑戒書『帝鑑図説』を利用したと思われる部分を取り上げて考察を試みることで,編者一渓の故事理解が同時代の一般的な故事理解をある程度反映したものであったことを明らかにした。1.<基礎的資料の収集>今年度は3年間の研究の土台作りのため,基礎的な資料の収集を行った。まず,禅林文学に関わる抄物大系(全35冊)を購入した。また,思想史に関する基本的な文献(日本思想大系一式)や古辞書の影印,その他抄物に関する影印や研究書などを揃えた。2.<政治思想に関わる項目の調査>政治思想に関わる項目の調査として,主に『帝鑑図説』の諸本調査を行った。当初,国立公文書館内閣文庫所蔵の慶長古活字版(いわゆる秀頼版)『帝鑑図説』が『後素集』の記事に影響を与えているように考えていたが,「羊車遊宴」の挿絵と『後素集』の説明とが一部合わないため,不審に思っていたところ,今年度の宮内庁書陵部における調査によって,書陵部A本(萬暦元年・明版2冊本)とB本(明版12冊本)の挿絵が『後素集』の説明に合っていることが判明した。なお,A本は図様が慶長古活字版とはかなり異なっているのに対して,B本は慶長秀頼版に図様が近いことも判明した。このことは,『後素集』の研究のみならず,『帝鑑図説』の研究においても,重要な発見であろうと思われる。今年度の調査によって,『帝鑑図説』と『後素集』の関係についての論考をまとめる準備がある程度整ったので,19年度には成果をまとめ,然るべき学術雑誌に投稿する予定である。3.<日記資料の調査>昨年度は思いの外校務等が多忙であったため,予定していたほど進んでいない。19年度は禅僧の日記資料も視野に入れて調査を進めたいと考えている。4.<関連研究会への参加>今年度は『後素集』研究会が一度も開催されなかったために参加はしていないが,その代わり,禁裏本の研究に関わる研究会や『月庵酔醒記』研究会に参加し,新たな知見を得ることができた。1.抄物や『帝鑑図説』,楊貴妃関連画題などの基礎的調査をしながら,その視点で今一度『後素集』の画題解説部分を見直す作業をしているうちに,画題解説部分に(1)図像のコード化を目的としたもの,(2)絵画の背景となる故事の解説を目的としたものという二種類の位相があることに気づいた。この分類を『後素集』掲載の全人物画の画題解説に対して行うことを今年度の課題としたい。2.戦国時代から江戸初期にかけての公家日記資料に加え,『隔?記』や『碧山日録』,『蔭涼軒日録』などの禅僧の日記の調査を行った。ただし,校務に時間を取られ,思うようには進まなかったため,具体的な成果は出ていない。今年度は引き続き,安土桃山時代から江戸初期にかけての知識人たちの人的ネットワークや同時代の政治思想の調査を進めたい。3.2007年9月2日に開催された伝承文学研究会大会第1日目のシンポジウム「知的文化の転換期-1600年前後-」にて,コメンテーターとして参加。本研究の成果を踏まえ,戦国時代から江戸初期にかけての知識人の知の伝受のありかたについて,意見を述べた。また,『月庵酔醒記』研究会において,漢画の画題に関わる物事の起源に関する漢故事について発表した。4.これまで進めてきた研究の成果については,調査が不十分だったことや,新たな事実を見出したことなどにより,当初の予定とは方向が変わってきたこともあり,論文として公表するに至らなかった。だが,上記1,2のように基礎的調査を進めた結果,一定の方向性が見出せた。この成果については,今年の9月下旬に,イタリアのレッチェで開催されるヨーロッパ日本研究協会(EAJS)の国際会議で発表することが決まっており,発表のための準備を進めている。その発表結果をまとめ,帰国後すぐに学術雑誌に投稿する予定である。

1.3年間の基礎的調査の中で,『後素集』の画題解説部分を見直す作業をしているうちに,画題解説部分に(1)図像のコード化を目的としたもの,(2)絵画の背景となる故事の解説を目的としたものという二種類の位相があり,さらにそれらを組み合わせて分類すると,約7種類のパターンがあることが分かった。このことについては,次年度に新たな研究課題「中世後期成立の百科全書的テキストに関する基礎的研究」が基盤研究(C)で採用されたため,引き続き調査を続けてまとめていきたい。2.『後素集』に『帝鑑図説』が利用されていることから,『帝鑑図説』の日本における受容の問題を考えるために,『後素集』成立から間もない時期に出版された和訳本『帝鑑図説』を所属する高専の紀要に翻刻紹介した。その作業過程で,和訳本『帝鑑図説』の挿絵が秀頼本『帝鑑図説』とほぼ同じであること,和訳を行ったのは,それなりに漢籍に造詣の深い人物であることが分かってきた。3.2008年9月20日から23日にかけて,イタリアのレッチェで開催されたヨーロッパ日本研究協会(EAJS)の国際会議で,「The Kososhu and its Commentaries」と題する発表を行った。これは,それまでの研究成果をまとめたもので,主に『後素集』の『帝鑑図説』を利用した部分に見られる独自表現が,同時代の抄物や軍記などに引用される漢籍故事と一致するという点を踏まえながら,当時の公武の知識人の持つ学問的素養が絵画の制作者たる絵師やその仕事に反映されている可能性を論じたものである。会場の反応が良かったため,帰国後,論文の形にまとめ,『国語国文』(京都大学国語学国文学研究室)に投稿したところ,掲載が決定した。(2009年6月掲載予定)
輻射場の量子制御と光と物質の新しい相互作用に関する基礎研究

前年度に開発した格子定数1.17、1.02μmに加えて、さらに短い0.88μmの2次元エアロッド格子を作成し、引き続きそのフォトンモード特性の解明を進めた。すなわち、前年度に見い出したブラッグ反射強度の異常の解明、並びにフォトニック結晶の輻射場と原子・分子との相互作用に関する初めての実験研究を行った。前者については、0次、1次、2次のブラッグ強度が入射光の波長に依存して逆転する事実を実験的に詳しく調べ、同時に理論的に解明できることを示した。この事実は、フォトニック結晶のフォトンモードが有する新しい側面、特性であり、従来、知られていなかった事実である。後者に関しては、エアロッド格子中に微量の色素分子を導入し、アルゴンレーザーで励起した際の発光特性を詳しく調べた。その結果、発光の波長強度、方向、偏光依存性は理論計算で求めたフォトニックバンド構造を良く反映していることがわかった。フォトニック結晶の輻射場と原子・分子に関する世界で初めての実験結果である。さらに、フォトニックバンドギャップ端で群速度が著しく遅くなると予想される現象の観測のため測定系の整備と予備実験を進め、十分な見直しを得た。次に、3次元フォトニック結晶の開発に着手した。最終目標は、世界で未だ誰も成功していない、光の波長領域にフォトニックバンドギャップを持つ格子の開発である。最新のミクロな半導体作成技術を駆使して作成できる唯一のものは、単純立方格子であると考えて、その設計のための実験的シュミレーションが必要なために、ミリメートル、サブミリメートルのフォトニック結晶を作成した。すなわち、超音波加工技術を駆使して、ゲルマニウム、シリコンを材料にして、それぞれ1.3mm、0.5mmの単純立方格子を作成することに成功し、現在、遠赤外域で透過率の予備測定を実施中である。
超高速DNA/RNA化学合成法の開発-酵素反応にせまる効率的核酸合成反応-

核酸を化学合成する際にはその構成単位であるヌクレオチドユニットを逐次脱水縮合してヌクレオチド鎖を延長していくが、この縮合反応に先だってヌクレオチドに含まれる水酸基、アミノ基をはじめとする種々の官能基に保護基を導入しておく必要がある。現代の高度に精密さが要求される有機合成化学においては、保護基は単に官能基を保護するばかりでなく、それが他の官能基に変換できたり、反応の際に触媒活性中心として働くような機能を併せもつ、いわゆる機能性保護基の開発が望まれている。本研究では、核酸の化学合成における触媒活性部位をもつ新しいトリチル型の保護基を種々デザインし、これをデオキシリボヌクレオシドの5'-水酸基に導入して縮合反応における触媒活性を評価した。分子内触媒部位としてアルキルイミダゾール残基をもつ保護基を種々合成し、デオキシリボヌクレオシドの5'-位に導入した。この誘導体をリン酸トリエステル法のビルディングブロックへと導き、5'-位に遊離の水酸基をもつヌクレオシドを縮合させて反応の進行状況を^<31>P NMRを用いて追跡した。反応が完結するまでの時間から触媒活性を評価したところ、世界最速の縮合反応を可能にする新しい保護基を見いだすことができた。本研究で開発した触媒機能をもつ新しい保護基は、核酸分子の構築反応を分子内触媒という最も効果的な方法で活性化するために、これまでに実現できなかったような反応速度と化学量論的な反応を実現し、100量体以上のDNA/RNAの化学合成もを可能にするものと思われる。
非線形制約をもつ整数計画問題に対する理論保証付き近似解法の開発

本研究では,非線形な不等式制約の下で非線形関数を最大化するという整数計画問題に対し,解の精度および計算時間に関する理論的な保証を与える近似解法を開発することを目指した.本研究の主結果として,ナップサック制約の下で1つのM凹関数を最大化するという問題に対し,制約が複数個の場合でも,連続緩和アプローチを用いて任意の精度の近似解を多項式時間で求められることを示した.また,目的関数が2つのM凹関数の和の場合には,ラグランジュ緩和アプローチを用いて任意の精度の近似解が得られることを示した.本研究では,非線形な不等式制約の下で非線形関数を最大化するという整数計画問題を扱う.この問題は極めて一般的な形をしており,多数の応用例が存在する.本研究を通じて,非線形整数計画問題に対する新たなアルゴリズム技法を提案するとともに,理論面のみならず,実用面でも有用な解法を提供する.前年度に引き続き,複数ナップサック制約の下でのM凹関数最大化問題に対し,「連続緩和アプローチ」に基づくアルゴリズム開発の研究を進めた.連続緩和アプローチでは連続緩和問題を解く必要があり,そのために楕円体法と呼ばれる解法を利用した.楕円体法の計算量解析はきわめて複雑であるが,アルゴリズムの各ステップごとに詳細に解析を行い,各入力パラメータに計算量がどのように依存しているかを明確にした.とくに,近似誤差パラメータに指数的に依存するステップとそうでないところを明らかにした.この結果は今後の研究において有用であると考えられる.さらに,本年度はナップサック制約の下でのM凹関数の和の最大化問題に取り組み,「ラグランジュ緩和を用いたアプローチ」に基づきアルゴリズム開発を始めた.これは来年度も継続の予定である.また,この研究から発想を得て,最短路問題に対するダイクストラ法と離散凸関数最小化アルゴリズムの関係を明らかにすることができた.研究の遂行のために,ハンガリーおよびアメリカで開催された国際会議や国内の学会・ワークショップ等に参加し,関連分野での最新の研究成果を調査すると共に,他の研究者との情報交換を行い,非線形線形計画に関する新たな知見を得ることができた.得られた情報については,来年度の研究に活用する予定である.本研究では,非線形な不等式制約の下で非線形関数を最大化するという整数計画問題を扱う.この問題は極めて一般的な形をしており,多数の応用例が存在する.この問題に対しては様々な近似解法が提案されているが,解の精度および計算時間という重要なファクターに対して理論的な保証を与えているものは殆ど存在しない.本研究の目的は,解の精度および計算時間に関する理論的な保証を与える近似解法を開発することである.本研究を通じて,非線形整数計画問題に対する新たなアルゴリズム技法を提案するとともに,理論面のみならず,実用面でも有用な解法を提供する.本研究を進めるにあたって,まず過去の研究成果について再検討を行った.具体的には,M凸関数の連続関数への拡張の際に必要な,凸閉包と呼ばれる関数の計算について再調査を行い,新たな知見を得ることができた.これらの結果については2012年8月と10月の国際会議にて一部の結果を発表している.また,本研究で扱う問題の目的関数や制約に現れる関数であるM凹関数の重要な部分クラスである,マトロイド階数関数の重み和について調査を行った.階数関数の重み和は一般にはM凹関数とはならないが,これがM凹関数になるための十分条件を得ることができた.さらに,重み付き階数関数がこの十分条件を示すことを示した.この結果については2012年に論文誌Japan Journal of Industrial and Applied Mathematicsにて発表された.本研究では,非線形な不等式制約の下で非線形関数を最大化するという整数計画問題を扱う.この問題は極めて一般的な形をしており,多数の応用例が存在する.この問題に対しては様々な近似解法が提案されているが,解の精度および計算時間という重要なファクターに対して理論的な保証を与えているものは殆ど存在しない.本研究の目的は,解の精度および計算時間に関する理論的な保証を与える近似解法を開発することである.本研究を通じて,非線形整数計画問題に対する新たなアルゴリズム技法を提案するとともに,理論面のみならず,実用面でも有用な解法を提供する.本年度は,ナップサック制約の下でのM凹関数の和の最大化に継続して取り組んだ.部分的には良い結果が得られ,その結果については論文として発表された.このテーマについては現在も研究協力者と共に議論を進めており,より良い結果が得られそうな状況となっている.この研究テーマと関連して,スケジューリング問題から生じる非線形制約に関する離散最適化問題に取り組み,様々な新しい結果を得ることが出来た.これらの成果を得るために,ドイツ・ボンでの離散最適化に関する国際会議に参加し,除法収集を行うと共に,他の一流研究者と討論を行った.また,国内の各種会議にも参加し,最新の研究成果に関する情報を得ると共に,関連分野の研究者と議論を行った.このような機会は,研究を推進する上で非常に有意義であった.本研究の目的は,非線形整数計画問題に対して,解の品質及び計算時間の両面で理論的な保証をもつ解法の開発である.本年度は,不可分財のオークションへの応用から生じる,M凹関数の制約付き最大化問題に取り組んだ.この問題を効率的に解くためのアプローチとして,本研究では離散凸解析における離散共役性に基づき,L凸関数最小化問題に帰着して解く,というアプローチを用いた.このアプローチは,オークションの立場から見ると,財の最適な配分を求めると言う問題を,財の最適な価格を計算するという問題に置き換えることに対応するので,それ自身有用な問題である.