hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
家事介護支援ロボットにおける安全保持機構を持つ身体構成と全身行動認識学習統合

1.関節のある環境のモデリング家庭環境における家事支援には家具や道具の操作が必要であり,家具や道具には,ドアや棚などの機構構造を持ち,変形し,ロボットが操作可能なものが多くある.本研究では,1年目に距離画像センサとステレオカメラを組合せた冗長構造の色付き点群取得デバイスの構成とキャリブレーションを行い,2年目に変形しない物体をロボットの認識と外部視覚の導入により配置した環境地図の作成について行った.本年は,機構構造を持ち変形する物体を構成したロボット三次元視覚により取得し,地図システム上に配置した,ロボットによる操作情報を含んだ環境地図の作成について行った.2.ロボットへの概略行動指示による全身行動と認識学習の統合ロボットが知識を持たない環境において,ロボットが自律的に地図を獲得するには環境中のどこに注目して地図を作成するべきかといった情報が必要になる.例えば,冷蔵庫や食器棚についてはドアや棚を開けて,中に何があるか認識し地図を作成するべきである.このような情報をロボットが発見するためには,操作が可能だと認識できる環境の部位に対してロボットが操作を試み,実際に操作が可能であるか確認することになる.人間がロボットの探索範囲,対象を決め操作方法の概略を提示し,ロボットの動作実行時に得られた詳細な情報を用いて操作者による動作の修正と承認を受け,環境を操作するロボット操縦手法を提案した.ロボットは動作実行時の環境の観察結果を得て,概略操作指示では表現されない詳細な把持位置,把持手順などについて認識し,操作者と対話的に承認,修正し,よりロバストな操作方法を獲得できる.3.注意誘導による安全機能の実現ロボットが安全に動作するには周囲の環境や人間などに接触しない行動を行う必要がある.ロボットが周囲を見回すことで環境の幾何形状を認識し,接触を回避する行動を行うことは可能である.しかし視覚は限定されており,ロボットが作成した三次元環境地図を用いて視覚により認識できない部分を補完することで安全な動作を行うことができる.4.まとめロボットが家具や道具の操作をしなければ見えてこない内部状態や新しい側面の情報をロボットが自律的な行動に必要な認識操作モデルへ追加更新しながら自動獲得してゆくモデル知識獲得型のヒューマノイドロボット認識行動システムの構成法である.このシステムは人間の知識を用いてロボットの認識を助け,適応的な全身行動を行うことができるシステムになっており,作成した三次元環境地図を用いてロボットは環境中の安全な動作を実現することができる.簡易な方法で人間の知識をロボットに伝えることでロボットが環境を操作しながら動作を学習する,ロボットの全身行動と認識学習の統合が行われることが示された.また,認識結果を統合して可動部を含んだ生活環境の地図を作成することでロボットの視覚によるオンラインの認識では認識できない場所について安全な動作を計画して実行できることになり,ロボットの安全な動作を行うことができる.目的のロボット身体行動と認識学習の統合が行われるロボットシステムの構築を進めることができた.三次元視覚により得られた幾何形状と,人間の指示をロボットの操作結果により更新した把持位置や操作方向などの操作方法を用いて,幾何モデルに操作部位,操作方法,認識に用いる画像特徴などを持たせた認識操作モデルを構成する.環境地図上にこの認識操作モデルを配置することで操作方法を含んだ地図作成が可能になった.獲得された認識操作モデルは再利用方法として,従来手法において用いられた認識操作のための幾何モデルと置換え可能であり,従来の生活支援動作手法を用いてロボットが高次の作業計画を行い生活支援行動を実現することが期待できる.1.全身接触を伴う動作人間と共存する環境で家事介護支援などを行う人間型ロボットにおいて、接触触覚を用いた動作は、安全な動作、接触による動作指示、全身を使った物体操作などを実現するために必要不可欠である。触覚は全身に分布している必要があり、本年度の研究において、既存の人間型ロボット(HRP-2)に,シート面上に分布させた接触センサを脱着可能なスーツ様にして全身に装着させ、全身の接触を伴う動作として寝返り動作を行った。この寝返り動作時には、ロボットは通常ではすべての関節を常にコントロールしているが、力を必要としない関節については脱力する(コントロールゲインを下げる)ことで、環境になじむようにし、接触している部位を増やし、意図しない過大なトルクを関節にかかるのを防ぐことを行った。現状ではコントロールゲインの調整をシミュレータで得られたトルクや実際の動作時のトルクを参考に、人間が動作を変更しているが、シミュレータでの自動動作生成や動作時に動的に脱力する関節を選択するなどの応用を行うことで、自律的に環境になじんだ動作が実現できると考える。2.環境認識と動作の統合動作と環境認織の統合として、ロボットの能動的な環境への接触を用いた環境認識によって動作選択を行った。具体例として、未知の障害物のある環境で、動かすことのできる障害物(可動障害物)と動かすことのできない障害物(固定障害物)を、複数のセンサとロボットの能動的な環境への接触によって判定して、障害物によって移動経路が無い状態から可動障害物を動かすことで目的地への経路を作り出し、目的地への移動を可能にした。これを発展させることで、受動的なビジョンベースのセンシングと能動的な動作を伴うセンシングを用いて環境を認識することが可能になり、今後、認識による行動選択、動作生成を行うことで認識と動作をシームレスにつなぎ、環境の変化への対応や環境操作による行動範囲の拡大などを行うようにでき、家具の片付け、車椅子を移動させてくるなどの支援行動が可能にできる。

3.まとめ本年度は、全身接触を伴う動作と環境認識と動作の統合について行い、接触を伴う全身動作生成と家事介護支援に必要な認識に用いるデバイスを用いた動作を実現できた。今後の研究は、全身接触動作を人間と接触する全身動作に発展させ人間と協調した動作を行い、開発したカラー距離画像センサを用いて認識を行い、動作と統合させた行動システムの開発を進めていく。1.生活環境の地図作成日常の生活空間を対象として、家具などの配置がロボットの動作中に変更された場合においても対応することを目的として、色情報を持った距離画像を取得できるカラー距離画像センサを用いて、変更可能な環境地図を構築できるようにした。環境地図の作成は、ロボットの位置同定、障害物の認識、物体認識からなる。前年度に開発した距離画像センサをロボット頭部および環境に設置して、ロボットと環境の2つのセンサから得られる点群を比較してロボットの位置同定と障害物の認識を行い、ロボットから得られる色付き点群を用いてデータベースに登録された物体との比較により物体認識を行う。得られたロボットの位置と認識された物体によって地図が構成される。これにより、人間と共存する家具の位置などが変更される可能性のある環境において、変更に応じて地図が更新されるようになり、ロボットがロボット以外により変更されうる環境において効率的に行動することが可能になる。2.生活環境における動作のプランニング環境地図の作成により、ロボットが行動する空間にある物体をシンボルとして表されたことになる。シンボライズされた空間においては、ロボットの行動計画はプランニング記述言語を用いて行うことができる。プランニング記述言語を用いて作業計画を行い、条件を変えた計画を複数実施することで、人間型ロボットにより作業計画の結果から障害回復を含んだ行動フローが作成可能であることを示した。3.オーブンソースソフトウェアを取り入れたロボットシステムの構築ロボットの認識システムはオープンソースのロボット用メタ-オペレーティング・システムROS (http://www.ros.org/wiki/)を用いて構成している。ROSはコンポーネント作成のフレームワークとコンポーネント間の通信などを提供しており、システムをROSを用いて構成し認識部をROSのコンポーネントとして作成することで、公開されている他のコンポーネントを自システムに組み込むことができ、作成したコンポーネントを公開しほかの研究者に使ってもらうことで、研究成果を広く共有でき貢献することができる。1.関節のある環境のモデリング家庭環境における家事支援には家具や道具の操作が必要であり,家具や道具には,ドアや棚などの機構構造を持ち,変形し,ロボットが操作可能なものが多くある.本研究では,1年目に距離画像センサとステレオカメラを組合せた冗長構造の色付き点群取得デバイスの構成とキャリブレーションを行い,2年目に変形しない物体をロボットの認識と外部視覚の導入により配置した環境地図の作成について行った.本年は,機構構造を持ち変形する物体を構成したロボット三次元視覚により取得し,地図システム上に配置した,ロボットによる操作情報を含んだ環境地図の作成について行った.
空間パラメータを持つセミマルチンゲールに基づく確率微分方程式の標準拡張の研究

本研究において、d次元ユークリッド空間R^d上の連続写像の空開C(R^d,R^d)に値を持つセミマルチンゲールに基づく確率微分方程式について考察し以下の結果を得た。1. C(R^d,R^d)-値セミマルチンゲールに基づく確率積分のひとつのクラスをなすcanonical integralの定義とIto integralおよびStratonovich integralとの関連性。3. C(R^d,R^d)-値セミマルチンゲールに基づくcanonical SDEの解の同相性、更に微分同相性。奨励研究(A)課題番号(07740154)において、nonlinear integratorの重要なクラスをなすd次元ユークリッド空間R^d上の連続写像の空間C(R^d,R^d)に値を持つセミマルチンゲ-ルに基づく確率微分方程式について考察し以下の結果を得た。2.C(R^d,R^d)-値セミマルチンゲ-ルに基づくcanonical SDEの解の微分同相性。これらの結果を踏まえ本研究においては、次の結果を得た。1.canonical SDEの解の存在一意性、及び同相性、更に微分同相性を保証する条件の改良と緩和。以上の研究結果により、canonical SDEは自ずから持つ構造により、stochastic flowの《良い》性質を持つクラスを自然に生成することが示されたと言える。更に、本研究を通じて蓄積されたノウハウは、多様体上の飛躍を持つ確率過程をnonlinear integratorに基づく確率微分方程式によって構成する問題に応用できると考えられる。本年度は、前年度に引き続き、d次元ユークリッド空間R^d上の連続写像の空間C(R^d,R^d)に値を持つセミマルチンゲールに基づく確率微分方程式について考察し前年度までにおよそ得られていた次の結果を成立せしむる条件の改良緩和への検討を行い、ほぼ満足すべき条件の下で示すことができた。すなわち、2. C(R^d,R^d)-値セミマルチンゲールに基づくcanonical SDEの解の同相性、更に微分同相性。この結果によりstochastic flowとそのinverse flowとの一種の対称性をcanonical SDEを通じて表現することができた。さらに、数理ファイナンスにおいて考察されているポワッソン拡散モデルや対数Levy過程はある特別なタイプのcanonical SDEの解として表現されることなど他の分野におけるcanonical SDEの応用可能性を幾らかは見出した。が、さらなる応用については今後の研究に待たれる。
ウォータージェットを利用した高耐久性人工関節のナノメートルオーダ超精密加工

本研究では人工関節の長寿命化,具体的には人工関節の耐用年数を15年程度から30年以上に向上させることを目的として,人工関節の摺動面における摩耗のメカニズムに検討を加え,耐摩耗性の向上に適した多孔構造のサイズ,形状,および機械的特性を提案した.さらに,摺動実験によりその有効性を検証した.人工関節の長寿命化を実現するためには,人工関節の摺動面における超高分子量ポリエチレン(UHMWPE)の摩耗を低減することが必要不可欠である.従来,人工関節の金属コンポーネントの摺動面は鏡面仕上げを施すことが前提となっているが,摺動面の表面性状と摩耗の関係が明らかにされておらず,鏡面が摩耗の低減において最適とは限らない.そのため,摩耗の低減を実現するためには,摺動面の表面性状と摩耗の関係を明らかにすることが必要である.これに対して,本研究では,人工関節におけるUHMWPEの摩耗のメカニズムを検討し,金属1コンポーネントの表面に存在する平均径4μm程度の析出物が摺動によって脱落し,スクラッチ痕を発生させる主要な原因となることを示した.この結果を元に,摺動面内に存在する平均径4μm程度の粒子によるスクラッチ痕の発生を抑制でき,その結果として摩耗量を最も少なくできる多孔構造として,平均深さ1μm程度の微小ディンプル構造が適していることを明らかにした.この金属側表面の多孔構造を効率よく創成でき,かつ,要求される人工関節の形状精度を損ねない方法として,アブレシブウォータージェット加工技術を採用し,加工実験により,効率よく上記多孔構造の創成が可能であることを示した.さらに,摺動実験におけるUHMWPEの摩耗量の比較により,金属側表面を平均深さ1μm程度の微小ディンプル構造とすることにより,UHMWPEの摩耗量を従来の場合の1/2以下に低減でき,35年程度の耐用年数の実現が見込めることを示した.人工膝関節の仕上げ加工において,仕上げ精度の向上による耐用年数の向上,加工の自動化による加工コストの低減および患者に適合したオーダーメイド製品の実現を目的として,アブレシブウォータージェットによる人工膝関節の超精密仕上げ加工法を提案した.人工膝関節は自由曲面を有するため,加工のためには工作物とノズルに相対姿勢制御を伴った相対運動をおこなわせることが必要となる.そこで,人工膝関節の加工に必要な,並進3軸と回転1軸を有するウォータージェットの加工装置を試作した.さらに,CADデータを元に,ノズルと工作物の姿勢と運動の制御をおこなうプログラムを自作した.試作した加工装置および制御プログラムを用いてCo-Cr-Mo合金製の人工膝関節の仕上げ加工実験をおこなった.加工後,工作物の加工表面の観察と表面粗さの測定をおこなった.その結果,以下のことが明らかとなった.加工後の加工面の表面粗さは平均8.5nmRaで,サンプル内で1nmRa程度のばらつきがあった.これは,球面を有する人工股関節骨頭の加工後の表面粗さと比較して平均・ばらつき共に大きい結果となった.球面の加工の際には,工作物を高速回転させることによる加工の平均化効果が得られたのに対し,自由曲面の加工ではこの平均化効果が得られないことが最大の原因であると考えている.今後,この原因の究明と解決をすすめる.また,ウォータージェットによる加工の結果,スクラッチ痕のない加工面が得られた.手仕上げの最大の目的は工作物表面のスクラッチ痕を除去することであり,このことから提案する仕上げ加工法による仕上げ工程の自動化の可能性を示した.ウォータージェットで仕上げ加工をおこなった人工股関節骨頭において,表面がわずかに曇るという結果が得られたことから,曇りのない仕上げ面を得ることを目的に,ジェットの吐出圧力およびジェットの照射角度を変化させて人工股関節骨頭の仕上げ加工実験をおこなった.その結果,圧力が小さい方が,また,照射角度が大きい方が,より曇りの少ない仕上げ面を得られることが明らかとなった.また,人工関節の長寿命化を実現するために,超高分子量ポリエチレン(UHMWPE)製インプラントの表面改質により摩耗を軽減する方法について検討をおこなった.その結果,UHMWPEインプラントの摩耗の軽減を実現するためには,この新しい潤滑のメカニズムを解明することが必要不可欠であることが明らかとなった.そこで,本研究ではこの新しい潤滑のメカニズムを解明するために,100W高圧水銀灯を用いてUHMWPE平板試料表面への親水性高分子であるMPCのグラフト重合実験をおこなった.実験において,UHMWPE試料をMPC水溶液(0.5mol/l)中に浸漬した状態で,100W高圧水銀灯の光を120分間照射した.試料表面の親水性を評価するために,製膜前後における水滴による接触角の測定をおこなった結果,製膜前のUHUHMWPE試料表面の水に対する接触角が770°に対し,製膜後のUHMWPE試料表面の水に対する接触角は42.5°であった.この結果より,MPCの製膜によって,UHMWPE試料の表面の親水性が大きく向上することが分かった.本研究では人工関節の長寿命化,具体的には人工関節の耐用年数を15年程度から30年以上に向上させることを目的として,人工関節の摺動面における摩耗のメカニズムに検討を加え,耐摩耗性の向上に適した多孔構造のサイズ,形状,および機械的特性を提案した.さらに,摺動実験によりその有効性を検証した.人工関節の長寿命化を実現するためには,人工関節の摺動面における超高分子量ポリエチレン(UHMWPE)の摩耗を低減することが必要不可欠である.

従来,人工関節の金属コンポーネントの摺動面は鏡面仕上げを施すことが前提となっているが,摺動面の表面性状と摩耗の関係が明らかにされておらず,鏡面が摩耗の低減において最適とは限らない.そのため,摩耗の低減を実現するためには,摺動面の表面性状と摩耗の関係を明らかにすることが必要である.これに対して,本研究では,人工関節におけるUHMWPEの摩耗のメカニズムを検討し,金属1コンポーネントの表面に存在する平均径4μm程度の析出物が摺動によって脱落し,スクラッチ痕を発生させる主要な原因となることを示した.この結果を元に,摺動面内に存在する平均径4μm程度の粒子によるスクラッチ痕の発生を抑制でき,その結果として摩耗量を最も少なくできる多孔構造として,平均深さ1μm程度の微小ディンプル構造が適していることを明らかにした.この金属側表面の多孔構造を効率よく創成でき,かつ,要求される人工関節の形状精度を損ねない方法として,アブレシブウォータージェット加工技術を採用し,加工実験により,効率よく上記多孔構造の創成が可能であることを示した.さらに,摺動実験におけるUHMWPEの摩耗量の比較により,金属側表面を平均深さ1μm程度の微小ディンプル構造とすることにより,UHMWPEの摩耗量を従来の場合の1/2以下に低減でき,35年程度の耐用年数の実現が見込めることを示した.
古典線形論理に基づいた論理型言語に関する研究

Millerにより設計されたForumは,古典線形論理に基づいた仕様記述言語であり,RISCプロセッサの仕様記述,Algol風言語の仕様記述,SMLの仕様記述,関数論理型並列言語の仕様記述などに用いられており,ペンシルバニア州立大学,ハーヴェイ・マッド・カレッジ,セント・アンドリュース大学,マラガ大学,神戸大学などで処理系が開発されているが,Forumには効率的な実行が困難という問題点がある.本年度は,Forumの効率的実行を目標として,Forumプログラムの静的解析アルゴリズムの研究開発を行った.具体的には以下の研究開発を行った.●Forumの実行過程,すなわち証明過程を有限のAND-ORグラフで表現する方法の研究●そのAND-ORグラフ上で,静的解析を行い,実行されないノードを取り除くことによって,最適化されたAND-ORグラフを作成するアルゴリズムの開発●最適化されたAND-ORグラフを元に,Forumプログラムを効率良く実行する処理系の設計リスト整列プログラムをベンチマークとして,上記手法の有効性を調べた所,長さ6のリストの整列について,1000倍近い速度向上が得られた.Millerにより設計されたForumは,古典線形論理に基づいた仕様記述言語であり,RISCプロセッサの仕様記述,Algol風言語の仕様記述,SMLの仕様記述,関数論理型並列言語の仕様記述などに用いられており,ペンシルバニア州立大学,ハーヴェイ・マッド・カレッジ,セント・アンドリュース大学,マラガ大学,神戸大学などで処理系が開発されているが,Forumには効率的な実行が困難という問題点がある.本年度は,Forumの効率的実行を目標として,Forumプログラムの静的解析アルゴリズムの研究開発を行った.具体的には以下の研究開発を行った.●Forumの実行過程,すなわち証明過程を有限のAND-ORグラフで表現する方法の研究●そのAND-ORグラフ上で,静的解析を行い,実行されないノードを取り除くことによって,最適化されたAND-ORグラフを作成するアルゴリズムの開発●最適化されたAND-ORグラフを元に,Forumプログラムを効率良く実行する処理系の設計リスト整列プログラムをベンチマークとして,上記手法の有効性を調べた所,長さ6のリストの整列について,1000倍近い速度向上が得られた.
データベースソフトを活用した初習外国語授業における教材提示の円滑化と授業の活性化

本研究課題は9言語15名から成る共同研究プロジェクトであった。最終的に冊子版の研究成果報告書を作成し、主に大学で初習外国語教育に携わる関係者に配布した。PDF版はhttp://www.oit.ac.jp/ip/kamiya/gk-fires/からダウンロードできるようになっているので参照されたい。平成25年度は各言語チームでの活動のうち、特に韓国語・ドイツ語・フランス語・イタリア語において、先行するロシア語に追いつく研究および実践活動が行われた。加えて全言語で同一のフレームワークにて開発し言語ごとにカスタマイズを行っている「動詞変化形提示ツール」について、チーム全体の共同発表としてWorldCALL 2013にてポスター発表を行った。開発者である研究代表者の実績としては「四択問題作成ツール」について、MoodleMootにおいて開発関連の表彰を受けた。また、同様に研究代表者が講演に招待されたことを機に、全てのツール類の改良版と操作マニュアルを作成し、Web上にて公開した。具体的な改良点としては簡易e-learning機能の正式搭載と、これまでロシア語用ツールだけを独立させていたものを全言語版と統一することで、今後のメンテナンス等を実施しやすくなった点などが挙げられる。「フラッシュ型例文・対訳提示ツール」についてはバックアップファイル作成において不具合が見つかったため、急遽修正を行ったが、これはフランス語チームによる実践活動の中で見つけることができた。また、フランス語チームからは当該ツールについて、開発者である研究代表者が想定していなかった新たな用途の開拓に貢献があり、今後これらを活用した授業事例の記述を行うことで、一層効率的な授業設計に繋がると考えている。また、研究体制の一層の拡大に繋がる動きが平成25年度・平成26年度に発生した。ドイツ語チームは本プロジェクトに由来した別の科研課題に採択され、同時進行で進めている。また、研究代表者は新たに「外国語教育工具開発研究会」を立ち上げ、これまでに4回開催している。さらに平成26年度から別の研究会と共同で新たな科研課題を応募し採択された。こうした動きは今後この領域での研究を進めていく大きな礎となることが予想されている。本研究は英語、ロシア語、韓国語、ドイツ語、イタリア語、フランス語、スペイン語を担当する計12名の教員による言語横断型プロジェクトであり、普通教室で実現可能なICT活用型教育のあり方を検討し、同時に教育活動の改善および新規性の高い教育方法の導入を図ることを目的としながら、教員の教材作成の付加を軽減するとともに、学習者の学習効率を向上させる挑戦的な取り組みを行うものである。平成24年度は前年度までに発表されている本プロジェクト関係者による英語およびロシア語の実践事例をドイツ語、スペイン語、ガリシア語、フランス語、イタリア語の5言語の教育場面に応用するため、研究代表者は「動詞変化形提示ツール」を開発した。ヨーロッパ言語とは語形変化体系が異なる韓国語においても「ハングル学習用ツール」「動詞変化形提示ツール」を開発した。同時進行で研究分担者および研究協力者はこれらを利用するために必要な教材データの整備を行い、授業実践を繰り返しながらツール利用状況の記述や問題点の洗い出しを行い、言語によってはツール機能の追加も随時行った。これに加えロシア語チームでは「フラッシュ型例文・対訳提示ツール」「4肢選択式短文穴埋め問題データベースと問題作成ソフト」「Phrase Reading Worksheet作成ツール」の実践利用も開始した。全ての言語チームの授業実践に伴い、学習者を対象としたアンケートも実施し、この結果および教育工学的な観点からのツール評価に関する中間報告を学会・研究会・ワークショップ等において、英語以外の全ての言語チームで行った。このような発表の機会は今後、プロジェクト関係者以外への利用者を拡大するための機会としても有効であった。加えて研究代表者は平成25年度以降のプロジェクトで重点的に取り上げるモバイルデバイスを利用した文字・単語・例文学習のためのツールの試作品も開発した。本研究課題では「(1)最小限の設備で(2)最小限の手間で(3)黒板とチョークでは絶対にできないことを可能に」というコンセプトの下で、主に初習外国語(8言語)+英語における「教材提示の円滑化と授業の活性化」につながるツール類を開発した。開発したツールの大部分に当てはまることをより具体的に表現するならば、パソコンとプロジェクタのみでネット環境も使わず、WindowsにもMac OS Xにも対応する無料ソフトによって、なおかつデータベースに関する知識も不要という状態でありながら1回限りの入力によって教材データの多目的利用を実現するという試みに挑戦したと言えよう。本研究課題ではPowerPointのようなスライド提示ソフトではなく、データベースソフトと呼ばれる種類のものを利用した。その理由として、スライド提示ソフトでは使いたいスライドの抽出や使いたい順番に並べるのが困難である一方、データベースソフトでは教材データと提示するレイアウトを別々に管理し、スクリプト制御によって提示したい順番に並べることなどが容易に行える点にある。本研究課題で開発したものは(1)動詞変化形提示ツール(6言語)(2)不規則動詞変化形提示ツール(英語)(3)韓国語動詞変化形学習用ツール(4)ハングル学習用ツール(5)四択問題提示ツール(英語/ロシア語)(5)フラッシュ型例文・対訳提示ツール(英語/ロシア語)(6)文変形提示ツール(イタリア語)(7)iOS用ハングル学習ツール(8)iOS用英単語学習アプリ変換ツールの16種類であり、現在開発作業・改良作業が進行中のものも3つある。

これらによって「教育上の効果向上を目指した日々の教育活動を行う」という大きな成果を上げることができたと考えているが、今後は外国語教育における新しい形態の教具という観点から、デジタルアーカイブにも参加していきたい。本研究課題『データベースソフトを活用した初習外国語授業における教材提示の円滑化と授業の活性化』では、一貫して市販のデータベースソフトウェアであるFileMaker Pro Advancedを利用し、デジタル教具・ツール類の開発を行ってきた。中でも大きな焦点を当てたかったのは研究課題名にも含まれる通り、主に初習段階の外国語である。そして特に「教員支援型」に焦点を当てたつもりである。「学習者支援型」のものは英語を中心にそれなりに充実しつつあると考えるが、教員支援型ツール(すなわちデジタル教具)は英語についてもさほど充実しているとは言えない。ましてや英語以外の外国語では大幅に出遅れているとの印象があり、この点を何とかしなければならないと考えていた。とりわけデータベースソフトの利点を活かしたデジタル教具は、研究代表者の知る限りほとんどないというのが現状である。本研究課題では幸い多くの共同研究者に恵まれ研究を進めることができたが、今なお多くの問題点が残されている。特に今後充実させなければならないのは著作権に関係なく利用できる教材等の整備であると考えている。本研究課題は9言語15名から成る共同研究プロジェクトであった。最終的に冊子版の研究成果報告書を作成し、主に大学で初習外国語教育に携わる関係者に配布した。PDF版はhttp://www.oit.ac.jp/ip/kamiya/gk-fires/からダウンロードできるようになっているので参照されたい。研究代表者の突然の病気により平成26年4月から10月頃までの研究活動がほぼ止まってしまい、1年間の研究課題延長を申請したところ認められるに至ったが、その一方で計11名の研究分担者・研究協力者(各言語チーム)によって研究活動が進められ、結果として「おおむね順調に進行している」と判断している。本研究課題で未だ残すところは本課題の総括であり、ツール類の設計に関する資料・操作方法をまとめたマニュアル類、口頭発表および論文にまとめた内容、様々な実践事例などを本プロジェクト関係者が集約し、科研費の成果報告書とは別の形式で最終報告書としてまとめ、冊子および電子ブック(オンライン資料)として無料配布する計画である。英語教育・教育工学上記の通り、最終報告書の作成のみが残された作業となっており、平成27年10月末を期限として各言語チームから原稿一式を受けとる予定である。これを研究代表者が集約して最終報告書として刊行する予定である。本研究課題は研究代表者・研究分担者・研究協力者(計12名)が7つのチームに分かれて活動しており、各チームにおいていずれも精力的かつ活発な研究活動が行われた。
氷温熟成による食肉脂肪の性状変化の解明および食味との関連性

本研究では、氷温域での熟成処理(氷温熟成)による食肉の脂肪融点低下・呈味成分とヒトの食味への影響を解析し、食肉の食味向上技術としての確立を目的とした。分析型官能評価の結果において、氷温熟成豚肉は脂の広がりが良い、また脂っぽい香りが強いと評価された。これまで氷温熟成した豚肉において、皮下脂肪部の脂肪融点が低下する結果が得られていることから、本結果は脂肪融点の低下が関与している可能性がある。以上のことから、氷温域を利用した食肉の熟成処理は、脂肪融点を低下させ、脂の広がりと脂っぽい香りを向上させることで、食肉の付加価値を向上させる可能性が示唆された。環太平洋戦略的経済連携協定(TPP)交渉をめぐる関税協定が大筋合意したことで、長期的に国内産食肉の価格が下落することが予測されている。そのため安価な輸入食肉に対抗できるよう、日本で生産される食肉の付加価値を向上させる技術の確立が急務である。食肉の消費ニーズは先進国を中心に量より質に移行しつつあり、良好な食味を得るために、品種改良、餌料組成、飼育方法などさまざまな検討がなされている。一般的に食肉の熟成には+2ー4°Cのプラス温度域を利用しているが、氷温熟成は0°Cから食品が凍り始める温度までの未凍結温度域で熟成をおこなう熟成方法である。これまでに私たちは氷温域で豚肉を熟成することで、皮下脂肪部の脂肪融点が低下し、まろやかな口溶け感と口中での脂ギレが向上することを報告した。しかし、食肉の美味しさは脂肪成分以外にもうま味成分であるイノシン酸や遊離アミノ酸の影響も大きい。そこで本年度は、氷温熟成豚肉の呈味成分に及ぼす影響を明らかにするために、氷温およびチルド域でそれぞれ熟成させた豚肉を調製し、ATP関連化合物および遊離アミノ酸量を評価した。チルド熟成処理と比較し、氷温熟成処理では呈味成分であるイノシン酸の分解抑制がみられた。また、肉様うま味への寄与が大きい遊離グルタミン酸では、チルド熟成で有意な増加が確認された。また甘味を呈するアミノ酸であるアラニン、グリシン、セリン、スレオニン、苦みを呈するバリンおよびロイシンにおいてもチルド熟成区で有意な増加が確認された。一方、遊離プロリンは他のアミノ酸と比較し、熟成過程中での増加量が少ない傾向にあった。これらの反応には酵素が関わっており、氷温熟成では至適温度から大きく離れているために酵素活性が低下したことが要因と考えられる。平成27年度では、氷温熟成ではチルド熟成と比較し、筋肉内の遊離アミノ酸生成速度の遅延やイノシン酸の分解の抑制する結果が得られた。そのため氷温熟成はチルド熟成処理豚肉よりも長い熟成期間を有することが考えられる。平成28年度に実施予定の氷温熟成豚肉の官能検査に向け、最適熟成期間の決定に関するデータが揃ってきている。また同時に研究を進めている「氷温熟成による脂肪融点低下作用メカニズムの解明」については、脂質中の脂肪酸組成や脂質分子種などが作用している可能性が低いことがわかった。しかし、まだ脂肪融点低下の原因を突き止めるには至っていない。この理由として、当初は脂肪融点に関与しているのは脂質成分の変化であると考えていたが、脂質成分ではなく、他の成分が関与していることが予測された。この他の成分が何であるかを同定することが難しく、研究がうまく進んでいない。今後、油脂中に混入している脂質以外の成分に着目し、脂肪融点に影響を与えている成分の検討を続けて行く予定である。氷温熟成は0°Cから食品が凍り始める温度までの未凍結温度域で熟成をおこなう方法である。食肉の筋肉部の氷結点は約ー1.5°C付近であることから、氷温熟成はー1°C付近でおこなわれている。昨年度、私たちはー1°Cで豚肉を熟成することは、肉様うま味への寄与が大きいグルタミン酸、甘味を呈するアミノ酸であるアラニン・グリシン・セリン・スレオニン、苦みを呈するバリン・ロイシンの生成速度がチルド(+4°C)熟成より遅かった。氷温熟成ではアミノ酸生成に関わる酵素の至適温度から大きく離れているために活性が低下したことが要因と考えられた。今年度はもう一方のテーマである氷温熟成処理した豚肉について、食肉脂肪の滑らかさに関わる脂肪融点と遊離脂肪酸量を評価した。その結果、チルド熟成処理と比較し、氷温熟成処理7日目において、皮下脂肪部から抽出した脂質の融点(上昇融点)および遊離脂肪酸量が有意に低値を示した。また薄層クロマトグラフィーによる画像解析の結果、遊離脂肪酸はトリアシルグリセロール(TG)が1,2-ジアシルグリセロール(DG)に分解された時に生成していることが示唆された。豚筋肉中には、脂質加水分解酵素が存在することを明らかにされているために、熟成過程中に低温下でもリパーゼによりTGから遊離脂肪酸とDGが生成されると考えられる。本実験では1,2-DGのスポット濃度に2区間で変化が見られたことから、チルド熟成区でみられた遊離脂肪酸量の増加は、TGのsn-1位およびsn-3位から脂肪酸が切り出されたことによって起きたと考えられる。本研究より、氷温熟成処理した豚肉の皮下脂肪部において、脂肪融点の低下と遊離脂肪酸の生成抑制がみられたことから、氷温熟成豚肉を喫食した際に、より滑らかな食感が得られる可能性があることが示唆された。

今後、官能検査によって氷温熟成豚肉の食感の違いを明らかにする必要があると考えられる。平成27年度では、氷温熟成ではチルド熟成と比較し、筋肉内の遊離アミノ酸生成速度の遅延やイノシン酸の分解の抑制する結果が得られた。平成28年度では、氷温熟成によって得られる脂肪融点の低下と遊離脂肪酸の生成抑制がみられたことから、氷温熟成豚肉を喫食した際に、より滑らかな食感が得られる可能性があることが示唆された。これらのことから平成29年度に実施予定の氷温熟成豚肉の官能検査に向け、食味に及ぼす理化学的性状の変化に関するデータが揃ってきている。また同時に研究を進めている「氷温熟成による脂肪融点低下作用メカニズムの解明」については、脂質中の脂肪酸組成や脂質分子種などが作用している可能性が低いことがわかった。しかし、まだ脂肪融点低下の原因を突き止めるには至っていない。そのため、熟成中もリパーゼによって遊離脂肪酸生成やエステル交換反応が起きることが報告されている。脂肪融点低下の要因としてトリアシルグリセロール構成脂肪酸の分子種組成が変化している可能性もあるため、ガスクロマトグラフを用いて分析を行う予定である。これまでに氷温域での熟成処理を行った食肉をヒトが喫食した際の感覚については明らかになっていない。そこで今年度は、氷温熟成またはチルド熟成処理を行った豚肉について、官能評価試験を行い、食味特性を評価した。豚ロース部を同一個体から2本切り出した。1 cmの厚さに豚肉を切り出し、脱気・個包装した後、チルド(4°C)または氷温(ー1°C)庫で熟成を開始した。チルド熟成は21日、氷温熟成は49日で熟成を終了し、官能試験まで冷凍保存した。冷凍肉はー1°Cで12時間かけて解凍し、220°Cに設定したホットプレートで表面60秒、裏面90秒加熱した。試料肉の提示温度は20°Cとした。パネリストは、訓練された23名とした。「やわらかさ」「多汁性」「うま味」「脂の広がり」「脂の残留度」「脂っぽい香り」「肉様の香り」の評価項目について8段階評点法で行った。また、チルドおよび氷温熟成豚肉のどちらが好みであるか嗜好型官能評価も併せて実施した。パネリストは提示された豚肉が処理方法は分からない状態で官能評価を行った。嗜好型官能評価の結果を、7人はチルド熟成、16人は氷温熟成の豚肉を選択した。二項検定を行ったところp値= 0.047となり、統計的有意に氷温熟成処理した豚肉が好まれた。分析型官能評価の結果では、氷温熟成豚肉は脂の広がりが良い、また脂っぽい香りが強いと評価された。これまで氷温熟成処理豚肉において、皮下脂肪部の脂肪融点が低下することが報告されていることから、本結果は脂肪融点の低下が関与している可能性がある。また統計的有意差はなかったが、咀嚼時のやわらかさにおいて、氷温熟成豚肉でやわらかい傾向が確認された(p = 0.08)。今年度の結果から、氷温熟成処理した豚肉はチルド熟成と比較し、脂の広がりと脂っぽい香りが強くなり、ヒトに好まれる食味に変化することが考えられる。本研究では、氷温域での熟成処理(氷温熟成)による食肉の脂肪融点低下・呈味成分とヒトの食味への影響を解析し、食肉の食味向上技術としての確立を目的とした。分析型官能評価の結果において、氷温熟成豚肉は脂の広がりが良い、また脂っぽい香りが強いと評価された。
固体表面への機能集積による有機分子触媒反応の高効率化

今年度の研究では、固体表面の特異な反応場を利用した有機分子、金属錯体、あるいは表面官能基が関与する触媒反応の加速効果の解明を目指した。有機分子触媒を酸化物表面に固定化した触媒では、固定化後の触媒の種々分光法による構造解析や組成分析を行い、固定による構造変化の有無について解析を実施中である。種々の固定化方法を試み、それらが触媒活性および選択性に及ぼす影響を共同研究によって調査している。さらに、有機分子だけでなく、金属錯体を固定化した際の構造解析も同様に実施し、担体の表面官能基と錯体の協奏的な触媒作用によってアリル化反応が加速されることを見出した。特に、アリル化剤の中でも反応性が低く活性化が難しいとされているアリルアルコールの反応において、シリカ表面のSi-OH基の弱酸性質によってC-O結合の開裂が促されることを見出し、水のみを副生成物とする求核剤アリル化反応を実現した。固定化触媒であるため、反応後の分離も容易であり、実用性の高い合成反応系が確立できつつある。本成果に関しては既に論文を投稿、受理されており、学術誌の表紙に採択されるなど国内外で高く評価されている。加えて、有機分子そのものの新しい触媒作用に関しても研究を進めており、関連する総説論文を2件発表している。特に、シンプルなアンモニウム塩触媒が二酸化炭素の転換反応へ利用できることを既に見出しており、来年度へ向けて、これらの有機分子触媒の固定化と、固体表面での協奏的触媒作用について研究を進めてゆく。平成30年度の研究において、有機合成反応における活性を維持した状態での固体表面への有機分子触媒の固定化手法についてはほぼ確立することができ、それらの構造解析についても進めることができた。加えて、金属触媒を用いる系において固体表面で発現する新たな触媒作用を見出し、国際誌へ論文発表をすることができた。この発見は、有機分子触媒においても同様な表面協奏効果の発現へ向けて重要であると考えられる。さらに、有機分子触媒が液相で示す二酸化炭素変換反応における新たな触媒作用を発見し、この触媒系に関する総説論文を発表することができた。以上より、当該研究課題はおおむね順調に進展していると考えられる。2019年度の研究では、これまでに開発した固定化有機分子触媒の構造解析をさらに進展させるとともに、共同研究を通して触媒の調製方法や構造が、触媒活性および選択性に与える影響を明らかにし、さらなる高活性触媒の合成を試みる。既に高活性を維持した状態での固定化には成功しており、さらに研究を推進し、成果の発表を行いたい。加えて、昨年度の研究で見出した金属触媒における表面加速効果や、二酸化炭素変換に活性な有機分子触媒の固体表面への導入も行い、担体表面で発現する特異な触媒作用に関する研究を推進する予定である。
植物のZ-クリスタリン様タンパク質による酸化的ストレス防御機構の解明

シロイヌナズナcDNAライブラリーから酵母の酸化的ストレス耐性を増大する因子としてクローニングされたP1遺伝子はモルモット眼球レンズに含まれるゼータクリスタリン(zCr)と相同なタンパク質をコードする。前年度までに,Plタンパク質がNADPH:キノン還元酵素活性(1電子還元)およびアゾジカルボニル化合物をNADPHによって2電子還元する活性を有する新規な活性を持つ酵素であることを明らかにした。今年度は,酵素活性の解析に加え,P1タンパク質を過剰発現させたタバコ植物を用い,P1タンパク質の植物での機能について解析し,以下の点を明らかにした。1) P1タンパク質のプラストキノン還元酵素活性:大腸菌で発現させた組み替えP1タンパク質(rP1p)はNADPHを電子供与体とするプラストキノン(PQ)還元酵素活性を示すことを明らかにした。PQに対するKm値は25μMであった。2)シロイヌナズナでのP1タンパク質の局在性:rP1pに対する抗血清を用いた組織観察から,シロイヌナズナではP1タンパク質は葉肉細胞で特異的に発現し,細胞内で顆粒状に分布していることを明らかにした。3)タバコ生葉でのクロロフィル蛍光測定から,P1タンパク質を大量発現ざせたタバコでは葉緑体の循環的電子伝達活性が上昇していることを明らかにした。4) P1タンパク質を大景発現させたタバコは除草剤パラコートに対する耐性を獲得していた。以上の結果から,Plタンパク質は葉緑体でNADPH:plastoquinone oxidoreductaseの活性を発現し,光合成循環的電子伝達に寄与することが示唆された。シロイヌナズナcDNAライブラリーからクローニングされたゼータクリスタリン(zCr)相同遺伝子(P1)は酵母の酸化的ストレス耐性を増大する。P1タンパク質の植物での機能について,以下の点を明らかにした。1)P1タンパク質の酵素活性:大腸菌で発現させたP1タンパク質は,それと相同な哺乳動物zCrと同様のNADPH:キノン還元酵素活性(1電子還元)だけでなく,キノン類とは化学構造の全く異なるジアミドなどのアゾジカルボニル化合物をNADPHによって2電子還元する活性を有する。P1タンパク質はそれと相同なエノイルCoAレダクターゼ活性を示さない。モルモット眼球レンズのzCrはジアミド還元活性を示さない。すなわちP1タンパク質は新規な活性を持つ酵素である。2)P1タンパク質の組織分布:組織免疫法により,P1タンパク質は植物の葉の表皮細胞に多く発現していることを明らかにした。3)P1大量発現組み替えタバコのストレス耐性評価:P1遺伝子をタバコに導入し,P1のmRNA,タンパク質,ジアミド還元活性が野生株の10倍以上に増大したホモ接合体組み替えタバコ植物を得た。P1遺伝子導入により,幼植物の根の伸長のジアミドによる阻害が軽減された。一方,葉への様々な酸化的ストレス処理に対する耐性は増大しなかった。また,光酸化ストレスとして葉にパラコートを与え光照射したときのアスコルビン酸ラジカル生成量も野生株,組み替え体の間で差は認められなかった。以上の結果から,P1タンパク質は葉緑体で発生する光・酸素ストレスに対する防御ではなく,表皮からのストレス(細菌の侵入や機械的刺激)への過敏応答の際にみられる酸化還元反応に関与するのではないかと推測される。
細胞老化における核小体機能と細胞内エネルギー変化の分子機構の解明

細胞老化とは、さまざまなストレスにより不可逆的な増殖停止が誘導される状態である。細胞老化した細胞(以下老化細胞)は増殖を停止しているため、細胞内でのエネルギー消費は低下すると考えられてきた。しかしその一方で、老化細胞はアクティブな代謝活性やサイトカインなどの分泌を特徴としており、実際申請者らは老化細胞において脂肪酸代謝や解糖系の亢進によりエネルギー産生が高まっていることを報告している。このように細胞老化により細胞内のエネルギー状態は大きく変化していることが予想されるが、細胞老化における細胞の性質変化や細胞の生存維持に細胞内のエネルギー状態の変化がどのように関わっているのかは不明である。本研究では、細胞内最大のエネルギー消費の場であり、細胞内のエネルギー恒常性を司る核小体の機能に着目して研究を進めてきた。これまでに細胞老化において核小体が特徴的な形態に変化することをコンピュータプログラムによる形態特徴解析により明らかにした。またその形態変化に関わる転写因子をsiRNAスクリーニングにより同定した。この転写因子のノックダウンでは細胞老化において発現が誘導される遺伝子群の発現量が増加することがわかった。またこの転写因子が核小体機能に関わる遺伝子の転写調節領域に結合することを明らかにした。これらの結果は、この転写因子が核小体機能に関わる遺伝子の転写調節を行うことによって核小体におけるエネルギー消費を制御しており、その制御を緩めることが細胞老化の促進に寄与することを示唆した。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
カキ属植物におけるタンニン集積とその生理的役割に関する研究

わが国で古くから栽培されているカキ(Diospiros kaki)は、強い渋味を呈するタンニンを大量に含むという点できわめて特異な果樹であり、その起源については興味ある問題である。しかしながら、約190種存在するといわれているカキ属(Diospyros)の大部分は熱帯あるいは亜熱帯に分布しているため、日本で栽培されているカキが他のカキ属植物と比較した場合にどのような分類学的位置にあるのかは不明な点が多い。本研究では、熱帯あるいは亜熱帯に分布しているカキ属植物と日本の栽培ガキとの類縁性を検討するとともに、カキ属植物の特性であるタンニンに注目し、果実への集積機構およびその化学構造の差異を調べた。3.果実中のタンニン物質の化学構造をさきほどの種について調査したところ、D.rombifolia,D.mollis,D.wallichii,D.montanaにはタンニンがまったく含まれていないこと、D.ehretioidesのタンニン含量が極端に低いことが確かめられた。さらに、タンニンを含む種についてそのB環がカテコールであるかピロガロールであるかを調査したところ、D.decandra,D.rhodocalyx,D.ehretioidesはほとんどがカテコールであり、逆にD.gracilis,D.lotus,D.oleifera,D.virginiana,D.malabarica var.siamensis,D.areolata,D.glandulosaはピロガロールがほとんどであった。D.kakiについては、渋ガキではピロガロール型が多く、Constantの甘ガキについてはカテコールの割合が多かった。4.成葉からDNAを抽出することができた温帯性のカキ属植物5種を含む24種のカキ属植物から、PCRによってcpDNAの一部を増幅し、この増幅産物を10種類の制限酵素を用いて切断後、切断断片長のパターンにより、種の類縁関係をNJ法およびUPGM法によって調査した。その結果、D.kaki,D.lotus,D.virginiana,D.ehretioidesはいずれの制限酵素によってもその切断断片は同じパターンを示し、この4種がかなり近い関係にあることが明かとなった。また、D.oleiferaとD.glandulosaもD.kakiと関連が深いことが明かになり、カキの起源を考える上で興味深い結果であった。本年度のタイ国でのカキ属植物(Diospyros spp.)の探索の結果、28樹のカキ属植物から試料を採取することができた。このうち、種が特定できたもの13樹9種(うち果実が採取できたもの8種)と本学圃場に植栽されているD.kakiを含むカキ属植物5種(うち果実が採取できるもの4種)の計14種について、樹皮のEtOH摘出液の極大吸収波長、葉中のフラボノイド、果実中のタンニン細胞の特性及びその分布状態について調査し、栽培ガキ(D.kaki)との類縁性を検討した。その結果、以下の点が明らかになった。1.樹皮のEtOH抽出液の吸収極大は種によって特異性があり、吸収極大をもたない種、420nm、450nmあるいは480nmのいずれかの波長で吸収極大をもつ種、420と540nm、450と580nm、あるいは480と600nmの2つの波長で吸収極大をもつ種の7グループにわかれた。

D.kakiは420と540nmに極大をもち、分析した種ではD.glandulosaのみがこのグループに属した。2.葉のEtOH抽出液のHPLC分析から、合計7成分のフラボノイドの存在が認められた。このうち、D.mollisとD.decandraにはこれら7成分すべてが存在せず特異的であった。また、D.kakiは7成分のうち3成分をもっていていたが、D.kakiと同じ成分組成を示す種はなかった。3.調査した種のうち、4種のものには果実中にタンニン細胞が全く存在していなかった。また、D.decandraとD.malabarica var.siamensisではタンニン細胞が数十個集まって群として分布しており、特異性を示した。なおD.kakiと類似したタンニン細胞の存在様式を示した種はD.apiculataとD.glandulosaであった。今後、これらの結果を総合的に検討すると共に、分析を進め、順次成果を公表する予定である。なお、採取した試科で未同定のものは現在タイの研究分担者が種の同定を進めている。また、DNAレベルでの種間類縁性の調査についてもアメリカの研究分担者が分析方法を検討中である。本年度のタイ国でのカキ属植物(Diospyros spp.)の探索の結果、11種のカキ属植物の存在を新たに確認し、その試料を採取することができた。昨年度採取した試料と合わせると、タイ国に存在するとされているカキ属植物60種のうち、20種を採取できたことになる。これらの種に、本学圃場に植栽されているD.kakiを含むカキ属植物5種を加えた25種について、本年度は以下のような調査を行った。1.成葉よりDNAの抽出に成功した14種について、PCR法により葉緑体DNAの一部を増幅した後、それを種々の制限酵素で切断することにより、その制限断片長の多型を調査し(RFLP法)、種間の類縁関係を検討した。その結果、D.kaki、D.lotus、D.virginianaおよびD.ehretioidesの4種は調査した10種類の制限酵素でその切断断片長に差異が認められず、これらの種が系統分類学的にかなり近い関係にあることがわかった。また、D.rhodocalyxは調査した制限酵素について、いずれにおいても他の種とは異なった切断断片長を示し、調査したカキ属植物中での特異性が認められた。2.果実が採取できた15種について、その凍結乾燥粉末を用いて^<13>C-NMRスペクトルを分析した。その結果、縮合型タンニン中のカルボニル基と芳香族炭素のスペクトルである100から180ppmの範囲に現われるスペクトルにおいて、種によって顕著な差異が存在し、調査した15種を3つのグループに分けることができた。D.kakiはD.oleiferaおよびD.glandulosaと同じグループに属した。また、D.mollis、D.wallichii、D.rhombifoliaなど6種には果実中にタンニンが存在しないことが明らかとなった。
はめ込まれた多様体の特性数のREDUCEによる計算

R.Stongは1983年にコンパクト微分可能多様体が余次元3でユークリッド空間にはめ込まれているときに,その多様体の同境類を研究したが,次元が特別な形をしているときにの同境類は未決定であり,その最初のものは16次元に現れる。そこでREDUCEソフトを使って,余次元3でユークリッド空間にはめ込まれている多様体のWu類を書き出し,特性数を求めると全て0であることが解った。このことに要したプログラムはそれ程面倒なものではなく,他の次元にも応用可能である。REDUCEソフトは関係式の処理に強いという利点がある。使用したREDUCEのバージョンは3.2とかなり古いものである。それをMOドライブを付加したIBM IntelliStation Pentium IIIモデル上で使用したが,16次元の場合には充分であった。但し,次元を高くしてゆくと,次元の分割数は急激に増えるので,データの処理やプログラムには,PCのメモリーでは自ずから限界を生ずる。したがって,他の未解決の次元を処理する場合には,数式処理上の問題,特に,コンピューターのハード面での制約を考えねばならない。それは,いわゆる純粋数学と離れたコンピューター上の問題になり,更に進展を望むことが可能である。このように純粋数学で未解決のままになっている問題をコンピューターで処理することは今日の数学の大きな流れになりつつある。今後はこの流れの中で上記未解決問題の続きを考えて行きたい。この研究の目的は余次元が3でユークリッド空間にはめ込まれた(向きを考えない)多様体の同境類に関して、特殊な未決定の次元についてREDUCEソフトを用いて特性数を計算するものである。国外においては,A.Liulevicius, R.L.W.Brown, R.Stong等によって1970年代初めより研究されてきたが,最近では、佐伯修と菊地茂樹によって特異点論とも関連付けられている。11年度はIBMThinkpad570,MOデイスク読取装置等を設置した。IBMThinkpad570を設置した理由は持ち運びに便利であり,研究室内に設置されているデスクトップIBMとの互換性が良いからである。また,MOデイスク読取装置はプログラム処理によって派生するデーターの保存,および読み取りの為である。IBMThinkpad570とREDUCEソフトとプログラムを入れたフロッピー装置を持参して,Peter Hogan(アイルランドダブリン大),高村政志(北海道工業大)と直接会って研究連絡をとりつつ計算を進めている。特に,Peter Hoganは物理の相対性理論が専門であって,所属する大学ではREDUCEを伝統的に使っており,Wu類をStiefel-Whitney類によってあらわすプログラム処理の為の有益な情報をGeorges F.Bressange等から得ることが出来た。また,理工学部の新棟完成に伴うコンピューター設備ネットワークの充実によって研究が更に進み易い環境が整えられてきている。研究遂行上の参考文献を購入したが,12年度は11年度に得られた結果を研究会で発表して批評等を受け,大学院生のデーター処理により研究を更に進歩させる予定である。コンパクト微分可能多様体が余次元3でユークリッド空間にはめ込まれているとき,次元が特別な形の場合には,その多様体の同境類は未決定であった。その最初のものは16次元に現れる。そこで,16次元の多様体についてWu類を,REDUCEソフトを使って,多項式の係数を取り出すCOEFFを利用して全て書き出した。それ等は3つの文字に関する最大16次数の多項式であり,手計算では膨大な時間が掛かるが,現在のPCでは瞬時に結果が得られる。少し前までは,大型計算機でも時間が掛かっていたものが,PCで高速に計算されるということは,今後は純粋数学でも計算機を使った結果が多くなるものと予想される。すると13次元のWu類から,1次,3次法特性類をそれぞれ,W_1,W_3と書くと,例えば,(W_1)^4(W_3)^3を含む特性数は全て0であることが容易に解る。また,12次元のWu類は0であることも得られた。