hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
酵母などの微生物を用いたバイオ燃料電池の性能向上

高効率・低環境負荷のエネルギー変換システムとして注目されている固体高分子型燃料電池の燃料として,酵母により糖類を発酵させて得られるエタノールを含む液体(バイオエタノール)を,そのまま燃料電池に用いることを試みた.また貴金属触媒を用いずに,微生物(酵母など,人体に無害なもの)の代謝作用を利用して発電するバイオ燃料電池の発電性能向上を試みた.平板型のエタノール直接発電型固体高分子燃料電池(DEFC)のアノード側流路内において,独自の熱流動解析コード(GTTコード)による流動解析,PIVによる流速測定,可視化実験を行った.また,液体クロマトグラフによる副生成物の分析,濃度測定と数値解析を行った結果,流れの淀み点で,反応を阻害する副生成物(酢酸)の滞留が確認された.DEFCに適した流路形状として,副生成物排出能力が高く,かつ低圧力損失の形状を見出せた.流路の屈曲部(180度ターン)に着目し,その圧力損失を極力低減できるように遺伝的アルゴリズム(GA)を用いて流路形状の最適化を行い,直角に屈曲した場合より,圧力損失が約33%低い屈曲部流路形状を見出せた.また,独自開発の小型・超軽量の円筒型固体高分子燃料電池"Power Tube"にて交流インピーダンス測定を行い,燃料にエタノールを用いた場合,水素に比べて,反応抵抗が非常に大きいため性能が低いことが判った.酵母と蔗糖水溶液を用いるバイオ燃料電池の性能向上を図った結果,両極とも面積20cm^2の集電体を6枚持つ単セルで,最大10mW程度の出力が得られるようになった.また実用化に向けて,酵母を含むアノード溶液を固定化し,燃料の蔗糖水溶液が,炭酸ガスの圧力で自立的に循環するバイオリアクター方式のバイオ燃料電池を開発した.発電性能がやや低下するものの,ポンプなしで循環可能であることを確かめた.また,固定化した微生物の増殖過程について,GTTコードにより3次元数値解析を行い,その増殖過程を予測できることを示した.高効率・低環境負荷のエネルギー変換システムとして注目されている固体高分子型燃料電池の燃料として,酵母により糖類を発酵させて得られるエタノールを含む液体(バイオエタノール)を,そのまま燃料電池に用いることを試みた.また貴金属触媒を用いずに,微生物(酵母など,人体に無害なもの)の代謝作用を利用して発電するバイオ燃料電池の発電性能向上を試みた.平板型のエタノール直接発電型固体高分子燃料電池(DEFC)のアノード側流路内において,独自の熱流動解析コード(GTTコード)による流動解析,PIVによる流速測定,可視化実験を行った.また,液体クロマトグラフによる副生成物の分析,濃度測定と数値解析を行った結果,流れの淀み点で,反応を阻害する副生成物(酢酸)の滞留が確認された.DEFCに適した流路形状として,副生成物排出能力が高く,かつ低圧力損失の形状を見出せた.流路の屈曲部(180度ターン)に着目し,その圧力損失を極力低減できるように遺伝的アルゴリズム(GA)を用いて流路形状の最適化を行い,直角に屈曲した場合より,圧力損失が約33%低い屈曲部流路形状を見出せた.また,独自開発の小型・超軽量の円筒型固体高分子燃料電池"Power Tube"にて交流インピーダンス測定を行い,燃料にエタノールを用いた場合,水素に比べて,反応抵抗が非常に大きいため性能が低いことが判った.酵母と蔗糖水溶液を用いるバイオ燃料電池の性能向上を図った結果,両極とも面積20cm^2の集電体を6枚持つ単セルで,最大10mW程度の出力が得られるようになった.また実用化に向けて,酵母を含むアノード溶液を固定化し,燃料の蔗糖水溶液が,炭酸ガスの圧力で自立的に循環するバイオリアクター方式のバイオ燃料電池を開発した.発電性能がやや低下するものの,ポンプなしで循環可能であることを確かめた.また,固定化した微生物の増殖過程について,GTTコードにより3次元数値解析を行い,その増殖過程を予測できることを示した.本研究では,まずエタノールを直接用いる固体高分子型燃料電池(DEFC)を対象とした.エタノールは無害で,取り扱い易い上に,酵母とグルコース溶液からアルコール発酵して得ることができる.得られたバイオエタノール溶液を,自作のDEFC(独自のCast法で作製した膜電極接合体を使用)の燃料として用いたところ,純エタノール水溶液に近い発電性能を有することが確かめられた.エタノールを燃料とすると,その副生成物が流路内に滞留して触媒反応を阻害し,また燃料成分の拡散を低下させる.その対策として,アノード側の屈曲流路における液体燃料の流動状態を調べ,流路形状を改善した.本研究者らが開発した熱流動解析コード(GTTコード)により,屈曲流路における水の流動解析を行い,流路の屈曲部について,流れの淀みを少なくしつつ圧力損失を極力低減できるように,遺伝的アルゴリズム(GA)を用いて流路形状の最適化を試みた.その結果,直角に屈曲した流路に比べ,圧力損失が約33%低い流路形状を見出せた.また,エタノールをDEFCに供給するためにポンプを用いると,余計にエネルギーを消費することになる.そこで,補助動力を一切必要としない完全自立型の燃料供給装置として,酵母によるアルコール発酵の際に生じる炭酸ガスの圧力を利用してバイオエタノールを循環させる独自の自立型バイオリアクターを開発した.次に,貴金属触媒を用いずに,酵母の持つ酵素を生体触媒として利用するバイオ燃料電池を対象とし,その各構成要素が発電出力に及ぼす影響を調べるため,様々な条件の下で実験を行った.

バイオ燃料電池では,酸化剤の濃度が高くなるに従って出力が向上し,またメディエータの濃度および外部負荷抵抗は最高出力を発揮させる最適値を持つことが判った.結局,面積20cm^2の集電体を持つ単セルを用いた場合に,最大で2mW程度の出力を得ることができ,実用化の可能性のあることが示された.本研究では,高効率・低環境負荷のエネルギー変換システムとして注目されている固体高分子型燃料電池の燃料として,酵母により糖類を発酵させて得られるエタノールを含む液体(バイオエタノール)を,そのまま燃料電池に用いることを試みた.また.貴金属触媒を用いずに,微生物(酵母など,人体に無害なもの)の代謝作用を利用して発電するバイオ燃料電池の発電性能向上を試みた.平板型のエタノール直接発電型固体高分子燃料電池(DEFC)のアノード側流路内において,独自の熱流動解析コード(GTTコード)による流動解析と,PIVによる流速測定,染料による可視化実験を行った.また,液体クロマトグラフによる副生成物の分析と濃度測定,および濃度分布の数値解析を行った結果,流れの淀み点で,副生成物が滞留することが確認された.DEFCに適した流路形状として,副生成物排出能力が高く,かつ低圧力損失の形状を見出せた.独自に開発した円筒型の小型・超軽量の自立型固体高分子燃料電池"Power Tube"において,エタノールを燃料とした場合と水素を燃料とした場合について交流インピーダンス測定を行った.測定結果を比較した結果,両者で電解質・導体抵抗に差はないが,前者の場合は反応抵抗が後者に比べて非常に大きいため,性能が低いことが判った.酵母と蔗糖水溶液を用いるバイオ燃料電池の性能向上を図った結果,両極とも面積20cm^2の集電体を6枚持つ単セルで,最大10mW程度の出力が得られるようになった(なお,乳酸菌と牛乳を用いた場合は,発電性能がかなり低い).また実用化に向けて,酵母を含むアノード溶液を固定化し,燃料の蔗糖水溶液が,炭酸ガスの圧力で自律的に循環するバイオリアクタ方式のバイオ燃料電池を開発した.発電性能がやや低下するものの,ポンプなしで循環可能であることを確かめた.また,固定化した微生物の増殖過程について,GTTコードにより3次元数値解析を行い,その増殖過程を予測できることを示した.
県外に避難した者を対象とした避難所活動のための自治体保健師の活動指針の作成

本研究の目的は、「東日本大震災の発生に伴い、被災地から県外に避難した者を対象とした避難所活動における自治体保健師の活動と課題を明らかにし、被災地から県外に避難した者を対象とした避難所活動のための自治体保健師の活動指針を作成すること」である。本研究では、原子力災害により県外に避難した者を対象とした避難所活動に焦点化し、1)県外からの避難者を受け入れた自治体の保健師を対象としたインタビュー調査結果をふまえた活動と課題の分析、2)被災地から県外に避難した者を対象としたインタビュー調査結果から被災者が直面した困難を明らかにした。最終的に1)、2)をふまえ指針の素案について検討した。東日本大震災の発生に伴い、被災地から県外に避難した者を対象とした避難所活動における自治体保健師の課題を明らかにするために、被災地から県外に避難した者を対象とした避難所活動にかかわった、被災地以外の自治体の保健所保健師にインタビューを実施した。その結果、地元へ帰還する見通しが困難で避難生活が長期化している県外避難者への支援において、県外避難者の中には、地元に戻りたいと考えている者と、避難先の自治体に根付いて生活することを考えている者の双方がいることを理解したうえで支援していく必要性があるという課題が明らかになり、そのことが県外避難者の健康や生活に影響を与えているということが明らかになった。また、平常時に関係機関と構築していた良好なネットワークが県外避難者への健康や生活への支援において有用であったことが明らかになった。さらに、被災地から県外に避難した経験を有する者に対し、避難生活において健康に関して困難だったこと、困難を解決する上で役立ったこと等についてグループインタビューを実施した。インタビューの対象者(またはその家族)は何らかの健康問題を抱えており、避難者自身とその家族の健康を守る上で、避難所におけるタイムリーな健康相談や医療機関に関する情報の提供などが有用であったことが明らかになった。なお、研究代表者と研究分担者はグループインタビューの対象者が所属する県外避難者の自主的な会からの要請を受け、会の定例会に出向き健康教育をはじめとする健康支援活動を連動させながら本研究を実施した。平成27年度は、東日本大震災の発生に伴い、被災地から県外に避難した者を対象とした避難所活動における自治体保健師の課題を明らかにするために、1)東日本大震災において被災地から県外に避難した者を対象とした避難所活動にかかわった被災地以外の自治体保健師への調査の協力依頼、2)東日本大震災において被災地から県外に避難した者を対象とした避難所活動にかかわった自治体保健師の活動にかかわる文献からの情報収集を実施した。また、平成26年度に実施したグループインタビューの対象者である県外避難者が運営する自主的な会の要請を受け、会の定例会に出向き健康教育をはじめとする健康支援活動を連動させながら、活動指針の作成に役立てることを目的として避難生活において困難だったこと、困難を解決する上で役立ったこと等についても情報収集した。また、研究活動を通して得られたデータの一部を纏めた発表と研究目的遂行に役立つ情報収集を目的として学会に参加し、研究者との情報交換や研究に役立つ知見の情報収集を行った。平成27年度は自身が所属する大学の新設科目の科目責任者となり、授業設計と実際の授業運営に多くの時間を要した。また、所属領域が平成27年度日本ルーラルナーシング学会第10回学術集会の事務局として学会運営の準備に多くの時間を要した。また、平成28年度に日本地域看護学会第19回学術集会の事務局となっていることから、その事務局として準備に多くの時間を費やしている。これらのことから多忙を極める一年となり計画通りに進まず、遅れる結果となった。平成28年度は、東日本大震災の発生に伴い、被災地から県外に避難した者を対象とした避難所活動における自治体保健師の課題を明らかにするために、1)東日本大震災において被災地から県外に避難した者を対象とした避難所活動に関わった被災地外の自治体(市町村)保健師へのインタビュー調査、2)被災地から県外に避難した者を対象とした避難所活動に関わる文献等からの情報収集、3)平成26年度に実施したグループインタビューの対象者である県外避難者が運営する自主的な会の要請を受け、会の定例会に出向き健康教育をはじめとする健康支援活動を連動させながらも、活動指針の作成に役立てる事を目的として、避難所生活において困難だったこと、困難を解決する上で役立ったこと等についての情報収集、4)平成26年度、27年度に行ったインタビュー調査結果と当該年度実施した調査結果のデータ整理を実施した。県外からの避難者を受け入れた自治体保健師の活動に影響を与えた要因として、首長の方針、関係機関の方針があり、課題としては所属する自治体の住民への保健サービス提供と並行して、フェーズに応じた避難者のニーズ把握と健康課題に対応するための体制づくり、保健所や被災自治体、関係機関・職種との連携等に関する課題があった。課題への対応の例として、避難生活の長期化に伴う食事の問題についての関係機関・関係職種との連携、元の自治体の文化を考慮した精神的支援の実施等があった。平成29年度は、平成28年度までに実施できなかった被災自治体保健師、被災地外自治体の保健師への調査とデータ整理を行っていく予定である。

当初の計画よりもデータの収集や分析に想定以上に時間を要し、現所属における業務の遂行と並行して計画通りに実施することが困難であったため本研究の目的は、「東日本大震災の発生に伴い、被災地から県外に避難した者を対象とした避難所活動における自治体保健師の課題を明らかにし、被災地から県外に避難した者を対象とした避難所活動のための自治体保健師の活動指針を作成すること」である。本研究では、原子力災害によって被災県内から被災県外に避難した者を対象とした避難所活動に焦点化して実施した。最終年度は、1)県外からの避難者を受け入れた自治体の保健師を対象としたインタビュー調査結果や先行文献をふまえた自治体保健師の課題の分析、2)被災地から県外に避難した者を対象としたインタビュー調査結果から被災者が直面した困難を明らかにし、1)、2)を統合して、指針の素案を作成した。素案は、被災自治体保健師と避難者の避難先の受入自治体に分けてフェーズごとに整理した。また、帰還困難区域に指定された一被災自治体の避難所活動に焦点をあてて整理した内容や、旅館を避難所として提供した受入れ自治体に焦点をあてて整理した内容をふまえ、受入れ自治体の保健師の課題についても整理した。県外への避難が必要となるような大規模災害に対応したマニュアルとしては、全国保健師長会が作成した「大規模災害における保健師活動マニュアル」がある。このマニュアルにおいては放射線被害(被ばく)の支援対策に関する記載はあるものの、放射能に関する情報については「常に最新の知見・方針を確認することが重要」との記載もあり、本研究の成果は、原子力災害により県外に避難した者を対象とした避難所活動を実施する際の一助となりうると考える。本研究の目的は、「東日本大震災の発生に伴い、被災地から県外に避難した者を対象とした避難所活動における自治体保健師の活動と課題を明らかにし、被災地から県外に避難した者を対象とした避難所活動のための自治体保健師の活動指針を作成すること」である。本研究では、原子力災害により県外に避難した者を対象とした避難所活動に焦点化し、1)県外からの避難者を受け入れた自治体の保健師を対象としたインタビュー調査結果をふまえた活動と課題の分析、2)被災地から県外に避難した者を対象としたインタビュー調査結果から被災者が直面した困難を明らかにした。最終的に1)、2)をふまえ指針の素案について検討した。東日本大震災の発生に伴い、被災地から県外に避難した者を対象とした避難所活動における自治体保健師の課題を明らかにするために、被災地から県外に避難した者を対象とした避難所活動にかかわった、被災地以外の自治体(県庁・保健所・市町村)保健師へのインタビューを予定していたが、平成26年度は保健所保健師へのインタビューのみとなったため。平成28年度は平成26,27年度に実施予定であった被災地及び被災地以外の自治体保健師にインタビューを実施する。それを踏まえ、県外に避難した者を対象とした避難所活動のための自治体保健師の活動指針案を作成し、研究分担者および連携研究者と検討する機会をもてるようにする。また、平成26年度から実施している県外避難者への健康支援活動を通して、県外避難者が避難所で生活していた時の困難や、困難を解決する上で役立ったこと等についての情報収集を継続実施し、活動指針作成に反映させる。平成29年度は、平成28年度までに実施できなかった被災自治体保健師、被災地外自治体の保健師への調査とデータ整理を行う。
魚類のタウリン合成酵素の単離ならびに浸透圧による制御機構の解明

マダイ、ブリCSD遺伝子の単離と、マダイ、ブリ、スズキ、マツカワのCSD遺伝子の発現解析を行った。ダイおよびブリCSD遺伝子の全塩基配列を決定し、マダイおよびブリCSDは、88.8%の相同性を示し、ナイルティラピア、プラティ等と近縁であることを示した。また、マダイ、ブリ、スズキ、マツカワのCSDの発現を解析し、魚種ごとに差はあるものの、CSDの発現は主に幽門垂と肝臓で強く発現する傾向を明らかにした。タウリン生合成の主な経路で、システインスルフィン酸は、システインスルフィン酸脱炭酸酵素(CSD)により、タウリン前駆体であるヒポタウリンに変換される。海水魚はCSD活性が低いため、体内でタウリンを合成する能力が乏しく、経口投与する必要がある。そのため、海水魚のCSD遺伝子を単離し、その発現機構を解明する必要がある。そこで、マダイおよびブリのCSDの全塩基配列を決定した。その結果、マダイおよびブリのCSDは88.8%の相同性を示し、淡水魚のナイルティラピア、ブラティと近縁であることが示唆された。また,マダイ、ブリ、スズキ、マツカワから、脳、心臓、異、幽門垂、腸、肝臓、胆嚢、脾臓、腎臓、筋肉のCSDの発現解析を行った。マダイでは、脳、心臓、胃、幽門垂、肝臓、脾臓、腎臓で強く発現し、筋肉では発現が見られなかった。ブリでは幽門垂、肝臓で強く発現した。スズキでは、胃、幽門垂、肝臓、腎臓で強く発現した。マツカワでは、心臓、幽門垂、胆嚢で強く発現することがわかった。以上のことより、魚種によって発現組織は異なるが、CSDの発現は主に幽門垂と肝臓で強く発現する傾向が明らかになった。タウリン合成酵素の中から、魚類のタウリン合成において最も重要と考えられるシスタチオニン脱炭酸酵素をクローニングするため、既報のシスタチオニン脱炭酸酵素の塩基配列のうち、種の違いを超えて高度に配列が保存されている領域についてdegenerateなプライマーを設計して、各種の温度条件でPCRを行った。設計したプライマーの有効性を検討するため、マダイおよびブリの鰓、心臓、腸、幽門垂、肝臓、筋肉、脳、ひ臓、腎臓などからmRNAを定法により抽出し、cDNA合成キットを用いてcDNAを調整した。設計したプライマーによりPCRを行った結果、マダイのシスタチオニン脱炭酸酵素に相当するPCR産物と推定されるサイズのバンドを得ることが出来た。この塩基配列を基にしてRACE法によりマダイのシスタチオニン脱炭酸酵素の部分配列を決定した。また、上述のプライマーを参考にして、マダイとブリの各体組織からシスタチオニン脱炭酸酵素の発現解析を行った。その結果、マダイでは腸や幽門垂、ひ臓に強い発現が見られ、ブリでは腎臓、腸、幽門垂に強く発現することが明らかとなった。また、本プライマーによりヒラメ肝臓のシスタチオニン脱炭酸酵素の発現を解析することが可能であることが分かった。全長決定には至らなかったが、発現解析に必要なプライマーの設計は完了しており、ヒラメやブリでも発現解析が可能であることが明らかとなっている。広塩性を示すヒラメ、ニジマス、スズキなどについて各種体組織中の発現パターンを観察する。また、タウリン含量のの少ない試験飼料を作成して、一定期間給餌することにより、タウリン合成酵素の発言が変動するか否かを検討する。また、塩分の異なる飼育水を人為的に調節し、その飼育水中で一定期間飼育することにより発言応答を調べる。日本水産学会で成果発表を行うための旅費を計上した。それ以外は物品費として使用する予定である。
超高速瞬時処理アーキテクチャ

本研究では、超高速瞬時処理を実現するVLSIアーキテクチャとして、命令実行の際にALUを直列接続してRAW依存を解決するカスケードALUアーキテクチャを提案した。現行のアウトオブオーダアーキテクチャでは、大規模化により配線長が増加する部分でクリティカルパスが決まるため、今後のプロセスにおいて並列度とクロックを同時に向上させることが困難となるが、カスケードALUアーキテクチャでは、配線長が増加しない部分でクリティカルパスが決まるため、並列度とクロックの同時向上が維持できる。本研究では、サイクルレベルシミュレータを用いた評価を行い、提案アーキテクチャはプロセス微細化に対する性能スケーラビリティがあることを確認した。また、大規模化の際に問題となるカスケードALU内での長距離配線を減少させるブロック化手法を提案し、サイクルレベルシミュレータを用いた評価により、提案アーキテクチャは大規模化に関しても有効であることを確認した。また、カスケードALUアーキテクチャは実行する命令列の依存関係でサイクルタイムが変動するため、要求一応答ハンドシェイクプロトコルに基づいてデータ転送を行う非同期式実装に向いている。そこで、非同期事象駆動原理に基づく複合VLSIの設計支援環境として、遅延情報を利用した最適化を行うことが出来るSDIモデルに基づく非同期式システム設計支援CADシステムrAINOS」を開発し、超高速瞬時処理システムの設計容易化を実現した。さらに、知的瞬時処理に適したメモリアーキテクチャとして、メモリ階層自体の再構成とメモリ階層間データ転送をソフトウェアから制御するアーキテクチャを提案し、メモリ階層問データ転送を最適化してチップ外メモリアクセスを最小限に抑止するアルゴリズムに基づくコンパイラをワークステーション上に実装した。1.本年度は、非同期事象駆動原理に基づく複合VLSIシステムのチップアーキテクチャ・モデルとして、Cascade ALUアーキテクチャを採用した32ビット非同期スーパースカラプロセッサTITAC-3の性能評価を行った。現行のout-of-order実行アーキテクチャを用いたプロセッサでは、メモリに基づく構造でクリティカルパスが決定されるため、今後のプロセス微細化による性能の大幅な向上を期待することができないが、Cascade ALUアーキテクチャを採用したTITAC-3の性能はALU遅延のみの減少で大幅に向上し、プロセス微細化に対する性能スケーラビリティがあることがわかった。2.超高速処理性と省電力性能に優れた自己タイミング型パイプライン機構を徹底的に採用した複合化集積システム・アーキテクチャを構築する観点から、超高速ネットワークプロセッサへの応用に向けて、(1)超高速入出力機構等に適したパイプライン間データ転送制御回路、(2)メモリアクセスとその前処理・後処理を複合した命令のパイプライン実現による超高速IPアドレス検索方式を考案し、50MPPS(Packets Per Second)超の性能を達成できる見通しを得た。3.制御駆動ではなくデータ駆動原理を用いて外部から処理部へデータを迅速に渡すアーキテクチャについての検討を行った。本年度は特にメモリアクセスのトレース採取、及びメモリアクセスと外部データ処理部をシミュレートするためのベースとなるシミュレーション環境を作成し、評価を行った。評価結果から、現行のアーキテクチャでは処理部と外部のメモリ間のデータ転送の際にかかるレーテンシが処理部の高速な実行を妨げていること、及びデータの転送粒度を大きくすることでレーテンシの影響を低減できることがわかった。1.超高速瞬時処理を実現するVLSIアーキテクチャとして、非同期事象駆動原理に適したカスケードALU方式を提案しており、本年度は、プロセス微細化と性能向上との関係を検討・評価した。そして、ALU数を増加させてもALU間の実効的なデータ転送長を一定にできる、新しいALU間データパス構成方式と命令発行機構を提案した。評価の結果、この方式により、一般にプロセス微細化の際に問題となるデータ転送の配線長増加が性能を抑えてしまう問題を解決できることがわかった。また、最新のテクノロジにおける性能の見積りを行うため、非同期事象駆動原理において重要となる基本素子ライブラリを0.13umルールを用いて実現した。さらに、瞬時処理アーキテクチャを実現する回路構成として、ダブルバッファ構成のDDL回路を用いた非同期式パイプラインを提案し、評価を行った。その結果、従来の非同期式パイプラインよりも高いスループットを容易に実現できることがわかった。

2.知的瞬時処理に適したメモリアーキテクチャとしてプロセッサチップ上にアドレス指定可能な主記憶を搭載するものを提案している。今年度はこのアーキテクチャをレジスタトランスファレベルで設計し、VDECの0.35umライブラリを用いてスイッチレベルまで合成した。その結果提案するアーキテクチャは従来のキャッシュメモリアーキテクチャと比べ、面積増加は殆どなく周波数に与える影響も小さいことがわかった。また、今後の技術動向を踏まえ、外部メモリのレーテンシが増えバンド幅が狭くなった場合の評価も行い、その場合の性能低下が、提案するアーキテクチャでは従来のキャッシュメモリアーキテクチャに比べ格段に抑えられることがわかった。さらに、外部メモリへのアクセス頻度が抑えられるため、消費電力の観点からも有利であることもわかった。本研究では、超高速瞬時処理を実現するVLSIアーキテクチャとして、命令実行の際にALUを直列接続してRAW依存を解決するカスケードALUアーキテクチャを提案した。現行のアウトオブオーダアーキテクチャでは、大規模化により配線長が増加する部分でクリティカルパスが決まるため、今後のプロセスにおいて並列度とクロックを同時に向上させることが困難となるが、カスケードALUアーキテクチャでは、配線長が増加しない部分でクリティカルパスが決まるため、並列度とクロックの同時向上が維持できる。本年度は、大規模化に関しても性能のスケーラビリティがあることをサイクルレベルシミュレータにより確認した。さらに、大規模化の際に問題となるカスケードALU内での長距離配線を減少させるブロック化手法を提案し、サイクルレベルシミュレータを用いて評価してその有効性を確認した。また、カスケードALUアーキテクチャは実行する命令列の依存関係でサイクルタイムが変動するため、要求-応答ハンドシェイクプロトコルに基づいてデータ転送を行う非同期式実装に向いている。そこで、非同期事象駆動原理に基づく複合VLSIの設計支援環境として、遅延情報を利用した最適化を行うことが出来るSDIモデルに基づく非同期式システム設計支援CADシステム「AINOS」を開発し、超高速瞬時処理システムの設計容易化を実現した。また、知的瞬時処理に適したメモリアーキテクチャとして、メモリ階層自体の再構成とメモリ階層間データ転送をソフトウェアから制御するアーキテクチャを提案しており、今年度はメモリ階層間データ転送を最適化し、チップ外メモリアクセスを最小限に抑止するコンパイルアルゴリズムを提案し、その一部をワークステーション上に実装した。
合成開口脳磁気計測法による神経活動の非侵襲3次元解析法の開発と臨床応用

脳内神経活動はある空間的広がりを持った領域で行われるため、脳磁気解析において信号源を単一ないし複数の仮想双極子で代表する従来の等価電流双極子解析法には大きな問題があった。私どもは合成開口法を応用して空間解像能を向上させ、頭蓋内の任意の空間における電気活動を抽出する方法を開発した。脳の電気的固有律動の同期あるいは脱同期現象は神経活動と密接に関連する。本法を用いて種々の脳活動にともなう各領域での神経活動の周波数ごとの信号強度変化の統計学的解析(SAM統計解析法)により、それぞれの神経活動に関与する領域の局在と時間経過を検討した。運動機能に関して、正常被験者を対象に各周波数ごとに賦活される領域を計測した。その結果、運動発現に両側大脳半球が関与すること、運動のコントロールに利き手による脳の半球優位性が存在していることが明らかになった。さらに、運動障害患者の解析より、一次運動野損傷と非一次運動野損傷における運動機能発現の違いが解明されつつある。感覚情報処理に関しては従来非侵襲的な計測が不可能であった高周波律動の関与を明らかにした。高周波律動は皮質微小回蕗を形成する視床皮質投射線維や皮質抑制介在ニューロンの活動を反映していると考えられ、大脳皮質に広く分布する抑制系のメカニズムとの関連を追究している。言語処理関連脳活動に関しては、賦活部位の時間推移を検討したところ、黙読課題においても視覚野、感覚性言語野、運動性言語野の経時的賦活を明かとした。賦活部位とそれが担う機能との相関はさらに追究が必要である。また、本法により仮想の脳表電極や深部電極を無数に設置したかのように頭蓋内電気活動を抽出することができる(SAM仮想センサー法)。これを用いて従来不可能であった多源性あるいは急速に伝播するてんかん性異常波の起源を明らかにすることができ、新しいてんかん手術法の開発を行っている。私どもはデジタル信号処理技術のひとつである合成開口法を応用して空間解像能を向上させ、頭蓋内の任意の空間における電気活動を抽出する方法を開発した。その結果、賦活局在は従来の知見とおおむね合致しているが、各周波数ごとに脱同期を生じる領域は少しづづ異なっており、運動機能発現の過程における複数の神経回路の関与が示唆された。高周波律動は皮質微小回路を形成する視皮質床投射線維や皮質抑制介在ニューロンの活動を反映していることが最近明らかにされており、大脳皮質に広く分布する抑制系のメカニズムとの関連が示唆されている。この神経機構により感覚が弁別して認識されているとも考えられており、大脳生理学的にも興味ぶかい。言語処理関連脳活動に関しては、ミリ秒単位で賦活部位の時間推移を検討したところ、黙読課題においても視覚野、感覚性言語野、運動性言語野の経時的賦活が明らかとなった。

また、本法を応用すれば、いわば仮想の脳表電極や深部電極を無数に設置したかのように頭蓋内電気活動を抽出することができ、脳内異常神経活動の起始と伝搬過程を明らかにすることができる(SAM仮想センサー法)。これを用いて新しいてんかん手術法の開発を行っている。脳内神経活動はある空間的広がりを持った領域で行われるため、脳磁気解析において信号源を単一ないし複数の仮想双極子で代表する従来の等価電流双極子解析法には大きな問題があった。私どもは合成開口法を応用して空間解像能を向上させ、頭蓋内の任意の空間における電気活動を抽出する方法を開発した。脳の電気的固有律動の同期あるいは脱同期現象は神経活動と密接に関連する。本法を用いて種々の脳活動にともなう各領域での神経活動の周波数ごとの信号強度変化の統計学的解析(SAM統計解析法)により、それぞれの神経活動に関与する領域の局在と時間経過を検討した。運動機能に関して、正常被験者を対象に各周波数ごとに賦活される領域を計測した。その結果、運動発現に両側大脳半球が関与すること、運動のコントロールに利き手による脳の半球優位性が存在していることが明らかになったさらに、運動障害患者の解析より、一次運動野損傷と非一次運動野損傷における運動機能発現の違いが解明されつつある感覚情報処理に関しては従来非侵襲的な計測が不可能であった高周波律動の関与を明かにした高周波律動は皮質微小回路を形成する視床皮質投射線維や皮質抑制介在ニューロンの活動を反映していると考えられ、大脳皮質に広く分布する抑制系のメカニズムとの関連を追究している言語処理関連脳活動に関しては、賦活部位の時間推移を検討したところ、黙読課題においても視覚野、感覚性言語野、運動性言語野の経時的賦活を明かとした賦活部位とそれが担う機能との相関はさらに追究が必要であるまた、本法により仮想の脳表電極や深部電極を無数に設置したかのように頭蓋内電気活動を抽出することができる(SAM仮想センサー法)これを用いて従来不可能であった多源性あるいは急速に伝播するてんかん性異常波の起源を明らかにすることができ、新しいてんかん手術法の開発を行っている
税と補助金を課した複数集団進化ゲームモデルの構築とその利己的ルーティングへの応用

利己的なプレイヤーからなる複数集団の相互作用において,統制者が税と補助金を課すことで全集団を目標状態に導こうとするモデルを提案し,目標状態が安定となる条件を明らかにした.また,複数ソース-単一シンクのネットワークにおける利己的ルーティングを複数集団進化ゲームとしてモデル化した.このモデルにおいて,プレイヤーの利己的な行動によって生じるブライスのパラドックスの起こる条件について詳細に調べた.利己的なプレイヤーからなる複数集団の相互作用において,統制者が税と補助金を課すことで全集団を目標状態に導こうとするモデルを提案し,目標状態が安定となる条件を明らかにした.また,複数ソース-単一シンクのネットワークにおける利己的ルーティングを複数集団進化ゲームとしてモデル化した.このモデルにおいて,プレイヤーの利己的な行動によって生じるブライスのパラドックスの起こる条件について詳細に調べた.本研究の目的は,利己的なプレイヤーからなる複数集団間の相互作用により生じる社会問題を分析し,問題解決に導く制御手法を確立することである.さらにその結果を,異なる送信元と送信先でデータを送信する複数種類のフローのルーティングに適用することで,利己的に振る舞うホスト間の利益を調停し,ネットワーク資源をより有効に活用するための制御手法を確立することを目指す.本年度は,統制者が税と補助金を課すことで複数集団の相互作用に介入し,全集団を目標状態に導こうとする複数集団進化ゲームモデルを提案し,その性質を調べた.複数集団のゲームのモデルとして,各プレイヤーの利得が,自身の戦略と他の集団の集団状態に加えて,自身の属する集団の状態にも依存する状況を考える.この複数集団ゲームに対し,政府が集団毎に異なる税と補助金を課すことで全集団を目標状態に導こうとする以下の2つのモデルを提案した.集団毎に異なる(1)一定額の税,(2)一定の税率の税を各集団内のプレイヤー全員に一律に課すモデルである.両モデルにおいて,政府は各集団に交付する補助金の総額と各集団の目標状態とを決定する.補助金は,目標状態に依存した割合で各戦略をとるプレイヤーに配分され,同じ戦略をとるプレイヤーで等分割される.これらの複数集団ゲームにおいて,各集団の戦略分布の変化を表す税と補助金を課した複数集団レプリケータダイナミクスをそれぞれ定式化し,目標状態に対応する平衡点を局所・大域漸近安定とするのに必要な税額・税率と補助金の条件を明らかにした.また,複数のソース-シンクを持つネットワークでの利己的ルーティングへの応用に向けた準備として,すでに提案した単一のソース-シンクを持つネットワークにおいて,税を課すことで伝送遅延が最小となるフローを安定化する手法について,具体的なアルゴリズムを与え,ネットワークシミュレータを用いてその有効性を示した.本研究の目的は,利己的なプレイヤーからなる複数集団間め相互作用により生じる社会問題を分析し,問題解決に導く制御手法を確立することである.さらにその結果を,異なる送信元と送信先でデータを送信する複数種類のフローのルーティングに適用することで,利己的に振る舞うホスト間の利益を調停し,ネットワーク資源をより有効に活用するための制御手法を確立することを目指す.本年度は,複数集団間の相互作用のモデルとして,集団間の相互作用の割合に偏りのあるモデルを新たに提案し,2集団の場合の平衡点の安定条件を調べた.ネットワークの制御への応用に関しては,送信元が複数で送信先が1つの場合の利己的ルーティングを,1つの送信元-送信先間のフローを1つの集団と考えることで複数集団進化ゲームによってモデル化し,その性質について調べた.送信元が1つの場合の利己的ルーティングにおいてデータの伝送遅延が最小となるフローが実現されない状況としてはプライスのパラドックスがよく知られている.しかしながら,複数の送信元が混在する状況では,各送信元からのフローの伝送遅延の間にトレードオフが存在し,単純に最小遅延フローを考えることはできない.そこで,パレート最適の概念を導入することでプライスのパラドックスを,送信元が複数の場合に拡張した・さらに,送信元が2つの場合に限定して拡張したプライスのパラドックスが生じる条件について明らかにした.また,複数集団進化ゲームの別の工学的問題への応用として,ある領域を効率的にセンシングするために複数のセンサを配置する被覆制御問題を考えた.センサの位置を重心座標系で表現することでポテンシャルゲームに変換し,進化ゲームのレプリケータダイナミクスを用いることで,最適なセンサ配置を分散的に求める手法を提案した.本研究の目的は,利己的なプレイヤーからなる複数集団間の相互作用により生じる社会問題を分析し,問題解決に導く制御手法を確立することである.さらにその結果を,異なる送信元と送信先でデータを送信する複数種類のフローのルーティングに適用することで,利己的に振る舞うホスト間の利益を調停し,ネットワーク資源をより有効に活用するための制御手法を確立することを目指す.統制者が税と補助金を課すことで全集団を目標状態に導こうとする複数集団進化ゲームモデルを,複数の送信元と複数の送信先との間で行われる利己的ルーティングにおけるブライスのパラドックスの解消に応用することを考えた.送信元と送信先が1つずつの場合は,最適なフローとして最小遅延フローを考えることができるが,複数の送信元が混在する状況では,フローのパレート最適性を考える必要がある.そこで,ブライスのパラドックスの定義として,近年提案された「均衡がパレート最適ではない」という新しい定義と,「あるネットワークに経路を追加したにもかかわらず均衡での伝送遅延が増える」という古典的な定義を,各送信元からの平均遅延の関係と,均衡のパレート最適性を元に分類し,新しいパラドックスが古典的なパラドックスを包含する概念であることを示した.

これにより,ネットワークの非効率性を解消するには,新しい定義に基づくパラドックスを解消する必要があることを明らかにした.また,ポテンシャルゲームの利己的ルーティング以外の工学的問題への応用にも取り組んだ.特に,障害物のある領域に対して適切にセンサを配置する被覆制御問題を考え,ポテンシャルゲームを用いて最適なセンサ配置を求める手法を提案した.さらに,複数のプロセッサ要素とそれらを相互に接続する通信ネットワークを1つのチップ上に実装したMP-SoCと呼ばれるアーキテクチャにおける,タスクの実行時間の短縮だけではなく温度上昇の抑制を考慮した周波数最適化に対して,ポテンシャルゲームの性質を用いた最適化手法の提案を行った.
ウェルナー早老症の原因遺伝子の異常を片側のアレルにのみ持つヒトの発癌率

一般の骨軟部腫瘍・甲状腺癌において,Werner症候群の原因遺伝子(WRN)がどのような役割を果たしているか検討するために,癌研究所で診断された一般の甲状腺癌68例,および骨軟部腫瘍55例の患者において,正常組織におけるヘテロの生殖細胞変異(germline mutations)を検討した.その結果,わが国のWerner症候群患者の50%を占めるmut4という変異を,骨軟部腫瘍例で1例,甲状腺癌症例で1例の計2例(1/62)の頻度で認めた.これから,WRNにおける変異の全頻度は1/31と推定される.これは,常染色体劣性遺伝病であるWerner症候群の発生頻度(50万人100万人に1人)で推定される一般集団における頻度200500人に1人より圧倒的に高い.このことから,WRNの変異は一般集団の骨軟部腫瘍や甲状腺癌の発生にも,重要な役割を果たしていると推定される.さらに,症例数を増やして確かめるとともに,癌を発症したヒトではなく,一般集団におけるWRN変異の頻度自体を推定する必要がある.一般の骨軟部腫瘍・甲状腺癌において,Werner症候群の原因遺伝子(WRN)がどのような役割を果たしているか検討するために,癌研究所で診断された一般の甲状腺癌68例,および骨軟部腫瘍55例の患者において,正常組織におけるヘテロの生殖細胞変異(germline mutations)を検討した.その結果,わが国のWerner症候群患者の50%を占めるmut4という変異を,骨軟部腫瘍例で1例,甲状腺癌症例で1例の計2例(1/62)の頻度で認めた.これから,WRNにおける変異の全頻度は1/31と推定される.これは,常染色体劣性遺伝病であるWerner症候群の発生頻度(50万人100万人に1人)で推定される一般集団における頻度200500人に1人より圧倒的に高い.このことから,WRNの変異は一般集団の骨軟部腫瘍や甲状腺癌の発生にも,重要な役割を果たしていると推定される.さらに,症例数を増やして確かめるとともに,癌を発症したヒトではなく,一般集団におけるWRN変異の頻度自体を推定する必要がある.ウェルナ-症候群(成人型早老症)は,骨軟部腫瘍,悪性黒色腫,髄膜腫などの非上皮性腫瘍や甲状腺癌などを多発する癌好発症候群でもあることが,我々の研究によって明らかとなっている.またその原因遺伝子(WRN)も単離された.劣性遺伝病なので,父母からの2つのアレルの両方に異常なWRNを持たないと,Werner症候群は発症しないわけであるが,一方にのみ異常を持つ個体がどのような表現型(腫瘍も含め)を持つか,よく判っていない.本研究では,一般の甲状腺癌および骨軟部腫瘍において,WEN遺伝子における突然変異がどの程度関与しているかを調べている.対象としている腫瘍は,Werner症候群で増加している甲状腺癌,骨軟部腫瘍である.これまでに一般の骨軟部腫瘍患者30例およびおよび甲状腺癌患者67例について,末梢血白血球を用いて,WRN遺伝子のgerm line変異(Mut1,4,6)を検討した.この3種類の変異で,全Werner症候群患者の75%を占めることが確認されている.その結果,各々で1例ずつのheterozygousな変異を見いだした.変異の種類はいずれも,我が国のWerner症候群患者の半数を占めるMut4であった.一般集団におけるWRN遺伝子変異は,数100人に1人と見積もられているので,今回の頻度が全体を代表すると仮定すると,約1020倍も高い.まだ1例ずつしか検出していないので確定的なことは言えないが,WRN遺伝子の一方の変異が,一般集団で甲状腺癌や骨軟部腫瘍の発生に関与している可能性が出てきた.今後は,いっそう例数を増やして検討する.本研究では,一般の甲状腺癌および骨軟部腫瘍において,WRN遺伝子における突然変異がどの程度関与しているかを調べているが,本年はさらに一般の骨軟部腫瘍患者25例およびおよび甲状腺癌患者1例について,末梢血白血球および保存パラフィンブロックを用いて,WRN遺伝子のgermline変異(Mut4)を検討した.これで甲状腺癌68例,および骨軟部腫瘍55例の患者において検討したことになる.その結果,わが国のWerner症候群患者の50%を占めるmut4という変異を,骨軟部腫瘍例で1例,甲状腺癌症例で1例の計2例(1/62)の頻度で認めた.これから,WRNにおける変異の全頻度は1/31と推定される.これは,常染色体劣性遺伝病であるWerner症候群の発生頻度(50万人100万人に1人)で推定される一般集団における頻度200500人に1人より圧倒的に高い.このことから,WRNの変異は一般集団の骨軟部腫瘍や甲状腺癌の発生にも,重要な役割を果たしていると推定される.さらに,症例数を増やして確かめるとともに,癌を発症したヒトではなく,一般集団におけるWRN変異の頻度自体を推定する必要がある.
音フィードバック手動制御系のための適応型音響ディスプレイの開発

ステレオヘッドホンにより提示される音信号により聞き手に空間内の任意の位置に仮想的に音源が存在するような知覚を与える「仮想音像定位」技術は,その原理から聞き手により高い定位感を感じる場合とそうでない場合があることが知られている.本研究では,聞き手が誰であっても次第に高い定位感を感じることが出来るような提示音を適応的に構成することのできる音響ディスプレイシステムの一構成法を提案した.本研究では,手動フィードバック制御系における情報フィードバックの手段として視覚以外の感覚器である聴覚を利用する「音フィードバック手動制御系」の将来的な実用化を睨み,情報提示手段である音響ディスプレイの開発を行う。事前検討において、いくつかの音響ディスプレイの実装形態を比較検討したが、人間が制御に利用する制御量・目標値・偏差などの信号を移動する音像の位置情報としてフィードバック提示した時に、手動制御系の制御性能が最も高くなることを確認した。そこで本研究では、音像定位を実現する音響ディスプレイを検討の対象としている。頭外音像定位伝達関数(SLTF)を提示音像へ畳み込みステレオヘッドホンを通じて受聴者へ提示することで音像定位を実現させる場合、頭部や耳介、外耳道等の形状の個人差が原因となり、音像定位の精度が劣化することが知られている。そこで、今回の研究課題では、この個人差による定位性能の劣化を受聴者の認知情報を含むと考えられる手動制御系における制御動作等の信号を用いて適応的に修正し、「使用しているうちに個人差を吸収し利用者に合ったSLTFを形成する」ように構成された音響ディスプレイの構成方法を提案することを目標とし、研究を実施する。研究では、まず音像定位に関する各種伝達特性の測定から始め、音像定位の検証を行うための実験プログラム、音響ディスプレイを含む音フィードバック手動制御実験を行うための実験プログラムの開発を行った。これと並行して、本研究の成果の根幹部分である音響ディスプレイの適応的調整機能実現に向けた理論的検討を進め(現在継続中)、開発した適応型音響ディスプレイの効果を体感できる最終的なデモプログラムの作成へと進めていく計画である。ステレオヘッドホンにより提示される音信号により聞き手に空間内の任意の位置に仮想的に音源が存在するような知覚を与える「仮想音像定位」技術は,その原理から聞き手により高い定位感を感じる場合とそうでない場合があることが知られている.本研究では,聞き手が誰であっても次第に高い定位感を感じることが出来るような提示音を適応的に構成することのできる音響ディスプレイシステムの一構成法を提案した.本年度はまず,申請課題に関する検討を進める上で必要不可欠となる頭部伝達関数(以下「HRTF」)の実データを得るため、測定実験系を構成して測定実験を実施した。測定対象はダミーヘッドおよび実際の人間被験者3名とし、民間企業のレンタル無響室を借用して実験した。測定の分解能については、正中面を基準にして方位角方向に左右±90度を5度刻みで、仰角については水平面、-15度、-30度の3通りとした。本課題では、HRTFをどのようにモデル化するかによって次年度以降で検討すべき伝達関数チューニングの方法が複数想定されるため、後のモデル化手法の変更に対応できるよう同定に利用する入出力信号をマイクロフォンを用いて実際に採取し、WAVファイルとして記録、その上で頭部伝達関数の数式モデルの同定を行うこととした。本年度はまず相関関数に基づく周波数領域での解析を行い、測定対象1つに対して111個のゲイン・位相特性を計算,それを逆フーリエ解析することで得られるインパルス応答信号群を,対応する者に対するHRTFデータベースとした。次いで、このデータベースに含まれるインパルス応答信号を音信号に畳み込むことで空間内の特定方位角・仰角を存在位置とする仮想音源を構成し、頭部伝達関数測定実験の被験者と同一の者に提示して音像定位誤差を測定した。以上の結果を踏まえた頭部伝達関数補正の初歩的な試みとして、提示音に対する回答のずれの値を用いてインパルス応答信号を補間補正する簡易なアルゴリズムを構成し、音像定位実験を行うことでその効果を検証した。本年度の研究では,ステレオヘッドフォンを通じて提示される音響信号を仮想的に頭外に定位させる仮想音像定位の精度向上を目指して検討を進めた.頭外音像定位に関する近年の先行研究において,音響信号の伝達特性の個人差は,外耳道入口から鼓膜までの音響信号の伝達特性である外耳道伝達関数(ECTF)に特に顕著に現れ,空間音響伝達関数(SSTF)にはあまり個人差がないことが示唆されている.そこで本年度は,音響伝達特性に含まれる個人差の調節対象として音源の角度に依存しないECTFに着目し,この調節を試みた.まず複数の被験者に対してECTFを同定する実験を行った.ステレオヘッドフォンに対する入力信号を入力,鼓膜前に設置したマイクロフォンにより採取される信号を出力として周波数領域においてECTFを同定した.このECTFの逆フィルタを仮想音像定位精度評価実験プログラムに組み込み, SSTFは昨年度の実験で測定されたHRTFデータを用いて構成して仮想音像の頭外定位評価実験を行った.その結果,複数方向の仮想音像に対する定位誤差絶対値の平均が小さくなった被験者と,効果が見られなかった被験者に分かれた.そこで,更なる定位精度の向上を目指し, ECTFの位相を定位誤差量に基づいて調節することでECTFの個人差に対応しようとするアルゴリズムを試行した.しかし,この調節スキームを組み込んだ場合でも,定位誤差絶対値の平均が小さくなる事例と悪化する事例の両方が存在した.

このような結果になった原因として,今回構成した修正アルゴリズムが定位誤差を即座に位相修正に反映させるものであったために, ECTF自体が振動的になったことがあると考えている。人間がフィードバック制御系のコントローラとして機能する,いわゆる手動制御系において,人間が制御対象の状態を把握する手段として音情報を用いる「音フィードバック手動制御系」について,その制御性能向上を目指した研究を行っている。具体的な制御性能向上の手段は,制御量を移動する仮想音像の位置として制御者である人間に正確に制御量を伝えるでことであり,このため,ヘッドホン受聴にて頭外の指定方向に仮想音像を定位させる「頭外音像定位」における定位精度の向上を主眼に各種検討を行ってきた。主たる考え方は,頭外音像定位に関係する伝達関数を被験者の制御動作に応じて適応的に調節することである。2009年度の研究では,頭外音像定位を構成する要素のうち個人差が顕著であり,かつ角度依存性がない「外耳道伝達関数(ECTF)」を調整の対象とし,まず被験者個人に該当する外耳道伝達関数を9次のMAフィルタとして同定し,このフィルタに直列にゲインおよび位相シフト量を接続し,追従偏差信号に応じてECTFのゲイン及び位相を全帯域において一応に上下させる簡易な適応調節機構を導入し,複数被験者による評価実験を行った。その結果,以下の結果が得られた。1.両耳間強度差を強調する補正は,制御性能向上(追従誤差の低下)に効果があった。補正量は,信号が飽和しない範囲において補正の感度が高いほど効果が高かった。また,提示する音像として500Hzの純音を用いた場合と3000Hzの純音を用いた場合では,3000Hzの音を用いた場合のほうが制御性能の向上が大きかった。2.両耳間位相差については,補正の感度の強弱に対する制御性能指標の値の変化がまちまちで,補正量の大小と制御成績の間には相関は見られなかった。特に,位相差を大きくっけた音像を提示した場合,一音に聞こえず左右別々の音が鳴っているように聞こえることがあった。3.両耳間強度差の強調と両耳間位相差の強調を併用した場合も,補正の効果は見られなかった。本研究では,ステレオヘッドホンを利用して頭外音像定位を実現する技術について,その定位性能を悪化させる要因である頭外音像定位伝達関数(SLTF)の個人差を適応的に補正する能力を持った音ディスプレイの開発を行った.まず,昨年度の研究においてSLTFを計算する前段階に行った,外耳道伝達関数(ECTF)の測定系を再構築し,信頼に足る測定結果が得られるようにした.次いで,SLTFの個人差の適応的吸収を行うことのできるSLTF調整システムを構築した.このシステムでは,個人差が顕著であるとされるECTFについて,5kHzまでの帯域を複数に分割し,その帯域ごとにゲインを補正する係数を置き,その係数を適応的に調節することで仮想音像の定位精度向上を漸近的に達成する構成とした.係数の調整
高次視覚野の計算理論に基づくワンショット学習モデル

ワンショット学習は、脳の最も驚くべき汎化能力の一つである。例えば、顔画像を一例だけ覚えておくだけで、どの方向を向いた顔を見せられても認識できる。ワンショット学習は、人工知能分野でも時折取り上げられる難問であるが、決定的なアルゴリズムはまだなく、黎明期の技術である。本研究では、神経科学における高次視覚野の理論的・実験的知見と、深層生成学習という近年の機械学習技術を融合することにより、高性能なワンショット学習の人工実現を目指す。
平面衝撃波‐等方性乱流干渉の可視化実測および統計量データの活用

本研究では、独自開発した対向衝撃波管を機能拡充し、それを活用して実験データを取得し、解析することを主眼とする。右向きの格子乱流と左向きの右透過衝撃波の干渉を、可視化計測部で診断計測する。なお、隔膜破断は空圧アクチュエーターで駆動された撃針によって行い。その動作タイミングは、電気信号によって制御される。(1)対向衝撃波管の拡充整備:現有の対向衝撃波管(120mm×120mm断面、全長10m)は、研究予算、設置場所の制約から十分な長さを有していなかった。衝撃波への遷移距離が十分確保でき、境界層の影響が小さい実験が可能な衝撃波管長さは、断面の代表長さの80倍程度とされている。当該装置は、単一駆動部による作動ではこの条件をほぼ満たしているものの、対向駆動作動では長さが不十分であった。そこで1装置設置場所を移して全長を4m(約1.4倍)に延長してこの不足を解消した。(2)衝撃波面3次元可視化法の開発:当初の計画におけるステレオシャドーグラフ法では、衝撃波の3次元可視化能力に大きな制約がある。そこで、平行光を用いたBackground Oriented Schlieren法新たに開発し、定常現象に対する可視化実験を行った。まずは、1系統のみの可視化として、密度場の定量評価が可能であることを示した。(3)一様等方性乱流による衝撃波変調実験:衝撃波マッハ数、乱流場の干渉前圧力、乱流マッハ数、衝撃波伝播距離等をパラメトリックに変化させた実験を行った。まずは、拡張された対向衝撃波管作動時における衝撃波マッハ数。試験部における境界層の特性を取得し、パラメトリック実験の基礎データを得た。予定していた対向衝撃波の拡張が完了し、キャリブレーション実験もほぼ完了した。三次元可視化法については、応募時に計画したステレオシャドーグラフ法よりもより優れた、平行光Background Oriented Schlieren(BOS)法を開発し、単一チャネルでの定量可視化を確認できた。対向衝撃波管による衝撃波ー乱流実験は、世界的にもユニークな方法であり、今後世界初の実験データを次々と発信していける目途が立った。今後平行光BOS法による定量可視化を多視野化し、変調衝撃波の三次元可視化を実現することを目指して研究を推進していく。