hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
大規模設計問題のための効率的なロバスト最適化設計法の構築

ロバスト最適化を高精度かつ効率的に行えるため、近似モデル(クリギングモデル)の精度改善を行った。具体的には、設計問題の設定を行う段階で目的関数と設計変数間の関連度を調べ、それに基づいて形状定義(設計変数の定義)を行うことで近似モデルの精度改善を行った。さらに、スキーマ処理に着目した進化的計算法を導入することで近似モデルのパラメータ設定の精度改善も行った。設計空間の構造理解と新しい設計知識発見のためのデータマイニングでは、自己組織化マップを用いた設計変数と目的関数の感度調査、Aspiration法とAssociation ruleを川いた特定解になる条件を獲得する手法の開発を行った。今年度は、ロバスト最適化を行う際に用いるロバスト性の評価を効率的かつ正確に行う事を可能にするため、近似モデルの精度向上や可視化機能の追加を行った。モデルの精度向上のために、設計問題の設定を行う段階で目的関数と設計変数間の関連度を調べ、それに基づいて形状定義(設計変数の定義)を行う方法を試した。これまでは、設計を行う際、形状表現の用意性に重点を置いて設計変数の定義を行ったが、効果的な最適設計や近似モデルの高精度化を可能にするためには、形状変数と目的関数の感度に基づいた(設計問題)形状定義が重要だということはわかった。設計変数と目的関数間の感度を調べるために、具体的には自己組織化マップ(Self-Organizing Map, SOM)やANOVAを用いデータマニングを行った。まだ、それに加え、定量的な評価のためにリンケージ解析も試している。さらに、その結果をクリギングモデルのパラメタを探索に利用する方法も試している。また、勾配情報を用いて高精度の近似を可能にするコークリギングモデルの作成も行い、その性能確認を行った。コークリギングモデルの作成では、類似関数をガウス関数以外に1次間数やcubic関数を用いることも試した。可視化は、クリギングモデル上での設計空間探索を簡単にするため、既存のCUIをベースにしたプログラムに、OpenGLやMFCを用いたGUI機能の追加も行っている。これにより、設計空間の可視化や理解が容易になることが期待できる。また、昨年度に引き続きクリギング近似モデルの精度を改善のためにモデルのパラメタ設定にスキーマ処理に着目した進化的計算法の導入を行った。さらに、ここで開発した多目的ロバスト最適化およびデータマイニング手法を洗濯乾燥機のファンの設計への適用を行った。その結果設計手法の有効性が認められ実際の製品化も行われた。
野生チンパンジーにおける文化的行動の発達と新奇行動の流行現象

採食、道具使用、毛づくろい、遊び、求愛誇示、威嚇誇示のいずれの分野でも文化的行動パターンが見られ、その発達過程の概要を明らかにすることができた。社会的学習のプロセスとして検討した「対角毛づくろい」は形式自体は母親によって「モールディング」で伝達される可能性が高いが、細かいパターンは試行錯誤で決まるようである。記録された40以上の新奇行動のうち、いくつかは「流行」と呼べる程度まで頻繁に観察されるにいたったが、文化として固定される確率は低いことがわかった。文化は動物界においてヒトにユニークな地位を与える特徴である。しかし、この特徴も進化の産物であり、姉妹種との比較によってのみ、本質が明らかになる。個体レベルでイノベーションが起こっても、それが他の個体へ伝播し、さらに伝統として固定されない限り、文化は集団の適応として生かされることはない。本研究は野生チンパンジーを対象に、イノベーションはどのくらい起こり、どれくらいの確率で固定され、発達過程のどの段階で習熟するようになるかを明らかにすることを目的とする。(1)野生チンパンジーの文化的行動の発達過程を縦断的・経時的に研究する(2)新奇行動を幅広く収集する(3)新奇行動の流行過程とその固定の可能性について検討する(4)社会的学習のモデルについて推測する採食、道具使用、毛づくろい、遊び、求愛誇示、威嚇誇示のいずれの分野でも文化的行動パターンが見られ、その発達過程の概要を明らかにすることができた。過去7年間の観察から行動発達を調べた。例えば、遊び行動は生後3ヶ月頃から一人遊びとして低木にぶら下がる運動遊び、葉や砂などをいじる物遊びとして始まり、1歳では同年齢仲間との接触を伴わない樹上での運動遊び(平行遊び)になり、2歳頃より本格的な社会遊びが始まる。木登りを競い、懸垂し落し合う。2歳後半以降は地上でのレスリング、回転を伴う鬼ごっこが中心になる。若者期以降は遊びが減るが、赤ん坊とはよく遊ぶ。遊びの大部分は、大人の行動の練習として理解できるが、性淘汰の影響も考えられた。ピルエットなどの遊びパターンは文化である可能性もあり、他の研究地の情報を収集中である。文化行動の発達過程で特筆すべきは、「対角毛づくろい」が、より複雑な認知能力が必要と考えられる「道具使用」よりも遅い年齢で出現することである。1997年初観察のヒヒ狩りを再び観察した。新奇行動が定着してきた例であろう。移入メスが他個体のレモン食いや湖水飲みを観察して、文化行動を習得する社会化の過程を記録した。シリアゲアリというマハレの伝統メニューが伝わる方法として、ある個体が採食後に放置した枯枝を、直後に他の個体が利用することがある。枯枝の二次利用は、親子間、大人同士、子供同士でも見られ、情報伝達のルートは多様であることがわかった。雄が雌より低い位置にベッドを作るのは、重い体重を支えるためではなく、発情雌を低い位置から見張るためと考えられた。DNA父子判定は、子供の半数の父親が第1位雄であることを示した。父子間に行動の共通性が強く表れるか、協力が見られるかなど、今後の重要な研究課題である。Y染色体の多型を調査し、M集団の16頭の雄から4つのハプロタイプを検出した。北の隣接集団の雄5試料すべてからMで優勢なタイプを検出し、2集団の雄が祖先を共有することが示唆された。収集資料:写真千枚、動画資料200本、野帳90冊、アリ標本600本、骨格標本1体1999年-2007年に撮影したビデオ映像記録から行動を抽出し、詳細な行動パターンごとに個体、性、年齢、頻度、行動の文脈などをまとめた。その成果の一部として、文化の流行と衰退についての全般的な報告をNishida <et al.>___-2009として、口や手を木の枝や葉にこすりつける行動の流行をCorp <et al.>___-2009として出版した。また、ピルエットという運動・回転性の遊びの発達、機能、性差について論文をまとめ、Nishida & Inabaとして投稿した。ビデオ映像記録をもとに、これまでマハレ集団で知られている行動の包括的な目録を作成した。これは、DVD(ビデオ)つきの「映像エソグラム」としてSpringer社から単行本として出版する予定である。動物の詳細な映像エソグラムとして世界初の試みであり、霊長類の文化研究の基礎として大きな役割を果たすものと期待される。M集団では道具を使った狩猟行動が昨年度に引き続き観察され(ただし捕獲には失敗)、それが単発的な行動ではないことが示唆された。また、肉分配においてアルファオスの母親が肉を保持して他のメスやコドモに分配するケースが観察された。チンパンジーの「物を伴った社会的遊び(SOP)」は、ニホンザルとは異なり、物を一人遊びに利用することが多く、SOPは少ないことがわかった。

また、伴われる物体の「価値」が、コドモのSOPの持続時間等に影響を与えている可能性が示唆された。ミトコンドリアDNAの分析により、マハレと近隣のウガラ、カロブアなどの地域との遺伝的分化の程度が小さいことが示された。これらの西タンザニアの地域間での行動の差異は文化的である可能性が高いと考えられる。収集資料:写真4840枚、ビデオテープ60本、野帳46冊2009年度によく観察された新奇行動には、求愛誇示としての腰叩き、不安時の乳首押さえ、レモン採食時の口拭い、クマバチの巣に対する枝使用、などがある。「腰叩き」誇示の開始者は第1位雄のPMであるが、今季初めてこの誇示を示した9歳の雄はPMから学習した可能性が高い。「乳首押さえ」行動の開始者は現在第3位の雄である。今回、大人雄1頭、若者雄1頭、若者雌2頭で「乳首押さえ」を新たに確認した。これは新たな流行現象である可能性がある。しかし、実際に第3位の雄から学習したのかどうかは明らかではない。対角毛づくろいには、手掌と手掌を握り合うサブタイプがあり、これは昨年までは、Kグループから移籍したGWという大人雌のみで知られていた。ところが、2009年には最近GWと行動を共にするようになったXTという大人雌が、その息子と対角毛づくろいをした際、このサブタイプを示した。これは、個体から個体へ対角毛づくろいが伝播したことを示唆する証拠といえる。なぜなら、2007年にはXTは手掌型を示していず、またGWとの親しい関係も成立していなかったからである。今回初めて観察された新奇行動には、樹上でベッドを作り、その上で四足で何度も跳ぶ求愛誇示がある。若い大人雄が示し、発情雌が走り寄り、実際交尾が起こった。これは、Mグループでみられる「潅木曲げ」(クッション様のものを地上に作るだけの求愛誇示)とは明らかに異なるパターンである。この大人雄は若者期には「潅木曲げ」の求愛誇示しか示していなかった。父子関係の解明のためのDNA解析が進んでいる。チンパンジーの行動の包括的なエソグラムを作り、過年度に撮影したビデオを編集し、総数700に及ぶ映像エソグラムを完成した。3月末にテキストとDVD2枚を出版社(Springer Verlag)に引き渡した。これは、チンパンジーの行動の地域間比較を大いに刺激するだろう。これまでの長期観察データを用いて新奇行動の伝播と流行に関する分析をおこなった結果、クマバチの巣に棒を差し込んで巣の中のものを食べようとする行動が、頻度はあまり高くはないが未成熟個体の間で維持されていることがわかった。また、アブラヤシのピス食も観察された。2010年に観察されて以来2例目で、2例とも同じワカモノメス個体がおこなったが、今回はアカンボウ個体がワカモノメスの採食しているピスを奪って採食する行動も観察された。アフリカ各地で報告されているチンパンジーによるアブラヤシ食は、マハレではこれまで観察されていなかったが、この新奇行動が新しい文化として定着するか、今後観察を続けていく必要がある。対物遊びと道具使用行動の発達過程に関するデータを分析した結果、各年齢クラスによって手にする物体の形状、使用目的に違いがあることが分かった。つまり加齢に従って遊び以外の道具使用行動が多くなってゆく一方で、物体を社会的に使用するか否かは、どの年齢クラスでも違いが明確ではなかった。
ビジネス上の接触場面で生じる問題意識に関する実態調査－中国人元留学生を対象に－

日本企業に就職した新卒中国人元留学生社員(技術系職種)が、職場で日本人社員とかかわりながら業務経験を積んでいく中で、どのような意識を持ち、どのような意識・能力を変化させているのか、元留学生社員の視点から質的手法を用い、その実態を明らかにした。これらの結果をもとに、大学の出口支援としてのビジネス日本語教育において、カリキュラムや授業活動を考える上で着目すべき点や育成すべき能力について考察を行った。本年度は主に、1、昨年度に実施した調査結果のまとめ、2、昨年度の調査結果をもとにした継続調査、を行った。1、昨年度の調査結果のまとめ:調査の目的は、日本企業に就職した元留学生が職場で抱える問題意識を明らかにすることである。研究方法としては、調査対象者の視点を重視し、職場で何が起きているか、その実態をデータから立ち上げるため、質的分析を採用した。インタビューは全て文字化し、コーディング及びカテゴリー化を行った。その結果、主に「コミュニケーション行動」「業務・仕事のやり方」「キャリア形成」「心理面」において問題意識を抱えていることが明らかになった。カテゴリーの比較検討を通し、日本企業で働く上では「論理的コミュニケーション能力」「自分で状況判断し、行動する力」が求められていることが分かった。また、自分の能力や知識不足など、元留学生が自分自身に対して問題を感じる傾向が見られたこと、そして、日中の文化の相違をそれほど感じていないことから、就業経験がない新卒者の場合、学生から社会人へのトランジションが問題意識に影響を与えていることが明らかになった。2、継続調査:昨年度の調査を通して、新卒という属性が元留学生の職場で抱く意識に影響している可能性があること、職場では「問題」意識だけを抱えているわけではなく様々な気付きを通した意識の変化が起きていること、また、担当業務と意識の変化には関連があることが分かった。そこで、本年度は、問題意識に特化せず、元留学生が職場で抱く意識の変化及びそのきっかけとなる経験を明らかにすることにより、元留学生社員の実態解明を試みた。また、意識の変化と同時に能力の変化も明らかにすることで、ビジネス日本語教育で育成すべき能力の項目化を目指した。調査は、昨年度の調査対象者に半構造化インタビューを行い、現在文字化したデータをもとに、質的分析を行っているところである。本研究の目的は、日本企業に就職した中国人元留学生が日本人社員と仕事をする中で感じる問題意識を明らかにすることである。本研究では、問題意識の抽出と抽出された問題意識を抱く背景や要因について探る。初年度は、研究実施計画通り、中国人元留学生が職場で抱いている問題意識の抽出を行った。具体的な内容と成果は以下の通りである。1、インタビュー調査:問題意識を抽出するため、まずインタビュー調査を行った。調査対象者は、アジア人財資金構想プログラムに参加し、国内の日本企業に就職した中国人元留学生18名(就職1年目から3年目まで)で、全員工学系の大学院(修士・博士)を修了している。職種や業務内容はインタビューの前にフェイスシートで確認した。インタビューは半構造化インタビューにより行い、業務を行う中で感じること、日本語の問題、職場の人間関係、社会人になっての変化等について質問した。2、問題意識の抽出:インタビューは全て文字化し、質的データ解析ソフトを使用してコーディングを行った。その結果、日本語運用力や業務に関する知識の不足、状況を見て判断・行動することや人付き合いの難しさ、業務のやり方などに問題を感じていることが分かった。また今回の調査では、問題意識以外に、業務を行う際に気をつけていることや日本企業に対する肯定的な意識も抽出された。さらに、これらの意識を抱く背景として、文化差というよりも新卒であることが大きく関わっている可能性があることが窺われた。今回抽出できた問題意識及び意識については、現在カテゴリー化及び分析を進めており、その成果の一部を平成25年度の学会で発表する予定である。本研究の目的は、日本国内の企業に就職した新卒中国人元留学生(修士卒、技術系、入社5年未満)を対象に、日本人社員との接触場面においてどのような意識を持って業務を行っているのか、元留学生社員の視点をもとに明らかにすることである。本研究で取り組んだ課題は、元留学生社員が、(1)職場でどのような問題意識を抱いているか、(2)入社後どのような能力・意識の変化を感じているかの2つである。調査は半構造化インタビューにより実施し、質的手法を用いてデータの分析を行った。各研究課題の結果は下記の通りである。(1)元留学生社員は、「コミュニケーション行動、業務・仕事のやり方、キャリア形成、心理面」において問題意識を抱えており、異文化というよりも学生から社会人へのトランジションが問題意識に影響を与えていることが分かった。(2)入社後に変化を感じている能力として、「社会人としての基礎的なスキル、業務に関連する基礎的なスキル、専門性、広い視野を持って仕事ができる、交渉・調整ができる、うまくコミュニケーションを取りながら業務を円滑に進められる、リーダーシップが取れる、自己管理ができる、言葉に慣れた」が抽出された。

また、意識の変化として、「日本語力不足、自分を会社のやり方に合わせる、仕事に対して責任感をしっかり持つ、自ら主体的に考えて仕事に取り組む、職場の人とコミュニケーションを取る」などが抽出された。技術系職種でも、業務を進めるためにはコミュニケーション能力を含めた対人スキルが必要であることが分かった。最終年度には2年間の調査結果をもとにフォローアップ調査を実施し、元留学生社員が「人間関係、相手への配慮、自己成長」を意識して日々の業務に取り組んでいることが改めて明らかになった。また、本研究の結果を広く活用してもらうため、ビジネス日本語教育関係者および留学生の就職支援担当者に向け研究会を実施した。日本語教育本研究における研究課題は、【1】元留学生の視点から元留学生が日本人社員との接触場面において感じる問題意識を明らかにすること、【2】その問題意識をどのようにして抱くようになったかという背景を明らかにすること、である。平成25年度は、平成24年度に収集した【1】のデータの分析及びまとめ・発表、【1】の結果をもとに【2】の調査計画を立て、インタビュー調査を実施する予定であった。交付申請書の段階では、文化・心理面に関する問題意識を抽出することにより、元留学生と日本人社員の接触場面における異文化コンフリクトを明らかにしようと考えていたが、【1】の調査の分析を進めるに当たり、元留学生が自国と日本の文化差を強く感じていないことが明らかになった。そこで、【2】の調査内容を再度検討し、職場における意識の変化及び変化が起きたきっかけを明らかにすることを研究課題として、継続調査を行った。以上をまとめると、平成25年度に実施した内容は下記のとおりである。1【1】の調査の分析、2【1】の調査結果の発表(国際学会口頭発表、論文作成)、3【2】の調査計画の練り直し、4【2】の調査実施、5【2】の調査で得られたデータの文字起こし及び分析調査内容に変更は生じたものの、現段階で研究課題【1】に関する調査結果をまとめ、【2】の課題の調査まで終えて分析に入っており、最終目標であるビジネス日本語教育及び留学生の出口支援に還元できる基礎データの蓄積に向かって着実に進んでいることから、全体として研究はおおむね順調に進展していると考える。初年度は、予備調査及び本調査、コメントの抽出までを予定していた。現段階の進捗状況は下記のとおりである。1、予備調査:8月に入社1、2、3年目の元留学生3名にインタビューを実際し、インタビュー項目及び方法が適切であるか確認した。2、本調査:9月から1月にかけて、15名の中国人元留学生にインタビュー調査を実施した。3、コメントの抽出:インタビュー調査と同時並行で文字起こし及びコーディングを行った。初年度は問題意識に関わるコメントの抽出までを予定しており、現段階でコーディング作業はほぼ終了している。また、並行してカテゴリー化も徐々に進めているところである。以上より、研究はおおむね順調に進展していると考える。最終年度は、当初の計画通り、平成25年度で得られたデータの分析及びまとめを中心に、下記の通り研究を進めていく予定である。
細胞質・核遺伝子クロストークの分子的解明と作物育種への応用

3年間で得られた研究成果は次のように要約される。(1)テンサイのミトコンドリア遺伝子coxIの転写産物は正常株、雄性不稔株間で相違する。しかも、稔性回復核遺伝子(Rf)により稔性を回復した株のcoxI転写パターンは正常株のcoxIパターンに復帰する。Rf遺伝子とcoxI転写パターンの分離を調べたところ、共分離は認められず、coxIの発現はRfの作用に応答しないことが判った。一方、coxI遺伝子の転写に影響を及ぼす1個の核遺伝子が見付かり、ミトコンドリア・核遺伝子間クロストーク解明の系として注目される。(2)花粉構成物質合成系にかかわるPALを葯特異的プロモーターに連結しタバコへ導入することによって、雄性不稔植物を得た。(3)イネのミトコンドリアゲノムより核ゲノムへ移行した遺伝子の単離に成功し、ミトコンドリアターゲティング配列の獲得機構を解明した。(4)イネの葉緑体ゲノムより核ゲノムへ移行した4種の遺伝子の構造と発現を解析し、併せてこれらの遺伝子がクラスターを形成せず、別個の染色体に散在することを立証した。(5)イネ科の一部で比較的最近に起ったと考えられる葉緑体から核ゲノムへの遺伝子移行現象を発見した。(6)Capsicum属植物にみられるウィルス病類似症状に関わる核外遺伝子の多型を検出した。(7)マルバアサガオの花と葉の斑入りの易変性変異に関して新規の対立遺伝子間クロストークを見出した。(8)核遺伝子間クロストーク解明の基礎として、small Gタンパク質の相互作用する未知のタンパク質コード遺伝子をクローン化した。(9)イネ乾燥カルス系に特異的なDNA増幅配列を見つけ、遺伝子間クロストークと関連づけて解析を進めた。(1)雄性不稔性、生育阻害ならびに斑入り発現における細胞質・核遺伝子クロストークの機序解明、(2)ゲノム間での遺伝子移行の機構解明、(3)核遺伝情報のクロストークにおけるシグナル伝達系の役割の解明、という3課題について研究を推進した。トルコ産野生ビ-トに由来するS-2型細胞質雄性不稔株とパキスタン産野生ビ-ト起源のS-3型細胞質雄性不稔株間では花粉稔性回復の遺伝機構が著しく異なるにも拘わらず、両者のミトコンドリアDNAの構造差は僅か一箇所に過ぎない。この領域にはS-3型ミトコンドリアゲノム固有の2種のオープンリーディングフレームが含まれており、ミトコンドリア内で転写されている。この研究を発展させることにより、雄性不稔性に関する多様な分子メカニズムの全容が明らかになるとともに、ミトコンドリア(雄性不稔遺伝子)・核遺伝子(稔性回復遺伝子)間のクロストークの多様性の解明を進める上からも重要な知見が得られるものと期待される。この外、イネのミトコンドリアから核ゲノムへ移行するリボソームタンパク質遺伝子rps11,rp112,rp128の解析やイグサ、カヤツリグサ科植物において葉緑体から核へ移行したリボソームタンパク質遺伝子cp-rp123の特徴づけ、エネルギー代謝系遺伝子の発現解析等についても成果を収めることができた。(1)雄性不稔性、生育阻害ならびに斑入り発現における細胞質・核遺伝子クロストークの機序解明、(2)ゲノム間での遺伝子移行の機構解明、(3)核遺伝情報のクロストークにおけるシグナル伝達系の役割の解明、という3課題について研究を展開した。テンサイにおいては、育種的利用に供されているS型細胞質雄性不稔性に加え、トルコ、パキスタン等原産地を異にする野生ビ-ト起源のS-2,S-3,S-4型細胞質雄性不稔性が知られている。S型雄性不稔に関与するミトコンドリア遺伝子としてcoxIが同定された。その証拠の1つとしてcoxIは核コードの稔性回復遺伝子Rfと相互作用を示すことがあげられる。

一方、S-2型やS-3型雄性不稔では、coxI遺伝子の発現(転写レベル)には全く変異が認められなかった。正常株とS-2型雄性不稔株のミトコンドリアゲノムの構造を詳細に比較した結果、7箇所の再編成サイトが明らかとなった。これらの再編成域の中で、転写パターンに影響を及ぼしている領域は4箇所であり、更にRf遺伝子との相互作用の検出される領域はその内の1箇所に絞られた。この結果は、テンサイの雄性不稔性の発現にミトコンドリア(雄性不稔遺伝子)・核遺伝子(Rf)間の多様なクロストークが介在することを示すものである。その外、イネミトコンドリアより核ゲノムへ移行したrps11遺伝子がミトコンドリアへのターゲットに必要なシグナル配列を獲得しており、しかもこのシグナルは別の遺伝子にも使われていることを明らかにした。また、核遺伝子間クロストーク解明の基礎として、ストレス関連遺伝子(キチナーゼ、解糖系、アルコール代謝系)のマッピングとストレスへの応答・発現地図を作成した。(1)テンサイのミトコンドリア遺伝子coxIの転写産物は、正常株、雄性不稔株間で相違する。しかも興味深いことに、稔性回復核遺伝子により稔性を回復した株のcoxI転写バターンは雄性不稔性とは異なり、むしろ正常株のcoxIのパターンに類似している。戻し交配集団を用いて、稔性回復核遺伝子とcoxI転写パターンの分離を調査した結果、共分離は認められず、coxIの発現は稔性回復遺伝子の作用に応答しないことが判った。一方、coxI遺伝子の転写に影響を及ぼす1個の核遺伝子の存在が示され、ミトコンドリア・核遺伝子間のクロストーク解明に有用な実験系として注目される。(2)ブラシカ属植物のイトコンドリア遺伝子nad3,coxIIIの転写レベルでの発現を調べ、核遺伝子の影響を検出した。(3)イネミトコンドリアより細胞核ゲノムへ移行したrps11遺伝子の相同配列は2コピー存在し、いずれもミトコンドリアへのターゲットに必要なプレシーケンス配列を有していることが明らかとなった。(4)イネ葉緑体から細胞核へ移行したリボソームタンパク質遺伝子rp112, rp113, rp124, rps9の染色体マッピングを行い、これらの遺伝子がクラスターを形成せず別個の染色体に散在していることを証明した。葉緑体遺伝子rbcLの塩基配列を決定し、端子葉植物の系統進化を推定すると共に、核へ移行したと考えられるrp123遺伝子の葉緑体ゲノム上のフットプリントを解析した。(6)核遺伝子間クロストーク解明の基礎として、small Gタンパク質と相互作用する未知のタンパク質コード遺伝子をクローン化した。
大きな一群の蛋白質P450の共通点と個別点を統合する立体配置ルールの究明

1.テストステロンおよび脂肪酸を共に代謝する肝臓の薬物代謝型P450 2B5について野性型および遠位Thr→Lys変異体を大腸菌で発現させたことを試み、発現プラスミドで形質転換した大腸菌を得た。現在、発現を確認中である。予備テストの結果、Lys変異体はこれまでにLys変異体を形成して性質を検討済である薬物代謝型の3分子種と比べて還元型が極端に422nm型にあることが判った。2B5は基質特異性が非常に広い典型的分子種であるので、そのことの構造的根拠を見出すことを目指して、今後、詳細な検討を進めたい。2.P450としてはユニークな酵素活性を示すP450norを大腸菌で高効率に発現・精製する系を確立できた。更に、遠位Thr→Lys,His,Argの各変異体および遠位Thrの前後4残基→Lysの各変異体を作成し、精製してスペクトル的性質と酵素活性を調べた。その結果、遠位ヘリックスの大まかな配置は他分子種と同様に保存されているが、遠位Thrとヘム鉄とのトポロジカルな関係は他分子種と異なり、特に還元状態では、Lysのεアミノ基はヘム鉄に届かない位置あるいは状態に置かれていることが示唆された。ヘム遠位近傍に疎水性物質が結合する基質結合部位を持たず、また、還元状態で分子状酸素を結合しないというこの分子種の特性と関りのあることが推測され、今後、具体的な構造を明らかにしたい。3.P450norのヘム遠位近傍の状態を知る目的で外来性配位子の結合作用を調べ他分子種の場合と比較した。酸化型では大差ないが、弱い配位子は結合せず、他分子種の場合とは異なる影響が現われた。一方、還元型では窒素性配位子は結合せず、また、P450分子種の個性が顕著に現われるイソシアニドが結合したときは"非正常型"を示し、様子が異なることが判った。これらの事実をヘム遠位近傍の立体構造と結びつけることを目指し、検討したい。
心腎連関における炎症とキニン系、アンジオテンシン系の役割

腎機能低下と心筋虚血、あるいは心不全が合併する病態を心腎連関と呼ぶがその病態は不明な点も多い。本研究では炎症細胞が臓器障害の原因であることを検証することを目的とした。昨年確立した2つの動物モデルをもちいた。すなわち片腎摘出食塩負荷モデルと冠動脈虚血モデルを作成した。片腎摘出はすでにわれわれが確立している方法で3週齢時に片腎を摘出し、8週齢時より高食塩食を付加することで腎機能低下が生じるものである。これらのモデルでは腎障害の進展と心機能の低下が並行して発症することを確認している。2017年9月に出産で研究を中断後2018年10月より研究を再開した。これらのモデル動物の心臓、腎臓中の単球、好中球をフローサイトメトリーを用いて検討した。急性、慢性の心筋虚血では好中球、単球数に有意な変化を認めることはなかったが、腎臓において好中球の増加が認められた。また、腎不全モデルでは腎臓において好中球の集簇をみとめたが、レニンアンジオテンシン阻害薬にて軽減した。また、ブラジキニンの関与を検討するためにACE阻害薬とアンジオテンシン受容体拮抗薬で効果を比較したが有意な差を認めることが無かった。これらの検討から心筋虚血時の腎障害において腎臓における好中球による炎症の関与が考えられ、そこにはレニンアンジオテンシン系が関与すると推察された。キニン系の関与については今後直接阻害薬を用いた検討が必要である。今後その詳細なメカニズムを解明したい。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。心腎連関は最近予後不良因子として知られるようになっているが、その詳細なメカニズムは不明である。本研究では炎症の役割、特に単球、マクロファージ系の関与について検討することを目的とした。まず、3週齢雄マウスを片腎摘出し8%食塩食を負荷することで腎機能低下モデルを作成した。このモデルは従来ラットで行われていたが、炎症メディエーターの研究を進めるためにマウスでの確立が必要であった。引き続き、10週齢雄、野生型マウスを用い、左冠動脈を結紮し一過性虚血並びに慢性虚血モデルを確立した。イソフルレン麻酔科で左側胸部を開胸し、左冠動脈前下行枝を同定後一過性虚血では30分の虚血後2時間再開通させた。慢性虚血では左冠動脈前下行枝を結紮後閉胸した。8週間後に心臓、腎臓を評価した。腎不全モデルは3週齢で片腎を摘出し、8%食塩を負荷したのち10週齢で前述の冠動脈狭窄を行った。各群のマウスの心臓、腎臓をサンプリングし、血球を単離、さらにFACSを用いて白血球分画を同定する系を確立した。通常のマウスを用いた虚血の場合と、腎不全モデルでの虚血の場合では心臓内および腎臓内マクロファージ分画に違いが認められ、心腎連関における炎症メディエーターが異なる可能性が示唆された。今後AT1受容体欠損マウス、ケモカイン受容体欠損マウスを用いレニンアンジオテンシン系、並びにケモカインの関与を明らかにする。一方薬理学的実験によりAT2受容体ならびにキニンカリクレイン系の炎症惹起への関与を明らかにする。動物モデルの系を確立し、解析方法も確立できた。本年度にはノックアウトマウスを用いての検討が行えなかったので、今後は各種ノックアウトマウスを用いて検討を進める。一方ブラジキニンの関与についての検討が遅れており、薬理学的実験を次年度に繰り越して行うこととした。2017年9月に出産で研究を中断するまでにこれらのモデル動物の心臓、腎臓中の単球、好中球をフローサイトメトリーを用いて検討した。慢性の心筋虚血では有意な変化を認めることはなかった。今後一過性虚血再灌流モデルを用いて同様の検討を行う。また、腎不全モデルを用いてレニンアンジオテンシン阻害薬を用いた際の炎症細胞の変化を検討している。これらの検討から心腎連関における単球と好中球による炎症の関与が明らかになることが期待される。9月より出産のため研究を中断しており、計画の半分しか達成できていない。2018年10月より研究を再開し、結果をまとめる予定である。

これらのモデルでは腎障害の進展と心機能の低下が並行して発症することを確認している。2017年9月に出産で研究を中断後2018年10月より研究を再開した。これらのモデル動物の心臓、腎臓中の単球、好中球をフローサイトメトリーを用いて検討した。急性、慢性の心筋虚血では好中球、単球数に有意な変化を認めることはなかったが、腎臓において好中球の増加が認められた。また、腎不全モデルでは腎臓において好中球の集簇をみとめたが、レニンアンジオテンシン阻害薬にて軽減した。また、ブラジキニンの関与を検討するためにACE阻害薬とアンジオテンシン受容体拮抗薬で効果を比較したが有意な差を認めることが無かった。これらの検討から心筋虚血時の腎障害において腎臓における好中球による炎症の関与が考えられ、そこにはレニンアンジオテンシン系が関与すると推察された。キニン系の関与については今後直接阻害薬を用いた検討が必要である。今後その詳細なメカニズムを解明したい。本年度に確立したモデルをアンジオテンシン受容体欠損マウスに応用しレニンアンジオテンシン系の関与を明らかにする。また、ケモカイン受容体欠損マウスを用いて心筋におけるマクロファージの役割を病理学的に検索する。また、単離したマクロファージ細胞を用いててレニン阻害によるカリクレイン系活性化メカニズムの研究を行う。レニン阻害薬処理マウス、非処理マウスから単離したマクロファージ細胞を用いてsingle cell transcriptome解析を行う。候補物質を用いてマウスにおけるカリクレイン系活性化メカニズムを明らかにする。2018年10月より研究を再開し、研究を完成させる予定である。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
科学技術の参加型評価手法の理論的基礎の解明および実用化支援ツールの開発

過去に国内で実施された科学技術・環境分野における市民参加型会議の事例分析や、英国への訪問調査を通じた事例収集により、科学技術への市民参加による討議・評価の手法と政策決定との接続に関する理論的な基礎づけや、実際の制度設計、運用方法における諸課題について検討した。とりわけ代表的な手法であるコンセンサス会議について、その手法を成り立たせる必須の要素を明らかにし、実践に関心を持つ人びとに向けた手引きとなる論文をまとめ、討議デモクラシーの諸手法をテーマとした単行本の一部として公刊した。コンセンサス会議を始めとする参加型テクノロジーアセスメント手法の汎用性を高めるため,(1)これらの手法を既存の社会的意思決定システムと関連づけて活用する際の諸問題の理論的解明,(2)手法活用を支援する実用的なツールの開発-を進めることが,本研究の目的である。初年度である本年度は,(1)に関しては,研究代表者がこれまでに企画運営に携わった参加型技術評価のイベント(ナノテクノロジーに関するコンセンサス会議等)を事例として,手法活用における問題点や,議論結果の活用可能性などの効果について検討し,4本の事例研究論文にまとめた。とくに,ナノテクの食品への応用のような,萌芽的段階にある技術への評価について,情報提供や手法設計,テーマ設定などのデザインを適切に行うことにより,研究開発の推進や規制のあり方を考える上で参考となる市民の多様な意見を明らかにしうることを示した。(2)に関しては,過去に日本でコンセンサス会議の手法を活用したことのあるユーザー(行政機関,コンサルタント企業)に対して,同手法を導入した際の経験についてインタビュー調査を行い,手法活用を促すツールの開発に向けたニーズ把握を進めた。ユーザーにとって,コンセンサス会議手法の導入は,熟議に基づく市民の意向の把握や,定式化された手法を用いることによる信頼性の向上といったメリットがあるが,他方で,会議の準備や実施にかかる人的,金銭的なコストが最大の課題であることが示唆された。以上のように,本年度の研究では,コンセンサス会議等の手法を,科学技術と一般社会との接点に生じる諸課題の把握や,両者の良好なコミュニケーションの促進に一層役立てるための予備的調査,考察を行うことができた。昨年度に引き続き、(1)科学技術の参加型評価手法と社会的意思決定システムとの接続をめぐる諸問題の解明、(2)コンセンサス会議に絞った実用化支援ツールの作成、という二つの系統で研究を進めた。第一の社会的意思決定システムとの接続に関する諸問題の解明については、市民参加のプロセスと政策決定との接続に関する理論的な基礎づけや、実際の制度設計、運用方法などに関する参考事例を得るため、英国で現地調査を行った。科学技術に関する市民参加・対話の取り組みを進めている研究者や実践家を訪問し、科学技術や環境の分野で多様な参加型手法を用いて展開されているプロジェクトについて、聞き取り調査および資料収集を行った。これにより、市民参加による議論テーマと手法の対応関係、政策決定との接続のあり方、それぞれの場合に適した運営体制や財源などについて考察するための材料を得ることができた。また、市民参加の場でつねに問題となる「市民/専門家」の役割分担についても、北海道の「遺伝子組換え作物コンセンサス会議」や千葉県の「三番瀬再生計画検討会議(円卓会議)」に関して実施してきた事例研究を踏まえて、プロセスを通じた「『市民/専門家』の構築」という視点から考察を深め、論文としてまとめることができた。第二のコンセンサス会議の実用化支援ツールの作成に関しては、今年度は、ルールブック等の具体的なツール作成を進める前提として、日本におけるこれまでのコンセンサス会議手法の受容過程とその課題を明らかにすることに注力し、その結果の一部を論説として発表した。本研究の課題は,(1)参加型TA手法と社会的意思決定システムとの接続関係についての考察,(2)同手法の実用化を促進するツールの開発の2点であった.最終年度となる平成23年度は,昨年度までに行った予備的検討(政治学等における熟議デモクラシーや政策システムの分析,科学技術コミュニケーション,科学技術社会論等における市民参加についての議論に関する検討)や,国内外の事例調査・分析を踏まえ,さらに考察を進めた.昨年度実施した英国での調査も参考にしながら,事例の分析と類型化をさらに進め,市民参加による議論のテーマと手法の対応関係や,政策決定への接続・活用をめぐる議論の整理,制度設計,実際の運営体制の考え方について検討した.以上の研究結果と,過去のコンセンサス会議の実践事例のまとめを総合する形で,この手法の実践に関心を持つ人びと向けの手引きともなる論文をまとめ,討議デモクラシーの手法をテーマとした単行本に寄稿した(「コンセンサス会議:市民による科学技術のコントロール」篠原一編『討議デモクラシーの挑戦:ミニ・パブリックスが拓く新しい政治』岩波書店).

また,コンセンサス会議を含む参加型TAの社会的意義について,本研究の考察を通じて得たエッセンスを,『北海道新聞』に連載した論説「科学技術との付き合い方」(2012年1月2月に5回連載)の中で紹介し,研究成果の社会還元をはかった.以上の研究を通じてコンセンサス会議を始めとする市民参加手法を,科学技術と一般社会との接点に生じる諸課題の把握や,両者の間での良好なコミュニケーションの促進に役立てるための条件を解明するとともに,その知見を知識を広く社会に還元することができた.
多層薄膜構造体の機能・寿命特性を支配する表面・界面力学パラメータの解明

半導体デバイスやマクロセンサーなどのマイクロシステムは種々の材料から構成される多層薄膜構造体であることが特徴である.本研究では,このような多層薄膜構造体の機能・寿命特性を支配する表面・界面の力学場パラメータを明らかにすることを目的として,従来のナノインデンテーション試験,マルチステージピール試験のよるはく離過程の観察・評価に加えて,多軸駆動型はく離法を新たに開発し,界面特性を精度良く評価できる手法を提示するとともに,界面強度特性を結合力モデルによって考慮した有限要素解析を行い,はく離進展の挙動を明らかにしている.半導体デバイスやマクロセンサーなどのマイクロシステムは種々の材料から構成される多層薄膜構造体であることが特徴である.本研究では,このような多層薄膜構造体の機能・寿命特性を支配する表面・界面の力学場パラメータを明らかにすることを目的として,従来のナノインデンテーション試験,マルチステージピール試験のよるはく離過程の観察・評価に加えて,多軸駆動型はく離法を新たに開発し,界面特性を精度良く評価できる手法を提示するとともに,界面強度特性を結合力モデルによって考慮した有限要素解析を行い,はく離進展の挙動を明らかにしている.半導体デバイスやマクロセンサーなどのマイクロシステムは種々の材料から構成される多層薄膜構造体であることが特徴である.このような構造体においては,各層の機能の効果的な発現に加えて,構造体としての健全性を確保する必要がある.構造体の寸法の微細化とともに,界面の不均質な階層構造が無視できなくなる,あるいは,機能発現のために積極的に不均質構造化している場合が多く現れてきており,健全性評価の際に,原子レベル,分子構造レベルさらには高次構造レベルなどのミクロ階層構造を適切に考慮した力学的取り扱いが必要となっている.そこで,本研究では,多層薄膜構造体の機能として電気的および光学的特性をその代表として取り上げ,薄膜の機能・寿命特性を支配する表面・界面の力学場パラメータを明らかにすることを目的とする.本年度は,界面における力学場が電気的特性へ及ぼす影響を明らかにするために,以下の研究を行った.1.高分子基材上に成膜した導電性セラミックスの引張荷重下での損傷形態について,その場観察を行った.また,紫外線暴露施した試験片についても同様な実験を行い,紫外線暴露により,表面き裂の発生形態が変化することがわかった.2.高分子基材と導電性セラミックスとの界面における機械的特性をナノインデンテーション試験により測定し,紫外線暴露により,高分子基材の剛性・弾性率が上昇することがわかった.そして,これにより,紫外線暴露を受けた試験片では,表面き裂形成のエネルギ解放率が低下し,き裂発生密度が低下することがわかった.3.周期構造を持つピエゾ複合材料を走るSH波の支配方程式と境界条件を無次元化し,7つの物性地を4つの無次元パラメータで整理できることを示した.半導体デバイスやマクロセンサーなどのマイクロシステムは種々の材料から構成される多層薄膜構造体であることが特徴である.このような構造体においては,各層の機能の効果的な発現に加えて,構造体としての健全性を確保する必要がある.構造体の寸法の微細化とともに,界面の不均質な階層構造が無視できなくなる,あるいは,機能発現のために積極的に不均質構造化している場合が多く現れてきており,健全性評価の際に,原子レベル,分子構造レベルさらには高次構造レベルなどのミクロ階層構造を適切に考慮した力学的取り扱いが必要となっている.そこで,本研究では,多層薄膜構造体の機能として電気的および光学的特性をその代表として取り上げ,薄膜の機能・寿命特性を支配する表面・界面の力学場パラメータを明らかにすることを目的とする.本年度は,界面における力学場が機能特性へ及ぼす影響を明らかにするために,従来からの研究によって開発した超音波試験装置で広帯域の表面波,Love波を伝播させ,ウェーブレト波形解析を行うことで速度分散特性を求めた.また,ナノインデンテーション試験,マルチステージピール試験を行い,界面の損傷やはく離の進行過程を詳細に観察・計測した.さらに,新たなピール試験装置を開発し,その有効性について検討した.半導体デバイスやマクロセンサーなどのマイクロシステムは種々の材料から構成される多層薄膜構造体であることが特徴である.このような構造体においては,各層の機能の効果的な発現に加えて,構造体としての健全性を確保する必要がある.構造体の寸法の微細化とともに,界面の不均質な階層構造が無視できなくなる,あるいは,機能発現のために積極的に不均質構造化している場合が多く現れてきており,健全性評価の際に,原子レベル,分子構造レベルさらには高次構造レベルなどのミクロ階層構造を適切に考慮した力学的取り扱いが必要となっている.そこで,本研究では,多層薄膜構造体の機能・寿命特性を支配する表面・界面の力学場パラメータを明らかにすることを目的とする.本年度は,ナノインデンテーション試験,マルチステージピール試験を行い,界面の損傷やはく離の進行過程を詳細に観察・計測した.さらに,多軸駆動型はく離法を新たに開発し,粘着テープのはく離強度特性を精度良く評価できる手法を提示するとともに,界面強度の異方性を結合力モデルによって考慮した有限要素解析を行い,はく離角度とはく離進展時の混合モード比の関係について検討した.すなわち,はく離角度が60180°の範囲で垂直モードが支配的であり,せん断モードは,はく離角度が小さい場合にのみ表れ,基材の剛性の増加とともに高まることを明らかにしている.
ソースコードの内容と記述特徴に着目した統合プログラミング授業支援システムの開発

本研究では,これまでに提案した「参照ベクトルを用いた類似性検出手法(FRef)」および「作成者の記述特徴に基づく類似性検出手法(CMアルゴリズム)」を改良し,授業課題ソースコードの特徴に合わせた採点・盗用発見および可読性評価機能としてプログラミング授業支援システムに実装した.実際の授業で提出された授業課題ソースコードを用いて評価を行った結果,盗用発見機能や可読性評価については手作業による評価に近い結果が得られることが確認されたが,採点機能については更なる精度の向上が必要であると考えられる.平成25年度は本研究で提案する二つの手法、すなわち、「内容に基づく類似性検出手法」(手法A)および「作成者の記述特徴に基づく類似性検出手法」(手法B)について次のような改良を行った。(1)手法A・B共に、Javaに限定した前処理のみを定義していたため、多言語への対応を目指した改良を行った。具体的には、前処理部分の独立性を高め、汎用性を向上させた。次に、C言語向けの前処理を新たに定義し、実際の授業で提出されたC言語のプログラムを用いて二手法の類似性検出能力の評価を行った。(2)手法Bについて、ソースコード以外のデータ系列への適用を通して、これまでに行ってきたモデルの出力確率を用いて行う作成者認証に加え、学習済みのモデルのパラメータ用いて作成者の特徴を比較するという用法の具体的な手順について検討した。(3)前述の二手法の改良・拡張にも対応させながら、手法Aを採点機能として、手法Bを盗用発見機能及び可読性チェック機能として実装したWebベースの統合プログラミング授業支援システムのプロトタイプを開発した。教員用クライアントおよび学生用クライアントのGUIについては、聞き取り調査の結果等を考慮し、いずれもブラウザベースとすることとした。(4)採点機能を有するプログラミング授業支援システムに関するサーベイを行い、本システムの位置づけについて明らかにした。また、手法Aを実装した本システムと既存手法の一つであるメトリクスベースのシステムとの比較実験を行った。結果として二手法間の類似性検出精度に大きな違いは見られなかったが、手法Aではメトリクスベースの手法のように個々のソースコードの内容に応じて類似性尺度、すなわち、使用するメトリクスの内容を検討する必要がない。つまり、メトリクスベースの手法と同等の高精度かつ高速な類似性検出がユーザの負担の少ない形で行えるという本手法の優位が確認された。本研究では,これまでに提案した「参照ベクトルを用いた類似性検出手法(FRef)」および「作成者の記述特徴に基づく類似性検出手法(CMアルゴリズム)」を改良し,授業課題ソースコードの特徴に合わせた採点・盗用発見および可読性評価機能としてプログラミング授業支援システムに実装した.実際の授業で提出された授業課題ソースコードを用いて評価を行った結果,盗用発見機能や可読性評価については手作業による評価に近い結果が得られることが確認されたが,採点機能については更なる精度の向上が必要であると考えられる.本研究では、統合プログラミング授業支援システムを開発し、その高精度の採点・盗用発見機能によりプログラミング授業における教員の肉体的・精神的負担を軽減することで、教員が授業改善に集中出来る環境を提供し、間接的にプログラミング授業の教育効果の向上に貢献することを目指す。申請者がこれまでに提案した「内容に基づく類似性検出手法」および「作成者の記述特徴に基づく類似性検出手法」を改良して類似性検出精度を高め、統合プログラミング授業支援システムに実装する。1年目である平成24年度には次のことを行った。(1)「内容に基づく類似性検出手法」を改良し、より高度な特徴抽出を可能にした。具体的には、ネストの深さやメソッド数等のメトリクス値を併用することで、より詳細な類似度を検出・定量化できるようにした。(2)「作成者の記述特徴に基づく類似性検出手法」については、出力結果の分析方法について検討を行った。また、本手法をコーディングスタイル教育に用いるための手法の試みを行った。具体的には、学生の作成したソースコードの一部を教師データとし、特定のコーディングスタイルによりフォーマットした上でモデルに学習させ、学生の記述スタイルを学習させたモデルとのパラメータ比較を行う手法の提案を行った。また、本システムの設計に着手し、サーバの準備を行った。(3)大学のプログラミング授業担当教員への聞き取り調査や受講学生へのアンケート調査を行い、「作成者の記述特徴に基づく類似性検出手法」による「他の学生との比較を行わない盗用発見」の適用による教員および学生の精神的負担の軽減可能性について検証した。また、プログラミング授業における教員・学生の精神的・肉体的負担について実態を調査した。平成27年度には、実際の授業で提出された授業課題ソースコードを用いて提案手法を実装したシステムの採点および盗用発見機能の評価を行った。盗用発見機能については類似した記述特徴を定量的に示し目視に近い精度が得られることが確認されたが、採点機能については高速に行えるもののまだ精度に改善の余地があると考えられる。改善策として、既存研究で提案されている出題意図の理解度を確認する設問を課すといった手法を併用することにより精度の向上を確認した。しかしながら、前述の方法では毎回の課題において出題意図の理解度を確認する設問を作成する必要があり、教員の負担が増加するという問題が残されている。また、本研究では二種類の類似性検出手法を実装したシステムにより採点・盗用発見を自動化し、教員の物理的・精神的負担を軽減することを目指している。このため最終的には提案手法の改良により採点機能の精度を向上させることが望まれる。

本研究期間に行った実験データを元に、引き続き手法の改良を行い、本手法のみによる採点・盗用発見の自動化を目指したい。また、学生に対して行ったアンケート調査の結果から、本研究において提案した盗用発見手法は一般的な盗用発見手法に比べ精神的負担を感じさせにくい傾向があることを確認した。教員に対し行った聞き取り調査の結果からも、本手法の盗用発見による物理的・精神的負担の軽減可能性が確認された。授業課題ソースコードの完成度(成績)と可読性の相関について有意な結果は得られなかったが目視による確認および前述の聞き取りの結果から、何らかの関連性があることは否めない。これについては引き続き検討を行い、定量的に示す方法を提案することで新たな評価指標としての活用を目指したい。知的学習システム平成25年度は予定していた改良内容に加え、多言語への対応を目指した手法の拡張や、他形式のデータへの適用を通した手法の手法の改良など、多くの成果が得られた。これらの成果をより多く提案システムに取り入れるため、システムの設計に関する検討や打ち合わせを年度の後半まで実施し、その後開発を行った。これらを総合して評価すると、本研究全体の進捗は当初予定に対し概ね順調であるといえる。研究計画のうちシステム開発について、当初は初年度中にシステムの全体の設計を行いプログラミングを開始する計画でしたが、プログラミング授業担当教員との意見交換の中で、成果物として提出されるソースコードのみではなく、ソースコードの開発ログを採点に使用するなどの工夫を行っているという情報が得られました。これを受けてプログラミング授業課題採点や授業支援に携わる研究者との意見交換を行い、本研究で提案する二手法に加え他の手法を併用する形でシステムの設計が出来ないか検討しました。結論としては、既存手法の併用を行うことで本システムの設計に大幅な変更が必要となり、その為の開発コストの増加が結果として得られるパフォーマンスに見合わないと考えられたため、本研究では当初予定通りのシステム設計・開発を行い、関連する既存手法については提案手法のアルゴリズムの一部改善の範疇で引き続き適用を検討することとしました。前途の事情によりプログラミング開始時期に遅れが出ましたが、本研究内容の充実化に大いに貢献する検討を行うことができ、また遅れ期間も想定範囲内であることから、全体の研究計画に支障はないと考えます。これまでに開発したシステムは評価実験を行うにあたり正常に動作可能な状態にあるが、実際の授業での運用においてはまだ見直しや調整が必要な箇所が残されている。平成26年度には、前年度に改良・拡張を行った二手法と他の既存手法とのより詳細な比較実験を行い、調整を行いながら提供する各機能の性能を向上させ、大学のプログラミング授業に特化した統合授業支援システムを完成させる。さらに、実際の授業において使用しながら、提供する各機能および操作性について評価を行う。あわせて、本システムを用いることで効果が期待される、盗用発見に伴う教員・学生の精神的負担軽減についても調査・検討を行う。
レーザー照射による結晶の物性発現と制御に関する理論的研究

本研究ではスピン状態のレーザー制御シミュレーションおよび二原子分子の多光子吸収過程に関する理論的研究を展開した。(1)スピン状態のレーザー制御シミュレーションCl_2分子とO_2分子のスピン状態一重項-三重項遷移の光制御に関する理論的研究を行った。スピン-軌道相互作用を考慮にいれたスピン混合状態のab initio計算を行い、核の運動をあらわに取り込んだ光誘起ポテンシャル断熱通過(APLIP)法を適用した。Cl_2分子では三重項励起状態に一度は遷移するが、中間状態、目的状態ともに解離状態であるため解離することが分かった。O_2分子では最終的な目的状態のポピュレーションは99.5%となり、ほぼ完全に三重項基底状態から一重項励起状態へのスピン状態の制御を実現したが、遷移双極子モーメントの値は非常に小さいため適切な電場強度にするにはパルス幅を広くとる必要が分かった。(2)二原子分子の多光子吸収過程の理論的研究OH分子の電子状態計算によりポテンシャル曲線、遷移双極子モーメントの行列要素を計算しモースポテンシャルパラメータを決定した。基底状態からの1光子から4光子吸収過程までのシミュレーションに成功した。次に多光子吸収過程を利用した状態制御として2光子吸収を用いた誘導ラマン断熱通過法(STIRAP)のシミュレーションに成功した。核の運動をあらわに取り込んだ光誘起ポテンシャル断熱通過(APLIP)法を用いて多光子吸収過程のシミュレーションにより2光子吸収を用いた誘導ラマン断熱通過法(STRAP)による状態制御の可能性が示すことができた。本研究は多重バンド系での電子移動等がもたらす物性発現を中心に研究を展開した。(1)レーザー照射による二重バンド系の磁性発現二重バンド構造を持つ有機分子性結晶に特徴的なヘリーンボーン構造および二層構造に対する物性発現を考察した。このような構造を持つ系でレーザーなどの外場によりフェルミ面が変化した場合の磁性発現に関する理論的考察を行った。有効電子間相互作用をon-siteクーロン斥力とスピン帯磁率で表わし、Heisenbergモデルにおけるサイト間有効交換積分Jに対する解析式を導いた。ヘリーンボーン構造ではフェルミ面の変化に対して常に反強磁性的相互作用が働いていることが分かった。一方、二層構造を持つ場合はhalf-filling近傍で強磁性的相互作用が働いていることが見出せ、half-fillingから離れた場合、反強磁性的相互作用に変化している。このことは外場などによりフェルミ面が変化した場合、強磁性-反強磁性のスピン秩序遷移の可能性を示唆する。上記のことから二重バンドを持つ結晶構造でも二層構造を持つ結晶では強磁性-反強磁性のスピン秩序遷移の可能性があることが理論的に示された。(2)スピン状態のレーザー制御シミュレーションスピン-軌道相互作用を利用してレーザーパルス列による誘導ラマン断熱通過法を用いて、Cl_2分子スピン一重項状態分子を三重項状態へ完全に遷移する理論シミュレーションを行った。スピン-軌道相互作用を考慮にいれCl_2分子の電子状態計算を行った。この計算から一重項基底状態から三重項励起状態への4つの反応経路を見つけた。以上のことから分子系におけるスピン一重項-三重項レーザー制御の可能性が示された。励起状態での分子の解離寿命などのさらなる考察が必要である。