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東アジア地域における1945年以降の日本語教育の自律と変容に関する調査研究

3年間にわたり、5回、のべ3ケ月にわたるフィールドワークをおこなった。フィールドとして選定したのは、中国黒龍江省および遼寧省である。他に対照地域として、吉林省、上海市などでも調査をおこなった。調査の内容は、日本語教育機関における参与観察と日本語教員に対するインタビューである。「満州国」時代、日本語教育は日本人によって、侵略政策の一環としておこなわれた。したがって、1945年以降、日本語教育は一度消滅する。しかし、文化大革命が終了した1980年代はじめ、中国で外国語教育が再開された。朝鮮族の民族中学では、1945年以前に日本語を学んだ人々が教師となり、ふたたび日本語を学びはじめた。日本語と朝鮮語は統語構造が類似しているため、朝鮮族にとって学びやすい言語である。そこで、朝鮮族の人々は、自分たちの民族教育を発展させるために、日本語教育を選択したのである。そして、その日本語教育は、時代とともに、大きく変容してきた。本研究により、いままで日本語教育史研究の空白となっていた、「満州国」における朝鮮人に対する日本語教育と、現在の中国朝鮮族の民族中学における日本語教育の関連性が、はじめて具体的に明らかになった。また、その日本語教育が、どのように変容し、自律していったかを、詳細に明らかにした。また、その調査にフィールドワークとライフヒストリー調査という質的研究法を用い、「学習者の立場から日本語教育史を考える」という新しい発想を具体化することができた。本年度は、現地調査により基礎的なデータをあつめることを計画していたが、当初の計画どおり中国黒龍江省・吉林省・遼寧省においてのべ1ヶ月ほどの調査をおこなった。調査は、数量的なデータをとることを目的とするのではなく、いわゆる質的調査をめざしている。本年度、調査の対象は、中国東北地方の朝鮮族中学6校と普通中学2校とした。それぞれの学校を訪問し、日本語を担当する教員にインタビューをおこない、のべ8時間ほどの録音記録をとり、同時にフィールドノートに記録した。この地域の日本語教育は民族学校で行われることが多い。それは、少数民族言語の継承教育と日本語教育が密接に結びついているからである。その実態と日本語教育選択の理由を明らかにし、日本語教育が「侵略者による言語教育の強制」から「民族の外国語」教育へと変容し、民族コミュニティのなかで選択されてきたメカニズムを探ることが、研究の大きな目的であるが、そのための研究に必要な基礎的データを収集することができたと考える。また、このような海外での日本語教育については、日本側の視点ではなく、あくまで日本語教育を選択したコミュニティの側からの視点をもって評価をおこなうべきであろうと考え、その評価についての考え方を確立することが、本研究のもうひとつの目的であるが、そのために日本語教育が現地の教育体制および学校のなかで、どのようにとりあつかわれ、自律していっているかについて、かなり突っ込んだ内容の証言を得ることができた。また、来年度の予備調査をかねて、書面にて韓国の日本語教育関係者の調査をおこなった。このデータについては来年度、分析をし、現地調査をおこないたいと計画している。平成18年度は、前年に引き続き中国での調査と、資料の収集をおこなった。中国での調査は、本田が8月に集中しておこない、黒龍江省、遼寧省、および淅江省にて、文化大革命のころから、文革が終了して外国語教育が、再開される時期、および現在にいたるまでの状況を、10名ほどの関係者からインタビューし、録音した。録音資料は、調査者自身の手により、文字化した。一方、入手した資料のうち、朝鮮語のものは、信頼できる母語話者に依頼して、日本語への翻訳をおこなった。こちらも、内容を分析し、年代ごとの特徴を明らかにする予定であったが、当初の仮説どおりの結果があらわれなかったため、現在、他の分析手法が考えられないか検討している。インタビューについては、ライフヒストリー・アプローチによる分析をおこない、1980年代から現在にいたる中国朝鮮族の日本語教育についてのコミュニティの意識を明らかにした論文をまとめて、現在、ある学会誌の査読をうけている。

また、従来の「日本語教育史」研究の立場では、1945年を境として、研究の視点がまったく偏移していたが、この従来の研究方法への疑義を論文としてまとめ、こちらも研究誌へ投稿、査読をまっている。昨年度は、夏の調査の資料を文字化、また翻訳するのに時間をとられてしまったが、とりあえず研究をまとめるだけのデータが得られたので、平成19年度は、このデータをもとに、比較的大きな論文をまとめる予定である。平成19年度は、3年間にわたり中国東北各地の民族学校(主に朝鮮族中学)で、日本語教育を担当する教員にインタビューした記録を文字化し、質的研究法の方法論をもちいて分析をおこなった。この分析と検討により、いままで、もっぱら日本人と日本人社会の視点から記述されてきた日本語教育史研究に、学習者とその学習者が所属するコミュニティからみた日本語教育史、すなわち、学習者の立場から日本語数青史を考察する視点をもつことが必要であることを論証することができたと思われる。その新しい観点にもとづいて3月末までに2本の研究論文を執筆し、学会誌等に投稿した。現在、審査結果をまっているところである。本研究の調査研究結果は、すでに平成17年度「中国朝鮮族の継承語維持方略と日本語教育」『社会言語科学3号』、平成18年度「日本語教育の<自律>と<変容>-中国東北地域における<満州国>後の日本語教育の意味-」『言語政策2号』の二つの学会誌に学術研究論文として発表している。平成19年度にまとめた2本の論文は、インタビュー・データを中心に、分析と考察をおこなって、前年度までの研究成果を発展させたものであるともいえる。本研究の最終的な研究成果は、それらの論文であるが、そのほかに、インタビューを文字化した基礎資料として『東アジア地域における1945年以降の日本語教育の自律と変容に関する調査研究(資料編)』を印刷し、現地調査の直接の成果としてのインタビュー記録をまとめた。
身体運動時の二酸化炭素過剰排出からみた長距離選手の緩衝能

運動負荷を行うと筋中で乳酸が産生される。この乳酸は筋外へ拡散されると、おもに重炭酸系によって緩衝されるため呼気ガスCO_2過剰排出という結果になる。乳酸の拡散速度は筋毛細血管の密度と関係すると考えられるので、その毛細血管の密度が相違していると考えられる、一般人長距離走者の乳酸産生量当りのCO_2過剰排出量(CO_2/LA)を比較した。その結果、長距離選手のCO_2/LAの値が、一般人よりも高いものであった。一方、各グル-プとも負荷時間を変えてCO_2/LAを求めると、各グル-プとも負荷時間が長いとその値も高くなった。従って、長距離選手と一般人では負荷時間がことなっていたので、その補正が必要である。補正後の比較では両グル-プにおいてその差は認められなくなった。このことはCO_2/LAが散散面積(毛細血管の密度)より散散時間と関係しているためと考えられた。このように長距離走者が一般人に比べてCO_2排出からみるかぎりにおいて緩衝能が高いとは思われなかった。
食品科学応用を目指したファインバブル活性酸素の基礎化学研究

ファインバブルは、ミクロレベル以下のサイズを持つ気泡であるが、通常サイズの気泡にはない特徴的な特性を示す。本研究では、ファインバブルの界面活性化効果に着目して、水とは全く混和しない有機溶媒を気泡に内包させて微小液滴として水溶液に広く分散させる。この気体ー有機溶媒ー水からなる3相溶液に対して、最大で水深1万メートルに匹敵する圧力をかける。気体と液体の圧縮率には大きな違いがあることから、ファイバブルにより形成される気液界面には非常に大きな力学的なエネルギーが印加されると予想される。本研究では、この力学的エネルギーを効率的に化学エネルギーに変換して、従来不可能だった化学変換の実現を目指す。
代数多様体上の有理曲線

研究代表者は研究分担者の増田佳代と協力して、アフィン空間上に作用する無限位数の自己同型写像が部分多様体を点毎に固定するとき、その自己同型写像と部分多様体の可能性を余次元が小さいときに研究した。その副産物として3次元アフィン空間の乗法群を用いた代数的特徴付けを得た。また、タタ研究所のR.V.Gurjarと協力して、ジャコビアン予想をアフィン空間からQ-ホモロジー平面に拡張して、対数的小平次元が1のときは一般化されたジャコビアン予想が成立することを示した。対数的小平次元が0,-∞のときも大半の場合に予想が成立する。この課題研究の期間において、研究代表者はこれまでの開代数曲面に関する結果をまとめた本を書き、アメリカ数学会から出版することになった。日比孝之は有限グラフを研究し、関連して定義されるイデアルの性質を調べた。単体に付随する環のBetti数などを調べることによって、非常に豊富な情報が得られ、組み合わせ論、可環境論、代数幾何学などを結びつける強力な手法となってきている。藤木明はHopf曲面上のツイスター空間のalgebraic reductionを研究して興味ある結果を得た。ツイスター空間は射影空間束に近いものであり、代数多様体と複素多様体の違いと相似性を明らかにできる。並河良典は複素多様体の変形理論を使ってCalabi-Yau多様体に関する研究を進めた。また、高次元代数多様体の双有理写像として現れるflopを変形理論を通して再構成した。村上順はThang T.Q.Le等と協力して、平行化された結び目に対するKontsevich不変量の性質を調べて、Kontsevich不変量を3次元多様体の不変量に拡張する際に重要な役割を果たす公式を得た。柳川浩二はE.Ballicoと協力して、標数pの体上に定義されたCohen-Macaulay整域に関連して定まるPoincare列のh-vectorについて研究を行った。研究代表者は,無限遠に1座点を有する非特異アフィン平面曲線の次数最小の埋め込みを研究し,種数の小さい場合に標準形を定めた.鈴木昌和はこの研究を進めて,平面アフィン曲線の無限遠点における特異点をcharacteristic pairsで記述し,これらを使うコンピュータ・プログラムを開発して,種数が30の場合まで最小埋め込みがいくつあるかを決定した.研究代表者は小島秀雄と協力して,Hilbertの第14問題の反例の中で最も次元の小さい,P.Robertsの反例を取り上げ,証明中に現れる複雑な行列計算を代数群G_aの不変式を構成するアルゴリズムによって置き換えることが出来ることを示した.また,青木尚代と協力してアフィン平面上の斉次有理型ベクトル場に付随して得られる2変数多項式環の部分環の有限生成性に取り組み、必要十分条件を求めた.さらに,増田佳代と協力して,n次元アフィン空間の既約超曲面が無限位数の自己同型によって点ごとに不変になっているとき,アフィン空間はその超曲面とアフィン直線との直積に書けることを示した.高山信毅は大阿久俊則と協力して,アフィン多様体の余集合のde RhamコホモロジーをD-加群を通して計算するアルゴリズムを求めた.村上順はThang T.Q.Leと協力して,平行化された結び目に対するKontsevich不変量の性質を調べて,後にKontsevich不変量を3次元多様体の不変量に拡張する際に重要な役割を果たした,ある公式を得た.平地健吾は小松玄と協力して,CR幾何学に付随する不変式論を用いて,強擬凸領域のベルグマン核の境界での漸近展開を完全に記述するアルゴリズムを与えた.

このアルゴリズムを2次元領域の場合に適用して具体的計算結果を得た.研究代表者は衣川恵子と協力して、標数0の体上で与えた巡回p群の代数多様体への作用を標数pの体上に還元(reduction)するとき、どの様な作用が現れるかを研究した。また、標数pの体上で与えられた作用が標数0の体上に持ち上がるための必要十分条件を与えた。研究代表者は研究分担者の増田佳代と協力して、アフィン空間上に作用する無限位数の自己同型写像が部分多様体を点毎に固定するとき、その自己同型写像と部分多様体の可能性を余次元が小さいときに研究した。その副産物として3次元アフィン空間の乗法群を用いた代数的特徴付けを得た。研究代表者は青木尚代と協力して、アフィン平面における既約代数曲線の補集合が何時非自明な不分岐自己準同型写像を持つかという問題を研究し、これをほぼ完全な形で解決した。この問題はジャコビアン予想の一般化の一つである。ジャコビアン予想の一般化については,Q-ホモロジー平面の場合にR.V.Gurjarと協力し、また、乗法群G_mの作用がある場合は増田佳代と協力して興味ある結果を得ている。いずれも現在投稿中である。鈴木昌和は無限遠に1座点を有する非特異アフィン平面曲線の次数最小の埋め込みを研究し,種数の小さい場合に標準形を定めた。また、この研究に関連してAbhyankar-Mohの近似解存在定理の新しい幾何学的証明を得た。日比孝之は有限グラフを研究し、関連して定義されるイデアルの性質を調べた。村上順はThang T.Q.Le等と協力して,平行化された結び目に対するKontsevich不変量の性質を調べて,Kontsevich不変量を3次元多様体の不変量に拡張する際に重要な役割を果たす公式を得た.柳川浩二はE.Ballicoと協力して、標数pの体上に定義されたCohen-Macaulay整域に関連して定まるPoincare列のh-vectorについて研究を行った。代数多様体、特に非完備代数多様体をその上にある有理代数曲線または代数群の作用を通して研究した。その結果、次のような成果を得た。1.研究代表者は開代数曲面に関する成果をまとめて、アメリカ数学会から出版する。本書は完備代数曲面、開代数曲面、アフィン代数曲面の3部からなり、完備代数曲面の手法を開代数曲面に拡張することによって、幾何学的手法をアフィン曲面など、より環論的性質の問題に応用することができることを示している。今後は、3次元開代数多様体論に発展させることが課題である。2.研究代表者と増田は、代数多様体の無限位数の自己同型で余次元が1,2の部分多様体を点ごとに固定するようなものの存在を仮定して、代数多様体の構造と位相について調べた。群作用を仮定することによって、3次元アフィン多様体を調べることができる。また、3次元アフィン空間の代数幾何学的・位相幾何学的特徴づけが得られた。3.研究代表者は、アフィン平面A^2上のP^1でパラメータ付けされたA^1_*-ファイブレーションを完全に分類した。これにより、大学院生の青木尚代が調べたA^2-C(Cは既約曲線)のエタール自己準同型射のリストが完成した。
ウイルスの細胞内動態定量化情報に基づいた人工遺伝子ベクター開発の新規アプローチ

アデノウイルスと人工ベクター間の遺伝子発現比較を行った結果、同程度の遺伝子発現を示すためには、LipofectAMINE PLUSにおいてはadenovirusと比較して、3桁以上の遺伝子コピー数を必要とすることが明らかとなっている。H16年度おいて、両ベクターの細胞内動態を解析した結果、両者の発現効率の大きな差を生み出す要因が、核に移行してから後の効率にあることを明らかとした。H17年度は、このような核移行後発現効率がどのようなメカニズムに基づくものであるかを明らかとした。転写効率を生み出すメカニズムについて、Ad由来のコア蛋白やゲノム構造に由来する可能性や、遺伝子の核内解離の違いを解析した。Adをプレ感染してコア蛋白を核内に導入しても、プレ感染なしのものと比べて有為な上昇は認められなかつた。また、GFPをコードするAdゲノムと、プラスミドDNAを核内インジェクションした結果、GFP発現率に有為な差は認められなかった。このことから、アデノウイルス側に転写を促進する因子があるという可能性は否定された。一方、解離型DNAのみを検出可能なin situ hybridizationを用い、アデノウイルスとプラスミドDNAをTSA増感システムによって高感度に検出した結果、Adの方がLFNと比較して非常に効率的な染色が得られ、LFNの低い核内解離効率が、核移行後の発現効率の低さの原因となる事が示唆された。さらに、アデノウイルスにおいては、ユークロマチンへの特異的な局在が認められた。このような、核内の局在や解離の違いが、核内転写の違いに寄与することが示唆される。アデノウイルスと人工ベクター間の遺伝子発現比較を行った結果、LipofectAMINE PLUSにおいては、アデノウイルスと同等の早さで、また、同等の遺伝子発現を示す事が明らかと成った。しかし、同程度の遺伝子発現を示すためには、LipofectAMINE PLUSにおいてはadeno virusと比較して、3桁以上の遺伝子コピー数を必要とする事が明らかとなった。このアデノウイルスの単位コピーあたりの発現活性がどの過程に原因が有るかを明らかとするため、取り込み過程をTaqMan PCRにより算出した。各オルガネラへの分布割合をCIDIQにより算出し、取り込み量と掛け合わせる事により各オルガネラへの存在量の絶対値を算出した。その定量、同程度の遺伝子発現を示すために必要なdoseは、アデノウイルスと比較してLipofectAMINE PLUSにおいて、3000倍高い事が明らかとなった。取り込み過程においては、LipofectAMINE PLUSにおいて、アデノウイルスと比較して4桁高い事が明らかとなった。さらに、その細胞への導入効率は、アデノウイルスで投与量の2.4%、LipofectAMINE PLUSで8.8%と、LipofectAMINE PLUSの方が有意に高い結果であった。一方、いったん細胞内に取り込まれると、エンドソーム/リソソームから細胞質への脱出過程に大きな差は認められないものの、アデノウイルスの方が高い核移行割合を示した。この事より、アデノウイルスの方が、細胞内動態の観点から優れている事が示唆された。しかしながら、この差は、先に示した遺伝子発現効率の数千倍の差を説明するには不十分であった。核移行された遺伝子の絶対量を比較すると、lipofectAMINE PLUSのほうが、数千倍高い結果となった、遺伝子発現を核移行されたDNAコピー数で除した値は、アデノウイルスにおいて8100倍高い事が明らかとなった。従って、人工ベクターの改良を行う上で、核移行はもちろんであるが、その先の転写過程を劇的に亢進する技術が必要である事が明らかとなった。
全方位画像センサーHyperOmni Visionによる遠隔地のステレオ画像の提示

本年度は,静的環境における全方位画像から立体視可能な画像への実時間での変換方法の確立と,動的環境における全方位画像から立体視可能な画像への変換方法の検討を行った.前者においては平成11年度に開発した手法のうちHyperOmni Visionを移動ロボットにより移動させ得られる時系列全方位画像に光線追跡法を適用し立体視画像を生成する方法を実時間で行えるようにした.実際に既設の並列処理可能な計算機を使用してシステムを構築し,秒間30枚フルレートで両眼立体視可能な画像を生成できた.また,1つの経路の時系列全方位画像からでは両眼立体視可能な画像を生成できる方向が限られていたが,これを拡張し二つの経路の時系列全方位画像から周囲360度の両眼立体視可能な画像を実時間で生成することにも成功した.ただし,これらの方法は手法上の問題から約1秒前の撮影地点での画像になってしまった.後者においては検討した結果,任意の方向の両眼立体視可能な画像を生成することは現在の計算機能力では難しかったが,この手法を移動ロボットの操作に適用する場合には単眼画像でも利用者が運動視により立体視可能なことが確認できた.運動視は視点を移動させながら環境を見るとき,近くのものは速く,遠くのものは遅く動くように見えることである.人間はこの運動視により環境中の物体までの距離を把握することができる.しかし,この立体視は視点が移動している場合に限られるため移動ロボットが静止している状態では運動視はできない.そのため,移動ロボットが静止している状態では周囲を制的環境と仮定し両眼立体視を操作者に提示する機能をつけた移動ロボットの遠隔操作システムを構築した.このシステムにより移動ロボットの操作者は移動状態では周囲360度を時間遅れなく見回すことができ,運動視により奥行きを把握することができる.また,静止状態では周囲360度を首振りに対する時間遅れは無しに見回すことができ,さらに両眼立体視も可能となった.このシステムを用いることにより視野が小さかったことによる移動ロボット操作の困難さを解消することができるようになった.本年度は、静的環境における複数の視点から全方位画像から立体視可能な画像への変換方法の確立した。具体的には、以下の2種類の方法を確立した。一つは全方位画像センサHyperOmniVisionをならべて得られる全方位画像を入力として、この全方位画像に対してステレオ法を適用した。ステレオ法は複数の画像から対応点を求め、三角測量の原理を用いて対象までの距離を推定する。しかし、従来の一般的なステレオ法ではカメラは平面透視投影モデルであることを前提としているため、距離を推定できる範囲はある限定された領域のみであった。それに対して本手法ではこのステレオ法を全方位画像に適用することにより、HyperOmni Visionの周囲360度の対象までの距離を推定可能にした。HyperOmniVisionは透視投影の光学特性をもつが平面透視投影ではないため、ステレオ法の対応点探索に必要なエピポーラ線が全方位画像上では曲線になってしまう。そこで、本手法では全方位画像をベースラインを軸とする円柱面に投影しなおすことによりこのエピポーラ線が直線による画像に全方位画像を変換した。これにより全方位画像でありながら従来のステレオ法と同じ様々なステレオ法を適用可能になる。今回はこれを3眼視に拡張し精度の向上を行い実装した。実験では3枚の全方位画像より本学の実験室全体の3次元モデルを作成し、立体視可能な画像を生成できた。二つ目はHyperOmniVisionを移動ロボットにより移動させ得られる時系列全方位画像に光線追跡法を適用し立体視画像を生成する方法である。光線追跡法はある空間内に存在する光線をすべて記録し、その空間内の任意視点方向の画像を生成できる手法である。従来、光線追跡法はカメラを縦横に動かしある面を通過する光線をすべて記録する。しかし、カメラが一般のカメラであったため、全方向の画像を生成することはできなかった。本手法ではこの光線追跡法をHyperOmni Visionに適用し、さらに擬似的な画像しか生成できないがセンサの移動を2次元から1次元に簡単化した。これにより、HyperOmni Visionが移動した周囲の視点から任意の方向を向いた画像を生成可能になる。実験では実際に等速直線運動したHyperOmni Visionより得られた時系列全方位画像より立体視可能な任意方向の画像を生成できた。この方法は探索を必要としない処理であるため計算コストが低く、センサの移動も一次元であるため任意方向の立体視可能な画像を実時間で生成することも可能である。本年度は,静的環境における全方位画像から立体視可能な画像への実時間での変換方法の確立と,動的環境における全方位画像から立体視可能な画像への変換方法の検討を行った.前者においては平成11年度に開発した手法のうちHyperOmni Visionを移動ロボットにより移動させ得られる時系列全方位画像に光線追跡法を適用し立体視画像を生成する方法を実時間で行えるようにした.実際に既設の並列処理可能な計算機を使用してシステムを構築し,秒間30枚フルレートで両眼立体視可能な画像を生成できた.また,1つの経路の時系列全方位画像からでは両眼立体視可能な画像を生成できる方向が限られていたが,これを拡張し二つの経路の時系列全方位画像から周囲360度の両眼立体視可能な画像を実時間で生成することにも成功した.ただし,これらの方法は手法上の問題から約1秒前の撮影地点での画像になってしまった.

後者においては検討した結果,任意の方向の両眼立体視可能な画像を生成することは現在の計算機能力では難しかったが,この手法を移動ロボットの操作に適用する場合には単眼画像でも利用者が運動視により立体視可能なことが確認できた.運動視は視点を移動させながら環境を見るとき,近くのものは速く,遠くのものは遅く動くように見えることである.人間はこの運動視により環境中の物体までの距離を把握することができる.しかし,この立体視は視点が移動している場合に限られるため移動ロボットが静止している状態では運動視はできない.そのため,移動ロボットが静止している状態では周囲を制的環境と仮定し両眼立体視を操作者に提示する機能をつけた移動ロボットの遠隔操作システムを構築した.このシステムにより移動ロボットの操作者は移動状態では周囲360度を時間遅れなく見回すことができ,運動視により奥行きを把握することができる.また,静止状態では周囲360度を首振りに対する時間遅れは無しに見回すことができ,さらに両眼立体視も可能となった.このシステムを用いることにより視野が小さかったことによる移動ロボット操作の困難さを解消することができるようになった.
リカレントニューラルネットワークのカオスダイナミクスによる楽音合成の研究

リカレントニューラルネットワークによる楽音合成モデルをSGI社のワークステーション02上にソフトウェアにより構築することができた。各パラメータのセットによる応答をリアルタイムに「音」として出力するシステムを開発した。システムはC言語で開発し、GUIとしてはX Window SystemにおけるX Toolkitを用いた。システムの内部は、連立微分方程式を解くための数値計算となっている。楽音合成の歴史は古く、これまでにさまざまな手法が提唱されてきたが、リカレントニューラルネットワークを用いることの利点の一つは、非線型ダイナミクスの学習が可能になるということである。これにより、自然楽音から出る波形に特徴的なゆらぎなどについても、その背後にある非線型も含めて波形を学習できる。また、もう一つの利点は、学習されたリカレントニューラルネットワークは連立微分方程式の系であるため、学習データの時間によらない長時間の波形出力を得られるということである。楽音合成のためのリカレントニューラルネットワークのアーキテクチャについては、まず比較的少数のニューロンから構成されるものが考えられ、これは楽音合成のリアルタイム性に優れていることが示された。また、比較的多数のニューロンから構成されるネットワークは、学習則により汎用の楽音合成に適していると考えられるが、ヴァイオリンの定常音でさえもかなりの複雑度を有しているということが今回明らかになり、APOLONNよりもさらに強力なアーキテクチャが必要なことが示された。本研究のプラットフォームとなるワークステーションであるSGI社のO2を購入し、その上に、リカレントニューラルネットワークによる音源モデルをソフトウェアにより構築した。以下、詳細について述べる。ニューロン単一のモデルとしては、連続時間・連続値を取るモデルを採用している。これにより、各ニューロンのダイナミクスは微分方程式で記述される。このニューロンの組み合わせにより、リカレントニューラルネットワークを構築する。リカレント型であるため、それぞれのニューロンは自分自身にフィードバック結合を持つ。また、例えば2つのニューロンの結合の場合には、ニューロンAからニューロンBへの結合の値を、ニューロンBからニューロンAへの結合の値の符号を反転させた反対称のものとした。これにより、それぞれのニューロンが相補的に発火しやすくなる。N個のニューロンによるリカレントニューラルネットワークはN個の微分方程式で記述されることになるため、各ニューロンの時定数、各ニューロン間の結合値、など、さまざまなパラメータがシステムを特徴づけることになる。その関係が即座にわかるように、各パラメータのセットによる応答をリアルタイムに「音」として出力するシステムを開発した。C言語で開発し、GUIとしてはX Window SystemにおけるX Toolkitを用いた。このシステムを用いることにより、どのようなアーキテクチャを持つリカレントニューラルネットワークが希望している音源に近いのか、を現在探っているところである。
磁気回路の最適化による高効率の非接触給電システムに関する研究

非接触給電システムに使用する結合インダクタを使用したフォワードコンバータおよびフライバックコンバータを試作した。インダクタ電流のディジタル制御を適用することで、高速な電流応答が実現でき、ギャップ3mmにおいて非接触給電とゼロ電流スイッチングが同時に実現した。コンバータはスイッチングロスの軽減のためゼロ電流スイッチングをしている。また、非線形制御理論の特異摂動法を用いて、電流制御時の電流歪の発生原理について解析した。本研究の「磁気回路の最適化による高効率の非接触給電システム」は、蓄電池の充電方式の効率化とシステムの簡易化を確立するためのものである。磁気回路の最適化によって損失を削減でき、システムの高率化を実現できることをらかにする。非接触給電材料に対するエネルギー変換効率の効率化、電力伝送の応答性と帯域幅の最適化を図るとともに回路系との組み合わせによる送受電システムとしての効率化を目指す。本年度は、回路方式の一つとして、非接触給電と高効率化を実現する複数の巻線でトランスコアを共有する結合インダクタ・トランスを用いたゼロ電流スイッチングフォワードコンバータシステムを提案した。トランスのギャップは、非接触給電システムでは大きい方が良いが、一方回路の特性としては漏れ磁束が多くなるのでシステムの効率は低下するので、システムの設計においては重要なパラメータである.したがって、システムの設計においては、電磁界解析シミュレーションソフトウェアANSYS、回路シミュレーションソフトウェアPSpiceを使用して磁気および電気回路などの各種設計パラメータ設計した。続いて、シミュレーションで設計したパラメータを基に回路を試作し、コントローラには高速演算可能なプロセッサDSPおよびディジタル回路FPGAを用いたディジタル制御器を用いて実機実験を行い、本システムを用いて、ギャップ3mmにおいて非接触給電とゼロ電流スイッチングが同時に実現した。本研究では,フォワードコンバータをベースとしたディジタル制御の非接触の給電システムを試作した。まず、コンバータで非接触を実現するトランスについて、磁場解析シミュレーションを用いて非接触部分であるギャップの幅を変化させたときの磁束密度について解析した結果、ギャップが大きくなるとトランスのコアの場所によっては、磁束密度の低い部分が存在したので、今後最適なコア形状の検討が可能になった。実験では、FPGAを用いてインダクタ電流のディジタル制御を適用することで、高速な電流応答が実現できた。また、同時にインダクタ電流制御にディジタル制御を適用しているコンバータの安定解析の一手法を提案した。コンバータに使用するインダクタとコンデンサの容量比εが微小な場合の状態方程式を用いて,非線形制御理論の特異摂動法を用いて安定解析を行った。解析結果およびシミュレーション結果より,εが微小量の場合においては,出力電圧は安定であるが電流応答については急峻になることが確認できた。さらに,インダクタ電流制御および出力電圧制御にディジタル制御器を構成し実機実験を行った結果,微小量εの影響は同様であり,高速なサンプリングかつ安定なインダクタ電流制御により出力電圧変動を抑制できることが明らかになった。以上のことから,インダクタ電流をマイナーループで制御することにより,より理想的な電圧制御が実現でき,電流制限も可能であるのでコンバータの信頼性向上に寄与できると考えられる。本研究では、回路方式としてフライバックコンバータを適用したディジタル制御の非接触の給電システムを試作した。まず、コンバータで非接触を実現するトランスは、フライバックトランスを使用した。入力電源は、昨年度の整流回路から高力率整流回路に変更し、入力交流電源についても高効率化および高力率化を目指した。高力率整流回路を適用すると、入力交流電流を正弦波状に制御するため、入力にコンデンサを使用できないことから出力に大きな電流リプルが生じる。この電流リプルを抑制するために通常は出力に大容量のコンデンサを接続することも考えられるが、電解コンデンサを使用すると信頼性の低下の原因となるので、出力のコンデンサは必要最小限のフィルムコンデンサを使用し、バックコンバータで定電流制御を行った。試作回路では、マイクロコンピュータを用いて、入力の力率改善の電流制御と負荷電流のディジタル制御を適用することで、コンデンサの容量が小さいのにもかかわらず、安定した定電流制御を実現できた。また、実験結果から力率改善回路の出力コンデンサ容量が小さく電流リプルが大きいとき、パルス幅制御を実行しないと電流リプルの振幅は大きいが波形に歪がなかった。しかしながら、パルス幅制御をおこなうと電流リプルは抑制されるが、電流波形の変化が急峻になることが確認できた。そこで、昨年度提案した非線形制御理論の特異摂動法を用いた電流制御解析を、高力率整流回路で問題となる電流制御時の電流歪について適用した。
掘削幅を考慮した掘削土圧の特性と山留め設計への適用

従来より、現行設計法では掘削幅の山留め工への影響度はまったく考慮されていなかった。ところが、現場技術者の体験から、掘削土圧が掘削幅に依存していること、換言すれば、掘削の安定性が掘削幅に影響を受けることが明らかになって来た。ここでは、これらの関係を定量的に検討するため、いくつかの室内実験と解析を試みたので、以下に得られた結果と知見をまとめてみる。(1)掘削幅の狭い掘削(ここでは、20cm)と広い掘削(同、80cm)で比較した結果、山留め工の倒れ(掘削の破壊)が発生する掘削深は幅の狭い掘削の法がはるかに深い。(2)周辺地盤に注目しての、大きな差異の1つは、すべり面の表れ方と形状にある。掘削幅の狭い条件では、すべり面の出現も遅く、拡り上も小さい。一方、掘削幅の広い条件では、初期段階よりすべり面が発生し、山留め壁より地山側へかなり奥まった所を通る形状を示す。(3)大きな差異の他の1つは、掘削底面の受動土圧特性である。幅の狭い掘削時のそれは、広い掘削時に比べて、はるかに大きい。しかも、この受動土圧はランキンやク-ロンの土圧論で計算される値よりも大きいことが認められる。(4)(3)の受動土圧を解析してみると、掘削幅の狭い条件下では、掘削底面下で、せん断挙動(ランキンやク-ロン土圧論の仮定)とは異なり、むしろ、圧縮挙動の発生が認められる。(5)したがって、掘削幅の狭い掘削では、掘削底面下に地盤に圧縮帯(一種の地中梁)を形成し、これらが両方の山留めの安定に強く貢献していることが明らかとなった。
ニワトリ初期胚における性分化機構の解明:雌及び雄初期胚特異的遺伝子の検索

我々はニワトリの性決定と性分化に働いている遺伝子の探索を行ってきたが、一方ニワトリの性決定と性分化に極めて重要な働きをしていると考えられるエストラジオール合成に関わる酵素群のcDNAをクローニングし、それらをプローブとしてニワトリ初期胚におけるこれらの酵素遺伝子の発現を追跡し、それらの遺伝子の初期胚における発現制御機構を探る為の実験を行ってきた。この結果、新たにチトクロームP-450c172種、P-450scc、及びステロイド3βHSDの4酵素のcDNAを得た。またアンドロステンジオンをテストステロンに変換する17βHSDも、ニワトリ卵巣由来cDNAライブラリーよりその候補クローンを得て現在解析中である。さらにエストラジオールを直接合成し前述のホルモン合成系のkey enzymeと考えられるP-450aromに対する誘導ホルモンである卵胞刺激ホルモン(FSH)のレセプターcDNAも得た。このうちP-450c17cDNAでは従来型に比べ動物細胞への導入実験において20-30倍強い活性を持つクローンと、17α-hydroxylase活性を残し、17,20-lyase活性のみ失ったクローンの2種を新たに得た。3β-HSD cDNAについてはcos7細胞にその発現型ベクターを導入し活性を確認した。ニワトリFSHのレセプターcDNAはその全長を得、この発現型ベクターをヒト293細胞に導入し、ヒトFSHを用いたラジオ-レセプターassayによりそのレセプター活性を確認した。cDNAクローニングとは別にニワトリP-450aromについてはそのゲノム遺伝子上流域5000bP以上の塩基配列を決定し、さらにこれにcatレポーター遺伝子を連結した組替え体DNAを作製しニワトリ卵胞のきょう膜由来初代培養細胞および初期胚由来繊維芽細胞に導入して、アロマターゼ遺伝子の発現制御エレメントの同定を行っている。ニワトリアロマタ-ゼ遺伝子上流域の塩基配列の決定を行なった。翻訳開始点のATGより上流約2500bpまでの間にエステラジオ-ルリセプタ-の結合部位,CRE(cyclic AMP responsive element),APーI binding site等のモチ-フが存在していた。一方成熟雌ニワトリの卵巣より顆粒膜細胞の初代培養細胞を分離することができた。アロマタ-ゼ遺伝子上流域をCAT(chloramphenicol acetyltransferase)遺伝子と連結した組替えplasmid DNAを作製したこれをこの細胞に導入して各シスエレメントの働きを明らかにしていく予定である。次に、性ステロイドホルモン合成を触媒する重要な酵素の一つである△^5ー3βーヒドロキシステロイドデヒドロゲナ-ゼ(3βーHSD)と思われる。cDNAの断片のクロ-ニングに成功した。これは、ヒト、ウシ、マウス、ラット等からクロ-ニングされたいるcDNAの配列をもとに合成したプライマ-によりニワトリ副腎由来のcDNAからPCR法で得たもので、この塩基配列から予想されるアミノ酸配列はヒト、ウシ、マウス、ラットの3βーHSDと非常に高い相同性を保持していた。さらにこれをプロ-ブにして副腎由来のOkayamaーBerg cDNAライブラリ-よりいくつかのクロ-ンの取得に成功した。現在これらのクロ-ンの塩基配列の決定を行っている。また性ステロイドホルモン合成を触媒する重要な酸素の一つであるニワトリチトクロ-ムPー450c17は既に当研究室の小野らによりクロ-ニングされていたが、これを培養動物細胞に導入した際の活性は極めて弱かった。このため合成DNAプライマ-によりPCR法で新たなチトクロ-ムPー450c17 cDNAをクロ-ニングし細胞に導入したところ、著しい酵素活性の上昇がみられた。このクロ-ンの塩基配列を決定したところ、数カ所でアミノ酸の置換を伴う塩基の置換が検出された。

現在この変異と活性の関係、及びニワトリ個体に於けるこれらの遺伝子の発現についての解析を行っている。我々はニワトリの性決定と性分化に働いている遺伝子の探索を行ってきたが、一方ニワトリの性決定と性分化に極めて重要な働きをしていると考えられるエストラジオール合成に関わる酵素群のcDNAをクローニングし、それらをプローブとしてニワトリ初期胚におけるこれらの酵素遺伝子の発現を追跡し、それらの遺伝子の初期胚における発現制御機構を探る為の実験を行ってきた。この結果、新たにチトクロームP-450c17 2種、P-450scc、及びステロイド3βHSDの4酵素のcDNAを得た。またアンドロステンジオンをテストステロンに変換する17βHSDも、ニワトリ卵巣由来cDNAライブラリーよりその候補クローンを得て現在解析中である。さらにエストラジオールを直接合成し前述のホルモン合成系のkey enzymeと考えられるP-450aromに対する誘導ホルモンである卵胞刺激ホルモン(FSH)のレセプターcDNAも得た。このうちP-450c17cDNAでは従来型に比べ動物細胞への導入実験において20-30倍強い活性を持つクローンと、17α-hydroxylase活性を残し、17,20-1yase活性のみ失ったクローンの2種を新たに得た。3β-HSD cDNAについてはcos7細胞にその発現型ベクターを導入し活性を確認した。ニワトリFSHのレセプターcDNAはその全長を得、この発現型ベクターをヒト293細胞に導入し、ヒトFSHを用いたラジオーレセプターassayによりそのレセプター活性を確認した。cDNAクローニングとは別にニワトリP-450aromについてはそのゲノム遺伝子上流域5000bp以上の塩基配列を決定し、さらにこれにcatレポーター遺伝子を連結した組替え体DNAを作製しニワトリ卵胞のきょう膜由来初代培養細胞および初期胚由来繊維芽細胞に導入して、アロマターゼ遺伝子の発現制御エレメントの同定を行っている。
自己増殖能を有する自家膵β細胞を用いた人工膵臓の研究

1、Simian Virus 40 (SVー40)感染によってトランスフォ-ムした凍結保存膵β細胞株(SVーPB 1205)を解凍し、実験糖尿病ラットの脾臓内に移植すると、移植後2週間にわたって血糖値の上昇が抑制することが再確認されたが、SVーPB1205を脾臓内で確認することは出来なかった。そこで、免疫反応が弱いとされる腎皮膜下に移植した。血糖上昇は同様に抑制されるものの、移植細胞を形態的にとらえることは出来ず、血糖上昇の抑制は移植細胞の壊死によるインスリン放出によるものと結論した。移植細胞の宿主による免疫排除機構からの防御と移植細胞の宿主への影響(遠還転移・局所浸潤など)除去の目的でSVーPB1205をalginateーpolylysineーarginateをマイクロカプセルに封入し培養を試みたが、カプセル内で長期間生存あるいは増殖させることには成造しなかった。しかし、デキストランビ-ズCytodex 3を使用したマイクロキャリア-培養法によって、培養細胞収量を増加させることには成功した。今後、環境適応力のある膵β細胞株の樹立や培養条件の検討が必要と考えられた。2、手術で採取したヒト膵β細胞、インスリノ-マ細胞(良性)やグルカゴノ-マ細胞(良性)の培養ならびにプラスミド(PMT10D)移入による培養細胞株化を試みたがいまだ成功していない。3、ハイブリッド型人工臓器開発の一連の試みとして、成熟ラット肝細胞にプラスミドを移入して自己増殖能を有する肝細胞株(RTH33細胞)を樹立した。この細胞株は、尿素合成能、グルコ-ス合成能、ピリルピン抱合能など肝細胞固有の機能を保持していることが確認された。1.SV40感染によってトランスフォームして冷凍貯蔵中の膵β細胞株細胞(SV-PB)を解凍して培養系にもどし、実験糖尿病ラットの脾内に移植すると、血糖上昇を移植後2週間にわたって抑制することが再確認された。2.培養SV-PBは培養池にIRIを分泌しない。被移植糖尿病ラットの血糖上昇抑制機序が、生体内でSV-PBがIRIを分泌することによるのか、SV-PBの壊死によるIRI放出によるのかを解明する目的で、免疫反応が弱い腎皮膜下にSV-PBを移植し、その運命を形態学的、免疫組織化学的に追跡中である。3.SV-PBが培養池にIRIを分泌する条件を検索している。SV-PBが培養基内でIRIを産生・分泌すれば、H^3-thymidineの取り込みで間接的に証明されている環境依存性を直接的に立証することができ、SV-PB機能のカイネティクスが解析できる。4.フォローファイバー上でSV-PBが培養できるか否かを検索してしる。5.臨床応用のため、手術で採取した人膵β細胞にプラスミドをエレクトリック・セルヒューザーで移入する予備実験を準備中である。1.膵β細胞株細胞(SVーPB細胞)を実験的糖尿病ラット腎皮膜下に移植しても、移植後2週間にわたって血糖上昇を抑制するが、腎皮膜下に移植SVーPB細胞は形態学的に確認できず、移植SVーPB細胞の壊死によるインスリン放出であることがほぼ確認された。2.培養細胞収量を高めるために、SVーPB細胞をマイクロキャリア-に付着させて培養した。マイクロキャリア-へのSVーPB細胞の接着・増殖は良好で、マイクロキャリア-上では、3日後すでに、細胞はfullsheetに達し、培養細胞収量の飛躍的増大が確認された。3.alginate-polylysine-alginateマイクロカプセルにSVーPB細胞を封入して培養することに成功した。培養条件の検討などin vitroの検討

および、糖尿病ラットの腹腔内移植で、生態環境とSVーPB細胞機能との関連、至適細胞数、SVーPB細胞の運命、マイクロカプセルの交換手段等のin vivo実験を継続中である。4.成熟ラット膵β細胞株の樹立には、いまだ成功していない。5.臨床応用のため、手術で採取した人膵β細胞にプラスミドをエレクトリック・セルヒュ-ザ-で移入したが、人膵β細胞の株化にも、いまだ成功していない。1、膵β細胞株(SVーPB1205細胞)をAlginateーpolylysineーalginateマイクロカプセルに封入し、培養することが出来た。しかしながら、封入した細胞は長期間の生存あるいはカプセル内での増殖は不可能であった。一方、同様の方法で、岩村が樹立した膵癌培養細胞株(SUITー2細胞)をカプセル内に封入すると良好な増殖を示した。また、SBーPB1205はデキストランビ-ズ上での増殖は可能であったことなどから、SBーPB1205細胞の生存環境が限定されていることが示唆された。今後、カプセル材質、培養環境などの工夫や、環境適応力のある膵β細胞株の樹立が必要と考えられた。2、手術で採取したヒト膵β細胞にプラスミド(pMT10D)を移入したが増殖性を持ったヒト膵β細胞の株化には成功していない.そこで、手術で採取したヒトインスリノ-マ細胞(良性)およびヒトグルカゴノ-マ細胞(良性)の培養、ならびにそれぞれの細胞にプラスミドを移入して培養細胞株化を試みた.これら腫瘍細胞は約3カ月培養が可能であったが、自己増殖能を有する株化細胞を樹立することは出来なかった。3、ハイブリッド型人工臓器開発の一連の試みとして、成熟ラット肝細胞にプラスミドを移入して自己増殖能を有する肝細胞株(RTH33細胞)を樹立した。この細胞株は尿素合成能、グルコ-ス合成能、ビリルビン抱合能など肝細胞固有の機能を保持していることが確認された。
懸念される人工バリアシステムの不確実性の検証

Thermal-Hydration作用を受けた不飽和ベントナイトの間隙構造変化の調査のために水分保持曲線または強度の変化計測を実施。水分保持曲線は蒸気圧法を用いて幅広いサクション範囲の制御を試みた。高温作用は特殊容器の中にベントナイトを静置し、少なくとも1か月間の平衡時間を設けた。制御ポテンシャルは湿度換算で98%から11%とした。水分保持曲線については高サクション制御および平衡時間が想定期間をはるかに上回り一部解析中である。一方強度については高温作用の与え方によって強度に大きな違いが見られることが判明した。文献調査では高温を与えることで強度が増加または減少という、相反する報告が見られる。真理を探究するために、この研究においてその原因が解明されると考えている。例えば、密閉空間での高温作用の負荷では、ベントナイトの水分が蒸発し、空間内に蒸気圧が発生し土構造に影響を与え、同時に含水比低下で強度が増す。この状態では熱的作用影響を限定することが出来ない。応力ー軸ひずみ曲線を検証しても全く異なる挙動が見られた。そのほかに異なるタイプのベントナイトの実験にも試行錯誤で実施した。特にナトリウム型とカルシウム型では大きく異なることは有益な知見であった。さらに様々な物性などについては論文にまとめている。ベントナイトという特殊材料に微小な水分の変化および熱的作用を与えての室内試験である。試験手順も複雑な中、一定の成果を示している当初の計画通り進め、確かに成果を上げる。不飽和ベントナイトの内部構造の変化を推察・検証するために保水性試験を行い、水分保持曲線の形状などの評価を実施した。平成29年度においては保水性試験は、蒸気圧法のみを採用し、高サクション領域での水分量の変化・体積変化を測定した。不飽和ベントナイトの直径、高さが異なる供試体を準備するなども行った。供試体には砂混合の有無の保水性に与える影響も検討した。さらに塩水を含んだ供試体の水分保持曲線は明らかに、塩水を含まない場合と比べて保水性の高さが異なることが明白になった。一軸圧縮強さにおいては、供試体を異なる温度での測定を実施した。一軸圧縮強さへの温度影響が示される場合と温度影響が見られない場合の両者の結果が得られた。密閉された容器内で長時間高温にさらすと高温作用による間隙水の蒸発で含水比が低下する。含水比低下は粒子間力の増加を引き起こすと考えられる。既往の研究報告では高温にさらされたベントナイトは力学的な抵抗性を低下させるともいわれている。上記のような高温作用を与える場合の試験手段またはその方法について検討の余地が十分ある。クリープ試験においては、湿度増加に伴う変形の蓄積が確認された。クリープ試験において、供試体の寸法効果とその特性について考察すべき点があった。ベントナイトは一般的な土質材料とは異なり、浸透性・変形性などの特性に関して平衡状態到達時間が長期的である。そのような特殊材料の室内試験において、実験計画を常に確認し、その計画実効性を維持している。上記に記載した研究実績内容が試験計画実施の高い評価といえる。試験手順も複雑な中、一定の成果を示している昨年度、スペインバルセロナ工科大学E.E.Alonso教授との研究討論で得た内容を踏まえて、当該研究申請時の平成30年度研究計画を実施する。具体的には、締固めたベントナイトの高温三軸圧縮試験を行う。高温作用を受けたベントナイトの力学的特性の一つの一軸圧縮強さに関する特性は、平成29年度の研究実績から得られた。知見の中で見かけの粘着力の応力レベルから、拘束圧載荷時の三軸圧縮強度測定を概ね推測し、サクションを考慮した降伏面ならびに降伏面付近のサクション履歴について精査する。当初の計画通り進め、確かに成果を上げる。平成29年度実施したベントナイトの保水性試験などにおいて、ベントナイトに作用したサクションに対する平衡状態到達時間が想定していた期間を大幅に上回った。よって、計画していた物品購入を次年度(平成30年度)平成30年度早期に準備することとなった。2019年度計画通りに実験を実施する。
北海道東部におけるアイスランパートの形成

1.風連湖におけるアイスランパートの調査(昭和61年11月23日-30日)アイスランパートは、風連川河口とヤウシュベツ川河口にはさまれた湖岸と、春国岱の針葉樹林の中に発達しているのを確認した。これらのアイスランパートは、いずれも砂からなり、腐植土と植生に覆われていた。2.塘路湖におけるアイスランパートの調査(昭和61年12月6日-11日)アイスランパートは、ワッカナイの先端付近と東に続く湾の湾側部,モヤサムの南西岸,ポンオンネウシ付近の湖岸などに発達していた。これらのアイスランパートは、比高が1m以下の小規模なものであった。3.結氷後の湖面状況に関する野外調査(昭和62年2月8日-12日)この調査でアイスリッジ(御神渡り)の発達が確認できたのは、屈斜路湖と塘路湖のみであった。その他の湖については、湖氷が活発に移動していることを裏付ける証拠は得られなかった。また、これらの湖では乳氷(結氷した湖面上に雪が積り、それが湖氷の亀裂から上昇してくる湖水と混合して凍結したもの)の氷厚が、2030cmと厚くなっていることから、結氷後に熱膨脹と熱収縮による湖氷の移動が活発に行なわれる前に、大量の降雪に見舞われるものと考えられる。4.屈斜路湖「湖の家」地区における湖氷移動の野外観測(昭和62年1月26日-27日)昨年度の湖氷移動の野外観測を補足する目的で行なった。その結果、夜間に湖氷が収縮して沖方向に移動し、早朝から昼にかけて陸方向に移動する様子を、気温、氷温の記録とともに定量的に把握することができた。昭和62年の2月中旬以降は、各湖についてのアイスランパートの分布図を完成することを中心に、研究成果報告書の作成を行なった。
筋強直性ジストロフィーの病態解明と症状改善薬の開発

筋強直性ジストロフィー1型(Myotonic Dystrophy type 1: DM1)は、難病指定された遺伝子疾患であり進行性の筋機能低下を引き起こす。その一方でDM1は全身性疾患として知られており、深刻な中枢神経変性・耐糖能異常(糖尿病)などの病態を示し、これらが患者のQOLの低下・生存率低下を促進させる。本研究課題では、DM1患者由来iPS神経細胞や疾患モデルマウスを用いて、DM1における神経変性の病態分子基盤の解明と新規全身症状改善薬の開発を目指す。
書き換え可能デバイスによる高速パケット処理の研究

ネットワークの高速化に伴い、そのスピードに見合った処理性能を持つ、ネットワーク用の機器の開発が困難になってきている。このような状況を打開するために、本研究では、高速性を有する処理をFPGAなどの書き換え可能なデバイスによって高速化することを目指した。本研究では、第一の課題としてネットワーク用のIDS(侵入検知システム)をターゲットとして、そのFPGA化に関する方式の検討および効率的な実行方式に関して研究開発を行った。その方式は侵入検知用のパターンから有限状態機械を生成し、これをハードウェア記述言語に自動的に変換するものである。これをFPGAで実現する際における効率的な実行処理の方式やハードウェア量の削減に関する研究を主として行った。特に、非決定性オートマトン(NFA)によるパターンマッチング回路の高速化およびFPGAの回路規模の縮小という2つの矛盾する課題に対してシステムを構成する際の実際的な面から解決に取り組み、10Gbpsを超える速度に耐えられる侵入検知システムを試作した。さらに、FPGA回路のハードウェア量のさらなる削減を行うために、データ圧縮技術を取り入れた回路の削減手法などに関しても研究を行った。また、第二の課題として、クライアント・サーバ型の暗号通信において,暗号処理の部分を汎用のFPGAを動的に書き換えて実行するようなリコンフィギャラブルなシステムモデルを想定し、FPGAの利用率を高くすることで性能を向上させる研究を行った。そのために、FPGAの無駄な再構成回数を効果的に削減する予測方式の開発が重要であり、このような予測方式として,過去のパケットストリームから近い将来のストリームを予測し、オーバヘッドを減らすシステムを提案し、その有効性およびその性質などについて詳細な評価を行った。本研究では、IPパケット処理に的を絞り、高速性を有する処理をFPGAなどの書き換え可能なデバイスによって高速化することを目指し、特にIDS(侵入検知システム)をターゲットとして、そのFPGA化に関する方式の検討および効率的な実行方式に関して研究開発を行っている。侵入検知システムのハードウェア化においては、侵入検知用のパターンから有限状態機械を生成し、これをハードウェア記述言語に自動的に変換するという方式をとる。本年度は、IDSにおいて、高速化を必要とする処理である、入力されたパケットに対する事象の検出をルールセットに基づいて行うセンサ部の処理を、FPGAによって高速に処理するための方式に関して研究を進めた。その際、FPGAを用い、数Gbpsの処理を実現するためには、32ビット単位での処理が必要となる場合が生じる。決定性オートマトンを用いた実現方式においては、4バイト単位で、入力するパケットのキャラクタとパターンとを照合することによって高速化が実現できることがわかった。しかしながら、そのためには、バイト単位での位置の補正や、パターンとマッチしなかった場合の処理が複雑になる。この研究では、これらの問題を解決し、パケット入力を中断することなく連続的に処理することが可能な方式について研究をすすめた。また、非決定性オートマトンを利用したパターンマッチング回路についても、評価を行った。さらに、そのほかのパケット処理のハードウェア化について基礎的なデータを得るために、暗号化処理を取り上げそのハードウェア化およびハードウェアとソフトウェアとの協調方式について様々な観点から考察した。本年度は、昨年度に引き続きIDSにおいて、入力されたパケットに対する事象の検出をルールセットに基づいて行うセンサ部の処理の高速化に焦点を当てて研究を行った。昨年度は、決定性オートマトン(DFA)に焦点をあてたが、本年度は非決定性オートマトン(NFA)を利用したパターンマッチング回路の高速化に焦点をあてて研究を行った。