hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
農業経営ビッグデータの有効活用システムの開発による雇用型農業経営の支援

農業生産法人が農業経営管理業務で利用する圃場管理システムに蓄積された情報について、その情報を農業経営の意思決定に必要な情報へと連携を図るために、利用する圃場管理システムのエクスポート機能を前提として、データ連携を図りやすいデータセットへ変換するためのツールを開発した。この開発した変換ツールを、圃場管理システムからエクスポートされた情報に適用し、処理しやすいデータセットへ変換できることを実証した。また変換したデータセットを用いて、圃場内の機械作業時間に対して統計解析を行い、機械作業の種類及び圃場区画の大きさが機械作業時間へ与える影響を定量的に提示した。これにより、農業経営における区画整備や作業等に対する意思決定に資する情報につなげられる可能性を示した。一方、多種多様な営農情報を経営意思決定支援に統合利用するため、前年度までに検討した方法に基づきソフトウェアを開発した。開発した主機能は、農業生産経済分析で利用頻度の高い線形計画法を実行するものであり、生産管理ソフトウェアに蓄積した生産履歴等データを利用した単体表の自動生成を可能としている。実装にはR言語を用い、農業経営クラスオブジェクトに格納された技術体系情報から(1)利益係数、(2)制約資源・制約量、(3)技術係数を抽出して単体表を構築する。本手法により生産履歴等のデータの入力から最適作付け計画の解の取得までの一連のプロセスについてデータ連携と処理の自動化を可能とした。雇用型農業経営における情報に対する経営行動の特性の解明に向けて、土地利用型の農業生産法人に対して、日常的な経営管理等の実態調査を実施し、経営者および作業責任者から作業者への指示状況や、作業スケジュールの意思決定過程における情報利用の実態を観察した。また、圃場管理システムを導入して作業管理を実施する農業生産法人に対して、利用している圃場管理システムに収集・蓄積される情報の内容を確認するとともに、その情報を作付計画等の経営戦略策定の意思決定で活用するための方策を試案した。その結果、圃場管理システムに収集・蓄積されたデータを解析することで、経営改善が図れる情報を提供することが可能になる点を示せた。これを発展させて、多種多様な形式で、リアルタイムに収集されるデータを含むビッグデータを農業経営で有効活用するには、経営者が、そのビッグデータに対するアクセス手段と意思決定に容易に利用可能な形式に情報処理する方法が必要になると考え、それを実現するためのAPI(Application Programming Interface)によるソフトウェアのプロトタイプを構築した。このプロトタイプでは、CSV、MS-Excel、XML等の多様な形式のデータの取得が可能となり、オブジェクト指向の観点に基づいて、各経営資源クラス、それら経営資源を組合せた生産活動を表す農作業クラスとして取得データを扱い、経営クラスに統合化することが可能となる。このプロトタイプについて数値実験を実施することで、データ連携が可能であることを確認することで、多様な形式のデータをリアルタイムで取得し、経営の意思決定場面で利用する仕組みとして有効となることを検証した。農業経営ビッグデータの解析手法の構築に向けては、APIを利用したソフトフェアを具体的に構築しながら、その手法の有効性を踏まえた検証が進められており、当初計画よりも進捗している。また、雇用型農業経営における情報に対する経営行動の特性の解明については、日常の経営管理場面や経営戦略策定場面で圃場管理システム等を積極的に活用している農業生産法人の状況を把握するとともに、その蓄積データを解析することで経営戦略策定場面での情報利用の可能性を示すことで順調に進捗している。しかし、情報利用に基づく意思決定行動の特性については、調査事例に限りがあったために十分な解明にはいたっていない。圃場管理システムを導入して作業管理を実施する農業生産法人に対して、システムへのアクセス権を入手することによって、適宜、システム内に蓄積された情報を入手できる環境を整備した。これを利用して、システム内から入手可能なファイル形式とデータの項目、記録内容、データ形式を整理した上で、それらのデータを意思決定に必要な情報へ2次利用するための方策を検討した。一方、前年度に構築したソフトウェアのプロトタイプは、多種多用なデータを、Rのリファレンスクラスで実装した農業経営モデル(whole-farm model)に統合化し、それを用いて経営シミュレーションを実施するものである。本プロトタイプが、既存研究で取り扱われてきた種類の経営シミュレーションを実行可能であるか確認するため、まず、変化要因(経営シミュレーションの変数)を、経営の主体的行動による内生的要因と経営外部に起因する外生的要因とに分類し整理した。次に、農業経営クラス内の変数と経営シミュレーションの変数との比較を行った。また、経営分析に対する個別ニーズの高まりに対応するために、本プロトタイプとビジュアルプログラミング手法との統合利用方法を提案し、その実装手段を検討した。その結果、本プロトタイプとR Analytic Flow等のビジュアルプログラミング環境の併用により、分析手順自体を可視化して、多種多様なデータソースやその処理を複合的に組み合わせることによる複雑性を回避し、個別ニーズに対応しうる経営意思決定支援システムの構築が可能であると推察された。農業経営ビッグデータの解析手法の構築に向けては、構築したAPIを利用したソフトフェアのプロトタイプに対して、既存研究で取り扱われてきた各種の経営シミュレーションに対する実行可能性を検証中で順調に進捗している。また、雇用型農業経営における情報に対する経営行動の特性の解明についても、圃場管理システムで入手可能な情報およびデータの特徴を整理することで、意思決定に必要な情報への2次利用するための方策の検討に着手できているので順調に進捗している。

農業生産法人が農業経営管理業務で利用する圃場管理システムに蓄積された情報について、その情報を農業経営の意思決定に必要な情報へと連携を図るために、利用する圃場管理システムのエクスポート機能を前提として、データ連携を図りやすいデータセットへ変換するためのツールを開発した。この開発した変換ツールを、圃場管理システムからエクスポートされた情報に適用し、処理しやすいデータセットへ変換できることを実証した。また変換したデータセットを用いて、圃場内の機械作業時間に対して統計解析を行い、機械作業の種類及び圃場区画の大きさが機械作業時間へ与える影響を定量的に提示した。これにより、農業経営における区画整備や作業等に対する意思決定に資する情報につなげられる可能性を示した。一方、多種多様な営農情報を経営意思決定支援に統合利用するため、前年度までに検討した方法に基づきソフトウェアを開発した。開発した主機能は、農業生産経済分析で利用頻度の高い線形計画法を実行するものであり、生産管理ソフトウェアに蓄積した生産履歴等データを利用した単体表の自動生成を可能としている。実装にはR言語を用い、農業経営クラスオブジェクトに格納された技術体系情報から(1)利益係数、(2)制約資源・制約量、(3)技術係数を抽出して単体表を構築する。本手法により生産履歴等のデータの入力から最適作付け計画の解の取得までの一連のプロセスについてデータ連携と処理の自動化を可能とした。情報利用に基づく意思決定行動の特性については調査事例を増やすことで、経営管理等の意思決定場面で利用されている農業経営データの内容およびそれらの活用実態を収集し、その特性を明らかにする。それを踏まえて、圃場管理システムに蓄積されている農業経営ビッグデータと意思決定行動で必要なデータとの関係性を明らかにし、それらデータの有効活用に向けて、必要なデータの過不足状況、データの集計・整理方法、データの抽出方法等に関するフレームワークを構築する。また、雇用型農業経営者が日常の経営管理および経営戦略策定のそれぞれの意思決定において必要とする情報を、圃場管理システムが持つ農業経営ビッグデータから抽出するための解析手法を構築する。土地利用型の雇用型農業経営者が日常の経営管理および経営戦略策定のそれぞれの意思決定において必要とする情報を、圃場管理システムが持つ農業経営ビッグデータから抽出するための解析手法を構築する。その際、既存の単純な指標や統計解析結果の提供だけでなく、例えば、農業経営ビッグデータから、過去の経営状況をパターン化した上で、現在の状態から類似パターンを抽出するなど、新たな解析手法を提案する。また、開発した経営シミュレーションソフトウェアは、データの多目的利用、統合利用、自動化の観点から開発システムの評価を行う。
文化政策における政策評価の制度 、方法、指標に人文知を応用して構築する研究

2018年度は、研究分担者とともに外部ゲストを招いての研究会を開催し、研究者間の課題意識の共有化を図り、研究の展開方法に関する打ち合わせを行った。その他については、研究代表者と研究分担者が、調査研究を開始した。「評価」に関する研究動向を評価学などの文献によりサーヴェイし、評価の意義、方法等についての理解を深めた上で、研究協力者のサポートも得ながら岡山フィルハーモニック管弦楽団と瀬戸フィルハーモニー交響楽団の2つのプロフェッショナル・オーケストラについて、オーケストラ自体および関係する自治体から評価の実態についてのヒアリング調査を行った。このヒアリング調査によって、オーケストラと自治体の両方が定量的な評価よりもむしろ観客の声などの定性的評価を重視していることが明らかとなった。しかし、その一方で、アンケート調査等の回収率を高めることは難しく、定性的なデータの取得には限界があるという課題も明らかとなった。東京都内で開催された評価に関わるセミナー等に参加し、「社会的インパクト」あるいは「社会的価値」をどのように測っているのかなど、社会的インパクトの概念をはじめ、評価の考え方や活用について、現動向を調べた。芸術文化事業は、その活動の特殊性の故、他の分野の事業と同一尺度や基準で評価が可能かという課題を再認識した。ピーター・H・ロッシらをはじめとする評価学の先行研究をサーベイし、その体系的な把握と整理に努めた。地域版アーツカウンシル諸関係者からのヒアリングを通じて、取り組み方や組織構成の相違、現場での課題について情報収集を行った。群馬県前橋市で設立された「アーツカウンシル前橋」にて試行的なリサーチ業務や文化団体への聞き取り調査、市民会議を通じたヒアリング等を遂行し、中核市以下の規模の自治体における文化行政に対する評価事業のあり方を検討した。昨年度の研究会で問題意識を共有し、それぞれの関心からテーマへのアプローチを行えている。昨年度については全体での研究会を1回開催しただけだったので、今年度は昨年度研究代表者および研究分担者の調査研究の成果を共有する作業を続ける。
分子状水素による抗炎症メカニズムの解明とその臨床応用のための基盤研究

本研究テーマは研究代表者らが提唱し、12年前にNat Med誌に発表した分子状水素の医療応用(水素分子医学)という革新的な研究の一環である。当初、分子状水素は弱い還元作用を有する最小分子として、単純に抗酸化作用が着目された。その後、疾患モデル動物を中心にした解析から、分子状水素には顕著な抗炎症作用があることが分かってきた。超高齢化社会において、炎症の適切な制御は健全な加齢・老化にとって中心的課題である。そこで本研究の目的は、分子状水素の作用として、ミトコンドリア制御を含む抗酸化ストレスとマクロファージの浸潤などを抑制する抗炎症の両経路上流に分子状水素の標的分子となる特定分子が存在することを明らかにし、この分子機構によって炎症を主とする多くの疾患で分子状水素が予防・治療効果を示すことを疾患モデル動物で示し、ヒトでの臨床研究につなげることにある。今年度は、昨年度に引き続き、下記に示すような成果を得た。分子状水素の予防・治療効果については、1)動脈硬化モデル動物に水素水を飲用させることでアテロームの形成とマクロファージの浸潤が緩和され、血管内皮の老化が抑制されること、2)抗肺がん剤副作用モデル動物で、水素水の飲用が肺の炎症と酸化ストレス障害を抑制し、副作用による衰弱を緩和することを報告した。引き続き、細胞モデルで分子状水素の標的分子同定を進めている。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。健全な加齢・老化にとって炎症の制御は最も重要な課題である。近年、分子状水素には顕著な抗炎症作用があることが分かってきた。そこで本研究の目的は、分子状水素の作用として、ミトコンドリア制御を含む抗酸化ストレスとToll様受容体シグナルに作用する抗炎症の両経路が存在しクロストークしていること、両経路上流に分子状水素の標的分子となる特定分子が存在することを明らかにし、この分子機構によって炎症を主とする多くの疾患を分子状水素が抑制することを動物の疾患モデルで示し、さらにヒトでも分子状水素に抗炎症効果があることを臨床研究で示すことにある。これにより超高齢社会における健康長寿のための簡便で効果的な方法が提案可能となる。今年度は、下記に示すような成果を得た。1)水素分子作用機序・分子と細胞レベル:培養細胞では水素分子投与によるミトホルミシス(ミトコンドリアを介した酸化ストレスに対する適応応答)効果を明確にした。2)水素分子作用機序・動物実験:マウス敗血症モデルに水素水を事前投与すると病状が緩和され、肝臓での酸化ストレスに対する適応応答が観察された。また、水素分子の活性酸素還元作用により、白内障手術での超音波による角膜損傷を抑制できることをウサギで確かめた。3)水素の応用と臨床研究:水素水による糖尿病患者への介入研究では最初の30名についてデータ収集を完了した。研究は順調に推移している。具体的には以下のような成果と新たな実験が進行中である。1)培養細胞では水素分子投与によるミトホルミシス(ミトコンドリアを介した酸化ストレスに対する適応応答)効果を明確にし、これを元にLC-MSとメタボロームを用いて水素分子によるミトコンドリア脂質と代謝変動を解析中である。2)マウス敗血症モデルに水素水を事前投与すると病状が緩和され、肝臓での酸化ストレスに対する適応応答が観察された。現在、水素水投与後の肝臓をex vivoで解析中である。3)水素分子の活性酸素還元作用により、白内障手術での超音波による角膜損傷を抑制できることをウサギで確かめた。4)水素水による糖尿病患者への介入研究では最初の30名についてデータ収集を完了した。さらに科学的データが皆無な“水素風呂"について、アトピーのマウスモデルで検証を開始した。本研究テーマは研究代表者らが提唱し、10年前にNat Med誌に発表した分子状水素の医療応用(水素分子医学)という革新的な研究の一環である。当初、分子状水素は還元作用を有する最小分子として、単純に抗酸化作用が着目された。分子状水素作用機序については、1)培養細胞を用いて分子状水素投与によってミトホルミシス(ミトコンドリアを介した酸化ストレスに対する適応応答)が誘導されることを明確にし、2)動物実験でマウス敗血症モデルを用いて水素水を事前投与すると敗血症ショックが緩和され、肝臓での酸化ストレス障害に対する適応応答の誘導が観察された。さらに臨床研究では、3)分子状水素の直接的活性酸素還元作用により、白内障手術での超音波による角膜損傷を抑制できることをウサギで確かめたのち、臨床研究を進行中である。研究はおおむね順調に推移している。

1)培養細胞では分子状水素投与によるミトホルミシス(ミトコンドリアを介した酸化ストレスに対する適応応答)効果の誘導を遺伝子発現の転写・翻訳レベルで明確にし、これを元にメタボロームとLC-MSを用いて水素分子による代謝変動と脂質変化を解析中である。反応は遺伝子発現レベルの変化よりも早く、ATP産生と酸化ストレス防御を中心とする代謝変動は分子状水素添加の1時間後に、多数の脂質変動は6時間後に確認された。現在、変動している脂質の同定を進めている。2)昨年度、マウス敗血症モデルに水素水を事前投与すると病状が緩和され、肝臓での酸化ストレスに対する適応応答が観察されることを報告した。今年度、適応応答の指標として抗酸化のHO-1の変動を詳細に解析したところ、水素水投与によってLPS刺激で誘導されるHO-1が高くなるのは肝実質であることが判ってきた。3)昨年度、分子状水素の活性酸素還元作用により、白内障手術での超音波による角膜損傷を抑制できることをウサギで確かめ、臨床研究を進展中である。水素水の投与については、APOE4を保持する高齢者において、1年間の飲用でMCIの低下が有意に抑制されることを報告した。4)また、代表者らは以前にモデル動物を用いた研究から、水素水の飲用には動脈硬化抑制効果があることを報告している。そこで、アテローム形成を促進するとされる老化細胞の出現に対する分子状水素の効果検証を開始した。5)一方、科学的データが皆無な“水素風呂"についてアトピーのマウスモデルで検証を進めたところ、分子状水素を含む風呂には抗アトピー効果は認められなかった。本研究テーマは研究代表者らが提唱し、12年前にNat Med誌に発表した分子状水素の医療応用(水素分子医学)という革新的な研究の一環である。当初、分子状水素は弱い還元作用を有する最小分子として、単純に抗酸化作用が着目された。その後、疾患モデル動物を中心にした解析から、分子状水素には顕著な抗炎症作用があることが分かってきた。超高齢化社会において、炎症の適切な制御は健全な加齢・老化にとって中心的課題である。そこで本研究の目的は、分子状水素の作用として、ミトコンドリア制御を含む抗酸化ストレスとマクロファージの浸潤などを抑制する抗炎症の両経路上流に分子状水素の標的分子となる特定分子が存在することを明らかにし、この分子機構によって炎症を主とする多くの疾患で分子状水素が予防・治療効果を示すことを疾患モデル動物で示し、ヒトでの臨床研究につなげることにある。今年度は、昨年度に引き続き、下記に示すような成果を得た。分子状水素の予防・治療効果については、1)動脈硬化モデル動物に水素水を飲用させることでアテロームの形成とマクロファージの浸潤が緩和され、血管内皮の老化が抑制されること、2)抗肺がん剤副作用モデル動物で、水素水の飲用が肺の炎症と酸化ストレス障害を抑制し、副作用による衰弱を緩和することを報告した。引き続き、細胞モデルで分子状水素の標的分子同定を進めている。世界的には多数の研究機関で水素分子の応用医学研究が進められているが、作用機序につながる基礎生物学的研究はわずかである。
分裂酵母における前胞子膜形成のリアルタイム観察とその制御機構の解析

我々は昨年度分裂酵母の前胞子膜形成を生細胞でリアルタイムに観察する系を観察したが、本年度はさらにこの系を発展させ、2つのタンパク質を同時に観察する系を導入した。具体的には前胞子膜はマーカータンパク質であるPsy1にGFPのバリアントであるYFPを融合させ、α-チューブリンタンパク質には同じくGFPのバリアントであるCFPを融合させた。これにより減数分裂の進行を詳細にモニターしながら前胞子膜形成を観察することが可能となった。経時的および統計的な観察の結果、以下のことが明らかになった。(1)前胞子膜形成の開始はこれまで第二減数分裂中期と思われていたが、それよりもやや早い前期もしくは前中期である。(2)膜の伸長は減数分裂の進行に伴い進んでいく。(3)第二減数分裂終了後もしばらく伸長は続く。(4)(3)の後完全に膜を包み込む。最終的に袋状の構造は球形に整えられていく。また、この観察系を用いてさまざまな胞子形成欠損株の前胞子膜形成を観察した。スピンドル極体に局在し、前胞子膜形成に関与するSpo15の変異株では減数分裂が正常に進行するにもかかわらず、前胞子膜形成はまったく起こらなかった。前胞子膜に局在し、前胞子膜の伸長および構造維持に必要なSpo3タンパク質の変異株では前胞子膜の形成は野生株と同様に開始するが、その後の伸長に異常があった。前胞子膜の伸長を測定したところ、第二減数分裂の終了後の伸長に特に欠損が見られた。前胞子膜に融合する膜小胞の輸送には栄養増殖時に働くSecタンパク質が必要であることが知られているが、そのタンパク質の1つSpo14の変異株では前胞子膜の形成が開始からずっと影響をうけ、伸長が遅いことがわかった。今回の解析により、これまで電子顕微鏡の観察結果を基本にした前胞子膜形成の機構に生細胞の経時的観察の結果を加え、新たな前胞子膜の形成機構を提唱した。以上の結果は現在論文にまとめ、投稿準備中である。胞子形成は酵母の生活環の中でもっともダイナミックにその形態が変化するイベントである。胞子形成のもっとも主要なプロセスは将来胞子の細胞膜になる前胞子膜の形成である。前胞子膜は第2減数分裂時にスピンドル極体(SPB)付近から形成されはじめ、その後、分裂中の核を包みこむように伸長する。通常の細胞膜が既存の膜への膜小胞の融合により伸長するのに対し、前胞子膜は細胞の内部に新たに細胞膜が形成される非常にユニークな膜形成過程である。これには通常の細胞膜形成過程とは根本的に異なるメカニズムが働いていると考えられる。研究代表者らは前胞子膜に局在するシンタキシン様タンパク質Psy1とGFPの融合タンパク質を用いて前胞子膜形成を生細胞で経時的に観察する系を構築した。その結果、前胞子膜形成は(1)膜小胞の細胞質への蓄積(2)前胞子膜の形成開始(母細胞の細胞膜からSPB付近のPsy1の再配置)(3)第2分裂に伴う膜伸長(4)前胞子膜による核の包み込みと開口部の閉鎖(5)正確な球状形態への形作りのステップにより進行することがわかった。また、各ステップの所要時間はこれまでの固定した細胞観察から予想されたものとは異なっていた。さらに、いくつかの胞子形成欠損変異株を用いて膜形成を観察したところ、Spo15は前胞子膜形成の開始に、Spo3は前胞子膜の伸長に、Spo14は前胞子膜への膜小胞の供給に関わっていることが明らかになった。今回の解析から前胞子膜形成過程に必要な遺伝子産物のより詳細な作用点が明らかになった。

今回の解析により、これまで電子顕微鏡の観察結果を基本にした前胞子膜形成の機構に生細胞の経時的観察の結果を加え、新たな前胞子膜の形成機構を提唱した。以上の結果は現在論文にまとめ、投稿準備中である。
川崎病血管炎の進展におけるVEGFの果たす役割とその治療戦略

川崎病血管炎の初期症状として浮腫性紅斑がみられるが、川崎病を血管透過性の視点から解析した研究は現在まで行われていない。我々は、川崎病組織病変におけるVEGFとそのレセプターの発現を解析した結果、対照組織に比し,心,肺,胆嚢など全身の血管にVEGF蛋白が強く発現し(P<.001)、病初期例ではVEGFの機能的受容体KDRも発現していた。VEGF陽性の血管周囲には例外なくアルブミンなどの血漿蛋白が漏出し強い浮腫がみられ、vascular leakageの存在が示唆された。本研究では前年に引き続き、VEGFに着目し川崎病血管炎の病態からみた治療戦略を考察した.1 Vascular leakageの進行は血漿蛋白の漏出(低アルブミン血症)と浮腫を生じる。そこで、川崎病のガンマグロブリン治療抵抗例と治療反応例の間で、浮腫の程度、血中アルブミン、血中VEGFの測定をおこない検討した。その結果、治療抵抗例では治療反応例に比し血中アルブミンの低下が強く血中VEGFが高値であった。また、治療抵抗例のなかでは、ガンマグロブリン治療前後で体重増加(浮腫)が強い例ほど、冠動脈瘤の発生率が高いことが判明した。すなわち冠動脈瘤例ではvascular leakageが強いことが示唆される。2 LPSに暴露したマウスではvascular leakageを示すが、MAPK系の各種シグナル伝達阻害剤を用いた治療効果を解析した。LPSによる透過性亢進は、toll like receptor-4、TNF-αを介した作用が主体であり、細胞内シグナル伝達ではMAP kinase系の経路が強く関与しているという実験データを得た。さらに、VEGFにて前処理した効果を検討している。Vascular leakageの進行は血漿蛋白の漏出と浮腫を生じ,糖尿病性網膜症,敗血症,関節リウマチなどにおいて罹病度を上昇させる.川崎病血管炎は日本で年間8000例の乳幼児が罹患する致死率の高い難病である。炎症は全身の微小血管の浮腫で始まり,その後冠動脈や腸管動脈の筋型動脈炎に進展する。初期症状として浮腫性紅斑がみられるが,川崎病を血管透過性の視点から解析した研究は現在まで行われていない。本研究ではVascular endothelial growthfactor (VEGF)に着目し川崎病血管炎の病態からみた治療戦略を考察した.1川崎病組織病変におけるVEGFとそのレセプターの発現を明らかにした。日米の川崎病死亡組織(n=7)におけるVEGFの発現を解析した。対照組織に比し,心,肺,胆嚢など全身の血管にVEGF蛋白が強く発現していた(P<.001)。病初期例ではVEGFの機能的受容体KDRも発現していた。重要なことに,VEGF陽性の血管周囲には例外なくアルブミンなどの血漿蛋白が漏出し強い浮腫がみられ,vascular leakageの存在が示唆された。VEGFの他の受容体であるflt-1は全身の小血管の内皮細胞や中膜に発現していた。また,浸潤細胞のマクロファージにも数多く発現しており,flt-1によるマクロファージの活性化が示唆された。2川崎病の血中VEGFについてELISA法を用いて検討した。その結果,血中VEGF値と血清アルブミン値には負の相関関係があることが判明した。組織における所見と合わせると,VEGFは川崎病のVascular leakageの進行に関与している可能性が示唆された。3 LPSでプライミングしたのち,VEGFを投与,もしくは強制発現させることにより浮腫性マウスが作製可能かを現在検討している。

我々は、川崎病組織病変におけるVEGFとそのレセプターの発現を解析した結果、対照組織に比し,心,肺,胆嚢など全身の血管にVEGF蛋白が強く発現し(p<.001)、病初期例ではVEGFの機能的受容体KDRも発現していた。VEGF陽性の血管周囲には例外なくアルブミンなどの血漿蛋白が漏出し強い浮腫がみられ、vascular leakageの存在が示唆された。本研究では前年に引き続き、VEGFに着目し川崎病血管炎の病態からみた治療戦略を考察した.1 Vascular leakageの進行は血漿蛋白の漏出(低アルブミン血症)と浮腫を生じる。そこで、川崎病のガンマグロブリン治療抵抗例と治療反応例の間で、浮腫の程度、血中アルブミン、血中VEGFの測定をおこない検討した。その結果、治療抵抗例では治療反応例に比し血中アルブミンの低下が強く血中VEGFが高値であった。また、治療抵抗例のなかでは、ガンマグロブリン治療前後で体重増加(浮腫)が強い例ほど、冠動脈瘤の発生率が高いことが判明した。すなわち冠動脈瘤例ではvascular leakageが強いことが示唆される。2 LPSに暴露したマウスではvascular leakageを示すが、MAPK系の各種シグナル伝達阻害剤を用いた治療効果を解析した。LPSによる透過性亢進は、toll like receptor-4、TNF-αを介した作用が主体であり、細胞内シグナル伝達ではMAP kinase系の経路が強く関与しているという実験データを得た。さらに、VEGFにて前処理した効果を検討している。
階層的顕微解析による熱弾性マルテンサイト変態の多様性の理解

形状記憶・超弾性の担い手である熱弾性マルテンサイト(以下,Mと略記)変態において顕在化してきた多様性に関して以下の課題を設定する.1応力誘起Mの結晶学的特徴,2熱弾性Mの自己調整構造と格子欠陥の発生,3等温熱弾性M変態に伴う組織形成過程,4Strain Glassの実体と時効によるM相の安定化・ゴム弾性機構.これらを階層的顕微解析によって理解し,それらが関わる機能の改善・創出の指針を得ることを目的とする.1の成果は熱弾性M変態の結晶学の深化と新学理の構築,2,3は形状記憶・超弾性合金の長寿命化と医療デバイスの信頼性の向上,4は理論的考察に対する実験的な根拠の付与に貢献する.形状記憶・超弾性材料であるTi-Ni系合金を中心に、応力誘起マルテンサイトの結晶学的特徴、熱弾性マルテンサイトの自己調整と格子欠陥に着目した組織制御等の熱弾性マルテンサイト変態の結晶学と組織形成、原子分解能観察による熱弾性マルテンサイト変態に付随する格子変調の定量評価を行い、マルテンサイト変態に関わる現象の理解を深める。マルテンサイト変態に関わる未解明な現象を明らかにする点で学術的意義がある。具体的には、熱弾性マルテンサイト変態の結晶学の深化、形状記憶・超弾性合金の用途の拡大と低侵襲性医療デバイスの信頼性向上への寄与、時効によるマルテンサイトの安定化とゴム弾性の発現およびStrain Glassの概念に対する実験的根拠の提示が期待される。形状記憶・超弾性の担い手である熱弾性マルテンサイト(以下,Mと略記)変態において顕在化してきた多様性に関して以下の課題を設定する.1応力誘起Mの結晶学的特徴,2熱弾性Mの自己調整構造と格子欠陥の発生,3等温熱弾性M変態に伴う組織形成過程,4Strain Glassの実体と時効によるM相の安定化・ゴム弾性機構.これらを階層的顕微解析によって理解し,それらが関わる機能の改善・創出の指針を得ることを目的とする.1の成果は熱弾性M変態の結晶学の深化と新学理の構築,2,3は形状記憶・超弾性合金の長寿命化と医療デバイスの信頼性の向上,4は理論的考察に対する実験的な根拠の付与に貢献する.
多元系Ni基超合金のクリープ変形に及ぼす積層欠陥エネルギーの影響

多元系Ni基超合金における積層欠陥エネルギーの計算モデルを開発し、Phase-field法とカップリングすることにより、8元系合金のミクロ組織に形成された狭いγチャンネルでは偏析により積層欠陥エネルギーが高くなり、高温クリープ変形中に狭いγチャンネルから優先的にγ'相を転位がカットする可能性を示した(低温高応力条件)。CoとRuの添加はγ相の積層欠陥エネルギーを低下させ、クリープ変形中のγ'相内の転位ペア形成のためのエネルギーを増大させ、γ'相の積層欠陥の数密度を低下させ、クリープ強度を向上させると考えられる。また、Ru添加による積層欠陥エネルギーの低下はAl添加量の影響を受けることを示した。本研究ではNi基超合金の高温クリープ変形中に生じる積層欠陥エネルギーと変形ひずみの関係を解明することを目的とし、(1)多元系の積層欠陥エネルギーについてCALPHADを用いて熱力学的に計算するプログラムやモデルの開発、(2)添加元素のγ相積層欠陥エネルギーへの影響の調査、(3)Phase-field法による積層欠陥を伴う転位運動モデルの開発、(4)積層欠陥エネルギーの変形ひずみや臨界分解せん断応力への調査を行っている。平成25年度は過去の文献や熱力学データベースから熱力学パラメータを抽出し、CALPHADによるγ相の積層欠陥エネルギーの計算モデルを作成し、また計算プログラムについても開発した。積層欠陥エネルギーは化学的自由エネルギー(fcc構造とhcp構造のエネルギー差)、Magnetic自由エネルギー、Suzuki偏析による自由エネルギーで構成される。過去に報告されている計算モデルと比較するために、Ishidaらが報告した計算式(2元系)、2元系(Ni-X)で得られた実験値を外挿した式による計算による評価も行った。また、実験値についても文献調査を行った。2元系の積層欠陥エネルギーではAl、Co、Cr、Mo、Re、Ta、Wの添加の影響を評価し、また6元系についてはCo添加の影響を比較検討した。その結果、2元系では比較的過去に報告されたデータと近い値が得られたが、6元系では実験値よりも低い値が得られた。この理由については現在検討中であり、Suzuki偏析やMagnetic自由エネルギーの計算モデルについても再検討している。Ni基超合金の高温クリープ変形中に生じる積層欠陥エネルギーと変形ひずみの関係を解明することを目的とし、(1)多元系の積層欠陥エネルギーについてCALPHADを用いて熱力学的に計算するプログラムやモデルの開発、(2)添加元素のγ相積層欠陥エネルギーへの影響の調査、(3)Phase-field法による積層欠陥を伴う転位運動モデルの開発、(4)積層欠陥エネルギーの変形ひずみや臨界分解せん断応力への調査を行っている。平成26年度は、前年度に開発したγ相の積層欠陥エネルギーを求める計算プログラムを使って、多元系におけるRu、Re、Al、Co添加の積層欠陥エネルギーに対する影響を調査した。これまでRuやCoの添加はγ相における拡張転位の積層欠陥エネルギーを低下させると報告されている。一方でRu添加は積層欠陥エネルギーに対して影響は小さいとも過去に報告されていた。本研究により、Ni-Co-9at%Al-Ru合金において、300°C、900°CともにRuの5at%添加により積層欠陥エネルギーが下がり、その低下量は12.5at%のCo添加による低下量とほぼ等しいことがわかった。またRu添加による積層欠陥エネルギーの低下はAl濃度の影響を受ける可能性があることを示した。Ni-15at%Co-Al-Ru合金において、Alの添加量が増加するにつれて、Ru添加による積層欠陥エネルギーの低下が大きくなった。Ru添加による積層欠陥エネルギーへの影響が小さいとする過去の報告ではAlが添加されていない合金を解析しており、その結果を裏付けるものである。Reについては300°C、900°Cともに添加量を5at%まで増加してもほとんど変化がないことがわかった。現在、Phase-field法による積層欠陥を伴う転位運動モデルの開発を行っており、この積層欠陥エネルギー計算に基づいた自由エネルギー関数を作成したところである。本研究ではNi基超合金の高温クリープ変形中に生じる積層欠陥エネルギーとクリープ変形ひずみの関係を解明することを目的とし、多元系の積層欠陥エネルギーについて計算モデルを開発し、クリープ変形に対する元素添加の効果を調査・議論してきた。平成27年度は、これまでに開発した積層欠陥エネルギーモデルを使って、高合金の積層欠陥エネルギーに対する影響を調査した。また、Phase-field法の計算とカップリングすることにより、8元系合金のミクロ組織に形成された狭いγチャンネルにおける積層欠陥エネルギーを算出し、γチャンネルの偏析が転位移動に与える影響についても議論した。過去に行っていたクリープ試験の結果についてもRu添加の効果について議論した。さらには、これまであまり報告されていないCo基超合金についても積層欠陥エネルギーの効果についてシミュレートし、議論した。Phase-field法の計算により、8元系Ni基超合金のγ/γ'組織形成過程において、狭いγチャンネルにおいて偏析が生じる。あるところでは、広いγ相に比べて、AlとReの濃度がそれぞれ1at%、0.3at%高く、また、CoとRuの濃度は2at%、0.5at%低かった。これにより、狭いγチャンネルの積層欠陥エネルギーは広い領域に比べて、9mJ/m2高く、積層欠陥の幅はより狭くなっていると予想される。

Ru添加により、2次クリープにおいてγ'相中の積層欠陥の数密度は低くなり、γ相中の転位は増加するが、これはRu添加により積層欠陥エネルギーが下がり、相界面でペアの転位の拡張幅が広がり、γ'相内のペアの転位形成のために必要なエネルギーが増大し、γ`相中に侵入する積層欠陥の数密度が減少すると考えられる。また、γ'相内に転位が侵入する際には、積層欠陥幅が広いと予想される狭いγチャンネルから優先的にカットする可能性がある。多元系Ni基超合金における積層欠陥エネルギーの計算モデルを開発し、Phase-field法とカップリングすることにより、8元系合金のミクロ組織に形成された狭いγチャンネルでは偏析により積層欠陥エネルギーが高くなり、高温クリープ変形中に狭いγチャンネルから優先的にγ'相を転位がカットする可能性を示した(低温高応力条件)。CoとRuの添加はγ相の積層欠陥エネルギーを低下させ、クリープ変形中のγ'相内の転位ペア形成のためのエネルギーを増大させ、γ'相の積層欠陥の数密度を低下させ、クリープ強度を向上させると考えられる。また、Ru添加による積層欠陥エネルギーの低下はAl添加量の影響を受けることを示した。多元系の積層欠陥エネルギーについてCALPHADを用いて熱力学的に計算するプログラムやモデルの開発、添加元素のγ相積層欠陥エネルギーへの影響を調査した。積層欠陥を伴う転位運動を計算するために積層欠陥エネルギー計算に基づいたPhase-field法の自由エネルギー関数の作成を行った。耐熱材料平成25、26年度に開発した積層欠陥エネルギー計算モデルをPhase-field組織形成モデルに組み入れ、積層欠陥を伴う転位運動モデルを開発する。これにより臨界分解せん断応力とクリープひずみ速度への影響を評価する。積層欠陥エネルギー計算モデルの中でSuzuki偏析やMagnetic自由エネルギーの計算モデルについてはさらに高精度化できる可能性があり、さらに検討を行う。初年度の計算機を予定よりも少し価格を下げて購入することができたため。平成25年度に開発した積層欠陥エネルギー計算モデルの精度をさらに上げる。これを既開発のPhase-field組織形成モデルに組み入れ、積層欠陥を伴う転位運動モデルを開発する。その他の費用(消耗品費や旅費が)では予定よりも高くなる可能性があるため、平成27年度に有効活用したい。計算機を予定よりも少し価格を下げて購入できたため。その他の費用(消耗品費や旅費)では予定よりも高くなる可能性があるため、平成26年度以降、その他で有効活用したい。
GAGA因子に依存したクロマチンリモデリングのメカニズム

ショウジョウバエのGAGA因子は、その結合配列の近傍でクロマチンのリモデリングを誘起する。この部位特異的なクロマチンリモデリングのメカニズムを明らかにする目的で、GAGA因子と相互作用するタンパク質p93とp130を同定し、その機能を解析した。その結果、p93とp130はヘテロダイマーを形成し、ヌクレオソームに結合してクロマチンリモデリングを促進することが判明した。また、唾腺染色体上でGAGA因子、p93、P130は活性クロマチンに局在することを見出した。さらに、遺伝学的解析から、GAGA因子p93-p130複合体がエピジェネティックな遺伝子発現の維持に関わることを明らかにした。GAGA因子結合配列の近傍で特異的に起きるクロマチンリモデリングのメカニズムを明らかにするため、ショウジョウバエ初期胚から、GAGA因子と相互作用する2つのタンパク質、p93とp130を分離し、その部分アミノ酸配列を決定した。その情報に基づいて対応するcDNAをクローニングし、その塩基配列を解析した。その結果、これらのタンパク質は酵母からヒトまで広く真核生物に保存されていることが判明した。大腸菌で発現して精製したタンパク質を用い、GAGA因子、p93,p130間の相互作用を解析した。その結果、p93とp130はヘテロダイマーを形成し、GAGA因子と直接結合するのはp93であることが明らかとなった。再構成モノヌクレオソームを用いてゲルシフトアッセイを行った結果、p93・p130複合体は裸のDNAに比べてはるかに高い親和性をもってヌクレオソームに結合することが判明した。さらに、p93-p130複合体はクロマチンリモデリング因子の触媒サブユニットであるISWIの活性を顕著に促進することを見出した。これらの結果から、GAGA因子と相互作用したp93-p130複合体がクロマチンに結合し、ISWIのリモデリング活性を促進するため、GAGA因子結合配列の近傍で特異的にクロマチンのリモデリングが起き、転写が活性化されると考えられる。昨年度までにショウジョウバエ初期胚から、GAGA因子と相互作用する2つのタンパク質p93とp130を同定し、そのcDNAをクローニングした。これらのcDNAを大腸菌で発現して精製したタンパク質を用い、p93とp130が複合体を形成すること、GAGA因子と直接結合するのはp93であること、またp93-p130複合体はヌクレオソームに結合することを見出した。これらの成果をふまえて研究を行い、本年度は以下の成果を得た。(1)p93-p130複合体が、クロマチンリモデリング因子の触媒サブユニットであるISWIによるヌクレオソームのスライディングを促進することを発見した。(2)ヨーロッパのグループにより、GAGA因子をコードするTrl遺伝子とホメオチック遺伝子Ubxの間に遺伝学的相互作用が報告されている。我々は遺伝的バックグラウンドによってはこの相互作用を検出することが難しいことに気づき、この相互作用の検出に適したTrlとUbxの変異系統を確立した。(3)ショウジョウバエp130遺伝子の変異系統を確立した。それと上記のUbx変異系統を用いることにより、p130とUbx間に遺伝学的相互作用を見出した。これらの結果から、GAGA因子に依存したクロマチンリモデリングがUbxの発現に関与する可能性を提起した。これらのcDNAを大腸菌で発現して精製したタンパク質を用い、p93とp130がヘテロダイマーを形成すること、GAGA因子と直接結合するのはp93であること、P93-p130複合体はヌクレオソームに結合し、クロマチンリモデリング因子の触媒サブユニットであるISWIによるヌクレオソームのスライディングを促進することを明らかにした。さらに、p130遺伝子の変異系統を確立し、GAGA因子をコードしているTr1,p130とUbx遺伝子間に遺伝学的相互作用を見出した。これらの成果をふまえて、本年度は以下の成果を得た。(1)GAGA因子-p93-p130複合体においてタンパク質間相互作用に関わる領域を明らかにした。(2)実際に転写が行われている唾腺染色体上で、GAGA因子、p93,p130が共局在することを見出した。(3)white遺伝子座のヘテロクロマチン領域への転座によるposition effect variegationをめぐってTr1とp130遺伝子間に遺伝学的相互作用を見出した。これらの成果から、GAGA因子--p92--p130複合体はクロマチンリモデリングを促進することにより、エピジェネティックな遺伝子発現の維持に関わることが明らかになった。
DNA複製開始機構の基盤となる複合体(複製前複合体)の分子構築の解明

哺乳類細胞における複製前複合体形成機構を明らかにするために、マウス複製前複合体のin vitro再構成を試みた。まず、大腸菌により発現、精製したOrc1-5、Cdc6、Cdt1、Mcm2-7を用い、分子ネットワークを明らかにした。次に、新規複製因子Mcm9のマウスホモログを単離し、Cdt1と相互作用すること、ヘリカーゼ活性を有することを見出した。Mcm9は酵母においては同定されておらず、多細胞生物に特化した複製制御機構の解明の足がかりになる。我々はこれまでに、マウスCdt1を中心とした解析から、Cdt1とMcm6及びOrc2間の相互作用を見出すとともに、これらの相互作用がgemininによって阻害される事を示してきた。そこで、本研究では哺乳類細胞における複製前複合体形成機構を明らかにするために、マウス複製前複合体のin vitro再構成を試みた。まず、マウスORC複合体のDNA結合様式についてゲルシフト法により解析した。マウスOrc1-5を安定に大腸菌から精製するためには、一次配列上、有意な構造をとりにくいと推測されたOrc1、2のN末端領域を大きく削ることが必要であったため、Orc1△N/2△N/3-5複合体を用いた。その結果、Orc1△N/12△N/3-5はATP依存的に二本鎖DNAに結合した。一方、一本鎖DNAにはATPに依存せずに結合する事が示された。これは、出芽酵母ORCのDNA結合様式と一致していた。さらに、複数のDNA基質を用い配列特異性について検討したが、出芽酵母でみられる配列特異的DNA結合活性は見出せなかった。ヒトORCも配列特異的なDNA結合活性は見出されておらず、高等真核生物においてORCクロマチン構造の状態に応じて結合していると考えられる。次に、DNA上での複合体形成を確認するために、Orc1△N/2△N/3-5に続き、精製したCdc6、Cdt1を段階的に加えると、より移動度の遅い位置ヘバンドがシフトした。ORC、Cdc6、Cdt1がDNA上で複合体を形成していることが示唆された。Mcm2-7のDNA上へのローディングと活性化への基盤が整ったと言える。本研究では哺乳類細胞における複製前複合体形成機構を明らかにするために、マウス複製前複合体のin vitro再構成を試みている。昨年度は、マウスORC複合体のDNA結合様式についてゲルシフト法より解析し、ORC、Cdc6、Cdt1がDNA上で複合体を形成していることが示唆された。本年度は、より生理的条件での解析を進めるため、ツメガエルin vitro複製系において複製前複合体の再構成を試みた。しかしながら、Orc1ΔN/2AN/3-5はツメガエル複製系で複製反応をサポートせず、むしろ阻害的に働くことが判明したため完全長のORCをバキュロウイルス発現系にて調製中である。一方で、新たなMcm2-7ファミリー因子であるMcm9のマウスホモログの解析を始めた。マウスMcm9のcDNAを単離し、大腸菌により組換えタンパク質を調製した。複製因子との相互作用を、共沈降実験により調べたところ、Cdt1との相互作用が明らかとなった。また、Cdt1欠失変異体を用いた解析から、Cdt1の中央領域がMcm9との相互作用に必要であることが示された。我々は、Cdt1中央領域は複製前複合体の負の制御因子であるgemininとの相互作用部位であることを明らかにしている。そこで、Gemininを反応中に添加したところ共沈降するMcm9が顕著に減少した。これは、Cdt1-Mcm9間の相互作用をgemininが阻害することを示している。以上の結果から、Mcm9はgemininと競合することで、複製前複合体の形成に関わることが示唆された。Mcm9はAAA+タイプのATPaseもチーフを有し、Mcm4/6/7やMcm8同様にヘリガーゼ活性を持つと考えられる。Mcm9のヘリガーゼ活性がどのように複製前複合体形成に関与するのか非常に興味深い。
実効的な学習理論の構築

研究期間の最初の年度では,LangeとWiehagenのパターン言語の学習アルゴリズムにおける,計算時間の平均的解析を行なった.このアルゴリズムは,すべてのパターン言語のクラスを,正例から極限において同定する.ここでは,学習が終了するまでの平均の時間を,適切なモデルを構築して解析する.LangeとWiehagenのパターン言語の学習アルゴリズムに関連して,次のような結果が得られた.Α={0,1,...,}を任意の有限なアルファベットとするとき,κ個の異なる変数を含むパターンπを学習するためにかかる時間は,最善の場合で,Ο(log_
(|A|+κ)|π|^2),最悪の場合は,制限なしであることを示した.さらに,正規分布の基で,この計算時間は,平均の場合,Ο(2^κκ^2|A||π|^2log_
(κ|A|))であり,ほとんどすべての確立分布の基で,この計算時間は,O(2^κκ^2|π|^2log_
(κ|A|))に節約できることを示した.これらの結果は,その他のパターン言語の学習アルゴリズムに応用可能である.その例として,質問に基づく学習や,良い例からの学習がある.次の年度では,一変数パターン言語の正例からの学習について研究し,三つの新しいアルゴリズムを得た.はじめのアルゴリズムは,Angluinのアルゴリズムのアップデ-トタイムをO(n^4 log n)からO(n^2 log n)に節約したという点で,画期的である.次に,このアルゴリズムを改良して,効率的な並列アルゴリズムを構築した.さらに,Angluinの包含性質問のみを用いた学習モデルをすべての1変数パターン言語に応用し,有効なアルゴリズムを構築した.続いて,現在までで,もっとも効率的な1変数パターン言語学習アルゴリズムを構築した.このアルゴリズムは,正例が,その例の長さに依存した確立分布にしたがって選ばれるとき,O(l^2 log l)時間でパターンを学習する.このアルゴリズムの計算時間全体は,最悪の場合は,やはり制限不可能であるが,その平均計算時間は,最善の場合の時間に関係したある定数のみによって制限される.本年度は,パターン言語族の学習可能性について研究を行った.この分野の重要な研究結果として,LangeとWiehagenによって1991年に導入されたパターン言語学習アルゴリズムがあるが,我々は,このアルゴリズムに対する平均的計算量を考慮した学習モデルを提案した.このモデルを用いることによって,アルゴリズムが仮説を収束させるまでの挙動に関する以下の様な解析を行うことが可能になった。1.アルゴリズムが現在出力している仮説を変更する際の条件.2.仮説を変更する条件の出現頻度.3.仮説を変更することのその正確さに対する影響.4.仮説を収束させるまでに必要とする例題の予想数.LangeとWiehagenによるアルゴリズムでは,A={0,1,...}を任意のアルファベットの集合としたとき,k個の異なる変数をもつパターンπに対して,全計算時間は,最良の場合でも最悪の場合でもO(log(|A|+k)|π|^2)時間かかることが知られている.この結果に対して,我々は,アルゴリズムの平均的動作の解析を行うことによって,全計算時間の予測を推定できるようにした.具体的な例として,LangeとWiehagenによるアルゴリズムを用いて解析を行った所,全予測計算時間は,O(2^kk^2(|A||π|^2 log(k|A|))時間がかかることが解った.本研究で提案した解析手法は,質問による学習可能性や良質な例題による学習可能性などの他のパターン言語学習モデルに関する適用を行なうことができる.また,本研究の際に開発された技術を用いることによって,他のパターン言語学習アルゴリズムの拡張やブール型概念の推論に応用を行なうことも可能である。研究期間の最初の年度では,LangeとWiehagenのパターン言語の学習アルゴリズムにおける,計算時間の平均的解析を行なった.このアルゴリズムは,すべてのパターン言語のクラスを,正例から極限において同定する.ここでは,学習が終了するまでの平均の時間を,適切なモデルを構築して解析する.LangeとWiehagenのパターン言語の学習アルゴリズムに関連して,次のような結果が得られた.Α={0,1,...,}を任意の有限なアルファベットとするとき,κ個の異なる変数を含むパターンπを学習するためにかかる時間は,最善の場合で,Ο(log_
(|A|+κ)|π|^2),最悪の場合は,制限なしであることを示した.さらに,正規分布の基で,この計算時間は,平均の場合,Ο(2^κκ^2|A||π|^2log_
(κ|A|))であり,ほとんどすべての確立分布の基で,この計算時間は,O(2^κκ^2|π|^2log_
(κ|A|))に節約できることを示した.これらの結果は,その他のパターン言語の学習アルゴリズムに応用可能である.その例として,質問に基づく学習や,良い例からの学習がある.次の年度では,一変数パターン言語の正例からの学習について研究し,三つの新しいアルゴリズムを得た.はじめのアルゴリズムは,Angluinのアルゴリズムのアップデ-トタイムをO(n^4 log n)からO(n^2 log n)に節約したという点で,画期的である.次に,このアルゴリズムを改良して,効率的な並列アルゴリズムを構築した.

さらに,Angluinの包含性質問のみを用いた学習モデルをすべての1変数パターン言語に応用し,有効なアルゴリズムを構築した.続いて,現在までで,もっとも効率的な1変数パターン言語学習アルゴリズムを構築した.このアルゴリズムは,正例が,その例の長さに依存した確立分布にしたがって選ばれるとき,O(l^2 log l)時間でパターンを学習する.このアルゴリズムの計算時間全体は,最悪の場合は,やはり制限不可能であるが,その平均計算時間は,最善の場合の時間に関係したある定数のみによって制限される.研究期間の最初の年度では,LangeとWiehagenのパターン言語の学習アルゴリズムにおける,計算時間の平均的解析を行った。このアルゴリズムは,すべてのパターン言語のクラスを,正例から極限において同定する.ここでは,学習が終了するまでの平均の時間を,適切なモデルを構築して解析する.LangeとWiehagenのパターン言語の学習アルゴリズムに関連して,次のような結果が得られた.Λ={0,1,...,}を任意の有限なアルファベットとするとき、κ個の異なる変数を含むパターンπを学習するためにかかる時間は,最善の場合で,Ο(log_<|Α|>(|Α|+κ)|π|^2),最悪の場合は,制限なしであることを示した.さらに,正規分布の基で,この計算時間は,平均の場合,Ο(2^κκ^2|Α||π|^2log_<|Α|>(κ|Α|))であり,ほとんどすべての確立分布の基で,この計算時間は,Ο(2^κκ^2|π|^2log_<|Α|>(κ|Α|))に節約できることを示した.これらの結果は,その他のパターン言語の学習アルゴリズムに応用可能である.その例として,質問に基づく学習や,良い例からの学習がある.次の年度では,一変数パターン言語の正例からの学習について研究し,三つの新しいアルゴリズムを得た.はじめのアルゴリズムは,Angluinのアルゴリズムのアップデ-トタイムをΟ(n^4logn)からΟ(n^2logn)に節約したという点で,画期的である.次に,このアルゴリズムを改良して,効率的な並列アルゴリズムを構築した.さらに,Angluinの包含性質問のみを用いた学習モデルをすべての1変数パターン言語に応用し,有効なアルゴリズムを構築した.続いて,現在までで,もっとも効率的な1変数パターン言語学習アルゴリズムを構築した.このアルゴリズムは,正例が,その例の長さに依存した確立分布にしたがって選ばれるとき,Ο(l^2log^l)時間でパターンを学習する.このアルゴリズムの計算時間全体は,最悪の場合は,やはり制限不可能であるが.との平均計算時間は,最善の場合の時間に関係したある定数のみによって制限される.