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時空間進化ゲーム：交通流解析の一般理論

交通工学が対象とする現象には多くのものがあるが,それらは,移動空間という限られた資源を,複数の移動主体が,時空間的に共用する,という共通の枠組で解釈できる.本研究では進化ゲーム理論を応用してこれらを体系化した「時空間進化ゲーム」を構築することを目的とした.離散型交通流モデル,情報収集モデル,不完全情報化の行動と学習のモデルを定式化し,それらの性質を理論・計算的アプローチだけでなくバーチャルリアリティ等を活用した実験的アプローチにより検証した.そして,これらの知見を統合し時空間進化ゲームの枠組みを提案した.交通工学が対象とする現象には多くのものがあるが,それらは,移動空間という限られた資源を,複数の移動主体が,時空間的に共用する,という共通の枠組で解釈できる.本研究では進化ゲーム理論を応用してこれらを体系化した「時空間進化ゲーム」を構築することを目的とした.離散型交通流モデル,情報収集モデル,不完全情報化の行動と学習のモデルを定式化し,それらの性質を理論・計算的アプローチだけでなくバーチャルリアリティ等を活用した実験的アプローチにより検証した.そして,これらの知見を統合し時空間進化ゲームの枠組みを提案した.本研究では交通流解析の一般理論となる「時空間進化ゲーム」を提案しその特性を明らかにすることを目的としている.本研究の要素は「進化ゲームの動学」「物理的制約」「移動の需要」の3つからなり,これらを順次定式化し,解析および実証分析を行う.平成22年度は進化ゲームの動学の定式化とその解析および実証実験を行った.動学の定式化においては,交通における主体(利用者)がどのように情報を収集するかという点と,収集した情報をどのように活用するかという点の2点それぞれに着目したモデルを構築した.前者では,ある利用者が他の主利用者体からどのように情報を探索し行動を行うかを記述するモデルを作成した.後者では,動的ネットワーク配分理論をベースとしたモデルを構築した.前者のモデルからは,利用者が合理的な範囲で情報探索行動を行うと,利用者のあいだに伝播する情報に一定の偏りがあり,それによって利用者の選択行動に偏りが生ずることが予想された.この予想は簡易的なWebベースのVRを用いた実証実験により検証された.後者のモデルを理論および計算的に解析することにより,動的ネットワーク配分における均衡解の脆弱性(一意性や安定性)が示された.これらの結論は完全情報化の均衡状態という古典的な交通工学のフレームワークの反例となるものであり,本研究が目指す時空間進化ゲームの意義を示す例ともなっている.「物理的制約」の要素については,歩行者や車両の挙動に関する既存研究をベースに定式化を開始している.これにともない,平成23年度以降で使用するバーチャルリアリティシステムの開発も開始した.本研究では交通流解析の一般理論となる「時空間進化ゲーム」を提案しその特性を明らかにすることを目的としている.本研究の要素は「進化ゲームの動学」「物理的制約」「移動の需要」の3つからなり,これらを順次定式化し,解析および実証分析を行う.平成23年度は,これら3要素のうち「進化ゲームの動学」の改良を行い,さらに「物理的制約」の定式化と実装を行った.また,「移動の需要」の定式化を開始した.「進化ゲームの動学」については,前年度の特性分析の結果で得られた「均衡状態という概念の脆弱性」を考慮して改良を行なった.「物理的制約」については,主に歩行者を想定した数理モデルを構築して計算機(歩行者シミュレーション)の中に実装したが,複雑な形状をした移動体のモデリングと実装については課題が残っており,次年度に改良を予定している.上記にあわせて,実証分析のためのVRの構築を昨年度に継続して行った.おもに「交差点や広場レベルの狭域空間」での交通の錯綜をVR上に再現し,その中での被験者の行動を分析するためのプラットフォームを作成した.作成したシステムをもとに比較的少数の実験協力者を集めた予備実験を行った.この際には,VRシステム以外の簡便なシステムによる実験も行い,VRシステムを構築することの必要性も確認している.この予備実験の結果を検討した上でVRシステムの改良を行った上で,60名程度の実験協力者の協力を得た本実験を実施した.この本実験では交錯する歩行者流の中での交通行動の実験的検証を目的とした.実験の結果,「進化ゲームの動学」で定式化したモデルの優位性を確認した.「移動の需要」の定式化についても平成23年度に着手し,既存研究の調査を行った.これは平成24年度へ継続して行うこととなっている.本研究で提案する「時空間進化ゲーム」は,「進化ゲームの動学」「物理的制約」「移動の需要」の3つの要素からなる.平成25年度は本研究課題の最終年度であり,主に時空間進化ゲームの全体的な改良とケーススタディを行った.「時空間進化ゲームの全体的な改良」においては,特に情報収集と学習プロセスに着目した改良,および,複数均衡解の問題と動学モデルに関する改良を重点的に行った.前者については期待効用理論に基づく行動原理の見直しによる実験結果の説明力の向上や,提案モデルと既知の動学メカニズムとの整合性の検証などを主に行った.後者については,複数均衡解が存在する理由を数理的に精査し,それが数学的には行列の特異性(Singularity)に依拠することを示した.

これは,複数均衡解の問題が,単に複数の解があるというだけでなく,さまざまな状況で均衡解の性質(特に安定性や求解の容易性)について問題があることを示す.このことは本研究課題の時空間進化ゲームのアプローチが伝統的な均衡解析に対して優れていることをサポートする結果である.動学モデルに関しては,統計学的手法による収束判定手法の提案に加えて,安定性を阻害しうる要因(特に情報の偏在に起因するもの)の検討を行った.「ケーススタディ」のうち,バーチャルリアリティ(VR)による実験アプローチによるものとして,歩行者交通に関する伝統的課題である歩行者の回遊行動を取り上げた.昨今注目されている個人用の小型ビークルによる回遊行動を想定した実験と,通常の歩行者による実験の結果を比較し,小型ビークルによる回遊行動の促進の可能性について,プラスの効果とマイナスの効果が発生しうることを示唆する結果を得た.ケーススタディを通じて,構築した時空間進化ゲームの方法論が,これまでよりもより広い範囲の交通現象の科学的理解の可能性を広げるものであることが示せたと考えている.本研究で提案する「時空間進化ゲーム」は,「進化ゲームの動学」「物理的制約」「移動の需要」の3つの要素からなる.平成24年度は,これら3要素のうち「進化ゲームの動学」「物理的制約」の改良を行い,「移動の需要」の定式化と実装を行った.さらに,時空間進化ゲームの完成形の特性分析と実証実験を行った.「進化ゲームの動学」の改良については,複数均衡解に関する問題や均衡解の安定性に問題がある場合など,均衡解の特性に問題があるケースに対処する方法について研究を行った.複数均衡解についてはその発生可能性について検討を行い,現実に問題となりうるのは複数均衡解よりも安定性の欠如のほうである可能性を指摘した.安定性に問題がある場合についてはマルコフ連鎖による(Day-to-dayの)動学化による対処手法を研究したが,これについては計算コストに関する課題もあることがわかってきている.「物理的制約」の改良については,前年度の特性分析の結果を参考に主に計算コストの削減について改良を行い,それを後述の実験システム構築に反映している.「移動の需要」の定式化と実装については,特に情報収集行動について情報の収集コストとメリットのトレードオフを考慮したモデルについて検討し実装した.以上の要素を構成し,時空間進化ゲーム完成形の特性分析を行った.バーチャルリアリティシステムを用いた実験システムについては,過年度に構築済みの歩行者対応型のシステムをビークル型交通手段にも対応できるように改良した.実験については特に情報収集行動に重点を置いたものを2種類実施した.うち1種類は歩行者VRシステムによるもの,もう1種類は情報収集行動に特化した多人数参加型実験システムによるものである.これらにより,理論的な特性分析でも予想された情報の偏在化や複数均衡解の存在を示唆する結果が出ている.平成23年度の研究計画の中で特に進展が見られたのはVRの構築とそれを用いた実験の実施である.VR構築については予備実験を経た改良を要し,それに一定の時間を費やす必要があったものの,結果的には当初の目的を達成するのにおおむね十分な性能を持つものを構築できた.また,それを用いることにより「進化ゲームの動学」については現状のものが実際の人間行動を説明するのに少なくとも一定のレベルで適用可能であることがわかった.
劣駆動バイオ・ミメティック歩行ロボットの開発と制御

本研究では,柔軟な機構を有するバイオ・ミメティックロボツトの構築を目指し,その制御手法の確立と宇宙船外活動を行うロボットや不整地移動ロボットおよび微細加エロボットの開発を行った.具体的なロボットの開発には2段階の開発計画を実行した.第一段階では,劣駆動バイオ・ミメティック歩行ロボット(snakeboard)を試作し,制御系設計法を構築した.第二段階では,一般的な劣駆動ハイブリッドシステムの制御系設計理論の構築を目指すと同時に,新たなバイオ・ミメティック歩行ロボットの開発とその産業応用の可能性を検討した.制御系設計の具体的なアプローチとして,劣駆動システムに対して,Decoupling vector fieldを用いた受動速度場制御系を構成する制御手法を提案した.これにより,閉ループ系が一次の安定な系へと変換でき,フィードバックによる位置・姿勢安定化および目標値追従制御が達成できた.また,離散制御入力の設計に対しても研究を行い,混合整数最適化問題としての定式化を行った.本研究では,RTA*アルゴリズム(Real Time A*Algorithm)に新たにスーパバイザと呼ばれるヒューリスティックなルール群を融合した解探査手法を適用し,準最適解を短時間で獲得する手法を開発した.これらの研究成果の有用性を示すことを目的として,カンガルー型の単脚跳躍ロボットの試作を行った.単脚であることから,移動の形態がカンガルーの跳躍を模擬するものとなる.ロボットの機構は3リンクの直列リンク機構であるが,胴体に相当する部分を有している.シミュレーションの結果では,バイオ・ミメティック跳躍動作の実現が確認できた.本研究では,柔軟な機構を有するバイオ・ミメティックロボツトの構築を目指し,その制御手法の確立と宇宙船外活動を行うロボットや不整地移動ロボットおよび微細加エロボットの開発を行った.具体的なロボットの開発には2段階の開発計画を実行した.第一段階では,劣駆動バイオ・ミメティック歩行ロボット(snakeboard)を試作し,制御系設計法を構築した.第二段階では,一般的な劣駆動ハイブリッドシステムの制御系設計理論の構築を目指すと同時に,新たなバイオ・ミメティック歩行ロボットの開発とその産業応用の可能性を検討した.制御系設計の具体的なアプローチとして,劣駆動システムに対して,Decoupling vector fieldを用いた受動速度場制御系を構成する制御手法を提案した.これにより,閉ループ系が一次の安定な系へと変換でき,フィードバックによる位置・姿勢安定化および目標値追従制御が達成できた.また,離散制御入力の設計に対しても研究を行い,混合整数最適化問題としての定式化を行った.本研究では,RTA*アルゴリズム(Real Time A*Algorithm)に新たにスーパバイザと呼ばれるヒューリスティックなルール群を融合した解探査手法を適用し,準最適解を短時間で獲得する手法を開発した.これらの研究成果の有用性を示すことを目的として,カンガルー型の単脚跳躍ロボットの試作を行った.単脚であることから,移動の形態がカンガルーの跳躍を模擬するものとなる.ロボットの機構は3リンクの直列リンク機構であるが,胴体に相当する部分を有している.シミュレーションの結果では,バイオ・ミメティック跳躍動作の実現が確認できた.17年度は以下の3項目について研究を行った.(1)極限機構メカニカルシステムのモデル化宇宙浮遊ロボットなどの非線形なダイナミクスを有するメカニカルシステムに対し,データマイニングに基づく新しいモデリング手法(affine system modeling手法)と制御手法を提案した.更に,モデリングの際に含まれる誤差を考慮したロバストな制御器の構築手法を提案した.提案したモデル化と制御手法を自動車の駐車制御に応用し,提案手法の有効性を確認した.(2)Snakeboardなどの劣駆動メカニカルシステムの制御系設計バイオミメティック補講運動を行うSnakeboardや1入力の劣駆動メカニカルシステムであるRoller racerの運動解析とその制御系設計について検討した.1入力システムに対しては,受動速度場制御の構成が不可能であることを示し,新たに周期入力による制御法を見出した.提案した制御手法をRoller racerに適用し,シミュレーションによりその有効性を実証した.(3)非線形摩擦機構を有するメカニカルシステムの制御系設計Triangular構造を有する非線形メカニカルシステムに対して,back steppingアプローチを用いた適応制御手法を設計した.これにより非線形性が強く,未知パラメータを有するメカニカルシステムの安定化制御を可能にした.この制御手法を適用し,有効性を実証する実験システムとして,新たに非線形摩擦等を任意に設定できる精密位置決め機構を設計・試作し,検討を行っている.18年度は以下の3項目について研究を行った.(1)カンガルー跳躍ロボットの試作と制御系設計単脚の跳躍ロボットの試作を行った.単脚であることから,移動の形態がカンガルーの跳躍を模擬するものとなる.ロボットの機構は3リンクの直列リンク機構であるが,胴体に相当する部分を有している.直立した場合の高さ(身長)は約50cmであり,各ジョイントはACサーボモータで駆動される.制御系の設計はハイブリッド制御の考え方を取り入れたものとした.接地相,浮遊相,傾斜相の3つのモード遷移によって跳躍移動動作が実現される.制御入力は,3つの独立な入力数と等しい数の制御変数を選択し,これらの変数を目標の軌道に追従させるよう設計した.提案する制御系の有効性をシミュレーションによって実証することができた.(2)4輪移動ロボットの制御系設計非線形ダイナミクスを有する4輪移動ロボットに対し,データマイニングに基づく新しい線形化手法を提案した.提案した線形化手法を用いたモデル予測制御系を構成した.通常,モデル予測制御を複雑な制約条件を持つシステムへ適用するには膨大な計算時間が必要となり,実装が困難な場合が多い.

これに対して,本研究では,Multi-parametric計画問題に帰着させる手法を提案した.本制御手法を自動車の駐車制御に応用し,提案手法の有効性を確認した.(3)マニピュレータ搭載型4輪移動ロボットの位置と力のハイブリッド制御系設計非ホロノミック拘束を受ける移動ロボットに多自由度マニピュレータを搭載した移動マニピュレータの位置と力を同時に制御するハイブリッド制御系の設計を行った.移動ロボットやマニピュレータの物理パラメータはロボットの作業形態により変化する.このため,制御系はパラメータの推定機能を有する適応制御手法を採用した.
ミッシングヘリタビリティを埋める複合因子解析手法の開発

ゲノムワイド関連解析(GWAS)の急速な普及によって、今まで手の届かなかった遺伝的疾患が明らかになっている。その一方で、GWASは万能ではなく、ミッシング・ヘリタビリティ(MH)と呼ばれる、疾患原因因子の発見が困難な場合が存在する。MHの典型的な例は、単一の変異のみでは疾患との関係が見えないが、複数変異の影響を合わせると、十分疾患に関連している場合である。この時、通常の検定で十分有意な結果を得ることが難しく、疾患につながる証拠がつかみにくい。本研究では、(A)因子の相加・相乗効果を扱う統計・情報手法の開発と、(B)GWASの解析に多階層の網羅的オミクスデータを加えることで、MHに関連する疾患因子を解き明かす方法を構築する。本年度は、バイオバンクジャパンによる解析結果を、新たな独立コホートにおける結果と比較をすることで、LAMPで解析した結果の正しさの検証と手法の有用性の検証を実施した。また、生存解析に対して多重検定補正を含めた統計的解析手法を開発した。がん等の変異情報やコホートに対して適用することで、拡張手法の結果の検証を進め、本研究における提案が有益であることを示した。本研究によって、提案手法のLAMPがミッシングヘリタビリティを埋めるツールの一つにとして有用であることを確認し、また、既存手法では見つけられない相関を見つけることができることを確認した。一方で、探索空間の広さに起因する問題点も顕になっており、今後の解決すべき課題である。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。ミッシングヘリタビリティの理解に向け、統計処理手法の高精度化と高速化、染色体に起こった構造変異の推定、対象データの収集を実施した。統計処理手法の高精度化と高速化は、ゲノムワイド関連解析(GWAS)に応用できるものであり、高精度になることで今まで見過ごされていた因子を発見できる可能性がある。GWASでは、観測した各SNPと対象の形質の間で検定を行い、その後、多重検定補正が行われるが、この一連の操作を近年進展著しいGPUを利用することで、高速化した。GPUは多数の並列化が可能な一方で、今までのCPUとは異なるアルゴリズム上の工夫が必要となる。提案手法では、多重検定補正としてパーミュテーションを行うデータのランダム化を利用するWestfall-Young法を用いることで、一般に利用されるボンフェローニ法に比べて補正の高精度化を実現した。一方で、計算に時間がかかる点が問題であるが、GPUの利用により、一定の解決が可能となることを示した。また、計算時に早見表を用意することでも、高速化を実施した。染色体の構造変異に関しては、今までのGWAS解析においては、変異の調査のみが行われてきたが、近年挿入、欠失、更に、大規模な挿入、欠失、転座である構造変異も頻繁に起こり、表現型に関連していることが明らかになってきた。本年は、この構造変異を検出する新たなアルゴリズムを開発し、既存手法と比較することで、提案手法が他の手法を凌駕する精度であることを示した。本年の最も大きな課題は、開発したアルゴリズム・統計手法を検証するためのデータを収集することであった。本年に集中してこの問題を解決することで、残りの年度を計算手法の開発と応用に注力することが可能となる。GWAS、特にヒトの変異データに関しては、個人情報であるために、データの収集、管理に細心の注意を要する。倫理審査委員会等の基準をクリアすることで、2年目以降ヒトのゲノムに対して、作成手法を応用する準備ができた。また、データ収集以外にも、予定していたゲノム統計処理アルゴリズムの開発などが行えたため、おおむね順調に進展していると考えられる。本研究ではゲノムワイド関連解析(GWAS)の急速な普及によって、今まで手の届かなかった遺伝的疾患が明らかになる一方で、遺伝性が認められるにも関わらず、必ずしもGWASで解けない「ミッシング・ヘリタビリティ」問題に対して、その理由を明らかにし、解決手法を提案することを目的としている。そのアプローチとして、単一の変異のみでは現れず、複数の変異を組み合わせることで現れる疾患が存在する仮説のもと、数理統計手法LAMPの開発、大規模GWASデータへの適用を実施してきた。本年は、国内の大規模コホートであるバイオバンクジャパン、東北メディカルメガバンク、長浜0次コホートとの連携を進め、データの開示許可を得た上で、一部データに対してLAMPを実施した。更に、開発したプログラムが広く人類遺伝学者の皆様に利用できるよう、人類遺伝学で利用されているPLINKにその機能を組み込み、公開した。また、検出した結果の閲覧と解釈を容易にするため、結果の整形を実施するプログラムを開発した。更に、実際に解析を行っている際に問題になることとして、遺伝子領域外にあるSNPが疾病に関連しているケースがある。この解釈に向け、異なるアプローチとしてマルチオミクスデータを用いた解析によるミッシングヘリタビリティの理解に向け、公共の次世代シーケンスデータベースより、ChIP-seqデータおよび遺伝子発現データの取得を実施し、広く利用されているパイプラインを実行することで、統計解析・機械学習に資する転写調整に関するデータの収集を実施した。次年度以降、具体的な解析を実施する。国内3大コホートに関して所内の倫理委員会を通し、データを利用できる状態を作り上げた。データ利用の可不可は時間的な見積もりが建てにくいところであり、この点を通過できたことは大きな進展である。

本研究ではゲノムワイド関連解析(GWAS)の急速な普及によって、今まで手の届かなかった遺伝的疾患が明らかになる一方で、遺伝性が認められるにも関わらず、必ずしもGWASで解けない「ミッシング・ヘリタビリティ」問題に対して、その理由を明らかにし、解決手法を提案することを目的としている。そのアプローチとして、単一の変異のみでは現れず、複数の変異を組み合わせることで現れる疾患が存在する仮説のもと、数理統計手法LAMPの開発、大規模GWASデータへの適用を実施してきた。本年は、長年行われているコホートにおいては、通常のGWASにおける疾患の有無の状態ではなく、疾患発見後何年生存したかといった生存情報の蓄積が進んでいるため、生存解析にLAMPを適用できるように理論の拡張を行った。更に、この理論とその実装が正しく動くことを確認するために、公共のがんオミクス情報データベースであるThe Cancer Genome Atlasの遺伝子発現情報と生存情報に対して実験を実施し、既知の大規模な染色体変異を再確認する結果を自動的な統計計算によって得ることができた。また、昨年までに引き続き国内のコホートプログラムと連携し、GWAS情報の解析を継続し、複数の疾患に関して、変異の組み合わせを調査することで、単独の変異を調査した場合よりも統計的に有意な結果を得ることができた。この結果が何らかの第三要因による結果でないことを確かめるため、コホート間の結果比較が可能になるように、準備を進めた。生存解析情報に対して拡張したことにより、提案手法の応用に関して幅が広がった。また、昨年度データ利用の枠組みを作り上げた国内コホートとの連携に関し、解析を進めることができた。ゲノムワイド関連解析(GWAS)の急速な普及によって、今まで手の届かなかった遺伝的疾患が明らかになっている。その一方で、GWASは万能ではなく、ミッシング・ヘリタビリティ(MH)と呼ばれる、疾患原因因子の発見が困難な場合が存在する。MHの典型的な例は、単一の変異のみでは疾患との関係が見えないが、複数変異の影響を合わせると、十分疾患に関連している場合である。この時、通常の検定で十分有意な結果を得ることが難しく、疾患につながる証拠がつかみにくい。本研究では、(A)因子の相加・相乗効果を扱う統計・情報手法の開発と、(B)GWASの解析に多階層の網羅的オミクスデータを加えることで、MHに関連する疾患因子を解き明かす方法を構築する。本年度は、バイオバンクジャパンによる解析結果を、新たな独立コホートにおける結果と比較をすることで、LAMPで解析した結果の正しさの検証と手法の有用性の検証を実施した。また、生存解析に対して多重検定補正を含めた統計的解析手法を開発した。がん等の変異情報やコホートに対して適用することで、拡張手法の結果の検証を進め、本研究における提案が有益であることを示した。本研究によって、提案手法のLAMPがミッシングヘリタビリティを埋めるツールの一つにとして有用であることを確認し、また、既存手法では見つけられない相関を見つけることができることを確認した。一方で、探索空間の広さに起因する問題点も顕になっており、今後の解決すべき課題である。
リベラルアーツ教育における文学教育の歴史と可能性:国際的比較研究

文学研究と文学教育のあり方を、ことに教養学部の領域で扱うことの問題点と可能性とを国際比較し、今後の展望を探る目的で、イギリス、アメリカ、フランスの主要な大学における経験豊かな文学担当の研究者と直接に長時間の面談による情報集種をおこない、それを日本での現状にどのように反映できるか検討した。1991年にいわゆる大学設置基準の大綱化がなされて以来、日本の多くの大学で教養課程が廃止され、英米文学や英語を広く扱っていた英文科という名称が日本の多くの大学から消滅し、ドイツ語ドイツ文学、フランス語フランス文学などの専任のポジションも著しく激減してしまった。並行して、高校時代から受験勉強に集中する咋今の大学生にとってはますます文学作品に触れる機会が減少し、文学離れは顕著な現象として観察されるようになった。一方で、大学における文学研究は文学理論研究を中心に大きな変化を遂げた。こうした状況を反映して、大学の教育現場においては、高度に発達した文学理論を駆使する教える側と、文学作品に触れる経験のごく浅い教わる側との乖離は相当深刻になってきている。そのためか、どの大学においても文学の専攻生の数は激減している。本研究は文学教育がどのような姿をとるべきか。ことに将来、文学研究者になることを目指していない一般の学生にとって、文学教育はいかなる形をとったらよいのか。教養学部あるいは教養教育において、どのような作品をどのようなスタイルで教えたら良いのか、こうした問題をアメリカ、イギリス、フランスなどの諸外国、そして日本での現状を踏まえながら、国際比較し、あるべき姿を模索しようとするものである。その際、数量的あるいは統計学的な比較研究をめざすのではなく、長く教育の現場にたずさわってきた熟練した教育者から直接、経験談をとおして将来を見据えた知見を集めようと意図するものである。研究分担者岩切正一郎は、フランスのサンテチエンヌ大学で文学を講じているセバスチャン・ミュリエ氏、文学と教育を研究分野とするソルボンヌ大学博士課程の畠山達氏と、教養教育における文学教育について歴史的視点をふまえた現状分析に資する討議を行い、基礎調査を行った。研究分担者佐野好則は、2008年7月より8月にかけて科学研究費補助金によりイギリスのオックスフォード大学およびギリシア各地の考古学遺跡および博物館への研究旅行を実施した。オックスフォード大学においては、ギリシア・ローマ古典文学の教育に考古学の成果が応用されている実例を調査した。また、同大学所属研究者であるMalcolm Davies博士、Jeyaraney Kathirithamby博士、Stephen Harrison博士と、ギリシア・ローマ古典文学教育における旧来の学問分野を越えたアプローチの教育の実態と可能性について意見交換を行った。ギリシアにおいては、アテネ、ミュケナイ、エピダウロス、テサロニケ、タソス、ペラ等の考古学遺跡および博物館において現地調査を実施し、ギリシア・ローマ古典文学教育に活用できる各種考古学的・歴史学的・地理学的資料を収集した。研究代表者、大西直樹は、コロンビア大学のGary Okihiro教授来日の際、リベラルアーツカレッジにおける文学研究および文学教育のありかたについて、ことにOkihiro氏の専門であるエスニック研究の立場から、古典文学研究との関連について情報交換をおこなった。またワシントン大学のStephen Sumida教授をシアトルでアメリカ歴史学会が開催された時に訪問し、アジア系アメリカ文学研究の意義とその扱い方について情報交換をおこなった。もう一人貴重な意見交換を行ったのは、ミシガン州のリベラルアーツカレッジの名門カラマズー大学の元歴史学教授のDavid Strauss教授である。彼はアーマスト大学の出身者でもあり、アメリカのリベラルアーツ大学の変遷を身を持って体験した人物である。ことに歴史研究や文学研究が激しく変貌した点について、具体的な事例をとりあげて話しを聞くことが出来た。生駒夏美上級准教授ハーヴァード大学燕京研究所での一年間の在学研究期間を利用して研究調査に精力的に取り組んだ。ことに、この期間を利用して、アニタ・パターソン教授(ボストン大学、英米文学)およびスーザン・クライン教授(カリフォルニア大学アーヴァイン校、東アジア言語文学)と意見交換を行い極めて有意義な知見を得た。その一部を報告文書から引用すると、詩の朗読による学生の関心の喚起にふれ、「教員が当たり前に思っている経験が、今の学生たちにとってはそうではなく、それを考慮することが大学のカリキュラムを組むにあたって、非常に重要だと思います」と述べている点は重要な問題を提起している。現代の学生の興味と関心にどう対応するかはこれからの文学教育の中心的課題であろう。本山哲人准教授は、アメリカ合衆国フォールジャー図書館に調査期間を得てシャークスピアの原典研究に従事することができたが、その結果を早稲田大学法学会の紀要『人文論集』において発表した。シェークスピア研究を高等教育の場でいかに生かすか、その重要性が論じられている説得力のある論文である。佐野好則上級准教授はオックスフォード大学から西洋古典学の先端を行く研究者Malcolm Davis教授と、生物学ことに昆虫学を専門とするJeyaraney Kathirithamby教授を囲む講演会を企画し、西洋古典学を学際的にアプローチすることでひらかれる可能性について、さかんな論議を展開した。岩切正一郎教授は単に文学を文字媒体として研究するだけではなく、演劇や詩の朗読といった実践の場としての文学の重要性を舞台の上で展開する活動に積極的に取り組んでいる。

岩切教授はラミュー脚本、ストラビンスキー作曲『兵士の物語』の台本を翻訳し、その作品は日経ホール(2009/12/25-12/28)および兵庫県立芸術文化センター(2010/01/03)で演じられた。サイモンズ准教授はイギリスで詩作品を発表しつつけているが、その作品がThe Academi Cardiff International Poetry Competitionの受賞作品となった。ここでも文学活動の実践の意味が大きいことが示されている。今年度は4月にオックスフォード大学のスティーヴン・ハリソン教授を招待し古典文学ヴァージルとイギリス文学との関連について研究会を開催した。文学作品にもスローフードにあたる作品があり、時間をかけて理解する努力が強調され、オックスフォード大学では履修上での工夫も効を奏していて、研究および関心も高いレベルで保持されているということだ。生駒夏美上級准教授はハーヴァード大学の燕京研究所に一年滞在していたが、ボストン大学のアメリカ文学者、アニタ・パターソン教授と意見交換を行った。最近の学生は深い文学経験を持っていないため、詩の朗読などの文学経験を深めることの重要性が強調された。さらに、カリフォルニア大学のスーザン・クライン教授とも、日本文学の教育方針について,アメリカ人学生に教える際視聴覚教材の有効性について積極的な意見を聞くことができた。9月には、ブリストル大学のジョン・リー教授の「リベラルアーツ教育における文学教育の歴史と可能性」、ハーヴァード大学のデイヴィッド・ホール教授の「教養教育と文学教育/研究」の二つの講演を聴き、シンポジウムを開いた。ブリストル大学では、近年のカリキュラム改革を経て、しっかりした古典教育およびイギリス文学においても古典的作品を充分に扱っている点が強調された。しかし、ハーヴァード大学では、教養教育の中核をなす文学教育の中心的テクスト選択については結論に至らなかったという。3月には、フォーダム大学のジェイムズ・マルーシス教授を招いて講演会と研究会を開催した。そして、最後に岩切正一郎教授がフランスのパリ第三大学に出張し、ロベール教授と面談し情報交換を行った。氏は、かつてお願いしていたインタビューに文書回答し、大学に於ける文学教育の役割を、中等ならびに高等教育課程で学ばれる規範的テクストを超えたところで共通の文学的レフェレンスを構築することと、方法論的工夫を教育目的へ適応させることの二つを挙げていた。総括の年にあたり、研究代表者の大西直樹が、これまでの知見をもとにアメリカの大学を訪問し、5月末にアーマスト大学においてデイヴィッド・ソーフィールド教授、カラマズー大学のデイヴィッド・シュトラウス名誉教授と、リベラルアーツ教育の名門である両大学での文学研究と文学教育の最近の動向について意見を交換した。
タンパク質機能を決定する動的挙動因子の解明

時間分解共鳴ラマン分光法をもちいて、光駆動イオンポンプおよび光センサーとして働く各種の微生物型ロドプシンの構造ダイナミクスを観測した。ピコ秒領域で起こる発色団異性化に対するタンパク質応答を調べた。芳香族アミノ酸側鎖に由来する紫外共鳴ラマンバンドをプローブとして、発色団異性化に対するタンパク質応答は機能によらず同様の応答時間を示すことを明らかにした。ナノ秒以降段階的に変化する発色団構造変化の過程を、可視共鳴ラマン分光法をもちいて調べた。とくにイオンポンプでは、発色団近傍の水素結合ネットワークが変化する過程を連続して追跡したことにより、ポンプ機構に重要な発色団周辺の構造変化を提案することができた。平成24年度は、ピコ秒時間分解紫外共鳴ラマン分光法により、センサリーロドプシンI(SRI)のレチナール発色団の光反応に連動した初期タンパク質構造ダイナミクスについて塩化物イオンの効果を調べた。光反応初期で観測されるタンパク質構造変化の速度は、これまでに研究を行ってきた古細菌型ロドプシンであるバクテリオロドプシン(BR)やセンサリーロドプシンII(SRII)で観測された速度とほぼ同様であることがわかった。また、塩化物イオンの構造変化の速度に対する効果は、ピコ秒領域ではほとんど観測されなかった。さらに、アナベナセンサリーロドプシン(ASR)についても、時間分解紫外共鳴ラマン分光法によって初期タンパク質構造ダイナミクスを観測した。BR、SRII、およびSRIと同様の時定数で、ピコ秒領域でタンパク質構造が変化することがわかった。この研究成果は、すでに論文としてまとめ、Chemical Physics誌に掲載が決定している。本研究では、構造変化のプローブとしてタンパク質分子中に含まれているトリプトファン残基のラマンバンドを使用している。スペクトル変化を示したと考えられるトリプトファン残基は、古細菌型ロドプシンの発色団である全トランスレチナール周辺に保存されている。これまでの研究によって得られた結果から、ピコ秒領域で起こる発色団の光異性化にともなうタンパク質構造変化の速度は、種にわたり同様であることが示唆された。また、新規に発見されたミドルロドプシン(MR)について、安定に存在する暗順応状態および明順応状態のレチナール発色団の構造情報を可視共鳴ラマン分光法により観測した。この研究成果は、論文の構成の一部としてまとめられ、The Journal of Physical Chemistry B誌に掲載された。平成25年度は、時間分解共鳴ラマン分光法により、塩化物イオンポンプであるハロロドプシン(HR)の光サイクル反応における構造変化の過程を観測した。ピコ秒時間分解紫外共鳴ラマン分光法により、HR中のレチナール発色団の光異性化に連動したタンパク質の初期応答速度は、本課題でこれまで研究を行ってきた他の微生物型ロドプシンであるバクテリオロドプシンやセンサリーロドプシンとほぼ同様であることがわかり、微生物型ロドプシンに特徴づけられる過程を観測した。ナノ秒からミリ秒の時間領域で、時間分解可視共鳴ラマン分光法によるHRのレチナール発色団の構造変化の過程を光反応の段階ごとに観測した。とくに、ポンプされる塩化物イオンの分子内移動を駆動するレチナール発色団の構造変化の過程をリアルタイムでとらえることに成功した。HRは、発色団近傍にある塩化物イオン結合サイトにさまざまなアニオンを結合できることが知られている。レチナール発色団はアニオンと相互作用し、光が照射されていない状態においても、その電子状態が影響を受ける。時間分解共鳴ラマン分光法をもちいた観測により、ピコ秒で起こるレチナールの異性化に対するタンパク質応答は、アニオンの影響を受けないことがわかった。しかし、ナノ秒以降で起こるアニオンの分子内移動の過程において、中間体の生成速度、光サイクル反応にアニオンの種類による違いが現れることを明らかにした。以上の成果を、現在、論文にまとめている。また、本研究課題で行ったこれまでの研究内容を含む招待講演を5件行った。平成23年度は、真正細菌から発見されたセンサリーロドプシンI(SRI)について、レチナール発色団の光反応に連動した初期タンパク質構造ダイナミクスを、時間分解紫外共鳴ラマン分光法により観測した。生体中でSRIは、伝達タンパク質HtrIと複合体を形成し、細胞の光誘引・忌避応答のセンサーの役割を果たしている。今回は、機能発現とダイナミクスとの関連を調べるために、SRI単体におけるダイナミクスを観測した。その結果、発色団の異性化反応に伴うタンパク質部分の構造変化が10ピコ秒程度で起こることを見出した。さらに、先行的に研究を行ったバクテリオロドプシン(BR)およびセンサリーロドプシンII(SRII)の実験結果との比較を行った。

ピコ秒時間領域で発色団でおこる光反応は同等の速度を示すのに対して、タンパク質部分で起こる構造変化は、SRIでは、BRやSRIIと比較して速度が速いことがわかった。平成26年度は、時間分解共鳴ラマン分光法により、塩化物イオンポンプであるハロロドプシン(HR)およびプロトンポンプであるグロイオバクターロドプシン(GR)の光反応中間体におけるレチナール発色団の構造変化の過程を観測した。とくに、発色団中にあるプロトン化シッフ塩基の水素結合強度を反映する振動バンドのスペクトル変化から、HRおよびGRのイオンポンプ機構に重要な構造変化の過程を見出すことに成功した。また、共鳴ラマン分光法により、新規に発見された海洋性細菌由来の塩化物イオンポンプタンパク質(FR)の光定常状態における発色団構造を調べた。FRは結晶構造がわからないが、発色団周辺の陰イオン結合サイトに対する新たな知見を得ることができた。研究期間を通じて、光駆動イオンポンプおよび光センサーとして働く各種の微生物型ロドプシンの構造ダイナミクスを観測した。第一に、時間分解紫外共鳴ラマン分光法により、ピコ秒領域で起こる発色団異性化に対するタンパク質応答を調べた。発色団周辺には、紫外光による共鳴効果を受ける芳香族アミノ酸残基が種を通じて保存されている。これらのアミノ酸側鎖に由来する共鳴ラマンバンドをプローブとすることで、発色団異性化に対するタンパク質応答は機能によらず同様であることを示唆する知見を得た。第二に、時間分解可視共鳴ラマン分光法をもちいて、ナノ秒以降で段階的に変化する発色団構造を調べた。とくにイオンをポンプするタンパク質では、発色団の一部であるプロトン化シッフ塩基の水素結合強度が出現する反応中間体により変化する過程を連続して追跡したことにより、ポンプ機構に重要な発色団周辺の構造変化を提案することができた。以上の成果は、論文3報、招待講演7(2)件、学会発表8(1)件により発表した(カッコ内は平成27年度における発表)。また、現在投稿準備中の論文が3報ある。時間分解振動分光学平成23年度中に取得した育児休暇のために、若干の研究推進の遅れが出ている。本年度は、センサリーロドプシンI(SRI)の実験を行うことしかできなかった。しかし、研究計画時には予定はしていなかったが、古細菌型ロドプシンに含まれるアナベナセンサリーロドプシン(ASR)やミドルロドプシン(MR)について、新たな知見を得ることに成功し、古細菌型ロドプシンの構造ダイナミクス情報を系統的に調べ、機能発現のしくみを探る本研究課題の目標からは逸れておらず、今後も同様に研究を進める方向である。平成23年度に取得した産後および育児休暇による研究推進の遅れを取り戻し、研究計画に含んだ好塩菌に見られるものと同種の機能を持つ4種の微生物型ロドプシンの初期タンパク質ダイナミクスについて知見を得ることができた。また、それ以外の微生物型ロドプシンのタンパク質ダイナミクス観測にも成功し、種を通じた系統的なダイナミクス観測から、微生物型ロドプシンの特徴的なタンパク質応答を見出すことができた。
エンフルレンの中枢神経作用に関する研究

エンフルレン2ー5%麻酔下(ネコ)、安静状態ではhypocapniaで痙攣は発生せず、上肢軽打で(3.5ー5%麻酔下)痙攣波重積がみられた。痙攣誘発刺激は濃度依存性に少なかった。深麻酔時の視床の棘波は大脳皮質切除で変化せず、皮質脳波も視床腹側基底核(VB)および海馬破壊で変化しなかった。痙攣誘発に要した上肢軽打回数は海馬破壊で変化せず、VB破壊で増加した。体性感覚刺激による痙攣がVBの影響を受けているといえる。坐骨神経電気刺激(ネコ、ラット)による大脳皮質、視床の体性感覚誘発電位(SEP)の振幅は、濃度依存性に減少した。大脳皮質切除は同側視床のSEPに影響しなかった。SEPが抑制されるのに、体性感覚刺激で痙攣が誘発される機序は不明である。一方、大脳皮質、VB、海馬の電気刺激あるいは薬物(ベンチレンテトラゾール、カイニン酸、ペニシリン)による痙攣に対し、エンフルレンは濃度依存性に抑制した。また、エンフルレン浅麻酔時のペニシリン大脳皮質内注入でみられたVB、脳梁、大脳皮質、内包でのブドウ糖代謝亢進が4%麻酔ではみられず、代謝面からもエンフルレンの抗痙攣作用が確認された。ラットではエンフルレン深麻酔で脳梁、海馬、VBのブドウ糖代謝が亢進したが、海馬破壊で影響を受けなかった。ネコでは刺激による痙攣誘発時、VBで代謝亢進が認められたが、脳梁、海馬では亢進はなく、種族差があると考えられる。局所脳血流量は4%麻酔時増加が著しいが、hypocapnia時には減少し、代謝/血流の不均衡が起こる可能性がうかがわれた。しかし、痙攣重積に対し、hypocapnia時の代謝ー血流不均衡の関与は少ないと考えられる。エンフルレン深麻酔時、感覚刺激で痙攣が誘発される一方、電気刺激あるいは薬物による痙攣は抑制され、エンフルレンに痙攣作用と抗痙攣作用があること、ネコとラットで痙攣作用における大脳皮質・皮質間の神経活動の関与に差があることが明らかとなった。ネコを用いて以下の研究を行った.1.エンフルレン深麻酔下,ネコ用脳定位固定装置を用いて,視床腹側基底核群または海馬を破壊した後,脳局所の電気活動および痙攣誘発性を調べた結果,視床腹側基底核群や海馬破壊後も,体性感覚刺激により大脳皮質において痙攣波が発生することがわかった.これは,ラットにおいて視床腹則基底核群の代謝亢進が大脳皮質の活動と密接に関連することと考えあわせて,エンフルレンが大脳皮質自体に作用して痙攣を発生させる可能性を示唆するものと思われる.2.エンフルレン深麻酔下, normocapniaの状態で,刺激による痙攣誘発時と無刺激時の局所脳ブドウ糖消費量を^<14>Cーdeoxyglucose法により測定した結果痙攣脳波が発生した場合,視床腹則基底核群の一部で経度の代謝亢進が認められたが,ラットと異なり脳梁および海馬CA_3の代謝亢進は明らかでなかった.

ラットでは,エンフルレン深麻酔時,棘波発生とともに視床腹側基底核群,脳梁および海馬CA_3の代謝が亢進したが,ネコではエンフルレンの痙攣作用とこれらの部位との連関は比較的少ないことが示唆された.今後,エンフルレン麻酔時の痙攣発生における大脳皮質の関与,ラットとネコの種属間差,およびエンフルレン深麻酔時のhypocapniaによる局所脳血流量変化について検討する.また,痙攣発生時および痙攣後抑制時の局所脳血流量を測定し,機能・代謝・血流の連関から,エンフルレンによる痙攣発生機序を明らかにしていく予定である.ネコおよびラットを用いて実験を行った。エンフルレン2ー5%麻酔下(ネコ)、無刺激安静状態ではhypocapniaにより痙攣脳波は発生しなかったが、上肢軽打で痙攣波の重積が3.5ー5%の麻酔時normocapnia,hypocapniaいずれの場合にもみられた。痙攣誘発刺激回数は吸入濃度が高いほど少い傾向がみられた。大脳前頭葉皮質、視床腹側基底核、海馬の電気刺激による痙攣閾値は、吸入濃度が増加するほど上昇した。薬物(ペンチレンテトラゾール、カイニン酸の静注あるいはペニシリンの大脳皮質内注入)による誘発痙攣は、エンフルレン2%以上で抑制された。ペニシリン注入により視床、脳梁、大脳皮質で脳局所ブドウ糖代謝が亢進したが、エンフルレン4%麻酔下のペニシリン注入では代謝亢進はみられなかった。坐仮神経電気刺激(ネコ、ラット)による大脳皮質および視床の体性感覚誘発電位は、エンフルレン濃度依存性に振幅が減少した。大脳皮質切除は同側視床の誘発電位に影響しなかった。エンフルレンが視床、大脳皮質への体性感覚入力を抑制すること、視床腹側基底核に至る入力に対し大脳皮質切除の影響が少いことが示唆された。局所脳ブドウ糖代謝についてはエンフルレン深麻酔時、ラットでは脳梁、海馬、視床腹側基底核で上昇したが、この上昇は、カイニン酸の側脳室注入による海馬の破壊で影響を受けず、海馬と直接関連はないと推察される。局所脳血流量は、4%麻酔時増加が著しく、定量的解析が困難であったが、hypocapnia時には減少し、代謝/血流の不均衡が起こる可能性がうかがわれた。以上より、エンフルレン深麻酔時には体性感覚刺激で痙攣が誘発される一方、脳局所の電気刺激による痙攣発生は抑制されることが明らかとなり、エンフルレンには痙攣作用と抗痙攣作用があることが確認された。ラットでは痙攣作用に大脳皮質間、皮質視床路の活動亢進が関与していることが明らかになった。
監視カメラ映像を警察捜査と裁判証拠に活かしきる画像処理の研究

2つの成果を挙げた。第一は、防犯カメラ映像を改善する技術である。高解像化技術、動画超解像技術、鮮明化技術、ノイズ除去技術を進展させた。第二は、異同識別のための画像解析技術である。身長計測技術、劣化ナンバープレートの数字推定技術、人物検出技術、人物の年齢と性別の推定技術を開発した。これらにより、防犯カメラ映像を、警察捜査により一層活かせるようになった。2つの成果を挙げた。劣化した防犯カメラ映像から情報を引き出す研究を行い、劣化画像改善に関して2点と、ナンバープレート読取に関して1点の成果を得た。(1)画像の高解像度化と鮮明化Total Variationにてエッジ成分画像を抽出し、そのエッジ成分画像に拡大処理とモルホロジー処理を行ってエッジの鮮明な高解像度画像を得る手法を開発した。同時に、原画像がJPEG圧縮画像で、モスキートノイズが生じている場合に、生成したエッジ成分画像のテクスチャからモスキートノイズを低減する手法を開発した。また、この高解像度画像を縮尺することで、鮮明化効果の大きい画像を生成できる。防犯カメラ画像や超音波画像の鮮明化に効果的であることを実証し、国際会議にて発表した。(2)複合劣化画像の復元ボヤケとブレとノイズの複合劣化画像の復元を行うため、復元後のエッジが比較的鮮明と言われているBilateral_Total Variation法について検討した。大量実験による先見的知識にてパラメータを順次設定していく手法を提案し、防犯カメラ画像で効果的であることを確認した。また、ガウス性ノイズとフレの複合劣化画像について、ブレ幅と方位を推定する技術を用いることと、カルマンフィルタと固定区間スムーザを組合わせて復元にて半因果的モデルを導入することを提案し、防犯カメラ映像で効果的であることを確認した。この成果を信号処理学会誌へ投稿している。(3)劣化ナンバープレート数字の読取非常に小さいナンバープレート文字を読み取る手法を開発した。2つの過程から成っている。第1は、射影変換自由度での動画超解像にて、1枚の長方形正規化の鮮明画像を得る過程である。第2は、0から9までの10種類の大量のナンバープレート画像にて統計機械学習を行って確率密度関数と求めておき、検査画像と学習代表ベクトルとの距離を指標にSVM分類する過程である。種々の学習手法を検討し、目読不能な「2.5画素×5画素」サイズナンバープレート文字を、75%以上の精度で読取可能なことを示した。現在、IEEE主催国際会議へ投稿している。昨年度の成果を発展させ、劣化映像からの車のナンバープレート認識、移動体検出物体自動分類、画像鮮明化に関する研究を進め、以下の成果を得た。1.劣化ナンバープレート数字の認識:昨年の研究を基本にして読み取り精度を向上させた。改善の第一は、ボヤケとブレに対する劣化推定機能を付与したことであり、人工的な劣化付与画像のデータベースを構築し、確率密度による推定を行った。第二は、数字の切り出しに、輝度密度関数から推定する手法を導入した。この結果、数字幅2.0画素という極小数字の場合において、人間の判別精度が32%に対して、これをはるかに上回る認識精度の90%を実現した。以上の成果を国際会議(2件、査読有)にて発表した。2.移動体検出と物体自動分類:防犯カメラ映像から特定のシーンを自動検出することで、鑑定の敏速化を図ることを目的に進めた。まず、照明変動と背景変動に強い移動体検出手法を研究し、着目画素から8方向に伸ばした線上で混合ガウス分布を行う手法(MRPF:Multi Radial Proportion Filter)を提案して検出精度を大幅に向上させ、この成果を国際会議(2件、査読有)で発表した。次に、Bag of Key_ponints手法にPCAによるデータパッキングを導入して一般物体認識精度を向上させた。また、LGDPHS手法を提案して年齢と性別の識別精度を向上させ、これらの成果を国際会議(2件、査読有)で発表した。3.画像鮮明化:霧と煙の画像の鮮明化での問題となっている疑似輪郭の改良に取り組み、2つの改良を行った。第一は、最大値と最小値を複数個(マルチスケーリング)としたこと。第二は、最大値と最小値を周辺テクスチャから補正することである。これにより、疑似輪郭を低減して、鮮明化画像の不自然性に対して大幅改良を得た。これを国内会議で発表した。昨年度までの成果を発展させ、画像の更なる鮮明化と動画超解像、ナンバープレートの劣化数字認識率の向上、不審人物の検出に取り組んだ。以下、概要を述べる。1.画像の更なる鮮明化と動画超解像:画像を「平均輝度」と「標準偏差」平面で3グループに分類(夜景、逆光、水面・霧)することと、MSNR(Multi-Scale Retinex)の、照射光計算法の改善とTone最適化処理を組み合わせる手法を提案し、現在までに発表されているどの手法に対しても良い性能を示すことを実証した。

また、動画超解像では、要となるレジストレーションにおいて、Bag-of-Keypoints手法を応用し、対応特徴点を側地点とするアフィン変換自由度での最小二乗法にて合わせ込む手法を提案し、通常の移動物体の範囲においては効果的であることを実証した。2.劣化数字認識率の向上:学習画像を、ボヤケ、ブレ、縮小、量子化ノイズの組み合わせで体系的に生成する手法を提案して実装した。また、プロビット回帰法、ロジスティック回帰法、サポートベクタマシン法(SVM)、ガボールモーメント法の4手法を改良しながら比較検討し、5×10画素文字で、最高97.8%の認識率を達成した。3.不審人物の検出:時空間特徴量としてSpatial and Temporal Variable-Scale Cuboidという手法を提案した。この特徴用を主成分分析し、KTHデータベースの中から5行動を選んで行動分類実験を行った。平均して70%以上の精度を実現した。現在、基本行動ツリーを構築して判別する技術を導入して改良を行っている。画像の鮮明化になかで、暗闇、逆光、霧、輪郭不鮮明などについては、ほぼ満足できる結果を得ている。また、ボヤケやブレについても単独の劣化については、相応の結果が出ている。しかしながら、複合劣化の改善についてはなお多くの課題がある。また、微小ナンバープレートの数字を識別する研究においては、人間の識別能力を上回るレベルに達しておりほぼ順調に進んで来ている。さらに、本研究を進めていく上で、動画から所望のシーンを選別することが警察捜査において極めて重要であることが判明し、不審人物を検出することと、検出移動物体の識別・分類を行う研究を追加した。これについては、国際会議で発表する成果を挙げている。24年度が最終年度であるため、記入しない。単独劣化についてはほぼ順調に成果を挙げているが、現実の画像においては、ボヤケとブレの複合、さらには、量子化ノイズとの複合劣化の画像を改善が必要であり、この場合、パラメータの自動最適化が極めて重要である。これについては、最終年度に挑戦する課題である。また、微小ナンバープレートの読み取りにおいては、現実の捜査画像で要求されるレベルが現段階をさらに超えているものが多い。この解決には、数字位置の高精度特定という極めて難しい課題の解決が重要であり、これについても最終年度に挑戦する。不審人物特定では、今年度の成果に、画像鮮明化の成果を融合させ、ロバスト性の高い現実的なシステムへ改善して仕上げていく。
量子ドットを用いたナノスケール空間分解能を有する歪測定法の開発

ナノプローブの押し込みにより量子ドット個々からの発光に対応した微細なピークを持つ発光スペクトルが増強される現象が測定された。ナノプローブの押し込み位置の変化に伴う個々の量子ドットからの発光エネルギーの連なりを描くことにより、個々の量子ドットの位置を同定することが可能である。本研究で開発した円筒形状のナノプローブを用いた場合、発光エネルギーの連なりに極大点が現れることから、直接ナノスケールで量子ドットの位置を測定することが出来た。量子ドットの発光特性を利用したナノスケール歪分布解析法を開発するために、量子ドットの発光状態(発光波長および発光強度)と圧子押し込み位置の関係に及ぼす開口部形状の影響の解明に関する研究を行った。材料は、量子ドットの形成可能性と、半導体デバイスへの適用性を考慮して、GaAs,InGaAs単結晶を用いた。試験片表面は鏡面研磨した後、化学研磨を施した。量子ドットは表面直下50nmに底面長約20nm、高さ約8nmのピラミッド形状で形成した。圧子先端形状として、平面形状と円筒形状を取り上げ、同一位置における単調圧子押し込み発光測定試験を実施した。ナノスケール領域の圧子押し込み状態における歪の変化に対する発光状態の変化の測定分解能を調べるために、さらに、水平方向に圧子押し込み位置をサブナノメートル単位で制御し、所定の荷重一定の圧子押し込み試験を実施すると同時に、発光特性を測定した。圧子押し込み荷重を測定し、平面形状と円筒形状の圧子によって生じた歪を評価した。圧子押し込み荷重の増加に伴う発光強度の増加と減少および発光停止現象に着目し、ガンマバンドとXバンドの歪によるエネルギー変化を解析することにより、発光停止のメカニズムを解明した。基本的歪状態(一軸、単純せん断、静水圧等)における発光の増強・停止現象を定量的にモデル化する手法を開発し、逆解析法を利用した押し込み発光試験による歪測定法について検討した。量子ドットの発光特性を利用したナノスケール空間分解能を有する歪測定法を開発するために、本年度は量子ドットの発光挙動(押し込み力増加および押し込み位置変化に伴う発光エネルギーの増減)と圧子開口部形状の関係の解明に関する研究を行った。材料は、量子ドットの形成可能性と、半導体デバイスへの適用性を考慮して、GaAs中のInGaAs量子ドットを用いた。量子ドットは表面直下50nmに底面長約20nm、高さ約8nmのピラミッド形状に形成されている。圧子先端形状として、平面形状と円筒形状および両側面円筒形状を取り上げ、同一位置における単調圧子押し込み発光測定試験を実施した。さらに、水平方向に圧子押し込み位置をサブナノメートル単位で制御し、所定の荷重一定の圧子押し込み試験を実施すると同時に、発光特性を測定した。圧子押し込み荷重を測定し、平面形状と円筒形状および両側面円筒形状の圧子によって生じた歪を評価した。ナノプローブの先端の円筒形状の半径を約1μmから100nmの間で変化させ、発光状態と圧子押込み位置の関係に及ぼす円筒半径の影響を明らかにした。圧子押し込み位置の変化に伴う発光エネルギーの増加と減少現象に着目し、発光エネルギーと押し込み位置の関係における極大位置を測定することにより、量子ドットの位置を同定する原理を確立した。