hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
表現論的構造のパラメタ変形から生じる特殊関数の研究

良い不変性・対称性を持つ数学的対象として行列式と調和振動子を取り上げ、それらをパラメタによって変形したものを研究した。行列式のパラメタ変形について、パラメタの値が特別な場合、そこからある種の対称式を取り出すことが出来た。調和振動子のパラメタ変形について、そのスペクトルゼータ関数の整数点での値から現れる関数は、モジュラー形式に近い変換則を満たすことが分かった。本研究は,表現論的な不変性や構造を背景にもつ数学的対象として特に行列式と調和振動子を取り上げ,それらのパラメタ変形によって生じる「ずれ」の構造を調べる.すなわち,α行列式と呼ばれる行列式の1パラメタ変形(およびその量子群類似)と非可換調和振動子と呼ばれる調和振動子の2パラメタ変形とを対象として,「元来の対象物」と「そのパラメタ変形」との間の差異を反映して現れる(変形パラメタを変数とする)関数について,それらの具体的な計算ないし特徴付け,及び背後にある表現論的構造による性質の記述を行うことを主たる目的とする.(1)スペクトルゼータ関数のs=kにおける値から生じるアペリ型数列を便宜上「k次のアペリ型数列」と呼ぶことにする.2次のアペリ型数列の母関数はテータ関数による表示を持つ(モジュラー性を持つ).4次のアペリ型数列の母関数はモジュラー性そのものではないが,それに近い変換則を持つことが分かった.この結果は沖縄で開催されたゼータ関数の研究集会で紹介した,より高次のアペリ型数列の「モジュラー性もどき」については現時点ではまだ明確ではない.また,アペリ型数列の満たす合同関係式について,それを含むより一般的な合同関係式の族が予想された.これについてUniversity College DublinのRobert Osburn氏の招聘に合わせて議論を行い,継続中である.(2)α行列式の生成するU(g1(n))-巡回加群の構造を司る(パラメタαの多項式を成分とする)行列について,そのトレースは対称群上のあるヤング部分群に関して両側不変な関数(「帯球関数」)によって記述できるようなαの多項式となる.この多項式のさらなる一般化を考え,その具体例の観察,特別な族の明示的な計算を行った.得られた結果の一部は九州大学で行われた組合せ論のセミナで紹介した.本研究は,表現論的な不変性や構造を背景にもつ数学的対象として特に行列式と調和振動子を取り上げ,それらのパラメタ変形によって生じる「ずれ」の構造を調べる.すなわち,α行列式と呼ばれる行列式の1パラメタ変形(およびその量子群類似)と非可換調和振動子と呼ばれる調和振動子の2パラメタ変形とを対象として,「元来の対象物」と「そのパラメタ変形」との間の差異を反映して現れる(変形パラメタを変数とする)関数について,それらの具体的な計算ないし特徴付け,及び背後にある表現論的構造による性質の記述を行うことを主たる目的とする.(1)スペクトルゼータ関数のs=kにおける値から生じるアペリ型数列を便宜上「k次のアペリ型数列」と呼ぶことにする2次のアペリ型数列の母関数はテータ関数による表示を持つ(モジュラー性を持つ).4次のアペリ型数列の母関数はモジュラー性そのものではないが,それに近い変換則を持つことが分かっていたが,これがいわゆるアイヒラー積分の一般化を用いて表示されることが分かった(若山正人との共同研究)この結果は沖縄で開催されたゼータ関数の研究集会や日本数学会で紹介し,また論文としてまとめた(受理済み).このアイヒラー積分の一般化に当たる関数じたいの研究や,より高次のアペリ型数列の母関数の場合の研究については,継続中である.(2)特別なパラメタの値に対するα行列式から定義されるリース行列式と呼んでいる相対不変式を用いて,いわゆるシューア多項式の類似・変形に当たるものを導入し,それがギャンベリ型の行列式公式(フックに対するシューア多項式を成分に持つ行列式による表示)の類似を持つことを示した.この結果は実関数論・関数解析学合同シンポジウムや日本数学会で紹介した.このシューア関数の類似物についてのさらなる研究や,特別な行列に対するリース行列式の研究については,継続中である.本研究は,表現論的な不変性や構造を背景にもつ数学的対象として特に行列式と調和振動子を取り上げ,それらのパラメタ変形によって生じる「ずれ」の構造を調べる.すなわち,α行列式と呼ばれる行列式の1パラメタ変形(およびその量子群類似)と非可換調和振動子と呼ばれる調和振動子の2パラメタ変形とを対象として,「元来の対象物」と「そのパラメタ変形」との間の差異を反映して現れる(変形パラメタを変数とする)関数について,それらの具体的な計算ないし特徴付け,及び背後にある表現論的構造による性質の記述を行うことを主たる目的とする.(1)スペクトルゼータ関数の特殊値から生じるアペリ型数列およびその母関数の研究:スペクトルゼータ関数のs=kにおける値から生じるアペリ型数列を便宜上「k次のアペリ型数列」と呼ぶことにする.

4次のアペリ型数列の母関数はいわゆるアイヒラー積分の一般化を用いて表示される(若山正人との共同研究).より高次のアペリ型数列の母関数の場合にの研究については,継続中である.また,アペリ型数列の満たす合同関係式を含む「超幾何関数の値の平方和が満たす合同関係式の族」についても,新たな予想の族を得た.(2) α行列式の生成する巡回加群の構造およびそれに関連する研究:α行列式の生成するU(gl(n))-巡回加群の既約分解を記述する行列について,そのトレースは対称群上のあるヤング部分群に関して両側不変な関数(「帯球関数」)となるが、いくつかの特別な族に対する明示公式の予想を得た(証明は未完).特別なパラメタの値に対するα行列式から定義されるリース行列式と呼んでいる相対不変式を用いて,シューア多項式の類似・変形に当たるものを導入して調べ始めていて,継続中である.得られた結果やこれまでのまとめについて,談話会,RIMS合宿型セミナー,研究集会などで発表を行った.論文が2本出版された.当初に設定した問題に対する解析はおおむね予定に沿った形で進行している.一定の段階ごとに,結果をまとめて学会や研究集会で発表している.24年度が最終年度であるため、記入しない。特に大きな変更点はない.前年度までと同様に進める.24年度が最終年度であるため、記入しない。
葉の初期分化過程におけるAS2ファミリー遺伝子群の機能解析

シロイヌナズナのASYMMETRIC LEAVES1 (ASI)、ASYMMETRIC LEAVES2 (AS2)遺伝子は、葉の分化過程で、茎頂メリステム周辺で特異的に発現しているclass I knoxホメオボックス遺伝子(BP,KNAT2,KNAT6)の発現を抑制し、葉原基細胞を分化状態に維持する機能をもつ。AS2タンパク質は新奇なドメイン構造(AS2ドメイン)をもつAS2ファミリーのメンバーであり、シロイヌナズナには42のメンバーが存在する(AS2,ASL1ASL41)。AS2とASL1の過剰発現体の葉は共に上向きカールしており、形態的には極めて類似していることから、部分的に似た機能をもつ可能性が示唆された。本研究では、第一に、シロイヌナズナのAS2ファミリーのメンバーのうち、特に、AS2と高い相同性をもつASL1,ASL2,ASL3,ASL4の葉の分化過程における機能を明らかにすること、第二に、AS2ファミリーのもつAS2ドメインの機能を明らかにすることを目的とした。そのために、AS2,AS1についても詳細な発現パターンの解析とコードするタンパク質の細胞内局在の解析を行った。(1)AS2と蛍光タンパク質の融合体は核内の特定の領域(核小体周辺)に局在する。さらに、AS2の核局在には、すべてのAS2ファミリーのメンバーで保存されているAS2ドメイン内のCモチーフ(CX_2CX_6CX_3C)が必要であることがわかった。また、ASLI-GFP、ASL3-GFP融合タンパク質は核局在を示した。(2)asl1やasl3とas2との二重変異体はas2単独変異体と顕著な違いは見られなかった。また、as1との二重変異体(asl3-1 as1-ma)もas1単独変異体と顕著な違いは見られなかった。(3)AS1とAS2のmRNAの蓄積パターンは必ずしも同じではないが、葉原基形成の初期において、部分的には同じ細胞で発現しており、そのような細胞では共同して機能していると推測される。また、AS1の発現制御下でAS2を発現してもas2変異の表現型を相補する。これらのことから、AS1とAS2は、同じ分子機構に関わっていると考えられた(論文準備中)。ASL1,ASL3はAS2と同様に核で機能する可能性が考えられるが、ASL1,ASL2,ASL3,ASL4が葉の分化過程において、AS2と似た機能をもつ可能性について、さらに、検討することが必要である。植物の葉状器官は発芽後、地上部の幹細胞である茎頂メリステムから、発生分化する。この過程では、茎頂メリステムの一部の細胞が、未分化な状態から分化状態に移行することが重要である。

我々は、シロイヌナズナのASYMMETRIC LEAVES1 (AS1)、ASYMMETRIC LEAVES2 (AS2)遺伝子が、葉の発生過程で葉原基細胞を分化状態に維持する機能をもち、葉の左右相称性と扁平性に関わっていることを明らかにした。また、我々は、AS2タンパク質が新奇なドメイン(AS2ドメイン)をもつ新奇タンパク質ファミリー(AS2ファミリー)のメンバーであることを明らかにした。シロイヌナズナにはAS2以外に41のメンバーが存在する(ASL1ASL41と命名)。一方AS1はMyb様ドメインをもつ転写因子をコードする。本年度は、(1)シロイヌナズナのAS2ファミリーのメンバーのうち、AS2ドメイン領域で82%-71%の高い相同性をつASL1,ASL2,ASL3,ASL4の葉の分化過程における機能を明らかにする為に、ASL1、ASL2、ASL3、ASL4のT-DNA挿入ラインから変異株を単離した。asl1,asl2,asl3の変異をホモに持つ単独変異体は野生型の形態を示した。このことよりASL1,ASL2,ASL3は他の遺伝子と重複した機能を持つことが考えられた。次にas2とasl1との二重変異体を作成した結果、as2単独変異体の表現型と顕著な違いは見られなかった。現在、これらを用いて多重変異体の作成を進めている。(2)AS2ファミリーのすべてのメンバーの共通の機能を知るために、AS1との相互作用をASL1ASL5についてyeast two hybrid系で調べたところ、AS2以外ではASL3が相互作用した。AS2ドメインが相互作用において重要であるが、この機能について今後明らかにしたい。シロイヌナズナのAS1、AS2遺伝子は、茎頂メリステムで特異的に発現しているclass I knoxホメオボックス遺伝子(BP,KNAT2,KNAT6)の発現を抑制し、葉の発生分化の初期過程で、葉原基細胞を分化状態に維持する機能をもつ。AS2タンパク質は新奇なドメイン構造(AS2ドメイン)をもつAS2ファミリーのメンバーであり、シロイヌナズナには42のメンバーが存在する(AS2,ASL1ASL41)。AS2とASL1の過剰発現体の形態が極めて類似しており、部分的に似た機能をもつ可能性が示唆された。は、第一に、シロイヌナズナのAS2と高い相同性をもつASL1,ASL2,ASL3の葉の分化過程における機能を明らかにするために、これらの遺伝子産物の細胞内局在と発現特異性を解析した。第二に、AS2、ASL1遺伝子と、BP,KNAT2,KNAT6の発現制御の機構との関連を明らかにするために、これらの多重変異体を作成した。ASL1-GFP、ASL3-GFP融合タンパク質はAS2-GFP融合タンパク質と同様に核局在を示した。シロイヌナズナの各器官における転写産物の蓄積を調べた結果、ASL1、ASL3の転写産物の蓄積様式はAS2と類似していて、ほとんど全ての器官、組織で転写物が検出された。一方、ASL2は花芽と花器官で特異的に発現していた。以上の結果、AS2,ASL1,ASL3遺伝子の機能が重複している可能性が考えられたので、多重変異体を作製した。しかしながら、現在のところ、二重変異体、as2-1 asl1-4とas2-1 asl3-1はas2-1単独変異体と、as1-ma asl3-1はas1-ma単独変異体と顕著な違いは見られなかった。as2-1 asl1-4 bp三重変異体を作成し、解析している。また、AS2と蛍光タンパク質の融合体は核内の特定の領域に局在する。さらに、AS2の核局在には、AS2ドメインのCモチーフが必要であることがわかった。
3次元点群を利用した，大規模計測データの精密な半透明可視化・融合可視化

本研究では,(1) CTやMRIで取得された人体の内部形状を記述するボリュームデータや,(2)レーザ計測で取得された文化遺跡等の3次元形状を記述するポイントクラウドデータを,精密かつ高速に半透明可視化する手法を開発した.我々の手法では,可視化する形状をポイントクラウドとして表現した上で確率的アルゴリズムを適用することで,半透明性を実現する.これにより,従来の半透明可視化において計算量の増大やレンダリングアーチファクトの原因となっていたデプスソートが不要になる.また,ボリュームとサーフェスの融合可視化も,ポイントクラウドを単純に統合するだけで,レンダリングアーチファクトの心配なく行える.初年度の研究では,以下に述べるような,ほぼ当初の予定通り研究成果をあげることができた.1.大規模計測点群データを,透明度を自在に制御して半透明可視化する手法のプロトタイプを開発できた.入力の3次元現点群データの確率的な増殖または削除によって,透明度を柔軟に調整できることも分かった.10倍程度までの増殖率であれば,理論と正確に一致する透明度が実現される.2.滋賀県・栗東歴史民俗博物館の協力を得て,入母屋造りの古民家のレーザ計測データ(約2千万点の3次元点群データ)を用いて可視化実験を行い,有望な結果を得た.古民家の部屋の間取り,柱の位置,障子の状態など,3次元的な内部構造が精密かつ分かりやすく可視化できた.また,視覚ガイドの重畳(融合可視化)がレーザ計測データの半透明可視化の視認性を大幅に向上させることも確認できた.3.肝臓の医用CTデータを用いて融合可視化の実験を行い,有望な結果を得た.具体的には,肝臓のボリュームデータと肝臓表面のサーフェスデータ(ポリゴンデータ)を,共に3次元点群データに変換した上で融合して攪拌した後に,我々の可視化手法を適用することで,サーフェスとボリュームを同時に視認でき,レンダリング・アーチファクト(不自然な縞模様)などが一切見られない融合可視化を行えることが分かった.研究成果の対外発表も順調であった.国際学術論文誌に1件,審査付き国際会議に14件の論文が採択された.可視化分野の世界3大国際会議のひとつ,IEEE Pacific Visualization 2014において論文が採択され,招待講演でもより詳細な内容を国際発信できた.また,国際会議Asia Simulation Conference2013の採択論文は,Springer社のCCISレクチャーノートシリーズから発刊の会議録に掲載された.1. 1年目にプロトタイプが完成した3次元点群データの半透明可視化手法を,様々なデータに適用し,有効性を実証した.具体的には,カトリック教会のチャペル,古民家の土竈,古墳などのレーザ計測データまたは写真計測データでの実験を行った.全ての実験結果が,従来手法では不可能な高精細な半透明可視化を対話的な速度で行えることを示した.高精細な可視化は視覚的な美しさも伴う.カトリック教会の可視化は,可視化情報学会主催の可視化情報シンポジウムのアートセッションにおいて「大賞」を受賞した.2. 1年目に完成したプロトタイプ手法は,3次元点群の密度が均一であることを前提としていた.2年目の今年は,部分的に点密度を増減させることが出来るように手法を改良した.これにより,例えば,地上からの計測で家の屋根の部分に十分な点数が得られなかった場合などにも,屋根をはっきりと可視化できるようになった.3.医用CT装置で得られたボリュームデータを,別途にボリュームデータから切り出したスライス画像と半透明融合して可視化することに成功した.ボリュームデータとスライス画像の不透明度は,ともに伝達関数(ユーザが指定する輝度値と不透明度の対応表)を用いて統一的に制御できる.4.東日本大震災の津波の粒子流体シミュレーションを,昨年よりもさらに大規模化して行い,出力される数十億点からなる3次元点群データに開発した可視化手法を適用し,手法の有効性を確認できた.とくに,速度分布,渦度,土地の起伏などの重畳可視化を高速かつ精密に行えることを実証した.5.プラズマ物理学の実験で得られたプラズマプルーム(プラズマ粒子のクラスター)の可視化において,異なる条件で得られた2つのデータにおいて両者の重なりが大きい部分の不透明度を自動的に大きくして強調する融合可視化の実験を行い,有望な結果を得た.研究プロジェクトの最終年度である平成27年度においては,開発した半透明可視化,融合可視化を様々な大規模データに適用し,その有効性を実証した.医用データに関しては,数百万のポリゴンから構成される肺のCTデータを粒子データ化して開発手法を適用し,従来手法に比しての可視化の高速性と精密性を確認できた.レーザ計測データに関しては,京都・祇園祭の八幡山などに開発手法を適用し,非常に高精細かつ美しい半透明画像を得ることができ,多くの研究者や文化財関係者に驚きを持って高い評価をいただいた.次に,研究成果の国内外への発信を積極的に行った.開発した可視化手法は,3次元計測,医療,大規模科学シミュレーションなど,多くの分野で活用可能であるため,多数の招待講演や依頼原稿の機会を得て,多方面で研究成果を発信できた.具体的には,国際会議でキーノート・トークを含む2件の招待講演,国内学会でも3件の招待講演を行った.学会誌等への依頼原稿も4編発表し,さらに1編を準備中である.また,3次元計測のトップ・カンファレンスであるISPRS 2016

Congress (2016年7月にプラハで開催)で,フルペーパーがオーラル発表のセクションで採択された.このセクションでの日本からの論文のアクセプトは希少である.最後に,本研究プロジェクトから新たに生まれた研究テーマとして,開発した可視化手法とステレオ立体視の組み合わせを追求し始めた.「半透明なステレオ立体視」が人間の認知に及ぼす効果に関しては,まだ未知の部分が多い.この方向で,全く新しい可視化環境が開発される可能性があると考えている.すでに,情報通信研究機構の認知科学の専門家と共同研究を始めており,新たに採択された科研費・基盤研究(B)(平成28年度開始)でも,主たる研究テーマの一つとして取り上げている.本研究では,(1) CTやMRIで取得された人体の内部形状を記述するボリュームデータや,(2)レーザ計測で取得された文化遺跡等の3次元形状を記述するポイントクラウドデータを,精密かつ高速に半透明可視化する手法を開発した.我々の手法では,可視化する形状をポイントクラウドとして表現した上で確率的アルゴリズムを適用することで,半透明性を実現する.これにより,従来の半透明可視化において計算量の増大やレンダリングアーチファクトの原因となっていたデプスソートが不要になる.また,ボリュームとサーフェスの融合可視化も,ポイントクラウドを単純に統合するだけで,レンダリングアーチファクトの心配なく行える.当初の研究計画では,以下の3つを達成目標としていた:(1)ボリューム,曲面,2次元画像の(大規模)計測データをそれぞれ3次元点群化し,統一的なやり方で半透明可視化する技術の開発,(2)異種形状を自在に融合して半透明可視化する手法の開発,(3)レーザ計測データと医用可視化分野における,半透明可視化を応用した新しいビジュアル解析手法の提案.目標(1)に関しては,ボリュームとサーフェス(2次元画像を含む)に関して点密度と不透明度の関係を表す理論式をそれぞれ確立し,さらに両者の理論式の関係も明確にした.したがって,目標(1)は達成されたと言える.目標(2)に関しては,ボリューム,サーフェス,2次元画像を融合して可視化するワークフローを確立した.同時に,様々な実験を実用的なデータを用いて行い,精密な可視化が対話的な速度で行えることを実証した.目標(2)も達成されたと言える.目標(3)に関しては,その達成はまだ途上であるが,研究実績の概要で述べたように,興味深い成果があがりつつある.研究実績の概要の3.の成果は, 2次元画像とボリュームデータを互いに視覚ガイドとして利用できる可能性を示唆している.また,研究実績の概要の4.の成果は点密度の局所的な増減が,重要部分を強調する可視化に有用であることを強く示唆している.以上のことから,研究計画は順調に進行していると考えられる.当初の計画よりやや進んでいると見なしても良いであろう.27年度が最終年度であるため、記入しない。可視化,コンピュータシミュレーション1.これまでの研究で,医用CT装置で得られたボリュームデータをそのまま点群化した点群型ボリュームデータと,いったん等値面を切り出してサンプリングして得られた点群型サーフェスデータの融合可視化を,容易かつ精密に行えることがわかっている.
局在軌課を用いた、グリ-ン関数法による半導体中異常ミュオニウムの電子状態の研究

ダイヤモンド、シリコン、ゲルマニュウム等の半導体において、ミュオニウム(μ^+e^-)の内部磁場の信号には二種類あることが実験的に確かめられてきた。その中の一つは、自由空間中のミュオニウムの信号に近く、正四面体の対称性をもった格子間位置にあるとして、比較的容易に説明することができたが、他の一つは永らくその素性が明らかにされず、異常ミュオニウムと呼ばれてきた。"異常"と名付けられた信号の特徴は、それから推定されるμ^+位置での電子の存在確率が極めて小さくほとんどゼロであること、および、その位置は〈111〉対称性をもっていること、の二点にある。本研究は、Estle等(Phys.Rev.Lett.<58>___ー,1547('87))の示唆に基づき、ダイヤモンド中異常ミュオニウムに対し、μ^+C-Cボンドの中心にあって、そのボンド長を大きく(ほぼ42%)押し広げて位置しているというモデルに立って、局在軌道論に基づいて環境の効果をあらかじめ取りこんで収縮した局在化軌道よりなる最少基底組を用いた自己無どう着グリ-ン関数法によって、第一原理の計算を実行したものである。グリ-ン関数法は、不純物を含む無限結晶の系を、supercell法のような不自然な状況設定なしに、ありまのの解くものであって、その精度は基底組と、取りこむ不純物領域の大きさとに依存する。本研究では、局在化軌道の採用によって、計算の精度を損うことなしに、そのサイズを効率良く縮めることができ、これが方法論的側面から見た本研究の特徴の一つである。内部磁場の対称成分、非対称成分の計算値は、ボンド伸張度42%附近で実験値と非常によい一致を示した。特に、その非対称成分における一致は、異常ミュオニウムの存在位置に対する他のモデル(たとえば、vacancyassociatedーmodel)の可能性をほとんど排除したと言ってよい。計算結果の詳細な解析により、この系におけるCーμ^+e^-ーCボンド形成に対する物理的描像を定量的に明らかにした。計算機使用可能時間等の制約によってこれまでに完成されず今後に残された問題として、1.forceの計算を取り入れた、局所的格子変形の第一原理からの決定、2.平均的にボンド中央位置にあるμ^+の零点振動の効果の数量的解明、の二つがある。そして、母体半導体をシリコン、ゲルマニウム、GaP,GaAsまで広げて、異常ミュオニウムの振舞の母体依存性を解明することがまたれる。環境が整うのをまって実行する予定である。本研究に関する発表論文を以下に同綴する。ダイヤモンド、Si、Geなどの半導体において、ミュオンウム(μ^+e^-)の内部磁場の信号には二種類あることが実験的に確かめられて来た。

その中の一つは、正四面体格子間位置にあるとして比較的容易に説明されて来たが、他の一つは永らくその素性が明らかにされず、異常ミュオニウムと名付けられて来た。(1)本研究とはEstle等(Phys、Rev Lett 58・547 (87) )の示唆に基づいて、ダイヤモンド中異常ミュオニウムはC-Cポンドを42%近く押し広げてその中心に位置しているとして、局在軌道論に基づき、環境の効果をあらかじめ取り込んで収縮した局在軌道を基底として用いた自己無着グリーン関数法によって、異常ミュオニウムとして実験的に観測されている内部磁場と非常によい一致を示す計算値を得る事に成功した。内部磁場の非対称成分の評価より、異常ミュオニウムに対する(たとえば、Vacaney associated modelのような)他のモデルの信頼性はほとんど消滅せざるを得ないという結論を得た。(2)本研究では全エネルギーの計算よりミューオニウム安定位置を求めるという作業には未だ結論を見ていない。その為には、より大きなクラスターを採用して、それに対して、自己無着グリーン関数法を適用する必要があり、進行中である。(3)我々が用いている基底組μ^+e^-が存在する時の局所格子歪を決定する基礎となる母体の凝集についての問題(凝集エネルギー、平衡位置をどの位良く記述出来るのか未解決であったので、C、L_i、Feについて凝集エネルギー、平衡間隔を計算し、大体、他の計算方法による結果、実験、と比較して良い結果を得たので、論文投稿の準備中である。(3)ダイヤモンド以外の半導体中ミュオニウムに対しても準備中である。半導体中のミュオニウム(M^+e^-)の電子状態を研究するために、局在軌道-自己無種着グリ-ン関数法を用いた。その際、基底組として、環境の効果をあらかじめ取り込んで収縮させた局在軌道の最小組を用いた。(1)基底組に対する検証不純物近傍の格子歪を全エネルギ-の計算より決定するというデリケ-トな問題の過程で、我々の用いている最小基底組がその出発点である完全結晶の凝集をどの位記述できるのかを調べる必要が生じた。半導体としてダイヤモンド、単純金属として、Li、遷移金属としてFeをとり、その凝集エネルギ-と平衡原子間距離の計算を行った。その結果、我々の局在軌道最小基底組は、完全結晶の凝集を十分記述出来るものであることがわかった。(2)ミュオニウムの安定位置の決定我々のこれまでの研究では、C8個とミュオン1個からなる不純物領域を扱い、かつ広がったC-Cポンド長はEstle等により示唆されたものの近傍で変化させた。この不純物領域で全エネルギ-をポンド長の関数として計算すると、その変化範囲内では、極小値を見出すことは出来なかった。その原因として、不純物領域が十分大きくないという事が考えられる。故に、不純物領域を26C+1μ^+として、その中で自己無種着な計算を行うことを目指した。この変更によって、計算時間と必要メモリ-が膨大となり種々工夫を加えているが、未だ、十分な結論を得ていない。Forceによって平衡位置を決定する方式を取り込む必要があり、その完成にはまだ少し時間を要する状況である。(3)他の半導体中のミュオニウムダイヤモンドに外の母体半導体についての計算は(2)がある解決を見てから遂行する為に実行するに至っていない。
ジョルダン代数のゼ-ヌ関数と保型形式の次元

1.本年度は、対称行列のなすJordan algebra内のconeのゼータ関数として、重さk(整数)の次数nのSiegel Eisenstein級数E^n_k(Z)に付随するKoecher Maassのディリクレ級数L(s,E^n_k(Z))(E^n_k(Z)のMellin変換で得られるゼータ関数)を取り上げた。今年度のこの研究における主定理として、任意のnに対して、L(s,E_n^κの完全に具体的な公式を得た。このゼータ関数の具体型はn=1は古典的によく知られている。また、n=2はフーリエ係数のMaassによる公式から、Boechererが導いている。しかし、一般の公式は予想等もこめても、全くなにも知られていなかった。結論は、多くの専門家の思いこみに反して、いたって単純な形に記述される。すなわち、nが奇数ならリーマンゼータ関数の平行移動の積の2つの線形結合になり、またnが偶数なら、重さ半整数の2つの1変数Eisenstein級数のMellin変換のconvolution productとリーマンゼータの平行移動の積、およびリーマンゼータの平行移動の積の2つのディリクレ級数の和になる。(以上桂田英典氏との共同研究による。)以上の結果の要約は数理解析研究所講究録に掲載予定。また、英文論文は準備中。保型形式の次元公式のために使用する、概均質ベクトル空間のゼータ関数と跡公式の核関数の間の関数等式、および次元公式の寄与への関係についての研究者の成果を数理解析研究所講究録に公表した。
鉄硫黄タンパク質における酸化還元状態安定化機構の解明

酸化型高電位鉄硫黄タンパク質の大型結晶を作製し、大強度陽子加速器施設J-PARCの生命科学用ビームラインiBIXにおいて100 Kの低温下で中性子回折実験を行った。その結果、タンパク質として世界最高分解能である1.1オングストローム分解能の回折データセットを取得することに成功した。立体構造精密化の結果、タンパク質表面の解離性アミノ酸残基や水分子の水素原子構造を決定した。また、水素原子の結合距離、結合角度の制約を緩めた立体構造精密化を行うことで、理想値からのずれを多数観測することができた。鉄硫黄タンパク質において、酸化還元状態の安定化機構を理解することは、生体内で広く見られる電子伝達機構を理解する上で重要な課題とされている。酸化還元状態間の構造変化においては、タンパク質表面の解離性アミノ酸残基のプロトン化状態や水分子の構造変化が重要な役割を果たすと考えられる。そこで、高電位鉄硫黄タンパク質を用い、酸化還元両状態の高分解能中性子構造解析を行うことで、酸化還元状態安定化機構の本質を明らかにする。平成25年度は、特に酸化型高電位鉄硫黄タンパク質を用い、大型結晶の作製、結晶の重水溶液置換方法の検討、および予備的中性子回折実験を行った。大型結晶の作製は、マクロシーディング法により行い、体積2.3立方ミリメートルの結晶を得ることができた。得られた大型結晶は、重水溶液に段階的に置換することで結晶の劣化を防ぐことができた。大強度陽子加速器施設J-PARCにおいて予備的回折実験を行い、最高で1.17オングストローム分解能の回折点を観測することに成功した。平成25年度の実施計画では、酸化型高電位鉄硫黄タンパク質の中性子回折データセットを取得し、構造解析を実施する予定であったが、J-PARCにおけるハドロン事故の影響で回折データセット取得には至らなかった。しかし、予備的回折実験から高分解能の回折データセット取得が可能であることが確かめられたので、平成26年度前期に割り当てられた実験期間に回折データセットを取得し、構造解析を完了する予定である。平成26年度は、酸化型高電位鉄硫黄タンパク質を用い、大型結晶の凍結条件の検討、中性子回折データ収集、構造解析を行った。凍結条件の検討では、大型結晶を段階的に重水素化グリセロールを含む抗凍結溶液に置換することで、高分解能回折データ収集が可能な条件を決定した。中性子回折実験は、大強度陽子加速器施設J-PARCにおいて100 Kの低温下で行い、タンパク質として世界最高分解能である1.1オングストローム分解能の回折データセットを取得することに成功した。また中性子データとX線データを相補的に利用した構造精密化を行うため、中性子データを取得した同一結晶を用い、放射光施設Photon FactoryにおいてX線回折実験を行い、0.66オングストローム分解能の回折データセットを取得した。構造精密化の結果、タンパク質表面の解離性アミノ酸残基全てのプロトン化状態を決定することができた。また、タンパク質表面の水分子については、タンパク質と直接水素結合を形成しない水分子についても水素原子を含めた構造を決定することができた。さらに、今回高分解能の回折データが得られたことから、水素原子の結合距離、角度の制約を緩めた構造精密化を実施することが可能となった。その結果、水素原子の結合距離、結合角度について、理想値からのずれを多数観測することに成功した。26年度が最終年度であるため、記入しない。蛋白質結晶学26年度が最終年度であるため、記入しない。平成25年度は、酸化型高電位鉄硫黄タンパク質を用い、大型結晶の作製、大型結晶の重水溶液と抗凍結溶液への置換方法の検討、中性子回折実験、および構造解析を行う計画であった。大型結晶の作製においては、体積2.3立方ミリメートルの結晶を作製することに成功し、目標としていた体積1立方ミリを超える結晶の取得を達成した。また大型結晶の重水溶液への置換方法の検討では、段階的に重水溶液に置換することで結晶の劣化を防ぐことができ、研究計画に示した通り回折能への影響を抑えた置換方法を確立した。抗凍結溶液への置換方法の検討では、抗凍結剤として重水素化グリセロールを用い、抗凍結溶液へ大型結晶を段階的に置換することで、凍結した際の氷の生成を抑えることに成功し、結晶の劣化を防ぐ凍結溶液への置換方法を確立した。

中性子回折実験においては、J-PARCのBL03(iBIX)ビームラインにおいて予備的回折実験を行い、最高で1.17オングストローム分解能の高分解能の回折点を観測することに成功した。平成25年度は、J-PARCにおけるハドロン事故の影響で回折データセット取得には至らなかった。そのため、構造解析についても進展はしていない。しかし、予備的回折実験から高分解能の回折データセット取得が可能であることが確かめられた。したがって、研究目的である高電位鉄硫黄タンパク質の高分解能中性子構造解析が実現可能である道筋を立てることができた。平成25年度のJ-PARCにおけるハドロン事故により行うことの出来なかった酸化型高電位鉄硫黄タンパク質の中性子回折データ収集、構造解析を行う。中性子回折データ収集は、J-PARCの生命科学用ビームライン(BL03)において平成26年度前期に割り当てられたビームタイムにおいて実施する。構造精密化は、タンパク質の中性子構造解析で適用されている中性子回折データとX線回折データを同時に利用する方法で行う。そのために中性子回折データを取得した同一の結晶を用いて、類似の条件でX線回折データ収集も行う。また、還元型高電位鉄硫黄タンパク質の大型結晶作製、中性子回折データ収集、構造解析も行う。大型結晶作製は、酸化型と同様にマクロシーディング法により行う。還元型の結晶化溶液には還元剤であるdithiothreitol(DTT)を用いる。体積1立方ミリ以上の結晶を成長させるためには少なくとも1ヶ月以上の期間がかかるので、嫌気性チャンバー内で保存する。還元型大型結晶の重水溶液、抗凍結溶液への置換は酸化型と同様に行う。中性子回折実験はJ-PARCで行い、同一の結晶を用いてX線回折実験も行う。構造精密化は、酸化型と同様の方法で行う。酸化型、還元型の高分解能中性子構造解析から、タンパク質表面の解離性残基のプロトン化状態、水分子の配向などを解析し、酸化還元状態安定化機構を明らかにする。
ヒトの概日リズムに及ぼす高照度光の影響に関する研究

交付申請書に記載した「研究目的・研究実施計画」に基づいて研究を行い,以下のような結果が得られた。なお,対象は健康な男子大学生5名(年齢20.027.7歳,平均24.5歳)である。1.高照度光照射時に夜間のメラトニン分泌および直腸温の低下が有意に抑制された。2.高照度光照射時に夜間の自覚的眠気と自覚的疲労感が有意に軽減した。3.高照度光照射時のsleep propensity(1時間当たりの総睡眠時間)は室内灯照射時に比べて6:0010:00では軽減(短縮)したが,10:0018:00ではむしろ増強(延長)し,特に14:0015:00ではその差が有意であった。以上の結果から,深夜勤務中における高照度光の照射は深夜勤への適応を容易にし,かつ,勤務後の日中の睡眠を安定化させる可能性があると考えられた。また,その作用機序の一つとして高照度光の即時的効果(夜間のメラトニン分泌抑制)の関与が推定された。今後の研究の展開に関しては,本研究と同様の短期型深夜勤務モデルを用いて,1夜の高照度光照射がその後の昼間および夜間睡眠に及ぼす影響についてポリグラフ的に評価することが必要である。また,1夜の高照度光照射がヒト概日リズムの位相変化に及ぼす影響について詳細に検討する必要がある。
明治・大正期の日独思想・文化交流の多角的研究：北欧作家ラーゲルレーヴを媒介に

明治・大正期に日独間で交換された思想・文化には、ナチズムの根拠となった「郷土芸術」「血と大地」が含まれると推察される。日本では「平和主義」のイメージが強いがドイツではナチ政権下で人気を博した北欧作家ラーゲルレーヴ、ラーゲルレーヴのドイツ語訳を日本で紹介し、ナチ協力により戦後に公職追放されたドイツのアジア思想学者グンデルト、グンデルトの訳で欧米に広まった内村鑑三、日本文学を翻訳・研究したドイツのお雇い外国人フローレンツ、「血と大地」と類似するフランスの「大地と死者」思想を考察する。これらを通じ、ファシズム的な思想・文化の日独交流と、そこで「北欧」が果たした役割を多角的に研究する。
流体密度の温度特性を利用したマイクロバブルの収縮消滅速度を制御する新技術の開発

水流の可視化においてトレーサとしてマイクロバブルを利用するため、発生したマイクロバブルの移送を行う際に発生から時間の経過により多くのマイクロバブルが収縮消滅して利用できない。そこで、水の温度を制御することにより収縮消滅を減少させるために水温と気泡径が検証できるようなマイクロバブル径の制御実験装置を製作した。水槽は透明アクリル材とガラス管を用い、マイクロバブルを発生させるノズルを配置した発生用水槽と、その中に温度制御をするための電熱ヒーターを中央に配置したアクリルパイプ製測定用水槽からなっている。電熱ヒーターの周りには上下が貫通し、マイクロバブル水を取り込むためのガラス管を配置している。水槽でガラス管内にはマイクロバブルを撮影しやすくするためステンレスや樹脂製の微細なメッシュを挿入している。また、マイクロバブルの撮影には光源とマイクロスコープを用いた。実験方法はマイクロバブルの発生前に水槽内の溶存酸素を測定後、十分にマイクロバブルを発生させ、測定用水槽のガラス管内にマイクロバブル水を取り込み、電熱ヒーターでガラス管周辺の水を温めることでガラス管内のマイクロバブル水の温度を変化させた。ガラス管内の微細なメッシュに付着したマイクロバブル径を測定すると発生直後の水温20°Cで直径は30μm50μm程度であった。その後、測定用水槽内のヒーターを60°Cまで上昇させ、5°C毎にマイクロスコープで撮影し、各温度における径を比較した結果、直径は温度上昇に応じて大きくなり、60°Cでは20°Cのときの3倍程度に変化した。30μm以下のものも確認できたが、小さいものは発生直後から収縮する速度が速いため温度変化による制御は困難であった。30μm以上のものは発生後、比較的安定した状態にあるため、水の温度を変化させることで気泡径と収縮消滅時間の制御が可能であることが確認できた。
水晶発振子表面に構成される機能性分子組織体をプローブとする免疫センサの開発

本研究は,1ngの物質の吸着現象を容易に測定できる微量天秤としての水晶発振子上に,機能性分子組織体を構築し,抗体などの微量タンパクを高感度に検出するセンサを開発することを目的とした.構築する機能性分子組織体は両親媒性高分子によるLangmuir-Brodgett膜(以下LB膜と略記する)とタンパク分子による複合系を目的とした.まず,最初に両親媒性高分子として代表的なLB膜構成物質であるパルチミン酸を用いて水晶発振子表面にLB膜を構築した.分子圧ならびに水晶発振子表面上に構築されたLB膜の重量測定結果から,構築されたLB膜は固体膜の状態,すなわち整然と緻密に分子が配列されていることが確認できた.さて,効果的なセンシングを行うためには特異的な分子認識能が要求される.免疫センサの基本的な原理である抗原抗体反応は特異的な結合をする代表例である.しかし,センサ表面上に固定化したリガンド抗原は測定対象の抗体を特異吸着するものの,抗体や共存タンパクは抗原以外のセンサ表面部位に吸着しノイズの原因となる可能性がある.そこで,まずLB膜とノイズの原因となるタンパク(血清アルブミン)との相互作用を調べた.LB法により表面に親水基が露出しているセンサ,また疎水基が露出しているセンサの2種類を作成し,タンパクの吸着現象に関して実験的に検討した.その結果,親水基が露出しているセンサではタンパクの吸着が検出されなかった.従って,機能性分子組織体として,LB膜中に抗原タンパクを埋め込み,LB膜表面は親水基が露出するように設計・製作することで,非常に特異性の高い免疫センサを構築できる可能性が示唆された.本研究は,1ngの物質の吸着現象を容易に測定できる微量天秤としての水晶発振子上に,機能性分子組織体を構築し,抗体などの微量タンパクを高感度に検出するセンサを開発することを目的とした.構築する機能性分子組織体は両親媒性高分子によるLangmuir-Brodgett膜(以下LB膜と略記する)とタンパク分子による複合系を目的とした.まず,最初に両親媒性高分子として代表的なLB膜構成物質であるパルチミン酸を用いて水晶発振子表面にLB膜を構築した.分子圧ならびに水晶発振子表面上に構築されたLB膜の重量測定結果から,構築されたLB膜は固体膜の状態,すなわち整然と緻密に分子が配列されていることが確認できた.さて,効果的なセンシングを行うためには特異的な分子認識能が要求される.免疫センサの基本的な原理である抗原抗体反応は特異的な結合をする代表例である.しかし,センサ表面上に固定化したリガンド抗原は測定対象の抗体を特異吸着するものの,抗体や共存タンパクは抗原以外のセンサ表面部位に吸着しノイズの原因となる可能性がある.そこで,まずLB膜とノイズの原因となるタンパク(血清アルブミン)との相互作用を調べた.LB法により表面に親水基が露出しているセンサ,また疎水基が露出しているセンサの2種類を作成し,タンパクの吸着現象に関して実験的に検討した.その結果,親水基が露出しているセンサではタンパクの吸着が検出されなかった.従って,機能性分子組織体として,LB膜中に抗原タンパクを埋め込み,LB膜表面は親水基が露出するように設計・製作することで,非常に特異性の高い免疫センサを構築できる可能性が示唆された.
生活習慣指導に伴う女子大学生の生理不順の改善に関するランダム化比較試験

[研究目的]女子大学生の生活習慣指導を行うことにより、生理不順が改善するか、ランダム化比較試験により明らかにする。[研究方法]1.対象山形大学19年度入学の女子学生682名2.入学時女子のみ対象とした記名アンケート調査を実施し、675名(99.0%)を解析対象とした。前年度までと同様に生理関連の調査内容に、生活習慣に関する内容(過去1年間における食事回数・時間・内容、睡眠、運動量、体重増減、ストレス、体の健康状態)をいれて記入させた。また生理不順についてはアンケートにて過去5か月間の月経の状況の図示、周期について確認した。生理不順に該当する学生の中から、相談希望有グループ(健康指導群)と相談希望無グループ(対照群)の二群に分け、電子メール、電話で連絡をして面接を行った。[研究成果]生理不順に自覚がある学生(自覚あり群)120名、生理不順に自覚がない学生(自覚なし群)496名、(無回答)59名であった。生理相談希望者は69名(10.2%)で、生理不順相談希望有グループ(健康指導群)は36名(不順自覚なし群4名、自覚あり群32名)だった。生理不順相談希望無グループ(対照群)は33名で(不順自覚なし群24名、自覚あり群9名)であった。健康指導群24名に面接を行なった結果、1)5名は生理周期及び基本的知識の誤認識により、生理不順と思い込んでいた。2)4名はすでに治療中のため、引き続き医療機関をすすめた。3)15名中10名は、生理不順の原因が、バイト等での睡眠の乱れ、体重の減少増加の急激な変化、食生活の乱れ、ストレス等と思われたため、生活習慣の見直しを指導し、基礎体温計・基礎体温表を記入させて改善がみられた。しかし、5名は指導後も引き続き3ケ月以上の無月経があったため、医療機関紹介となった。以上により、学生の生活習慣指導をおこなうことにより、生理不順の改善がみられたことは確認されたが、今後は調査事項として生活習慣に関する項目をもっと具体的に記入してもらい、生理不順に結びつく生活変化のパターンやライフスタイルから要因を探り、これからの健康指導に役立てたい。
Cdk活性化キナーゼによる卵子形成進行制御機構の解明

本研究は、哺乳類卵子形成過程におけるCDK活性化キナーゼ(CAK)の役割を明らかにすることを目的として、ブタおよびマウスの卵子形成の各過程におけるCAKの機能解析を行った。はじめに、ブタ卵成熟過程において、CAKはCDC2 161番スレオニン(CDC2-T161)のリン酸化を介したMPFの活性化によって減数分裂の進行に寄与しており、CAK複合体のキナーゼタンパク質であるCDK7が過剰に発現することによって染色体分離に異常を呈することなく通常より早期に第二減数分裂中期に到達することを見出した。また、卵成熟過程ではCAKの活性変動とは独立してCDC2-T161の脱リン酸化が引き起こされ、体細胞分裂においてCDC2-T161の脱リン酸化に機能するとされるものとは異なる脱リン酸化酵素が機能していることが示唆された。続いて、ブタ卵子形成過程においてBrUTPの取り込みを指標とした転写活性測定系を確立し、ブタ卵子形成過程における転写活性の動態を初めて明らかにした。また、CAK関連遺伝子群の機能解析に必要な遺伝子改変マウスを効率よく作製するために、人工ヌクレアーゼであるZinc Finger Nuclease (ZFN)を用いた遺伝子破壊マウスの作製を試み、4-6個のZinc FingerドメインからなるZFNのプラスミドベクターを効率よく作製する系を新たに確立した。これによって、1ヶ月程度といった極めて短期間で遺伝子破壊マウスの作製が可能となった。現在、本方法によってCAK制御関連遺伝子の遺伝子破壊マウスの作製を行っている。本研究は、細胞周期制御および転写制御の双方に関与するCdk活性化キナーゼ(CAK)の卵成長および卵成熟における機能を明らかにすることを目的としている。本年度は、第一般階として、卵成熟過程におけるCAKの動態をブタ卵を用いて検討し、卵成熟過程ではCDK7およびCyclin HがCAKとして機能し、CDC2 161番スレオニン(CDC2-T161)のリン酸化を介して細胞周期の進行に関与していることが明らかとなった。また、この過程ではCAKはCyclin Bと結合したCDC2のみを基質として認識し、その結果時期特異的にCDC2-T161がリン酸化されることが明らかとなった。次に、転写制御機能の検討のために、ブタ卵におけるBrUTP取り込みによる転写活性測定系およびCAKの基質であるRNAポリメラーゼII C末端ドメイン5番セリンのリン酸化測定系を確立した。この測定系によって、ブタ卵成長過程では転写が積極的に起こっているのに対して、卵成熟過程では転写が抑制され、卵成熟過程ではCAKは転写制御には機能していないことが明らかとなった。次に、転写制御においてCAKと複合体を形成することが知られている各遺伝子の発現コンストラクトを作製した。現在、これらを卵成熟過程で過剰発現させ、CAKが転写制御に機能転換するか検討中である。また、これらの遺伝子について遺伝子改変マウスによる解析を行うために、Zinc-Finger Nuclease(ZFN)による遺伝子改変マウスの作製系の確立を試みている。卵成熟過程におけるCAKの機能を明らかにし、その成果を世界的に権威ある米国のBiology of Reproduction誌に報告した。また、目標に示したTFIIH遺伝子の発現コンストラクトを構築すると共に、抗体の作製の代わりに遺伝子改変マウスによる解析を行うために、新たな遺伝子改変マウス作製系を考案し、当初の目的に示した以上に優れた検討系を構築した。以上より、当初の計画以上に研究は進展していると考えられる。本年度に構築した発現コンストラクトをブタ卵成熟過程で発現させ、同じく構築した転写活性測定系により、卵成熟過程におけるCAK機能が細胞周期制御から転写制御へ機能転換するか検討する。また、機能転換へ影響を及ぼした遺伝子については、本年度で構築した遺伝子改変マウス作製系によって、ノックアウトマウスおよび発現タグをノックインしたマウスを作製し、卵子形成における発現動態を観察すると共に、CAKの機能転換への生理的な関与や、これらの遺伝子の卵成長過程から卵成熟過程への移行に影響を及ぼしているか検討する。
群集形成の緯度変異性：「バイオマス補償」がもたらす生物多様性

高い生物多様性をもたらす要因は何か?今も議論が続く課題である。生物群集の基礎となる資源・エネルギー量の増加を仮定する説が多い中、近年、資源・エネルギー量が一定でも体サイズが小型化することで種数や個体数が増加する現象:「バイオマス補償」を見出した。この現象は、多様性の創出プロセスを解く新たな鍵となりうる。本研究は、まず、岩礁性タイドプール魚類群集を対象に北日本から台湾におよぶ12地域36地点で同一プロトコルによる野外調査をおこない、南日本でみられた「バイオマス補償」がより広域的に見られる現象であるかを検証する。次に、群集特性と環境・空間特性に見られる緯度変異性とそれらの相互関係を精査し、バイオマス補償の成立する条件を明らかにする。そして、群集形成と多様化のメカニズムに関する新たな理論の構築を将来的な到達目標とする。以上の目的に対して、30年度は東北青森太平洋岸、九州天草西岸、沖縄本島東岸、台湾北部東海岸の4地域、のべ12地点1400個あまりのタイドプールで野外定量調査を実施し、解析に必要な環境データと魚類標本サンプルを得た。群集および個体群動態の把握と緯度間比較を目的とし、沖縄本島と天草下島で80-90個の定点タイドプールを設け、3ヶ月に一度の定期調査を実施した。また、本研究のベースとなる南日本のタイドプール魚類群集で見出されたバイオマス補償に関する論文を執筆し、学術雑誌に発表した。30年度は青森、九州、沖縄本島、台湾北部の4地域のべ12地点で野外調査を実施し、解析に必要なデータとサンプルを収集した。研究室にて、採集したサンプルの種同定と体サイズ計測、データの整理をおこなった。天候にも恵まれ、調査地全てにおいて予定通り調査を遂行することができた。サンプル処理も概ね順調にこなしたが、パソコンの不具合の影響もあり、画像データの解析が思うように進まなかった。また、本調査とは別に北海道では、次年度に調査予定の場所の下見と採集許可など手続きの準備をおこなった。沖縄本島と天草下島での定期調査は予定通り、3ヶ月に一度実施することができた。引き続き広域データの収集を進める。31年度は北海道、大隅諸島、沖縄本島、先島諸島、台湾中部での野外調査を予定している。また、調査地選定のために紀伊半島の下見をおこなう予定。沖縄本島と天草下島での定期調査も継続。そのほか、タイドプール環境におけるデータ収集と群集形質の推定に係る問題解決のため、Anne Chao教授(台湾国立清華大学)と共同研究に向けた相談を予定している。広域データ収集のための調査予定地のうち、(1)定期群集調査と同じ場所での調査を優先して実施したこと、(2)天候や移動などの制約から近くでの調査を実施したこと、以上の理由から30年度に予定していた旅費が低く抑えられた。

その分、31年度に、先島諸島、北海道など遠隔地での調査を重点的に実施予定。また、パソコンの不具合の影響で画像データ分析が進められなかった。そのための人件費を次年度に使用し、分析を進める予定。
読唇システムを用いた「介護用電動車いす」の走行制御に関する研究

本課題では、手動操作が困難な身障者や高齢者が「口唇の動き」で操作できる「介護用電動車いす」の開発に取り組む。視覚情報を利用して口唇の動きをカメラ画像で認識する読唇の基盤技術、読唇処理のリアルタイム化、センサ情報を利用して障害物などを回避する走行補助に関して、アルゴリズムの開発や電動車いすシステムの実装を行った。本研究では,手動操作が困難な身障者や高齢者が「唇の動き」で操作できる「介護用電動車いす」の開発を目指す.そのため,唇の動きから言葉を理解するために読唇手法について,従来手法と比較検討を行い認識率の向上を目指す.さらに読唇処理のリアルタイム処理の考え方を取り入れたアルゴリズムの開発を行う.以下に研究成果を列挙する.1)読唇の技術基盤として,唇の動きから日本語5母音,日本語45音,日本語10単語などの読唇に関する様々な対象題に対する認識に取り組んだ.そして提案手法である口内領域より計測できる面積とアスペクト比に基づくトラジェクトリ特徴量が,従来の唇領域を用いる手法や隠れマルコフモデルを用いる手法などと比較して高い認識率を得られることを確認した.その研究内容は国内学会発表,国際会議1件や学術論文誌2編で報告した.2)単語認識において,100単語以上の中規模単語数や日本語以外の他言語に対する認識実験を試み,トラジェクトリ特徴量が高い認識率を得られることを確認した.この成果は,国内学会で発表予定であり,国際会議に投稿した3)読唇処理のリアルタイム処理化として,顔の動きに影響を受けずに口内領域を抽出し,正規化処理を適用することにより単音を認識する手法を提案した.この成果に関しては,国内で学会発表2件を行い,国際会議に投稿した.4)リアルタイムロ内領域を利用して,電動車いすの走行制御に取り組んだ.屋内外の光源環境の変化にロバストに口の開閉動作を検出し,健常者5人に対して屋内外で「唇の動き」のみで電動車いすを走行させた.研究内容は国際会議2件で発表した.本研究課題では,口唇の動きにより発話内容を認識し,その意図に応じて車いすを制御するシステムの開発を目指す.以下に研究成果を列挙する.1)読唇の基礎技術に関する研究:日本語45音の認識成果を学術論文誌1編で報告した.日本語を含め4ヶ国語各20単語に対する認識に取り組み,国内学会1件,国際会議1件で報告した.これまで報告されていない大規模単語数として日本語173単語を試み,さらに誤認識を解析するため,読話教材で用いられている資料をもとに,発話時の口唇の動きを記号列化した.これを用いて認識結果を解析した結果,同一あるいは似た口唇の記号列が互いに誤認識する傾向が観測された.これらの研究内容は国内学会で発表した.さらに,これまで主に取り組んできた正面顔画像だけでなく,側面から撮影した顔画像を用いて日本語5母音,日本語20単語の読唇に取り組み,その成果を国内で学会発表した.2)読唇技術のリアルタイム化に関する研究:車いす走行時の光源環境の変化やユーザの顔の動きに対してロバストにするための正規化を施し,さらにリアルタイム化を図った.この成果は国内学会で発表し,また国際会議1件の発表を予定している.3)電動車いすの制御に関する研究:超音波センサや赤外線センサを搭載して,壁などの障害物に衝突しそうな場合に,自動的に減速,回避,停止する走行制御に取り組んだ.音声操作型の電動車いすに実装し,健常者5名に対して,様々なコースにおいて走行実験を行った.研究成果を国内学会で発表し,また国際会議2件に投稿した.