hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
神経科学の知見による教授戦略モデルに基づく学習支援エージェントの設計基盤の開発

本研究の目的は,次の二点を解決することにある.一点目は,人間教師が行う学習時における学習者の心的状態の「変化」の予測モデルの構築である.二点目は,学習者のモチベーションを高める(維持する)ことが可能なヒト型教師エージェント(Pedagogical Agent: PA)による教授行為の適切なタイミングと適切な様態の把握である.これらを同時に解決する方法として,神経科学的知見に基づいた,学習者の心的状態変化を表現するモデルを構築することを目指す.そして,これらの成果として,学習環境に適したPAの設計基盤,具体的にはPAの「笑顔」の表出のタイミングとその様態に関する実装指針を示す.本研究は3年間の計画で,モデル構築(1年目),モデルの検証(2年目),エージェントの設計指針の検討(3年目)という流れで研究を推進する.本年度(1年目)は「学習環境における表情認知過程を表現する神経科学の知見に基づく脳機能モデルの構築」を目的に,1一般的なモデル記述,2学習環境に依存したモデル記述の2段階に分けて上記のモデル構築に関する研究を行う予定であった.具体的には,1表情認知過程を表現する定性的脳機能モデルの構築:モデル化する対象は表情認知を実現する脳機能である.例えば,相手の表情動作を認知する際は,初期の動作を知覚し,その動作を予測するという二つのステップが関与している.各ステップはそれぞれ,下後頭回(脳の後頭葉)や小脳の関与が考えられる.部位の機能を定性的枠組みで記述することで,表情認知および表情認知に伴う生体信号生成を実現する脳機能の理解を目指す.具体的には,ヒト型エージェントの表情動作速度の非典型性が表情認知に与える影響に関して各種実験を通して検討を行った.その成果は,国内外の関連学会において発表を行った.そして,その成果を受けて,対応する脳機能の定性的モデルの構築を行った.本年度(1年目)は「学習環境における表情認知過程を表現する神経科学の知見に基づく脳機能モデルの構築」を目的に,1一般的なモデル記述,2学習環境に依存したモデル記述の2段階に分けて上記のモデル構築に関する研究を行う予定であった.1に関しては,ヒト型エージェントの表情動作速度の非典型性が表情認知に与える影響に関して各種実験を通して検討を行った.その成果は,国内外の関連学会において発表を行った.そして,その成果を受けて,対応する脳機能の定性的モデルの構築を行ったが,その成果の公表には至っていない.さらに,2状況依存な(学習環境特有の)表情認知過程を表現する定性的脳機能モデルの構築に関しては研究の進行が遅れている.2ではある特定の学習環境を想定して,その環境に依存した表情認知に影響を与える要因をモデルに反映させる予定である.例えば,教師の表情は学習環境において,どのような難易度の課題を解いているかに影響を受けることなどが想定される.なお,学習環境としてはe-learning等のコンピュータ支援によるもの,また学習課題に関しては課題解決のために必要な知識構造が明確なものを用いることを想定している.ただし,「ある特定の学習環境」の選定に計画していた以上の時間を要している.これは,学習環境を規定する要因は大変多く,それらの中からなるべく一般性・汎用性が主張できる学習環境の選定が困難なことによる.なお,1年目の2の研究については2年目の研究の中で進めることが可能である.2年目(平成31年度)「表情表出に基づく学習者の心的状態変化に関する実験的検討」に関する研究を行う.併せて,1年目に計画していた「2状況依存な(学習環境特有の)表情認知過程を表現する定性的脳機能モデルの構築」に関する研究を行う.具体的には,PAの表情表出に基づく学習者の心的状態の「変化」に関するデータを実験を通して収集する.具体的には,PAの表情動作の適切な表出のタイミングと様態に関するデータを実験を通して収集する.実験では,以下の2点を取得する.(1)Visual AnalogScaleを用いた質問紙調査によって,被験者が教師エージェントに対して抱く情動評価(快-不快の程度).(2)生体計測機器を用いて学習時の生体情報(皮膚コンダクタンスや容積脈波).そして,得られたデータを用いて,平成29年度に構築したモデルの妥当性を検証する.実験においては,被験者(学習者)に学習課題を提示し回答を求める.この回答時にPAが様々なタイミングと様態によって表情動作を被験者に示す.このとき,教師エージェントは実験者によって遠隔で制御するWoZ(Wizard of Oz)法を用いる.実験の様子はビデオカメラを用いて撮影する.収録した映像を見ながら,学習者の心的状態の変化を学習者本人に想起してもらいながら回答してもらい,表情動作と心的状態の「変化」の対応を検討する本研究の目的は,次の二点を解決することにある.一点目は,人間教師が行う学習時における学習者の心的状態の「変化」の予測モデルの構築である.二点目は,学習者のモチベーションを高める(維持する)ことが可能なヒト型教師エージェント(Pedagogical Agent: PA)による教授行為の適切なタイミングと適切な様態の把握である.これらを同時に解決する方法として,神経科学的知見に基づいた,学習者の心的状態変化を表現するモデルを構築することを目指す.そして,これらの成果として,学習環境に適したPAの設計基盤,具体的にはPAの「笑顔」の表出のタイミングとその様態に関する実装指針を示す.

本研究は3年間の計画で,モデル構築(1年目),モデルの検証(2年目),エージェントの設計指針の検討(3年目)という流れで研究を推進する.本年度(1年目)は「学習環境における表情認知過程を表現する神経科学の知見に基づく脳機能モデルの構築」を目的に,1一般的なモデル記述,2学習環境に依存したモデル記述の2段階に分けて上記のモデル構築に関する研究を行う予定であった.具体的には,1表情認知過程を表現する定性的脳機能モデルの構築:モデル化する対象は表情認知を実現する脳機能である.例えば,相手の表情動作を認知する際は,初期の動作を知覚し,その動作を予測するという二つのステップが関与している.各ステップはそれぞれ,下後頭回(脳の後頭葉)や小脳の関与が考えられる.部位の機能を定性的枠組みで記述することで,表情認知および表情認知に伴う生体信号生成を実現する脳機能の理解を目指す.具体的には,ヒト型エージェントの表情動作速度の非典型性が表情認知に与える影響に関して各種実験を通して検討を行った.その成果は,国内外の関連学会において発表を行った.そして,その成果を受けて,対応する脳機能の定性的モデルの構築を行った.本年度(1年目)は「学習環境における表情認知過程を表現する神経科学の知見に基づく脳機能モデルの構築」を目的に,1一般的なモデル記述,2学習環境に依存したモデル記述の2段階に分けて上記のモデル構築に関する研究を行う予定であった.1に関しては,ヒト型エージェントの表情動作速度の非典型性が表情認知に与える影響に関して各種実験を通して検討を行った.その成果は,国内外の関連学会において発表を行った.そして,その成果を受けて,対応する脳機能の定性的モデルの構築を行ったが,その成果の公表には至っていない.さらに,2状況依存な(学習環境特有の)表情認知過程を表現する定性的脳機能モデルの構築に関しては研究の進行が遅れている.2ではある特定の学習環境を想定して,その環境に依存した表情認知に影響を与える要因をモデルに反映させる予定である.例えば,教師の表情は学習環境において,どのような難易度の課題を解いているかに影響を受けることなどが想定される.なお,学習環境としてはe-learning等のコンピュータ支援によるもの,また学習課題に関しては課題解決のために必要な知識構造が明確なものを用いることを想定している.ただし,「ある特定の学習環境」の選定に計画していた以上の時間を要している.これは,学習環境を規定する要因は大変多く,それらの中からなるべく一般性・汎用性が主張できる学習環境の選定が困難なことによる.なお,1年目の2の研究については2年目の研究の中で進めることが可能である.2年目(平成31年度)「表情表出に基づく学習者の心的状態変化に関する実験的検討」に関する研究を行う.併せて,1年目に計画していた「2状況依存な(学習環境特有の)表情認知過程を表現する定性的脳機能モデルの構築」に関する研究を行う.具体的には,PAの表情表出に基づく学習者の心的状態の「変化」に関するデータを実験を通して収集する.具体的には,PAの表情動作の適切な表出のタイミングと様態に関するデータを実験を通して収集する.実験では,以下の2点を取得する.(1)Visual Analog
機械処理のための言語構造の言語間対照研究

この研究班は全体を4グループに分けて,研究を分担している.第1グループは意味用法の対照研究を分担する.語構成については英語の接尾辞ableと日本語の「可能」の比較対照をすすめ,作業動作関係語彙の記述では動詞を収集してその格構造を分析した.認知意味論の研究ではその枠組みの具体化を行い,英語の基本動詞の分析を行った.第2グループは機械翻訳における訳語選択を分担する.機械翻訳における訳語選択に必要となる意味解析をおこなうためには,意味マーカ以上に微細な概念の体系が必要となる.特に概念の上位/下位関係による階層化が意味解析および訳語選択の立場から重要であることを明らかにした.このとき,階層化すべき概念を語義とする考え方があるが,それを知識表現の立場から検討し,問題点を指摘し,その解決策を提案した.以上の検討結果をベースに約4千の概念の上位/下位による階層化をおこなった.第3グループは連語の問題を分担する.日独両言語の文構造を統語的・意味的基準にもとづいて以下のような項目について調査を行った.1)動詞の格支配による分類, 2)自動詞・他動詞の対応をもつもの,もたないもの,自他動詞,絶対他動詞など,3)無生物の主語をとる動詞, 4)動詞の「行為性」と「結果性」の検討,4)反義性をもつ動詞の形態的特徴.あわせて両言語の動詞の文法範疇を吟味した.第4グループは法情報に関する日英対照を分担する.法情報を知識,義務,様態,伝聞,希望に分け,日本語ではそれぞれ異なった表現を用いるが,英語では知識と義務の間で同じ表現を用いることがある.それぞれの法情報のなかでのいろいろの表現の分布が日英語で対応しているとは限らない,さらに,表現の文法範疇が多岐にわたっている,などが,実際のデータを分析して明らかになった.この研究班は全体を4グループに分けて,研究を分担している.第1グループは意味用法の対照研究を分担する.語構成については英語の接尾辞ableと日本語の「可能」の比較対照をすすめ,作業動作関係語彙の記述では動詞を収集してその格構造を分析した.認知意味論の研究ではその枠組みの具体化を行い,英語の基本動詞の分析を行った.第2グループは機械翻訳における訳語選択を分担する.機械翻訳における訳語選択に必要となる意味解析をおこなうためには,意味マーカ以上に微細な概念の体系が必要となる.特に概念の上位/下位関係による階層化が意味解析および訳語選択の立場から重要であることを明らかにした.このとき,階層化すべき概念を語義とする考え方があるが,それを知識表現の立場から検討し,問題点を指摘し,その解決策を提案した.以上の検討結果をベースに約4千の概念の上位/下位による階層化をおこなった.第3グループは連語の問題を分担する.日独両言語の文構造を統語的・意味的基準にもとづいて以下のような項目について調査を行った.1)動詞の格支配による分類, 2)自動詞・他動詞の対応をもつもの,もたないもの,自他動詞,絶対他動詞など,3)無生物の主語をとる動詞, 4)動詞の「行為性」と「結果性」の検討,4)反義性をもつ動詞の形態的特徴.あわせて両言語の動詞の文法範疇を吟味した.第4グループは法情報に関する日英対照を分担する.法情報を知識,義務,様態,伝聞,希望に分け,日本語ではそれぞれ異なった表現を用いるが,英語では知識と義務の間で同じ表現を用いることがある.それぞれの法情報のなかでのいろいろの表現の分布が日英語で対応しているとは限らない,さらに,表現の文法範疇が多岐にわたっている,などが,実際のデータを分析して明らかになった.
電導性高分子における構造修飾の機能発現機構の基礎解析

電気伝導度の高い有機高分子の中の基本的物質の一つである縮合多環芳香族炭化水素の種々の線状及び環状に量体について, HMO法及びPPP-variable-β, γ法によるπ電子構造の計算を行い,ネットワークの基本的単位の構造とその連結のトポロジーが,共役高分子系の電子構造の種々の特性にどのような影響を与えるかを解析した.計算の対象としたπ電子ポリマーは,直線状およびジグザグポリアセン, O-, m-, p-ポリフェニレン,ポリジグザグアントラセン,ポリフェナントレン,ポリナフタレン,ポリアントラセン,ポリテトラセン等々,及びこれらのネットワークに規則的にメチレン鎖を導入したものなどである.得られた結果の要約を以下に列記する.(1)解析的なHMO法による状態密度の計算われわれの研究室で最近開発した演算子法やtransfermatrixの手法を使うことによって,種々の共役系について従来得られていなかった状態密度や,特性多項式の斬化式と一般式を解析的に求めることができた.HOMO-LUMOギャップがOになるかならないかの判定とその原因をグラフ理論的に解明することができた.(2)半経験的PPP法とHMO法の結果の対応HMO法による解析結果の特徴が電子間発生を考慮したPPP法によってどこまで再現されるかを調べた結果,無限大系のエネルギーの状態密度のプロフィルがかなり定量的にHMO法によって得られることが示された.両方法の結果の対応のよくない系では,共鳴構造式の検討から結合交替の補正を再小限行うことによってHMO計算でPPP計算の結果を再現できることがわかった.またHOMO-LUMOギャップの大きさは両方法で平行関係にあることも示された.(3)環状二量体の本質無限大系の状態密度の特異点の大部分が仮想的な環状二量体の軌道カネルギーに一致するというHMO法の結論が, PPP法によっても支持されることが示された.電気伝導度の高い有機高分子の中の基本的物質の一つである縮合多環芳香族炭化水素の種々の線状及び環状に量体について, HMO法及びPPP-variable-β, γ法によるπ電子構造の計算を行い,ネットワークの基本的単位の構造とその連結のトポロジーが,共役高分子系の電子構造の種々の特性にどのような影響を与えるかを解析した.計算の対象としたπ電子ポリマーは,直線状およびジグザグポリアセン, O-, m-, p-ポリフェニレン,ポリジグザグアントラセン,ポリフェナントレン,ポリナフタレン,ポリアントラセン,ポリテトラセン等々,及びこれらのネットワークに規則的にメチレン鎖を導入したものなどである.得られた結果の要約を以下に列記する.(1)解析的なHMO法による状態密度の計算われわれの研究室で最近開発した演算子法やtransfermatrixの手法を使うことによって,種々の共役系について従来得られていなかった状態密度や,特性多項式の斬化式と一般式を解析的に求めることができた.HOMO-LUMOギャップがOになるかならないかの判定とその原因をグラフ理論的に解明することができた.(2)半経験的PPP法とHMO法の結果の対応HMO法による解析結果の特徴が電子間発生を考慮したPPP法によってどこまで再現されるかを調べた結果,無限大系のエネルギーの状態密度のプロフィルがかなり定量的にHMO法によって得られることが示された.両方法の結果の対応のよくない系では,共鳴構造式の検討から結合交替の補正を再小限行うことによってHMO計算でPPP計算の結果を再現できることがわかった.またHOMO-LUMOギャップの大きさは両方法で平行関係にあることも示された.(3)環状二量体の本質無限大系の状態密度の特異点の大部分が仮想的な環状二量体の軌道カネルギーに一致するというHMO法の結論が, PPP法によっても支持されることが示された.
オセアニアにおける人類の適応放散に関する研究

オセアニアの人類諸集団の生物学的多様性を時間と空間の視点を重視して適応放散という切口から、各研究の分担テ-マに基づき総括した。主たるテ-マをカテゴリ-別に説明すると以下のようになる。1.オセアニア地域への人類の移住時点以降,形質を経時的に分析すると,非オ-ストロネシア系とオ-ストロネシア系に区分されるだけでなく,過去約3千年間の変化に地域差のあることも示唆された。2.成人の形態及び成長パタンのオセアニアにおける集団間の変動の大きさは,世界の集団間のそれに匹敵するほど大きいことが明らかになると同時に,その原因として環境適応特に宋養適応と関連する可能性が示唆された。3.生業パタンの現生集団にみられる多様性は一方では生息地の環境条件に、他方では外来文化との接触による技術発展・伝播に起因し、その結果蛋白質摂取量等に著しい相異をもたらすことが明らかとなった。4.オセアニアにおける食物の栄養素成分表には疑問点が多く、現時点で妥当と考えられる値を考察すると共に,主要栄養素だけでなく微量栄養素の摂取量に集団間差の大きいことが明らかとなった。5.マラリアやウイルス性疾患の有病率にみられる集団間差は,生息地の環境条件だけでなく、外来文化との接触により大きく異なることが明らかとなり,長期間の適応の理解にキ-となることが示された。6.長期間の人口変動については新石器時代のレベルで長期間推移し,過去数百年間に急速な増加に転じたことが示唆された。また、栄養状態や諸疾患の有病率の違いが人口変動の集団間差に大きく影響していることも示唆された。本年度が本研究の初年度(平成2年度まで継続の予定)であり,主要な研究実績は以下のとおりである。1.本研究においては,オセアニア地域の諸集団の形質にみられる多様性を,主として生態学的な視点から(たとえば形態学的特性と栄養特性との関連性)分析することに主眼があり,そのために広範な既存文献の整理・分析が重要な部分を占める。当初の予定より多い1000以上の文献を収集し,代表者及び各分担者が担当する研究事項(複数の研究者が共同する場合もある)を具体的に確定した。すなわち,本研究課題の内容を15のテ-マに分け,基本的な分析を行うこととした。2.各研究者が分担する上記の15のテ-マについて分析を開始し,とくに分析の視点及び仮設について代表者及び分担者の間で議論し,基本的な枠組みについて合意に達した。なお,各テ-マごとに得られる仮設の相互関連性(来年度の主要なテ-マである)についても,議論を開始している。3.各テ-マに共通する基本的な視点として,当初から想定していた生物学的な人類集団の区分(オ-ストロネシアンと非オ-ストロネシアン)及び気温・雨量・動植物相などの環境要因だけでなく,広義の近代化の影響も重要な分析課題であることが明らかとなった。4.文献で扱われている諸集団の研究成果を要約するインデックス集の作成も本研究の目的の1つであるが,各集団の地域名,身体諸特性,生態学的諸特性等についてコ-ド化を行うなど,インデックス集の基本システムを完成し,パソコンへの入力をほぼ完了した。オセアニア諸集団の生物学的多様性を適応放散から分析したが、特に各分担テ-マ間での相互関連性の検討を中心とした。主要な点は以下の如くである。1.オセアニア集団の「人種分類」と「民族分類」との関連については、言語に基き区分されるオ-ストロネシアンと非オ-ストロネシアンとは形質の特性からも支持されるが、形態は過去数千年の間に著しく変化した可能性が高く、たとえば「ポリネシア人」と「メラネシア人」の境界は環境適応の立場から再検討する必要性を明らかにした。

2.成人の体型及び成長パタンの多様性は栄養をはじめとする環境適応との関連の高いことを明らかにしたが、現在までに報告されている成果ではその詳細には不明な部分が多い。3.栄養素摂取の前提となる生業パタンについては、生息地の環境条件以外に外来文化との接触の影響の大きいことが明らかとなり、長期的な生業適応の包括的理解に対するいくつかのモデルを作成した。4.多くの疾患の有病率は、外来文化との接触によって著しく変化したことが確認され、たとえば栄養状態や人口動態(死亡率、出生率)との関連性も、マラリアのような古くからの疾患と比較的新しいウィルス性疾患に区別して分析した。5.人口変動にみられる経時的変化と集団間変動については、相互に関連性が高く、自然環境要因、生業・栄養素摂取パタン、諸疾患の有病率等の多要因が同時に関連していることが明らかとなった。詳細は人口変動に関する情報は限られているが、マクロ及びミクロのモデル分析を行った。
導電性繊維による磁場センサを用いた経頭蓋磁気刺激部位推定システムの開発

本研究では3次元カメラを必要としないTMSナビゲーションシステムの開発を目的とした.刺激コイルから生じる磁場分布を磁場センサコイルにより計測し,刺激位置の推定を行う逆問題的刺激位置推定法を提案し,評価実験を行った.深層学習を用いて非線形性の高い磁場分布から刺激コイル位置・姿勢を推定し,システムの推定精度を検証した.学習データ量を増やし,学習回数を重ねることでより精度の高い刺激位置推定システムとなることがわかった.本研究では,経頭蓋磁気刺激法において刺激コイルを高精度で位置決めするための刺激コイルナビゲーションシステムを開発する.頭皮上に設置した複数個の磁場センサコイルにより測定される磁場分布からコイルの位置や向きを推定し,モニタ上に刺激部位の表示することを想定している.2年間で頭表面に置いた磁気刺激コイルから生じる磁場分布を有機導電性繊維を用いた磁場計測用コイルにより磁場分布を計測することを特徴とし,磁場センサを用いて磁気刺激コイルによる磁場分布を計測することを可能にすることを最終的な目標と設定している.研究においては,はじめに刺激コイルにより発生する磁場を計測するための磁場センサコイルおよび測定回路を製作して,モデル実験による本手法の妥当性を検証した.市販の磁場センサと測定値を比較することにより,磁場センサとして適格であることを確認することができた.続けて複数個の磁場センサを頭部に配置して刺激コイルの位置決めおよびナビゲーションを行うことができるかをシミュレーションやモデル実験により検証した.実機システムを構築する前にコンピュータシミュレーションにより本手法の有効性を確認し,ノイズ混入による推定精度の評価を行い,実環境下におけるノイズレベルにおいては数ミリ程度の誤差に留まることを明らかにした.一方でモデル実験において,製作した磁場センサを利用して経頭蓋磁気刺激の刺激コイルの位置決めを行うことを試みた.磁場分布を利用しても刺激コイルの3次元空間位置を特定することができなかったため,一度設定した刺激コイルの位置に磁場分布を利用することに再帰的に配置することができるシステムを構築した.標的とする刺激位置にセットした場合の磁場分布を記録しておき,再びその位置に磁場分布のみを頼りに刺激コイルを配置できるかを検証した.当初の目的である磁場センサからコイル位置を逆問題的に推定することを試みているが,刺激コイルが8の字型のコイルであり,磁場分布が複雑であるため刺激コイルの空間座標を推定することを実現できていない.そのため当初想定した推定アルゴリズムを継続することと並行して,標的とした刺激コイルによる磁場分布をあらかじめ記録しておき,再試行後に刺激コイル位置を再帰的に配置するシステムを構築することとした.これにより,空間中の磁場分布のみで刺激コイルを効率的にナビゲーションできることを明らかにした.現状では刺激コイルの位置ナビゲーションする方法について検討する.また現状の磁場センサは,導線を円形に巻いた2軸の磁場センサを5ch分利用している.これらのセンサにより計測された磁場と,あらかじめ設定した目標位置における磁場分布の内積から求められる評価関数を用いて,刺激コイル位置の再帰実験を行った.さらに導線のセンサにより磁場センサとその周辺回路のパラメータを決定する作業を行ったため,導電性繊維による磁場センサの評価までを行うことはできなかった.本研究では経頭蓋磁気刺激法(TMS)において,導電性繊維を用いた磁場センサを用いて計測した磁場分布を特徴量とした刺激部位推定法を提案し,その有効性について評価した.これまでのTMSにおいては3次元カメラを用いた刺激部位推定システムが一般的に用いられてきたが,本申請課題で提案したシステムは3次元カメラを必要としないことを特徴とした.はじめにコンピュータシミュレーションにより,磁場分布によって逆問題的に刺激コイル位置が推定できることを示し,さらに生体を模擬したモデル実験により開発した磁場センサの有効性を示した.さらにモデル実験により,刺激コイルの角度を固定し自由度を減らした条件において,刺激コイルから発生する磁場により刺激コイルの位置推定および角度推定が可能であることがわかった.本手法においては,刺激コイルの角度および空間位置を同時に推定するには至らなかったが,磁場分布を特徴量として学習させるようなシステムを構築することができれば,角度・位置の同時推定も可能であることが示唆された.本研究で提案したシステムの妥当性の評価として生体計測実験も実施した.大脳皮質の第1次運動野の位置へTMSコイルを設置して,刺激コイルを回転させながら刺激を与えることにより角度依存的な運土誘発電位の特性を計測した.この特性にもとづき最適な刺激コイル角度を決定したうえで,我々の開発したシステムで刺激コイル角度の推定結果の妥当性について検証したところ10度以内の誤差で推定できることを示した.本研究では3次元カメラを必要としないTMSナビゲーションシステムの開発を目的とした.刺激コイルから生じる磁場分布を磁場センサコイルにより計測し,刺激位置の推定を行う逆問題的刺激位置推定法を提案し,評価実験を行った.深層学習を用いて非線形性の高い磁場分布から刺激コイル位置・姿勢を推定し,システムの推定精度を検証した.学習データ量を増やし,学習回数を重ねることでより精度の高い刺激位置推定システムとなることがわかった.モデル実験による検証を踏まえ,ヒトの頭部を対象としてシステムの開発を継続する.現状ではコイルの空間位置を推定することはできていないので,2年目は刺激コイルの空間位置の同定までを行う予定である.続けて導電性の磁場センサの開発に取り掛かる.本研究の特徴として,3次元カメラを利用しないで刺激コイルを効率的に配置することが挙げられる.磁場センサも簡単なループ型のセンサを利用して開発を進めており,昨年度までに有効性を確認することができた.

これらの知見を踏まえて,導電性の繊維を利用したキャップ型の磁場センサアレイを作成することを試み,導電性繊維を利用したキャップ型の磁場センサを用いてシステムを再構築する.システムを構築したあとは,3次元カメラを利用した方法と比較することによって,推定精度の検証を行う予定である.平成30年3月電気学会栃木・群馬支所合同研究会優秀発表賞(発表者世古悠太)生体医工学
構造制御された高密度欠陥グラフェンの合成とその可視化

黒鉛を一層にした構造を有するグラフェンは電極や触媒担体などへの応用が期待されている。本研究では、5、7員環や窒素を含む芳香族化合物を原料とし、脱水素反応のみを進行させ、原料の構造を維持した状態でグラフェンを合成することを試みた。そしてこのグラフェンを電子顕微鏡や種々の分光分析に計算を組み合わせて解析した。アズレンを原料として低温合成することにより、一般的な6員環のみからなるグラフェンとは異なるグラフェンを合成できた。含窒素グラフェンに関しては、特にフェナジンを使用することによって、1種類に近い含窒素官能基をグラフェンに導入できた。黒鉛を一層にしたグラフェンは高比表面積、高電気伝導率などの特性から電極、触媒担体、分子篩膜への応用が期待されている。これらの特性を劇的に向上させるためには、構造制御された欠陥の高密度導入が不可欠となる。5-7員環、空孔欠陥、官能基などの欠陥を高密度で導入する最善の方法は、原料本来の分子構造を崩すことなく脱水素反応のみを進行させるグラフェン合成方法である。本研究では、5-7員環を含むアズレンや含窒素芳香族化合物を原料とし、脱水素反応以外の副反応を伴うことなく原料の分子構造をそのままグラフェンに組み込むことを目的とした。5-7員環を含むグラフェンに関しては、現在のところ低温合成(773 K以下)を行うことにより、透過型電子顕微鏡の結果から6員環由来ではないグラフェンの存在が確認できた。このグラフェンが6員環由来でないことは、ラマン分光分析、X線光電子分光分析のC1sスペクトルの結果より明らかとなった。含窒素グラフェンに関しては、構造の異なる芳香化合物を原料として用い、5-7員環のグラフェンと同様に、低温(573 K以下)で加熱し、特定の原料を用いることにより、その原料の骨格を壊すことなく脱水素反応を主に進行させグラフェンを合成可能であることが明らかとなってきた。今後は、これらのグラフェン構造を、球面収差補正付電子顕微鏡やラマン分光分析、X線光電子分光分析、量子化学計算により詳細に解析する。これらの特性を劇的に向上する唯一の方法は、構造制御された欠陥を高密度で導入することである。特に、5、7員環、官能基などの欠陥を導入するためには、原料本来の分子構造を崩さずに脱水素反応を進行させることが必須となる。そこで本研究では、5、7員環を含むアズレンや窒素を含む芳香族化合物を原料とし、脱水素反応のみを利用することにより原料の分子構造を維持した状態でグラフェンを合成することを試み、これらを電子顕微鏡、種々の分光分析で解析した。また、この欠陥状態を解析するには単に分光分析を行うだけでは判断が困難なため、密度汎関数法によるX線光電子分光分析(XPS)スペクトルのシミュレーションを行った。透過型電子顕微鏡の結果から5-7員環を含むグラフェンは、低温合成を行うことにより6員環のみの一般的なグラフェンとは異なるグラフェンを合成することができた。このグラフェンに6員環以外の環が含まれていることは、ラマン分光分析やTEM、C1s XPSスペクトルの結果より明らかとなった。続いて、グラフェンに5、7員環を導入し、その濃度を変化させたグラフェンのXPSによる構造解析を計算により行った。スペクトルの半値幅や、ピークトップの位置を解析することによって、5、7員環の密度を推定できることがわかった。含窒素グラフェンに関しては、構造の異なる芳香化合物を原料として用い、473-873Kで加熱し、原料の骨格構造を破壊することなく脱水素反応を進行させグラフェンの合成を試みた。数種の原料を比較したところ、フェナジンを原料としたグラフェンのN1sスペクトルの半値幅が1.5 eVと一番狭く、1種類に近い含窒素官能基が導入できた。つまり構造制御されたグラフェンを合成できた。これまでにアズレンや含窒素芳香族化合物を原料として、含5-7員環や含窒素グラフェンの合成を行ってきた。1273 Kではアズレンがナフタレンへと変化するものの、973 K以下では脱水素以外の構造変化を起こさず、さらに温度を下げた673 Kでもグラフェン合成が行えることを確認した。このアズレン由来のグラフェンを透過型電子顕微鏡で観察したところ、2種類の領域が1枚のグラフェン中に確認できた。1種類目の領域にはアモルファスに近い見た目で、2種類目はアモルファスの部分が少ないように見えた。このTEM像をフーリエ変換したところ、アモルファス部分が多い領域では、6員環で構成される規則的な構造のグラフェンが存在せずに、アモルファス部分が少ない領域では、規則的な一般的なグラフェンが存在することがわかった。

上記のアズレンに加え、数多くの含窒素芳香族化合物の原料を用いたグラフェン合成を行った。電子線回折像よりこれらは単層であることを確認した。これらグラフェンをXPSで解析したところ、芳香族化合物の原料の種類により、その原料の構造を保持しているものと保持せずに熱分解を起こす違いが見られた。含窒素グラフェンについては、ピリジン、ピリダジン、ピリミジン、ピラジンを原料としてグラフェンを合成したところ、ピリジンでは、N1s XPSスペクトルの結果から多くのピリジン様官能基が残存していることがわかった。これに対して、環内に2つ以上の窒素を含有したピリダジン、ピリミジン、ピラジンのような原料の場合、その構造は573 K程度から大きく変化し4級窒素などの他の官能基を生成した。炭素材料アズレン由来の含5,7員環グラフェンについては、低温合成でアモルファス状のグラフェンを生成することが透過型電子顕微鏡の観察結果やそのTEM像をフーリエ変換したFFT像の解析により確認できており、このアモルファス状のグラフェンに5,7員環が実際に含まれているかどうかを現在、球面収差補正付透過型電子顕微鏡により観察し、その構造解析を行っている。観察結果が得られ次第、その得られた構造を用いて、量子化学計算によりRamanやX線光電子分光分析のスペクトルのシミュレーションを行い実際のスペクトルとの違いを考察する。含窒素芳香族化合物を原料にしたグラフェンについては、芳香族化合物で環の数が3つで窒素を2原子含むPhenazine、1,10-、1,7-、4,7-、5,6-phenanthrolinenなどを銅触媒の非存在下で加熱したところ、4,7-、1,7-phenanthrolineが973Kで加熱して炭素化しても構造が保たれていたことがXPS N1sのスペクトルの結果より明らかとなった。これらの構造が保持可能な原料を用いて今後銅触媒の存在下で加熱を行い、構造制御されたグラフェンを合成する。合成温度は、銅触媒を用いずに加熱を行った973 Kよりも低い温度(573773 K)で加熱を行い、脱水素反応以外の副反応を進行させないように合成を行う。合成したグラフェンについては、Raman分光分析やX線光電子分光分析で分析し、透過型電子顕微鏡で観察する。また、量子化学計算を用いて、Raman分光分析とX線光電子分光分析の結果をシミュレーションし、実測値との比較を行う。このX線光電子分光分析での結果、C-N結合に影響していないことが証明可能となれば、このサンプルについても球面収差補正付透過型電子顕微鏡にて原子レベルでの構造解析を行う。
生物を規範とする二関節筋ロボットの視触覚フィードバック制御に関する研究

本研究では,ロボットに生物の有する環境に対する柔軟性を獲得させた生物規範型のロボット制御を実現するために,腕の関節角度,視覚情報と触覚情報を用いたシステムの検討に加えて,人間が動作を繰り返すことでその動作の精度を向上させる学習制御のアプローチにより,モデルの不確かさに影響を受けにくい制御系を設計し安定性解析をおこなった.そして,シミュレーション環境と実験システムを構築し二関節筋ロボットにおける問題点と有用性について検討した.本研究の目的は,二関節筋を有するロボットマニピュレータの位置決めをオープンループで制御し,軌道生成やマニピュレータの不確かさの対処に視覚情報と触覚情報を用いることでロボットに生物の有する環境に対する柔軟性を獲得させた生物規範型のロボット制御を提案することにある.この研究目的に対して,本年度は二関節筋ロボットの視覚フィードバック制御をおこなうための準備として,筋肉の特性を陽に考慮したモデルを考え,オープンループとは異なるアプローチにより,不確かさの影響を受けにくい制御方法について検証した.人間が実際に手を動かす際には,手先と目標となる対象物を意識し,腕の関節角度を意識しない事と同様に,ロボットの手先の位置姿勢のみが目標値として与えられ,関節角度の目標値が使えない状況を想定し,質量やリンク長の不確かさのモデル化についての再考をおこなった.モデル化の妥当性については,前年度作成したMatlabとSimulinkを用いたシミュレータによりおこなった.また,空気圧アクチュエータを6個配置することで3対6筋モデルを表現した二関節筋ロボットを設計・製作し,その構造上の問題点を明らかにした.具体的には,制御によりすべての空気圧アクチュエータを同時に動かすことは可能となったが,単関節と二関節筋用のアクチュエータを単独で動かす場合,可動させないアクチュエータの働きで,ロボットアーム全体がロックされてしまう.この各関節で異なるアクチュエータの入力トルクを結合させる方法を提案することが,実システムを製作するうえで考慮すべき新たな問題点として明らかになった.本研究では,ロボットに生物の有する環境に対する柔軟性を獲得させた生物規範型のロボット制御を実現するために,腕の関節角度,視覚情報と触覚情報を用いたシステムの検討に加えて,人間が動作を繰り返すことでその動作の精度を向上させる学習制御のアプローチにより,モデルの不確かさに影響を受けにくい制御系を設計し安定性解析をおこなった.そして,シミュレーション環境と実験システムを構築し二関節筋ロボットにおける問題点と有用性について検討した.本研究の目的は,二関節筋を有するロボットマニピュレータの位置決めをオープンループで制御し,軌道生成やマニピュレータの不確かさの対処に視覚情報と触覚情報を用いることでロボットに生物の有する環境に対する柔軟性を獲得させた生物規範型のロボット制御を提案することにある.この研究目的に対して,本年度は二関節筋ロボットの有する非線形特性を陽に示したモデルに対して,関節角度や関節速度のフィードバックを必要としない,受動性に基づくオープンループ制御を提案した.その際,システムの有する受動性を考慮したエネルギー関数を構成することで,リアプノフの安定定理に基づきシステムの安定性を議論した.また,提案する受動性に基づくオープンループ制御則では,二関節筋ロボットの運動する範囲を水平面上(すなわち重力の影響を受けない状況)に限定することで,安定性を示す際に必要となる条件を緩和できること,二関節筋ロボットの質量やリンク長といったパラメータの不確かさにの影響を受けにくい特性を持つことを示した.提案する制御手法の有用性を検証するために,MatlabとSimulinkを用いたシミュレータ環境の構築をおこなった.そして,二関節筋ロボットで位置決めをおこなう際,提案した受動性に基づくオープンループ制御則では人間の動きに似た軌道を描くことを,シミュレータ上で確認した.また,センサ内蔵ゴム人工筋肉と呼ばれる空気圧アクチュエータを用いた,二関節筋ロボットの設計・製作をはじめており,次年度以降の実験環境の整備をおこなった.本研究の目的は,二関節筋を有するロボットマニピュレータの位置決めをオープンループで制御し,軌道生成やマニピュレータの不確かさの対処に視覚情報と触覚情報を用いることでロボットに生物の有する環境に対する柔軟性を獲得させた生物規範型のロボット制御を提案することにあった.この研究目的に対して,本年度は二関節筋ロボットの運動モデルにおいて,視覚情報と触覚情報を用いたシステムを再検討したが,腕の関節角度を用いずにシステムを表現し安定性解析をおこなうまでには至らなかった.そこで,腕の関節角度,視覚情報と触覚情報を用いたシステムの検討に加えて,人間が動作を繰り返すことでその動作の精度を向上させる学習制御のアプローチにより,モデルの不確かさに影響を受けにくい制御系を設計し安定性解析をおこなった.それにより,二関節筋を有するロボットマニピュレータに生物の有する柔軟性のひとつを獲得させたと考えることができる.そしてMATLABとSimulinkを用いたシミュレータによりその有用性を確認した.実験システムにおいては,空気圧アクチュエータ,DCモータ,バネ,ダンパなどを用いたプロトタイプを複数作製した.3対6筋モデルをそのままロボットとして再現した場合,ハードウェアとしての干渉(1つのアクチュエータが他のアクチュエータに悪影響を及ぼす)が避けられず,ソフトウェアを介して干渉を取り除く必要があるとの結論に至った.これらを踏まえ試作した実験システムで再現できる状況に対して,二関節筋の有無により手先に加わる力の影響を検討した.得られた研究成果を国際会議などで発表した.

ロボット制御工学理論的な制御則の提案はおおむね順調に進んでいるが,申請時に想定していた生物の動きに基づいたロボットの動作方法よりも,より妥当な動作方法を考慮すると,実システムを構築する際に機構上の問題が発生し,実システムの再設計が必要になったため,やや遅れていると評価する.申請時に予定していた通り,二関節筋ロボットのオープンループ制御の提案と安定性解析までおこなった.また,計算機上のシミュレータで制御則の有用性を確認できる状況にあり,次年度以降の実験環境の整備も着実におこなっているため.実システムを製作する上で明らかになった問題点を解決するために,二関節筋ロボットを再設計することで,構造的に解決することを検討する.その際,視覚情報を用いた視覚フィードバック制御則も再考し,新たなモデルと制御則に対して安定性解析をおこなう.また,視覚情報と併せて手先の力・触覚情報を用いた制御則を検討する.その際,3対6筋の二関節筋が有する手先方向に基づく協調制御の特徴を考慮することで,より生物に近い動作の実現を目指す.提案したオープンループ制御則をもとに,より生物の動きに倣うために二関節筋ロボットの作業空間をカメラで捉えることで手先の位置姿勢を制御する二関節筋ロボットの視覚フィードバック制御について考える.二関節筋ロボットの有する筋肉の特性であるバネーダンパを厳密に同定することは難しく,不確かさを含むことが考えられる.この不確かさの影響を抑えるために,オープンループ制御に加えて視覚情報による手先の位置姿勢制御を考慮した問題を設定する.そして,設定された制御目的を満足するように,制御系設計をおこなう.従来研究においてカメラからの視覚情報を用いて観測対象までの相対位置姿勢を推定する動的視覚オブザーザが受動性を有していることを示しており,この性質と二関節筋ロボットの有する受動性をあわせることでエネルギー関数を整形し,制御則の提案と安定性解析をおこなう.また,現在製作中の二関節筋ロボットを用いた実験を実施するとともに,視覚センサを付加することでシステムを再構築し二関節筋ロボットの視覚フィードバックシステムを構成し,次年度に提案する制御則が実現できる環境を整える.情報収集のため予定していた国際学会(2件)に参加できなかった事と,二関節筋ロボットの再設計と製作が必要になったため,次年度に使用額を繰り越した.二関節筋ロボットの再設計と製作に関わる部材の購入,シミュレーションのためのソフトウェアの更新,また,関連する研究の資料収集のための学会参加旅費ならびに研究成果の発表のための旅費などに使用する予定である.製作中の二関節筋ロボットの部材の購入,シミュレーションのためのソフトウェアの更新,また,関連する研究の資料収集のための学会参加旅費ならびに研究成果の発表のための旅費などに使用する予定である.
インフルエンザウイルスのウイルスRNA核外輸送機構の解明

インフルエンザウイルスのウイルスRNAの複製、転写は感染細胞の核内で起われ、ウイルスRNAの核外輸送はウイルスの増殖の鍵を握っている。宿主のmRNAはRNA核外輸送因子NXF1のN-末側のRNA結合ドメインに結合することがわかっていたが、本研究では、インフルエンザウイルスのウイルスRNAは、NXF1のC-末側のドメインに結合することを見出した。そして、このウイルスRNAとNXF1のC-末側のドメインの結合を標的とした化合物のスクリーニング系を確立した。これは、宿主RNAの核外輸送に影響を及ぼさない、ウイルスRNAの核外輸送を特異的に阻害するインフルエンザ薬の開発に繋がることが期待される。インフルエンザウイルスはマイナス鎖の一本鎖RNAをゲノムに持つウイルスである。ウイルスRNAの複製、転写は感染細胞の核内で起われ、これが核外に輸送されることによってウイルスが増殖する。インフルエンザウイルスRNAの核外輸送には宿主側のRNA核外輸送因子NXF1が関与していることが知られている。本研究課題では、NXF1を中心としたウイルスRNAの核外輸送機構を明らかにし、それを標的とした抗ウイルス薬の開発の可能性を探ることを目的としている。当該年度は、NXF1タンパク質の各種ドメインに変異の入った組換えタンパク質を用いて、ウイルスRNAとのRNAゲルシフトアッセイを行い、ウイルスRNAと直接結合するNXF1のドメインを同定した。さらに同ドメインとウイルスRNAの核外輸送に関与するヌクレオポリンの相互作用に関して解析を行った。これらの結果から、インフルエンザウイルスRNAに特異的なNXF1を介したRNA核外輸送機構が示唆された。現在までに、インフルエンザウイルスRNAと直接結合するNXF1のドメインを同定し、さらに同ドメインと相互作用するヌクレオポリンに関して解析を行った。これらの結果は、本研究課題が目的としているインフルエンザウイルスRNAに特異的なNXF1を介したRNA核外輸送機構の解明につながると思われ、本研究はおおむね順調に進展していると考えている。ウイルス学これまでの検討からインフルエンザウイルスRNAに特異的なNXF1を介したRNA核外輸送機構が明らかになりつつある。今後は、そのメカニムズの詳細を解析するとともに、ウイルスRNAに特異的なRNA核外輸送を標的とした抗インフルエンザ薬の開発の可能性に関しても研究を推進する。
熱応力軽減による高温・高性能プレイトフィン型熱交換器の試作研究

現在まで燃料電池、ガスタービンプラントなどのエネルギー関連プラントで必要なプレイトフィン型熱交換器の600°C以上の高温化ができない最大の理由は、熱交換器ロー付部分や配管取付部が熱応力のため破壊することなどにある。本研究では、プレイトフィン型熱交換器の高温と低温流体流路部分に最適な配列でねじり板を設置することを提案し、これにより伝熱特性を低下させることなく熱応力を低減させることの研究を目的としている。昨年度は壁温300°C以下の正方形断面管内に各種のねじり板を設置した場合の流動・伝熱特性およびプレイトフィン型熱交換器とそのシステムを試作運転した。本年度は先ず高温流路の流動・伝熱特性を求めるため、壁温約500°Cまでの正方形断面およびアスペクト比2の長方形断面単一流路にねじり板を設置した実験を行い、ねじり板にふく射塗料を塗布した場合の、ふく射による伝熱促進の効果も含めた伝熱特性の変化を明らかとした。アスペクト比2の流路は薄い平板で2等分割し、それぞれの流路にねじり板を設置した。この結果に基づいて熱応力軽減に最適と思われる配列を決定し、熱交換器内にねじり板を設置した場合の熱交換器伝熱特性に対する実験並びに解析を行い、両者の結果の対応が良好との結果を得た。さらに、熱応力測定用に必要部分をロー付け加工したロー付け構造熱交換器を新たに試作し、熱応力測定実験と二次元熱応力数値解析を行った。その結果、配管取付部のない蓋板面内での大きな熱応力の発生位置およびその値が、ほぼ数値解析により予知可能であることが分かり、プレイトフィン型熱交換器の高温化を計る上で重要な知見を得た。
共形幾何と群C^*環バンドルの大域解析的研究

本科学研究課題の目標は,共形幾何および閉多様体上の群C^*環バンドルの,微分トポロジー・スピン幾何・大域解析・非線形解析および離散群・K理論等による総合的研究であった.特に,共形幾何における山辺不変量の位相的および大域解析・非線形解析的研究であった.具体的研究成果は,下記の通りである.研究分担者間で定期的に研究連絡等を行なった.また,国内・国外へ出張,および海外共同研究等の招聘により,微分幾何,多様体上の大域解析・非線形解析の総合的研究を行なった.(1)芥川は,海外研究者と3次元多様体および積多様体の山辺不変量に関する結果を得て,下記の論文にまとめており出版予定である.芥川はまた,海外共同研究者のA.Neves(Princeton大学)と,コンパクト多様体の無限被覆の山辺定数に関して,いくつかの興味深い結果を得ており,現在進行中である.(2)小林は,Einstein計量から誘導される接続の変分学的特徴付け・正則曲線の射影構造等の,共形幾何および射影幾何における新しい展開を得た.(3)久村は,完備多様体上のラプラス作用素の固有値の非存在に関して,最良の結果を得ており,下記の論文を投稿中である.(4)井関は,離散群,特にランダム群の非正曲率距離空間への固定点に関する研究成果を得た.(5)利根川は,2相分離問題の幾何的測度論による研究成果を得た.(6)森吉は,捩れK理論や亜群C^*環を扱い,一般化されたGromov-Lawson予想に関する結果を得た.上記の研究において,研究費補助金による国内・国外の研究者の招聘等での直接的な研究連絡は,きわめて重要であった.本科学研究課題の目標は,共形幾何および閉多様体上の群C^*環バンドルの,微分トポロジー・スピン幾何・大域解析・非線形解析および離散群・K理論等による総合的研究であった.特に,共形幾何における山辺不変量の位相的および大域解析・非線形解析的研究であった.具体的研究成果は,下記の通りである.研究分担者間で定期的に研究連絡等を行なった.また,国内・国外へ出張,および海外共同研究等の招聘により,微分幾何,多様体上の大域解析・非線形解析の総合的研究を行なった.(1)芥川は,海外研究者と3次元多様体および積多様体の山辺不変量に関する結果を得て,下記の論文にまとめており出版予定である.芥川はまた,海外共同研究者のA.Neves(Princeton大学)と,コンパクト多様体の無限被覆の山辺定数に関して,いくつかの興味深い結果を得ており,現在進行中である.(2)小林は,Einstein計量から誘導される接続の変分学的特徴付け・正則曲線の射影構造等の,共形幾何および射影幾何における新しい展開を得た.(3)久村は,完備多様体上のラプラス作用素の固有値の非存在に関して,最良の結果を得ており,下記の論文を投稿中である.(4)井関は,離散群,特にランダム群の非正曲率距離空間への固定点に関する研究成果を得た.(5)利根川は,2相分離問題の幾何的測度論による研究成果を得た.(6)森吉は,捩れK理論や亜群C^*環を扱い,一般化されたGromov-Lawson予想に関する結果を得た.上記の研究において,研究費補助金による国内・国外の研究者の招聘等での直接的な研究連絡は,きわめて重要であった.当科学研究課題の目標は,共形幾何やコンパクト多様体上の群C^*環バンドルの,微分トポロジー・スピンc幾何・大域解析/非線形解析・離散群・K理論等による総合的研究であった.特に,共形幾何における山辺不変量の大域解析・非線形解析的研究であった.具体的研究成果は,下記の通りである.研究分担者間で定期的にセミナー・討論を行ない,(高階の非線形方程式を含む)共形幾何・多様体上の大域解析・非線形解析の総合的研究・勉強会を行なった.また相対論・宇宙論とも関連する,ペンローズ予想・逆平均曲率流などの共同研究を,海外共同研究者のA.Neves(アメリカ・Stanford大学)と行なった.これらの研究成果は,つぎの論文にまとめており,現在投稿中である.また海外共同研究者のB.Botvinnik(アメリカ・Oregon大学)と山辺計量の一意性,R.Mazzeo(アメリカ・Stanford大学)と多様体上の大域解析・非線形解析の集中的な研究連絡も行なった.これらの研究成果は,つぎの論文にまとめており,投稿予定である.さらに海外共同研究者のT.Schick(ドイツ・Goettingen大学)と共形幾何と群C^*環バンドルの共同研究を行なった.この共同研究は引続いて行なう予定であり,その成果は,下記の形でまとめる予定である.上記の研究において,研究費補助金による研究連絡および国内・国外の研究者の招へいはきわめて重要であった.本科学研究課題の目標は,共形幾何および閉多様体上の群C^*環バンドルの,微分トポロジー・スピン幾何・大域解析・非線形解析および離散群・K理論等による総合的研究であった.特に,共形幾何における山辺不変量の位相的および大域解析・非線形解析的研究であった.具体的研究成果は,下記の通りである.研究分担者間で定期的に研究連絡等を行なった.

また,国内・国外へ出張,および海外共同研究等の招聘により,微分幾何,多様体上の大域解析・非線形解析の総合的研究を行なった.芥川は,海外研究者と積多様体の山辺不変量に関する結果を得て,下記の論文にまとめており投稿予定である.芥川はまた,海外共同研究者のA.Nevesと,コンパクト多様体の無限被覆の山辺定数に関して,いくつかの興味深い結果を得ており,現在進行中である.小林は,Einstein計量から誘導される接続の変分学的特徴付け・正則曲線の射影構造等の,共形幾何および射影幾何における新しい展開を得た.久村は,完備多様体上のラプラス作用素の固有値の非存在に関して,最良の結果を得ており,下記の論文を投稿中である.井関は,離散群,特にランダム群の非正曲率距離空間への固定点に関する研究成果を得た.利根川は,2相分離問題の幾何的測度論による研究成果を得た.上記の研究において,研究費補助金による国内・国外の研究者の招聘等での直接的な研究連絡は,きわめて重要であった.
大学外高等教育の展開状況と大学との関係に関する日米欧の比較研究

大学外(非大学)高等教育機関は,伝統的大学よりも短い修業年限で高度な実用的教育を提供するという特徴をもち,幅広い層の多様な高等教育需要に応える役割を果たしている。21世紀の高度学習社会においては,生涯をつうじて必要な時に大学や大学外の高等教育機関で学習し,履修成果を積み重ねる形の学習需要が拡大していくと予想される。大学外の高等教育機関で学んだ学生が大学等でさらに学習を続け,学士の学位を取得する学修形態はアメリカの例がよく知られるが,今後,流動化が進むにつれて日本,ヨーロッパにおいてもそうした学習需要が高まると考えられる。こうした趨勢のなかで重要さを増しているのが,高等教育機関で提供される教育課程の単位化とモジュール化,学修の体系性と質・水準を保証する方法,そして国内のみならず国を超えて単位互換と学位・資格の相互認証を可能にする制度・手続きである。本研究ではこのような問題関心から,大学外高等教育機関と大学を対象に,学生の移動と学修の体系性,授与される学位・資格の国内および国家間での承認に関して比較研究を進めてきた。欧米先進国については,アメリカではコミュニティー・カレッジから大学への移動が主流を占めるものの,上位の学位・資格を目指す上方移動ばかりでなく下方移動(reverse transfer)も少なくない。また,一定の短期間の学修に対して,履修証明書(Certificate)を与える学修形態も増えている。他方,ヨーロッパでは1999年の教育担当大臣会議における「ボローニャ宣言」採択後,EU域内の学生移動を推進するべく各国で改革が進められている。その一つがECTS(European Credit Transfer System)に準じた単位制度の導入,大学の教育課程を学部と大学院とに区分する2段階制の採用,ならびに高い国際的通用性が期待される学位Bachelor, Masterの導入である。日本については,4年制国公私立大学の全学部を対象に全国アンケート調査を実施した。その結果から,(1)学生の移動(編入学)は短期高等教育機関から大学への上方移動が主流であるものの,短期大学から系列4年制大学への編入,高等専門学校から国立工学系学部への編入,4年制大学から自大学・他大学への学士編入など,編入学のあり方に一定のパターンが存在すること,(2)編入学者の受け入れにあたっては,編入学前に短大・高専等で行なった学修の内容を問わずに単位認定が行なわれるケース(包括認定)が3割にのぼることなどが明らかになった。システム内およびシステム間での流動化の要求が高まるにつれて,単位・モジュールの標準化,履修単位の互換,学位の相互認証,そしてこれらの前提として高等教育の品質保証メカニズムが必要となっていることは各国共通の課題である。大学外(非大学)の高等教育機関は,各国ともに伝統的大学よりも短い修業年限で高度な実用的教育を提供するという特徴をもち,幅広い層の多様な高等教育需要に応える役割を果たしている。