hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
体性幹細胞活性化による腎臓再生の試み

研究者はこれまでの研究で、腎臓に体性幹細胞が存在し、その機能が転写因子MyoRで制御されることを明らかとした。本研究では腎臓における組織幹細胞がヒトでも存在し、薬物による活性化が可能かを中心に検討した。まず、泌尿器科との共同研究でヒト腎臓組織にもSP細胞として分離される体性幹細胞が存在することを明らかとした(lnt J Urol. 2008;15:272-274)。さらに、HDAC阻害薬を用いることにより、体性幹細胞活性化を介して慢性腎不全の再生が可能であることを明らかとした(Stem Cells. 2007;25:2469-2475)。具体的には、HDAC阻害薬TSAの投与により、腎臓再生因子であるBMP7の増加が腎臓体性幹細胞であるSP細胞で確認され、進行した腎不全モデルで20%程度の機能回復が得られた。また、HDAC阻害薬が腎臓再生療法に有望である結果が得られたことから、腎臓再生過程でのepigenetics制御およびepigenetics制御薬の応用をin vivo, in vitroで検討した。その結果、腎虚血再還流障害の再生過程におけるエピジェネティックス制御機構が明らかとなり(J Am Soc Nephrol. 2008, in press)、エピジェネティック制御薬によるヒト培養尿細管細胞の線維化抑制作用(J Am Soc Nephrol. 2007;18:58-65)が確認された。今後各種腎不全モデルにおけるエピジェネティック制御薬の効果を検討する予定である。上記i)のモデルでは慢性腎不全の進行過程にTSAを投与して進行抑制作用を検討したが、次にNTNモデルでの慢性腎不全が完成するMTS処置後3週を過ぎた4週から7週までTSAを投与し、進行した腎不全を再生できるか検討する。コントロールグループはDMSOのみを皮下注射する。7日毎に6匹ずつ屠殺し、28日から49日まで経時的に腎臓SP細胞解析、蛋白尿、血清BUN, CRTNN、腎臓組織を評価した。その結果、TSAは腎不全による失われた機能を部分的に回復させることがあきらかとなった。まず、泌尿器科との共同研究でヒト腎臓組織にもSP細胞として分離される体性幹細胞が存在することを明らかとした(Int J Urol. 2008;15:272-274)。
研究開発投資のための資本調達に関する理論的・実証的研究

わが国では,現在,第3次研究所設立ブームが進んでいる.ハイテク,情報化,金融化時代を先進国企業として生き延びるために,企業が積極的に研究開発投資を行っていることの現われである.カネ(資金)には色はないと言われるが,研究開発投資のようにリストの大きい投資には,自己資本調達で応える必要がある.このことは,企業の自己資本調達と負債調達とのエージェンシーコストの差を考慮に入れると,理論的に説明される(負債にはかなりのエージェンシーコストを伴うので,リスクの大きい投資は,自己資本調達でまかなうのが望ましい).実際に,東京証券取引所株式市場第一部上場の企業について,研究開発投資と自己資本比率の関係をパイロット的にテストしてみると,正の相関関係がみられる.その限りでは,上の理論は正当化される.しかし,企業は,同時に,新製品投資,海外直接投資など同じくリスクの大きい投資を行っているので,その影響も考慮する必要がある.この点がこの研究の今後の課題である.わが国では,現在,第3次研究所設立ブームが進んでいる.ハイテク,情報化,金融化時代を先進国企業として生き延びるために,企業が積極的に研究開発投資を行っていることの現われである.カネ(資金)には色はないと言われるが,研究開発投資のようにリストの大きい投資には,自己資本調達で応える必要がある.このことは,企業の自己資本調達と負債調達とのエージェンシーコストの差を考慮に入れると,理論的に説明される(負債にはかなりのエージェンシーコストを伴うので,リスクの大きい投資は,自己資本調達でまかなうのが望ましい).実際に,東京証券取引所株式市場第一部上場の企業について,研究開発投資と自己資本比率の関係をパイロット的にテストしてみると,正の相関関係がみられる.その限りでは,上の理論は正当化される.しかし,企業は,同時に,新製品投資,海外直接投資など同じくリスクの大きい投資を行っているので,その影響も考慮する必要がある.この点がこの研究の今後の課題である.
ワイル亜群と一般化された量子群の表現論および関連するグラフ理論

単純リー群や単純リー代数Gの表現論ではそのワイル群W(G)が有効に使われる。単純スーパーリー代数Sにはワイル群W(S0)を含むワイル亜群W(S)があらわれる。研究代表者たちは10年以上にわたってワイル亜群W(χ)の研究およびW(χ)を用いて一般化された量子群U(χ)の研究をしてきた。とくにW(χ)の松本の定理の発見を行い、U(χ)の有限次元既約表現の分類などを行った。今後はW(χ)のグラフ理論の側面、U(χ)の表現論の指標公式などを研究する。
化学反応遷移状態動力学観測の理論設計

これまでの研究活動における大きな進展は、スピン軌道相互作用を含めた反応経路探索の方法を開発したことである。スピンが反転するスピン禁制反応では、2つのポテンシャル曲面の非断熱遷移の場所が反応の遷移状態になり得る。本研究で開発した有効ハミルトニアン行列法を用いると、スピン反転経路を比較的簡単に見つけることができることが分かった。この方法をスピン反転を伴う遷移金属を含んだ触媒反応に応用した。具体的には、遷移金属の一価イオン(9種類の3d遷移金属原子:Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu)とOCSの反応について、自動反応経路探索計算を行い、スピン反転が起こる分子構造とエネルギー障壁について考察した。これらの反応はCS結合の活性化を含んでおり、生物学上でも重要な反応である。計算の結果、遷移金属イオンのスピン多重度の異なるエネルギー準位差とスピン反転エネルギー準位に強い相関があることを見出した。また、スピン反転を起こす分子構造は遷移金属の種類にほとんど依存しないことも分かった。次に、より複雑な化学反応であるニオブ原子とエチレンの反応へと展開した。これは、金属原子によるCH結合活性化に関連した有機化学分野でも重要な反応である。計算の結果、複数のスピン反転経路を見出し、これまで提唱されていた反応経路とかなり異なることを見出した。以上の結果をジャーナル論文として発表した。スピン反転を含む反応経路探索法を開発したことで、単純な気相化学反応を超えて、よろ複雑な触媒反応にまで展開できるようになった。これにより、通常の遷移状態概念を超えて、スピン反転を含む遷移状態概念を構築できる可能性があることが分かった。今後の方針の一つは、スピン反転を含む反応経路探索計算をさらに複雑な無機化学・有機化学反応へと展開することである。これまでの研究結果から、スピン反転が重金属原子を含む触媒反応の機構で極めて重要な役割をしていることが徐々に分かってきた。すなわち、なぜ特定の分子が特定の反応において触媒として機能するのかについて理解が進みつつあると考えられる。このことをより一般的な触媒化学の問題としてとらえるためには、よく知られた有機反応・無機反応への展開することが急務であり、積極的に進めていく計画である。もう一つの方針は、スピン反転する場所、つまりスピン反転によってできる遷移状態構造をどのように直接観測できるかを探ることである。これは分子アニオンを利用した遷移状態分光の拡張で探ることを進めていく。本年度は、まず典型的な水素原子移動反応であるI + HI反応の遷移状態スペクトルの理論計算を行った。これまで当研究室では、一枚のポテンシャルエネルギー曲面だけを用いた断熱動力学の理論計算を行ってきたが、これを発展させて、スピン軌道相互作用による非断熱遷移を含めた新しいポテンシャルエネルギー曲面を新たに開発した。そのポテンシャルエネルギー曲面を用いて、非断熱動力学計算を行った結果、遷移状態付近における非断熱遷移の重要性を見出しただけでなく、ピコ秒オーダーという極めて長い寿命を有する遷移状態付近に局在化した共鳴状態を見出した。また、この共鳴状態が実験的に十分観測可能であることを示した。これらの結果は、物理化学のトップジャーナルであるPhysical Chemistry Chemical Physics誌に掲載され、2017 Hot Articlesに採択された。本年度は、さらに2つの進展があった。1つ目は、スピン軌道相互作用を含めた反応経路探索の簡便な方法論を開発したことである。スピン量子数が変化するスピン禁制反応では、非断熱遷移の場所が遷移状態として働く可能性がある。本研究で開発した有効ハミルトニアン行列法を用いると、そのような経路が簡単に見つけることができることが分かった。また、複雑系の反応の遷移状態を議論するため、水数個とNaClからなるクラスターについて反応経路探索を行い、イオン解離の遷移状態を200個以上求めることができた。凝縮相化学反応の遷移状態概念を根本的に問い直すことにつながると考えられ、来年度以降さらに発展させる予定である。以上の研究結果は、Journal of Computational Chemistry誌に投稿し、2報とも受理された。気相反応の遷移状態分光の理論計算については、予定していた時期よりも早めに行うことができた。そのため、スピン禁制反応および凝縮相の反応経路探索に取りかかることができた。

以上の結果をジャーナル論文として発表した。スピン反転を含む反応経路探索法を開発したことで、単純な気相化学反応を超えて、よろ複雑な触媒反応にまで展開できるようになった。これにより、通常の遷移状態概念を超えて、スピン反転を含む遷移状態概念を構築できる可能性があることが分かった。本年度は、昨年度末に論文にしたスピン禁制反応および凝縮相の反応経路探索の研究を発展させて、遷移状態概念の拡張について議論する。今後の方針の一つは、スピン反転を含む反応経路探索計算をさらに複雑な無機化学・有機化学反応へと展開することである。これまでの研究結果から、スピン反転が重金属原子を含む触媒反応の機構で極めて重要な役割をしていることが徐々に分かってきた。すなわち、なぜ特定の分子が特定の反応において触媒として機能するのかについて理解が進みつつあると考えられる。このことをより一般的な触媒化学の問題としてとらえるためには、よく知られた有機反応・無機反応への展開することが急務であり、積極的に進めていく計画である。もう一つの方針は、スピン反転する場所、つまりスピン反転によってできる遷移状態構造をどのように直接観測できるかを探ることである。これは分子アニオンを利用した遷移状態分光の拡張で探ることを進めていく。年度末の3月末に国際会議(ギリシャ)に出席した際の出張費用を、事務処理の関係で次年度支払いとすることになったためである。年度内に必要な物品はすべて購入できた。そのため、少額の差額を次年度に回したため。
数値シミュレーションと地震波インバージョンによる地震の不均質階層構造の研究

地震は大きくスケールを変えて成長する破壊過程である。その成長過程の詳細と支配法則・条件を数値シミュレーションによる破壊過程の複雑性の研究と実際のデータを用いた震源過程の解析を用いて解明するのが本研究の目的である。本年度はまず2004年新潟県中越地震のマルチスケールインバージョンのまとめをJ. Geophysical Research誌にて発表した。昨年予備解析を行った2004年パークフィールド地震について本解析となるマルチスケールインバージョンを行いモデルを作成した。中越地震とパークフィールド地震は異なるふるまいをすることがわかった。この結果は現在出版準備中である。一方数値シミュレーションは2次元の複雑な断層面上の破壊シミュレーションについての研究をまとめてEarthPlanet and Space誌にて発表した。同様の計算に時間発展を組み込み長い時間について行う方法について開発を行っているがまだ完成にはいたっていない。また地震の始まりの特徴的周波数と最終サイズの関係について解析表現を求めることができた。この研究は論文にまとめ、現在出版準備中である。昨年度の研究で発見したゆっくり地震のスケール則をNature誌にて発表した。本年度はさらにこのスケール法則に基づいて予測される中規模サイズの地震を広帯域地震データから探した。その結果、紀伊半島において該当する現象の波形を発見することができた。さらにこの現象では地震モーメントと地震エネルギーの関数形がほとんど一致することを示した。現在論文をまとめ出版準備中である。まず数値シミュレーション分野では地震の破壊過程をモデル化するために円形状の不均質のフラクタル状分布を仮定し、破壊の伝播をシミュレートした。さらにその不均質分布を断層面の形状とつなぐためにより単純なモデルを用いて連続的な面形状から断層面上の不均質分布を導出する手法について検討した。前者は日本地震学会、米国地球物理学連合学会で発表され論文としても出版された。後者については日本地震学会などで議論を行ったが、まだ検討が十分でなく、来年以降も継続して研究する予定である。一方データ解析分野では大きくスケールを変える断層すべり過程を扱うことができるマルチスケールインバージョン法を開発しプログラムコードの作成と単純なモデルを用いた検証を行った。さらに2004年の新潟県中越地震に適用し、マグニチュード2-3程度の小破壊が最終的にマグニチュード6.6の大地震になるまでの時間発展を克明に解明した。本結果については、部分的に日本地震学会で発表された。現在全体としてまとめているところである。データ解析の結果はそれぞれのスケールで同じような不均質を保ちながら成長するというもので、数値シミュレーションで仮定した不均質分布の破壊過程と似た性質を示す。しかし、これは統計的取り扱いを必要とする問題の一例に過ぎない。インバージョン法を異なる地震に適用したり数値シミュレーションでの予測性能を向上させ、現象とさまざまな面で比較できるようにすることが必要である。本年度はまず2004年新潟県中越地震のマルチスケールインバージョンのまとめを行った。J.Geophysical Research誌に投稿し現在印刷中である。さらに2005年福岡県西方沖の地震と2004年パークフィールド地震についてマルチスケールインバージョンのための予備解析を行った。一方数値シミュレーションは2次元の複雑な断層面上の破壊シミュレーションについての研究をまとめてEarthPlanet and Space誌に投稿した。さらに小さなスケールでの波形解析の例として南アフリカ金鉱山の地震のエネルギー推定研究をまとめてJ.Geophysical Research誌に発表した。地震の不均質階層構造を研究する過程で南海トラフの沈みこみ帯の地震の階層構造についていろいろなことがわかってきた。低周波地震とスロー地震の間には階層構造が成り立っており、すべての現象が一つの単純なスケール則であらわされることが明らかになった。これは低周波地震やスロー地震という現象についても普通の地震と同じようにスケーリングや不均質構造を推定することができるという重要な発見である。低周波地震の震源精密決定、低周波地震のメカニズム推定、低周波地震と低周波微動の同一性、さらにスケーリング則という4つの段階でそれぞれまとめた論文は3編がNature誌(1編印刷中)、1編がGeophysical Research Letters誌でハイライト論文として取り上げられた。上記研究は地球惑星科学連合大会、日本地震学会、米国地球物理学会などで発表されている。

また地震の始まりの特徴的周波数と最終サイズの関係について解析表現を求めることができた。この研究は論文にまとめ、現在出版準備中である。昨年度の研究で発見したゆっくり地震のスケール則をNature誌にて発表した。本年度はさらにこのスケール法則に基づいて予測される中規模サイズの地震を広帯域地震データから探した。その結果、紀伊半島において該当する現象の波形を発見することができた。さらにこの現象では地震モーメントと地震エネルギーの関数形がほとんど一致することを示した。現在論文をまとめ出版準備中である。
アディポサイトカインと心腎疾患

メタボリックシンドロームを中心とした生活習慣病、循環器疾患の病態には、様々なアディポサイトカインの産生異常が関わっている。特にアディポネクチンは、抗糖尿病や抗動脈硬化作用を有し、心腎疾患の病態にも深く関与している。我々は、本研究の中で、アディポネクチンが抗アポトーシス作用を介し、心機能低下や腎機能低下状態に対して保護的効果を発揮することが明らかとなった。また、慢性腎臓病患者を対象とした検討から、アディポネクチン濃度の測定が、動脈硬化病変の進展評価に有用であることを見出した。以上から、アディポネクチンは心腎疾患への診断に有用であるのみならず,今後,治療への応用が期待される。1.アディポネクチンパラログ: C1q/TNF-related protein (CTRP)9の心血管保護作用を検討。アディポネクチンの心血管保護作用を検討する中で、アディポネクチンパラログ, C1q/TNF-related protein (CTRP)9を同定した。そこで我々はCTRP9の心血管病に対する作用を検討した。CTRP9はcAMPの増加により平滑筋でのERKの活性を抑制し、細胞増殖抑制効果を発揮した。その結果、マウスにおけるCTRP9過剰発現は血管傷害に伴う血管リモデリングを抑制し得た。アディポネクチン欠損マウスに対してCTRP9を投与しても血管傷害後の内膜肥厚は抑制されることから、CTRP9は、アディポネクチンと独立した血管リモデリング抑制作用を有すると考えられた(FASEB J 2013)。また、CTRP9の過剰発現は心筋細胞にて抗アポトーシス作用を発揮し、マウス虚血再灌流障害後の梗塞サイズを縮小した。虚血性心疾患においてもCTRP9は保護的に働くことが明らかとなった(JBC 2012)。2.マウス敗血症モデルにおけるアディポネクチンの心保護効果を検討。C57/BL6J野生型マウス(WTマウス)およびアディポネクチン欠損マウス(APN-KOマウス)に、LPS(10mg/kg)を単回腹腔内注射し、急性の心機能低下モデルを作成した。LPS投与6時間後の心エコーによる心機能評価では、WTマウスに比較してAPN-KOマウスで左室腔の拡大と心機能低下を認めた。現在その機序等を詳細に検討している。Acute Heart Failure (LPS投与に伴う心機能低下モデル)におけるアディポネクチンの役割を検討。敗血症性ショックではグラム陰性悍菌細胞壁成分であるリポポリサッカライド(LPS)や腫瘍壊死因子(TNF)-αなどの炎症性サイトカインが惹起され、循環動態、血液凝固系、内分泌代謝系等に様々な影響を及ぼすことが知られている。特に心筋収縮力は著明に抑制され、難治性心不全を引き起こす。そこで、アディポネクチンの敗血症発症時の心機能低下における意義について,マウス敗血症モデルを用いて検討した。C57/BL6J野生型マウス(WTマウス)およびアディポネクチン欠損マウス(APN-KOマウス)に、LPS(10mg/kg)を単回腹腔内注射し、心機能低下モデルを作成した。心機能は、心エコーにて経時的に評価した。LPS投与6時間後に心筋組織を摘出し、炎症性サイトカイン(TNF-α、IL-6)および抗炎症性サイトカイン(IL-10)の発現をreal-time PCR法を用いて定量評価した。その結果、LPS投与6時間後の心エコーによる心機能評価では、WTマウスに比較してAPN-KOマウスで左室腔の拡大(左室拡張末期径や左室収縮末期径の拡大)と心機能低下(左室内径短絡率の低下)を認めた。WTマウスに対して、アデノウイルスベクターを用いてアディポネクチンの投与を行ったところ、LPS投与に伴う心機能低下を予防した。また、APN-KOマウスでは、LPS投与後の心筋組織でのTNF-α、IL-6の発現がWTマウスと比較して、増加傾向、IL-10の発現が減少した。アディポネクチンは、LPS投与に伴う心機能低下に対して保護的作用を有していた。そのメカニズムとして、炎症性サイトカインの発現制御が考えられた。肥満や糖尿病状態での敗血症発症後の予後不良に、低アディポネクチン血症が関与している可能性が示唆される(現在投稿準備中)。1.ドキソルビシン心筋症に対するアディポネクチンの心保護効果を検討C57/BL6J野生型マウス(WTマウス)およびアディポネクチン欠損マウス(APN-KOマウス)、培養心筋細胞を用いた研究で、アディポネクチンが、ドキソルビシン(DOX)心筋症に対して保護的作用を有していることを明らかとした。

そのメカニズムとして、心筋表面のカルレティキュリンをレセプターとし、細胞内のSphingosine kinase 1を介した、Aktの活性化にともなう、アポトーシス抑制が考えられた。本研究成果は、J Biol Chemに受理された。2.慢性腎臓病とアディポネクチンの臨床的検討慢性腎臓病(CKD)患者における血中アディポネクチン濃度の測定や頸動脈エコーによるCarotid atherosclerosisの評価により、アディポネクチン分泌異常を中心とした脂肪細胞機能異常と心血管疾患、腎疾患の関わりを検討した。CKD患者はnonCKD患者と比し、アディポネクチン濃度が高値で、Carotid atherosclerosisの合併症例が多かった。CKD患者群で、低アディポネクチン血症を有するケースでは、Carotid atherosclerosisが有為に進展していた。多変量解析において、低アディポネクチン血症と糖尿病は、Carotid atherosclerosisの有為な関連因子であった。アディポネクチン濃度測定は、CKD患者における動脈硬化病変の進展評価に有用であると考えられた。本研究成果は、Am J Nephrolに受理された。本研究課題は、アディポサイトカイン分泌異常を特徴とする「脂肪細胞機能異常」と「急性心不全」、「急性腎不全」との関係、その重要性を明らかにすることを目的としている。現在までに、すでに、ドキソルビシンが引き起こす急性心不全でのアディポネクチンの役割を明らかとし、慢性腎臓病における臨床的なアディポネクチン測定の意義を見いだしている。また、平成24年度にはマウス敗血症モデル(LPS投与にともなう急性心機能不全モデル)を用いて、アディポネクチンの心保護効果を明らかとした。これらの検討の過程で、新規アディポサイトカインとして、アディポネクチンパラログCTRP9を同定、その心血管病における意義も明らかとしつつある。従って本研究は、おおむね順調に進展しているものと思われる。特に、善玉アディポサイトカイン「アディポネクチン」と近年我々が同定した新規アディポネクチンレセプターである「Calreticulin」のこれら病態における役割を詳細に解明することにある。現在までに、すでに、上記のごとく、ドキソルビシンが引き起こす急性心不全でのアディポネクチン/Calreticulinの役割を明らかとし、慢性腎臓病における臨床的なアディポネクチン測定の意義を見いだしていることから、本研究は、おおむね順調に進展しているものと思われる。1. Acute Heart Failure (LPS投与に伴う心機能低下モデル等を利用)におけるアディポネクチンや新規アディポサイトカインの役割を、各種アディポネクチンレセプター遺伝子改変マウス(Calreticulin(flox/flox)、AdipoR1-KO、AdipoR2-KO)等を利用したin vivoの系で、各種病態における役割とシグナル伝達経路を明らかにしていく。2. Acute Kidney Injury (AKI)におけるアディポネクチンや新規アディポサイトカインの役割を、我々が開発した、腎微小循環をリアルタイムに観察定量化するシステムを用いて、尿細管周囲毛細血管血流に焦点を当てた、イメージングの面から解析していく。
セマンティック・ヒューマノイドインタラクション

本研究では人間とロボットが実世界で臨機応変に意味レベルのインタラクションを行う技術の構築を目指し,人間の振る舞いや周囲環境の様子を認識・理解し,その情報をライフログやサイバースペース等から得られる膨大な知識情報と統合・解釈し,状況に即した対話や支援などを直観的な形で人間に提供する機能の研究を行った.これらを統合した代表的なシステムとして,日常環境中を自律的に動き回り,人々の興味を喚起する出来事を発見,認識,理解し,インタビューなども行って,ニュースブログのような分かり易い形にまとめて情報発信する"ジャーナリストロボット"を,世界で初めて提案し実現した.本研究では,人間とロボットが実世界作業の中で臨機応変に意味レベルのインタラクションを達成することを目指す.すなわち,日常生活や仕事場の環境の中で,人間が様々な物を扱いつつ行動するとき,人間の振る舞いや周囲環境の様子を認識・理解しつつ,その情報をライフログやサイバースペース等から得られる膨大な知識情報と統合・解釈し,状況に即した手助け行動や対話など,直観的かつ実効的な形で人間への知的支援を行う機能の構築を目指す.このために,以下の研究を行う.(1)基礎データとしての人間行動の計測と情報構造解析ならびにコンテンツ化と蓄積(2)人間行動および環境中の物体・事象からの意味情報抽出(3)実世界意味情報と事前に蓄積された知識情報との統合解釈(4)統合解釈を実世界状況に反映するための意味レベル行動生成(5)意味情報抽出,蓄積情報との統合解釈,意味レベル行動生成を融合,一体化した意味レベル相互作用の理論とシステム(6)意味レベル相互作用を知的人間支援行動として具現化するロボットシステムや言語インタラクション本研究では人間とロボットが実世界で臨機応変に意味レベルのインタラクションを行う技術の構築を目指し,人間の振る舞いや周囲環境の様子を認識・理解し,その情報をライフログやサイバースペース等から得られる膨大な知識情報と統合・解釈し,状況に即した対話や支援などを直観的な形で人間に提供する機能の研究を行った.これらを統合した代表的なシステムとして,日常環境中を自律的に動き回り,人々の興味を喚起する出来事を発見,認識,理解し,インタビューなども行って,ニュースブログのような分かり易い形にまとめて情報発信する"ジャーナリストロボット"を,世界で初めて提案し実現した.人間とロボットが,実世界作業の中で臨機応変に意味レベルのインタラクションを達成することを目指して,本年度は,人間行動の情報構造解析・モデル化や認識器の学習データ蓄積のための行動計測・コンテンツ化・解析と,行動意味情報を抽出する認識・学習・制御手法の構築,および人間共同作業用柔軟ロボットの基本部分の開発を進めた.[行動計測・コンテンツ化・解析]個別技能の精密計測・解析から屋内日常行動全体の計測・蓄積,そして屋外も含む場所にとらわれない計測・解析までの3レベルに渡り,研究を推進した.精密レベルでは,陶芸の土練りの技能を題材とし,新たな基準座標系を導入することにより,素人と熟練者の動きの違いが,体幹の前後運動の高次モード化と腕の伸縮との位相差に現れることを解明した.また,行動情報の時間的分化を,振動モードの変化に関連させる理論を発展させた.屋内日常行動に関しては,室内における人の行動を計測・解析してコンテンツ化し,スキルや協調に関連した分節の構造のモデル化を行うことを目指し,取り巻き構成の部屋型日常行動計測環境の構築を進めた.また,屋外行動も視野に,ウェアラブルモーションキャプチャの開発を進めた.姿勢に加え,環境情報も同時に計測可能とする設計であり,すでに,基本要素を構築し,実験により性能を確認した.[行動意味情報の認識・学習・制御]動作認識の核となる,連続情報から有意味単位への分節化法に関し,力学系構造解析の考え方を導入し,分節点での動作時系列のダイナミカルモデルにより分節点を直接検出する手法を考案し検証した.また,動作および視聴覚情報の時系列パターンを観測し,複数のパターン間の類似性に基づいて,各パターンを位相空間上に抽象化された状態点として配置する記憶構造を構築した.これを用いて感覚運動パターンにアノテーションを行う基盤システムを構築した.また,観測した物体の三次元的配置構造を記憶構造に逐次追加し,確率的推論の枠組みを統合することで,対話的に記憶中の物体を参照しながら応答行動を生成するシステムを構築した.当初予定の「経験データベース用クラスタコンピュータ」には,分担研究者所属機関で新たに利用可能となった計算装置を充当し,相当分予算を次年度以後に予定していた下記インタラクション用ロボットに充当し研究を加速した.[人間共同作業用柔軟ロボット]備品として購入した「小型ヒューマノイドロボット用電装制御部品」を用いて,上記の記憶構造や応答システムのための実験環境の構築に着手した.また,多様で高度な動作能力と安全柔軟な人との接触動作を両立した上半身人間型ロボットの基本部分である腕部について,予算節約のため一括備品でなく個別部品の購入と組立により開発を行った.人間とロボットが,実世界作業の中で臨機応変に意味レベルのインタラクションを達成することを目指して,本年度は以下の成果をあげた.[人間行動の計測・情報構造解析・コンテンツ化]日常行動計測に関し,マルチカメラ画像から人の室内位置と姿勢を抽出・分類する手法を開発し,アノテーション付行動コンテンツの蓄積を進めた.

熟練スキルに関しては,陶芸の土練り動作等の精密運動計測と自由度関係解析等により定量化した.[行動と事物からの意味情報抽出]動作の概念構造を反映したロバストな人間動作分節化法,およびブースティングによる動作識別と問合せ学習による能動的識別により,認識高性能化を達成した.超高速・高精度に実世界画像中の事物を単語で表す独自手法を開発した.環境の通常状態を観察学習し,それからの逸脱を異常として検知する手法と組み合わせ,日常環境中を自律的に巡回し,新奇な事物を自動的に発見し言葉で表す機能を世界で初めて実現した.いわば,ジャーナリストロボットの基礎実験である.そのハードウェアプラットフォームとして,車輪型移動ロボットに各種センサとアームを装備した[人間共同作業用ロボット]を構築した.[意味レベル行動生成]限られた基本動作シンボルから多様な動作パターンをするため,動作シンボル空間上の状態点の内挿・外挿という幾何学的操作によって多様な動作パターンを生成するアルゴリズムを確立した.[成果報告会デモ等]成果報告会(08年3月3日4日,秋葉原)で,当班含めA03柱内で開発したロボットの展示・デモを企画し実行した.また,会場設営や運営にも協力した.これらの円滑な実行のため,多数の学生を臨時に雇用して取り組んだ.人間とロボットが,実世界作業の中で臨機応変に意味レベルのインタラクションを達成することを目指して,本年度は,要素技術のさらなる高度化を進めつつ,それらの融合による人間支援システムの構築に着手している.人の行動を多視点画像計測システムにより取り込み,蓄積した行動テータベースに基づく動作認識・動作予測,行動意味解析手法を構築した.また,詳細な「コツ」の解析のため,身体各点の加速度計測からの力の推定を併用する方法を構築した,環境中の事物の認識に関しては,画像のシンボル化手法を画像とラベルの大規模なデータベースを用いて学習させ,実世界に存在する様々な事物をシンボル化可能なことを検証した.さらに,オンライン学習機能を開発し,任意の環境でこの事物認識機能を使えるようになった,また,画像シンボル化手法と新規事象の発見手法を持つロボットを用いて,能動的に実世界を探索し,人との対話を通じながら知識を獲得するシステムの構築に取り組んだ,具体的には,ジャーナリストロボットの基礎実験システムに,顔認識や音声対話機能を付加することで,、インタビュー機能を構築した.人間支援システムとしては,実画像から実時間でシーン中の物体を識別しその名称を出力できる超高性能画像アノテーション技術とこれをゴーグル型のカメラとディスプレイに接続し,ライフログデータベースと統合した認知記憶支援システム「人工知能ゴーグル」,自律移動ロボットに実画像からの新奇事象検出およびアノテーション機能,インタビュー機能等を統合することで自動的にニュース事像を発見し言語表現する「ジャーナリストロボット」の試作機,などの構築を進めた,また,支援班を通したAO3西田班との共同実験のため,ジャーナリストロボットをベースにした実験システムの設計・構築に着手した.人間とロボットが,実世界の中で臨機応変に意味レベルのインタラクションを達成することを目指し,計画終盤にかかる本年度は成果の統合とシステム化を重視し,計画研究最終段階に相当する下記課題に重点的に取り組んだ.
早期ガン診断を目指した電気化学的テロメラーゼアッセイ法の開発

ヒト染色体末端に存在するTTAGGGの繰り返し配列であるテロメアDNAは、特有の4本鎖構造を形成することが知られている。このような4本鎖DNAに結合してその構造を安定化させる人工リガンドの開発は、抗癌剤の観点から重要である。研究代表者は、電気化学的活性なフェロセン化ナフタレンジイミドがテロメアDNA4本鎖に結合してその構造を安定化させることを明らかにした。さらにこのリガンドを利用すれば電気化学的にテロメアDNAを検出できることを明らかにした。これは、テロメラーゼによって電極上で伸張されたテロメアNDAの電気化学的検出法へ応用可能であった。本研究では、本リガンドの4本鎖DNAへの結合様式に関する知見を得るために種々の検討を行った。その結果、本リガンドが4本鎖DNAを形成する三つのG-カルテット平面の問でなく末端にスタッキングすることにより結合しているものと考えられた。また、種々のフェロセン化ナフタレンジイミド誘導体を合成し、4本鎖DNAへの結合能を評価した。これによってフェロセンとナフタレンジイミドとの間の連結部の構造にその結合能が強く依存することが明らかとなった。これらの実験は、電気化学測定条件であるカリウムイオン共存下であったが、この条件ではヒトテロメア4本鎖DNAの構造が一義的に決まらないと考えられたので(研究代表者の研究とごく最近の論文でハイブリット型と考えられた。)、その構造が一義的に決まる(バスケット型)ナトリウムイオン共存下でのこれらリガンドと4本鎖DNAとの相互作用を調べた。その結果、カリウムイオンと同様の結合挙動が示された。よりテロメア4本鎖DNAへの結合能の強いリガンドの開発のためにナフタレンジイミドをペリレンジイミドとしたリガンドを新たに合成した。その蛍光挙動を加えた4本鎖DNAとの結合挙動を種々の手法により検討し、期待どおりに4本鎖DNAへの強い結合能が示された。ヒト染色体末端に存在するテロメアDNAは4本鎖DNA構造を有する。申請者は最近フェロセン化ナフタレンジイミドが4本鎖DNAへ特異的に結合することを明らかにした。更に予備的ではあるが、FNDを利用することによりテロメア伸長酵素であるテロメラーゼの活性を電気化学的に調べることに成功した。テロメラーゼ検出は次世代のガンの早期診断法として期待されるので、本研究を発展させるとガンの早期診断システムを開発できると期待される。本研究の目標は、電気化学的テロメラーゼ診断法を確立し、ガンの早期診断チップを構築するためにFNDが四本鎖DNAへ結合するメカニズムを明らかにすることである。1)テロメア4本鎖DNAとFM)との相互作用の解明:当該年度では以下の点を中心に検討を行った。(i)速度論解析。会合速度定数、乖離速度定数を測定し、二本鎖DNAの場合と比較することにより結合過程と乖離過程における動力学が推測できる。(ii)結合モードが知られている従来のテロメラーゼインヒビターとの追い出し実験。どの結合モードのリガンドと競合的に相互作用するかによって結合モードの推定を行った。2)FNDのヒトテロメア4本鎖構造選択性の解明と繰り返し四本鎖高次構造体の解明:ヒトテロメア4本鎖DNA構造には、アンチパラレル型以外にパラレル型が存在することがごく最近明らかとなってきた。FNDはアンチパラレル型の構造に対しても応答電流を示したので結合している可能性が高い。これについて見当を行った。円二色性(CD)

スペクトルを用いて構造形成状態でFNDを添加してスペクトル変化から結合様式を推測した。また、複合体の温度変化を調べることにより、どの構造に対して安定化能が高いかを調べた。これら結果は、テロメラーゼの電気化学アッセイ技術のみでなく、テロメラーゼ阻害能を有する抗ガン剤の開発にも有益な知見をあたえることができた。ヒト染色体末端に存在するTTAGGGの繰り返し配列であるテロメアDNAは、特有の4本鎖構造を形成することが知られている。このような4本鎖DNAに結合してその構造を安定化させる人工リガンドの開発は、抗癌剤の観点から重要である。研究代表者は、電気化学的活性なフェロセン化ナフタレンジイミドがテロメアDNA4本鎖に結合してその構造を安定化させることを明らかにした。さらにこのリガンドを利用すれば電気化学的にテロメアDNAを検出できることを明らかにした。これは、テロメラーゼによって電極上で伸張されたテロメアDNAの電気化学的検出法へ応用可能であった。本研究では、本リガンドの4本鎖DNAへの結合様式に関する知見を得るために種々の検討を行った。その結果、本リガンドが4本鎖DNAを形成する三つのG-カルテット平面の間でなく末端にスタッキングすることにより結合しているものと考えられた。また、種々のフェロセン化ナフタレンジイミド誘導体を合成し、4本鎖DNAへの結合能を評価した。これによってフェロセンとナフタレンジイミドとの間の連結部の構造にその結合能が強く依存することが明らかとなった。これらの実験は、電気化学測定条件であるカリウムイオン共存下であったが、この条件ではヒトテロメア4本鎖DNAの構造が一義的に決まらないと考えられたので(研究代表者の研究とごく最近の論文でハイブリット型と考えられた。)、その構造が一義的に決まる(バスケット型)ナトリウムイオン共存下でのこれらリガンドと4本鎖DNAとの相互作用を調べた。その結果、カリウムイオンと同様の結合挙動が示された。よりテロメア4本鎖DNAへの結合能の強いリガンドの開発のためにナフタレンジイミドをペリレンジイミドとしたリガンドを新たに合成した。その蛍光挙動を加えた4本鎖DNAとの結合挙動を種々の手法により検討し、期待どおりに4本鎖DNAへの強い結合能が示された。
嗅神経細胞におけるmRNA局在制御機構とその生理的役割の解明

神経細胞では、樹状突起や軸索末端に特定のmRNAが局在化し、局所的にタンパク質合成が行われる。このようなmRNAの局在化を介した時空間的な発現制御は、シナプス可塑性や軸索伸長を担い、神経変性疾患にも関与するため、その機構の解明が求められている。研究代表者はこれまでに、マウス嗅神経細胞に高発現するmRNA局在化因子を同定した。本研究では、mRNA局在化因子の嗅神経細胞における機能と、生理的役割を明らかにすることを目的とする。当該年度は、mRNA局在化因子のターゲットmRNAを次世代シークエンサーを用いて網羅的に同定し、mRNA局在化因子が神経軸索の形成や投射に関わる一群のmRNAに結合していることを明らかにした。また、mRNA局在化因子欠損マウスでは、嗅神経細胞のアポトーシスの増加や、軸索構造の異常が生じることを見出し、形態学的な表現型の解析を進めた。mRNA局在化因子抗体による免疫沈降で得られたmRNA群を次世代シークエンサーで解析することにより、ターゲットmRNAを網羅的に同定することに成功した。mRNA局在化因子欠損マウスに見られる嗅覚組織の形態的な異常を、定量的に評価することができた。得られたターゲットmRNAの発現様式をmRNA局在化因子欠損マウスと、野性型マウスとで比較し、mRNA局在化因子が嗅神経細胞において担う発現制御を明らかにする。また、mRNA局在化因子欠損マウスの行動解析を行い、mRNA局在制御の破綻が個体に及ぼす影響を解析する。このようなmRNAの局在化を介した発現制御は、外部からの刺激に応じた迅速かつ局所的なタンパク質合成を可能にし、シナプス可塑性や軸索伸長に寄与している。本研究では、mRNA局在化因子が嗅神経細胞内で結合するターゲットmRNAを同定し、それらの発現様式を解析することで、嗅神経細胞におけるmRNA局在化様式を明らかにする。また、mRNA局在化因子やそのターゲット遺伝子を欠損させたマウスの嗅覚組織を解析し、mRNA局在化が嗅神経細胞において担う生理的役割を明らかにする。当該年度は、RNA免疫沈降によりターゲットmRNAの探索を行うことを目的として、mRNA局在化因子の抗体作製を行い、特異的抗体を得た。この抗体を用いたRNA免疫沈降により、mRNA局在化因子は嗅神経細胞の軸索に発現する複数種のmRNAと結合していることが明らかとなった。また、mRNA局在化因子の欠損マウスを所属研究機関に導入し、系統を樹立した。嗅覚組織の形態学的な解析を開始し、mRNA局在化因子欠損マウスでは、嗅神経細胞のアポトーシスの増加や糸球体(嗅神経軸索が集合し、2次神経細胞とシナプスを形成する部位)の構造異常を示すことが明らかとなった。現在、表現系の定量的な評価と異常が現れる時期の解析を進めている。当該年度に所属研究機関を変更したため、研究の進捗がやや遅れたが、これまでにRNA免疫沈降やmRNA発現解析などの実験系の構築が完了した。また、mRNA局在化因子の欠損マウスを所属機関に導入し、解析を開始している。RNA免疫沈降で複数種のターゲットmRNAが得られたため、これら候補mRNAと、mRNA局在化因子との結合を定量的に評価し、主要なターゲットの絞り込みを行う。その後、ターゲットmRNAの発現様式をmRNA局在化因子の欠損マウスと野生型マウスとで比較し、mRNA局在化因子による発現制御を明らかにする。また、欠損マウスの嗅覚組織に見られた表現系の定量的な評価と、異常が現れる時期の解析を進める。所属研究機関を変更したことにより、研究の進捗がやや遅れたため。

次年度は計画書に従い、RNA免疫沈降の定量的な解析、マウス組織の形態学的な解析、高感度in situ hybridizationシステムの導入、動物細胞培養系を利用したRNA局在化因子の機能解析実験に関わる消耗品を購入する。また、学会参加と研究打ち合わせを行う。遺伝子改変マウスの出生率が低い期間が数ヶ月間あり、試料採取に遅延が生じたため、当該年度に予定していた実験の一部を次年度に変更したため。現在では安定的な繁殖が得られており、次年度はmRNA局在化因子のターゲットmRNAの発現様式を野性型と遺伝子欠損マウスとで解析するための試薬を購入する。
胎児性胆汁酸性合成機構の酵素化学的研究

本研究では胎児-新生児期の胆汁酸代謝に重要な役割を果している1β-水酸化反応について、カニクイザルをヒトのモデル動物として用いて基礎的検討を行い、下記の結果を得た。1.カニクイザル肝ミクロソームにおける1β-水酸化酵素の特異性(1)胆汁酸常成分ではデオキシコール酸(DCA)の1β-水酸化が最も良く進行した。また、各種胆汁酸アナログ20種を用いて基質特異性を調べたところ、1β-水酸化反応は3位及び12α位に遊離の水酸基を有するジヒドロキシ胆汁酸及びウルソデオキシコール酸(UDCA)で最も良く進行することが明らかとなった。UDCAは臨床医療の場で広く利用されている薬剤であり、本知見はUDCAの体内動態を解析する上でも有用な情報と考えられる。(2)1β-水酸化酵素と他の胎児性胆汁酸生合成酵素(6α-水酸化酵素)との異同を各酵素反応に及ぼす添加剤の影響及び各種胆汁酸による阻害実験等により解析した結果、それぞれ異なる分子種であることが推察された。2.胆汁酸1β-水酸化酵素の精製(2)カニクイザル肝ミクロソームより、各種クロマトグラフィーを組み合わせて精製を行った。現在、部分精製の段階であり、今後、さらに均一化するとともに、本酵素の抗体を調製し、免疫定量法を開発する予定である。ラット肝ミクロソームによる胆汁酸の水酸化反応(1)ラットにおける水酸化反応を再検討したところ、新たにDCAの1β-水酸化が進行することを見出した。また、炭素数27の高級胆汁酸においても1β-水酸化が進行し、胎児性胆汁酸の新規生成経路の存在が示唆された。カニクイザル及びラットにおける1β-水酸化酵素の基質特異性は非常に類似していることが明らかとなった。
未だに未同定であるIEN型IgA天疱瘡と抗p200類天疱瘡の抗原解析

プロテオミクス手技を用いて、抗p200類天疱瘡の抗原がラミニンガンマ1であることを証明し、そのリコンビナント蛋白を作成して、ELISA法を開発した。IEN型IgA天疱瘡の自己抗原がKU8細胞に高発現していることを示し、この培養細胞とプロテインMセファロースを用いた新しいIgA免疫沈降法を開発した。二次元電気泳動、免疫ブロット法、質量解析で、IgA secretary componentを同定した。まず、抗p200類天疱瘡抗原のp200の同定のために、真皮抽出液を抗原源として用いて、等電点電気泳動とSDS-PAGEによる二次元電気泳動を行った。二枚同時に泳動し、一枚のゲルはニトロセルロース膜に転写し、免疫ブロット法によりこの血清が反応する蛋白のスポットを検出した。その後、プロテオミクス手技を用いてp200を同定した。すなわち、もう一枚の二次元電気泳動で展開したゲルをクマシー染色した。免疫ブロット法で検出したスポットに一致する蛋白をゲルから切り出して、分離したタンパクを、ゲル内トリプシン処理、フラグメンテーションを行い、ペプチドを溶出した。マススペクトロメトリー解析により得られたパターンについて、ヒトゲノムデータベースから遺伝子のプロファイリングを行ったところ、p200がラミニンガンマ1であることが示された。その後、抗ラミニンガンマ1モノクローナル抗体を用いた二次元電気泳動の免疫ブロット法で、この抗体が、患者血清と同じスポットを染色したことから確認した。さらに、各種のラミニンガンマ1のリコンビナント蛋白を用いた免疫ブロット法で、患者血清がこれらの蛋白に反応することを確認した。そして、患者血清が表皮基底膜に反応するが血管基底膜に反応しないことを証明するために、ヒト大血管から得た抽出液と真皮抽出液の免疫ブロット法を比較し、患者血清が、皮膚のラミニンガンマ1には強く反応するのに対し、血管のラミニンガンマ1には反応しないことを見出した。同時に、IEN型IgA天疱瘡の抗原の同定のために、先ず、未固定のケラチノサイト(KU-8 cell)の培養において、IEN型IgA天疱瘡の抗原が産生されていることを蛍光抗体法で確認した。来年度は、新しいIgA抗体用の免疫沈降法を開発し、プロテオミクスの手技を用いて抗原分子の同定を試みる予定である。はじめに、抗p200類天疱瘡の抗原がラミニンガンマ1であることをプロテオミクス手技で同定したので、次に、マウスのラミニンガンマ1のC末端部をコードするcDNAを単離し、大腸菌発現系を用いて、リコンビナント蛋白を作成した。このリコンビナント蛋白をラビットに免疫して特異抗体を作成した。このラビット血清は、蛍光抗体法と免疫ブロット法で、非常に高い抗体価の特異抗体を有していることを確認した。この抗血清を多数の新生マウスに投与して水疱形成を生じる可能性を検討した。その結果、この特異抗体がマウスの基底膜部に反応することを確認し、患者皮膚と同様の炎症反応を検出した。しかしながら、マウスにはっきりした水疱形成が見られなかったことから、今後さらに、抗原蛋白を直接マウスに反復投与する動物モデルを行うこととした。IEN型IgA天疱瘡の抗原解析に関しては、免疫ブロット法と免疫沈降法を用いた2次元電気泳動法で、多数の患者血清が、約120kDaの分子量の蛋白と特異的に反応することを見出した。この蛋白スポットを質量解析で解析し、その蛋白がケラチノサイトの膜蛋白であることを同定した。この蛋白について、特異抗体を作成し、その特異抗体の反応を患者血清の反応と比較して、実際の抗原蛋白である可能性を検討した。すなわち、二次元電気泳動法で、患者血清と特異抗体が反応するスポットが同一であるかどうか確認し、免疫電顕法で、患者血清と特異抗体が反応する抗原の超微細構造が同一であるかどうか確認した。その結果、この蛋白が自己抗原である可能性が高いことを見出した。さらに、次年度は、確認のための追加の生化学的検査を行う。一方、この蛋白以外にも、複数の患者血清の反応する蛋白を同定した。今後、これらの蛋白についても、プロテオミクス手技を用いて蛋白を同定し、その蛋白が自己抗原であることの確認検索を行う。抗p200類天庖瘡の抗原がラミニンガンマ1であることをプロテオミクス手技で同定したので、ラミニンガンマ1の全長をコードするcDNAを、3分割して、PCR法で単離した。そのcDNAを大腸菌発現系ベクターに組み込み、リコンビナント蛋白を作成した。それぞれのリコンビナント蛋白に対する患者血清の反応性を免疫プロット法で確認した。その後、これらのリコンビナント蛋白を用いたELISA法を作成し、現在、至適条件を検討中である。IEN型IgA天庖瘡の抗原解析に関しては、まず、新しいIgA抗体用の免疫沈降法を開発した。

各種の培養細胞を、蛍光抗体法で検討し、KU8細胞が最も多くの自己抗原蛋白を発現していることを見いだし、この細胞を用いることを決定した。さらに、免疫沈降に用いるIgAに特異的に結合する担体を多数検討し、なかでもジャカリンセファロースとプロテインMセファロースについて詳細に検討した。その結果、プロテインMセファロースが最も特異的にIgAに結合することを見いだした。さらに、ビオチン標識細胞による一次元電気泳動を用いた免疫沈降法で、候補として、75kDa付近に2種の候補蛋白を検出した。しかし、この方法では、免疫グロブリン蛋白と分離できなかったため、2次元電気泳動法を用いて展開した蛋白で免疫プロット法を行い、この蛋白スポットを質量解析で解析した。その結果、ひとつはトランスフェリン関連膜蛋白であり、もうひとつは、IgA secretary component関連蛋白であった。その後、この2種の蛋白のcDNAをPCR法で単離した。そのcDNAを有核細胞発現系ベクターに組み込み、各種の培養哺乳細胞に導入した。現在、発現した蛋白に対する、多くの患者血清の反応を検討し、これらの蛋白が真の自己抗体である可能性を検討中である。
帰納推論と類推によるソフトウェア再利用方式の研究

本研究の目的は、仕様とドキュメント付きのプログラム群を使ったプログラムの再利用方式を、帰納推論と類推を用いて確立し、その方式を実現することであった。本研究では、プログラムの再利用方式を次のように捉えた。(1)所期の「プログラム」(R)に類似したプログラムを仕様やドキュメントを対象にして検索する。この段階でプログラムの抽象化による索引付けも使う。(2)検索された1つのプログラム(P)に何個かの例を与えて、類推システムを走らせる。(3)成功した例で使われたPの節を類比に基づいて変換して取り込み不完全なプログラム(Q)を作る。(4)Qを出発点にして、b)で失敗したプログラムも含めた例を用いて帰納推論により所期のプログラムRを作成する。(1)の検索には、文献情報検索システムにおける手法が、また抽象化には定理の自動証明における抽象化戦略が有効であることが判明した。(2)、(3)の類推システムのために、確定節を対象にした類推理論を展開し、本研究費で購入したエンジニアリング・ワークステーション上に構築した。また、この類推理論においては、推論のソース領域の切り出し法が明確でなかったので、そのことを明確にした新しい理論を構築し、負の事実を使うことにより推論の妥当性を主張できるようにした。(4)の帰納推論として、論理プログラムを対象にした双方向の精密化演算子を使う方式を提案し、その完全性を示した。この帰納推論の特徴は、最も一般的なプログラムや最も特殊なプログラムから出発するのでなくて、中間のプログラムから出発できる点にある。(5)こうした推論の効率化に関して、並列計算量理論の立場から、体系的な研究を展開し、効率的に並列化可能な問題、不可能な問題を組織的に示せる定理を導き、さらに、並列化のためのアルゴリズムを与えた。本研究の目的は,仕様とドキュメント付きのプログラム群を対象にしたソフトウェアの再利用を,帰納推論と類推の応用による知的問題解決として捉えて,その問題点を究明し,方式を実現することである.この目的を達成するために,本年度は次の各点に重点を置き,成果を得た.(1)論理型言語PRologによる典型的なプログラムを作成し,再利用方式の実験対象としてのソフトウェアを整備した.(2)仕様とドキュメントからキーワードを抽出する一種の情報検索システムを研究した.情報検索システムとしては,代表者が15年程前に研究開発していた研究者ファイルを用いる多段階情報検索システムMIRーRFの方式が,論理プログラムと良くなじみ,有効であることを明かにした.(3) Prologプログラムの抽象化による分類法に関する基礎的研究を行い,その可能性と限界について成果を得た.(4)類推により出発点となる論理プログラムを選出して,上向き・下向きの双方向精密化オペレータによる帰納推論を使うプログラム開発のための基礎研究を行い,基本的な方式を確立した.(5)帰納推論と類推の並列化及び計算量に関しては,グラフを対象とした効率的に並列化可能が否かに関する体系的で深い研究成果を得た.この研究により,多くの問題が効率的に並列化不可能であることが判明し,また効率的に並列化可能な具体例も数多く得られた.上記研究の他に,パタン照合アルゴリズムを駆使したテキストデータベース管理システムSIGMAを全面改訂した.その際に,プログラム開発の効率化のために,類似したプログラム部品を有効に使うためのマクロFortranを開発しそれを利用した.本研究の目的は、仕様とドキュメント付きのプログラム群を対象にしたソフトウェアの再利用を、帰納推論の類推を活用した知的間題解決の問題として捉えて、そのための基礎を確立した再利用の方式を実現することである。

この目的を達成するために、昨年度の成果をもとにして本年度は以下のような研究成果を得た。(1)論理プログラムを対象にした双方向の精密化による帰納推論方式を提案して、その完全性の証明を与えた。本研究によるソフトウエアの再利用による開発の基本的な手順は次の通である。(a)開発しようとしているプログラムに類似したプログラムを仕様やドキュメントを対象にして検索してくる。(b)この類似した1つのプログラム(P)に何個かの例を与えて、類似によりプログラムを走らせる。(c)成功した例に対して使用されたPの節をその時の類比(対応付け)に基づいて変換し取り込む(Q)、(d)この取り込まれたQを出発点にして更に例を用いて帰納推論により所期のプログラムRを開発する。(1)の研究はQからRの誘導が双方向の精密化演算子を使う帰納推論で可能であることを示したものである。(2)類推の理論を推論の妥当性の概念が極く自然に導入できるようにし、また最近のRusselによる決定則(determinat-ion)の概念を包括できる形に拡張した。特徴的なことは類推の対象として領域に関する否定的事実を導入し、明らかに的外れな類推を排除できるようにした点である。(3)推論の並列可能性について研究し、並列化のアルゴリズムを与え、同時に並列化によって効率化できない多くの問題を提示した。