hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
Approximate Computing ネットワークの研究

本年度は,まず,複数アプリケーションが混在する環境で,通信遅延を改善しながら、消費電力面で最適なネットワークを構成し,利用する技術を検討した.具体的には,(1)並列ジョブの計算ノードへのマッピング,(2)ソフトエラーの発生機会を減らすべくホップ数を削減する最適化を施した集合通信技術の二つを開発し,それらの有効性を評価した.次に,MapReduceを用いた並列処理系の事例を示した.具体的には,性能のボトルネックになる「もっとも処理の遅いノード」に対する処理技術の開発した.すなわち,FPGAベースの40Gbit Ethernetスイッチで代理応答するシステムを構築し,有用性を評価した.最後に,データセンタおよびHPC利用のために通信技術の最新技術動向を調査し,最新の光ネットワークアーキテクチャへの技術移転の方法を示した.現在,光送受信機技術に関して、400Gbps超通信を想定したショートリーチへのデジタルコヒーレント技術適用と簡易FEC(Forward Error Correction)技術の開発が活発化している.これらのデジタルコヒーレント技術と簡易FEC技術は,要求された信頼性を満たしながらも,電力と性能面での最適化を行うため,本研究で提案しているApproximateネットワーク技術の考え方が適用可能である.つまり,シリコンフォトニクス光スイッチを用いる場合の光経路品質,特に,挿入損失と光増幅器配置について,本成果が活用できる可能性が高いという結論にいたった.平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では,センサー観測データやソーシャルデータ処理に代表されるビッグデータ計算を対象にして,情報の価値に応じた許容誤差でデータ転送することで,通信遅延比,エネルギー性能比を向上させるApproximate Computingネットワークを追求している.本年度はまず,議論の前提である(エラーが生じても)再送しない技術の位置付けを明瞭にした.低信頼なハードウェア資源を用いて高信頼な計算処理を行う高信頼コンピューティング技術は,システム多重化やエラー検出訂正機構を用いて従来から幅広く行われてきた.一方,Approximate Computingネットワークはエラー(誤差)を許容する.つまりビットエラーが生じた場合にも,そのまま処理を続行する点を利用することが特徴である.次に,その点を最大限に活用するApproximate Computingネットワークの要素技術を検討した.具体的には,情報の価値に応じたエラー耐性可変符号化,高スペクトラム効率・低い雑音耐性変調方式やその点を活用するネットワークアーキテクチャを研究開発した.まずビット列から数値の符号化を工夫することで,ビットエラーがもたらす転送データ値の誤差を最小化する方式を開発した.対象とする並列アプリケーションにおいてプロセス間通信の転送データのフォーマットであるIEEE754浮動小数点数表現における符号部,指数部,仮数部の各ビットエラーがもたらす数値誤差は均一ではない.そこで,我々はビットエラーがもたらすアプリケーションの転送データの数値への影響を最小化するように符号部,指数部の上位ビットに対し直角位相振幅変調の一部の符シンボルのみを用いることとして,精度と性能のトレードオフを探求し,その点を活用する最新のテクノロジを用いたネットワークアーキテクチャを検討した.当初の計画通り,情報の価値に応じたエラー耐性可変符号化,高スペクトラム効率・低い雑音耐性変調方式を開発し,初期評価から定量的に有効性を示すことができた.本研究では大規模並列計算機の新たなネットワークアーキテクチャとして、一定のビット誤りを許容するApproximateネットワークを提案、探求している。Approximateネットワークは、既存のネットワークと比較して広帯域かつ低レイテンシであるため、アプリケーションの高速化に有効である。しかし、Approximateネットワークを活用した上で正しい計算結果を得るためには、アプリケーション側の対応が必要である。さらに、アプリケーション中で許容できる誤りの大きさとApproximateネットワークのパラメータに依存して、実行性能は大きく変化する。そこで、本年は情報の価値に応じたエラー耐性と符号化について検討した上で、MPIとMapReduceを用いた一部の並列計算が完動するように改良を行った。具体的にはApproximateネットワークを用いてアプリケーションを実行する環境において、高速動作を可能とするアプリケーション側の実行パラメータを発見するチューニング手法を開発した。さらに、MapReduceの性能ボトルネックである遅延タスク(straggler)の問題に対処すべく、ネットワークスイッチにおける近似計算によって、遅延タスクの代理応答を実現した。これは、Mapフェイズの遅延タスクを検出し、その結果をネットワークスイッチ上で近似的に計算する。シミュレーション評価の結果、この近似計算による精度の低下は7%に留まることがわかった。また、これを10Gbit Ethernetインタフェースを有するFPGAを用いて実装することで、10Gbpsまでの通信量に対応する。NetFPGA-10Gボードを用いた実機評価の結果、10Gbpsの96%の通信量を保って機能実装することができた。当初の計画通り、情報の価値に応じたエラー耐性技術と符号化を開発し、MapReduceおよびMPIで記述された並列アプリケーションが完動するように精度と実行時間のトレードオフを追求することで高速実行を可能とした。そして、Approximateネットワークにおいて、このチューニングに基づくアプリケーションの設計方法を示した。よって、おおむね順調に進展していると判断した。本年度は,まず,複数アプリケーションが混在する環境で,通信遅延を改善しながら、消費電力面で最適なネットワークを構成し,利用する技術を検討した.具体的には,(1)並列ジョブの計算ノードへのマッピング,(2)ソフトエラーの発生機会を減らすべくホップ数を削減する最適化を施した集合通信技術の二つを開発し,それらの有効性を評価した.次に,MapReduceを用いた並列処理系の事例を示した.

具体的には,性能のボトルネックになる「もっとも処理の遅いノード」に対する処理技術の開発した.すなわち,FPGAベースの40Gbit Ethernetスイッチで代理応答するシステムを構築し,有用性を評価した.最後に,データセンタおよびHPC利用のために通信技術の最新技術動向を調査し,最新の光ネットワークアーキテクチャへの技術移転の方法を示した.現在,光送受信機技術に関して、400Gbps超通信を想定したショートリーチへのデジタルコヒーレント技術適用と簡易FEC(Forward Error Correction)技術の開発が活発化している.これらのデジタルコヒーレント技術と簡易FEC技術は,要求された信頼性を満たしながらも,電力と性能面での最適化を行うため,本研究で提案しているApproximateネットワーク技術の考え方が適用可能である.つまり,シリコンフォトニクス光スイッチを用いる場合の光経路品質,特に,挿入損失と光増幅器配置について,本成果が活用できる可能性が高いという結論にいたった.順調に進んでいるため,大幅な計画の変更は必要としない.当初の計画通り,情報の価値に応じたエラー耐性可変符号化,高スペクトラム効率・低い雑音耐性変調方式を発展させ,イベントドリブンシミュレーションによる定量的な評価を行い,その有効性を様々なアプリケーションに対して提示する.順調に進んでいるため、大幅な計画の変更を行う必要はないと判断した。当初の計画通り、情報の価値に応じたエラー耐性、符号化と伝送技術、非同期通信関数の開発と、過去2年間の開発要素技術の統合を進める予定である。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。研究分担者の松谷宏紀先生(慶大)がH29.4.1付けで准教授(H28年度は講師)となりました.本報告では所属は准教授としてますが,講師の方がよければご指示ください.平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
加齢に伴う経時的変化に対応した発達障害の鑑別診断補助システムの開発

発達障害のうち不注意や多動・衝動性といった特異性を呈するADHD児の重症度について、脳機能計測法を用いて定量化する手法を考案した。さらに、機械学習を解析に適用することで飛躍的に診断予測精度を向上させた。本研究では、さらに他の発達障害であるASDの重症度測定法を加えることで、両者の鑑別診断補助システムを開発することを目的とする。ADHDとASDでは中核症状や介入方法は全く異なるが、主観的には同じ発達障害として混同されやすく判別が困難なため、本システムの有用性は非常に高いといえる。また、小児に加えて成人や健常高齢者を比較対象とすることで、加齢に伴う経時的変化に対応するシステムを構築する。
シネフィリーの時代におけるフランス映画批評の総合的研究

今年度の研究実績は、ヌーヴェル・ヴァーグ誕生前後のおよそ四半世紀(1944-68年)のフランスにおける映画批評の展開のうち、とりわけアンドレ・バザンとジャン=リュック・ゴダールに焦点を当てたもので、主として以下の2点にまとめられる。(1)1940年代後半の映画批評における論争的なテーマの一つであった「脚色」を取り上げて、当時の言説的な布置を確認した。映画批評家アンドレ・バザンがその重要論考「脚色、あるいはダイジェストとしての映画」(1948年、未邦訳)において、文学作品から映画への「脚色」が軽んじられる当時の一般的な状況にどのように抗っていたのかを、同論文の翻訳および解題を通じて確認した。また、バザン研究の第一人者であるダドリー・アンドルーの最新のバザン研究を共訳するとともに、バザンの最重要論考の一つ「写真映像の存在論」における運動と不動のテーマについての研究発表を行った。(2)1950年代に映画批評家として活動し、その後、ヌーヴェル・ヴァーグの監督となったゴダールの新作『イメージの本』(2018)を仔細に読み解き、もっぱら過去の映画の引用によるコラージュから構成される本作が、どの程度まで、ゴダール自身の過去の活動、とりわけ1950年代の批評活動に由来しているのかを考察した。日本公開時の劇場パンフレットにも翻訳、執筆、資料提供などで協力したほか、2019年度に本作をめぐる論考も公表予定である。平成30年度にはバザンとゴダールに特化して研究を行ったため、計画時に予定していたそれ以外の批評家たちの言説に十分な配慮を行うことはできなかった。その一方で、平成31年度に予定していたフランス映画批評史の論争的なトピックの具体的な検討作業を「脚色」に即して行ったため、全体としてはおおむね順調に進展していると判断する。研究実績の概要で挙げた(1)については、今年度明らかにしたバザンの脚色論が、映画批評史に照らしてどのような意義を持つかについて更に検討するなど、次年度以降も主要な研究対象に据えていくつもりである。また、それにとどまらず、バザン以降の世代の批評活動(特にゴダール、エリック・ロメール、ジャック・リヴェット、セルジュ・ダネー)についても、読解作業を進める予定である。今年度の研究実績は、ヌーヴェル・ヴァーグ誕生前後のおよそ四半世紀(1944-68年)のフランスにおける映画批評の展開を通覧するための最初の作業として着手されたもので、主として以下の2点にまとめられる。(1)映画批評家アンドレ・バザンの最初期(1940年代前半)の活動、特にバザンの最重要の理論的テクストといえる「写真映像の存在論」に焦点を絞り、2015年に公表されたその草稿の一部(「写真映像の存在論(第一稿)」)の翻訳・注釈・解題、そして同テクストと密接な関連をもつ二篇(「現実主義的な美学のために」「リアリズムについて」)の翻訳および解題を手がけた。その上で、特に上記の草稿の生成研究的な読解を中心に据えた論考「パランプセストとしての「写真映像の存在論」ーマルロー、サルトル、バザン以前のバザン」を執筆した(すべて『アンドレ・バザン研究』第2号所収、6-55頁)。これらの作業を通じて、バザンがその活動の最初期にどのような批評的プロジェクトを構想し、それがどのように以降のフランス映画批評史を規定したかを確認した。(2)1950年代に映画批評家として活躍し、その後、ヌーヴェル・ヴァーグの映画監督となったジャン=リュック・ゴダールに照準を合わせて、1950年代フランス映画批評における「ヒッチコック論争」がどのようにゴダールの後年の作品に谺しているか、という観点も含めた学会発表「ゴダールの読むヒッチコックー『映画史』のヒッチコック読解をめぐって」を行った。平成29年度には、『レクラン・フランセ』や『カイエ・デュ・シネマ』をはじめ、コーパスとなる雑誌等の調査を通じて、フランス映画批評史の論争的なトピックを通覧し、整理する予備作業を行うつもりであったが、その作業は若干遅れている。しかし、平成30年度以降に行う予定だったバザン読解、およびゴダールの批評の読解を先行して実施したため、トータルではおおむね順調に進展していると判断している。

(2)1950年代に映画批評家として活動し、その後、ヌーヴェル・ヴァーグの監督となったゴダールの新作『イメージの本』(2018)を仔細に読み解き、もっぱら過去の映画の引用によるコラージュから構成される本作が、どの程度まで、ゴダール自身の過去の活動、とりわけ1950年代の批評活動に由来しているのかを考察した。日本公開時の劇場パンフレットにも翻訳、執筆、資料提供などで協力したほか、2019年度に本作をめぐる論考も公表予定である。平成30年度にはバザンとゴダールに特化して研究を行ったため、計画時に予定していたそれ以外の批評家たちの言説に十分な配慮を行うことはできなかった。その一方で、平成31年度に予定していたフランス映画批評史の論争的なトピックの具体的な検討作業を「脚色」に即して行ったため、全体としてはおおむね順調に進展していると判断する。研究実績の概要で挙げた(1)については、今年度明らかにしたバザンの最初期の活動が、映画批評史に照らしてどのような意義を持つかについて更に検討するほか、バザンと他の批評家たち(特にジョルジュ・サドゥールら、先行世代の批評家たち)の論争についても調査するなど、次年度以降も主要な研究対象に据えていくつもりである。また、それにとどまらず、バザン以降の世代の批評活動についても、読解作業を進める予定である。研究実績の概要で挙げた(1)については、今年度明らかにしたバザンの脚色論が、映画批評史に照らしてどのような意義を持つかについて更に検討するなど、次年度以降も主要な研究対象に据えていくつもりである。また、それにとどまらず、バザン以降の世代の批評活動(特にゴダール、エリック・ロメール、ジャック・リヴェット、セルジュ・ダネー)についても、読解作業を進める予定である。次年度使用額が生じた理由は、フランス映画批評史に関する一次資料の調査のために平成29年度に計画していた外国出張を、次年度以降に繰り延べたためである。平成30年度には、当該年度分として請求した助成金と合わせて、主にフランス映画批評史関連文献の購入、海外(フランス)における一次資料の調査を行う予定である。次年度使用額が生じた理由は、当初予定していたフランス映画批評史に関する文献(雑誌等の一次資料)の購入を、古書市場における流通状況に鑑みて一部見合わせたことによる。平成31年度には、当該年度分として請求した助成金と合わせて、文献購入費用に充てるつもりである。
環境発がん性物質によるタンパク質付加体の解析と生体影響

発がん性物質である3-ニトロベンゾアントロン(NBA)が,タンパク質についてどのような修飾を行うかを明らかとすると共に,その生体影響を明らかにすることを目的とする。NBAはタンパク質構成成分である,リシン,システイン,トリプトファンに修飾を行い,そのうちリシン修飾については,その化学構造を別途合成により明らかとした。これらはヒストン修飾も行うことも明らかとした。しかしながら,生体内での検出は感度の問題もありできなかった。本研究では,「発がん性物質によるタンパク質の修飾とその生体影響」を明らかにすることを目標とする。特に新規発がん性物質である3-ニトロベンゾアントロン(3-NBA)や大気中の発がん性物質として広く知られているベンゾピレン(以下BaP)などを用い,(1)タンパク質(アミノ酸)-発がん性物質の構造未知の付加体の化学構造の決定,(2)発がん性物質の「化学構造,反応性の違い」と「タンパク質付加体の生成条件,種類」との関連,(3)生体試料中の標的タンパク質および修飾アミノ酸の位置の同定といったこれまで未解明の問題を解明し,さらに(4)タンパク質付加体の細胞内観測を行うことを目的とする。本年度は3-NBAの代謝活性化体であるN-acetyl-3-hdroxyaminobenzanthroneとトリプトファンとの反応,およびピストンとの反応について検討を行った。トリプトファンとの反応では,LC-MSによる解析により,いくつかの付加体ピークを確認することが出来たが,末端アミノ基との反応生成物が確認されたため,アミノ基を保護した基質が今後の解析に必要であることが分かった。一方,ヒストンとの反応では,反応後回収した,ピストンが化合物によると推定される着色を示したが,トリプシン処理後のHPLC解析では有為な付加体ピークを見いだすことが出来なかった。そのため,今後,タンパク質の量や加水分解方法について,詳細な検討をおこない,付加体のピークの同定を行なう。本年度は3-NBAの代謝活性化体であるN-acetyl-3-hdroxyaminobenzanthroneとトリプトファン,システイン,リシンとの反応,およびヒストンとの反応について検討を行った。3種類のアミノ酸はいずれも付加体由来のピークをLC-MSにより確認した。システインおよびリシンと反応生成物はトリプトファンよりも10倍程度収率が多いことを確認した。リシンに注目し,推定されるアミノ酸-NBAの付加体の別途合成方法の開発を行った。別途合成には,BINAPを用いるアリルアニメーションが有効であることが判明した。得られた標準物質を用い,LC-MSによる確認を行ったところ,リシンはNBAの2位と側鎖のアミノ基が共有結合している化合物であることが明らかとなった。この化合物はヒストンとNBAの活性体との反応により生じることも明らかとした。特に新規発がん性物質である3ーニトロベンゾアントロン(3-NBA)や大気中の発がん性物質として広く知られているベンゾピレン(以下BaP)などを用い,1タンパク質(アミノ酸)ー発がん性物質の構造未知の付加体の化学構造の決定,2発がん性物質の「化学構造,反応性の違い」と「タンパク質付加体の生成条件,種類」との関連,3生体試料中の標的タンパク質および修飾アミノ酸の位置の同定といったこれまで未解明の問題を解明し,さらに4タンパク質付加体の細胞内観測を行うことを目的とする。昨年度までに3-NBAの代謝活性化体はアミノ酸のトリプトファン,システイン,リシンと反応を行うことが明らかとなった。またBINAPを用いるアリルアニメーションにより,リシンーNBA付加体の合成をおこない,その付加体がヒストンとNBAの活性体との反応により生じることも明らかとした。そこで,培養細胞(HepG2)を用いて,NBA処理後,総タンパク質を回収し,1N塩酸70度で処理した後,炭酸水素ナトリウム溶液で中和したものをLCーMSによりアミノ酸ーNBA付加体の解析を行った。しかしながら,タンパク質付加体として,リシンーNBAの明瞭なクロマトグラムピークを得ることができなかった。一方,他のアミノ酸付加体の存在する可能性があるため,それらの標準物質の合成等の必要性が明らかとなった。また,大気汚染物質であるフェナレノンは紫外線照射下で細胞分裂の阻害を誘導することが示唆されたため,このタンパク質付加体についても同様に検討を行ったが,LC分離により,明瞭なタンパク質付加体の存在を示すことができなかった。

アミノ酸と発がん性物質による付加体構造が決定された。また種々のアミノ酸と効率よく反応することも明らかとし,研究計画はほぼ順調に進行している。24年度が最終年度であるため、記入しない。今後.,in vivoにおける生成物の確認を行う必要があるが,その際,検出器の感度の問題等により,in vivoにおける生成物の定量が困難である可能性がある。より効率的な解析方法が今後必要となる。
不均衡変異導入ミューテーターマラリア原虫による超加速進化モデル実験系の構築

本研究では、DNAポリメラーゼδの校正機能を欠損させることによって高頻度に突然変異を発生するネズミマラリア原虫Plasmodiumberghei(ミューテーター原虫)を用い、原虫の進化を予測する進化モデル実験系の構築を目指した。ミューテーター原虫に生じた変異をゲノムワイドに解析した結果、変異率は対照原虫よりも75-100倍上昇していた。また、サルファ剤耐性試験の結果から、ミューテーター原虫は薬剤耐性の予測を可能にする新たな研究手法となり得ることが明らかになった。マラリアは毎年約2億人の患者と80万人の死者を出している原虫感染症で、その制圧に向は新規抗マラリア薬が希求されている。しかし、それらが開発されたとしても早晩、耐性を示す原虫株が出現することが予想される。しかし、現在の研究手法では耐性の原因遺伝子変異と耐性原虫の出現頻度を実験的に予測することは不可能で、今後導入される新規薬剤をより有効に使用するためにはそれらを予見する新たな手法の開発が必要となる。私たちは最近、DNAポリメラーゼδの校正機能を欠損させ、高頻度に突然変異を発生するネズミマラリア原虫Plasmodium berghei(ミューテーターマラリア原虫:PbMut)を作製した。本研究ではこのミューテーター原虫を用い、原虫の進化を定量的に予測できる超加速進化モデル実験系の構築を目指した。変異型および野生型DNAポリメラーゼδをそれぞれ導入したPbMutおよび対照原虫(PbCtl)を一週間毎にマウス継代をくり返し、第42-45代、第82-83代、第122代においてクローンを得た。各世代について1-2クローンずつHiSeqシステムを用いてゲノムシーケンシングを行った結果、PbMutの塩基置換率は1.2-1.6×10^<-8>/bp/dayで、PbCtlよりも75-100倍高かった。サルファドキシンで(Sd)耐性原虫を創出するため、PbCtlで原虫が消失する条件で第91代のPbMutにSd投与を行ったところ、一部のマウスで再燃が生じた。その原虫株では熱帯熱マラリア原虫でSd耐性に必須とされているジヒドロプテロイン酸合成酵素のアミノ酸437番目のAla→Gly変異と同一の変異が認められた。本研究から、マラリアミューテーターが人為的変異原を用いない自然に近い状態での薬剤耐性出現の予測をラボにおいて可能にする新たな研究手法となり得ることが明らかになった。
三日熱マラリア原虫感染赤血球のロゼット形成と病原性

ヒトに感染する三日熱マラリア原虫の感染赤血球が非感染赤血球に接着する現象(ロゼット形成)の起因となる原虫分子を明らかにし、病原性との関連を解析する研究である。マラリア流行地にてロゼット形成試験を行い、それと関連する原虫接着分子候補を検討したが、明らかなものは見られなかった。一方、マラリア患者体内には接着分子候補の一つに対する抗体があること、また、この分子にはヒト免疫によると思われる正の淘汰圧がかかっていることを明らかにできた。マラリアは世界中で年間2-3億人の感染者、150万人の死者を出す重大な感染症である。最も重篤な症状を起こす熱帯熱マラリア原虫に比べて、死亡率が高くない三日熱マラリアは、優先度が低く見られがちであるが、他の感染症との合併による間接的な死亡や体力低下に伴った生産性の低下による経済的損失が多大で、東南アジアを中心に非常に問題となっている。マラリア原虫はヒト体内では赤血球内で増殖するが、熱帯熱マラリア原虫は感染した赤血球の表面に原虫由来の接着物質を発現し、脳の末梢血管内壁に接着することで重症化し、また、未感染の正常赤血球にも接着し(ロゼット形成)、病原性を高める。一方、三日熱マラリア原虫もロゼット形成を起こすことを海外共同研究者のUdomsangpetch博士らが見出し、病原性との関連が予想された。ロゼット形成に関与する三日熱マラリア原虫のリガンドは、"Vir"と呼ばれる分子量約35kDのタンパク質だと考えられているが、ゲノム解析により、Virはゲノム中に数百のコピーをもつ多重遺伝子族にコードされることがわかってきた。まず、数百もあるVirのうち、どのような型が転写発現されているのかを明らかにするために、流行地で得た三日熱マラリア原虫からRT-PCR増幅し、塩基配列の同定を行った。現在も、症例数を増やして解析を行っている。また、(2)ロゼット形成に関与する特定の型のVirがあるのかどうかについて検討を行った。最も重篤な症状を起こす熱帯熱マラリア原虫に比べて、死亡率が高くない三日熱マラリアは、優先度が低く見られがちであるが、東南アジアを中心こ非常に問題となっている。熱帯熱マラリア原虫は感染した赤血球の表面に原虫由来の接着物質を発現し、未感染の正常赤血球にも接着して(ロゼット形成)、病原性を高める。一方、三日熱マラリア原虫もロゼット形成を起こすことが報告され、病原性との関連が予想されている。ロゼット形成に関与する三日熱マラリア原虫のリガンド"Vir"はゲノム中に数百のコピーをもつ多重遺伝子族にコードされることがわかってきた。本年度も、Virのうち、どのような型が転写発現されているのかを解明するために、タイの流行地の患者から得た三日熱マラリア原虫から、RNAeasyを用いて原虫RNAの抽出をおこった。原虫RNAから逆転写PCR増幅法によりVir遺伝子をPCR増幅し、塩基配列の解析を行った。また、ロゼット形成に関与する特定の型のVirがあるのかどうかを検討するために、三日熱マラリア感染赤血球と正常赤血球を混ぜて、ロゼット形成の有無についての検討を行った。一方、三日熱マラリア原虫を含む、他のサルやネズミに感染するマラリア原虫種もロゼット形成を起こすため、ロゼット形成はマラリア原虫の哺乳類宿主体内で重要な役割を果たしていることが予想される。ロセット形成に関与する三日熱マラリア原虫のリガンドは、ゲノム上に約300のメンバーを持つ"Vir"と呼ばれるタンパク質や"Vir"と非常に近い構造をもち、ゲノム上に2つのメンバーがある"PvSTP"と呼ばれるタンパク質と予想されている。本年度は、300のメンバーがあり、個々の遺伝子座ごとの解析が困難なVirに比して、PvSTPが2つのメンバー(PvSTP1とPvSTP2)しかゲノム上にないことに着目し、PvSPについて解析を進めた。

PvSTP1とPvSTP2の細胞内・細胞外領域の組換えタンパク質を作成し、ELISAにてこれらの組換えタンパク質に対するタイの流行地患者血清の反応性を確認することができた。また撫本の作成を試み、PvSTP2の細胞外領域に対する抗体を得ることができた。この抗体がロゼット形成阻害活性を有するかどうかの計画を策定した。
胚性幹細胞におけるHEXによる肝細胞への分化誘導と機能解析

今回ES細胞において安定したHexの発現を行うために,Doxにより遺伝子発現を誘導しえるES細胞(Ainv18)(Kyba M. et al. Cell 109 29-37,2002)を用いる。このtet0の下流にHex cDNAを導入することで、Doxの添加でHexを過剰発現するES細胞(tet-Hex ES細胞)を作成した(Kubo Blood 105,4590-4597,2005).無血清培養条件下でアクチビンを2-6日まで添加することで内胚葉を誘導後に、Doxを添加してHexの過剰発現を誘導する。内胚葉誘導時期である6-10日にHexを過剰発現させるとアルブミン遣伝子が発現することが分かった。一方、持続的に22日まで発現させると、アルブミンの発現が低下することから一過的なHexの発現が重要と考えられた、また、成熟肝細胞のマーカーであるCpase, TAT, Cyp7alなどの発現も確認した。また、免疫染色施行してアルブミン陽性細胞を認めた。さらに我々は、これらの細胞上清を用いて、アルブミン、トランスフェリンを測定し、Hexを発現させた群でのみアルブミンやトランスフェリンの分泌を認めた。さらに、Hexを過剰発現した細胞とHexの過剰発現のない細胞の比較、ならびにHex+/+の細胞を14日間肝細胞条件で培養した群とHex-/-の細胞を14日間肝細胞条件で培養した群とをマイクロアレイで比較して、Hexの下流遺伝子を検索した。これらの解析により、albumin, transferrinなどの血清蛋白、apolipoproteinなどのような脂質、fibrinogenなどの凝固関連因子などがHexにより制御されていることが明らかにされた。今回ES細胞において安定したHexの発現を行うために,Doxにより遺伝子発現を誘導しえるES細胞(Ainv18)(Kyba M. et al. cell 109 29-37,2002)を用いる。このES細胞は、安定した遺伝子発現を行うことが知られているROSA遺伝子座にrTA、ハウス・キーピング遺伝子であるHPRT遺伝子座にtetOがそれぞれ導入されたES細胞である。このtetOの下流にHex cDNAを導入することで、Doxの添加でHexを過剰発現するES細胞(tet-Hex ES細胞)(Kubo A.et al.105,4590-4597,2005)を使用した。無血清培養条件下でアクチビンを2-6日まで添加することで内胚葉を誘導後に、Doxを添加してHexの過剰発現を誘導する。このDoxの添加濃度、時期、期間を検討し、14日後に細胞を回収してRNAを抽出する。逆転写後にreal time PCRを用いてアルブミン遺伝子発現量を定量し、どういったHexの発現方法が最も肝細胞誘導に効率的かを検討した。これにより、内胚葉誘導時期であるEB分化6-10日目にHexを発現した群で最も強いアルブミン遺伝子発現量を認めた。また、免疫組織学的検討により、Hex発現群で強いアルブミン染色を認めた。2.機能解析アルブミン、トランスフェリン分泌;これまでの報告では、ES細胞由来の肝細胞がRT-PCRによりアルブミン遺伝子を発現していること、Western blottingにより細胞内にアルブミン蛋白が存在することなどが示されている。しかし、機能的にアルブミンを分泌しているという報告はない。そこで今回、細胞上清をELISAにより測定することでその分泌能を検討した。これにより、Doxを6-10日に添加した群で有意に高いアルブミンを分泌を認めた。
スピン三重項超流動体3He並びにUPt3のトポロジカル励起の理論研究

超流動3HeについてはB相のトポロジカル励起としての渦を理論的な立場から調べた。用いた手法は準古典近似に基づくEilenberger方程式とBogoliubov-de Gennes方程式を数値的に解き渦の空間構造と準粒子構造を求めた。同時に位相幾何学的な手法をもちいて計算された渦のトポロジカルな側面を解析的に研究した。3He-B相には可能な渦として6つのタイプが知られている。その内の2つの渦が実験的に観測されている。当該研究の一つの焦点は渦芯に閉じ込められたゼロエネルギーのマヨラナ準粒子がこれら6種類の渦状態に存在するか否かである。その結果対称性の最も高い0-vortexとw-vortexにはマヨラナ準粒子が存在することを明らかにした。又、現在観測されているuvw-vortexには存在しないことも分かった。0-vortexを安定化する方策も併せて考察し、今後のマヨラナ準粒子探索の実験指針を提案した。重い電子系超伝導体UPt3も3He-B相と同様にスピン3重項クーパー対状態にあり、マヨラナ準粒子探索の面から興味深い系である。当該研究課題でこの方向の研究を更に進めた。特に磁場印可で生成される渦芯に束縛されたマヨラナ準粒子の存否を理論的に考察した。想定している対状態は3He-B相とよく似ていて3成分からなるスピン3重項クーパー対状態が磁場と温度の平面で3種類出現する。それぞれの相に対応した、渦の準粒子の励起構造を準古典近似eilenberger方程式を用いて解析した。特に低温低磁場の渦構造は3成分の対状態が渦の周辺にエネルギーを安定化するように出現した、興味深い空間構造を示すことが分かった。そのために渦の格子配列も通常の一成分系の渦で観測される正三角形格子ではなく、それから変形した格子の対称性を示すことも明らかにした。これらを実験的に検証するための実験の提案を行った。27年度が最終年度であるため、記入しない。今年度においては主としてSr2RuO4の研究を遂行した。この物質はchiral p-wave超伝導状態が実現していて当該新学術領域研究班としての主要な物質の一つと目されている。従って、この物質の超伝導のクーパー対の対称性を理論的に検討することは大事な課題である。この観点から、最近行われた中性子小角散乱実験を解析した。実験結果は(1)横磁場に起因するスピン反転過程による散乱が観測された。(2)観測されたスポットの位置から系の異方性がab面において60にも達することがわかった。(3)また渦格子の異方性の結晶方位と磁場との角度依存性が有効質量モデルで期待されるものと大きく異なることが判明した。このような実験事実を説明するために、2つの方法でこの課題に取り組んだ。chiral p-wave状態を仮定して上の3つの実験事実を微視的なEilenberger方程式を解くことで、説明可能かどうかを調べた。その結果(1)の横磁場発生は説明できたが、(2)(3)の事実は説明できなかった。そこで超伝導状態をs-waveに仮定し、さらにパウリ常磁性効果を取り込んで同様の計算を実行した。その結果(1)に加えて(2)の事実も説明できることが分かった。しかし(3)の事実は理解できないままであった。その原因を探るため、バンドを複数にして後者のs-waveの計算をパウリ効果も考慮しつつ実行した。その結果(1)(2)(3)を同時に説明することに成功した。このことはSr2RuO4の超伝導対称性決定の観点で重要である。即ち、この系はchiral p-wave超伝導状態が実現しているという前提で多数の実験と理論の研究が遂行されつつあるが、それに対する重大な疑問を提起したと言える。今後は2バンド性とパウリ常磁性効果を同時に取り込んだ計算の更なる展開を図り、Sr2RuO4の超伝導体の物理の最終的な理解に到達したいと考えている。

想定している対状態は3He-B相とよく似ていて3成分からなるスピン3重項クーパー対状態が磁場と温度の平面で3種類出現する。それぞれの相に対応した、渦の準粒子の励起構造を準古典近似eilenberger方程式を用いて解析した。特に低温低磁場の渦構造は3成分の対状態が渦の周辺にエネルギーを安定化するように出現した、興味深い空間構造を示すことが分かった。そのために渦の格子配列も通常の一成分系の渦で観測される正三角形格子ではなく、それから変形した格子の対称性を示すことも明らかにした。これらを実験的に検証するための実験の提案を行った。上に述べたようにSr2RuO4の超伝導状態について、中性子小角散乱実験を軸にして考察を進めた。その結果、従来からの定説に重要な疑問を投げかける成果を得ることができた。研究は終了したわけではないが、一定の成果はえられたものと考えることができる。ただし、数値計算に時間をとられて、十全な結果を得るにはいたっていない。しかし、最終結果への目処はついたものと評価できる。27年度が最終年度であるため、記入しない。Sr2RuO4の問題に関しては、数値計算のプログラムの改善が望まれる。現状のアルゴリズムを用いた数値計算は十全の結果を得ようとすると、到底この科研費で許される時間内には終了することはできない。並列計算化を図り、更には計算機の環境を改善してこの困難を乗り越える努力をする予定である。この物質以外にも当該新学術領域のテーマであるトポロジカル物質と目されている物質群がある。超流動3He-A相とB相の理論研究も並行して進める予定である。
ハンセン病と医学　ー　ハンセン病隔離政策と医学の関わりを明らかにする研究　ー

本研究では日本のハンセン病政策を再評価するために、1日本と世界のハンセン病医学関連資料の研究を行い、世界の隔離政策がどのような根拠で進展したのか、日本の政策決定にどのような影響を与えたのかを明らかにすると共に、2化学療法の進展した戦後を中心に、日本の隔離政策維持の要因を医学の側面と療養所の実態などから検証する。
トポタクティックな酸素の脱挿入を正極反応として利用したマグネシウム電池の開発

ペロブスカイト型鉄系酸化物のSrFeO3正極において,金属マグネシウムを負極,過塩素酸マグネシウムの炭酸プロピレン溶液を電解液としたとき,放電初期にはSrFeO3から酸素が引き抜かれた欠陥ペロブスカイト相となり,さらに放電を続けるとSrFeOx(x2.75)とSrFeO2.5の二相共存状態で反応が進むことを明らかにした.鉄の平均酸化数と放電電気量との関係を基に反応経路を考察した結果,放電初期に過酸化マグネシウムが生成し,その後酸化マグネシウム生成するという放電反応経路が示唆された.過酸化マグネシウム生成の段階で放電を止めた場合(6070 mAh/g)には充電も可能であった.本年度は鉄系ペロブスカイト型酸化物SrFeO3を正極としたマグネシウム電池を作製した.まずセル構成を確立し,正極での反応について詳細に調べた.電解液については,過塩素酸マグネシウムの炭酸プロピレン溶液を用いることで正極活物質の還元反応(放電反応)が進行し,ブランク試験から副反応もないことが明らかとなった.負極におけるマグネシウム溶解析出反応には大きな過電圧が必要となったが,大面積マグネシウムを使用することで低減できたことから,この電解液を用いた充放電が可能となり正極反応の詳細な解析が可能となった.深度(電気量)を変えて放電試験を行い,正極の結晶構造変化を調べた.ペロブスカイト相(P相)とブラウンミラーライト相(BM相)の二相共存状態で反応が進む領域では,XRDプロファイルのリートベルト解析からP相とBM相の含有比を決定した.P相中の鉄の価数を既報データを基に格子定数から決定し,BM相中の鉄は3価として,放電過程における正極中の鉄の平均価数の推移を調べた.得られた電気量と鉄の平均価数の関係を基に反応を検討した結果,放電初期にはMgO2が生成し,その後MgOが生成することが示唆された.また,MgOが生成するほどの深い放電を行った場合には充電反応は進行せず,MgO2生成までで止めた場合には充電可能であった.化学式当たりの移動電子数で表わした移動電荷数n = 0.5までであれば充放電可能であったことから,(SrFeO3ではn = 1で140 mAh/gの理論容量であるので)正極容量70 mAh/gのマグネシウム2次電池として期待できることが明らかとなった.初年度(26年度)はペロブスカイト型鉄系酸化物のSrFeO3正極において,金属マグネシウムを負極,過塩素酸マグネシウムの炭酸プロピレン溶液を電解液としたとき,放電時にペロブスカイト相(P相,SrFeOx(x=2.753.0))とブラウンミラーライト相(BM相,SrFeO2.5)の二相共存状態で反応が進むことが明らかとなった.XRDプロファイルのリートベルト解析によってP相とBM相の含有比およびP相の格子定数を決定し,さらに,得られた格子定数から既報データを基にP相の酸化数を求め,BM相の鉄の酸化数を3価として鉄の平均酸化数を決定した.鉄の平均酸化数と放電電気量との関係を基に反応経路を考察した結果,放電初期に過酸化マグネシウムが生成し,その後酸化マグネシウムが生成するという放電反応経路が示唆された.過酸化マグネシウム生成の段階で放電を止めた場合(6070 mAh/g)には充電も可能であった.最終年度(27年度)にはこの可逆な充放電領域での特性向上を行った.まず,遊星ボールミルを用いてSrFeO3粒子の湿式粉砕を行ったところ,わずかに不純物が生成したが充放電時の分極が低減できた.さらに分極を低減することで過酸化マグネシウムの酸化マグネシウムまでの還元が可逆になると考え,室温よりも高い80°Cでの検討を行った.このときSrFeO3は電解液である過塩素酸マグネシウムの炭酸プロピレン溶液中で保持しただけでSrFeO2.5まで還元されてしまったため,含水量や溶媒,溶質の検討を行った.その結果,電解液溶媒をトリグライムとすることでこのような還元を抑えることができ、充電も可能となることが明らかとなった.さらなる充放電特性向上に向けて電解液濃度の検討も行った結果,高濃度ほど分極が低減することが明らかとなり,飽和濃度(濃度は未確定,1.5Mから2Mの間)で最も良好な充放電特性が得られた.ペロブスカイト型鉄系酸化物のSrFeO3正極において,金属マグネシウムを負極,過塩素酸マグネシウムの炭酸プロピレン溶液を電解液としたとき,放電初期にはSrFeO3から酸素が引き抜かれた欠陥ペロブスカイト相となり,さらに放電を続けるとSrFeOx(x2.75)とSrFeO2.5の二相共存状態で反応が進むことを明らかにした.鉄の平均酸化数と放電電気量との関係を基に反応経路を考察した結果,放電初期に過酸化マグネシウムが生成し,その後酸化マグネシウム生成するという放電反応経路が示唆された.過酸化マグネシウム生成の段階で放電を止めた場合(6070 mAh/g)には充電も可能であった.本研究はトポタクティックな酸素脱挿入が可能なペロブスカイト構造の金属酸化物を正極とする新しい方式のマグネシウム電池を提案・実証することを目的としている.

この電池は正極から引き抜かれた酸素と電解質中のマグネシウムによって,正極ー電解質界面にマグネシウム酸化物が生成する反応を放電反応として利用し,3V級の起電力が期待でき,また拡散の遅いマグネシウムインターカレーション材料を用いないですむため,高出力型電池への発展も期待できる.この当初の目的通り,ペロブスカイト構造のSrFeO3からトポタクティックに引き抜かれた酸素とマグネシウムイオンからの過酸化マグネシウム生成反応が放電反応として利用できること,また可逆に充電できることが26年度に明らかとなっている.したがって,おおむね順調に進展していると判断した.固体電気化学当初の計画通り,26年度には電極の熱力学的状態を基にした通電電気量と電位の関係の解析,および活物質の結晶構造と鉄の平均価数を詳細に調べることでSrFeO3を正極とした場合の反応経路がほぼ明らかになった.27年度にはSrFeO3正極における条件を基にすることで,正極の充放電特性を調べるためのセル形状,電極作製法などの諸条件を決定し,サイクル特性,負荷特性を調べる.サイクル過程での電極中の成分分析などによりサイクルを繰り返したときのメカニズムを調べ,必要に応じて,電極形態,セル形状などを改善する.また,3V級の起電力を得るための適切な電解質選択の検討も継続して行う.その上で容量,出力,サイクル性など本電池の性能上の特徴を明らかにする.同時に高性能化につなげるための指針を得ることを目標とする.
イオン対の抽出機構とその溶液内構造の研究

本研究においては、単純なイオン対抽出系について、その抽出平衡の熱力学および、イオン対の構造を明らかにすることを目的として実験を行った。イオン対の抽出の熱力学的なステップを、各イオンの水相から有機相への移行、そして有機相中でのイオン会合という仮想的な2段階に分離することによりイオン対抽出を熱力学的な移行のエネルギーで説明することが出来た。陽イオンとしては対称でメチレン基のいろいろな長さのもの、および非対称な第4級アンモニウムイオンを用いた。陰イオンとしては、大きさと形の異なる無機イオン、およびピクリン酸イオンを用いた。これらの抽出平衡、および有機溶媒内の副反応を考慮に入れ、単純かつ基本的なイオンの移行のエネルギーを求めた。次に伝導度測定より有機溶媒中のイオンの極限伝導度およびイオン対解離平衡を求めた。これらの値より有機溶媒中の溶存イオン種の大きさまた形状およびイオン対の構造が推定できた。これらの結果により、これまで例外として取り扱われてきた非対称化学種の抽出系の結果も定量的に説明できた。さらに、これらの手法をより複雑な系であるポリエーテル誘導体錯体のイオン対解離平衡にも応用した。電気伝導度の結果より、イオン等位の解離定数、Stokes半径が求められ、錯イオンの構造も明らかになった。ピクリン酸イオンのイオン対の吸収スペクトルも測定され、解析の結果より遷移エネルギーが求められた。これらの結果を分子軌道計算による理論との比較検討を行い、良好な結果を得た。
グローバルIT経営企業における戦略志向IT組織の業績評価システム研究

本研究では、グローバル規模のIT組織が戦略志向の組織へ変革するのに必要な要因を特定するために、管理会計およびマネジメントコントロールの観点から、文献研究、国内外企業への訪問調査、質的研究(ケーススタディ)を行った。最終的に、質的研究の成果として、IT組織のインタンジブルズと業績評価システムとの関係性についての仮説モデルを提示した。IT組織の戦略計画策定と業績測定といった組織資本の構築は技術資産、人的資本、組織文化という組織資本の構築と活用への影響があると想定できる。本研究の目的は、IT組織が戦略志向へ変革するために必要となる業績評価システムのあり方について探究し、グローバル企業におけるベストプラクティスを提案することにある。平成25年度は、これまでの研究成果の総括を行い、さらなる調査を進め、理論と実務の設定を探るよう計画を立案した。第1に、グローバル企業がどのように情報マネジメントを行っているかを把握し、それをどのように研究モデルに反映させるかが課題となった。そこで、グローバル企業の経営者であった本学工学部客員教授と共同研究を進めることで、その情報マネジメント実践を業務モデル化することができた。その研究知見は、論文「組織の知識創造を加速させる情報資本の本質ー知識創造と無形の資産のマネジメントとの接点ー」などに役立てることができた。第3に、企業への訪問調査や研究連携を通じて、組織文化に対して業績評価指標などを用いてコントロールする方法について一定の成果を上げることができた。組織文化のコントロールについての研究は、経営計画等の経営目標と組織文化とを結びつけてマネジメントを行い、組織を変革させるようにする方法についての実践ケースを分析することが求められる。そこで、大手企業の情報システム子会社における人材育成・組織開発の業務を調査することで、実務上の知見を得ることができた。その研究知見は、「IT組織の組織変革に必要な業績評価指標ー情報資本レディネスの活用とIT予算編成プロセスの改善ー」の執筆に役立った。平成26年度は文献調査と訪問調査を進めた。これにより理論と実務とのギャップ分析ができ、近年のITの発展によるIT経営の変化について知見を広げることもできた。その結果、ケーススタディの基礎作りが整い、理論モデルの精緻化、実証研究のための仮説導出、これまでの研究成果の妥当性検討ができた。第1に、文献研究の成果として情報資本に関連する理論モデルの精緻化を図れた。この成果として「企業価値創造に向けてのインタンジブルズの複合的活用」、「インタンジブルズとしての情報資本の意義と複合的活用に関わる理論研究」という学会報告を行うことができた。第2に、文献調査と訪問調査の成果として業績評価システムに関連したインタンジブルズ(無形の資産)のマネジメントに関わる仮説を導出することができた。この成果として「Management of Information Capital for Knowledge Creation: Integrated utilization information capital, human capital, organizational capital, and customer relationship capital」という研究論文としてまとめることができた。第3に、企業への訪問調査や企業のIT経営推進者との連携によって、これまでの研究成果の妥当性を再検討することができた。この成果として、「IT部門を変える3つのトリガー人財、組織、経営システムに関する変革の方向性」などの講演の機会を得て、日本の企業経営に対して本研究の成果を還元するとともに、本研究における理論モデルをさらに精緻化することもできた。これらの研究実績の意義は、研究目的にもあるグローバル企業におけるIT組織の業績評価システムのリファレンスモデルとなりうるモデルを提示したことにある。具体的には、IT組織の無形の資産(インタンジブルズ)と業績評価システムとの関係性についてのモデルを提示できた。金融機関グループのIT組織を題材としたケーススタディを行うことによって、企業グループのIT子会社に関連したインタンジブルズマネジメントの一環として経営計画を活用できることを明らかにできた。IT組織の経営計画の策定と業績測定といった組織資産の構築が、技術資産、人的資産、組織文化といった組織資産への影響を想定できることを明らかにできたことが最終的な成果といえる。また、このモデルのグローバル企業での実務への適合性についてのフィールドスタディも行った。その結果として、新製品開発におけるIT活用について研究を展開できることが期待できることが分かった。本研究の目的として、グローバル企業のベストプラクティスを提案することがある。本年度は大企業、中堅企業、中小企業に対して業績評価、人材育成についての訪問調査を行い、積極的に情報システム関連の人材との交流に重点を置いた。これによってケーススタディに関わる情報収集ができたといえる。今年度も海外企業へのアクセスと情報交換の機会をつくることに苦労があったが、国内の金融機関、流通・小売業のグループ企業、情報システム関連会社に調査する機会を得ることができたことが幸いであった。これにより、人材育成や組織開発の現状、経営計画に関連した業績評価に関する知見を得ることができた。それにより、情報資本などのインタンジブルズ(無形の資産)の複合的な活用の視点を加えた理論モデルとして再構築し、本研究に取り込むことができた。

これらの成果として、原著論文として直接的な本研究の成果が1件の英語論文として採択されたことが本年度の主要な研究成果としてあげることができる。他にも、国内外の学会での報告、講演も複数報告をすることができた。このように本年度の研究実施計画は順調に実施することができた。以上のことから、本研究はおおむね順調に進展していると考えられる。管理会計平成26年度は順調に研究成果をまとめることができた。平成27年度も研究実施計画にしたがい、最終年度の成果としてケーススタディもしくは統計的な手法などを用いた研究成果をまとめて行く予定である。これまで地道に訪問調査をしてきて、調査できた企業から得られた知見を総覧すると、ケーススタディではなく、視点を広げて統計的な手法による実証分析を行うこともできると考えている。他方で、この1、2年で国内外の企業ではITを活用した経営やビジネスが大きく様変わりしようとしている。たとえばIoT/IoE(Internet of Things/ Internet of Everything)、Industry 4.0, Analytics 3.0などといった新しい概念が一般的となってきており、それに対応してIT組織の組織構成が入れ替えられたり、実験的な施策を行う企業も増えてきている。今後の研究の推進にあたり、このような経営環境の変化がネックとなるリスクがあるとも考えている。このような経営環境の変化、IT経営への取り組みの増加、経済情勢などの諸要因に対応した研究を行う必要性がある。そのためには、最新のIT経営事情も研究領域にある程度含めなければならないと考えている。そのうえで、本研究におけるリサーチモデルを設定し、実証的な分析を進めることとする。なお、平成27年度も引きつづき、国内外での学会報告および論文の発表を行う予定である。本研究の目的のなかに、グローバル企業におけるベストプラクティスを提案することがある。そこで、本年度は、大企業、中堅企業、中小企業などのグローバル企業において、どのような業績評価の実務、人材育成・組織開発が行われているかをフィールド調査することに重点を置いた。そのなかで、海外企業へのアクセスに苦労したところはあったが、国内企業について大規模なグローバル企業でどのような情報システム運用が行われているか、どのような情報システム人材が必要かを知ることができたのは大きな成果といえる。