hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
スペース赤外線観測で探る惑星系の進化:円盤から惑星へ

このため、現状ではサンプル数がまったく不足しており、星周円盤の進化について観測的に制限を与えることが困難である。本研究では、宇宙科学研究本部が打ち上げ予定の赤外線衛星ASTRO-Fにより星周円盤の観測を行なうことを予定している。ASTRO-Fでは、従来よりもはるかに優れた感度で全天サーベイ観測を行なうため、「星周円盤のサンプル数を従来よりも画期的に増やす」ことにより、「統計的」に星周円盤の進化過程を解明することができると期待される。そこでまず、ASTRO-Fの観測を効率的に行ない、かつ迅速な解析を行なうに、事前の準備を、平成15年度に続いて進めた。平成16年度には、とくに解析用パイプラインのend-to-end試験に成功した。さらに、ASTRO-Fの観測を活かすための、予備的な観測にも平成16年度にはとりくんだ。その結果、βPic星の星周円盤の構造を明らかにし、その起源について興味深い示唆をえるなどの成果をあげることができた。さらに、将来の系外惑星の直接検出を目指して、系外惑星の検出に最適化した中間赤外線コロナグラフの基礎技術開発にも、平成15年度に続き、取り組んだ。とくに平成16年度には、様々なコロナグラフの方式の比較検討、予備的な評価を行い、将来用いるべき方式の候補をしぼりこんだ。赤外線衛星IRASにより、遠赤外線の超過として10数個の主系列星の周りに星周円盤が発見されて以来、その生成・進化について、多くの議論が重ねられてきた。星周円盤の進化は、惑星系生成の過程と密接に関連し、太陽系の起源を探る上で重要な情報をもたらすものである。しかしながら、IRASの観測ではサンプル数が限られていた。これらの目的を達成するために、平成17年度には、ASTRO-Fに関して、(1)望遠鏡の性能の評価をまとめ論文発表、(2)搭載検出器の性能をまとめ論文発表、(3)観測のsimulationを行いconfusionの影響を見積もり論文発表するなどの研究活動を行った。これらの成果をうけ、平成18年2月22日には、ASTRO-Fは所定の軌道に打上げられ、「あかり」と名づけられた。さらに、将来の系外惑星の直接検出を目指して、系外惑星の検出に最適化したステラー・コロナグラフの基礎技術開発にも、取り組んだ。とくに平成17年度には、SPICAに最適化した瞳マスクの設計および検証実験を進めた。微細加工によってチェッカーボード型マスクを初めて製作し、可視波長域での検証実験において、系外の木星型惑星を検出するための目標としていた10^6のコントラストを達成した。
スフィンゴ脂質の合成・分解両経路に関わるＴＥＲの機能解析

TERによる極長鎖脂肪酸合成経路制御機構の解析のため,出芽酵母を用いた系を構築した。これまでにTERの極長鎖脂肪酸合成酵素との結合に必要なアミノ酸残基は不明であったため,アミノ酸配列が既知のTERホモログで保存されたアミノ酸残基に着目し,その残基をアラニンに置換した変異体を作製した。また,シロイヌナズナTERホモログではTERの141番目のアルギニン(R141)に相当する残基のアラニンに置換体は出芽酵母TERホモログTSC13遺伝子欠損を相補しないことが知られている。そのため,TERのR141に対してアラニン置換体と嵩高いチロシンに置換した変異体(R141Y)を作製した。作製したTER変異体を野生型HACDと共にTSC13遺伝子欠損株に形質転換した。解析の結果,R141Y変異体はHACDの安定性を著しく低下させることを見出し,TERのHACDとの相互作用に必要なアミノ酸残基が明らかとなった。本結果からTERによる極長鎖脂肪酸合成制御機構が新たに明らかとなった。前年度はTERLに飽和脂肪酸伸長活性がないことを示したので,本年度は不飽和脂肪酸伸長活性測定系を構築した。酵母伸長サイクルは不飽和脂肪酸を伸長しないため,前年度に作製したTERL導入TSC13欠損株に不飽和脂肪酸縮合活性を持つヒトELOVLを導入した。測定系の構築は完了したが,辞退となったため,詳細な解析に至らなかった。また,生体におけるTERLの役割を明らかにするため,CRISPR/Cas9システムを用いたTerl遺伝子ノックアウトマウス作成を行った。作製したキメラマウスと野生型マウスとの交配によってTerlヘテロノックアウトマウスを作製した。作製したヘテロマウスは野生型対立遺伝子によって野生型と同様の表現型を示した。TERLホモノックアウトマウスの作製,解析によって生体での役割が明らかになることが期待される。28年度が最終年度であるため、記入しない。TERは極長鎖脂肪酸伸長サイクルとスフィンゴシン1-リン(S1P)酸分解経路の2つの経路において働くトランス2-エノイルCoA還元酵素である。TERはこの2つの経路を制御し,スフィンゴ脂質の代謝を制御している可能性が示唆されていたが,その制御機構は不明であった。そこで,CRISPR/Cas9システムによるTERノックアウトHeLa細胞の作製と解析を試みたが,TER欠損による致死性のためか,HeLa細胞の全てのアレルでTERが欠損した細胞を得ることが出来なかった。しかし,siRNAによるTERノックダウンHeLa細胞を用いた解析によって,TERノックダウン細胞ではS1Pの合成酵素であるスフィンゴシンキナーゼの活性が低下していることを見出した。家族性精神遅滞を引き起こすTER P182L変異の解析では,P182Lホモ変異を持つ患者由来B-LCL細胞を用いて,S1P分解経路への影響を解析した。その結果,P182L変異はS1P分解経路に影響は見られなかった。このことから,極長鎖脂肪酸の減少が精神遅滞の原因となることが強く示唆された。TERホモログであるTERLの解析ではTERの出芽酵母ホモログTSC13遺伝子欠損株にTERL遺伝子を導入した株を作製し,TERLの飽和脂肪酸に対する酵素活性の解析を行った結果,TERLは飽和脂肪酸に活性を持たない可能性が示唆された。また,マウス筋芽細胞由来株であるC2C12細胞を用いてTERL遺伝子欠損細胞を作製した。作製した細胞に分化を誘導し,筋管形成におけるTERLの役割を解析した結果,TERL欠損によりC2C12細胞は筋管細胞への分化が大きく抑制されることが明らかとなった。このことからTERLによって合成される極長鎖脂肪酸が筋分化過程において重要な役割を担っていることが強く示唆された。TERは極長鎖脂肪酸伸長サイクルとスフィンゴシン1-リン酸分解経路(S1P)の2つの経路において働くトランス2-エノイルCoA還元酵素である。研究計画では,CRISPR/Cas9システムを用いてTER欠損HeLa細胞の作製する予定であったが, TER欠損による致死性のためか,HeLa細胞の全てのアレルでTERが欠損した細胞を得ることが出来なかった。しかし,siRNAによるTERノックダウンHeLa細胞を用いた解析によって,TERノックダウン細胞ではS1Pの合成酵素であるスフィンゴシンキナーゼの活性が低下していることが明らかとなった。また,非症候性家族性精神遅滞を引き起こすTER P182L変異の解析では,予定通りP182Lホモ変異を持つ患者由来B-LCL細胞を用いて,S1P分解経路への影響を解析した。その結果,P182L変異はS1P分解経路に影響しないことを明らかにした。TERホモログであるTERLの基質特異性の解析では,予定通りTERの出芽酵母ホモログTSC13遺伝子欠損株にTERL遺伝子を導入した株を作製しTERLの飽和脂肪酸に対する酵素活性の解析を行った。その結果,TERLは飽和脂肪酸に活性を持たない可能性が示唆された。また,マウス筋芽細胞由来株であるC2C12細胞を用いてTERLノックアウト細胞を作製した。

作製した細胞に分化を誘導し,筋管形成におけるTERLの役割を解析した結果,TERL欠損によりC2C12細胞は筋管細胞への分化が大きく抑制されることが明らかとなった。このことから,TERLは筋分化に重要な役割を担っていることが強く示唆された。以上のことから,概ね順調に研究が進展したと言える。TERによる極長鎖脂肪酸合成経路制御機構の解析のため,出芽酵母を用いた系を構築した。これまでにTERの極長鎖脂肪酸合成酵素との結合に必要なアミノ酸残基は不明であったため,アミノ酸配列が既知のTERホモログで保存されたアミノ酸残基に着目し,その残基をアラニンに置換した変異体を作製した。また,シロイヌナズナTERホモログではTERの141番目のアルギニン(R141)に相当する残基のアラニンに置換体は出芽酵母TERホモログTSC13遺伝子欠損を相補しないことが知られている。そのため,TERのR141に対してアラニン置換体と嵩高いチロシンに置換した変異体(R141Y)を作製した。作製したTER変異体を野生型HACDと共にTSC13遺伝子欠損株に形質転換した。解析の結果,R141Y変異体はHACDの安定性を著しく低下させることを見出し,TERのHACDとの相互作用に必要なアミノ酸残基が明らかとなった。本結果からTERによる極長鎖脂肪酸合成制御機構が新たに明らかとなった。前年度はTERLに飽和脂肪酸伸長活性がないことを示したので,本年度は不飽和脂肪酸伸長活性測定系を構築した。酵母伸長サイクルは不飽和脂肪酸を伸長しないため,前年度に作製したTERL導入TSC13欠損株に不飽和脂肪酸縮合活性を持つヒトELOVLを導入した。測定系の構築は完了したが,辞退となったため,詳細な解析に至らなかった。また,生体におけるTERLの役割を明らかにするため,CRISPR/Cas9システムを用いたTerl遺伝子ノックアウトマウス作成を行った。作製したキメラマウスと野生型マウスとの交配によってTerlヘテロノックアウトマウスを作製した。作製したヘテロマウスは野生型対立遺伝子によって野生型と同様の表現型を示した。TERLホモノックアウトマウスの作製,解析によって生体での役割が明らかになることが期待される。平成27年度の研究ではHeLa細胞を用いたTER欠損細胞作製を試みたが,作製することが出来なかった。このことから,HeLa細胞ではTER欠損による極長鎖脂肪酸合成不全による致死性を生じている可能性が考えられた。極長鎖脂肪酸合成不全となったマウスは発生の途中で致死となるが,形態形成の初期段階までは発生が進行しており,このことは細胞の種類によっては極長鎖脂肪酸を合成出来なくとも生存,分裂することを示している。そのため,別の培養細胞株を用いてTER欠損細胞の作製を再度試みる。また,作製した細胞は予定通り極長鎖脂肪酸伸長サイクルとスフィンゴシン1-リン酸分化経路の両経路の制御機構についての解析やTERLの基質特異性の解析を行う予定である。平成27年度の出芽酵母を用いたTERLの酵素活性の解析によってTERLは飽和脂肪酸に対する酵素活性を持たない可能性が示唆されたため,前年度に引き続き,出芽酵母を用いて不飽和脂肪酸に対する酵素活性の解析をTER遺伝子欠損細胞を用いた解析と平行して行っていく。
原子レベルでの病態解明に向けたハイスループットな分子間相互作用解析法の開発

転移交差飽和法は、分子量無限大の蛋白質複合体に対して、その界面残基を精密に同定する核磁気共鳴(NMR)測定法である。転移交差飽和法を膜タンパク質-ペプチドリガンド間の相互作用系に対して適用するための、最適条件(膜タンパク質の可溶化条件、膜タンパク質-ペプチドモル比、化学交換速度、溶媒の軽水/重水率、飽和方法・飽和時間、等)の探索を行なった。題材としては、Streptomyces lividans由来のカリウムチャネルKcsAとカリウムチャネル阻害ペプチドAgitoxin2を用いた。カリウムチャネルKcsAとカリウムチャネル阻害ペプチドAgitoxin2の発現には大腸菌による大量発現系をもちいた。また、NMR測定に用いるAgitoxin2は、最小培地により、15Nおよび重水素で均一標識をおこなった。さらに、(転移)交差飽和法をタンパク質-糖鎖間相互作用系、タンパク質-核酸間相互作用系に対して適用するための、最適条件(タンパク質-リガンドモル比、化学交換速度、溶媒の軽水/重水率、飽和方法・飽和時間、等)の探索を行なった。題材としては、CD44細胞外ドメインとヒアルロン酸(2糖の繰り返しからなる多糖)(タンパク質-糖鎖間相互作用系)、インテインとその認識DNA配列(タンパク質-核酸間相互作用系)を用いた。ヒアルロン酸は、不均一高分子多量体であるので、酵素により重合度のそろった分子を得る方法の確立を目指した。
画像認識向けニューラルネットワークプロセッサの研究

本研究ではニューラルネットワークを用いた画像認識向けプロセッサの高効率化に向け,認識処理内部の演算の冗長性に着目し,不正確な演算を積極的に活用する計算手法を提案した.近似演算の利用や低電圧動作等を行うことでハードウェアのエネルギー効率が向上する一方,演算誤差により認識性能に影響を与える可能性がある.本研究ではこれらの演算誤差を許容する学習アルゴリズムを考案し,認識精度を維持したままハードウェアの性能電力比の向上を実現した.本年度は,画像認識向けのニューラルネットワークについて,主に文字認識を対象としてアルゴリズムの評価およびハードウェアアーキテクチャの検討を行った.アルゴリズム評価においては,一般に広く取り組まれている手書き文字認識に加え,毛筆で書かれた文字の書体分類にも適用可能であることを示し,ニューラルネットワークの応用範囲の広さを確認した.ハードウェアアーキテクチャについては,畳み込み演算回路を多数並べるメニーコア方式を採用することとした.ニューラルネットワーク向けのハードウェアは本年度中にも他の複数の研究事例が提案されるなど現在盛んに研究が行われている状況であるが,いずれも上記の方式を採用しており,既存プロセッサに比べ数十倍の性能向上を達成している.これらの事例調査を通じ,本研究で採用するアーキテクチャの妥当性を確認した.また,当初計画においては,上述のニュラルネットワーク向けハードウェアに対してアルゴリズムを効率良くマッピングする方式を検討する予定であったが,関連研究の調査を通じ,より性能向上効果の見込めるあいまい(概算的)コンピューティングについて前倒しで検討を行った.一般に回路の動作電圧を下げると電力効率は向上するが,回路遅延の増大による演算誤りが発生する可能性がある.本研究では,ニューラルネットワークにおける畳み込み演算を行う回路を低電圧動作させた際の,画像認識精度と電力性能比の関係を明らかにした.その結果,提案手法により認識精度を損うことなくニューラルネットワークプロセッサの電力効率を向上させることが可能であることを示した.これは,誤りを許容する概算的コンピューティングを行うことで,半導体の性能を最大限まで引き出すことができる可能性を示している.今後,ばらつきを考慮し同様の検討を行うことにより,さらなる性能向上が期待できる.本年度は当初の計画通り,ニューラルネットワークに対するあいまい(概算的)コンピューティング手法の提案と効果の検証を行った.またこれに加えて昨年度より引き続き,ニューラルネットワークプロセッサの低電圧動作に関する検討を進め,次年度に予定していたチップ試作を前倒しで実施した.(1)概算的コンピューティング画像認識において高い性能を発揮する畳み込みニューラルネットワーク(CNN)を対象とし,認識精度に影響しない冗長な演算を効率的に削減する手法を提案した.本手法では,近似演算により本質的に必要となる演算を予測し,その結果に基づき最小限の演算を行うことで総演算量を削減することができる.これにより,CNNをハードウェアとして実装した際の演算部の消費電力を最大45%削減できることを示した.本成果は,スマートフォンなどのモバイルデバイスや検索エンジンなどの大規模サーバにおいて,専用ハードウェアにより画像認識を行う際の消費電力削減に貢献することが期待される.(2)低電圧動作時の誤り緩和ディジタル回路を定格以下の低電圧で動作させると遅延時間が増大し,正しい演算結果が得られない現象が発生する.本研究ではニューラルネットワークにおける演算の冗長性に着目し,遅延違反による演算誤りを緩和し,低電圧動作時の認識精度を維持可能なアルゴリズムを提案した.本手法も上記と同様に,画像認識ハードウェアの消費電力削減効果が期待される.提案手法の効果を検証するため,CNNの主要演算回路である畳み込み演算器を搭載したチップ試作を行った.次年度は本チップの評価を行い,効果の検証および改良を行う予定である.また,複数チップを想定することにより,チップ間ばらつきの影響についても評価を行う.概算的コンピューティングについては当初の計画通り検討を進め,畳み込みニューラルネットワークに適した演算量削減手法を提案することができた.当初計画においては,アナログ演算の利用可能性を本年度に検討する予定であったが,次に述べるチップ試作を前倒しで実施したため,本内容については本年度の実施を見送った.前年度から検討を行っている低電圧動作についてはシミュレーションによる有用性が確認できたため,最終年度に予定していたチップ試作を前倒しで実施し,現在評価中である.以上より,取り組み内容の一部変更はあったものの,全体としてはおおむね順調に進展していると考える.本研究ではニューラルネットワークを用いる画像認識向けプロセッサアーキテクチャについて3つの観点から検討を行い,それぞれ以下の成果が得られた.1.近似演算の活用による低消費電力化技術:認識処理内部の演算の冗長性に着目し,最終的な認識精度に影響しない範囲での近似演算を行うことで消費電力を低減することができる.本研究では特に画像認識処理に多く用いられる畳み込みニューラルネットワークの消費電力を効率的に削減できる近似計算手法を提案し,電力性能比を最大45%向上できることを示した.2.アルゴリズム・ハードウェア統合評価環境の構築:上記のような高効率計算手法を検討するためには,アルゴリズムとハードウェアを統合的に評価する必要があるが,従来研究においてはそれらは個々の組合せでしか比較評価されていなかった.そこで本研究では様々な高効率アルゴリズムおよびハードウェアアーキテクチャの組合せを簡便かつ定量的に比較評価することのできる統合評価環境を開発し,アプリケーションに応じた最適なシステム探索が行えることを示した.3.メモリスタを用いたアナログ演算手法:メモリスタは通過した電荷に応じ抵抗値が変化する「第四の受動素子」であり,演算とメモリの機能を兼ねることができるため,ニューラルネットワークを極めて高効率に実現できる次世代のデバイスとして期待されている.

本研究では従来困難であった大規模なネットワークの学習を,ネットワーク規模に依存せず効率善く行える手法を提案した.回路シミューレションを通じ,提案手法によりネットワークの学習行えることを示した.以上の研究成果の相補的な活用により,人工知能等において今後益々利用が拡大するニューラルネットワークを,高性能かつ高効率に実装可能になることが期待される.本研究ではニューラルネットワークを用いた画像認識向けプロセッサの高効率化に向け,認識処理内部の演算の冗長性に着目し,不正確な演算を積極的に活用する計算手法を提案した.近似演算の利用や低電圧動作等を行うことでハードウェアのエネルギー効率が向上する一方,演算誤差により認識性能に影響を与える可能性がある.本研究ではこれらの演算誤差を許容する学習アルゴリズムを考案し,認識精度を維持したままハードウェアの性能電力比の向上を実現した.ハードウェアアーキテクチャの検討については,関連研究の調査から開始し,基本方式の決定まで行うことができたため,おおむね計画通りに進めることができた.マッピング手法の検討については,今年度は検討を見送ることにしたため進展はなかったが,先に検討を行うことにした概算的コンピューティングについては,前倒しで研究成果が得られた.このため,3年目に行う予定であった,半導体ばらつきを考慮した検討に2年目で着手することができるようになり,より幅広い検討を行うことができると期待される.よって,研究順序の変更はあったものの,全般としては順調に進展していると考える.最終年度である次年度は,これまでの検討内容をさらに押し進め,主に実チップやFPGA等を用いた効果の検証を行う.(1)概算的コンピューティング:本年度提案した演算削減手法を様々なニューラルネットワークやアプリケーションに適用し,その効果を評価する.また,他の研究者により盛んに提案されている各種演算量削減手法と組み合わせ,消費電力削減効果の高いシステムをアルゴリズムとハードウェアの両面から検討を行う.提案手法はチップ試作またはFPGAを用いて実装を行い,その性能について定量的な評価を行う.(2)超低電圧動作可能なニューラルネットワークプロセッサ:本年度試作したチップより得られた測定結果を元に,超低電圧動作が可能なニューラルネットワークプロセッサの検討を行う.また,複数チップを測定することによりチップ間ばらつきに関するデータが得られるため,これらが認識精度に与える影響について評価し,認識精度を維持可能なアルゴリズムの検討を行う.(3)アナログ演算の利用可能性の検討:
光電子分光法を用いた分子性導体の電子状態の研究

自由な物質設計が可能であり、将来のデバイスとして大きく注目されている分子性導体の物性を決定付けるE_F近傍の電子構造はその困難さのため従来ほとんど行われてこなかった。本研究では光電子分光法を用いて特に研究例が少ない2次元分子性導体の電子構造の研究を行った。研究戦略として、まず超伝導など様々な物性を発現する強相関電子系の研究を最終目標に据えた上で、分子性結晶の光電子研究が過去うまくいかなかったことを踏まえて、まず相関の小さく金属性の強い系である(BEDT-TTF)_3Br(pBIB)の研究を行った。その結果、レーザーを用いて初めて角度分解光電子スペクトルを得ることに成功し、2次元導体において本来存在するはずのフェルミ端の確認にも世界で初めて成功した。更に、光電子収量が過去行われてきた分子性導体に比べて千倍以上大きかったため、He放電管を用いた研究もあわせて行ったところ、明瞭なフェルミ端とバンド分散の直接観測に成功した。励起光エネルギーの異なる角度分解光電子スペクトルが得られたことで、バンド計算との比較もより詳細に行えるようになり、物質・材料研究機構の宮崎剛博士にこの物質の第一原理計算を行っていただき、その結果と比較を行った。その結果、バンド分散の形状は実験結果と第一原理計算で非常に良い一致を示した。一方で、そのエネルギースケールについては一部、異なる点があり、これらの原因を現在議論している。これらの研究により、第一原理計算による分子性導体の電子構造の研究が大きく進歩し、光電子分光を用いた研究と共に、分子性導体の物性研究に大きく寄与することができるようになる。
宇宙における位相的欠陥のダイナミクスと重力波

離散的な対称性だけを持つ系に近似的な連続的対称性がある場合には,対称性の破れによりウォ-ルとテクスチャ-やステトリング,モノポ-ルなど,位相的欠陥の複合系ができる。この系は,一般に複数のエネルギ-スケ-ルをもつ。数値シミュレ-ションにより膨張宇宙において生成された位相的欠陥の複合系はネットワ-クを作り,ウォ-ルのセル構造が形成されることが明かになった。ほぼ平坦なウォ-ルからなる大きなセルはゆっくりと形を変えるが、セルが潰れていく過程ではウォ-ルに貯えられていたエネルギ-が運動エネルギ-に転嫁し,セルが小さくなるにしたがって速いタイムスケ-ルの現象となる。セルのサイズが小さくなりウォ-ルの厚さ程度の大きさになると1つのセルは`スカラ-場天体'とみなせる。四重極放射公式によって重力波の放出の評価をすると,この`スカラ-場天体'が放出する重力波の波長は時間とともに短くなり,波長範囲は複合系の2つのエネルギ-スケ-ルによって特徴づけられる。また,重力波放出率は`スカラ-場天体'の崩壊の最後に激しくなることが明かになった。この重力波源が100Mpc程度離れたところにあれば,地上での重力波の強さは今まで考えられてきた他の源より大きくなる。しかし実際は,この`スカラ-場天体'はスカラ-波によってエネルギ-のほとんどを放出しながら潰れていくと考えられるので,崩壊の最終段階の重力波の放出率は過大評価である。また,崩壊の最終段階では,形状が球形に近くなる可能性もあり,この場合は重力波放出は大きく抑制される。これらのことを考慮して重力波放出を評価することが今後の課題となる。
単一分子デバイスの作製とテラヘルツ電磁波を用いたその伝導ダイナミクスの解明

単一分子デバイス(分子接合)とは、分子ひとつの持つ性質をデバイスの機能として応用しようとするものであり、ナノデバイスのひとつの極限形態と考えることができる。2000年代に入ってこのような構造を実際に作製したという報告がなされるようになり、単一分子特有の電子状態や分子の機械的変形を介した電気誘導の存在が示唆されている。しかしその作製手法は、実験者の経験に大きく依存しており、報告されている実験結果の再現性は極めて低い。これは分子接合の実際応用を阻むことはもとより、多様な測定と解析を困難なものとし基礎研究の進捗を妨げてもいた。本研究では、このような状況を克服するために、分子接合を再現性良く作製する手法を実現し、より多様な測定解析を通じてその伝導ダイナミクスを明らかにすることを目的とする。平成17年度の研究実績は次のとおりである。1.ナノギャップ電極対の精密作製技術の実現分子接合の基幹構造であるナノギャップ電極対の精密作製技術を実現した。金のナノ接合から原子をひとつずつ取り去り、単原子から1ナノメートル以上の様々な間隔を有する電極対を得ることに成功し、従来問題となっていた素子の電気破壊を抑え、ナノギャップ作製歩留まりを90%以上にまで向上させた。2.実現した精密作製技術の理論的根拠を提唱実現したナノギャップ作製技術の作製過程を精密かつ定量的にその場観察し、ナノギャップ形成過程と一般的な表面科学との関連性を見出した。これにより提案した作製技術の理論的根拠を提唱し、作製技術のさらなる精密化の可能性を示すことに成功した。3.分子結合の試作と単一電子伝導の確認実現したナノギャップ精密作製技術を応用し、分子接合の試作を行った。分子接合の試作を行った。分子接合作製過程も精密にその場観察することに成功し、接合形成を示唆する試料に量子準位を介した単一電子伝導を確認した。上記3つの成果に関して近く論文発表する予定である。1998年頃から、電極間隔1nmという極微小構造を作製する研究例が報告されるようになっている。この領域は、フラーレンやベンゼンといった有機分子ひとつの寸法と同じであり、事実、単一の分子を介したものと思われる電気伝導特性が報告されている。このような構造は単一分子素子と呼ばれている。単一分子素子に関する従来の研究では、素子の直流領域での測定結果と理論とを比較し、伝導機構を推定するという間接的な議論しかなされていなかった。本研究は、新たにテラヘルツ電磁界を用いて単一分子素子の電気伝導を評価し、理論に対する明確な判定実験を行うことでその伝導機構を明らかにしようとするものである。研究の1年目は素子作製の技術習得および改良が目的であった。成果としては、素子作製の要となる間隔1nm以下の極微小電極対を作製する手法を2つ確立することに成功した。ひとつは従来から用いられている手法であり、金属細線に大電流を流して断線させ、その断線部分を電極対として用いるものである。研究代表者らは、本手法を習得するのみならず、断線過程を詳細に調べることで作製手法の再現性を高めることを狙った。その結果、非対称傾斜蒸着法という新しい手法によって、大電流による断線が細線の特定の場所で生じるような構造を作製し、電極対作製の再現性を向上させることに成功した。本成果は、学術論文に投稿準備中である。もうひとつは、電気メッキによって電極間隔を原子スケールで可逆に制御する手法である。研究代表者らは汎用の消毒液を用いてこのような原子スケールの金電極作製を行うことに成功した。これは、従来猛毒のシアン系の薬品を用いざるを得なかった本手法の実験コストを大幅に低減するものであり、研究効率の向上に寄与した。本成果に関しては国内外の2つの学会において採択され、発表済みであるとともに、学術論文に投稿準備中でもある。単一分子デバイスとは、2つの電極の間にフラーレンやベンゼンといった分子がひとつ挟まった構造をしており、分子接合とも呼ばれる。その電気伝導には、分子の軽さと電極-分子間結合の柔らかさとが反映されると考えられ、分子が電極間で機械的に振動することにより電極間のキャリア輸送が促されるという伝導機構が理論的に提案されている(シャトル機構)。2000年頃からこのような分子接合の伝導特性を測定した実験的研究が報告され始め、シャトル機構によると思われる伝導特性が直流領域にて観察されている。しかしながら、従来の研究は直流領域での測定に限られており、伝導メカニズムに関する考察は間接的なものにとどまっている。本研究では、新たにテラヘルツ電磁波を用いて分子接合の伝導特性をより直接的に明らかにすることを目的としている。2年目までの研究実績は、(1)分子接合作製のための基礎となる極微小電極対の作製技術を習得、(2)さらに従来手法の改良と新手法の提案、の2点である。分子接合の伝導メカニズム解明のためには、再現性の良い素子の作製が必須であり、従来の作製手法を十分習得し、改良の余地のある場合は新手法を提案することが必要である。本研究では、細線に大電流を流して断線させ断線箇所を微小電極として用いる「通電断線法」、および1ミクロン程度の間隔を有する金の電極対にメッキ反応によって金を析出させ、電極間隔を原子スケールで狭める「ナノめっき法」の2つを習得し、それぞれに対して新手法の提案を行い、作製手法の改良に成功した。通電断線法に関する実績は国内学会に発表し、現在改良手法による分子接合作製および測定を行っている。

一方、ナノめっき法に関する実績は国内および国際学会に発表し、英文学術論文に掲載された。また、東京大学学生発明コンテストにおいて優秀賞を受賞し、他の研究グループとの潜在的な共同研究、交流への橋渡しともなっている。単一分子デバイス(分子接合)とは、分子ひとつの持つ性質をデバイスの機能として応用しようとするものであり、ナノデバイスのひとつの極限形態と考えることができる。2000年代に入ってこのような構造を実際に作製したという報告がなされるようになり、単一分子特有の電子状態や分子の機械的変形を介した電気誘導の存在が示唆されている。しかしその作製手法は、実験者の経験に大きく依存しており、報告されている実験結果の再現性は極めて低い。これは分子接合の実際応用を阻むことはもとより、多様な測定と解析を困難なものとし基礎研究の進捗を妨げてもいた。本研究では、このような状況を克服するために、分子接合を再現性良く作製する手法を実現し、より多様な測定解析を通じてその伝導ダイナミクスを明らかにすることを目的とする。平成17年度の研究実績は次のとおりである。1.ナノギャップ電極対の精密作製技術の実現分子接合の基幹構造であるナノギャップ電極対の精密作製技術を実現した。金のナノ接合から原子をひとつずつ取り去り、単原子から1ナノメートル以上の様々な間隔を有する電極対を得ることに成功し、従来問題となっていた素子の電気破壊を抑え、ナノギャップ作製歩留まりを90%以上にまで向上させた。2.実現した精密作製技術の理論的根拠を提唱実現したナノギャップ作製技術の作製過程を精密かつ定量的にその場観察し、ナノギャップ形成過程と一般的な表面科学との関連性を見出した。これにより提案した作製技術の理論的根拠を提唱し、作製技術のさらなる精密化の可能性を示すことに成功した。3.分子結合の試作と単一電子伝導の確認実現したナノギャップ精密作製技術を応用し、分子接合の試作を行った。分子接合の試作を行った。分子接合作製過程も精密にその場観察することに成功し、接合形成を示唆する試料に量子準位を介した単一電子伝導を確認した。上記3つの成果に関して近く論文発表する予定である。
モノクローナル抗体のがん診断、治療への応用

種々のヒト並びに動物腫瘍に対するモノクローナル抗体を作成し、それらの対応抗原の性状を明らかにすると共にがん診断並びに治療への応用を計ることを目的とし、昨年度に引き続いて研究を行ない、以下の成果を得た。(1)ヒトc-erbB-2遺伝子産物に対するモノクローナル抗体を作成した。この抗体はこれ迄にポリクローナル抗体で確認されていた分子量18万5千のc-erbB-2タンパクの細胞外ドメインを認識することが確認された。この抗体のヒトがん細胞及び組織との反応性について検索した結果、正常組織では腎尿細管並びに上部消化管の腺組織とは反応したがその他の組織とは反応しなかった。一方、がん組織では一部の腺がん(胃がん、大腸・直腸がん、乳がん)と強く反応した。これらの結果からこのモノクローナル抗体はc-erbB-2タンパクの機能の解明並びに上記ヒトがんの診断への有用性が示された。(2)それぞれ甲状腺がんまたは前立腺がんの診断に有用と思われるヒト甲状腺ガングリオシドに対するモノクローナル抗体並びにヒト前立腺がん糖脂質酸性画分に対するモノクローナル抗体を作成した。その他、ラットリンパ球表面のCD3分子を認識するモノクローナル抗体の作成にも成功した。(3)選択的な抗がん作用を示すモノクローナル抗体修飾-抗がん剤含有リポソーム(CIL)についての研究を続行し、使用するモノクローナル抗体に対応するがん細胞表面の抗原量とCILの効果との関係を精査すると共にがん細胞において表現量の多いgp125抗原に対するモノクローナル抗体で修飾したCILを作成し、その抗がん効果をin vitro並びにin vivoにおいて検索した。その結果、修飾に用いた抗体の抗原結合部位数が大きい場合にはその結合親和性の大小に拘らずCILは抗がん効果を発揮することを確認した。
GATA2-ヒスタミン経路の破綻は原発性免疫不全症候群の原因になり得るか？

本年度は、HDC-GFPマウスのGFP発現パターンの解析を行った。具体的には、HDC-GFPマウスのGFP発現が内在性のHdc遺伝子発現と一致するかどうか、インビボイメージングシステム、フローサイトメトリー、リアルタイムRT-PCR、免疫組織染色により検討した。また、LPS投与時にGFP発現細胞が肺や末梢血細胞で増加するかどうか検討した。その結果、代表的なヒスタミン産生細胞であるマスト細胞、胃、脳でGFP発現を認めた。骨髄ではGr1+Mac1+の細胞とFceR+の細胞がGFPを発現していた。また、LPS刺激に応答して、肺のCD45陽性細胞でGFP強陽性の画分が増加していた。これらの研究成果を、日本生化学会や日本分子生物学会等で発表した。今年度はHDCーGFPマウスの解析を行う計画であったが、実績欄に記載したとおり、多くのデータを得ることができた。また、研究成果について学会発表を行うことができたため、おおむね順調に進展していると考えた。今後は、GATA2制御下にあるヒスタミン産生細胞を同定するために、GATA2変異マウスとHDCーGFPマウスの交配と解析を行う。また、感染免疫応答に対するモデルとして、盲腸結紮穿刺モデルを習得し、解析を行う予定である。いくつかの物品は大学予算購入分で賄うことができ、FACS抗体の大幅値引きにより支出を削減できた。2019年は削減できた研究費をその他の試薬購入や解析費等に充当する予定である。
独立行政法人財務会計・監査制度の地方自治体予算会計及び評価制度に対する実践的応用

本研究では、道県政令指定都市、市を具体的な対象として財政、財務、そして意思決定等の行動様式を実証的に分析した上で、計画、執行、評価サイクルを通した統制の問題に対する研究の視点と地方自治体へ実践的に応用する手法を検討する萌芽的研究である。研究活動初年度である平成13年度では、地方自治体の財務と予算編成の検証並びに政策評価の制度設計と実施に参画することで、計画、執行、評価の関係を一体化する独立行政法人制度が地方自治体に如何に応用可能かの基礎的検討を行った。とくに、エイジェント理論や取引コスト理論等を地方自治体内部の予算形成や評価に組み込む際の実践的問題点を検討した。具体的には、北海道ニセコ町をはじめとした地方財務への企業会計的手法導入による財務情報の質的問題の検討、北海道庁、岩手県、北海道北見市、江別市の評価と契約システム導入に対する実証的分析を行った。研究活動二年度目である平成14年度は、上記各地方自治体における実証的分析を継続すると同時に国の特殊法人の独法化に伴う独立行政法人通則法並びに同会計基準の見直し、先行独立行政法人の単年度業務評価等に参画する中で、財務会計、政策評価に加え組織評価の地方自治体への応用を視野に入れた検討を行った。平成13年度の地方自治体に加え、政令指定都市である神奈川県横浜市も具体的な実証分析の対象に加えて研究を展開した。その結果、第一に現行の財政法や会計法体系で形成される予算・決算情報に加え、政策評価のための財務情報たるライフサイクルコスト、機会費用等の形成と政策意思決定、評価への組み込みが必要であり、予算編成や地方自治体の議会審議への反映を如何に制度化するかが重要であること、第二に政策評価を最終的に意義のある制度とするためには、政策評価結果を予算編成や組織編成に反映できる財政システムが不可欠であること、第三に能率性評価、有効性評価、有用性評価の各段階における目標と責任の明確化を実現するため、とくに有効性評価における目標値の限界性、充足性、期待性を明らかにし評価に対する客観性担保と共に規範性担保を強化する必要があること、第四に関与団体、公営企業等への評価では事務事業評価の他に組織スラック等に対する評価を行うことが必要であること、第五に、独立行政法人制度のガバナンスを高めるため評価プロセスと中期計画に関する実証的な比較分析を進める必要があること等が課題として抽出された。以上を踏まえ、地方自治体の財務、政策に関するガバナンスと公共サービス編成の今後の研究に反映させたい。研究活動初年度である平成13年度は、地方自治体の財務と予算編成並びに政策評価の実態調査と制度設計に参画することで、計画、執行、評価の関係を一体化する独立行政法人制度が地方自治体の如何なる領域に実践的に適用可能であるかの基礎的検討を行った。具体的には、北海道ニセコ町をはじめとして地方財務への企業会計的手法や機会費用等組み込みを試行すると同時に、国の独立行政法人評価や北海道庁、岩手県、北海道北見市、江別市等の評価システムの実践的課題とコスト的認識の仕組みの検討、予算編成制度への反映方法の検討等を行った。その結果、第一に公的会計の予算執行管理、財政民主主義の反映といった事前会計的性格に事後会計的視点を盛り込むこと、第二に平成13年4月に発足した現行独立行政法人と比べ地方自治体や特殊法人が異なる点としては、いわゆる税金(将来の税収を担保として発行する地方債を含む)や国庫からの繰入金以外の外部資金調達による業務が実質的かつ広範に存在し(とくに地方自治体の場合、都道府県)、財政対象事業と収益対象事業の整理が必要であること、第三に従来の投資と回収が切断された関係から投資と回収を連動させ貨幣的価値あるいは非貨幣的価値によって投資を回収する明確な連携が必要でありその制度の一部を政策評価制度が担うこと、第四に評価結果を次期計画に反映させるためには予算編成制度の改革が不可欠となるものの、その前提としては予算編成に資するこれまでとは異なる財務情報の多様化が必要であること、第五に予算編成に視する財務情報の多様化に関しては、ライフサイクルコスト等政策形成に視する財務情報の形成が必要であること、などの共通した課題が抽出できた。また、今後の地方財政に大きな影響を与える資金、人材、資産面でのストックサイクルが存在するにもかかわらず、これまでの予算編成、財務制度では地方自治体の財務をストック面から把握する仕組みがなく、このストック面の情報を把握すると同時に政策形成に反映させていくことが必要となっている。以上の認識の下で、研究二年目になる平成14年度は、特殊法人の独立行政法人化に向けた財務会計の検討も整理しつつ、評価と連動した予算編成システムの形成に焦点をおき調査、研究を進めていきたい。

研究活動二年度目である平成14年度は、上記各地方自治体における実証的分析を継続すると同時に国の特殊法人の独法化に伴う独立行政法人通則法並びに同会計基準の見直し、先行独立行政法人の単年度業務評価等に参画する中で、財務会計、政策評価に加え組織評価の地方自治体への応用を視野に入れた検討を行った。平成13年度の地方自治体に加え、政令指定都市である神奈川県横浜市も具体的な実証分析の対象に加えて研究を展開した。その結果、第一に現行の財政法や会計法体系で形成される予算・決算情報に加え、政策評価のための財務情報たるライフサイクルコスト、機会費用等の形成と政策意思決定、評価への組み込みが必要であり、予算編成や地方自治体の議会審議への反映を如何に制度化するかが重要であること、第二に政策評価を最終的に意義のある制度とするためには、政策評価結果を予算編成や組織編成に反映できる財政システムが不可欠であること、第三に能率性評価、有効性評価、有用性評価の各段階における目標と責任の明確化を実現するため、とくに有効性評価における目標値の限界性、充足性、期待性を明らかにし評価に対する客観性担保と共に規範性担保を強化する必要があること、第四に関与団体、公営企業等への評価では事務事業評価の他に組織スラック等に対する評価を行うことが必要であること、第五に、独立行政法人制度のガバナンスを高めるため評価プロセスと中期計画に関する実証的な比較分析を進める必要があること等が課題として抽出された。以上を踏まえ、地方自治体の財務、政策に関するガバナンスと公共サービス編成の今後の研究に反映させたい。
超離散パンルヴェ系の研究

(1)パンルヴエ方程式の超離散化を行うために,KP階層からの簡約によって得られた系の超離散化の手続きの一般化について考察した.周期的な境界条件を課すことによって,有限自由度の離散力学系(箱玉系)を得,その保存量を定めるアルゴリズムを求めた.一般にパンルヴェ方程式は非自律KP方程式からの簡約で得られると考えられるため,非自律KP方程式のLax行列と保存量の関係を調べた.その結果,保存量を与える一般的な表式を得た。また,系のサイズが大きくなった場合の漸近挙動を調べ,数論的な側面を明らかにした.(2)パンルヴェ方程式の新しい対称性(folding transformation)を決定した.これらの対称性は双有理的な変換で与えられるものではないが,次数2,3,4の代数的な変換であることがわかった.これらは,おのおののパンルヴェ方程式の初期値空間の商空間に付随しており,双有理変換の不定性を検いてすべてを決定することができた.また,特殊解の関係についても議論した.(3)ガルニエ系のq-analogを構成した.このq-analogは,線形微分方程式系のモノドロミー保存変形によってパンルヴェ方程式やガルニエ系が現れることと密接に関係しており,線形のq差分方程式系の結合行列を保存する条件によって得られる.連続極限で通常のガルニエ系に変換することも明らかにした.1パンルヴェP_V方程式のauto-Backlund変換に付随する離散変換を考察した。2つのパラメータを持つ離散パンルヴェ方程式は、P_Vの隣接関係式として得られることを示した。特に、離散P_IIIとして知られている、非対称d-P_II方程式が得られることがわかった。ternary P_IとP_Vの関係も明らかにし、新しい離散パンルヴェ方程式の導出も行った。2 E_8^<(1)>型のワイル群の対称性を持つ離散パンルヴェ方程式のリカッチ型の特殊解を求めた。また、その超極限について考察した。3超離散化を行うために、双線型方程式(特にKP階層)からのreductionを考察した。一般にsimilarity reductionと呼ばれる操作により、偏微分方程式から常微分方程式へのreductionが行われるが、KP階層からP_<IV>を得る場合にはこのreductionは自己相似変換不変性と周期条件であることが示されている。(Willox, Yamada-Noumi)したがって、τ関数のうち自己相似性を持つものがパンルヴェ方程式の解となる。そこで、自己相似変換は共形変換の特殊なものであることに注目し、スペクトルパラメータの空間における共形変換に対して不変なτ関数の構造について調べ、特に、共形変換普遍性が一般化されたreduction条件に対応することを考察した。また、双線型方程式を有限体上で考察することにより、新しいタイプの超離散かが可能であるかどうか検討した。また,系のサイズが大きくなった場合の漸近挙動を調べ,数論的な側面を明らかにした.(2)パンルヴェ方程式の新しい対称性(folding transformation)を決定した.これらの対称性は双有理的な変換で与えられるものではないが,次数2,3,4の代数的な変換であることがわかった.これらは,おのおののパンルヴェ方程式の初期値空間の商空間に付随しており,双有理変換の不定性を検いてすべてを決定することができた.また,特殊解の関係についても議論した.(3)ガルニエ系のq-analogを構成した.このq-analogは,線形微分方程式系のモノドロミー保存変形によってパンルヴェ方程式やガルニエ系が現れることと密接に関係しており,線形のq差分方程式系の結合行列を保存する条件によって得られる.連続極限で通常のガルニエ系に変換することも明らかにした.
生体機能解明のための化学合成に関する総合的研究

研究目的:生命現象の理解・解明は自然科学の最重要目標といってよい.一方,「合成」は化学の代表的活動の一つである.本研究は,生体機能を解明するための化学合成の研究を推進することを目的とし,そのために有機合成化学者を中心に医学,生化学等の分野から協力を得る学際的体制を作った.研究計画・方法:重要な5課題に対して(1)生体機能物質の合成, (2)神経伝達物質の化学, (3)受容体の化学, (4)外因性機能調節物質の合成,(5)生物活性物質の化学変換,の5班の計画研究を設定し,公募研究課題を合せて,総括班がこれら全体の研究を有機的に推進した.研究成果:計画研究27名と, 19名の公募研究を網羅し,総括班評価員を含めて51名の研究者が参加した.それらの個々の研究成果はそれぞれの実績報告書によって報告される.総括班は1)2回の総括班会議(6月, 12月)を主催し,かつ各班会議開催の便を計った.2)第2回公開シンポジウム(6月,名古屋)を開催した.班員11名および客員1名が講演し,一般参加140人余を集めて盛会であった.3)第3回公開シンポジウム(12月,東京)を開催した.班員11名が講演し,一般参加120人余を集めて同じく盛会であった.4)4回の総括班広報(化学合成ニュース)により全班員間の連絡をはかった. 6月に新しい計画研究ならびに公募研究参加者の研究略歴,研究課題の説明および変更事項をまとめた班員名簿の追加版を刊行,全員に配布して相互理解の資料とした.5)3月には62年度成果報告書を印刷した.これを全員に配布,さらに関連研究機関,学会や主な研究者の一部にも配布して化学界の発展に寄与すべくつとめる.研究目的:生命現象の理解・解明は自然科学の最重要目標といってよい.一方,「合成」は化学の代表的活動の一つである.本研究は,生体機能を解明するための化学合成の研究を推進することを目的とし,そのために有機合成化学者を中心に医学,生化学等の分野から協力を得る学際的体制を作った.研究計画・方法:重要な5課題に対して(1)生体機能物質の合成, (2)神経伝達物質の化学, (3)受容体の化学,(4)外因性機能調節物質の合成,(5)生物活性物質の化学変換,の5班の計画研究を設定し,公募研究課題を合せて,総括班がこれら全体の研究を有機的に推進した.研究成果:計画研究27名と, 19名の公募研究を網羅し,総括班評価員を含めて51名の研究者が参加した.それらの個々の研究成果はそれぞれの実績報告書によって報告される.総括班は1)2回の総括班会議(6月, 12月)を主催し,かつ各班会議開催の便を計った.2)第2回公開シンポジウム(6月,名古屋)を開催した.班員11名および客員1名が講演し,一般参加140人余を集めて盛会であった.3)第3回公開シンポジウム(12月,東京)を開催した.班員11名が講演し,一般参加120人余を集めて同じく盛会であった.4)4回の総括班広報(化学合成ニュース)により全班員間の連絡をはかった. 6月に新しい計画研究ならびに公募研究参加者の研究略歴,研究課題の説明および変更事項をまとめた班員名簿の追加版を刊行,全員に配布して相互理解の資料とした.5)3月には62年度成果報告書を印刷した.これを全員に配布,さらに関連研究機関,学会や主な研究者の一部にも配布して化学界の発展に寄与すべくつとめる.
興奮性媒体に生じる時空カオスのフィードバック制御

興奮性媒体で代表される時空システムに生じる様々な非線形現象(スパイラル波,時空カオスなど)を抑制する制御手法の提案・検証を行った.制御対象の時空システムには,セルラーオートマトン興奮性媒体モデル,不規則なトポロジーを有する結合写像系,線維化を考慮した興奮性媒体モデル,区分線形FitzHugh-Nagumoモデルを採用した.また,システム制御理論の視点で検討を重ね,提案手法の優位性を示めした.興奮性媒体で代表される時空システムに生じる様々な非線形現象(スパイラル波,時空カオスなど)を抑制する制御手法の提案・検証を行った.制御対象の時空システムには,セルラーオートマトン興奮性媒体モデル,不規則なトポロジーを有する結合写像系,線維化を考慮した興奮性媒体モデル,区分線形FitzHugh-Nagumoモデルを採用した.また,システム制御理論の視点で検討を重ね,提案手法の優位性を示めした.時空システムはセルオートマトン,結合写像,結合微分方程式,編微分方程式などの数理モデルで表現される.本研究の目的は,興奮性媒体で代表される時空システムに生じる様々な非線形現象(スパイラル波,時空カオス,同期・クラスタリング等)の発生メカニズムならびに発生条件を詳細に調査し,これらの現象の抑制または制御する手法を,現実的な視点から提案することである.H20年度の実績:今年度は,主にセルオートマトンで記述される興奮正媒体の数理モデルに発生するスパイラル波に着目し,その現象を数値実験で観察した.さらに,スパイラル波を効率よく消去する制御法の提案・検証を行った.その結果,以下の結果が得られた.*興奮生媒体全体に単発のインパルスルを印加すると,インパルス振幅が大きいときにのみスパイラル波が消去される.*興奮正媒体全体に周期的なインパルスを印加すると,単発インパルスに較べ,比較的小さなインパルス振幅でスパイラル波が消去できる.ただし,この振幅はインパルス間隔に大きく依存する.間隔が小さいほど,低い振幅でスパイラル波が消去できる.*興奮正媒体に印加するインパルスのタイミングを,媒体全体の平均興奮度に依存(フィードバック)させると,単発インパルスに較べ,比較的小さなインパルス振幅でスパイラル波が消去できる.周期的なインパルス印加に較べ,この手法では,消去に必要なエネルギーが比較的低く抑えられている.以上のような結果が数値実験で得られた.さらに,これらの成果を学会や国際シンポジウムで発表した.時空システムはセルオートマトン,結合写像,結合微分方程式,編微分方程式などの数理モデルで表現される.本研究の目的は,興奮性媒体で代表される時空システムに生じる様々な非線形現象(スパイラル波,時空カオス,同期・クラスタリング等)の発生メカニズムならびに発生条件を詳細に調査し,これらの現象の抑制または制御する手法を,現実的な視点から提案することである.H21年度の実績:結合写像系に生じる時空カオス現象に着目し,その現象を効率よく消去する制御法の提案・検証を行い,以下の結果が得られた.*分散型の遅延フィードバックは,結合トポロジーが不規則であっても時空カオスを消去することができる.*分散型の遅延フィードバックのフィードバックゲインは,結合トポロジーを受けない系統的な手法で設計できる.*凍結した時空パターンは,分散型の遅延フィードバックで安定化できない.ただし,不安定化用遅延フィードバックの追加や結合強度の変化によって,その凍結パターンを解凍させることで,定常状態に安定化できる.*分散型の遅延フィードバックによって安定化された定常状態は,結合強度が強いほど,外乱に対してロバストである.したがって,安定化前は結合強度を弱め,安定化後は強める戦略が有効である.上記の結果は,国際ジャーナルへの掲載が決定されている.さらに,1次元区分線形興奮性媒体に伝搬するパルス波を消去する制御入力について検討し,その設計手法の開発に目処がついた。現在,より詳細な検討を重ねている段階である.時空システムはセルオートマトン,結合写像,結合微分方程式,編微分方程式などの数理モデルで表現される.本研究の目的は,興奮性媒体で代表される時空システムに生じる様々な非線形現象(スパイラル波,時空カオス,同期・クラスタリング等)の発生メカニズムならびに発生条件を詳細に調査し,これらの現象の抑制または制御する手法を,現実的な視点から提案することである.H22年度は,主に以下の2つの課題に取り組んだ.(1)加齢などにより,興奮波が伝搬しない線維化組織が,ある割合で心筋を占めることは知られている.この状況を考慮した興奮性媒体の数理モデルに生じる非線形現象を数値的に調査し,媒体の端を周期的に刺激することで非線形現象が抑制できることを示した.また,線維化の割合が大きい場合には,刺激の周期を長くする必要があることも明らかにした.これらの成果は,国際シンポジウム(1件)ならびに国内の学会発表(2件)で公表した.(2)興奮性媒体の代表的な数理モデルであるFHMモデルに生じる非線形現象の抑制手法の開発を試みた.特に,非線形特性が区分線形で記述できるFHNモデルについて深く検討し,ある近似を用いることで,外部刺激と伝搬波の速度の関係が1次遅れ系で記述できることを明らかにした.さらに,システム制御理論に基づいたコントローラが系統的に設計できることも示した.この成果は,国内の学会(1件)で発表し,その後,国際学術論文誌(Chaos)に採択された.