hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
縁辺海の海況予報のための海洋環境モニタリングの研究

毎日のマッピングを初期条件に流入する海流流量と気象データを境界条件に数値モデルの時間積分により縁辺海の海況を予報し、化学物質や生物量については予報モデルで拡散と輸送を評価する。既存観測では不十分な海況データや海流流量のモニタリング、及び縁辺海海況モデルの開発を行う。総括班と8つの課題で共同研究を実施している。課題1では日本海と東シナ海の黒潮流量を日韓、沖台、沖比の国際海底ケーブルならびに鹿児島-奄美などの国内海底ケーブルを用いて地電位差を計測している。沖縄-台湾間を白鳳丸で反復航走して音波流速プロファイラ(ADCP)流速計測で地電位差を較正した。課題2は検潮データから沖合の黒潮変動を調べ、北東アジア地域計画(NEAR-GOOS)の水温とともにインターネットで公開し、トカラ海峡の海流を観測している。課題3は東シナ海の海況を練習船、研究船により4回観測し、変動特性を解析した。課題4では各機関のプランクトンネットの採集効率を調べ共通データベース化を図った。貨物船に搭載したADCPで海流と動物プランクトン量を計測した。課題5では縁辺海の高解像度数値モデルを運用し、縁辺海循環を調べ、1日4回の気象データ導入を準備した。課題6では栄養塩、炭酸塩の分析マニュアルを作成し、東部日本海の化学物質の時系列データを取得した。課題7では海洋の生物生産をリモートセンシングによりモニタリングするために光生物学的係数を測定した。相模湾や大槌湾で基礎生産力を現場観測した。課題8では人工衛星データAVHRRデータから高解像度の海面温度画像を作成し公開した。東京-小笠原、仙台-ハワイの海況モニタリングを実施した。モニタリングとモデルにより2000年9-10月について縁辺海の海況予報を試行することにしている。ユネスコ政府間海洋学委員会が推進している世界海洋観測システム(GOOS)の地域計画NEAR-GOOSとして日本海、東シナ海、黄海の北東アジア縁辺海の海況予報を実現するために、国際共同で通報される観測データだけでは不十分な海洋環境モニタリングのために、8計画研究班による共同研究の総括を任務としている。ポップアップフロートによる日本海の海流、水温観測、海底ケーブル利用の海流観測を実施した。黒潮の流路、流速を沿岸潮位から予測するリアルタイム解析を開始した。白鳳丸(KH-01-1、6月18日7月9日)で鹿児島那覇のフェリー航走観測、ならびに沖縄台湾海底ケーブル観測の比較のための5点の係留流速計を回収した。東シナ海の黒潮前線渦と生物資源量のモニタリングを練習船鶴洋丸、長崎丸、敬天丸で実施した。日本海の海洋生物資源と環境を白鳳丸航海試料で解析した。NEAR-GOOS海域の水平6km分解のモデルで海水の3次元運動を調べ予報モデルの開発に取り組んだ。北星丸で日本海の化学物質の分布変動、二酸化炭素分圧の鉛直分布、セエジメントトラップによる粒子の下層輸送を調べた。人工衛星による海色観測から海洋基礎生産を評価するために長崎丸、鶴洋丸、淡青丸で検証データを収集した。人工衛星による海面水温評価を高度化した新世代海面水温開発に着手し成果をインターネットで公開し、フェリー観測、実習船観測で検証データを集めた。11月8,9日に平成13年度研究成果公開シンポジウムを開催し、海況モニタリングの結果を数値予報モデルに入力することを中心に意見を交換した。また、世界海洋観測システムに対する外国の取り組みが紹介された。シンポジウムの発表に基づき中間報告書を作成した。1.海況予報を試行するための計画研究
知的プログラミング環境におけるプログラムの意味と理解の研究

本研究は、知的プログラミング環境を実現する為に基礎となるプログラムの意味および理解に関する基礎的原理を明らかにすることである。対話型プログラミングに於ける人間一機械システムの高次コミュニケ-ションを実現するには、機械が人間の入力するプログラムを理解して適切に支援する機構が必要であるが、これまでのプログラミング環境の研究にはこの視点からのアプロ-チが極めて少なく、多くの基本的問題が未だ解明されていない。色々な課題があるが、プログラムの意味理解とバグを含むプログラムからプログラマの意図を理解する機能が特に重要であると考える。本研究では、アルゴリズム知識と実現技法の知識を体系的に表現する為の知識表現モデルとしてHPG(HierarchicalProcedure Graph)を開発し、これを用いたプログラム理解の実験システムを開発し、評価と改良を行ないつつある。HPGは、プログラムを複数の変数によって表現される世界のモデルに対する体系的操作の手続きであると考えたとき、処理プロセスのどの段階でどの変数にどのような操作が行なわれなければならないかが、アルゴリズムによって強く規定されていることに着目して、構造化したものである。本年度はプロセスの相互関係、変数の宣言とそれらの操作および参照の関係等を、客観的かつ汎用な知識ベ-スとして利用できるような表現に拡張・改良した。プログラミング技法の知識やミスの知識はそれらが関係するプロセスノ-ドに付加した。その結果プログラム理解能力が向上するとともに、同じ知識をプログラミングのガイド、プログラム理解およびプログラム教育支援に利用するという、いわゆる多目的利用型知識ベ-スとしての発展の可能性を示すことが出来た。HPGグラフによるプログラミング知識の表現法の開発が、これまでの本研究の最も重要な成果であると考えている。
ファジィ理論に基づく多目的森林資源計書法と評価に関する研究

1.線形計画法と目標線形計画法の目的関数や制約条件の右辺の資源量をファジィ化した場合のファジィ線形計画法とファジィ目標線形計画法についてこれまでの研究成果を紹介し、それらの特徴を考察することによって森林資源経営計画問題への応用が非常に有効であることを示した。2.目的空間においてはほぼ等しい挙動をとりつつも、決定空間においては最大限に異なるようないくつかの解(代替案といい、通常3から10個)を得る手法としてHop,Skip,Jump法(HSJ法)を取り上げ、森林資源経営計画問題へのそれの適用限界を考察し、それを乗り越える一つの手法としてファジィHSJ法の利用があることを示した。3.上記2.で作成される代替剰案を評価する方法へのファジィ論的アプローチについて理論的に検討した。すなわち、人間による代替案の評価・格付けといった主観的・経験的・特殊的なものをファジィ理論の応用によって数量化する技法を検討・考察した。しかしながら、ここで得られた結果にはいまだ理論的に不十分な点が存在し、今後の研究に負うところが大きい。4.人間の思考、特に好みにというものの構造を明らかにする一つの非常に有効な方法でる、高木-菅野モデルを紹介し、評価問題への応用可能性について検討した。5.多目的森林利用計画問題に対して、人工知能技術の一つであるニューラルネットワークとファジィ理論(ファジィ推論)を応用したファジィ-ニューロモデルを作成し、その有効性を明らかにした。従来の数理計画手法の不備な点ー特に人間の主観やあいまいさを取り扱かう時に生ずる問題点ーを考察し、それを補なうために、ファジイ集合理論に基づくファジイ数理計画手法の森林計画への応用性,妥当性を考察した。1.線形計画における代替案の作製精密な数学モデルの最適解と現実の計画問題の最適解とは一致しない場合が多い。この場合における最適化モデルの有効な役割の一つは,モデル化された目的によく合致する一方,決定空間においては広く相違した代替案を作製することである。ここでは代替案作製手法をファジィ理論的観点から検討し,それが森林計画への応用に有効であることがわかった。2.ファジイ線形計画法の応用について通常の線形計画法における制約条件の境界をファジイ制約とし,目的関数もファジイ目標にすることで,より複雑な現実の状況をモデル化することができ,我々の感覚や思考に近づいた計画問題を定式化できる。一つの例として,収穫規整に対してファジイ線形計画法の応用を試みた。その結果,本手法の柔軟性が認められ,有望な手法として採用可能であることがわかった。3.ファジイ目標計画法について上記の線形計画法と並んで,よく用いられる目標計画法についても,ファジイ論的な側面から検討を加えた。その結果,線形計画法の不充分さを補ない,従来の森林計画分野ー人間の思考のあいまいさが大きなウエイトを占める意思決定問題ーにおいて大いにその威力を発揮することがわかった。森林の有する多多様な機能を,私たち人間にとって有効に,しかも同時に発揮出来るような資計画法について理論的に考察した。まず森林資源経営計画におけるパラダイム・シフトに関して検討し,従来の保続概念や経済性概念に代わる新しいパラダイムについて述べ,それへの移行の重要性を指摘した。次に,多元的森林資源経営計画のシステム構成について論述し,その中に含まれるフゥジィネス(あいまいさ)に関して考察を行った。経営サブシステム,生物物質学的サブシステム,社会サブシステムの三つについて,その中のファジィネスの説明と,相互の関連性について理論的な考察を行った。特に,三つのサブシステム内・間の複雑性と巧妙性にスポットをあて,これらの中でのフィジィネスの抽出を行った。そして第三番目に,多元的森林資源経営計画におけるファジィ理論の応用と将来への展望に関して,私見を提出した。前者においては,ファジィネス線形計画法,ファジィ目標計画法を主として取り上げ,その応用について論述した。後者では,コンピュ-タシミュレ-ションモデルにおけるファジィ理論の応用が極めて大切である事を強調した。

森林資源に関する評価については,特に人間の思考に関連するものであることから,神経回路理論(ニュ-ラルネットワ-ク)の応用を提案し,その有効性を指摘した。1.数理計画法のなかで最もよく利用される線形計画法と目標線形計画法に関して、これらをファジィ論的側面から考察した。従来、林学における森林計画問題を定式化するときには、全てのデータが明確なものと仮定され分析されてきたわけであるが、実際用いられるデータには、さまざまな不明確さ、あいまいさが存在していることは事実である。これらのファジィネスを積極的に取り入れ、しかも理論的に計画問題を定式化し、それを解くことによって1つの有意義な知見が得られるような手段があればそれにこしたことはない。ファジィ線形計画法、ファジィ目標計画法はそのような手段の一つと考えられる。2.代替案作成技術について:従来のHSJ法をやはりファジィ論的な側面から検討した。データのあいまいさ、人間の主観性等を積極的に評価しようとする態度はここでもつらぬかれている。3.代替案の評価におけるファジィ論的アプローチ:人間の好みといった主観的なものを数量化し、代替案の評価格付けに関する技法をファジィ理論の応用によって理論的に考察した。本方法にはまだまだ理論的欠点が存在するが、これからの研究に負うところは大きい。4.人間の好みというものを構造的に明らかにする1つの有効な方法として、高木-菅野モデルを紹介し、その応用可能性について検討した。5.AI技術の1つであるニューラルネットワークとファジィ理論を結合した森林利用計画問題を検討し、ニューロ・ファジィモデルを作成した。
最適化された光線療法による乾癬の制御性Ｔ細胞の機能回復

ナローバンドUVBおよびPUVAバス療法のメカニズムの探求および末梢血Th17,制御性T細胞のBiomarkerとしての評価を本研究は主題として遂行されている.制御性T細胞の割合では,Th17と同じように患者健常人間で差は認めないものの,健常人の平均値以下患者群において,光線療法により有意に割合の増加をみとめた.さらに,制御性T細胞の機能についての検討の中で,以前に報告のあった乾癬の病態において、患者末梢血Tregの割合が数的に少ないだけでなく、機能不全に陥っている事象については,健常人,患者末梢血からCD4+CD25+TcellとCD4+CD25-Tcellを分離し,共培養する系において,有意に患者群において制御性T細胞の機能不全を示すことができ,以前の報告のリピートが可能であった.さらに光線療法によって、dysfunctional Tregの機能回復が誘導されるかどうかという事象について,患者14名,健常人18名の検討において,有意に機能回復を示すことがわかった.乾癬の重症な患者(Psoriasis Area Severity Indexスコア30以上)で,有意にTh17が高いことがわかり,制御性T細胞の割合が治療前に高いことが,治療によりTh17の割合が減少しやすいこともわかった.バイオマーカーとしてこれらの細胞の割合を指標に,治療を考える可能性が得られる内容となった.さらに,生物学的製剤によるTh17,制御性T細胞の変化について検討し,結果を得た.乾癬における光線療法とT細胞の関係について様々なことが明らかとなった.乾癬における光線療法とT細胞の関係において,特に制御性T細胞の機能回復について研究をすすめてきた.昨年度dysfunctional Tregの機能回復が誘導されるかどうかという事象について,患者14名,健常人18名の検討において証明し,その結果について論文化,第1報として報告した.今年度の結果としてBiologicsの影響について検討をすすめた.ナローバンドUVBおよびPUVA療法のメカニズムの探求および末梢血Th17,制御性T細胞のBiomarkerとしての評価を本研究は主題として遂行されている.乾癬患者末梢血Th17細胞の割合は,患者健常人間では差がないことが分かった.しかしながら,Th17細胞の割合が高い患者群では,治療抵抗性で再燃を繰り返す患者が多く含まれることを発見した.また,光線療法がこのTh17の高い患者において,有意にその割合を低下させることも分かった.制御性T細胞の割合では,Th17と同じように患者健常人間で差は認めないものの,健常人の平均値以下患者群において,光線療法により有意に割合の増加をみとめた.さらに,制御性T細胞の機能についての検討の中で,以前に報告のあった乾癬の病態において、患者末梢血Tregの割合が数的に少ないだけでなく、機能不全に陥っている事象については,健常人,患者末梢血からCD4+CD25+TcellとCD4+CD25-Tcellを分離し,共培養する系において,有意に患者群において制御性T細胞の機能不全を示すことができ,以前の報告のリピートが可能であった.さらに光線療法によって、dysfunctional Tregの機能回復が誘導されるかどうかという事象について,患者14名,健常人18名の検討において,有意に機能回復を示すことがわかった.乾癬の重症な患者(Psoriasis Area Severity Indexスコア30以上)で,有意にTh17が高いことがわかり,制御性T細胞の割合が治療前に高いことが,治療によりTh17の割合が減少しやすいこともわかった.バイオマーカーとしてこれらの細胞の割合を指標に,治療を考える可能性が得られる内容となった.以上の結果については論文化し,第1報として報告している.乾癬における光線療法とT細胞の関係について様々なことが明らかとなった.ナローバンドUVBおよびPUVAバス療法のメカニズムの探求および末梢血Th17,制御性T細胞のBiomarkerとしての評価を本研究は主題として遂行されている.制御性T細胞の割合では,Th17と同じように患者健常人間で差は認めないものの,健常人の平均値以下患者群において,光線療法により有意に割合の増加をみとめた.さらに,制御性T細胞の機能についての検討の中で,以前に報告のあった乾癬の病態において、患者末梢血Tregの割合が数的に少ないだけでなく、機能不全に陥っている事象については,健常人,患者末梢血からCD4+CD25+TcellとCD4+CD25-Tcellを分離し,共培養する系において,有意に患者群において制御性T細胞の機能不全を示すことができ,以前の報告のリピートが可能であった.さらに光線療法によって、dysfunctional Tregの機能回復が誘導されるかどうかという事象について,患者14名,健常人18名の検討において,有意に機能回復を示すことがわかった.乾癬の重症な患者(Psoriasis Area Severity Indexスコア30以上)で,有意にTh17が高いことがわかり,制御性T細胞の割合が治療前に高いことが,治療によりTh17の割合が減少しやすいこともわかった.バイオマーカーとしてこれらの細胞の割合を指標に,治療を考える可能性が得られる内容となった.さらに,生物学的製剤によるTh17,制御性T細胞の変化について検討し,結果を得た.乾癬における光線療法とT細胞の関係について様々なことが明らかとなった.1,乾癬末梢血中のTh17の同定2,乾癬末梢血中のTregの同定3,血清中サイトカインの測定4, Th17、Tregの臨床的意義の検討6,Dysfunctional Tregの機能回復7,Biologicsと光線療法の検討という研究目標を掲げた.

現在達成されている項目は1から6であり,7へと進んでいる.おおむね順調に進展している.1,乾癬末梢血中のTh17の同定2,乾癬末梢血中のTregの同定3,血清中サイトカインの測定4, Th17、Tregの臨床的意義の検討6, Dysfunctional Tregの機能回復7, Biologicsと光線療法の検討という研究目標を掲げた.現在達成されている項目は1から6であり,おおむね順調に進展している.1,乾癬末梢血中のTh17の同定2,乾癬末梢血中のTregの同定3,血清中サイトカインの測定4, Th17、Tregの臨床的意義の検討6,Dysfunctional Tregの機能回復7,Biologicsと光線療法の検討という研究目標を掲げた.今後もこれら研究計画に従っていく.1,乾癬末梢血中のTh17の同定2,乾癬末梢血中のTregの同定3,血清中サイトカインの測定4, Th17、Tregの臨床的意義の検討6, Dysfunctional Tregの機能回復7, Biologicsと光線療法の検討という研究目標を掲げた.今後もこれら研究計画に従いBiologicsと光線療法を比較することで,単独ではみえなかった内容について掘り下げていきたい.昨年度蓄積したデータをもとに,今年度はデータをまとめる作業を中心としたため,次年度に使用額が生じた.まとめたデータから得られた結論をもとに,さらなる追加実験のため,研究費の使用を計画している.光線療法の検討から生物学的製剤への検討に移る中で,これまでのTh17,Tregの検討に加え,遺伝子多型の検討,アフィメトリクス社の次世代シーケンサーを用いて,SNPの検討を計画していく予定である.
PCR法によるプラスミノーゲン多型の遺伝子解析

プラスミノーゲン(PLG)変異型の検索を行い,PLG活性が低値であった変異プラスミノーゲンPLG M^<Osaka>の検体の白血球よりDNAを抽出し,解析を行った。PLG遺伝子をコードする19個の各エクソンに対応するプライマーを合成し,抽出した高分子DNAを鋳型にPCR法でそれぞれのエクソンを増幅させた後,ホルムアミド存在下で95°C,5分の熱変性後,氷中の急冷により一本鎖DNAの高次構造を形成させ,次に615%の非変性ポリアクリルアミドゲルを用いて10%グリセリン添加および無添加,4°Cおよび室温での諸条件下での電気泳動を行い,バンドのパターンの検出を銀染色法により行った(銀染色PCR-SSCP法)。次に,上記のPCR-SSCP法において高次構造の変異が明らかであったエクソン17のPCR産物についてシークエンスを行った。変異のあったエクソン17に対応するプライマーをビオチン標識しPCRを行い,その産物を直接PCRサイクルシークエンス反応を行い,7%ポリアクリルアミドゲル電気泳動後,塩基配列ラダーを化学発光による方法で検出し検討を行い,Asp-676→Asn(GAC→AAC)の点突然変異を見いだした。これはIchinoseらのTypeI(Ala-601→Thr),TypeII(Val-355→phe)およびAzumaらのSer-572→Cysと異なるものであり,PLG M^<Osaka>は新たな分子異常のプラスミノーゲンであることが明らかとなった。
プルーフチェッカー(Mizar)を用いた数理工学理論の形式化

Mizarシステムを用いて既存の数理工学理論の形式化を行い、計算機証明検証システムの構築を目指し研究を行った。平成18年度は特にファジィ理論とルベーグ積分論に焦点を絞って形式化を行う予定であったが,予想以上にルベーグ積分論を構築するための予備定理が不足しており,これらの形式化に多くの労力を費やした。結果として,ファジィ理論の形式化については十分な成果を挙げることが出来なかったが,平成18年9月に開催された日本Mizar学会秋季総会に参加の折,国内研究者より多くの有益な助言を頂き,これをもとに現在,ファジィ位相空間の形式化の実現に向け研究を行っている。ルベーグ積分論については1変数可測関数の理論が本研究により,ほぼ形式化された。また,これに関連して多次元のノルム線形空間の形式化を行い,多変数関数の積分論に対する基礎理論の形式化を行った。具体的な研究実績として,前年度までに得られたルベーグ積分の適用範囲を,単純関数から可測関数まで拡張すると共に,Mizarシステムが内包していた実数と拡張実数の互換性について問題提起を行い,通常の実数値を取る可測関数のルベーグ積分論の形式化を行った。さらに,これらの結果を纏め,2件の国際論文誌と1件の国内発表を行った。関連した実績として,リーマン積分論の精微化を行い1件の国際論文誌に発表,実ノルム空間を中心とした形式化を行い1件の国際論文誌と1件の国内発表を行った。Mizarシステ厶用に証明検証用計算機を設置し、Mizarシステム及び現在までのライブラリを同計算機に導入した。単純関数のルベーグ積分論の定義、関連命題の証明をMizarシステ厶により行うと共にファジィ位相空間に関する基礎的研究及びMizarライブラリ検索システム構築へ向けての基礎研究を行った。以下に各研究内容について概要を述べる。ルベーグ積分論に関しては、現在までに導入が終了しているルベーグ測度、可測関数の定義、定理をもとに単純関数をドメインとレンジの組として再定義を行うことで単純関数のルベーグ積分を定義した。現在は可積分関数の定義と関連命題の証明を行っている。またこの結果を元に関連学会へ1通の学術報告を行った。ファジィ理論に関しては、Mizar開発者の一人であるポーランド国Bialystok大学のGrzegorz Bancerek氏とミーティングを行い、ファジィ位相空間及びファジィラティスに関する情報交換を行った。その際、形式化における幾つかの問題点について有用な指摘を頂いた。Mizarライブラリ検証システム構築については、まだ基礎研究の段階であり、証明ファイル(命題とその証明を記述したファイル)から得られる検証結果に対する中間ファイルを解析しているところである。また、これについてもGrzegorz Bancerek氏に有益な情報を頂いた。Mizarシステムにより複素ノルム空間上の一様連続関数の空間について、その定義および各種命題について証明を行った。具体的にはまず実及び複素ノルム空間上の関数の一様連続性とリプシッツ連続性を定義し、一様(またはリプシッツ)連続な関数同士の和等について連続性の各種命題を証明した。さらに複素ノルム空間上の連続関数について、ドメインがコンパクトな場合についても考察し、最後に複素ノルム空間上の縮小写像原理を示した。また、昨年度の成果である単純関数のルベーグ積分論の拡張として、単純関数のルベーグ積分に対する線形性を取り上げ、これについて証明した。この過程において単純関数のルベーグ積分に関して、昨年度より緩い条件により積分が定義できることを示した。さらに、n次元実ユークリッド空間として、現在までは距離による空間の定義がなされていたが、今回新たに内積空間としてn次元実ユークリッド空間を再定義し、従来の空間構造との同値性を示すと共にそれらが完備であることを示した。言い換えれば距離による実ユークリッド空間がBanach空間であることを示し、内積による実ユークリッド空間がHilbert空間であることを示した。上記3つの内容はそれぞれ論文としてFormalized Mathematicsに掲載された。現在はこれらを元に、n次元ユークリッド空間上のルベーグ測度の定義と(単純関数でない)一般の可測関数について引き続きルベーグ積分論の証明を行っている。

関連した実績として,リーマン積分論の精微化を行い1件の国際論文誌に発表,実ノルム空間を中心とした形式化を行い1件の国際論文誌と1件の国内発表を行った。
リンゴ果実の貯蔵性および収穫前落果性に関する分子遺伝学的研究

(1)リンゴ栽培品種の22種(1型ホモ3品種,ヘテロ型12品種,2型ホモ7品種)を供試し,各品種の収穫適期直前の1520日間に34日毎に落果調査を行った.(2)ACS1型がヘテロの品種'つがる'及び2型ホモの品種'さんさ'の相互交雑からなるF1雑種個体を供試した.8月下旬に結実果数を調査し,6個以上結実した個体を対象に9月26日まで,34日毎に落果数を経時的に調査し,落果率を算出した.(3)ヘテロ型品種の'つがる'の果実に8月31日にポリエチレン袋をかぶせ,将来の離層形成部位が袋の外になるようにして,果柄部で袋口をしっかりと閉じた.そして,果実を約1ppmのMCP(アグリード社より分譲)で16時間曝露後,袋を除去し,落果率と果実のエチレン生成量について調査した.[結果及び考察](1)1型ホモ品種の落果率は2品種で高く,ヘテロ型品種の落果率も全般に高かった.しかし、2型ホモではいずれの品種も落果率は低く,昨年と同様の結果が得られた.(2)図に示すとおり、収穫適熟期におけるヘテロ型12個体の落果率は2個体を除き,40100%と高かったが、2型ホモの15個体の落果率は043.8%と全般的に低くかった.また,両ACS1型間には落果が本格的に開始する時期に明確な違いが認められた.(3)MCP処理は'つがる'の落果(63%)を強く(1%以下)抑制した.同時に果実内のエチレン生成とACS1の転写を完全に抑止した.以上の結果,ACS1遺伝子型の違いにより,リンゴの収穫前落果性に関する品種・系統間の違いが説明できた.このことから,ACS1遺伝子型は収穫前落果の少ない品種を早期に選抜するためのDNAマーカーとして活用できることが示唆された.(1)リンゴ栽培品種の22種(1型ホモ3品種,ヘテロ型12品種,2型ホモ7品種)を供試し,各品種の収穫適期直前の1520日間に34日毎に落果調査を行った.(2)ACS1型がヘテロの品種'つがる'及び2型ホモの品種'さんさ'の相互交雑からなるF1雑種個体を供試した.8月下旬に結実果数を調査し,6個以上結実した個体を対象に9月26日まで,34日毎に落果数を経時的に調査し,落果率を算出した.(3)ヘテロ型品種の'つがる'の果実に8月31日にポリエチレン袋をかぶせ,将来の離層形成部位が袋の外になるようにして,果柄部で袋口をしっかりと閉じた.そして,果実を約1ppmのMCP(アグリード社より分譲)で16時間曝露後,袋を除去し,落果率と果実のエチレン生成量について調査した.[結果及び考察](1)1型ホモ品種の落果率は2品種で高く,ヘテロ型品種の落果率も全般に高かった.しかし、2型ホモではいずれの品種も落果率は低く,昨年と同様の結果が得られた.(2)図に示すとおり、収穫適熟期におけるヘテロ型12個体の落果率は2個体を除き,40100%と高かったが、2型ホモの15個体の落果率は043.8%と全般的に低くかった.また,両ACS1型間には落果が本格的に開始する時期に明確な違いが認められた.(3)MCP処理は'つがる'の落果(63%)を強く(1%以下)抑制した.同時に果実内のエチレン生成とACS1の転写を完全に抑止した.以上の結果,ACS1遺伝子型の違いにより,リンゴの収穫前落果性に関する品種・系統間の違いが説明できた.このことから,ACS1遺伝子型は収穫前落果の少ない品種を早期に選抜するためのDNAマーカーとして活用できることが示唆された.リンゴ果実形質と果実内エチレンとの関係を明らかにするため,Md-ACSファミリーの発現解析と,Md-ACS1型とライプニング関連遺伝子発現の比較を行い、次の結果を得た.1)ライプニング果実のエチレン生合成にはACS1が強く関わっており,また,ACS1はライプニング果実以外の器官や一過性のエチレン生成には関与しない.2)'恵'F1個体のACS1-2ホモ型果実は,同ヘテロ型果実よりも軟化開始が遅く,同時にライプニング関連遺伝子の発現レベルも低い傾向にあるが、'ふじ'でみられた高い硬度を長期間維持するものではない.3)果実への1-MCP処理は,エチレン生成量と関連遺伝子の発現レベルを低下させたことから,エチレンシグナル系とライプニング関連遺伝子との関係を検討する場合,1-MCPの活用は有効である.また、ACS1遺伝子上流域のトランスポゾン様配列の特徴付けを行い、次の結果を得た.1)MajinはMITE型(Miniature Inverted Repeat Transposable Element)と予測され,リンゴゲノムには,ハプロイドゲノムあたり約6000コピー存在する.2)Majinはバラ科の亜科Maloideaeに分布している.昨年度は,ACS1遺伝子型と収穫前落果性に関係があることを報告したが,落果は環境,特に気象条件により左右されることが知られていることから,本年度においても同様の結果が得られるかを調査検討したところ,次の事実が明らかになった。

1.22品種の落果率は095%と品種間で大きな差があったが,このうちACS1の2ホモ型品種は,最大で18%(ひめかみ)であるのに対し,ホモ型および1/2ヘテロ型では16品種中11の品種が20%以上であった。2.さんさ×つがるなどのF1集団においても,2ホモ型の最大落果率は30%であったが,1型のホモおよび1/2ヘテロ型は16系統中12の系統が30%以上の落果率を示した。3.収穫適期の離層組織からの抽出RNAを使用したRT-PCR実験によってもACS1の転写物は確認されなかった。4.落果率が高い(ほぼ100%)つがるにおいてもMCPにより果実内のエチレン作用を停止させることで,落果を抑制することができた。以上の結果は前年度とほぼ一致するものであり,果実エチレン生成量を規定するACS1遺伝子型が収穫前落果性のDNAマーカーとなる可能性が示唆された。'ふじ'の硬度維持能は驚異的であり、このことが貯蔵性の高さに反映する。これまでの研究から'ふじ'にみられる成熟時のエチレン生成量が少ない遺伝特性はエチレン合成系のACC合成酵素遺伝子(ACS1)の対立遺伝子型によることが明らかにされた。しかし、'ふじ'と同一遺伝型を有する品種・系統でも急激な硬度低下が認められることから、ACS1では'ふじ'の貯蔵特性は説明できなかった。また、エチレンレセプターのアンタゴニスト1-MCPにより果実軟化は抑制されることから、果実軟化を制御するエチレン量の閾値はかなり低いものと考えられた。そこで、F1品種・系統(いわかみ、ひめかみ、きたろう、青り4号、新世界、ぐんま名月、アキタゴールド、安祈世、ほおずり、青り15号、こうたろう、4-23、こうこう)において硬度の変動と細胞壁分解酵素遺伝子の発現を検討した。解析遺伝子として既報のりんご成熟果実で発現する細胞壁分解酵素、ポリガラクチュロナーゼ(accession number L27743)、β-ガラクトシダーゼ(accession number L29451)、ACC合成酵素、ACC酸化酵素、エクスパンシンを対象とした。その結果、各品種・系統においてみられた硬度の変動パターンとほぼパラレルな発現レベルが認められたのはポリガラクチュロナーゼとエクスパンシンの両遺伝子であった。
コンピュータと数学教育の係わりについての総合的研究

大学における数学教育について、検討、討論の結果、次のような視点を得た。1.従来は、計算ができること、が主要な問題であった。コンピュータが普及した現在、計算は、コンピュータにまかせて、数学の原理、応用の教育に眼目をもっていくことができる。従来は除外されていた楕円積分のようなもの、積極的に取り入れていくことが望まれる。2.複素数の活用は大切である。微積分を実数の範囲に留めないで複素数まで考えることにより、広い視野とより大きな可能性を追求することができる。3.解析学では、微分方程式が中心である。従来は、微分方程式というと、解を求めることが問題とされていたが、それよりも、微分方程式そのものから現象の解析へと向かうことが、現代的である。解の全体像を把握するには、コンピュータが重要な役割をする。そのことも、あわせて、扱っていく必要がある。4.従来は、積分なども、重要なものを扱っていなかったきらいがある。しかし、数学の使われている姿を見れば、是非取り入れるべきものが、いろいとと考えられる。5.正弦関数の無限乗積など、従来扱われていなかった材料であるが、解析学の一つの偉大な成果として、とりあげることが望まれる。以上の観点を踏まえ、次年度においては、この視点に立った教科書の作成を検討する。高等学校における数学教育についてコンピュータをどのように活用していくかについて、多くの知見を得た。等角写像論および値分布論の分野では、正則曲線に関する剛性定理,リーマン面の自己同型群に関する定理,単位円上の正則関数のBloch微分の評価,局所単葉Bloch定数についての定理,4つの値を共有する有理型関数についての一意性定理,有理型関数とその導関数がもつ零点の分布およびある種の複素微分方程式の零点分布についての結果,等が得られた。さらにリーマン面論とクライン群論の分野において、ある種のリーマン面の族のモデュラスの決定法,調和次元との関連,種々のタイヒミュラー空間の性質や実現問題に関するいくつかの結果,リーマン面上のBMO関数の空間とH^1双対性,ポアンカレ級数のノルムの大きさに関する条件,リーマン面の擬等角変分の視点にによる境界分分の取扱い,クライン群の極限についての結果,など互いに関連した多くの結果が得られた。ポテンシャル論については、α-ポテンシャル,調和関数,優調和関数,細優調和関数,熱方程式の解等の種々の境界挙動・大域挙動に関する多くの結果が得られた。また、公理論的ポテンシャル論の立場からの双対問題を、調和空間からさらに一般の掃散空間において論じるいくつかの試み、離散ポテンシャル論の非線形の場合および放物型の場合への拡張がなされた。複素多様体論を含む多変数関数論の分野では、値分布論および小林擬距離に関する双輪的多様体の理論の立場からの研究が進み、双曲多様体のモデュライ空間と関数体上のMordell問題に進展が見られた。また、複素楕円体の正則自己同型による特徴付け,極小局面のガウス曲率の評価式,多変数超幾何関数の一連の新しいオイラー型積分表示,巡回被覆の環論的特徴付けとその孤立特異点への応用,等の結果が得られた。なお、京都大学数理解析研究所で開催された正則関数とディオファンテス幾何に関する国際シンポジウムは、これらの研究に多大な影響を与えた。
ノロウイルス全遺伝子型診断法の開発

18遺伝子型25株のウイルス様中空粒子を用い、表面プラズモン共鳴装置を用いた糖鎖-ウイルス相互作用の解析系、赤血球および糖転移酵素遺伝子改変細胞を用いた糖鎖-ウイルス相互作用の解析系の確立を試みた。次にこれらの解析系を用いて、ノロウイルスの糖鎖認識に最も重要な糖鎖エピトープの同定、ウイルス上の糖鎖結合ドメインの同定を目指した。その結果、糖鎖認識の特異性と連動しているアミノ酸の割り出しを行うことが出来た。また、解析に用いた18遺伝子型以外の15遺伝子型に関してもアミノ配列の解析を行い、全33遺伝子型に共通の糖鎖結合ドメインの候補配列を絞り込むことが出来た。ノロウイルス(NoV)は小腸上皮に発現する糖鎖抗原である血液型抗原を識別して感染する宿主を決めている。本研究課題ではNoV全33遺伝子型が認識する共通糖鎖エピトープを少なくとも1種類同定し、全遺伝子型に対応可能な診断方法、検出方法の確立を目指す。本研究課題によって得られる糖鎖上のエピトープの情報、ウイルス上の結合ドメインの情報は、血液型抗原に結合するというNoV共通の性質を利用した全遺伝子型に対応可能な診断方法、検出方法の確立につながる。1)赤血球凝集反応試験のNoV診断への応用の試み。ウイルス様中空粒子(VLP)の血液型抗原認識が、生ウイルスのそれと同じであることを確認するため生ウイルスとVLPとの結合能の比較を赤血球凝集反応試験を用いて行う。今年度は、試験に用いる18遺伝子型24株のVLPの大量調製および精製を行うとともに、糞便からの生ウイルスの精製方法の検討を行った。数検体の患者糞便から生ウイルス粒子の精製を試み、2検体から電子顕微鏡で確認できる程度のウイルス粒子を精製することが出来た。2)エネルギー成分解析と分子動力学計算によるNoVの血液型抗原認識機構の解析。NoVの血液型抗原認識機構の詳細を明らかにするため、ウイルスタンパク質-糖鎖間相互作用を、結晶構造を基にしたQM/MM計算によるエネルギー成分解析と分子動力学計算によるダイナミクス解析により評価した。血液型抗原のひとつであるルイス抗原とNoVとの複合体結晶構造を基にQM/MM計算による構造最適化を行い、水素原子を付加した安定化モデル構造を得ることができた。さらに、複合体の相互作用エネルギーの見積もりを行い、ルイス抗原結合部位周辺のアミノ酸変異が容易にルイス抗原結合パターンに影響することを明らかにした。1)ウイルス上の糖鎖結合ドメインの同定:NoVの血液型抗原結合様式をモデリング/解析するため、ウイルスタンパク質-糖鎖間相互作用を、結晶構造を基にしたQM/MM計算によるエネルギー成分解析と分子動力学計算によるダイナミクス解析により評価した。今年度は、ウイルスキャプシドタンパク質上のアミノ酸変位が血液型抗原結合に及ぼす相対的エネルギー変化に注目し、相互作用成分解析と結合自由エネルギー変化について解析した。その結果、キャプシドタンパク質アミノ酸変異に伴った局所的な構造変化/水和相互作用の変化が主要因となって血液型抗原結合の強弱が変化する事が明らかになった。2)赤血球凝集反応(Hemagglutination: HA)試験の確立:ウイルス様中空粒子(VLP)の血液型抗原認識が、生ウイルスのそれと同じであることを確認するため生ウイルスとVLPとの結合能の比較をHA試験を用いて行う。今年度は、試験に必須である陽性コントロールとして、NoVと同じカリシウイルス科に属するウサギ出血病ウイルスのVLP作製に着手した。ノロウイルスは小腸上皮に発現する糖鎖抗原である血液型抗原を識別して感染する宿主を決めている。本研究課題ではノロウイルス全33遺伝子型が認識する共通糖鎖エピトープの同定を目指し、全遺伝子型に対応可能な診断方法、検出方法の確立を目指した。糖鎖上のエピトープの情報、ウイルス上の結合ドメインの情報は、血液型抗原に結合するというノロウイルス共通の性質を利用した全遺伝子型に対応可能な診断方法、検出方法の確立につながる。ノロウイルス粒子の便への排出量は決して多くなく、解析に十分なウイルス粒子の調製は困難である。そこで、ウイルス様中空粒子(Virus-like particle: VLP)の調製が有用である。本研究課題において、18遺伝子型25株のVLPを用い、Surface Plasmon Resonance(SPR)機器を用いた糖鎖ーウイルス相互作用の解析系、赤血球および糖転移酵素遺伝子改変細胞を用いた糖鎖ーウイルス相互作用の解析系を確立を試みた。その結果、遺伝子型毎の糖鎖認識パターンとウイルスアミノ配列の比較から、糖鎖認識の特異性と連動しているアミノ酸の割り出しを行うことが出来た。

18遺伝子型25株のウイルス様中空粒子を用い、表面プラズモン共鳴装置を用いた糖鎖-ウイルス相互作用の解析系、赤血球および糖転移酵素遺伝子改変細胞を用いた糖鎖-ウイルス相互作用の解析系の確立を試みた。次にこれらの解析系を用いて、ノロウイルスの糖鎖認識に最も重要な糖鎖エピトープの同定、ウイルス上の糖鎖結合ドメインの同定を目指した。その結果、糖鎖認識の特異性と連動しているアミノ酸の割り出しを行うことが出来た。また、解析に用いた18遺伝子型以外の15遺伝子型に関してもアミノ配列の解析を行い、全33遺伝子型に共通の糖鎖結合ドメインの候補配列を絞り込むことが出来た。ウイルスタンパク質-糖鎖間相互作用を、QM/MM計算によるエネルギー成分解析と分子動力学計算によるダイナミクス解析により評価し、NoVキャプシドタンパク質アミノ酸変異に伴った局所的な構造変化/水和相互作用の変化が主要因となって血液型抗原結合の強弱が変化する事を明らかにした。これは、本研究課題で目指す「ウイルス上の糖鎖結合ドメインの同定」に繋がる。また、NoVと血液型抗原の相互作用に関する解析結果として、ELISAによる結果、QM/MM計算による結果が出揃い、お互いに矛盾のない結果を得ることが出来ている。これはそれぞの解析系だけで無く、VLP作製系が安定して行えていることを指す。ウイルス学今後は、HA試験法の確立を推進するため、試験の陽性コントロールとしてNoVと同じカリシウイルス科に属するウサギ出血病ウイルスのVLP作製を試みる。ウサギ出血病ウイルスは糖鎖認識においてNoVと共通の性質を示すことが明らかにされているだけで無く、病態、疫学と糖鎖との関連がNoVより詳細に解析、報告されているウイルスであり、コントロールに適している。1)赤血球凝集反応試験に用いる18遺伝子型24株のVLPの大量調製および精製が順調に進行している。糞便からの生ウイルスの精製に関しても、電子顕微鏡で確認できる程度のウイルス粒子を精製することが出来た。2)ルイス抗原とNoVとの複合体結晶構造を基にQM/MM計算による構造最適化を行い、水素原子を付加した安定化モデル構造を得ることが出来た。さらに、複合体の相互作用エネルギーの見積もりを行い、ルイス抗原結合部位周辺のアミノ酸変異が容易にルイス抗原結合パターンに影響することを明らかにすることが出来た。ウイルス上の糖鎖結合ドメインの情報は、本研究課題で目指す「血液型抗原に結合するというNoV共通の性質を利用した全遺伝子型に対応可能な診断方法、検出方法の確立」につながる。平成26年度に予定していたHA試験法の確立を平成27年度に繰り越すことにし、平成26年度は、先にQM/MM計算によるエネルギー成分解析と分子動力学計算によるダイナミクス解析を進めた。次年度使用額となった384,198円はHA試験法確立のための赤血球購入にあてる予定であった分である。研究開始時に予定していた「ウイルスアミノ配列の比較解析による糖鎖認識特異性と連動しているアミノ酸の割り出し」に加え、今後は、「相互作用エネルギーの見積もりによる糖鎖結合部位周辺ウイルスアミノ酸変異が結合パターンに与える影響の解析」を行う。
スポンジ相のレオロジー

水・油・界面活性剤からなる三元系においては、界面活性剤の濃度が比較的小さい場合に、全体として一様で等方的に混じり合った状態が実現される。このとき界面活性剤は水と油の間の界面に集まり、水と油が直接に接した時よりも表面張力が下がるため、膨大な量の界面が安定に存在し得ることになる。結果的に、水と油の領域はそれらの体積比が1:1に近いとき、お互いに複雑に入りくんだ双連結構造をとっており、このような状態はマイクロエマルジョンと呼ばれている。マイクロエマルジョンを流動下においた時、そのマクロな力学的応答は複雑な内部構造を反映することが予想される。本研究では、マイクロエマルジョンのレオロジーを時間に依存した二秩序変数のGinzburg-Landauモデルを用いて調べた。我々は新しく提案した時間発展方程式を、Oonoらによって提唱されたセルダイナミクスの方法を用いて解いた。最初に一様な状態からずり流れを加えないで充分に緩和させ、系がミクロ相分離した段階で一定のずり流れを加えた。その結果以下のようなことがわかった。ずり流れがない場合、相分離の進行は界面活性剤の存在によって非常に遅くなり、べき的な振舞いから大きくはずれる。一般にずり速度が小さい時、界面活性剤は水と油の界面の運動に追従し、界面の長さは全体であまり変化しない。一方、ずり速度が大きいと界面の長さは増加し、界面活性剤がすべての界面を緩和させることができない。
限定合理性のマクロ経済学と金融市場

1.具体的内容本研究では、経済の構造を正確には知らない経済主体からなるマクロ経済モデルを出発地点として、それを金融市場に応用することで、デフレ、バブル、長期不況など日本経済に深く関わる現象について解明することが目的であった。本研究によってデフレについての理解が進んだのみならず、金融政策運営について重要な知見が得られた。仮に、非常に強い意味で独立な中央銀行が金融政策運営を行っていたとしても、不景気などの理由で低金利政策を進めた場合に意図しない形で政府国債を買い支えることになることが判明した。この成果は2007年に国際学術誌に掲載された。また、経済の構造を学習しながら意思決定する経済主体についても研究が進んだが、同時にその方向性の限界も見えてきた。具体的には、統計的に学習をする経済主体を考察したのだが、モデルの動学経路の計算には大いに役に立ったが、既存のモデルと同じ均衡に最終的には収束してしまうことが明らかとなった。この点については今後のさらなる研究が必要である。2.意義本研究によって明らかにされた成果の意義は大きい。特に、今までは財政規律の欠如が金融政策に影響を与えるのは中央銀行が独立でないからだと考えられてきたが、本研究成果によって、中央銀行の独立性だけでは財政からの影響を断ち切れないことが判明したからである。3.重要性ノーベル賞受賞者のロバート・ルーカスは「合理的期待」という考え方を用いてマクロ経済学を書き換えた。それから30年が過ぎ、合理的個人を前提としたマクロ経済学は完成している。今後はルーカス後のマクロ経済学の新しい方向性を提示することであり、本研究はその意味で時代を先駆けたものである。本研究期間に作ったネットワークを生かし、今後は主に共同研究プロジェクトとしてこのテーマを追求していく予定である。1.研究目的この研究の目的は、何らかの意味で合理性を制限された経済主体からなるマクロ経済モデルを構築することによって従来の「全知全能の経済主体」からなるモデルでは描写しきれない現象を理解し、新しい政策的メッセージを発信することである。2.新たに得られた知見本年度に着目したのは日本のデフレである。既存の理論によると、日本のように財政赤字に陥っている経済ではデフレよりもむしろインフレになっているはずである。日本経済に関する議論を見ても、その多くはデフレが不況の原因であり、デフレを取り除くことで日本経済が良くなるという論調であることに気が付く。本年度の研究では財政赤字ではなく累積赤字の増加スピードに着目し、累積のスピードがGDP成長を超えるとデフレ圧力が発生することを解明した。実はそのような状況下では動学システムにおける定常状態がなくなってしまう。つまり政府が破綻経路にいることを意味する。既存の理論に忠実である場合、遠い将来に政府が破綻することを合理的な経済主体が知るので、それは合理的期待均衡を形成できない。平たく言うと、分析から除外されてしまうのである。そこで、意思決定の際に無限の将来まで考えない経済主体と、財政破綻ギリギリまで財政再建を行わない政府からなるマクロモデルを構築し、その性質を分析した。その結果、既存の分析では無視されてきた破綻経路上の経済を分析することが可能になり、日本経済のデフレは財政破綻経路上で発生していることを発見した。さらに、デフレを克服するために財政再建が必要だという新しい政策的メッセージも得ることができた。今年度の研究は主に2つの方向に進んだ:ひとつは、昨年度同様、日本のデフレーションという現象を解明するための理論的な枠組み作りである。昨年度得られた知見であるところの「単年度の財政赤字はインフレ圧力になるが、累積赤字、特に国債累積残高の増大はデフレ圧力になりうる」というメカニズムをさらに掘り下げるべく研究を進めた。今年度新たに解明された点は、中央銀行が国債を直接引き受けない状況であっても、政府が国債発行を加速させることで名目利子率の増加圧力を生じさせ、日銀のように低金利にコミットしている中央銀行はそれを抑制するために市場に貨幣を供給せざるを得なくなることである。面白いことに、その結果、国債と貨幣の両方に対する需要が拡大し、それが貨幣価値増大(デフレ)をもたらすことが判明した。さらに、過度な国債発行が民間投資を抑制(クラウディング・アウト)する結果、産出水準も低迷してしまう。このような非合理的な政策運営を永続的に行うことはできないため、ある時点で政策を転換する必要が出るが、それが遅れるほど、改革後の経済成長をも阻害してしまうことが判明した。もう一つは、売り手と買い手が異なる情報を持っている市場における政策の効果に関するものである。今年度の研究成果として解明した点は、情報の非対称性のある市場に政府が介入した場合、それが情報を偽るインセンティブを持つ経済主体の行動に影響を与えるという新しい効果が発生するため、経済政策の効果が、情報が完全な市場におけるそれと異なってしまう、というものである。この研究成果はレフェリー付きの国際学術誌に掲載が決定している。(ただし掲載は19年度の見込み)1.具体的内容本研究では、経済の構造を正確には知らない経済主体からなるマクロ経済モデルを出発地点として、それを金融市場に応用することで、デフレ、バブル、長期不況など日本経済に深く関わる現象について解明することが目的であった。

この成果は2007年に国際学術誌に掲載された。また、経済の構造を学習しながら意思決定する経済主体についても研究が進んだが、同時にその方向性の限界も見えてきた。具体的には、統計的に学習をする経済主体を考察したのだが、モデルの動学経路の計算には大いに役に立ったが、既存のモデルと同じ均衡に最終的には収束してしまうことが明らかとなった。この点については今後のさらなる研究が必要である。2.意義本研究によって明らかにされた成果の意義は大きい。特に、今までは財政規律の欠如が金融政策に影響を与えるのは中央銀行が独立でないからだと考えられてきたが、本研究成果によって、中央銀行の独立性だけでは財政からの影響を断ち切れないことが判明したからである。3.重要性ノーベル賞受賞者のロバート・ルーカスは「合理的期待」という考え方を用いてマクロ経済学を書き換えた。それから30年が過ぎ、合理的個人を前提としたマクロ経済学は完成している。今後はルーカス後のマクロ経済学の新しい方向性を提示することであり、本研究はその意味で時代を先駆けたものである。本研究期間に作ったネットワークを生かし、今後は主に共同研究プロジェクトとしてこのテーマを追求していく予定である。