2018 Fiscal Year Research-status Report
A study on qualitative spatial representation and reasoning system focused on the change of shapes
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18K11453
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| Research Institution | Kwansei Gakuin University |
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Principal Investigator |
高橋 和子 関西学院大学, 理工学部, 教授 (30330400)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
関 由行 関西学院大学, 理工学部, 准教授 (20435655)
増田 佳代 関西学院大学, 理工学部, 教授 (40280416)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 定性空間推論 / 発生生物学 / 状態遷移系 / 論理推論 / トポロジ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，時系列で与えられた位相的変化を含む空間データで起こっている変化について論理的に推論するシステムの基盤を与えることを目的とする.発生生物学における器官形成過程では形の変化が多く見られるため，これを対象として形の特徴をとらえた記述言語を提案し，それをもとに変形過程の説明や変形についての推論をするシステムを構築した．論理的推論を目的とするため定性空間推論の枠組を使った．
器官形成過程では，凹部の形成，境界線上の接点の生成，分裂という形の変化が特徴的に見られる．この変化を２次元平面上の閉曲線の形状変化として考えたモデルを生成した．閉曲線は自分自身と交差しないという特徴をもち，形状変化においてもこの性質を保持する．まず，曲線を記号表現する記述言語を与えた．モデルとしては多角形による近似と滑らかな曲線を使ったものの２通りを考えた．１つ目の記述言語は回転角を使ったもので，形状変化に対応する推論規則を言語上で与え，状態遷移系として表現した．さらに，状態遷移系を記号列の書き換え系と対応させ，系が満たす性質について考察した．２つ目の記述言語は極点と曲率に基づくプロセス文法の拡張として定義した．これら２通りの手法を応用して器官形成過程で頻繁に観察される変化を記号的に表現した．これによって変化が起こる理由やプロセスを提示したり，与えられた形から起こりうる変化を推論したりすることが可能になる．定性的変化にはトポロジカルな変化としては説明できないものもあり，定性的な変化に数学的基盤を与える方法についても検討した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
今年度は記述言語の提案と推論システムの構築・実装を中心に行い，一般的な体系の確立と発生生物学を対象としたプロトタイプシステムを作成する予定であった．記述言語と基本的な推論システムの構築については，２種類の体系を提案し，実装はできなかったが机上シミュレーションを行った．また，２年目以降に計画していた状態遷移系の性質についての検討を行った．具体的には，１つ目の体系について状態遷移系を作成するとともに遷移と記号列上の書き換えを対応づけ，書き換えシステムとして停止性や合流性などの状態遷移系の性質を証明した．従って問題なく進捗していると言える．
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は，体系の妥当性の検証とプロトタイプシステムの作成を中心に研究を行う．また，作成した体系を発生生物学等へ応用し，その結果をふまえてシステムの改良，拡張に取り組む．特に分類方法や遷移の妥当性を以下の2つの側面から検討する．1つは数学的側面であり，数学的な記述との対応関係について考察し，状態の特徴や概念近傍の連続性が数学的に定義できるかどうか，また，この体系が JEPD(分類に共通部分がなく全体をカバーしている性質)を満たしているかどうかを検討する．もう1つは認知的側面であり，被験者実験による人間の認知と照合することによって調査する．また，作成したシステムをまず発生生物学に応用する．形の変化に対する一般的な状態遷移システム上の推論により，遷移可能な状態や理論上通ることが可能な系列をすべて提示することができる．この中で，発生異常に対応する系列の対応づけ，実際には特定の系列しか通らない理由の説明，形成器官の種類によって通る系列が分類できるならば種類と系列の関係の明確化をし新たな知見の獲得をめざす．必要があれば，可能な状態を異なる観点で分類した複数のモデルを作成しそれらの関係についても考察する．その後，対象を発生生物学だけではなく，細胞分裂，細胞融合，食細胞などの生命科学一般や，分子の構造に着目した高分子化学への応用も検討する
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| Causes of Carryover |
物品が予想よりも安く入手できたため。次年度は招待者の旅費および物品費で使用予定。
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Research Products
(7 results)
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[Journal Article] Co-option of the PRDM14-CBFA2T complex from motor neurons to pluripotent cells during vertebrate evolution2019
Author(s)
Masanori Kawaguchi, Kota Sugiyama, Kazumi Matsubara, Che-Yi Lin, Shigehiro Kuraku, Shota Hashimoto, Yoshiaki Suwa, Luok Wen Yong, Koji Takino, Shota Higashida, Daisuke Kawamura, Jr-Kai Yu and Yoshiyuki Seki
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Journal Title
Development
Volume: 146
Pages: 1-14
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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