法人別リリース

早稲田大学英語ポッドキャスト番組「Rigorous Research, Real Impact」シーズン3 第2回を配信開始

早稲田大学 — Thu, 24 Sep 2026 14:30:00 +0900

早稲田大学、英語ポッドキャスト番組「Rigorous Research, Real Impact」シーズン3 第2回を配信開始「日本経済の未来：高齢化、AI、そして自動化」
早稲田大学（東京都新宿区、総長：本間敬之）は、2026年9月24日（木）、英語ポッドキャストシリーズ「Rigorous Research, Real Impact」シーズン3の第2回エピソード「Japan’s Economic Future: Aging, AI, and Automation（日本経済の未来：高齢化、AI、そして自動化）」の配信を開始しました。本シリーズは、Spotify、Apple Podcasts、Amazon Music、YouTubeにて無料でお聴きいただけます。

第2回:「Japan’s Economic Future: Aging, AI, and Automation（日本経済の未来：高齢化、AI 、そして自動化）」

自動化やAI、そして人口動態の変化は、長期的な経済成長にどのような影響をもたらすのでしょうか。
本エピソードでは、MCを務める早稲田大学学生のKanon氏が、政治経済学術院の金子昭彦教授をゲストに迎え、この問いに迫ります。
対談では、技術革新と相続をはじめとする世代間の資産移転との関係性や、遺産を残す動機の違いが経済成長にどのような影響を及ぼし得るのかについて探ります。また、日本が直面する高齢化と労働力人口の減少に焦点を当てながら、自動化が生産性向上に果たす役割についても考察します。その一方で、労働者間の格差に対応するためには教育や目的を明確にしたリスキリングが重要であることも指摘します。
さらに、金子教授は早稲田大学の英語学位プログラムについても紹介します。同プログラムでは、学生は多様な言語・文化的背景を持つ仲間とともに学びながら、世界的な経済課題について理解を深め、国際的なネットワークを築く機会を提供しています。

“Waseda University Podcasts: Rigorous Research, Real Impact”

○Apple Podcasts
○Spotify
○Amazon Music
○YouTube
○早稲田大学ウェブサイト

シーズン3について

今シーズンは、早稲田大学の研究者8名が3名の学生MCと共に出演します。各回約15分間のエピソードで、研究者が自身の研究をわかりやすく紹介するとともに、その研究が現代社会の課題や注目されるニュースとどのように関わっているのかについて語ります。研究者と学生MCが対話を通じて、早稲田大学の英語学位プログラムの魅力についても紹介します。取り上げるテーマは、日本経済、労働・移民問題、日本におけるビジネス、日本文化、AIなど多岐にわたります。
本ポッドキャストは、専門的な知見を現代社会の課題をテーマとした親しみやすい対話を通して紹介することで、日本および早稲田大学で行われている研究への理解を深め、新たな視点を提供します。特に、早稲田大学への留学や日本での学習・研究に関心を持つ方々、そして日本社会やそれを取り巻く世界的課題について知りたいと考えるすべての方におすすめのシリーズです。

配信スケジュール（予定）
■エピソード３（配信日: 2026年10月14日）：
パルビン　シャヒダ　講師 (政治経済学術院)—
「Migration, Labor Shortages, and Japan’s Economic Future（移民と人手不足から考える日本経済の未来）」

■エピソード４（配信日: 2026年11月4日）：
長谷川　信次　教授 (社会科学学術院)—
「Global Goals, Local Realities: Rethinking Sustainable Business（グローバルな目標と地域の現実－持続可能なビジネスを再考する）」

■エピソード5（配信日: 2026年11月25日）：
根本　直子　教授 (商学学術院)—
「“社会によいこと”は、“ビジネスによいこと”になり得るのか？」

早稲田大学について
早稲田大学では現在、6学部および15研究科において英語学位プログラムを提供しています。また、日本学生支援機構（JASSO）が公表した2025年度の調査によると、早稲田大学は日本で最も多くの外国人留学生を受け入れている大学です（※1）。
さらに、「QS World University Rankings by Subject 2026」では、「Arts & Humanities（人文科学）」で世界61位、「Social Sciences & Management（社会科学）」で世界78位にランクインし、いずれも世界トップ100に選出されています（※2）。
※1　https://www.studyinjapan.go.jp/ja/_mt/2026/05/data2025z.pdf
※2　https://www.waseda.jp/inst/vision150/news/9571

【早稲田大学】第26回早稲田ジャーナリズム大賞ファイナリスト発表

早稲田大学 — Fri, 18 Sep 2026 14:00:00 +0900

第26回「石橋湛山記念早稲田ジャーナリズム大賞」ファイナリスト作品選出

早稲田大学（東京都　新宿区、総長田中愛治）は、このたび、第26回「石橋湛山記念早稲田ジャーナリズム大賞」のファイナリスト作品として、選考委員会の厳正な審査を経て次の12作品を選出いたしました。
第26回となる本年度は、2026年4月14日から5月31日までの募集期間中に、154作品の推薦・応募がありました。最終審査結果は2026年11月中旬に発表され、表彰・贈呈式は2026年12月3日（木）に開催予定です。

ファイナリスト 1２作品　※応募・推薦受付順

ファイナリスト作品①
候補作品
NHK BSスペシャル戦後80年僕の日本人助産師を探して
候補者
房満満 (株式会社テムジン)
発表媒体
NHK BS

ファイナリスト作品②
候補作品
北海道道スペシャルオホーツク異変　～生命の楽園に何が～
候補者
北海道道スペシャルオホーツク異変取材班代表:服部泰年
発表媒体
NHK総合テレビ（北海道ブロック）

ファイナリスト作品③
候補作品
NHKスペシャル臨界世界「戦慄の占領地 “ロシア化”の実態」
候補者
NHKスペシャル「戦慄の占領地」取材班代表:松宮健一
発表媒体
NHK総合テレビ

ファイナリスト作品④
候補作品
ハートフルワールド～京都・紙屋川砂防ダム編～
候補者
ハートフルワールド「京都・紙屋川砂防ダム編」取材・制作班代表:下野賢志
発表媒体
CBCテレビ

ファイナリスト作品⑤
候補作品
ETV特集「枯葉剤の傷痕を見つめて〜ベトナム戦争終結から50年〜」
候補者
ETV特集「枯葉剤の傷痕を見つめて〜ベトナム戦争終結から50年〜」制作班
代表:坂田雅子
発表媒体
NHK教育（Eテレ）

ファイナリスト作品⑥
候補作品
ETV特集「忘れられた被ばく者」
候補者
ETV特集「忘れられた被ばく者」取材班代表:石濱陵
発表媒体
NHK教育（Eテレ）

ファイナリスト作品⑦
候補作品
黒川の女たち
候補者
「黒川の女たち」テレビ朝日取材班　松原文枝
発表媒体
映画全国上映

ファイナリスト作品⑧
候補作品
広島のともしび　原爆小頭症「きのこ会」と記者・秋信利彦
候補者
平尾直政
発表媒体
書籍地平社

ファイナリスト作品⑨
候補作品
『拉致　封印された真実』上・下
候補者
高世仁、NK917（代表：高世仁）
発表媒体
書籍株式会社旬報社

ファイナリスト作品⑩
候補作品
復興検証～震災・原発事故１５年～
候補者
福島民報社編集局復興検証取材班代表:渡部育夫
発表媒体
福島民報

ファイナリスト作品⑪
候補作品
コメ増産への農水省圧力問題
候補者
秋田魁新報コメ問題取材班代表:佐藤朋紀
発表媒体
秋田魁新報、秋田魁新報電子版

ファイナリスト作品⑫
候補作品
戦争の記録を巡る一連の報道
候補者
秋田魁新報戦後80年取材班代表:岡田郁美
発表媒体
秋田魁新報、秋田魁新報電子版

■石橋湛山記念早稲田ジャーナリズム大賞とは
早稲田大学は、建学以来多くの優れた人材を言論、ジャーナリズムの世界に送り出して参りました。先人たちの伝統を受け継ぎ、この時代の大きな転換期に自由な言論の環境を作り出すこと、言論の場で高い理想を掲げて公正な論戦を展開する人材を輩出することは、時代を超えた本学の使命であり責務です。
「石橋湛山記念早稲田ジャーナリズム大賞」はこのような背景のもと、社会的使命・責任を自覚した言論人の育成と、自由かつ開かれた環境の形成への寄与を目的として2000年に創設され、翌2001年より毎年、広く社会文化と公共の利益に貢献したジャーナリスト個人の活動を発掘、顕彰してきたものです。
本賞は、公共奉仕部門・草の根民主主義部門・文化貢献部門の3部門を設けております。各部門の大賞受賞者には正賞(賞状)と副賞(記念メダル)および賞金50万円を贈呈します。また、優秀賞を贈呈する場合があり、受賞者には正賞(賞状)と副賞(記念メダル)および賞金10万円が贈られます。
各部門受賞者には、ジャーナリストを志す本学学生のための記念講座にてご講義いただく予定です。

ご参考：第２６回「石橋湛山記念早稲田ジャーナリズム大賞」
[募集部門]　公共奉仕部門・草の根民主主義部門・文化貢献部門
[対象作品]　2025年4月1日から2026年5月31日までに、
　　　　　　不特定多数を対象としたメディアに公表された作品。作品の形式は問いません。
[受付期間]　2026年4月14日～ 5月31日
[応募総数]　154作品（前回144作品）
[選考方法]　下記11名の選考委員からなる選考委員会により、本賞の主旨に照らして、商業主義を廃し、中立公平な立場から厳正な審査を行います。

＜選考委員＞
綾部　広則：早稲田大学理工学術院教授（科学技術社会論）
梯　久美子：ノンフィクション作家
角　英夫　：元日本放送協会専務理事・大型企画開発センター長
澤　康臣　：早稲田大学教育・総合科学学術院教授（ジャーナリズム論）
瀬川　至朗：東京大学情報学環特任教授（ジャーナリズム研究）
ソジエ内田恵美：早稲田大学政治経済学術院教授（言説分析、応用言語学）
武田　徹　：ジャーナリスト、専修大学文学部教授
土屋　礼子：早稲田大学政治経済学術院教授（メディア史、歴史社会学）
マーティン・ファクラー：The New York Times 編集者
三浦　俊章：ジャーナリスト
若林　幹夫：早稲田大学教育・総合科学学術院教授（社会学、都市論）

光のスキルミオンで磁気スキルミオンを操る

早稲田大学 — Wed, 16 Sep 2026 14:00:00 +0900

2026年9月16日
早稲田大学
光のスキルミオンで磁気スキルミオンを操る光のピンセットによる非接触操作や、光と磁気を融合した次世代情報技術に道
【ポイント】
・光と物質に存在する２種類のスキルミオン※１、「光のスキルミオン※２」と「磁気スキルミオン※３」の相互作用を理論的に解明しました。
・光のスキルミオンを磁気スキルミオンに照射すると、回転・スキップ・トロコイド旋回※４という３種類の特徴的な運動が現れることを発見しました。
・光のスキルミオンが持つ「ヘリシティ」※５を変えるだけで、磁気スキルミオンがスキップする位置や運動軌道を選択的に制御できることを明らかにしました。
・光で磁気スキルミオンを捕捉・移動・制御する「光のピンセット」の実現や、情報担体としての磁気スキルミオンを光スキルミオンで自在に操作・制御するような光技術と磁気デバイスを融合した次世代情報技術への応用が期待されます。
光と磁気という異なる世界には、どちらにも「スキルミオン」と呼ばれるトポロジカルな構造※６が存在します。この二つが出会うと、どのような現象が起こるのでしょうか。
　早稲田大学理工学術院の望月維人（もちづきまさひと）教授とLan Bo（ラン・ボー）日本学術振興会外国人特別研究員、早稲田大学理工学術院理工学総合研究所のXichao Zhang（張溪超）研究院准教授（研究当時）らの研究グループは、コンピューターシミュレーションにより、光のスキルミオンを磁気スキルミオンに照射すると、回転・スキップ・トロコイド旋回という３種類の特徴的な運動が生じることを明らかにしました。さらに、光のスキルミオンの「ヘリシティ」と呼ばれる状態を変えることで、磁気スキルミオンの運動軌道を選択的に制御できることも発見しました。
　本成果は、光をピンセットのように用いて磁気スキルミオンを捕捉・移動・制御する技術や、光技術と磁気技術を融合した次世代情報技術への応用につながることが期待されます。
本研究成果は、2026年9月14日に国際学術誌「Physical Review Letters」に掲載されました。

磁性体薄膜中の磁気スキルミオンに光のスキルミオンを照射した時に生じる「回転」、「スキップ」、「トロコイド旋回」と呼ばれる特徴的な運動の概念図。回転運動では、磁気スキルミオンが光の中心の周囲を回る。スキップ運動では、円軌道を運動していた磁気スキルミオンが特定の場所で急に軌道を変える。さらに、条件によっては小さなループを繰り返しながら進むトロコイド旋回運動が現れる。

（１）これまでの研究で分かっていたこと　
「スキルミオン」は、もともと素粒子を記述するために1960年代に提唱されたトポロジカルな構造です。その後、同じ数学的特徴を持つ構造が、磁性体をはじめ、液晶や光など、さまざまな物理系に現れることが分かってきました。なかでも、「磁気スキルミオン」は、磁性体中の磁化が渦状に配列してできるナノメートルサイズの磁気構造です。2009年にその存在が実験的に確認されて以降、世界中で活発に研究されてきました。小さく、安定で、粒子のように移動させることができるため、次世代のメモリや論理素子、コンピューティング技術などにおける新しい情報担体として期待されています。
一方、近年、光の偏光などが空間的にスキルミオンと同じ構造を形成する「光のスキルミオン」が発見され、トポロジカルフォトニクス※７の分野で注目されています。光のスキルミオンは、光の位相や偏光、角運動量などを利用できることから、精密計測、光操作、情報処理などへの応用が研究されています。
このように、磁気スキルミオンと光のスキルミオンは、ともに「スキルミオン」という共通のトポロジー※６を持っています。しかし、一方は物質中の磁気構造、もう一方は光がつくる構造として、それぞれ異なる研究分野でほぼ独立に研究されてきました。そのため、光のスキルミオンと磁気スキルミオンを実際に相互作用させると何が起こるのかは、これまで十分に明らかになっていませんでした。

（２）今回の研究で明らかになったこと
　本研究では、光のスキルミオンを磁気スキルミオンに照射すると何が起こるのかを、コンピューターシミュレーションによって理論的に調べました。光のスキルミオンは、異なる軌道角運動量※８を持つ２つの光を重ね合わせることで作りました。この構造化光※９を磁性体薄膜中の磁気スキルミオンに照射し、その運動を詳細に解析しました。
その結果、磁気スキルミオンには、「回転」、「スキップ」、「トロコイド旋回」という３種類の特徴的な運動が現れることを発見しました。回転運動では、磁気スキルミオンが光の中心の周囲を回ります。スキップ運動では、円軌道を運動していた磁気スキルミオンが特定の場所で急に軌道を変えます。さらに、条件によっては小さなループを繰り返しながら進むトロコイド旋回と呼ばれる運動が現れます。
研究グループは、これらの運動が生じる仕組みも明らかにしました。光のスキルミオンを構成する光には、磁気スキルミオンを一定の範囲に閉じ込める力、円周方向に動かす力、運動に振動を加える力があり、それらが組み合わさることで多彩な運動が生じます。つまり、単に「光の強いところに磁気スキルミオンが引き寄せられる」のではなく、光が持つ空間構造や角運動量そのものが磁気スキルミオンの運動を生み出していることが分かりました。
特に重要なのが、スキップ運動です。光のスキルミオンのヘリシティ（光のスキルミオンの内部構造を特徴づける角度）※５を変えると、磁気スキルミオンがスキップする位置もそれに応じて移動しました。さらに、その位置は磁気スキルミオン自身のカイラリティ（磁化の巻き方）※５によっても変化しました。これにより、光の状態を変えるだけで、磁気スキルミオンの運動軌道を選択的に制御できることを明らかにしました。
さらに、光のスキルミオンが空間を伝わる場合についても解析しました。その結果、光が進むにつれて変化する位相によって、磁気スキルミオンがスキップする位置も変化することが分かりました。これは、光の進行方向も含めた３次元的な磁気スキルミオンの光制御へ発展する可能性を示しています。

図１：磁性体薄膜中の磁気スキルミオンに光のスキルミオンを照射した場合に誘起される磁気スキルミオンの運動のシミュレーション結果。（a）散逸が小さい場合の磁気スキルミオンの軌跡。「回転」、「スキップ」に加え、明確な「トロコイド旋回」が見られる。 (b) 回転運動、スキップ運動、トロコイド旋回運動の概念図。 (c) 散逸が大きい場合の磁気スキルミオンの軌跡。明確な「トロコイド旋回」は見られない。 (d) スキップ運動が起こる位置は、磁気スキルミオンのタイプと光のスキルミオンのヘリシティに依存して異なる。 (e) 進行する光の断面に現れる光スキルミオン。そのヘリシティは進行方向の位置によって異なる。そのため、進行する光のどの位置に磁性体薄膜を置くか、あるいは光源位置を変えることで、スキップ運動が起こる位置を制御することができる。

（３）研究の波及効果や社会的影響
今回の研究は、これまで別々の分野で研究されてきた「光のトポロジー」と「磁気のトポロジー」を結びつけた点に大きな学術的意義があります。光のスキルミオンが持つ位相や偏光、角運動量などの情報を利用して磁気スキルミオンの運動を制御できることを示したことで、トポロジカルフォトニクスとスピントロニクス※10を融合する新しい研究領域へ発展することが期待されます。
また、磁気スキルミオンは、ナノメートルサイズで安定して存在し、粒子のように移動できることから、次世代のメモリや論理素子、コンピューティング技術などの情報担体として研究されています。今回示した方法では、電極などを介して直接操作するのではなく、光を用いて非接触で磁気スキルミオンを制御できる可能性があります。
例えば、光によって誘起される回転運動を利用すれば、磁気スキルミオンを光のピンセットでつまむように捕捉し、移動させる技術につながる可能性があります。また、光の状態によってスキップ運動の軌道を選択できる性質は、光が持つ情報を磁気スキルミオンの運動へ変換する仕組みとして利用できる可能性があります。さらに、トロコイド旋回運動は、光によって特性を調節できる微小な発振器への応用も考えられます。
このような技術が実現すれば、光による高速な情報伝送と、磁気による情報の保持・処理を結びつける新しい光・磁気融合型情報技術の実現につながる可能性があります。ただし、本研究は理論・シミュレーションによって新しい原理を示した段階であり、実際のデバイスへの応用には、今後、実験による検証や光と磁性体を効率よく相互作用させる技術の開発が必要です。

（４）課題、今後の展望
本研究は、光のスキルミオンと磁気スキルミオンの相互作用によって新しい運動を生み出し、その軌道を光で制御できることを理論とシミュレーションによって示した段階です。したがって、今後の最も重要な課題は、今回予測した現象を実際の磁性体と光を用いた実験で検証することです。
そのためには、ナノメートルサイズの磁気スキルミオンに対して、光のスキルミオンの複雑な空間構造を保ったまま光を照射し、両者を十分な強さで相互作用させる必要があります。通常の光では照射できる領域の大きさに限界があるため、光を微小な領域に閉じ込める技術などを利用することが重要になると考えられます。
また、今回の研究では理想化した条件のもとで基本的な相互作用を明らかにしました。実際の物質では、温度による揺らぎや試料中の欠陥、材料ごとの性質なども磁気スキルミオンの運動に影響します。今後は、こうした現実的な条件のもとでも、今回見いだした特徴的な運動や光による制御が安定して現れるかを調べる必要があります。
将来的には、実験による検証を進めるとともに、磁気スキルミオンの捕捉・輸送、光の状態による軌道制御、光信号から磁気信号への変換などへ研究を発展させたいと考えています。さらに、光の空間構造を自在に設計する技術と組み合わせることで、光によって磁気スキルミオンを非接触かつプログラム可能な形で操作する技術へと発展することが期待されます。

（５）研究者のコメント
「光と磁気というまったく異なる世界に存在する二つのスキルミオンが出会ったら何が起こるのだろう」という素朴な好奇心がこの研究の出発点でした。実際に調べてみると、光によって磁気スキルミオンに多彩な運動を生み出し、その軌道まで制御できることが分かりました。基礎科学としての面白さに加え、将来、光で磁気を自在に操る新しい技術へ発展することを期待しています。

（６）用語解説
※１スキルミオン
もともとは素粒子を記述する理論の中で提唱された、トポロジーによって特徴づけられる構造です。その後、磁性体や液晶、光など、さまざまな物理系に同様の構造が現れることが分かっています。本研究では、磁気と光に現れる二つのスキルミオンを扱っています。

※２光のスキルミオン
光の偏光などが空間的にスキルミオンと同じトポロジカルな構造を形成したものです。本研究では、異なる軌道角運動量を持つ二つの光を重ね合わせることで光学スキルミオンを構成し、磁気スキルミオンとの相互作用を調べました。

※３磁気スキルミオン
磁性体の中で、原子が持つ微小な磁石（磁化）の向きが渦状に配列してできるナノメートルサイズの磁気構造です。小さく安定で、粒子のように移動させることができるため、次世代のメモリや情報処理技術への応用が期待されています。

※４トロコイド旋回
円運動と並進運動が組み合わさって生じる、ループを伴う特徴的な運動です。本研究では、光学スキルミオンを照射した磁気スキルミオンに、回転運動やスキップ運動と並んで、このトロコイド旋回運動が現れることを発見しました。

※５ヘリシティとカイラリティ
ヘリシティは、本研究では光学スキルミオンの内部構造の向きを特徴づける量です。一方、カイラリティは磁気スキルミオンにおける磁化の巻き方を特徴づけます。本研究では、光のスキルミオンのヘリシティと磁気スキルミオンのカイラリティの組み合わせによって、磁気スキルミオンがスキップする位置が変化することを明らかにしました。

※６トポロジーとトポロジカルな構造
「トポロジー」とは、物体やベクトル場の形が持つ連続的に変形しても変わらない性質、あるいはそれに着目して分類する数学的な考え方です。物理学では、磁化ベクトルや光の偏光などが空間の中でどのように分布・配列しているかを特徴付けるためにも用いられます。特徴的なトポロジーを持つ構造のことを「トポロジカルな構造」と呼びます。磁気スキルミオンと光のスキルミオンは、異なる物理系に存在しながら共通するトポロジーを持っています。

※７トポロジカルフォトニクス
トポロジーの考え方を光に応用し、新しい光の状態や伝搬・制御方法を研究する分野です。本研究は、光のスキルミオンを扱うトポロジカルフォトニクスと、磁気スキルミオンを扱うスピントロニクスを結びつける研究と位置づけられます。

※８（光の）軌道角運動量
光が空間的にねじれた波面を持つことによって生じる角運動量です。本研究では、異なる軌道角運動量を持つ二つの光を重ねることで光のスキルミオンを作り出しています。また、その軌道角運動量が磁気スキルミオンを円周方向に動かす働きをすることが示されました。

※９構造化光
光の強さだけでなく、位相、偏光、角運動量などが空間的に意図して設計された光です。通常の単純な光にはない複雑な空間構造を持たせることで、物体の操作や計測、情報処理などへの利用が研究されています。本研究で用いた光のスキルミオンも構造化光の一種です。

※１０スピントロニクス
電子が持つ電気的な性質である「電荷」に加えて、磁気的な性質である「スピン」を利用して情報を記録・処理する技術や、その基礎となる学問分野です。磁気スキルミオンは、将来のスピントロニクスデバイスにおける情報担体の候補として研究されています。

（７）論文情報
雑誌名：　Physical Review Letters
論文名：　Magnetic Skyrmion Interacting with Optical Skyrmion
執筆者名（所属機関名）：
Lan Bo (早稲田大学理工総研・研究院講師，日本学術振興会外国人特別研究員)
望月維人/Masahito Mochizuki (早稲田大学理工学術院・教授)
張　溪超/Xichao Zhang (研究当時：早稲田大学理工総研・研究院准教授，現：香港科技大学・中国)
Jian Chen（上海理工大学・中国）
Yan Zhou（香港中文大学・中国）
Chengwei Qiu（国立シンガポール大学・シンガポール）
掲載⽇時（⽇本時間）： 2026年9月14日
掲載URL： https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/hylp-trxp
DOI：　https://doi.org/10.1103/hylp-trxp

（８）キーワード
磁気スキルミオン、光のスキルミオン、トポロジー、構造化光、スピントロニクス、トポロジカルフォトニクス

（９）研究助成（外部資金による助成を受けた研究実施の場合）
研究費名：日本学術振興会科学研究費助成事業基盤研究(A)
研究課題名：スキルミオンが持つ新しい物質機能・物性現象の開拓とスキルミオニクスの創出
課題番号：JP25H00611
研究代表者名（所属機関名）：望月維人（早稲田大学）

研究費名：学術変革領域研究(A) 『キメラ準粒子が切り拓く新物性科学』
研究課題名：キメラ準粒子の理論
課題番号：JP24H02231
研究代表者名（所属機関名）：村上修一（東京大学）

研究費名：国立研究開発法人科学技術振興機構戦略的創造研究推進授業CREST
研究課題名：Beyond Skyrmionを目指す新しいトポロジカル磁性科学の創出
課題番号：JPMJCR20T1
研究代表者名（所属機関名）：于秀珍（理化学研究所）

研究費名：日本学術振興会科学研究費助成事業特別研究員奨励費(外国人特別研究員)
研究課題名：トポロジカルスピンテクスチャの多面的操作の理論的研究
課題番号：25KF0118
研究代表者名（所属機関名）：望月維人（早稲田大学）

研究費名：日本学術振興会科学研究費助成事業若手研究
研究課題名：ナノ機能界面のトポロジカル磁気テクスチャのデバイス機能の創出
課題番号：JP25K17939
研究代表者名（所属機関名）：ZHANG XICHAO（早稲田大学）

ファイル依存関係の検証を99.7％高速化

早稲田大学 — Tue, 15 Sep 2026 14:00:00 +0900

2026年9月15日
早稲田大学
ファイル依存関係の検証を99.7％高速化～大規模ソフト開発のボトルネック解消～

詳細は早稲田大学HPをご覧ください
【発表のポイント】
●ソフトウェア開発の多くで頻発するビルド時のファイル間の依存関係のエラーを効率的に検出する新技術mkcheck2を開発しました。
●eBPF※1によるファイルに対する操作の軽量な監視と差分解析により、従来手法に比べて、最大99.7％の高速化を実現しました。
●コードの変更登録あたりの解析時間を約1,267秒から約23秒へと圧倒的に短縮することで、変更のつどプログラムを安全に自動構築し続けることを現実に可能にしました。
●ソフトウェア品質向上と開発効率の大幅改善に貢献し、大規模システム開発の基盤技術として期待されます。
　現代のソフトウェア開発では、実行可能なプログラムを構築してまとめるビルド処理を、正しい依存関係の定義に基づいて、正しく継続的に自動的に進める継続的インテグレーションが欠かせません。依存関係の定義を正しく行っておくことで、依存先のファイル（例えば図1におけるファイルFd）が更新された場合に、依存元のファイル（図1におけるファイルFa）を対象として自動的にビルドすることが可能になります。しかし大規模なソフトウェア開発において、本来は必要な依存関係が定義から漏れているといったエラーが、開発の半数以上を占める深刻な問題となっています。必要な依存関係の定義が漏れていると、依存先のファイルが更新されても、依存元を対象としたビルドがなされません。また逆に、依存関係が余分にある場合には、本来は依存していないはずのファイルが更新された際に、本来は依存元ではないほうを対象としたビルドが余計に実行されてしまいます。こうしたエラーに対応するため、これまではビルドのたびに組み立てに必要なすべてのファイルを、処理時に時間をかけて調べる検証手法が提案されてきました。こうした手法では検証の精度は高いものの、大きな追加の処理時間を必要とするため大規模なプログラムの実用的な検証には不向きであり、継続的な開発や高信頼化の妨げとなっていました。
　早稲田大学理工学術院の鷲崎弘宜（わしざきひろのり）教授および東京通信大学の坂本一憲（さかもとかずのり）准教授らの研究グループは、大規模なプログラムのビルドにおいて高精度かつ高速な依存関係の検証を実現するために、軽量なシステム呼び出し監視技術であるeBPFと差分解析を組み合わせた新手法「mkcheck2」を開発しました。本手法により、従来と同等の精度を維持しながら、依存関係検証の処理時間を大幅に削減することに成功しました。特に、変更登録あたりの解析時間を従来の約1,267秒から約23秒へと短縮し、実運用環境での継続的な検証を可能にしました（図2）。
　本成果は、2026年9月11日（金）にソフトウェア工学分野における世界トップの国際会議 48th IEEE/ACM International Conference on Software Engineering (ICSE’26)において発表し、ACM Digital Library上の『Proceedings of the 2026 IEEE/ACM International Conference on Software Engineering』で公開されました。

図1. ビルド時に判明するファイル間の依存関係の定義のエラー

図2. 検証における平均解析時間の比較
キーワード：
ビルドシステム、依存関係検証、eBPF、差分解析、継続的インテグレーション、ソフトウェア品質、開発効率、システム呼び出し監視

（１）これまでの研究で分かっていたこと
　ソフトウェアを組み立てるビルドを継続的かつ自動的に進めるうえで、前提条件としてファイル同士の依存関係を正しく定義する必要があります。
　しかし、大規模開発では依存関係の誤りが頻発し、エラーの50％以上を占めることが報告されています。従来のビルドのたびに組み立てに必要なすべてのファイルを調べる検証手法では、動的解析により高精度ながらも処理が遅いか、もしくは、静的解析により高速ながらも不完全というトレードオフが存在していました。

（２）新たに実現しようとしたこと、明らかになったこと
　本研究では、効率と精度を両立する新しい依存関係検証手法「mkcheck2」を開発しました。実現のためのカギは、eBPFを用いた軽量なシステム呼び出し監視技術にあります。従来のptrace方式と呼ばれる監視手法では、オペレーティングシステム（OS）の上で応用ソフトウェアを動作させる領域（ユーザ空間）上で監視するため、ビルド時に行われるファイル操作の呼び出しごとに処理の切り替えが発生し、検証のために大きな追加の処理時間を必要としていました（図3上段）。
　一方、本手法では、ファイル操作を実際に実行するカーネル空間と呼ばれるOSが管理する中核領域内で、ビルド時のファイル操作をより直接的に監視することで、処理負荷をほぼゼロに抑えることができました。加えて、本手法では、差分解析による効率化を実現しました。従来はすべての依存関係を毎回検証していましたが、本手法では変更があった部分のみを対象とすることで、計算量を大幅に削減しました（図3下段）。
　この結果、ビルド時の検証のために生じる追加の処理時間を約0.3％に短縮し、最大99.7％の高速化を図り、平均解析時間を変更登録あたり約23秒にまで短縮することを達成しました。さらに、300件のオープンソースプロジェクトで評価を行い、依存関係の欠落の検出率100％という高精度を確認しました。

図3. 従来手法と実現した新手法mkcheck2の比較

（３）研究の波及効果や社会的影響
　本技術により、ソフトウェア開発におけるビルド時の実用的な依存関係エラーの検出と早期の解消対応を通じた開発効率の向上が期待されます。またそれにより、品質上の問題へと継続的に取り組むことを可能とし、ソフトウェアの信頼性やセキュリティ強化にも貢献します。特に、クラウドやAIシステムなど大規模ソフトウェアの開発では、システムの運用開始後もプログラムを修正ならびに改訂し続ける継続的インテグレーションを実現する環境での高速な検証が不可欠であり、本技術はその基盤として重要な役割を果たします。また、様々な環境においてシステムをビルドし運用することにも寄与します。

（４）課題、今後の展望
　本手法はOSとしてLinux環境に依存し、他のOS環境への適用は今後の課題です。また、欠落ではなく冗長な依存関係については一部検出できない場合があります。今後は、他のビルドシステムへの適用拡大、自動修正機能の導入、継続的インテグレーション環境との統合強化、などを進め、より実用的な開発支援技術として発展させる予定です。

（５）研究者のコメント
　本研究では、大規模なソフトウェア開発における長年の課題であったビルド時のファイル依存関係の検証の高精度と高速性の両立に挑戦しました。その結果、実開発環境で使える依存関係検証技術を実現できたと考えています。本技術がAI時代に必要なさらなるソフトウェア開発の効率化と品質向上に貢献することを期待しています。

（６）用語解説
※1 eBPF（extended Berkeley Packet Filter）
Linuxカーネル内で安全にプログラムを実行する仕組み。低負荷でシステムの挙動を監視できる技術。

（７）論文情報
会議名：48th IEEE/ACM International Conference on Software Engineering (ICSE’26)
雑誌名：Proceedings of the 2026 IEEE/ACM International Conference on Software Engineering
論文名：Efficient Build Dependency Verification Using eBPF and Incremental Analysis
執筆者名（所属機関名）：
齋藤優太（早稲田大学）*、坂本一憲（東京通信大学、WillBooster株式会社）、鷲崎弘宜（早稲田大学、国立情報学研究所、株式会社エクスモーション）
掲載日時：2026年9月11日
掲載URL：https://dl.acm.org/doi/10.1145/3744916.3773204
DOI：https://doi.org/10.1145/3744916.3773204
*：責任著者

AI予測による5Gマルチキャスト放送の安定化

早稲田大学 — Wed, 09 Sep 2026 16:00:00 +0900

2026年9月9日
早稲田大学
AI予測による5Gマルチキャスト放送の安定化
配線工事が不要なラストワンマイルの提供

【ポイント】
●ローカル5Gを使った新しいテレビ配信技術：光ファイバーへの置き換えが困難な古い集合住宅でも、ローカル5Gの電波によって高画質テレビを多くの家庭に配信できる技術を開発しました。
● AIで「映像の止まり」を未然に防ぐ：従来の5G通信で一斉送信を行うと映像が止まりやすかったのに対し、本研究のAIは0.1秒先の電波状況を予測し、映像が途切れないように自動で送信方法を調整します。
● スマートフォン上でリアルタイム動作：実際の5Gネットワークで検証した結果、映像を安定再生できる割合を高く保ちながら、一般的なスマートフォン上で試作アプリがリアルタイム動作することを確認しました。
● 地域の「情報格差」解消に貢献：配線工事が難しい地域でも高画質テレビや緊急放送を安定して届けることが可能となり、誰もが等しく放送サービスを受けられる社会の実現への貢献が期待されます。
ケーブルテレビは全国テレビ放送や緊急情報を届ける重要なインフラですが、古い集合住宅では光ファイバーへの置き換えが費用・工事面で困難なケースが多くあります。そこで、5Gの電波を使って一度に多くの家庭へ映像を届ける「5G Multicast/Broadcast Services (5G MBS)※１」技術が注目されています。図1には、この5G MBS技術を用いたケーブルテレビへの移行イメージを示します。
早稲田大学の甲藤二郎教授らの研究グループは、NECネッツエスアイ株式会社との共同研究の中で、未来の電波状況をAIでリアルタイムに予測し、安定性を優先して映像の途切れを防ぐ軽量なモデルを開発しました。実際の5Gネットワークを用いた検証では、映像の途切れを抑え、安定した再生が可能であることが確認されています。本成果は2026年9月8日に米国で開催された国際学会「IEEE 104th Vehicular Technology Conference: VTC2026-Fall (IEEE VTC-Fall 2026)」で発表されました。
図1: ラストワンマイルにローカル5Gを用いたケーブルテレビへの移行イメージ

（１）これまでの研究で分かっていたこと　
ケーブルテレビは全国生放送や緊急情報を届ける重要なインフラですが、古い集合住宅では光ファイバーへの置き換えがコスト・工事面で困難なケースがあります。そこで注目されているのが、5Gの電波を使って各家庭に映像を届ける「5G MBS」技術です。電波という限られた資源を効率よく活用できる点で、次世代ケーブルテレビの現実的な実現手段となりえます。
しかし、5G MBSのマルチキャスト放送（一斉送信）には大きな課題があります。通常のスマートフォン向けの5G通信は双方向のやり取りが可能で、データが届かなければ自動的に再送される仕組みを持っています。一方、マルチキャスト放送では、設定モードによって受信者からの返信チャネルがないため再送ができず、受信できなかったデータは永久に失われ、映像の停止やフレームドロップにつながります。
さらに、マルチキャスト放送では「どの変調方式や符号化率で信号を送るか」を定めるMCS（Modulation and Coding Scheme）※２の設定が非常に重要です。受信環境は受信者ごとに異なるため、全員が受信できる設定に抑えながら、できるだけ高画質を届けるバランスが求められます。設定が高過ぎると一部の視聴者で映像が止まり、低過ぎると全体の画質が低下します。また、受信環境は時々刻々に変化します。そのため、多様な受信環境の視聴者に対して、安定性と画質を両立するMCS制御技術が求められていました。

（２）今回の研究で明らかになったこと
　本研究は、通信の目的を「画質の最大化」から「映像の確実な伝送」に転換するものです。開発したAIモデルは、未来の映像受信について、5Gの28種類のMCSそれぞれで送信した場合にエラーなしで受信される確率を予測し0.1秒先の電波状況を推定することで、通信状態が悪化する前に適切な設定へ切り替えることを可能にしました。必要な信頼性を満たしながら最も高い画質を実現できる設定を自動的に選択します。
本モデルの特徴は4点あります。第一に、すべての送信設定に対して成功確率を出力するため、画質と映像停止リスクのバランスを柔軟に調整できます。第二に、「楽観的すぎる予測」を特に厳しく罰する独自の学習方法を採用しており、映像停止（過剰設定の結果）をできる限り回避する設計になっています。第三に、実際の商用5Gネットワークから0.5ミリ秒間隔で収集した約2600万件のデータを学習に利用しており、従来の粗いデータでは捉えられなかった瞬時の電波変動にも対応可能となりました。第四に、スマートフォンがもともと収集している測定値だけを入力とし、モデルサイズを小さくすることで、一般のスマートフォン上でリアルタイム動作を実現しています。
実際の5Gネットワークデータを用いた検証では、提案モデルは映像セグメントの約87%でエラーなしに届けられる設定を正しく選択しました。一方、画質優先の従来手法では約32%にとどまり、楽観的な予測を抑制することにより、映像停止のリスクを削減できることを確認しました。さらに処理速度の面では、2020年以降のスマートフォン用チップで0.07ミリ秒未満、最新チップでは0.03ミリ秒以下で動作しており、本手法は視聴者が認識できる遅延を一切生じさせないことを確認しています。図2には本技術の構成図を示します。
図2: 本技術で提案するAI予測の構成図

（３）研究の波及効果や社会的影響
本研究により、新たな配線工事を行うこと無く、ローカル5G経由での高画質テレビの安定配信が現実的となり、光回線が届かない地域でもケーブルテレビサービスの高度化やデジタルデバイドの解消に貢献できます。また、本手法で実施するMCS毎の受信成功確率の計算は、モデルを再学習することなく、エラー耐性や低遅延制御など、異なる用途への応用が可能です。モデルが小型で安価に実装できることから、受信機のコスト削減にも寄与し、誰もが手の届く価格での普及が期待されます。

（４）課題、今後の展望
本研究の成果はテレビ放送にとどまらず、衛星通信や自動運転・産業システムなど、データを再送できない放送型の無線通信全般に応用できる汎用的な技術です。また、AIが通信の意思決定を担う次世代の「AIネイティブ」無線通信の実践的な事例としても位置づけられ、放送と通信を一つの無線基盤に統合するという目標に向けた重要な一歩になり得ます。

（５）研究者のコメント
ローカル5Gに割り当てられた周波数帯は、これまで大企業の利用が中心で、一般市民が直接恩恵を受けるサービスは限られていました。本研究は、有線インフラの整備が難しい地域でもケーブルテレビサービスを届けることで、この現状に一石を投じるものです。ローカル5Gが社会課題の解決や公益に資する形で幅広く活用されるきっかけとなることを期待しています。

（６）用語解説
※1　5G Multicast/Broadcast Services (5G MBS)
一つの送信で多数の家庭に同じ映像を同時配信する5Gの機能。電波を効率よく使えるため、ケーブルテレビの無線版として期待されている。

※2　MCS (Modulation and Coding Scheme)
無線信号に一度にどれだけのデータを乗せるかを決める送信設定。高くすると高画質になるが受信しにくくなり、低くすると安定するが画質が落ちる。

※3　UE (User Equipment)
5Gネットワークとの間で無線信号を送受信する端末で、インターネットのようなデータ通信用途ではPCなどに接続され、ケーブルテレビ放送の視聴用途ではSTBに接続される。

※4　STB (Set Top Box)
ケーブルテレビ局からの放送信号を受信・復号してテレビに映像を出力する端末。チャンネル選局やVOD視聴など、放送サービス用のインターフェースとして機能する。

（７）研究発表
発表媒体名：The 2026 IEEE 104th Vehicular Technology Conference (VTC2026-Fall)
論文名：Transformer-Based MCS Prediction for 5G Multicast-Broadcast Services (MBS)
発表者名（所属機関名）：Kasidis Arunruangsirilert and Jiro Katto (Waseda University)
発表日（現地時間）：2026年9月8日14時（米国東部夏時間）

（８）キーワード
AI、次世代ケーブルテレビ、5Gマルチキャスト放送、ローカル5G、デジタルデバイド解消

（９）研究助成（外部資金による助成を受けた研究実施の場合）

研究費名：総務省電波資源拡大のための研究開発
研究課題名：IPマルチキャスト放送の無線伝送に向けた周波数有効利用技術の研究開発
研究代表者名（所属機関名）：有川洋平（NECネッツエスアイ株式会社）

研究費名：科学技術振興機構（JST）情報通信科学・イノベーション基盤創出（CRONOS）
研究課題名：学習型符号化と生成AIの統合による生成型通信（課題番号：JPMJCS25N2）
研究代表者名（所属機関名）：甲藤二郎（早稲田大学）

早稲田大学英語ポッドキャストシーズン3 第1回「ドル支配下の世界と東アジア」配信開始

早稲田大学 — Wed, 09 Sep 2026 11:00:00 +0900

早稲田大学、英語ポッドキャスト番組「Rigorous Research, Real Impact」シーズン3 第1回を配信開始「ドル支配下の世界と東アジア」
早稲田大学（東京都新宿区、総長：田中愛治）は、2026年9月9日（水）、英語ポッドキャストシリーズ「Rigorous Research, Real Impact」シーズン3の第1回エピソード「East Asia in a Dollar-Dominated World（ドル支配下の世界と東アジア）」の配信を開始しました。本シリーズは、Spotify、Apple Podcasts、Amazon Music、YouTubeにて無料でお聴きいただけます。

第1回:「East Asia in a Dollar-Dominated World （ドル支配下の世界と東アジア）」

第1回では、大学院アジア太平洋研究科の菊地朋男教授をゲストに迎え、MCを務める早稲田大学学生のKanon氏とともに米ドルが依然として世界の金融システムにおいて支配的な地位を維持している理由と、それが東アジア経済に与える影響について語ります。
番組では、中国人民元がなぜ米ドルの国際的地位に挑むまでに至っていないのか、米中間の貿易摩擦や経済競争の激化が世界経済秩序をどのように変化させているのか、そして日本がどのように対応すべきかについて議論します。また菊地教授は、アジアとの長年にわたるつながりと国際的な学術コミュニティを有する早稲田大学、そして日本という環境からグローバル経済の課題を研究する意義についても紹介しています。

“Waseda University Podcasts: Rigorous Research, Real Impact”
○Apple Podcasts
○Spotify
○Amazon Music
○YouTube
○早稲田大学ウェブサイト

シーズン3について

今シーズンは、早稲田大学の研究者8名が3名の学生MCと共に出演します。各回約15分間のエピソードで、研究者が自身の研究をわかりやすく紹介するとともに、その研究が現代社会の課題や注目されるニュースとどのように関わっているのかについて語ります。研究者と学生MCが対話を通じて、早稲田大学の英語学位プログラムの魅力についても紹介します。取り上げるテーマは、日本経済、労働・移民問題、日本におけるビジネス、日本文化、AIなど多岐にわたります。
本ポッドキャストは、専門的な知見を現代社会の課題をテーマとした親しみやすい対話を通して紹介することで、日本および早稲田大学で行われている研究への理解を深め、新たな視点を提供します。特に、早稲田大学への留学や日本での学習・研究に関心を持つ方々、そして日本社会やそれを取り巻く世界的課題について知りたいと考えるすべての方におすすめのシリーズです。

配信スケジュール（予定）
■エピソード2（配信日: 2026年9月24日）：
金子　昭彦　教授 (政治経済学術院)—
「Japan’s Economic Future: Aging, AI, and Automation（日本経済の未来を考える－少子高齢化、AI、そして自動化の可能性）」

■エピソード３（配信日: 2026年10月14日）：
パルビン　シャヒダ　講師 (政治経済学術院)—
「Migration, Labor Shortages, and Japan’s Economic Future（移民と人手不足から考える日本経済の未来）」

■エピソード４（配信日: 2026年11月4日）：
長谷川　信次　教授 (社会科学総合学術院)—
「Global Goals, Local Realities: Rethinking Sustainable Business（グローバルな目標と地域の現実－持続可能なビジネスを再考する）」

早稲田大学について
早稲田大学では現在、6学部および15研究科において英語学位プログラムを提供しています。また、日本学生支援機構（JASSO）が公表した2025年度の調査によると、早稲田大学は日本で最も多くの外国人留学生を受け入れている大学です（※1）。
さらに、「QS World University Rankings by Subject 2026」では、「Arts & Humanities（人文科学）」で世界61位、「Social Sciences & Management（社会科学）」で世界78位にランクインし、いずれも世界トップ100に選出されています（※2）。
※1　https://www.studyinjapan.go.jp/ja/_mt/2026/05/data2025z.pdf
※2　https://www.waseda.jp/inst/vision150/news/9571

早稲田大学、英語ポッドキャスト番組「Rigorous Research, Real Impact」第3シーズンを9月9日より配信開始

早稲田大学 — Fri, 04 Sep 2026 11:00:00 +0900

早稲田大学、英語ポッドキャスト番組「Rigorous Research, Real Impact」
第3シーズンを9月9日より配信開始
早稲田大学（東京都新宿区、総長：田中愛治）は、2026年9月9日（水）より、英語のポッドキャストシリーズ『Rigorous Research, Real Impact』の第3シーズンを配信開始します。
全8回で構成される本シリーズでは、早稲田大学の人文学・社会科学分野の研究者による研究を取り上げ、現代の主要なニュースや社会的関心の高いテーマを学術研究の視点から読み解きます。あわせて、早稲田大学の英語学位プログラムの特徴や学びの魅力についても紹介します。
『Rigorous Research, Real Impact』は、Spotify、Apple Podcasts、Amazon Music、YouTubeにて無料でお聴きいただけます。

今シーズンは、早稲田大学の研究者8名が3名の学生MCと共に出演します。各回約15分間のエピソードで、研究者が自身の研究をわかりやすく紹介するとともに、その研究が現代社会の課題や注目されるニュースとどのように関わっているのかについて語ります。研究者と学生MCが対話を通じて、早稲田大学の英語学位プログラムの魅力についても紹介します。取り上げるテーマは、日本経済、労働・移民問題、日本におけるビジネス、日本文化、AIなど多岐にわたります。
本ポッドキャストは、専門的な知見を現代社会の課題をテーマとした親しみやすい対話を通して紹介することで、日本および早稲田大学で行われている研究への理解を深め、新たな視点を提供します。特に、早稲田大学への留学や日本での学習・研究に関心を持つ方々、そして日本社会やそれを取り巻く世界的課題について知りたいと考えるすべての方におすすめのシリーズです。

配信情報 ○Apple Podcasts
○Spotify
○Amazon Music
○YouTube

番組ウェブサイト本語：https://www.waseda.jp/top/podcast#anc_13
英語：https://www.waseda.jp/top/en/podcast

エピソード公開スケジュール (予定) ■エピソード１（配信日: 2026年9月9日）：
菊地　朋生　教授 (国際学術院)—
“East Asia in a Dollar-Dominated World”
■エピソード２（配信日: 2026年9月24日）：
金子　昭彦　教授 (政治経済学術院)—
“Japan’s Economic Future: Aging, AI, and Automation”
■エピソード３（配信日: 2026年10月14日）：
パルビン　シャヒダ　講師 (政治経済学術院)—
“Migration, Labor Shortages, and Japan’s Economic Future”
■エピソード４（配信日: 2026年11月4日）：
長谷川　信次　教授 (社会科学総合学術院)—
“Global Goals, Local Realities: Rethinking Sustainable Business”
■エピソード５（配信日: 2026年11月25日）：
根本　直子　教授 (商学学術院)—
“Can Doing Good Make Good Business?”
■エピソード６（配信日: 2026年12月16日）：
中井　真木　准教授　(国際学術院)—
エピソードタイトル未定
■エピソード７（配信日: 2027年1月6日）：
由尾　瞳　教授 (文学学術院)—
エピソードタイトル未定
■エピソード８（配信日: 2027年1月20日）：
オーマン　エミリー　准教授 (国際学術院)—
エピソードタイトル未定

早稲田大学について　
早稲田大学では現在6学部と15研究科で英語学位プログラムを提供しています。日本学生支援機構（JASSO）の2025年の報告では早稲田大学は日本国内で最も多くの留学生を毎年受け入れていることが報告されています。さらに、QS世界大学ランキング（分野別）2026では、早稲田大学は人文・芸術系（総合順位61位）および社会科学・経営系（総合順位78位）の広い分野で世界トップ100にランクインしています。

【早稲田大学】脳の並列神経回路の「分子コード」を解読

早稲田大学 — Mon, 24 Aug 2026 14:00:00 +0900

【発表のポイント】
脳の並列神経回路※1を作り分ける「分子コード（配線暗号）」※2を世界で初めて解明しました。
大脳基底核※3において、プロトカドヘリン※4と呼ばれる分子群に属する二つの分子が、それぞれ「学ぶこと」と「慣れること」という異なる脳の働きを支える神経回路を並列的に組み立てる仕組みを動物実験で明らかにしました。
本研究は、脳が多様な働きを生み出す配線原理を示す成果であり、今後の神経・精神疾患（統合失調症や自閉スペクトラム症など）の病態解明や新たな治療法開発への貢献が期待されます。

　私たちの脳は、どのようにして「学ぶ」と「慣れる」という異なる働きを支える神経回路を混ざり合うことなく作り分けているのでしょうか。この分子機構は長年にわたり脳科学の大きな謎とされてきました。早稲田大学高等研究所の星名直祐（ほしななおすけ）講師、ハーバード大学ボストン小児病院の梅森久視（うめもりひさし）教授らの国際共同研究グループは、早稲田大学理工学術院の井上貴文（いのうえたかふみ）教授らとともに、脳の並列神経回路を正しく作り分ける「分子コード」の解明に世界で初めて成功しました。神経細胞どうしをつなぐプロトカドヘリン分子群に属する「PCDH17」と「PCDH10」という二つの分子が、それぞれ「学ぶこと」と「慣れること」を支える別々の神経回路を正しく形成することを明らかにしました。本成果は、統合失調症や自閉スペクトラム症などの神経・精神疾患の病態解明や、新たな治療法の開発につながることが期待されます。本成果は2026年8月21日(現地時間)に『Science Advances』で公開されました。

キーワード：
神経回路大脳基底核分子コード配線暗号学習慣れ神経・精神疾患プロトカドヘリン

（１）これまでの研究で分かっていたこと
脳の中には、「大脳基底核」と呼ばれる、運動や習慣、学習などを担う重要な領域があります。この領域には、それぞれ異なる役割を持つ複数の神経回路が並列して存在し、多様な脳の働きを支えていることが知られていました。しかし、こうした並列神経回路が互いに混ざり合うことなく、どのように正確に作り分けられるのか、その仕組みは長年の謎でした。特に、神経細胞がどの相手と結び付き、どの回路を形成するのかを決める「分子コード（配線暗号）」は解明されていませんでした。神経回路がどのような仕組みで正しく組み立てられるのかを理解することは、脳の基本原理の解明に加え、統合失調症や自閉スペクトラム症など神経・精神疾患の理解にもつながる重要な課題でした。

（２）新たに実現しようとしたこと、明らかになったこと
早稲田大学とハーバード大学の国際共同研究グループは、神経細胞どうしを結び付ける細胞接着分子である「PCDH17」と「PCDH10」という2つのタンパク質に着目しました。大脳基底核の神経回路を分子レベルで詳細に解析した結果、これら2つの分子が、それぞれ異なる神経細胞どうしの選択的な結び付きを促し、並列神経回路を正しく作り分ける「分子コード」として機能していることを世界で初めて明らかにしました。

特に、大脳基底核の主要な経路の一つである「間接路」※5を構成する神経回路を詳しく解析したところ、PCDH17とPCDH10は、それぞれ主に異なる神経細胞集団で発現する「相補的発現（互いに重ならない発現パターン）」を示していることが分かりました。さらに、同じ種類の分子を持つ神経細胞どうしが優先的に結び付く「選択的接続」によって、複数の並列神経回路が互いに混ざり合うことなく正確に形成されていました。これらの結果から、「相補的発現」と「選択的接続」という二つの分子コードの仕組みが、大脳基底核における並列神経回路を構築する基本ルールであることを明らかにしました。

さらに、この分子コードが神経回路の形成に不可欠であることを確認するため、大脳基底核の間接路を構成する神経細胞でのみPCDH17またはPCDH10を欠損させた条件付き欠損マウス※6を作製し、脳の発達を詳しく解析しました。その結果、神経細胞から伸びる軸索※7は目的の場所まで正常に到達していましたが、最後に神経細胞どうしをつなぐ接続部（シナプス）※8を正しく形成できないことが明らかになりました。この解析により、PCDH17とPCDH10は神経回路の行き先を決めるのではなく、正しい相手と結び付き、機能する神経回路を完成させるために不可欠な分子であることが示されました。

加えて本研究グループは、間接路の神経細胞のみでPCDH17またはPCDH10を欠損させた条件付き欠損マウスを用いて行動を解析し、それぞれの並列神経回路がどのような脳の働きを担っているのかを調べました。報酬に応じて正しい選択を学ぶ課題では、PCDH17を欠損したマウスは新しいルールを習得するまでに時間がかかり(図1)、一度覚えたルールを新しいルールへ切り替えることも苦手であることが分かりました。一方、PCDH10を欠損したマウスでは、このような学習能力の低下は認められませんでした。これに対し、新しい環境や繰り返される音刺激に対して徐々に反応が弱まる「馴化（慣れ）」を調べたところ、PCDH10を欠損したマウスでは馴化が十分に起こらず、新しい環境でも活動量が高い状態が続き、繰り返し提示される音刺激に対する反応も低下しませんでした（図2）。一方、PCDH17を欠損したマウスでは馴化は正常でした。以上の結果から、PCDH17は「学ぶこと」を支える並列神経回路を、PCDH10は「慣れること」を支える並列神経回路を、それぞれ正しく形成する分子コードとして機能していることが明らかになりました。

図1. 間接路 PCDH17条件型欠損マウスにおける課題学習障害
(A) 視覚弁別課題※9の模式図。報酬刺激（+）および非報酬刺激（−）※110を示す。
(B-C) 視覚弁別課題の結果。PCDH17条件型欠損マウスでは、正答率がコントロールよりも低下し、課題達成に要した総試行数も増加する(B)。PCDH10条件型欠損マウスでは、いずれもコントロールと差はない(C)。

図2. 間接路 PCDH10条件型欠損マウスにおける感覚の馴化障害
(A-B) 感覚馴化試験。最初の1-2試行の値で標準化した驚愕反応※11の時間経過（折れ線グラフ）と、試行初期（1–2回目）および試行終期（40–50回目）における驚愕応答の比較（棒グラフ）。PCDH17条件型欠損マウスとコントロールマウスは、試行終期において標準化した驚愕反応の低下がみられるが（すなわち馴化）、PCDH10条件型欠損マウスではこの馴化が認められない。

（３）研究の波及効果や社会的影響
本研究は、脳の並列神経回路が「分子コード」によって正確に作り分けられるという、新しい神経回路形成の仕組みを明らかにした成果です。脳が多様な機能を生み出す基本原理の理解に新たな視点をもたらすとともに、脳神経科学の発展に大きく貢献することが期待されます。また、大脳基底核の神経回路の異常は、パーキンソン病や自閉スペクトラム症、統合失調症など、さまざまな神経・精神疾患との関わりが指摘されています。本研究成果は、それぞれの疾患でどの神経回路に異常が生じているのかを分子レベルで理解するための重要な手掛かりとなります。将来的には、分子コードの仕組みを活用することで、異常が生じた神経回路を選択的に制御・修復する新たな治療法や創薬技術の開発につながることが期待されます。

（４）課題、今後の展望
　今回の研究では、PCDH17とPCDH10が、大脳基底核の並列神経回路を作り分ける「分子コード」として働くことを明らかにしました。今後は、これら以外にも神経回路の形成を制御する分子コードが存在するのかを明らかにするとともに、この仕組みが大脳基底核以外の脳領域にも共通する普遍的な原理であるかを検証します。さらに、これらの研究を通じて、脳全体の神経回路がどのようなルールで組み立てられているのか、その基本原理の解明を目指します。将来的には、この分子コードの仕組みを利用して特定の神経回路を選択的に制御・修復する新たな治療法の開発につなげたいと考えています。

（５）研究者のコメント
今回の主要な成果は、「学ぶこと」と「慣れること」という異なる脳の働きが、それぞれ異なる分子コードによって作り分けられた別々の神経回路によって支えられていることを明らかにできた点です。複雑な脳の配線ルールの一端を解き明かすことができたことに、大きな手応えを感じています。今後、脳の仕組みの理解をさらに深めるとともに、神経・精神疾患の病態解明や特定の神経回路を標的とした新たな治療法の開発につながる基盤を築いていきたいと考えています。

（６）用語解説
※1　並列神経回路
異なる役割を担う複数の神経回路が、互いに混ざり合うことなく並行して存在し、それぞれ独立して情報を処理する仕組みです。大脳基底核では、学習や習慣など異なる機能を担う回路が並列して働いています。

※2　分子コード（配線暗号）
神経細胞がどの相手と結び付いて神経回路を作るかを決める分子の組み合わせや仕組みのことです。本研究では、PCDH17とPCDH10がこの役割を担うことを明らかにしました。

※3　大脳基底核
脳の深い場所にある神経回路の集まりです。運動の調節だけでなく、学習や習慣の形成、意思決定など、さまざまな脳の働きに重要な役割を担っています。

※4　プロトカドヘリン
細胞どうしが互いを認識して結び付くために働く細胞接着分子の一種です。神経回路が正しく形成されるために重要な役割を担っています。本研究では、PCDH17とPCDH10という二つのプロトカドヘリンに着目しました。

※5　間接路
大脳基底核を構成する主要な経路の一つです。行動の選択や不要な行動を抑える働きに関わり、学習や習慣の形成にも重要な役割を果たしています。

※6　条件付き欠損マウス
特定の遺伝子を、特定の種類の細胞だけで働かなくしたマウスです。本研究では、大脳基底核の間接路を構成する神経細胞でのみPCDH17またはPCDH10を欠損させました。

※7　軸索
神経細胞から伸びる細長い突起で、情報をほかの神経細胞へ伝える役割を担います。軸索の先端でシナプスを形成し、神経細胞どうしが情報をやり取りします。

※8　シナプス
神経細胞どうしが情報をやり取りするための接続部です。

※9　視覚弁別課題
異なる視覚刺激を見分け、正しい刺激を選ぶと報酬が得られる行動実験です。学習能力やルールの切り替え能力を評価するために広く用いられます。

※10　報酬刺激・非報酬刺激
実験で提示される二つの視覚刺激のうち、報酬刺激は選ぶと報酬が得られる刺激、非報酬刺激は報酬が得られない刺激です。動物は試行を繰り返しながら両者を区別し、報酬刺激を選ぶことを学習します。

※11 驚愕反応
突然の大きな音などに対して、体が思わずびくっと動く反応のことです。同じ刺激を繰り返し受けると反応は徐々に弱まるため、「慣れ（馴化）」の程度を調べる指標としても用いられます。

（７）論文情報
論文名：δ2-Protocadherins organize parallel indirect basal ganglia circuits
執筆者名（所属機関名）：Naosuke Hoshina*, Joshua M. Boeckers, Erin M. Johnson-Venkatesh, Miyuki Hoshina, Kana Matsumoto, Abhijnana Das, Veronica R. Rally, Jaanvi Sant, Akiko Terauchi, Shinji Kinoshita, Takafumi Inoue, and Hisashi Umemori*
掲載日時（現地時間）：2026/8/21(金) 14:00
掲載日時（日本時間）：2026/8/22(土) 4:00
掲載URL：www.science.org/doi/10.1126/sciadv.aec8746
DOI：10.1126/sciadv.aec8746

（８）研究助成
研究費名： JSPS科研費（基盤B）
研究課題名：解剖学的・機能的に分割される大脳並列神経回路の分子基盤（JP24K02133）
研究代表者名（所属機関名）：星名直祐（早稲田大学高等研究所）
課題番号： JSPS KAKENHI Grant Number JP24K02133
研究費名：公益財団法人上原記念生命科学財団研究助成
研究代表者名（所属機関名）：星名直祐（早稲田大学高等研究所）
研究費名：公益財団法人ブレインサイエンス振興財団研究助成
研究代表者名（所属機関名）：星名直祐（早稲田大学高等研究所）
研究費名：公益財団法人内藤記念科学振興財団研究助成
研究代表者名（所属機関名）：星名直祐（早稲田大学高等研究所）
研究費名：公益財団法人アステラス病態代謝研究会研究助成
研究代表者名（所属機関名）：星名直祐（早稲田大学高等研究所）
研究費名：公益財団法人武田科学振興財団研究助成
研究代表者名（所属機関名）：星名直祐（早稲田大学高等研究所）
研究費名：National Institutes of Health Grant (MH125162 and DA042744)
研究代表者名（所属機関名）梅森久視 (ハーバード大学ボストン小児病院)
研究費名：Simons Foundation Autism Research Initiative Grant (568285)
研究代表者名（所属機関名）梅森久視 (ハーバード大学ボストン小児病院)
研究費名：Harvard Brain Science Initiative Bipolar Disorder Seed Grant
研究代表者名（所属機関名）梅森久視 (ハーバード大学ボストン小児病院)

磁気スキルミオンの非対称拡散現象を発見

早稲田大学 — Thu, 20 Aug 2026 14:00:00 +0900

2026年8月20日
早稲田大学
磁気スキルミオンの非対称拡散現象を発見熱ゆらぎによって一方向へ広がる新しい輸送現象、AI応用にも期待
【ポイント】
●温度の影響で絶えずランダムに運動するナノサイズの粒子状磁気構造「磁気スキルミオン」が、通常の粒子とは異なり、一方向へ優先的に広がっていく「非対称拡散」を示すことを理論的に発見しました。
●この現象は、磁気スキルミオンが持つ特殊な磁化配列に由来する性質と空間構造との相互作用によって生じることを解明しました。熱統計力学*1や非平衡統計力学*2における新しい輸送現象として位置付けられます。
●本成果は、磁気スキルミオンをはじめとする磁気テクスチャの新しい基礎物理の開拓につながるとともに、磁気の熱ゆらぎ*3を利用したAIハードウェアやリザバーコンピューティング*4など、新しい情報処理技術への応用も期待されます。
磁気スキルミオンは磁性物質を構成する原子に局在した磁気モーメントの集団が構成する粒子状の磁気テクスチャです。磁気モーメントは原子上に固定されているにも関わらず、集団で向きを変える結果、あたかも熱ゆらぎによってランダムに運動する粒子のように振る舞います。
ところで、無数にある粒子の一つ一つが熱ゆらぎによってランダムに運動することで、空間全体へと広がっていく現象は「拡散」と呼ばれ、熱統計力学における最も基本的な物理現象の一つです。
早稲田大学理工学術院の望月維人（もちづきまさひと）教授と張溪超（Xichao Zhang）研究院准教授（研究当時）らの研究グループは、熱ゆらぎによって運動する磁気スキルミオンが一方向へ優先的に広がる「非対称拡散*7」と呼ばれる現象を示すことを理論的に発見しました。この現象は通常の粒子の拡散現象とは異なり、磁気スキルミオンが持つ特殊な磁化配列に由来する性質（トポロジカルな性質*8）と構造化された空間との相互作用によって生じる新しい輸送現象であり、熱統計力学や非平衡統計力学に新たな知見をもたらす成果です。さらに、本研究は、磁気スキルミオンの新しい物理現象の理解を深めるとともに、スピントロニクス*9を基盤とする磁気の熱ゆらぎを利用したAIハードウェアやリザバーコンピューティングなど、新しい情報処理技術への応用も期待されます。
本研究成果は、2026年7月16日に国際学術誌「npj Spintronics」に掲載されました。

（熱ゆらぎが引き起こす磁気スキルミオンの非対称拡散現象の概念図。磁気スキルミオンをこの図のような系に閉じ込めた場合、通常の粒子はゲート（仕切りの壁に開けられた出入口）の位置に関わらず右から左への拡散と、左から右への拡散は同程度・等確率で起こります。しかし、磁気スキルミオンの場合、ゲートの位置が隔壁の中央からずれた非対称な位置にあると、一方の拡散が優先される（今の場合は左から右への拡散が優先的に起こる）非対称拡散が実現します。この現象は、トポロジカルな磁気テクスチャである磁気スキルミオンと構造化された空間との相互作用がもたらす新しい量子輸送現象です。）

（１）これまでの研究で分かっていたこと　
水の入ったコップに落としたインクの滴や、煙突から大気中に吐き出された煙は、それを構成する一つ一つの粒子が熱ゆらぎによってランダムに運動する結果、空間全体へと広がっていきます。この現象は「拡散」と呼ばれ、熱統計力学における最も基本的な物理現象の一つであると同時に、重要な研究対象として知られています。
粒子状の磁気構造である「磁気スキルミオン」も熱ゆらぎにより、まるで実体のある粒子のようにランダムに運動することが知られていましたが、その集合体がどのような拡散現象を示すかはほとんど分かっていませんでした。
磁気スキルミオンは、他の磁気スキルミオンや障壁（ポテンシャル壁）に衝突して反発力を感じると、通常の粒子のようにまっすぐに跳ね返るのではなく、反発力と直交する方向に運動することが知られていました。このような特殊な運動をする磁気スキルミオンの集団は、通常の粒子とは異なる変わった拡散現象が現れる可能性がありましたが、どのような拡散現象が現れるのかは、ほとんど分かっておらず、基礎物理と技術応用の両面から解明が待たれていました。

（２）今回の研究で明らかになったこと
本研究では、多数の磁気スキルミオンが熱ゆらぎの下で拡散する様子を理論的に解析し、構造化された空間における新しい拡散現象の発見・解明を目指しました。
研究グループは、磁性薄膜上に形成した大きな長方形の空間を隔壁で同じ大きさの二つの空間（チャンバー）に区切り、その間を磁気スキルミオンが行き来できるように隔壁に出入口（ゲート）を開けた素子構造を想定し、熱ゆらぎの効果を取り入れた大規模マイクロマグネティクスシミュレーション*10を行いました。さらに、その結果を統計力学に基づく速度方程式やスキルミオンの運動方程式（Thiele方程式）によって解析し、現象の物理的起源を明らかにしました。
その結果、ゲート壁が隔壁の中央からずれた非対称な位置にある構造では、磁気スキルミオンが熱ゆらぎだけで運動しているにもかかわらず、一方向へ優先的に拡散する「非対称拡散」が現れることを初めて理論的に発見しました。一方、ゲートを中央に配置した対称な構造では、このような方向性は現れず、通常の対称的な拡散が起こることも確認しました（図１）。

（図１：磁気スキルミオンが示す熱ゆらぎによる拡散現象の数値シミュレーション結果。二つの空間を隔てる壁の中央からずれた位置にゲートがある場合、左室の磁気スキルミオンは熱ゆらぎにより次々に右室に拡散していきますが（上左パネル）、右室の磁気スキルミオンはなかなか左室に拡散していきません（上中パネル）。左から右へ拡散する場合(L→R)の右室の磁気スキルミオン数と、右から左へ拡散する場合(R→L)の左室の磁気スキルミオン数の時間プロファイル（上右パネル）を見ると、明らかに非等価になっていることが分かります。一方、二つの空間を隔てる壁の中央にゲートがある場合、左室の磁気スキルミオンが右室に拡散して数（下左パネル）と、右室の磁気スキルミオンが左室に拡散していく数（下中パネル）はほぼ等しくなっています。実際、L→Rの場合の右室の磁気スキルミオン数と、R→Lの場合の左室の磁気スキルミオン数の時間プロファイル（下右パネル）を見ると、両者はほぼ等しくなっていることが分かります。）

　さらに解析の結果、この非対称拡散は、単に構造が非対称だから起こるのではなく、磁気スキルミオンが持つトポロジカルな性質によって生じる特有の運動と、構造との相互作用によって生まれることを解明しました（図２）。具体的には、磁気スキルミオンは、そのトポロジカルな性質に起因して、それを閉じ込めている空間の壁に衝突して反発力を受けると、反発力と垂直の向きに速度が生じ、壁に沿って運動します。これは、力を加えた方向に動く通常の粒子とはまったく異なる、かなり変わった振る舞いです。特に中心の磁化ベクトルが下を向いている磁気スキルミオンの場合、力の向きに対して左90度の向きに運動します。この特徴的な壁に沿った運動の結果、磁気スキルミオンは一方向へ通り抜けやすくなることが分かりました。

（図２：非対称拡散を生み出す物理機構。トポロジカルな磁気テクスチャである磁気スキルミオンは、それを閉じ込めている空間の壁に衝突して反発力を受けると、反発力と垂直の向き、つまり壁に沿って動きます。これは、力を加えた方向に動く通常の粒子とはまったく異なる振る舞いです。特に磁性体薄膜に面直上向きの磁場を印加すると磁気スキルミオンの中心磁化ベクトル（m）は面直下向きになりますが、この場合、力の向きに対して左90度の向きに運動します（左パネル）。その結果、左室にある磁気スキルミオンは壁に沿った運動によりゲートを通じて右室に行きやすいですが（右上パネル）、右室にある磁気スキルミオンは壁に沿って運動するとゲートから離れていくことになり、なかなか左室に行けません（右下パネル）。）

（３）研究の波及効果や社会的影響
本研究は、磁気テクスチャが示す新しい熱・非平衡輸送現象を明らかにしたものであり、熱統計力学や非平衡統計力学に新たな研究対象を提供する成果です。今後は、磁気スキルミオン以外のさまざまな磁気テクスチャにも研究対象が広がり、新しい輸送現象や集団ダイナミクス*11の発見につながることが期待されます。
また、本研究で明らかになった非対称拡散現象は、これまで原理的に制御することはできないと考えられてきた熱ゆらぎによって生じるランダムで複雑な集団運動が、磁気テクスチャや空間構造のパラメータを通じて制御できることを示しています。このような熱揺らぎが誘起するダイナミクスの制御は、多粒子系や多自由度系が示す豊かな時間変化そのものを情報処理に利用するリザバーコンピューティングなどと親和性が高く、熱ゆらぎを積極的に利用する次世代の情報処理素子の新しい設計指針となることが期待されます。

（４）課題、今後の展望
本研究は、磁気スキルミオンが示す新しい拡散現象を理論的に明らかにした成果です。今後は、この非対称拡散現象を実際の磁性薄膜やナノ構造において実験的に観測し、その発現条件や制御方法を明らかにすることが重要な課題となります。また、本研究では磁気スキルミオンを対象としましたが、同様の現象が他の磁気テクスチャや異なる材料系でも現れるかを調べることで、磁気テクスチャの熱・非平衡ダイナミクスに関する理解がさらに深まることが期待されます。
さらに、本研究を契機として、磁気テクスチャが示す熱・非平衡ダイナミクスの研究が発展し、これまで知られていなかった新しい輸送現象や集団ダイナミクスが見いだされることも期待されます。こうした基礎物理の発展は、熱ゆらぎを積極的に利用する新しい情報処理原理の構築につながり、将来的にはスピントロニクスやリザバーコンピューティングなどの次世代AIハードウェアの実現を支える基盤となることが期待されます。

（５）研究者のコメント
磁気スキルミオンのような磁気テクスチャは、本来、磁性体物質の原子上に局在した磁気モーメントが織りなす空間的なパターンや模様でしかないにもかかわらず、あたかも実体を持つ粒子のように振る舞い、さらに熱ゆらぎによる拡散現象を示すことは極めて興味深いことです。加えて、その熱拡散現象がトポロジカルな性質に由来する非対称性を示すという事実は、従来の粒子系には見られない新たな基礎物理と技術応用の可能性を示唆しています。本研究で明らかになった現象が、磁気テクスチャを対象とする新しい非平衡統計力学や応用研究の分野を切り拓くきっかけになればと期待しています。

（６）用語解説
※1　熱統計力学
多数の粒子が熱平衡状態で示す集団的な性質を統計的に理解する物理学の分野です。気体や液体の性質、相転移などを説明する基礎理論として発展してきました。

※2　非平衡統計力学
熱や物質の流れなどによって、平衡状態から外れた系で起こる現象を扱う物理学の分野です。自然界では、拡散や熱伝導、流体の流れなど、多くの現象が非平衡状態で起こります。本研究で発見した非対称拡散も、このような非平衡輸送現象の一つと位置付けられます。

※３　熱ゆらぎ
物質を構成する粒子は、有限温度では熱エネルギーによって絶えずランダムに運動しています。このランダムな運動を熱ゆらぎと呼びます。従来は電子デバイスではノイズとして避ける対象と考えられてきましたが、本研究では新しい輸送現象を生み出す重要な役割を果たすことが示されました。

※４　リザバーコンピューティング
複雑な時間変化を示す物理系を「計算資源」として利用する新しい情報処理方式です。複雑なダイナミクスを持つ物理系そのものに情報処理を担わせることで、高い計算性能と低消費電力の両立が期待されています。

※5　磁気テクスチャ
磁性体の中で電子スピンが空間的にさまざまな模様を形成した状態の総称です。磁気スキルミオンのほか、磁壁や磁気バブルなども磁気テクスチャに含まれます。本研究は、磁気スキルミオンだけでなく、より広い磁気テクスチャの物理にもつながる成果です。

※6　磁気スキルミオン
磁性体の中で電子の磁石（スピン）が渦状あるいは噴水状に並んだナノメートルサイズの粒子状の磁気構造です。実際の粒子のように運動しながらも壊れにくいという特徴を持ち、省エネルギーで堅牢・安定な次世代磁気メモリや情報処理デバイスへの応用が期待されています。

※7　非対称拡散
粒子が熱ゆらぎによってランダムに運動しているにもかかわらず、一方向へ優先的に広がる拡散現象です。通常の粒子では左右対称に拡散しますが、本研究では磁気スキルミオンが持つ特有の性質によって非対称な拡散が生じることを明らかにしました。

※8　トポロジカルな性質
物体を連続的に変形しても変わらない幾何学的な性質のことです。磁気スキルミオンはこのトポロジカルな性質によって粒子状の磁化構造が安定に保たれ、壁に衝突して反発力を受けた際に通常の粒子とは異なる特徴的な運動を示します。

※9　スピントロニクス
電子の電荷だけでなく、「スピン」と呼ばれる磁石としての性質も利用する情報処理技術です。従来よりも低消費電力で高速な電子デバイスの実現が期待されています。

※10　マイクロマグネティクスシミュレーション
磁石内部の磁化（スピン）の向きや動きを、コンピューター上で計算・再現するシミュレーション手法です。材料の磁気特性や磁気構造の時間変化を予測できるため、新しい磁気デバイスの設計や、実験では観測が難しい現象の解明・予測に広く用いられています。

※11　集団ダイナミクス
多数の粒子や物体が互いに影響を及ぼし合いながら示す、集団全体としての時間変化や運動のことです。本研究では、多数の磁気スキルミオンが熱ゆらぎや相互作用のもとで集団としてどのように拡散・輸送されるかを解析し、新しい輸送現象を明らかにしました。

（７）論文情報
雑誌名：　npj Spintronics
論文名：　Diffusion asymmetry of repulsive skyrmions in structured environment implementation and its equivalence to recurrent neural networks
執筆者名（所属機関名）：
張　溪超/Xichao Zhang (研究当時：早稲田大学理工総研・研究院准教授，現：香港科技大学・中国)、
望月維人*/Masahito Mochizuki (早稲田大学理工学術院・教授)
Charles Reichhardt（ロスアラモス国立研究所・米国）
Cynthia J. O. Reichhardt（ロスアラモス国立研究所・米国）
Qiming Shao（香港科技大学・中国）
Rui Zhang（香港科技大学・中国）
Yan Zhou（香港中文大学・中国）
Yongbing Xu（南京大学・中国、ヨーク大学・英国）
掲載⽇時（⽇本時間）： 2026年７月16日
掲載URL：　https://www.nature.com/articles/s44306-026-00154-y
DOI：　https://doi.org/10.1038/s44306-026-00154-y

（８）キーワード
磁気スキルミオン、磁気テクスチャ、非対称拡散、熱統計力学、非平衡統計力学、熱ゆらぎ、スピントロニクス、AIハードウェア、リザバーコンピューティング

（９）研究助成（外部資金による助成を受けた研究実施の場合）
研究費名：国立研究開発法人科学技術振興機構戦略的創造研究推進授業CREST
研究課題名：Beyond Skyrmionを目指す新しいトポロジカル磁性科学の創出（課題番号：JPMJCR20T1）
研究代表者名（所属機関名）：于秀珍（理化学研究所）

研究費名：日本学術振興会科学研究費助成事業基盤研究(A)
研究課題名：スキルミオンが持つ新しい物質機能・物性現象の開拓とスキルミオニクスの創出（課題番号：JP25H00611)
研究代表者名（所属機関名）：望月維人（早稲田大学）

研究費名：学術変革領域研究(A) 『キメラ準粒子が切り拓く新物性科学』
研究課題名：キメラ準粒子の理論（課題番号：JP24H02231）
研究代表者名（所属機関名）：村上修一（東京大学）

研究費名：日本学術振興会科学研究費助成事業若手研究
研究課題名：ナノ機能界面のトポロジカル磁気テクスチャのデバイス機能の創出創出（課題番号：JP25K17939)
研究代表者名（所属機関名）：ZHANG XICHAO（早稲田大学）

細胞の状態遷移の鍵となる遺伝子を検出する新手法を開発

早稲田大学 — Tue, 18 Aug 2026 11:00:00 +0900

2026年8月18日
早稲田大学
細胞の状態遷移の鍵となる遺伝子を検出する新手法を開発単一細胞のトラジェクトリー解析に新手法「scLS」
【ポイント】
・細胞は、分化や刺激応答の過程で少しずつ状態を変えます。このような細胞状態の変化の流れを推定する「トラジェクトリー解析」は広く用いられていますが、その流れに沿ってどの遺伝子の発現が重要に変化するかを見つけることは容易ではありませんでした。
・本研究では、天文学などで用いられてきたデータ解析手法（Lomb-Scargle periodogram）を応用し、細胞の状態変化の流れに沿った遺伝子発現を効率よく調べる新手法「scLS」を開発しました。
・scLSは、細胞の状態変化に伴って遺伝子の発現が変わる様子を捉えるとともに、条件間で発現の変化パターンが異なる遺伝子を見つけられます。
・ハエとトリパノソーマのデータで有効性を確認し、一過性の変化や既知の重要遺伝子を検出できることを示しました。
・scLSは、細胞分化、免疫応答、病気の進行、薬剤応答など、時間とともに変化する細胞状態を調べる研究での活用が期待されます。
細胞は、分化や刺激応答の過程で少しずつ状態を変えます。最近では、一つひとつの細胞ごとに遺伝子の働きを調べる技術（単一細胞RNA-seq※１）によりその変化を細胞単位で調べられるようになりましたが、複雑な流れの中でどの遺伝子が重要に変化するかを見つけることは容易ではありません。早稲田大学理工学術院の井内仁志（いうちひとし）次席研究員と理工学術院の浜田道昭（はまだみちあき）教授らの研究グループは、不規則な時間データを扱える「Lomb-Scargle periodogram」※２を応用し、トラジェクトリー※３に沿った遺伝子発現の変化を検出するRパッケージ「scLS」を開発し、GitHubで公開しました。scLSは既存の単一細胞解析ワークフローに組み込んで利用でき、分岐を含む複雑な細胞のトラジェクトリーでも、注目すべき遺伝子候補を効率よく絞り込む手法として利用できます。
本研究成果は、2026年7月16日（日本時間）に国際学術誌「Nucleic Acids Research」に掲載されました。

概要図：scLSの解析の概要。トラジェクトリー（細胞状態の変化の流れ）に沿った遺伝子発現量を周波数領域に変換して評価し、トラジェクトリーに沿って発現が変化する遺伝子を順位付けする。

（１）これまでの研究で分かっていたこと　
単一細胞RNA-seqは、多数の細胞について遺伝子発現を一つひとつ測定できる技術です。このデータを用いると、細胞が分化する過程や刺激に反応する過程を、トラジェクトリーとして推定できます。これまでにMonocle3やSlingshotなど、細胞のトラジェクトリーを推定する多くの方法が開発されてきました。
しかし、トラジェクトリーを推定した後に、どの遺伝子がその流れに沿って変化するのか、また条件間で変化の流れがどう異なるのかを調べる下流解析は難しい課題でした。特に、細胞の流れが枝分かれする「分岐」がある場合や、野生型※4とノックアウト※5で枝の形が異なる場合には、どの枝を対応させるか、どのような数式で表すかが解析結果に影響します。

（２）今回の研究で明らかになったこと
本研究では、トラジェクトリーに沿った遺伝子発現の変化を、従来とは異なる周波数解析の考え方で検出することを目指しました。そのために開発したscLSは、天文学などで使われてきたLomb-Scargle periodogramを単一細胞データ解析に応用した手法です。この方法は、不規則な間隔で観測されたデータを周波数の形に変換できるため、細胞が均一な間隔で並ばないトラジェクトリー解析に適しています。
scLSは、1つのトラジェクトリーに沿って発現が変化する遺伝子を見つける解析と、その変化の仕方が2つの条件の間で異なる遺伝子を見つける解析の2つを備えています。遺伝子発現の変化を周波数の特徴に置き換えて比較するため、分岐を含むトラジェクトリーでも、枝を一つずつ対応付けずに全体的な変化を調べられます。
分岐を含む細胞の流れを再現したシミュレーションと複数の実データを用いて評価した結果、scLSは既存手法に匹敵する検出性能を示しました。さらに、一部の既存手法では捉えにくかった一時的な発現変化や、条件によって異なる発現パターンも検出できました。
また、論文に掲載した解析とは別に、scLSの利用例をGitHubで公開しています。ヒト造血細胞の分化データに適用した例では、赤血球分化に関係する既知のマーカー遺伝子が上位に入りました。この解析例は、scLSが重要な候補遺伝子を効率よく絞り込めることを示しています。

（３）研究の波及効果や社会的影響
scLSは、細胞分化、免疫応答、病気の進行、薬剤応答など、時間的に変化する細胞状態を調べる研究で、注目すべき遺伝子候補を絞り込む助けになります。解析の最初の段階で候補を整理できれば、その後の可視化、マーカー比較、実験検証に進みやすくなります。
また、scLSはRパッケージとしてGitHubで公開されており、既存の単一細胞解析ワークフローに組み込みやすいため、バイオインフォマティクス研究者だけでなく、分化や疾患を扱う生命科学研究者にも利用しやすい解析基盤となることが期待されます。

（４）課題、今後の展望
scLSは、トラジェクトリー全体に沿った遺伝子レベルの変化を拾うスクリーニング手法です。scLSだけでは変化が起きた枝や細胞集団までは特定できないため、詳しく調べるには、細胞を枝ごとに分けるか、枝分かれを考慮できる他の手法と組み合わせて解析する必要があります。さらに、今後はより大規模な単一細胞データに対応する高速化が課題です。特に、Python依存部分の削減やR/C++、GPUを用いた実装により、今後増加する大規模データへの適用性を高めることが期待されます。

（５）研究者のコメント
単一細胞解析では、細胞の流れを推定する技術が大きく進みました。一方で、その流れからどの遺伝子に注目すべきかを決める作業は、研究者にとって依然として重要な課題です。scLSが、複雑な細胞状態の変化を理解するための入り口として、多くの研究で役立つことを期待しています。

（６）用語解説
※1　単一細胞RNA-seq
細胞集団をまとめて測るのではなく、細胞一つひとつについてRNAの量を測定する技術です。細胞ごとの違いや状態変化を詳しく調べられます。
※2　 Lomb-Scargle periodogram
不規則な間隔で観測されたデータに含まれる変化のパターンを調べる周波数解析の方法です。本研究では遺伝子発現のパターンを表すために用いています。
※3　トラジェクトリー解析
多数の細胞を、分化や応答の進み具合に沿って並べる解析です。実際の測定時刻ではなく、細胞状態から推定した順序を用います
※4　野生型
遺伝子を改変していない、基準となる通常の細胞です。
※5　ノックアウト
特定の遺伝子の働きを失わせる実験手法です。野生型と比較することで、その遺伝子が細胞状態に与える影響を調べられます。

（７）論文情報
雑誌名：Nucleic Acids Research
論文名：The Lomb–Scargle periodogram-based differentially expressed gene detection along pseudotime
執筆者名（所属機関名）：井内仁志（早稲田大学理工学術院）、浜田道昭（早稲田大学理工学術院／産業技術総合研究所／日本医科大学大学院医学研究科）
掲載⽇時（⽇本時間）： 2026年７月16日
掲載URL： https://doi.org/10.1093/nar/gkag682
DOI： 10.1093/nar/gkag682

（８）キーワード
単一細胞RNA-seq、トラジェクトリー解析、周波数解析、遺伝子発現

（９）研究助成（外部資金による助成を受けた研究実施の場合）
本研究は、JSPS 科研費 JP21K15078、AMED生命科学・創薬研究支援基盤事業（BINDS）JP26ama121055、AMED 新興・再興感染症研究基盤創生事業JP26wm0325086の支援を受けて実施されました。

脳の「予測する仕組み」でロボットが複数の介護動作を学習

早稲田大学 — Mon, 17 Aug 2026 11:00:00 +0900

2026 年 8 月 17 日
国立研究開発法人国立精神・神経医療研究センター（NCNP）
早稲田大学
脳の「予測する仕組み」でロボットが複数の介護動作を学習
―脳科学理論から次世代Physical AIへの道を拓く―

近年、人工知能（AI）は急速に発展していますが、人間のように１つの知能で多様な作業へ柔軟に適応することは依然として大きな課題です。人間は視覚や身体感覚など膨大な情報を統合しながら、状況に応じてさまざまな作業を切り替えています。その背景にある脳の計算原理として近年注目されているのが、「予測処理（Predictive Processing）」（自由エネルギー原理）[1,2]です。このたび、国立研究開発法人国立精神・神経医療研究センター（NCNP）神経研究所疾病研究第7部の出井勇人特任研究室長、山下祐一室長、早稲田大学の三宅太文次席研究員、尾形哲也教授らの研究グループは、この脳理論に基づいたAIモデルを多自由度ヒューマノイドロボットに実装し、高次元の視覚・固有受容感覚（身体感覚）を統合しながら、複数の介護動作を学習できることを実証しました。
さらに本研究では、①視覚情報が曖昧でも身体感覚から状況を推定する、②動作の切り替えを自律的に学習する、③視覚的に遮蔽された対象を推定する、④状況に応じた不確実性の変化を認知する、といった、人間の脳で知られる情報処理特性が、特別なプログラムを与えなくてもAIモデル内部に形成されることを確認しました。本成果は、予測処理がロボット知能を実現する一般的な計算原理となり得ることを示したものであり、介護ロボットだけでなく、多様な環境で柔軟に働く次世代AIの実現や、人間の知能原理の理解につながることが期待されます。

本研究成果は、日本時間2026年8月15日午前3時（米国東部時間2026年８月14日午後2時）に、国際学術雑誌「Science Advances」に掲載されました。

■研究の背景
人間は一つの脳で、視覚・身体感覚・触覚など膨大な感覚情報を統合しながら、多様な環境や作業へ柔軟に適応しています。このような知能がどのような計算原理で実現されているのかは、脳科学と人工知能の共通課題です。その有力な理論として近年注目されているのが「予測処理（Predictive Processing）」（自由エネルギー原理）[1,2]です。この理論では、脳は外界からの情報を受け身で処理するのではなく、自ら未来の感覚入力を予測し、予測と実際の感覚との差（予測誤差）を最小化することで知覚・行動・学習を行うと考えられています。しかし、この理論が実際にロボットのような高次元・多感覚・マルチタスク環境でも有効に機能するかは十分に検証されていませんでした。
本研究では、予測処理が高次元・多感覚・マルチタスク環境でも有効に機能するかを検証する対象として、ロボットによる介護タスクの学習に着目しました。介護現場では世界的な高齢化に伴う人手不足が深刻化しており、喫緊に解決すべき社会課題となっています。一方で、体位変換や清拭などの作業では、対象者や環境の変化に応じて視覚や身体感覚を統合しながら柔軟に行動を切り替える必要があります。このような介護場面を想定した動作生成は、実世界における適応的知能を検証する上で最も挑戦的な課題の一つです。
　
■研究の概要
本研究では、予測処理に基づく新しいAIモデル「Scalable PV-RNN」[3]を開発し、この理論が高次元マルチタスク知能を実現できるかを検証しました。人の上半身の身体機構を模し、人との接触を伴う動作を行うために開発された多自由度ヒューマノイドロボットAIRECに、Scalable PV-RNNを実装し、その有効性を評価しました。

１．予測処理だけで高次元情報を処理し、複数の介護動作を学習（図１）

開発したAIは、視覚画像と身体感覚から得られる約3万次元の情報を直接統合し、未来の感覚を予測しながら学習します。従来のロボットAIで一般的であった特徴抽出や次元削減、注意機構などを用いることなく、「予測誤差を最小化する」という単一の計算原理のみで複雑な多感覚情報を統合できることを示しました。実験では、ヒューマノイドロボットAIRECを遠隔操作して取得したデータを用い、マネキンに対する「体位変換」と「清拭」という性質の大きく異なる２つの介護動作を学習させました。体位変換は重い人体を支える力学的に複雑な作業であり、清拭はタオルという柔軟物体を扱う作業です。提案AIモデルが、これら異なる介護動作を同時に学習・予測できることを確認しました。これは、タスクごとに別々のAIを設計する従来手法とは異なり、単一の脳型AIが多様な作業へ適応できる可能性を示しています。

画像1

【図1】AIモデルの概要とロボットが学習した２種類の介護動作　
A Scalable PV-RNNのアーキテクチャ：視覚と固有受容感覚（関節角度とトルク）を階層的に統合する。損失関数である変分自由エネルギーは、予測誤差（PE）及び、事前信念と事後信念のカルバックライブラー情報量（KLD）の総和で計算される
B 使用したヒューマノイドロボット（AIREC）　
C 学習した２種類の介護動作タスクの動作遷移（体位変換、清拭）

２．人間に似た情報統合機能が創発（図２）

さらに、AIモデル内部を解析した結果、人間の脳で知られている情報処理特性が形成されていることを確認しました。AIは動作全体と細かな運動を階層的に表現し、作業の切り替えを自律的に表現するとともに、視界から隠れた対象を推定し、視覚情報が不十分な状況では固有受容感覚を利用して補完するといった特性を示しました。また、タスクごとの不確実性を内部で推定しながら柔軟に処理を切り替えることも確認されました。これらの機能は個別に設計したものではなく、予測処理に基づく学習のみから自然に形成されたものであり、本理論が実世界の高次元・多感覚知能を支える計算原理となり得ることを示しています。

画像2

【図２】不鮮明な視覚に対する頑健性　
A 観測画像（テストデータ）と予測画像の例：上から順に、観測された16×16画像、予測された16×16画像、入力として与えていない64×64画像（正解画像）、および予測された64×64画像を示す。3種類のベッド高さ（590 mm、650 mm、710 mm）で、体位変換および清拭タスクを行った
B 固有受容感覚入力が視覚予測誤差に与える影響：固有受容感覚入力がある条件（赤）では、固有受容感覚入力がない条件（青）に比べて、視覚予測誤差が低くなっていることがわかる

■今後の展望
本研究はシミュレーションによる検証ですが、将来的には実際のロボット制御へ応用できる計算基盤になることが期待されます。介護だけでなく、物流、災害対応、製造、家庭支援など、多様な環境で複数の作業を柔軟に遂行する次世代ロボットへの応用が期待されます。
さらに本研究は、単なるロボットAIの開発にとどまらず、「人間の脳はどのような計算原理で柔軟な知能を実現しているのか」という脳科学の根本的な問いにも新しい知見を与える成果です。脳科学から得られた理論をAIへ応用し、そのAIを通じて再び脳の計算原理を検証するという、新しい脳科学とAI研究の循環を加速することが期待されます。

■用語の説明
[1] 予測処理（Predictive Processing）：脳は外界からの情報を受け身で処理するのではなく、未来の感覚をあらかじめ予測し、その予測と実際の感覚との差（予測誤差）を最小化することで知覚・行動・学習を行うという脳科学の理論です。
[2] 自由エネルギー原理：予測処理を数理的に定式化した理論で、感覚の予測誤差と過去の経験の影響によって定まる変分自由エネルギーと呼ばれる数量の最小化として知覚・行動・学習を説明します。現在、脳科学や人工知能分野で広く研究されています。
[3] PV-RNN（Predictive-coding-inspired Variational Recurrent Neural Network）：自由エネルギー原理に基づいて開発された時系列生成AIです。本研究では、高次元の視覚情報と身体感覚を統合できるように予測生成能力を向上させ（Scalable PV-RNN）、複数の介護動作を学習できることを示しました。

■原著論文情報
・論文名：Predictive processing as a scalable computational principle for embodied multitask intelligence
・著者：Hayato Idei, Tamon Miyake, Tetsuya Ogata, Yuichi Yamashita
・掲載誌: Science Advances
・doi: https://doi.org/10.1126/sciadv.aed7511

■研究経費
本研究は、科学技術振興機構（JST）ACT-X（JPMJAX24C2）、Moonshot R&D （JPMJMS2031）、CREST（JPMJCR21P4）、日本医療研究開発機構（AMED）脳神経科学統合プログラム（課題名：精神障害の新規治療介入法開発のためのメゾスコピックレベルデジタル脳モデルの開発）、日本学術振興会（JSPS）科学研究費助成事業（JP24H0007, JP24K0049, JP25H01173）、および国立精神・神経医療研究センター精神・神経疾患研究開発費（6-9, 7-9）の支援を受けて行われました。

岩手県久慈市から発見された恐竜時代の哺乳類化石とその重要性

早稲田大学 — Fri, 17 Jul 2026 13:00:00 +0900

　　　　　　　　　　　　　　　　　岩手県久慈市から発見された
恐竜時代の哺乳類化石とその重要性

久慈琥珀博物館の琥珀採掘体験場および隣接する脊椎動物化石凝集層（ボーンベッド）からは今から約9000万年前の恐竜の歯化石や、カメ類やワニ類の骨格など30種類を超える脊椎動物化石が2025年8月現在、あわせて3700点以上も発見されており、日本の恐竜時代（中生代白亜紀）の生物相を解明するための重要な地域となっています。今回は、久慈市で発見された哺乳類化石の研究成果について詳細を発表いたします。当該標本は国内でも極めて希少な中生代哺乳類の顎と歯の化石であり、岩手県からは初報告になります。

これまで、岩手県久慈市からは、多種多様な動・植物化石が報告されており、東アジアにおける中生代白亜紀の生物相を理解するうえで重要な化石産地として認識されています。脊椎動物の化石以外にも昆虫類や植物などの化石が数多く確認されており、後期白亜紀における陸上生態系の多様性を解明するうえで重要な成果が続々と報告されています。そのような中で、久慈層群（玉川層）から新たに哺乳類の化石が発見されました。久慈層群が堆積した後期白亜紀は、哺乳類の多様化が進む重要な時代であり、本報告によって、二つのグループ（多丘歯類と真獣類）の進化史の解明に大きく貢献できることが期待されます。国内の恐竜時代（中生代）の哺乳類化石は極めて希少であり、今回は7県目の報告となります（福島、石川、福井、兵庫、熊本、および鹿児島県から既報）。岩手県からは初めての報告となります。

化石が発見された場所と地層

今回の化石が発見された場所は、久慈琥珀博物館と早稲田大学が共同で発掘調査を行っている久慈市小久慈町にある露頭です。この地域に分布する久慈層群玉川層（後期白亜紀；約9000万年前．火山灰の放射性年代測定による）では、2012年3月から平山廉教授らによる発掘調査が実施されてきました。これまでに竜脚類（大型植物食恐竜）、獣脚類（肉食恐竜）、カメ類、ワニ類、コリストデラ類（絶滅した水性爬虫類）、サメ類など30種類、3500点を超える脊椎動物化石が発見されています。
　また、久慈琥珀博物館が運営する琥珀採掘体験場からは、新種として報告されたカメ類（アドクス・コハク）のほぼ完全な甲羅（2008年）をはじめとして、小型植物食恐竜（鳥盤類）の腰骨（2008年）、翼竜の翼の一部（中手骨：2010年）、肉食恐竜ティラノサウルス類の歯化石（2018年）、古代ザメ・ヒボダスの背棘（2019年）などの貴重な化石が200点ほど発見されています。このように，久慈琥珀博物館の周辺は、恐竜時代の琥珀と化石が数多く共産する世界でも稀な地域です。

久慈層群玉川層から発見された主な脊椎動物などの化石

2012年3月　早稲田大学による発掘調査地より大型植物食恐竜（竜脚類）の歯化石を発見
2015年3月　調査地より後期白亜紀ではアジア初となる「コリストデラ類」（絶滅した水生爬虫類）を日本古生物学会で発表、同年7月久慈市で記者発表
2016年3月　調査地より平山教授のゼミ生が岩手県初の肉食恐竜の歯化石を発見、記者発表
2018年6月　琥珀採掘体験場より高校生がティラノサウルス類の歯化石を発見（2019年4月に記者発表）
2019年5月　日本国内の後期白亜紀では初の古代ザメ　ヒボダス類の棘化石を琥珀採掘体験場から一般の体験者が発見（2020年7月に記者発表）
2021年4月　カメ類の新種（アドクス・コハク）を記者発表
2022年7月　竜脚類の歯に残された微細な傷から植物食であることを記者発表
2023年3月　カメ類リンドホルメミス科の下顎を小学生が発見（同年7月に記者発表）
2024年7月　ワニ類の分類や歯に残された微細な傷に基づく食性について記者発表
2025年7月　琥珀の中に保存された昆虫シリボソクロバチ類について記者発表
2026年3月　２種類の鳥盤類恐竜（角竜類とイグアノドン類）について記者発表

久慈産哺乳類化石の分類の研究成果について

標本（久慈琥珀博物館所蔵）
・OSD2202 (多丘歯類) ：右下顎第四小臼歯：長さ約3.9 mm
・OSD7119 (真獣類) 第五小臼歯と第一大臼歯が植立した右下顎の一部：長さ約4.4 mm、高さ約3.5 mm
化石産地：岩手県久慈市小久慈町を流れる大沢田川支流沿いの発掘現場
産出層準・時代：久慈層群玉川層上部のボーンベッド（後期白亜紀：約9000万年前）

久慈産哺乳類の発見と研究経緯について（所属は発見当時）
2018年8月：町田悠輔（愛媛大学）が多丘歯類の歯化石を発見
2025年8月：中村英人（福井県立大学）が真獣類の下顎を発見
2025年９月：福井県立恐竜博物館において歯化石の詳細な観察とCT撮影を開始

発見された哺乳類の化石記録
多丘歯類は白亜紀末の大量絶滅を生き延びたが、後に絶滅した。真獣類（有胎盤類とその祖先）と後獣類（有袋類とその祖先）は姉妹の関係で、現生種の主体となっている。Luo (2007)を一部改変。画像提供：福井県立恐竜博物館。

多丘歯類の化石について
多丘歯類は、中生代の中期ジュラ紀から新生代の始新世（約1億6500万～約3500万年前）まで生息していた哺乳類の絶滅グループです。今回報告の化石は多丘歯類の典型的な歯で、次のような特徴があります。

久慈市産の多丘歯類の復元図（© 小田　隆）
口の中に見える丸ノコのような形の歯が実際に見つかった部位。画像提供：小田　隆。

久慈市産の多丘歯類化石
右の下顎の第四小臼歯の歯冠（OSD2202、上段左: 頬側面観、上段右: 舌側面観）とCTデータから構築した三次元復元画像（下段）。スケールは 1 mm。画像提供：楠橋　直・久慈琥珀博物館

　発見された化石（OSD2202）は右下顎の第四小臼歯です。歯冠はほぼ保存されていますが、歯冠基部や歯根は欠損しています。
　当該標本（OSD2202：下顎の第四小臼歯）は、前方へ張り出し、その最前縁の位置が歯冠全体において比較的低いという特徴があります。このことから、第四小臼歯の前方に位置していた第三小臼歯は小さく、その上を覆うように第四小臼歯がオーバーハングしていたか、あるいは第三小臼歯は本来ない種類のものかと推定されます。このような第三と第四小臼歯は、多丘歯類の中でも派生的なグループであるキモロドン類の特徴です。また、歯冠の上縁に並ぶ鋸歯（小さなギザギザ）の数が14あること、歯の頬側の遠心（後の方向）にある咬頭（歯の突起）の位置から考えて、第四小臼歯の上縁は後方の大臼歯よりも上方へ突出していたと考えられます。当該標本はモンゴルの後期白亜紀の地層から報告されているキモロドン類とは異なり、むしろ北米から報告されているキモロドン類の一部と形態的に類似します。上縁の鋸歯が後方でやや大型化し、上縁が後方に向かうにつれて直線的に伸びる点も、北米のキモロドン類と似ています。したがって、当該標本は北米のキモロドン類かそれに近縁な種のものである可能性が高いと考えられます。新種の可能性もありますが、今後の検討課題です。

多丘歯類の化石発見の意義
　多丘歯類は下顎の小臼歯の数などにより、基盤的（原始的）な “プラギオラックス類”と派生的なキモロドン類に分けられます。“プラギオラックス類” はジュラ紀から前期白亜紀にかけて、またキモロドン類は後期白亜紀以降に栄えたグループで、特にキモロドン類は後期白亜紀のアジアや北米において繁栄した哺乳類グループです。しかし一方で、“プラギオラックス類” からキモロドン類への進化は、化石記録が乏しいため、依然としてわかっていません。
　アジアにおいては、前期白亜紀の後期に “プラギオラックス類” が多様化していたことが知られていて、日本でも手取層群桑島層（石川県白山市）や北谷層（福井県勝山市）から前期白亜紀の多丘歯類の化石が報告されています。しかし、久慈市のような後期白亜紀の前期の多丘歯類は、アジアでは中央アジアからわずかに知られているだけです。前期白亜紀のアジアのキモロドン類の化石はこれまで確認されていません。久慈市産の多丘歯類は、アジア最古のキモロドン類の可能性がある貴重な資料なのです。

真獣類の化石について
　真獣類は、現生哺乳類の主要グループである有胎盤類（お腹の中に胎児を宿し、大きな子を生む哺乳類。ヒトもこのなかま）と、その祖先的な化石種を含むグループです。

久慈市産真獣類の復元図（© 小田　隆）画像提供：小田　隆

久慈市産の真獣類の化石（OSD7119）

化石発見時の様子を示す。画面中央に下顎の骨の一部と歯が２つ見える。画像提供：平山　廉

　当該標本（OSD7119）は右の下顎の一部であり、形が異なる２つの歯が保存されています。側面から見た歯の一つは矢尻のような形のものと、もう一方は3つの突起で囲まれた窪みが2つある歯です。前者の歯は最後方の小臼歯（下顎第五小臼歯）であること、また後者の歯は下顎第一大臼歯と判断されます。顎の骨のなかに代生する歯はなく、成体のものと思われます。
哺乳類化石の種類を見分ける上で、大臼歯にはその種類の特徴が色濃く表れます。大臼歯の前半部（小臼歯に近い側）にある三つの突起で囲まれた高い部分をトリゴニッドと呼び、歯の後半部にも同様な突起と窪みがあり、それをタロニッドと呼びます。大臼歯の中央はトリゴニッドの高い壁（突起をつなぐ稜）が横切り、タロニッドとの段差となります。これは「トリボスフェニック」とよばれる大臼歯の構造です。特にタロニッドの窪みは、上あごの大臼歯の突起を受けて食べ物を砕く臼としての役目を、中央の段差となる壁は、上あごの大臼歯の縁とすり合う事で食べ物を断ち切ります。久慈市から産した真獣類の化石には、白亜紀に見られる典型的なトリボスフェニック型臼歯の特徴が表れています。トリボスフェニックの歯を持つ哺乳類は、古くは後期ジュラ紀（約1億6000万年前）もしくは白亜紀の初め（約1億4300万年前）から記録があり、「トリボスフェニダ類」と呼びます。

久慈市産真獣類化石（OSD7119）の三次元復元画像

第五小臼歯と第一大臼歯が植立した右下顎の一部。左の画像：頬側からみたもの（画像の左方が後方となる）、右の画像：舌側からみたもの（画像の右方が後方となる）。マイクロフォーカスCTの画像から復元したもの。小臼歯は単純な矢尻形だが、大臼歯は窪みがある2つの部位（前半のトリゴニッド、後半のタロニッド）からなる。スケールバーは1 mm。画像提供：福井県立恐竜博物館・久慈琥珀博物館

　トリボスフェニダ類は前期白亜紀（約1億4300 万～約１億年前）までに、真獣類（後に人類を含む有胎盤類を生み出す）と後獣類（後に有袋類を生み出す）に分かれて進化してきました。後期白亜紀（約1億～約6600万年前）には原始的な有胎盤類と有袋類がそれらのグループから現れます。彼らは、白亜紀末（約6600万年前）を生き延びて、現在の有胎盤類と有袋類へとさらに多様化しました。
　当該標本（OSD7119）は、前期と後期白亜紀の真獣類に見られる中間的な特徴を持ちます。１）第五小臼歯に臼状の窪みはなく、やや単純な構造をしていること、２）第一大臼歯に見られる突起はやや華奢で、トリゴニッドの窪みは白亜紀のなかまと比べてやや開いていること、３）タロニッドにある突起の配置や頑丈さは、より進歩したなかまに見られるほど際立った特徴は無いなど、比較的原始的な特徴があげられます。一方で、４）タロニッドはトリゴニッドよりもやや幅広く、その窪みに深みもあること、５）トリゴニッドの後方壁の中央部にタロニッドの稜がつながるなど、やや進歩的な特徴もあります。しかし、後期白亜紀の進歩的な真獣類よりは原始的です。以上の特徴から、北半球でも繫栄していた白亜紀の後獣類とも異なります。

真獣類の化石発見の意義
　久慈市の化石は、地質年代が約9000万年前と判明しており、同時代の哺乳類化石が世界的に乏しいことから、注目すべき存在です。その歯の特徴は、前期白亜紀の原始的な段階から、後期白亜紀に我々人類を含む有胎盤類を生み出す段階に移行する中間的なものです。したがって真獣類の進化とその多様性を知る上で重要な資料となります。この年代に相当する哺乳類の化石資料は、アジアではウズベキスタンなどの中央アジアの一部や、北米ではアメリカのユタ州など、限られた地域からしか資料がありません。当該標本に類似した哺乳類の化石はこれまで見つかっておらず、新種の哺乳類である可能性が考えられます。

まとめ
岩手県久慈市の久慈層群玉川層（後期白亜紀の初期：約9000万年前）から、2種類の哺乳類化石が発見され、共に哺乳類の進化と多様性に関する重要な資料であると判明しました。2種のうち一つは、植物を主食とする絶滅哺乳類（多丘歯類）の化石であり、もう一つは現生哺乳類の祖先に近い種類（原始的な真獣類）の化石です。今回の哺乳類化石は、白亜紀の久慈における動物相を理解するうえで重要な化石記録であり、本標本によって白亜紀の久慈には多様な哺乳類が生息していたことが示唆されました。また、白亜紀の後半は真獣類など哺乳類の多様化が顕著に進み始める重要な時代であり、とりわけ人類の祖先を含む真獣類の進化史の解明に対し大きな貢献が期待できます。

日本から知られている白亜紀の真獣類化石（参考）
　国内からは、これまで12種の恐竜時代の哺乳類化石の既報があり（福島1種、石川4種、福井3種、兵庫1種、熊本2種、鹿児島1種）、全て白亜紀のものです。真獣類の化石は久慈市以外の2か所（熊本１種と兵庫１種）から知られ、それぞれ新種の哺乳類として報告されました。久慈の化石はこれら過去報告のあった真獣類とは別の種類になります。

NEDO｢カーボンリサイクル・次世代火力発電等技術開発／CO2有効利用拠点における技術開発｣に採択

早稲田大学 — Thu, 16 Jul 2026 14:00:00 +0900

2026年7月16日
早稲田大学
株式会社ササクラ
住友大阪セメント株式会社
株式会社TBM
NEDO｢カーボンリサイクル・次世代火力発電等技術開発／CO2有効利用拠点における技術開発｣に採択～海水を用いたカーボンリサイクル技術の商用化に向けた研究開発を推進～

詳細は早稲田大学HPをご覧ください

株式会社ササクラ（社長：笹倉慎太郎、本社：大阪府大阪市）、住友大阪セメント株式会社（社長：諸橋央典、本社：東京都港区）、株式会社TBM（社長：山﨑敦義、本社：東京都千代田区）、学校法人早稲田大学（理事長：田中愛治、所在：東京都新宿区）の4者は、NEDO(国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構)が公募した「カーボンリサイクル・次世代火力発電等技術開発／CO2有効利用拠点における技術開発（補助事業）」（以下、「本事業」）に応募し、採択されたため、7月3日より本事業を開始いたしました。
＊本事業の幹事会社は株式会社ササクラ（研究代表者：島田統行（しまだのりゆき））、研究統括者は早稲田大学理工学術院・中垣隆雄（なかがきたかお）教授です。

（１）背景
広島県大崎上島のNEDOカーボンリサイクル実証研究拠点（以下、実証拠点）において、CO2の有効利用技術の開発と社会実装の促進に向けた研究開発事業を推進しています。早稲田大学と株式会社ササクラは、2022年度から2025年度まで実証拠点にて、「海水を用いた有価物併産カーボンリサイクル技術実証と応用製品の研究開発※１」（以下、前事業）を実施してきました。

前事業において、実証拠点の海水20トン/日の処理能力を持つプラントを設置して、カーボンリサイクルの原料となるマグネシウムのほか、石膏をはじめとする高純度な併産品を高い収率で得られる連続運転を確立しました。マグネシウムは、実証拠点のCO2を気固接触、気液接触などの方法で炭酸マグネシウムとして固定化した上で、その応用製品として普通ポルトランドセメントを一切用いず、圧縮強度も従来のコンクリートと同等以上の圧縮強度を有する新しいコンクリート材料※2になりえることを確認し、WMaCS®と名付けて商標登録※3しました。また、海水から生成した石膏を用い、協力企業の吉野石膏株式会社によって、JIS A 6901に適合した石膏ボードの試作にも成功しました。これらの研究成果が認められ、国立研究開発法人科学技術振興機構（JST）からSTI for SDGsアワード2025年度奨励賞※4を受賞しました。

今般、採択された本事業は、カーボンリサイクル製品の事業化を視野に、カーボンリサイクル材の生成工程高度化を株式会社ササクラが幹事会社として実施します。また、住友大阪セメント株式会社と株式会社TBMがWMaCSを用いたカーボンリサイクル応用製品の実用化を目指し、早稲田大学は3社との共同研究として研究開発を行います。

（２）実施内容
7月3日より開始した本事業では、下記、研究開発項目を実施いたします。

・研究開発項目A：カーボンリサイクル材生成工程の高度化（ササクラ、早稲田大学の共同実施）
海水淡水化プラントおよび蒸発濃縮装置の機器製造・エンジニアリングのリーディングカンパニーである株式会社ササクラが、前事業における商用化への課題解決として、
　A-1：CO2固定量増加のためのMg損失改善
　A-2：気固接触によるカーボンリサイクル材生成工程の改善
　A-3：商用化のための作業効率化と工程連続化
を早稲田大学と共同で実施します。なお、併産品として得られる石膏については、前事業と同じく吉野石膏株式会社が協力企業として商用化を目指します。

・研究開発項目B：カーボンリサイクル材応用セメント系材料の性能向上と実用化評価（住友大阪セメント、早稲田大学の共同実施）
NEDOグリーンイノベーション基金事業として廃棄物由来CaとCO2を炭酸塩化した人工石灰石製造・利用技術開発を実施している住友大阪セメント株式会社が、新たに海洋起源MgにCO2を炭酸塩化・固定化しかつセメント代替として建設材料に利用する実証研究・評価を担うことにより、WMaCSの商用化を目指します。具体的には、
　B-1：カーボンリサイクル材応用コンクリートの性能向上
　B-2：カーボンリサイクル材応用セメント材料の実用化評価
　B-3：コンクリート製品への適用可能なカーボンリサイクル材生成工程の確立
を早稲田大学と共同で実施します。

・研究開発項目C：カーボンリサイクル材応用新素材開発（TBM、早稲田大学の共同実施）
カーボンリサイクル技術を活用した炭酸カルシウム及びカーボンリサイクル建材を製造・販売する株式会社TBMが、WMaCSの応用新素材を開発し、商用化を目指します。具体的には、
　C-1：カーボンリサイクル材の熱可塑性樹脂への高充填技術開発
　C-2：カーボンリサイクル材配合素材の用途開発
　C-3：実機設備を用いた実証試験
　C-4：応用新素材への適用可能なカーボンリサイクル材生成工程の確立
を早稲田大学と共同で実施します。

図１：実証拠点に設置済みのカーボンリサイクルシステムのフロー図

（３）採択課題情報
●事業名
NEDO(国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構)
「カーボンリサイクル・次世代火力発電等技術開発／CO2有効利用拠点における技術開発」のうち、2．研究拠点におけるCO2有効利用技術実証（補助事業（補助率2／3）　

●研究課題開発名
海水を用いたカーボンリサイクル技術の商用化に向けた研究開発

●研究開発期間
2026年7月3日〜2028年3月末日(予定)

●体制図

図２：研究開発体制図

（４）用語解説
※1　カーボンリサイクル・次世代火力発電等技術開発／ CO2有効利用拠点における技術開発／研究開発拠点におけるCO2有効利用技術開発・実証事業に採択　「海水を用いた有価物併産カーボンリサイクル技術実証と応用製品の研究開発」早稲田大学、ササクラ（研究代表者：中垣隆雄）　https://www.waseda.jp/top/news/85546

※2　実用性の高いカーボンリサイクル製品として、海水とCO2を原料とした全く新しいコンクリートを開発https://www.waseda.jp/inst/research/news/78391

※３　商標登録第6829796号

※４　 STI for SDGs 2025年度　奨励賞海水を用いた有価物併産カーボンリサイクル技術実証　団体名：早稲田大学、株式会社ササクラ、吉野石膏株式会社
https://www.jst.go.jp/ristex/sdgs-award/result/2025/result202510.html

フラクタルによる高精度画像認識技術「Fractal NEXT」を開発

早稲田大学 — Mon, 13 Jul 2026 14:00:00 +0900

2026年7月13日
早稲田大学
フラクタルによる高精度画像認識技術「Fractal NEXT」を開発 ~自動運転トラックへの応用へ前進~

詳細は早稲田大学HPをご覧ください
【発表のポイント】
●画像認識で課題となっている、空間情報や周波数情報の損失を抑える新たなフラクタル・ウェーブレット法「FractalNEXT」を開発しました。
●本手法では、ウェーブレット変換と自己相似性を持つフラクタル構造を組み合わせることで、画像認識における情報伝搬を改善し、従来タイプよりも高精度な画像認識を実現しました。画像認識モデルの性能評価によく用いられるベンチマークデータセットを使った実証等で、画像認識で現在広く用いられている手法のResNetなどを上回る認識性能を達成し、OCR（古文書くずし字認識）など複数の画像認識タスクでも高い性能を実証しました。
●本技術をもとに特許出願（出願番号：2025-154600）を行い、社会実装に向けた技術基盤を構築するとともに、自動運転トラックの研究開発を群馬大学次世代モビリティ社会実装研究センターCRANTS（センター長天谷賢児教授）と共同で研究を開始しました。本技術は、自動運転のみならず、医用画像処理など、高精度な画像認識が求められるAI基盤技術への応用が期待されます。
　近年、画像認識分野で用いられるニューラルネットワークにおける最近のモデルは、GPU性能の向上とともに高性能化しています。しかし、画像を空間分割した部分画像（パッチ）から得られるパッチの特徴ベクトル（パッチトークン）の抽出やトークンの混合というプロセスにより、必然的に特徴空間情報が失われてしまいます。ビジョンタスク向けの従来のニューラルネットワークモデルは、この問題を軽減するための情報を補う手法として残差接続に着目するResNetが活用されていますが、周波数情報の再現が不十分なため小サイズの物体認識がされないなど、安定性を十分に維持することができないことが課題となっていました。
　早稲田大学理工学術院鎌田清一郎（かまたせいいちろう）教授らの研究グループは、各パッチ内の空間情報を保持しつつパッチトークンを抽出する手法であるフラクタル･ウェーブレット法「FractalNEXT」を開発しました。これは、ウェーブレット変換を導入することにより画像内の空間情報を保持したままトークン化することで情報損失を最小限に抑えることができ、また層内モジュールに対して自己相似性を有するネットワーク構造を組み合わせて構築したものです。本手法では、画像データセットImageNetでResNet※1を上回る76.8%、画像データセットCIFAR-100※2で81.2%のトップ1精度を達成したほか、物体検出やOCR（古文書くずし字認識）など多様なタスクでも優れた性能を示しました。
　本成果は、論文誌「Neural Networks」に、2026年６月７日に掲載されました。

キーワード：
フラクタル、自己相似性、ニューラルネットワーク、SDV、自動運転トラック、くずし字認識、フィジカルAI

（１）これまでの研究で分かっていたこと
　近年、画像認識分野で用いられるニューラルネットネットワークにおける従来モデルの１つであるFractalNetが、2017年に深層学習に関するトップ国際会議ICLR（International Conference on Learning Representations）において発表されました。これは、ResNetのような残差接続を使わずに超多層ネットワークを構成する観点で優位性があります。
　しかし、本モデルを実装すると、画像をトークン化する際に空間情報が失われてしまうこと、残差接続なしでは周波数情報を十分保持できないことなどより、ResNetより劣る認識性能を示すことが確認されています。FractalNetは残差ブロックを回避する上で有効なアイデアですが、より高精度の認識性能を実現するためには、どのようなフラクタルブロックを構成すればよいか、すなわち、自己相似性を特徴とするフラクタルブロックの新たな設計が求められていました。

（２）新たに実現しようとしたこと、明らかになったこと
　従来モデルFractalNetは、周波数上の情報伝達の安定性を維持する上で、残差接続の限界による認識性能劣化の問題を見落としています。この課題に対処するため、研究グループらは、各パッチ内の空間情報を保持しつつウェーブレット･パッチトークンを抽出する手法であるMultiple Wavelet Patch Partition（MWPP）を提案しました。また、残差接続を補強するために周波数情報を意識したSelective Wavelet Connection（SWC）を導入し、それによって周波数上の情報伝達の安定性を高め、トークンミキサーによって生じる情報損失を補い、MWPPとSWCを基盤として、畳み込みと自己アテンションの両方をトークンミキサーとして統合した、スケーラブルなフラクタルアーキテクチャFractalNEXTを新たに設計しました。
　初期ブロック　F1(x)=(Mix￮Mix)(x)+SWC(x)　から、次の反復式によってフラクタルブロックを構成しました。
　Fk+1(x)=( Fk￮Fk)(x)+SWC(x)　k=1,2,3,…
　同じ実験環境下において、FractalNEXTは画像データセットImageNetでResNetなどを上回る76.8%、画像データセットCIFAR-100で81.2%のトップ1精度を達成しました。
　フラクタル･ウェーブレットFractalNEXTを古文書のくずし字認識に適用し、VMamba、PVTV2、ConvNeXtV2などに比べてF1スコアにおいて最高認識性能を達成しました。

（３）研究の波及効果や社会的影響
　本研究の成果より、画像認識分野に用いるディープラーニングにおいて、新たに提案したFractalNEXTモデルにより、フラクタル･ウェーブレットの有用性の一端を示すことができました。これをきっかけとしてより深いフラクタルの世界を探究することで、大小･遠近など多様な物体が混在するような複雑な画像においても正確な認識を達成することが可能となり、AI基盤技術への貢献、医用画像処理、リモートセンシング画像解析など、幅広い分野への適用が考えられます。

（４）課題、今後の展望
　更なる画像認識精度向上と、本研究成果を活用した社会実装には多くの課題が存在します。例えば、自動運転トラックへ本技術の応用を考えると、更なる処理の高速化と、本アルゴリズムのFPGA（書き換え可能な集積回路）などへの実装が必要です。
　本研究グループでは、社会実装の適用に向けて、具体的なテーマとして自動運転車用のセンサ（カメラ、LIDERなど）による自動運転用データセットを構築し、End-to-Endのディープラーニングモデルの構築を目指します。また、社会実装に向けた動きとして、本技術をもとに特許出願（出願番号：2025-154600）を行い、社会実装に向けた技術基盤を構築するとともに、自動運転トラックの研究開発で群馬大学次世代モビリティ社会実装研究センターCRANTS（センター長天谷賢児教授）と共同での研究を開始しました。

（５）研究者のコメント
　本研究グループは、上記の研究をさらに推進するための学内研究拠点として、早稲田大学自動車研究機構に6月1日付でソフトウェア･デファインド･ビークル（SDV）研究所を設立するとともに、北九州キャンパスの情報生産システム研究センター内に8月1日付で「SDV･フィジカルAI研究会」を設置する予定です。これらの研究開発拠点の連携活動と、産官学連携の研究展開により、本課題の更なる研究開発を推進します。中長期的な研究目標として、FractalNEXTを用いた自動運転トラックを2030年までに東京（早稲田大学西早稲田キャンパス）～福岡間（北九州キャンパス）を自動運転レベル4での走行実現を目指し、必要となる研究開発を推進したい思っています。

（６）用語解説
※1 ResNet（Residual Network）
画像認識のための深層学習モデルで、入力情報を途中で直接後段へ伝える「残差接続（Residual Connection）」を導入することで、非常に深いネットワークでも高精度かつ安定した学習を可能にしたアーキテクチャです。

※2 CIFAR-100
画像認識モデルの性能評価によく用いられるベンチマークデータセットで、100種類のカテゴリに分類された60,000枚（学習用50,000枚、テスト用10,000枚）の32×32ピクセルのカラー画像で構成されています。

※3　フラクタル
わかりやすい例では、下図のように上段の初期パターンから反復を繰り返すことにより、同じような形状が至るところに現れるコッホ曲線が有名です。これを「自己相似性をもった曲線」といいます。フラクタルの詳細は、以下の書籍を出版していますのでご覧下さい。
対象書籍：Maria Petrou, Sei-ichiro Kamata, Image Processing -Dealing with Textures, 2nd edition, Wiley, 2021.

※4　ウェーブレット変換
ウェーブレット変換は、時系列データや画像データについて、時間と周波数の両方の情報を同時に解析する手法です。フーリエ変換は、全体の平均的な周波数成分しか分からないのに対し、時間とともに変化する周期性を追いかけられるのが特徴です。

（７）論文情報
雑誌名：Neural Networks
論文名：FracNeXt: Enhancing visual representation learning in sequence models with fractal wavelets
執筆者名（所属機関名）：陸鵬鋒 (早稲田大学), 鎌田清一郎*(早稲田大学), 張梦雲秋 (早稲田大学)
掲載日：2026年6月7日
掲載URL：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0893608026006957?via%3Dihub
DOI：https://doi.org/10.1016/j.neunet.2026.109234
*：責任著者

（８）研究助成
研究費名：日本学術振興会科学研究費助成事業基盤研究(C)
研究課題名：局所視覚特性を利用した高効率画像判別モデルの構築と持参薬判別への応用
（課題番号：JP24K15018）
研究代表者名（所属機関名）：鎌田清一郎（早稲田大学）

土地利用の変化が生物多様性に与える影響を世界規模で高精度に把握

早稲田大学 — Fri, 10 Jul 2026 11:00:00 +0900

2026年7月10日
早稲田大学
MS&ADインターリスク総研株式会社
国立研究開発法人森林研究・整備機構森林総合研究所
土地利用の変化が生物多様性に与える影響を世界規模で高精度に把握～ネイチャーフットプリントによるバリューチェーンや投融資先の自然リスク評価を高度化～

【ポイント】
●本研究では、将来の土地利用変化による生物多様性への影響を、ライフサイクルアセスメント（LCA）で活用可能な「被害係数」として、全世界0.25°四方という高解像度で算定しました。
●土地改変の面積と組み合わせることで、従来の国ごとの一律評価ではなく、どの地域でどの程度生物種の絶滅リスクが増加するかを定量的に評価することが可能となりました。
●本手法により、企業の事業活動やバリューチェーン、金融機関の投融資先における自然関連リスクを場所ごとに把握できるようになり、ネイチャー・ポジティブ実現に向けた経営や投資判断の高度化への貢献が期待されます。
早稲田大学i理工学術院創造理工学部の伊坪徳宏（いつぼのりひろ）教授、早稲田大学持続的環境エネルギー社会共創研究機構の劉潤椏（りゅうじゅんや）研究助手、国立研究開発法人森林研究・整備機構ii森林総合研究所の大橋　春香（おおはしはるか）主任研究員、平田　晶子（ひらた　あきこ）主任研究員、松井　哲哉　（まつい　てつや）チーム長（筑波大学生命環境系連携大学院教授併任）、MS&ADインターリスク総研株式会社iiiの寺崎　康介（てらさきこうすけ）フェローらの研究チームは、農研機構ivの協力の下、土地利用の変化が生物多様性に与える影響を、ライフサイクルアセスメント（LCA）※１の考え方に基づき、場所ごとに定量的に評価する新たな手法を開発しました。
本研究成果は、企業の事業活動やバリューチェーン、金融機関の投融資先の事業が自然に与える影響を定量的に評価する手法「ネイチャーフットプリント※２」の高度化に資するもので、このネイチャーフットプリント指標における土地の改変による生物多様性インパクトの算定に活用されはじめています。
本研究は2023年より着手され、その成果をまとめた論文が2026年６月24日に環境科学分野のトップジャーナルである「Environmental Science & Technology」（上位5％、Impact Factor 12.4、Cite Score18.1）に掲載されました。

１．背景
近年、気候変動に加え、生物多様性の損失や、それに伴う生態系サービスの劣化が世界的な社会課題となっています。2030年までに自然の損失を止め、回復軌道に乗せる世界目標「ネイチャー・ポジティブ」の実現に向け、企業による自然への影響の把握・低減に向けた取り組みが進められており、その一環として、自然関連財務情報開示タスクフォース（TNFD）に沿った情報開示も広がっています。こうした情報開示は、企業が自然への影響やリスクを把握し、適切な対策につなげることで、ネイチャー・ポジティブの実現にも貢献することが期待されています。
TNFDにおいては、企業は自社のみならずバリューチェーンも含め、事業活動に関係する自然への依存や影響、事業リスクと機会を評価し、経営戦略に反映し、開示することが求められています。それに際して、生物多様性や生態系サービスは場所ごとの違いが大きいため、事業活動や製品の原材料を生産するなど、土地を利用している場所の特性を考慮した“ロケーションベースの評価”が重要となります。
金融ポートフォリオや事業会社のバリューチェーンの評価にあたっては、ライフサイクルアセスメント（LCA）の活用が推奨される一方で、既存手法では環境への影響を計測するための被害係数が主に国ごとに設定されており、ロケーションベースの評価が困難といった課題がありました。

２．研究成果の概要
こうした課題を克服するため、本研究では、内閣府による「研究開発とSociety 5.0との橋渡しプログラム（BRIDGE）」の支援を受け、これまで開発してきたLCAの影響評価手法「被害算定型影響評価手法（LIME）3」をさらに発展させ、新たなネイチャーフットプリント影響評価手法を開発しました。
本研究では、将来の土地利用変化によって生じる生物多様性へのインパクトを、LCA評価に活用可能な「被害係数」として、全世界0.25°解像度（赤道付近で約28km四方）という高解析度で算定しました。場所ごとの土地改変面積にこの被害係数をかけあわせることにより、土地利用変化によって絶滅リスクがどの程度高まるかを、一律ではなく場所ごとの違いを反映して評価する基盤が整いました。
被害係数の算定にあたっては、国立研究開発法人森林研究・整備機構森林総合研究所が開発した潜在的生息地予測モデルを用い、哺乳類、爬虫類、鳥類、両生類および植物の出現記録データならびに気候・土地利用データに基づき、全球規模で現在および将来の潜在的生息地を推定しました。（図１）解析では環境条件や種ごとの移動距離も考慮し、スーパーコンピュータでシミュレーションを実施しています。評価対象の6,569種を対象に、種ごとの絶滅率の分布図を作成し、その結果に基づき、生物分類群別の空間絶滅率を算出しました。さらに、全球の種の分類構成と等しくなるように補正をおこない、全球レベルで生物種の絶滅率「E/MSY: Extinction per million species year（絶滅速度）」の空間分布を算出しました。
最終的に、各グリッドの絶滅率を土地利用変化面積で割ることで、土地利用が1km²改変した際の絶滅率増分、すなわち土地改変による生物多様性損失の被害係数を算定しました。（図２）
【図１】国立研究開発法人森林研究・整備機構森林総合研究所が開発したMaxEntモデルを利用した潜在的生息地域の予測【図２】評価対象の6,569種を対象とした、土地利用変化による生物多様性被害係数の空間分布図
３．今後の展開
今回の成果により、土地利用変化による生物多様性への影響を場所ごとに定量的に評価できるようになりました。これにより、企業や金融機関は次のような場面で本手法を活用できるようになります。
（１）企業の事業活動やバリューチェーンを通じた自然へのインパクト評価
（２）金融機関の投融資・保険引受ポートフォリオ分析
（３）TNFDなど自然関連情報開示への対応
（原材料生産地域を含めた優先地域をより定量的に評価・特定）
（４）自然の観点を含めた移行計画の検討

特に金融分野では、自然関連リスクの把握において、業種平均だけでなくロケーションベースでの分析の重要性が高まっています。今後、実際の金融ポートフォリオを用いた分析も進め、事例を増やすことで社会実装を促進していきます。
また合わせて、ネイチャーフットプリントの機能拡張や精度向上に寄与する研究も進めて、企業や金融機関が自然への負の影響や関連リスクをより的確に把握できるようにすることで、影響の大きい領域での回避・低減策や資金配分の見直しを後押しし、ネイチャー・ポジティブに資する経営・投融資判断を支える評価基盤づくりに貢献していきます。

４．用語解説
※１　ライフサイクルアセスメント（LCA）：
製品の製造から廃棄までの環境への影響を分析評価する手法。

※２ネイチャーフットプリント：　　　　　
https://bridge-naturefootprint.jp/
企業や組織の活動が、自然や生物多様性に与える影響を定量的に把握する考え方。温室効果ガス排出量を可視化する「カーボンフットプリント」に対し、ネイチャーフットプリントは生物多様性ならびに生態系サービスへの影響を可視化する指標であります。
内閣府BRIDGEの支援により開発されたネイチャーフットプリントは、土地利用だけでなく、気候変動、水消費、汚染、資源利用なども含めて、自然への影響を生物種の絶滅リスク指標*などを用いて統合的に評価する手法であります。

* 生物種の絶滅率指標には、「E/MSY（絶滅速度）」を採用しています。これは100万種あたり1年あたりの絶滅種数を示す指標で、地球の限界を評価するプラネタリーバウンダリなどの枠組みでも用いられています。

５．論文情報
●掲載誌：　Environmental Science & Technology, 06 2026
●論文名：Location-Based Damage Factors to Assess the Impact of Future Land-Use Changes on the Biodiversity Extinction Rate
●著者名（所属）：
劉潤椏 Runya Liu（早稲田大学持続的環境エネルギー社会共創研究機構　研究助手）
大橋春香 Haruka Ohashi（国立研究開発法人森林研究・整備機構森林総合研究所　主任研究員）
平田晶子 Akiko Hirata （国立研究開発法人森林研究・整備機構森林総合研究所　主任研究員）
湯龍龍 Longlong Tang（国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構　主任研究員）
松井哲哉 Tetsuya Matsui（国立研究開発法人森林研究・整備機構森林総合研究所　チーム長（筑波大学生命環境系連携大学院教授併任）
寺崎康介Kousuke Terasaki（MS&ADインターリスク総研株式会社　フェロー）
伊坪徳宏Norihiro Itsubo（早稲田大学理工学術院創造理工学部　教授）
●掲載日：2026年6月24日
●DOI: https://doi.org/10.1021/acs.est.6c02140

６．研究助成
研究費名：研究開発とSociety 5.0との橋渡しプログラム
課題番号：JPJ013028
研究課題名：金融/投資機関による自然関連情報開示促進と国際標準化を前提としたネイチャーフットプリントの開発と実証事業
研究代表者名（所属機関名）：伊坪徳宏（早稲田大学）
(本研究（の一部）は、内閣府が実施する、研究開発と Society5.0 との橋渡しプログラム（BRIDGE）の対象施策として環境省が担当する「金融/投資機関による自然関連情報開示促進と国際標準化を前提としたネイチャーフットプリントの開発と実証事業」（JPJ013028）により実施した。)

i 学校法人早稲田大学（理事長：田中愛治）
ii 国立研究開発法人森林研究・整備機構　（理事長：丹下健）
iii MS&ADインターリスク総研株式会社（代表取締役社長：宮岡拓洋）
iv 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構

酸素供給スーツで3時間潜水するサイボーグ昆虫を実現

早稲田大学 — Mon, 29 Jun 2026 18:00:00 +0900

2026年6月29日
早稲田大学
世界初、陸上昆虫で水中探査が可能に酸素供給スーツで3時間潜水するサイボーグ昆虫を実現
～浸水した災害現場やインフラ内部での活用に期待～

詳細は早稲田大学Webサイトをご確認ください。
【ポイント】
●早稲田大学と南洋理工大学シンガポールの研究グループは、サイボーグ昆虫が水中や低酸素環境で活動するための柔軟な「潜水スーツ」を開発しました。
● このスーツは、酸素発生タンク、柔軟な防水シェル、酸素供給チューブから構成され、昆虫の呼吸口に酸素を直接届けます。
● スーツを装着しない場合は水中で約2分後に活動を停止しましたが、装着時には最大3時間、水中で活動を続けられました。
● 将来的には、浸水したがれき、排水管、トンネルなど、従来のロボットが入りにくい災害・インフラ点検現場での活用が期待されます。
南洋理工大学シンガポールの佐藤裕崇（さとうひろたか）教授らの研究グループは、早稲田大学理工学術院創造理工学部の梅津信二郎（うめずしんじろう）教授らと共同で、サイボーグ昆虫が水中や低酸素環境で活動するための柔軟な「潜水スーツ」を開発しました。
大雨や洪水の後の災害現場では、がれきの隙間や排水路、半分水没した空間など、人や従来のロボットが入りにくい場所が多数生じます。研究グループは、サイボーグ昆虫が水中や低酸素環境でも活動できる柔軟な「潜水スーツ」を開発しました。このスーツは、酸素を発生させる小型タンク、昆虫の体を覆う柔らかい防水シェル、呼吸口へ酸素を届けるシリコーンチューブから構成されます。実験では、スーツを装着しない昆虫は水中で約2分後に活動を停止しましたが、装着時には最大3時間、水中で移動を続けることができました。本成果は、災害救助や浸水したインフラ点検に向けた、陸上・水中の両方で活動できるサイボーグ昆虫※1の実現につながるものです。
本研究成果は、2026年6月29日に国際学術誌「Nature Communications」に掲載されました。
クレジット：シンガポール南洋理工大学（NTU Singapore）および早稲田大学。図は Nature Communications に掲載された研究資料に基づき作成。

（１）これまでの研究で分かっていたこと　
サイボーグ昆虫は、生きた昆虫に小型の電子制御装置を取り付け、昆虫自身の筋肉を利用して移動する小型のソフトロボット※2です。人工の小型ロボットでは、モーターなどの駆動装置に多くの電力が必要となるため、動作時間が限られます。一方、サイボーグ昆虫は昆虫本来の優れた運動能力を活用するため、少ない電力で長時間活動でき、狭く複雑な空間にも進入できます。
そのため、災害現場での探索や、配管・トンネルなど人が入りにくい場所の点検への応用が期待され、同研究グループのサイボーグ昆虫は、2025年に発生したミャンマー大地震において、シンガポールのレスキュー隊による現地での捜索活動に活用されました。しかし、サイボーグ昆虫は基本的に陸上での活動を前提としていました。昆虫は体の側面にある気門※3から空気を取り込み、体内の気管を通じてガス交換を行います。そのため、水中に沈むと水から酸素を取り込むことができず、活動を継続することが困難でした。

（２）今回の研究で明らかになったこと
本研究では、サイボーグ昆虫が水中や低酸素環境でも活動できるようにするため、昆虫が装着できる小型で柔軟な潜水スーツを開発しました。
この潜水スーツは、主に3つの部品から構成されます。第1に、酸素を発生させる酸素発生タンクです。第2に、昆虫の体の一部を覆い、水の侵入を防ぐ柔軟なシェルです。第3に、発生した酸素を昆虫の呼吸口へ届ける4本のシリコーン製酸素供給チューブです。これらを組み合わせることで、水を遮断しながら、昆虫の呼吸に必要な酸素を直接供給する仕組みを実現しました。
酸素発生タンクは、透明な樹脂材料を用いて3Dプリントで作製しました。タンク内部には、二酸化マンガン※4を分散させた多孔材を配置しています。ここに濃度調整した過酸化水素水※5を加えると、二酸化マンガンが触媒として働き、過酸化水素が分解されて酸素が発生します。発生した酸素は、柔軟なシェルとシリコーンチューブを通って、昆虫の胸部にある気門へ送られます。
実験には、体が大きく、丈夫で、羽を持たないことからサイボーグ昆虫研究でよく用いられるマダガスカルオオゴキブリを使用しました。スーツを装着しない場合、ゴキブリは水中で約2分後に活動停止しました。一方、潜水スーツを装着した場合には、最大3時間、水中で活動を続けることができました。これにより、従来は陸上での移動が中心だったサイボーグ昆虫を、陸上と水中の両方で活動できる「水陸両用サイボーグ昆虫」へ展開しました。
クレジット：シンガポール南洋理工大学（NTU Singapore）および早稲田大学。図は Nature Communications に掲載された研究資料に基づき作成。

（３）研究の波及効果や社会的影響
本成果は、災害救助やインフラ点検におけるサイボーグ昆虫の活動範囲を広げるものです。実際の災害現場では、大雨や洪水によって、がれきの中の通路、排水溝、地下空間、トンネルなどが浸水することがあります。このような場所では、人の立ち入りが危険であり、従来のロボットもサイズ、電力、防水性の制約から十分に移動できない場合があります。
本研究で開発した潜水スーツにより、サイボーグ昆虫は陸上だけでなく、水たまりや浸水空間、低酸素や有毒ガスを含む環境でも活動できるようになりました。被災地での人命探索、浸水した配管・排水路・トンネルの点検、狭い空間の環境調査などへの応用が期待されます。
また、本研究の考え方は、ゴキブリ以外の陸生昆虫にも応用できる可能性があります。多くの昆虫は、体表の気門から酸素を取り込み、体内の気管を通じて酸素を運ぶ共通した呼吸の仕組みを持っています。そのため、将来的には、他の種類のゴキブリ、バッタ、甲虫などへの展開も考えられます。

（４）課題、今後の展望
今後は、実際の災害現場に近い環境での検証が必要です。たとえば、がれき、泥、水流、狭い隙間、障害物がある環境で、サイボーグ昆虫が安定して移動できるかを確認する必要があります。また、長時間の使用に向けて、潜水スーツの耐久性、防水性、酸素供給の安定性をさらに高めることも重要です。
さらに、実用化に向けては、センサーや無線通信、位置推定、ナビゲーション技術との統合が必要になります。将来的には、災害現場やインフラ点検現場で、サイボーグ昆虫が取得した情報を外部に送信し、人が入れない場所の状況把握に役立てることを目指します。

（５）研究者のコメント
本研究では、昆虫が本来持つ優れた移動能力を活かしながら、その活動領域を水中や低酸素環境へと拡張しました。小さく、軽く、柔らかい装着型システムによって、昆虫の自然な動きを妨げることなく酸素を供給できた点が重要です。サイボーグ昆虫はすでに災害現場での捜索活動に活用されていますが、本技術により、水没した空間や酸欠環境など、これまで到達が難しかった場所での活動も可能になると期待しています。将来的には、災害救助に加え、下水道や配管などのインフラ点検への応用も進めていきます。

（６）用語解説
※1　サイボーグ昆虫
生きた昆虫に小型の電子装置やセンサーなどを取り付け、昆虫自身の筋肉を利用して移動させる技術です。小型ロボットに比べて少ない電力で移動できる利点があります。
※2　ソフトロボット
柔らかい材料や構造を用いて、環境や生物の体に適応しやすいロボットや装置を作る研究分野です。
※3　気門
昆虫の体表にある小さな呼吸口です。空気は気門から体内に入り、気管と呼ばれる管を通じて全身に送られます。
※4　二酸化マンガン
過酸化水素の分解を促進する触媒として使われる物質です。本研究では、酸素発生タンク内で酸素を発生させるために用いられました。
※5　過酸化水素
分解されると水と酸素を生じる化学物質です。本研究では、希釈した過酸化水素を用いて酸素を発生させました。

（７）論文情報
雑誌名：Nature Communications
論文名：Underwater Suit-Wearing Cyborg Insect Capable of Hours-Long Diving and Terra-Aqua Travel
執筆者名（所属機関名）： Zifu FAN*1, Kazuki KAI*1, Kewei SONG*1, Duc Long LE*1, Thu Ha TRAN*1, Mingyu HAO*2, Wei Yang WAN*1, Shinjiro UMEZU*3, Hirotaka SATO*1
*1: School of Mechanical and Aerospace Engineering, Nanyang Technological University; Singapore 637460, Singapore.
*2: School of Electrical and Electronic Engineering, Nanyang Technological University; Singapore 639798, Singapore.
*3: School of Creative Science and Engineering, Waseda University; Tokyo 169-8555, Japan.
掲載⽇時（⽇本時間）： 2026年6月29日18時（日本時間）（online first）
掲載URL： https://doi.org/10.1038/s41467-026-74235-1
DOI： 10.1038/s41467-026-74235-1

（８）キーワード
サイボーグ昆虫、潜水スーツ、水中移動、災害救助、探索ロボット、酸素供給、ソフトロボット

（９）研究助成（外部資金による助成を受けた研究実施の場合）
本研究および本論文の出版に関し、早稲田大学のスーパー・グローバル・ユニバーシティ事業およびシンガポール教育省（RG82/24）より支援を受けた。

8/4見てさわって科学体験「ユニラブ」開催のお知らせ～小中学生のための科学実験教室～

早稲田大学 — Mon, 22 Jun 2026 10:00:00 +0900

2026年6月22日
早稲田大学
8/4見てさわって科学体験　ユニラブ　開催のお知らせ～小中学生のための科学実験教室～

詳細は特設サイトをご覧ください。
早稲田大学（東京都新宿区総長：田中愛治）（以下、早大）は、2026年8月4日（火）に「小中学生のための科学実験教室　ユニラブ*（以下、ユニラブ）」を開催します。
ユニラブでは小中学生が早大の施設や実験装置を実際に活用した実験や工作を体験する機会を提供しています。早大の教職員や学生と直接触れ合いながら、科学・技術に対する興味や関心を高めるとともに、早大を広く社会に公開することを目的とした取組です。1988年に始まり今年で37回目を迎え、これまで延べ34,000人以上の小中学生が参加しました。毎年大盛況の小中学生向けの早大ならではの実験教室です。是非、ご参加ください。
*ユニラブ（University Laboratoryから生まれた造語）

【開催日時】2026年8月4日（火）9:30-16:00（午前の部9:30～11:30、午後の部13:30～15:30）
【会　　場】早稲田大学　西早稲田キャンパス（東京都新宿区大久保３－４－１）
【内　　容】詳細は特別サイトをご覧ください（https://dpt-unilab.w.waseda.jp/）
実験教室（35テーマを実施）　※要事前申込制
実験や製作などの体験の中で科学の不思議を楽しみながら、知的好奇心を育みます。
例）目指せ！地球のお医者さん！ープラスチックたんていになろうー／向かい風でも進む⁉ふしぎなヨットカーをつくろう！／わせだクエスト！～プログラミングで敵を倒せ！～／踊(おど)るDNA　等

【申込期間】2026年6月30日（火）23時59分まで

粘菌コンピュータの新しい数理モデルを発見

早稲田大学 — Tue, 16 Jun 2026 14:00:00 +0900

2026年6月16日
早稲田大学
粘菌コンピュータの新しい数理モデルを発見 ~粘菌を模倣した省エネルギー情報処理技術の実装に大きな前進~

詳細は早稲田大学HPをご覧ください
【発表のポイント】
●脳や中核器官を持たない単細胞生物である「粘菌」の情報処理を模倣して組合せ最適化問題を解く「粘菌コンピュータ」の実現に向けて、新たな数理モデルを提案しました。
●粘菌コンピュータの開発において障壁となっていた制約を解消し、巡回セールスマン問題において、従来モデルの4倍程度の解探索速度を実現し、2倍近い都市数の大規模問題へ適用可能なことを実証することで、粘菌コンピュータ実現の可能性を大きく向上させました。
●粘菌の情報処理が人工知能(AI)で用いられるニューラルネットワークと共通する計算構造を持つことを示しました。
●スピントロニクス素子を用いた粘菌コンピュータの実装指針を提案し、低消費電力で組合せ最適化問題を解くことができる、新原理に基づくコンピュータの実現に道筋を示しました。
　粘菌は脳や中核器官を持たない単細胞生物ながら、体全体で情報を処理し、迷路探索や組合せ最適化問題を解いたりするなど、優れた知性を示すことが知られています。近年、次世代の低消費電力の情報処理技術を実現するために、その情報処理アルゴリズムを模倣した「粘菌コンピュータ」が注目されています。しかし、その動作原理を記述する数理モデルは複雑であり、物理デバイスによる実装を難しくする制約条件や条件分岐を含んでいるため、汎用的な組合せ最適化問題に適用できる粘菌コンピュータの実現は困難でした。
　早稲田大学理工学術院宮島悠輔（みやじまゆうすけ）助教と同大理工学術院望月維人（もちづきまさひと）教授は、物理実装を難しくしているその制約条件を解消し、粘菌コンピュータの新たな数理モデルを提案しました。数値シミュレーションによる性能評価では従来モデルを上回る性能を示すとともに、これまで困難だった要素数の多い大規模な組合せ最適化問題にも適用可能であることを実証しました。さらに、粘菌の情報処理プロセスの背後に、人工知能（AI）で用いられるニューラルネットワークと共通する構造が隠れていることを明らかにし、構築した数理モデルをスピントロニクス素子で実装する指針を提案することで、粘菌コンピュータの実現への道筋を具体化しました。
　本成果は、「Physical Review Research」に、2026年６月９日に掲載されました。

キーワード：
粘菌コンピュータ、自然計算、ニューラルネットワーク、スピントロニクス、組合せ最適化

（１）これまでの研究で分かっていたこと
粘菌※1は生存戦略に基づいて、外部環境に適応するように自らの体を変形させます。例えば、餌を獲得するために体を伸ばしたり、嫌いな光を避けるために体を縮めたりします。これまでの実験研究で、この粘菌の適応ダイナミクスを利用すると迷路を解いたり、都市間鉄道網を設計したりできることが示され、粘菌は単細胞生物ながら高度な情報処理ができることが知られていました。

図1. 粘菌を用いて組合せ最適化問題を解く実験の概念図。実験系は粘菌を用いたデバイスと光照射システムから構成される。デバイスは中央の円型ハブ部分と二値変数を表現する溝からなる。光照射システムはコンピュータ、プロジェクター、ビデオカメラから構成されている。ビデオカメラでそれぞれの溝における粘菌の体の伸び具合を測定し、その結果に基づきコンピュータで計算を行い、溝にプロジェクターで光を照射するか・しないかを決める。粘菌は、光が照射されていない溝では餌を獲得するために脚を伸ばし、光が照射されている溝では光を避けるために脚を縮める。この伸縮のダイナミクスを利用して組合せ最適化問題を解くことができる。

　しかし、粘菌の情報処理は、従来のコンピュータとはまったく異なる方法で行われます。具体的には、粘菌にはコンピュータにおけるCPU（中央処理装置）に対応する情報処理の司令塔のような役割を果たす器官がありません。その代わりに、体の各部分が一つの体として互いにつながりながら、自律的・分散的に餌の獲得や嫌いな光刺激の回避を試みることで、この知的な振る舞いを可能にしています（図１）。
　一方、ヒト・モノ・情報の流れが加速度的に増大している現代社会において、物流・交通、通信ネットワーク、創薬・材料探索など様々な局面で、高度な組合せ最適化問題※2を解く必要があります。しかし、従来のコンピュータで組合せ最適化問題を解くと、要素数が増えた場合には組合せ爆発が起こり、計算時間が爆発的に増加するため、解決が困難になることが知られています。また、現在のコンピュータは、計算量の増大にともない、電力消費量が増加するという問題に直面すると考えられており、現行のノイマン型※3とは異なる新しい方式に基づく電力消費量を抑えたコンピュータの開発が求められています。
　このようなニーズのもと、粘菌の効率的な情報処理を計算技術として活用するアイデアが注目されています。しかし、粘菌自体の変形速度は100秒で1ミリメートル程度と非常に遅く、生存には餌が必要であることから、そのままコンピュータとして利用することは困難です。そこで近年、粘菌の情報処理アルゴリズムをデバイスによって模倣した「粘菌コンピュータ」を開発することに関心が集まっています。これまで「粘菌コンピュータ」の開発に係る初期段階として、その動作原理を数理モデル化する研究が精力的に行われてきました。
　しかし依然として、巡回セールスマン問題※4といった汎用的な組合せ最適化問題を解ける「粘菌コンピュータ」は実現していません。これは、従来の数理モデルに問題があるためです。具体的には、従来の数理モデルには、粘菌が体全体の体積を一定に保ちながら変形することが制約条件として課せられていました。しかし、この条件は、実装に用いることができる物性材料や物理現象を強く制限してしまいます。また従来の数理モデルには、条件分岐など物理現象では表現が難しい情報処理が多く含まれており、粘菌コンピュータの実現には、このモデルを見直す必要がありました。

（２）新たに実現しようとしたこと、明らかになったこと
　そこで研究グループは、これまでの研究で提案されていた粘菌コンピュータのモデルから、組合せ最適化を解決するために必要な本質的な計算原理を抽出し、デバイス実装に適した数理モデルへと改良しました。そして、数値シミュレーションによる性能評価を行うとともに、最終的には、スピントロニクス素子※5を用いた実装例を示すことで、粘菌コンピュータの実現に向けた具体的な道筋を示しました。
　まず、従来型の数理モデルの改良において粘菌コンピュータへの物理実装を困難にしている次の3つの短所に着目しました。
　①粘菌の変形において体全体の体積は不変であるという制約条件が課せられていること。
　②粘菌のダイナミクスに不確実性を与える揺らぎが一様乱数で与えられていること。
　③その実装に複数の素子を必要とするシグモイド関数※6が多く含まれていること。
　これらの条件は、先行研究において、粘菌を用いた実験結果を数理モデルで再現するために導入されたものでした。しかし研究グループは、
　１．これらの条件が組合せ最適化を実現する上で本当に必要なのか
　２．より物理デバイスで実装しやすい数式に変更できないか
という問題意識のもと研究を進めました。
　これら3つの課題の解決にあたり、物理現象によって自然に再現できることを最優先にした複数の変更案を検討し、それぞれについて変更前後の性能を比較しました。その結果、課題①の「体積不変則に対応する制約条件」については組合せ最適化の性能にとって必要不可欠ではなく、むしろそれを取り除いた方が高い性能を示すことがわかりました。また、課題②の一様乱数の適用については、その代わりに自然界で広く見られるガウス分布※7に従う乱数を用いることで解探索時間が短縮されることを明らかにしました。さらに、課題③のシグモイド関数に関しては、その一部はより単純な階段関数※8へ置き換え可能であることも示しました。また、各変更が性能に与える影響を比較し、性能向上に寄与するものを採用するとともに、その上で、性能を損なわない範囲で情報処理を単純化する変更も取り入れた、新たな改良モデルを構築しました。
　その結果、従来は複数に分かれていた数理モデルの数式を単一の式へ統合することに成功し、これにより新たに提案した数理モデル（以下、「提案モデル」という）は、物理現象においても実現しやすく、かつ単純な情報処理構造を持つという、粘菌コンピュータの実装に適した特徴を備えることができました。
解探索ステップ数や解の質を指標として性能評価を行った結果、提案モデルは、従来モデルを上回る性能を示すことが分かりました。具体的には、巡回セールスマン問題の解探索時間が4分の1程度に短縮され、従来モデルでは100都市程度がシミュレーション計算の上限であったのに対し、提案モデルでは180都市まで扱えることを確認しました。さらに、新たなパラメータを導入したことで、解探索速度や解の質を柔軟に制御できることも示し、モデルの拡張性を明らかにしました。
　また、以上のような応用面に加え、本研究は粘菌の示す知性の仕組みを理解する上でも興味深い成果をもたらしました。提案モデルは、シグモイド関数による活性化と重み付けから構成される再帰的な構造を持ち、リカレントニューラルネットワーク※9と等価な情報処理を実現していることを示しました。この結果は、粘菌の情報処理とニューラルネットワーク※10との間に共通する計算原理が存在する可能性を示唆しています。

図2. 粘菌を用いた実験から、粘菌が組合せ最適化問題を解く際の本質的な計算原理を抽出した数理モデルを構築し、デバイス実装することで粘菌コンピュータの実現を目指す本研究の概念図。可能なデバイス実装の一例として、強磁性体を用いたスピントロニクス素子による実装案を提案した。

　最後に、提案モデルに基づき、組合せ最適化問題を解く粘菌コンピュータを、どのようにデバイスで実装できるかについて考察しました。特に、熱や放射線などに対して安定で、小さなエネルギー消費で操作・制御できる磁性体を活用することを検討し、スピントロニクス素子を用いた組合せ最適化マシンの実装案を提案しました。この物理実装は、粘菌の体積一定則に対応する条件を必要とせず、ガウス分布に従う熱揺らぎを利用するという提案モデルの特徴を直接反映しています。この実装案では、図２(右)に示すように二値変数に対応する粘菌の体の各部分を1つのスピントロニクス素子（上向き磁化の部分と下向き磁化の部分を併せもつ1つの磁気細線）で表現しています。各溝における粘菌の体の伸び具合は、上向き磁化の部分と下向き磁化の部分のちょうど境目である磁壁とよばれる磁気構造の位置で表されます。粘菌が餌を獲得するために体を伸ばす振る舞いは、デバイス全体に磁場を印加する（磁石を置く）ことで磁壁が右側に移動する現象により表現されます。一方、光照射によって粘菌が体を縮める振る舞いは、右側から電流を流して磁壁を左側に押し戻す操作で表現します。粘菌の揺らぎ動作（餌があるのに体を伸ばさない、あるいは光照射されていても体を伸ばすといった気まぐれな動作）は、熱揺らぎや素子の中に意図せず含まれる不純物などによって再現されます。この素子は互いに物理的に繋がっていませんが、体積一定則の制約を取り除いたことで、このような単純な構造が可能になります。本研究は、このような粘菌コンピュータの物理実装の可能性が明らかにし、その実現と社会実装の可能性を大きく向上させました。

（３）研究の波及効果や社会的影響
　粘菌コンピュータを実装する上で障壁となっていた数理モデルの課題を解消したため、より多様な材料や現象を実装に利用できるようになりました。これにより、粘菌が持つ高効率な情報処理と適切なデバイスの選択による相乗効果で、従来のコンピュータとは異なる原理で動作する、低消費電力で優れた計算効率を持つ粘菌コンピュータの開発が加速すると考えられます。
　これはAIや大規模な組合せ最適化により、現在のコンピュータが将来的に直面するであろう、電力消費量という課題の解決に貢献することが期待されます。また、粘菌の変形において全体の体積が一定であるという条件は最適化問題を解く際に必ずしも必要ではないことや、その情報処理がリカレントニューラルネットワークと等価な構造を持つことを示した点は、粘菌の知性の仕組みを理解する上で新たな視点を提供するものと期待されます。

（４）課題、今後の展望
　本研究では粘菌コンピュータの実現可能性の向上を目指して数理モデルを構築しました。巡回セールスマン問題に対して、優れた性能を示すことができましたが、我々のモデルを基礎とする粘菌コンピュータを、実応用レベルまで発展させるためには、より詳細かつ徹底的な性能評価が必要です。
　今後は、さまざまな組合せ最適化問題への適用や、提案モデルに含まれる多数のパラメータに対する性能評価を進めることで、モデルの汎用性を明らかにするとともに、その性能を最大限に引き出す設計指針の確立を目指します。また基礎的な観点からは、単細胞生物である粘菌の情報処理をあえてリカレントニューラルネットワークとして捉え直すことにより、そこで創発する「知性」の起源を調べることも興味深い課題だと考えています。

（５）研究者のコメント
　本研究では、粘菌コンピュータの動作原理となる数理モデルの構築から、スピントロニクス素子を用いた物理実装の提案までを一貫して行いました。新しいコンピューティング技術を発展させるためには、数理モデルだけでなく、材料・デバイス・応用までを含めた分野横断的な研究が不可欠です。
　本研究が数理とハードウェアの架け橋となり、異分野連携を通じて次世代の低消費電力コンピュータである「粘菌コンピュータ」の実現が加速するきっかけになることを期待しています。

（６）用語解説
※1　粘菌
アメーバ様の単細胞生物。実験ではモジホコリと呼ばれる変形菌がよく用いられる。外部環境に応じて、体内を満たす原形質と呼ばれる流体が流動することで、体を伸縮させながら移動する。

※2　組合せ最適化問題
多数の候補の中から最も良い組合せを見つける問題。配送経路の最適化や工場の生産計画、通信ネットワークの設計など幅広い分野で現れる。数学的には、0または1の値をとる変数の組合せに対して定義された関数を最小化または最大化する問題と定義される。最適化の対象となる関数はコスト関数と呼ばれる。

※3　ノイマン型
コンピュータの動作方式の一つで、現在使われているコンピュータのほとんどはこの方式に基づいている。演算を行うCPU（中央処理装置）と、データや命令を保存するメモリが分離されており、両者の間でデータをやり取りしながら情報処理を進める。この構造ではCPUとメモリ間の通信が性能や消費電力の制約となることがある。

※4　巡回セールスマン問題
組合せ最適化問題の一種。都市とそれらの間の距離が与えられたとき、ある都市から出発してすべての都市を1回ずつ訪問し、出発地点へ戻る巡回経路のうち、総移動距離が最も短い経路を求める問題である。このときコスト関数は巡回経路の総移動距離となる。ただし、一般に厳密な最適解を求めるのは困難なため、応用の場面では最適値に近い近似解を求めることが一般的である。

※5　スピントロニクス
電子は、電気的な性質を担う電荷と、磁気的な性質を担うスピンと呼ばれる2つの自由度をもつ。従来のエレクトロニクスが主に電荷を利用して情報処理を行うのに対し、スピントロニクスはスピンも利用して情報の記録や演算を行う技術である。省電力かつ安定な情報処理を実現できる技術として注目されている。

※6　シグモイド関数
引数に応じて0から1の間の値を滑らかに出力する単調増加な非線形関数。閾値と傾きを表すパラメータを持ち、入力が閾値付近にあるときに出力値が大きく変化する。ニューラルネットワークなどで広く利用されている。

※7　ガウス分布
平均値でピークをとり、その周りで左右対称に減衰する釣鐘形の確率分布。正規分布とも呼ばれる。熱揺らぎをはじめ、自然界で最もありふれた確率分布。

※8　階段関数
ある閾値より小さな引数に対して0、それより大きな引数に対して1を出力関数。シグモイド関数の閾値付近の傾きが無限大となる極限に対応する。

※9　リカレントニューラルネットワーク
ニューラルネットワークの一種。特に出力の一部が再び入力としてフィードバックされる再帰的な(リカレントな)構造を持ち、過去の状態を記憶しながら情報処理を行うことができる。音声や動画などの時系列データや言語処理などでよく用いられる。

※10　ニューラルネットワーク
生物の神経回路網に着想を得た数理モデル。多数の人工的なニューロン(神経細胞の数理モデル)が互いに信号をやり取りすることで複雑な情報処理を実現する。画像認識や生成AIなど、現代のAI技術の基盤となっている。
（７）論文情報
雑誌名：Physical Review Research
論文名：Mathematical model of the amoeba-inspired combinatorial optimization machine for physical implementation and its equivalence to recurrent neural networks
執筆者名（所属機関名）：
宮島悠輔* (早稲田大学理工学術院　先進理工学部　物理学科・助教)
望月維人 (早稲田大学理工学術院先進理工学部応用物理学科教授)
掲載日：2026年6月9日
掲載URL：https://journals.aps.org/prx/abstract/10.1103/zgvb-cfpg
DOI：https://doi.org/10.1103/zgvb-cfpg
*：責任著者

（８）研究助成
研究費名：日本学術振興会科学研究費助成事業基盤研究(A)
研究課題名：スキルミオンが持つ新しい物質機能・物性現象の開拓とスキルミオニクスの創出
（課題番号：JP25H00611）
研究代表者名（所属機関名）：望月維人（早稲田大学）

研究費名：日本学術振興会科学研究費助成事業学術変革領域研究(A)
研究課題名：キメラ準粒子の理論（課題番号：JP24H02231）
研究代表者名（所属機関名）：村上修一（東京大学）

研究費名：科学技術振興機構戦略的創造研究推進事業 CREST
研究課題名：Beyond Skyrmionを目指す新しいトポロジカル磁性科学の創出（課題番号：JPMJCR20T1）
研究代表者名（所属機関名）：于秀珍（理化学研究所）

娘は父のジェンダー意識を変えるのか？

早稲田大学 — Mon, 15 Jun 2026 15:00:00 +0900

娘は父のジェンダー意識を変えるのか？ ―日本の大規模調査データから政治的態度への影響を検証― 詳細は早稲田大学ウェブサイトもご覧ください
＜発表のポイント＞
◆本研究では、第一子の性別がほぼ偶然に決まることを利用して、娘を持つことで父親の政治的態度が変化するかどうかを、実証的に分析しました。
◆ 日本の大規模調査データを用いた分析の結果、第一子が娘である父親は、伝統的な性別役割分業に否定的で、より男女平等的な意識を持つ傾向があることを明らかにしました。
◆ 娘を育てる経験は、夫婦別姓や女系天皇への支持など、ジェンダー平等に関わる制度改革への支持とも結びつくことを示しました。
◆ 一方で、こうした影響は政治的イデオロギーや移民、安全保障などの態度には見られず、ジェンダー周辺の意識に限定されることも分かりました。
◆ 本研究の結果は、家庭内の経験が社会全体の意識変化につながる可能性を示し、ジェンダー平等を考える新たな視点を提供します。

　娘を持つと、父親のジェンダー平等意識は変わるのでしょうか。政治的態度の形成については、親が子どもに与える影響が広く研究されてきた一方で、子どもが親に与える影響は十分に分かっていません。欧米では、娘を持つことが父親の政治意識を変えるとする研究がある一方で、欧米以外の地域では異なる結果も報告されています。
　先進国でありながら男女格差が大きい非西洋社会の日本において、この問題を検証することには大きな意義があります。早稲田大学政治経済学術院の尾野嘉邦（おのよしくに）教授とマカオ大学政府行政学部の千葉大奈（ちばだいな）准教授による本研究では、日本版総合的社会調査（JGSS）（※1）の大規模データを用い、第一子の性別がほぼ偶然に決まる点に着目して、娘を持つことが父親のジェンダー関連の政治的態度に与える影響を分析しました。
　その結果、娘を持つことで父親の男女平等に関する意識が高まり、夫婦別姓などの制度改革への支持にもつながることが明らかになりました。これらの知見は、日本において、親から子への影響だけでなく、子から親への影響を通じて、家庭内の経験が有権者の意識変化につながる可能性を示すものです。
　本研究は2026年6月12日に「Public Opinion Quarterly」に掲載されました。
　論文名：Do Daughters Change Their Fathers? Evidence from the First-Daughter Effect in Japan

（図1）「娘を持つこと」が父親の政治態度に与える影響（論文中の図1を改変）

　図1は、第一子が娘であることが、父親のジェンダー関連の意識や政策支持に与える推定効果を示しています。四角で囲んだ数値は推定値、横線は95％信頼区間、縦の破線は「効果なし」を表します。数値が右側にあるほど、第一子が息子である父親に比べて、第一子が娘である父親の方が、その項目をより支持する傾向が強いことを意味します。図１の通り、第一子が娘である父親は、ジェンダー平等に関わる価値観や関連政策をより支持する傾向が確認されました。

（１）これまでの研究で分かっていたこと　
　有権者の政治意識がどのように形成されるかというのは、政治学における主要な研究テーマの一つです。これまでの研究では、親が子どもに価値観や政治的な考え方を伝える「親から子への影響」に主に注目が集まってきました。一方で、子どもが親の考え方に影響を与える可能性については、近年になって研究されるようになってきました。とくに欧米では、娘を持つ父親ほど男女平等に対してより肯定的な考えを持つ傾向が報告されています。しかし、こうした研究結果は主に欧米で得られたものであり、欧米以外の国や地域では必ずしも同じような結果が確認されていません。そのため、社会的・文化的背景が異なる文脈においても、この関係が成り立つのかを検証する必要がありました。

（２）今回の研究で新たに実現しようとしたこと、明らかになったこと、そのために新しく開発した手法
　本研究は、子どもが親の政治的態度に与える影響について、日本のデータを用いて実証的に検証しました。分析には日本版総合的社会調査（JGSS）の大規模データを使用し、子どもを持つ父親を対象としました。
　本研究の特徴は、第一子の性別がほぼ偶然に決まるという点に着目したことです。日本では出生時の男女比が安定しており、人為的な性別選択の影響が小さいとされています。この特性を利用することで、単に娘がいる父親といない父親を比べるのではなく、第一子が娘である父親と第一子が息子である父親という、第一子の性別以外の条件がほぼ同じ父親同士を比較し、娘を持つことの因果的影響をより厳密に推定しました。
　分析の結果、娘を持つことによって父親の男女平等に関する意識が高まることが明らかになりました。具体的には、伝統的な性別役割分業への否定的な態度が強まり、夫婦別姓の導入など、男女平等に関わる制度改革への支持が高まる傾向が確認されました。また、女性の地位に関する問題に加え、所得再分配や犯罪対策といった政策についても、より積極的な政府の関与を支持する傾向が見られました。
　一方で、こうした変化はすべての政治的態度に及ぶわけではありません。政党支持や移民、外交・安全保障に関する考え方など、男女平等とは直接関係しない分野では、娘を持つことによる明確な影響は確認されませんでした。このことから、娘を持つことの影響はジェンダーに関連する特定の領域に限定されていることが分かります。
　以上の結果は、子育てという家庭内の経験が父親の政治意識に影響を与える可能性を示しています。とくに、娘を持つという経験が、父親の女性の立場や課題への理解を深め、それが政策への支持に結びついていると考えられます。

（３）研究の波及効果や社会的影響
　本研究は、家庭内の経験が有権者の政治意識に影響を与える可能性を示した点に意義があります。政治意識は親から子へ受け継がれるだけでなく、子どもとの関わりを通じて、親の側でも変化しうることを示しています。
　また、娘を持つことの影響は、男女平等に関する意識や制度改革への支持に表れていました。この結果は、ジェンダー平等を進めるうえで、教育や制度改革といった従来のアプローチだけでなく、家庭内での経験や親子関係にも目を向ける必要があることを示唆しています。娘を持つ父親は、男女平等政策への理解や支持を広げるうえで重要な役割を果たしうると考えられます。
　ただし、本研究は、娘を持つことによって必ず父親の意識が変わることを示すものではありません。あくまで、日本の大規模調査データに基づき、父親の意識形成における一つの経路を明らかにしたものです。今後は、こうした政治的態度の変化が、投票行動や政策支持などの具体的な行動にどのようにつながるのかを検証することが期待されます。

（４）課題、今後の展望
　本研究にはいくつかの課題があります。第一に、本研究は父親の政治的態度の違いを分析したものであり、投票行動や政治参加といった実際の行政治動への影響までは明らかにしていません。今後は、政治意識だけではなく、具体的な政治行動にもつながっているのかを検証する必要があります。
　第二に、本研究で明らかにしたのは主に「第一子の性別」の影響であり、娘を持つ経験全体の効果を捉えたものではありません。家族構成や子どもの数によって影響がどのように異なるのかについては、さらなる検討が求められます。
　第三に、本研究は日本のデータに基づくものであり、他の国・地域や社会にそのまま当てはまるとは限りません。文化的・制度的背景の違いを踏まえた体系的な国際比較研究が今後の課題です。
これらの課題を踏まえると、今後は家族経験と政治的態度の関係をより多面的に捉える研究が期待されます。とくに、家庭内での経験がどのような仕組みを通じて政治的態度の変化につながるのかを明らかにすることで、社会の政治意識の変化を理解する手がかりが得られると考えられます。

（５）研究者のコメント
　有権者の政治的態度は、制度や経済状況だけでなく、学校や日常生活の経験の中でも形づくられます。こうした政治的社会化のプロセスについて、家庭の役割を見た時に、これまで親から子への政治的価値観やイデオロギーの伝達が論じられてきました。本研究では、子育てという身近な経験が父親の男女平等に対する見方に影響を与える可能性を示しました。こうした家庭内の経験は、これまで日本においてあまり注目されてこなかった政治的態度形成の重要な経路の一つと考えられます。身近な生活と政治とのつながりに目を向けることが、社会の変化を理解する手がかりになると考えています。
　この研究で利用した日本版総合的社会調査（JGSS）は、大阪商業大学 JGSS 研究センター（文部科学大臣認定日本版総合的社会調査共同研究拠点）が実施したものであり、貴重なデータの提供に謝意を表します。

（６）用語解説
※1　日本版総合的社会調査（JGSS）
日本版総合的社会調査（Japanese General Social Survey: JGSS）は、日本社会における人々の意識や行動、政治態度、社会経済的属性などを把握することを目的として実施されている大規模社会調査である。米国のGeneral Social Survey（GSS）をモデルとして設計され、無作為に抽出された人々を対象に、面接や留置方式などにより回答を収集してきた。日本では2000年のJGSS-2000以降、大阪商業大学JGSS研究センター（https://jgss.daishodai.ac.jp/）を中心に継続的に実施されている。JGSSのデータは、大阪商業大学JGSS研究センターなどを通じて研究・教育目的で公開されており、社会学をはじめ、政治学、経済学など幅広い分野で活用されている。

参考：大阪商業大学JGSS研究センター「JGSSプロジェクト」（https://jgss.daishodai.ac.jp/introduction/int_jgss_project.html）および「全体的な調査方針」（https://jgss.daishodai.ac.jp/surveys/sur_top.html）

（７）論文情報
雑誌名： Public Opinion Quarterly
論文名： Do Daughters Change Their Fathers? Evidence from the First-Daughter Effect in Japan
執筆者名（所属機関名）：
千葉大奈（マカオ大学）（筆頭著者）
尾野嘉邦（早稲田大学）（責任著者）
掲載日：2026年6月12日
DOI：https://doi.org/10.1093/poq/nfag040

（８）研究助成（外部資金による助成を受けた研究実施の場合）
科研費基盤研究A「政治的ジェンダーバイアスの包括的研究」（20H00059)など

トポロジカルマグノンの熱に対する耐性を初めて理論的に実証

早稲田大学 — Fri, 12 Jun 2026 14:00:00 +0900

2026年6月12日
早稲田大学
トポロジカルマグノンの熱に対する耐性を初めて理論的に実証 ~次世代超低消費電力スピントロニクス材料の設計指針~

詳細は早稲田大学HPをご覧ください
【発表のポイント】
●磁性体中に現れる特殊な量子状態「トポロジカルマグノン」が、熱に対してどこまで安定か、世界で初めて定量的に解明しました。
●複数のマグノン同士が衝突・干渉し、互いに束縛しあう量子力学的な効果を取り込んだ新しい理論を構築し、これまで熱によって壊れやすいと考えられていたトポロジカルマグノンの性質が、従来予想よりも高温まで保たれることを明らかにしました。
●トポロジカルマグノンに関する中性子散乱実験の結果を「単一マグノンとマグノン束縛状態間の相互作用」を考慮することで再現・説明することに成功しました。
●熱に強いトポロジカルマグノン材料を探索するための具体的な設計指針を示しました。将来的な超低消費電力情報技術に向けた新しい量子材料探索への貢献が期待されます。
　早稲田大学大学院先進理工学研究科の衛藤倫太郎(えとうりんたろう)大学院生(研究当時)と理工学術院の望月維人(もちづきまさひと)教授は、ドイツ・ミュンスター大学、ミュンヘン工科大学との国際共同研究により、磁性体中に現れる特殊な量子状態「トポロジカルマグノン」が、熱によってどのような影響を受けるかを理論的に解明しました。
　研究グループは、多数のマグノン同士が衝突・干渉しあう複雑な量子効果を高精度で取り扱える新しい理論を構築しました。この理論を用いることで、臭化クロム（CrBr3）やヨウ化クロム（CrI3）に現れるトポロジカルマグノンが、従来予想されていたよりも熱に対して頑健で、高温でも安定に存在できることを定量的に示しました。
　本研究の成果は、将来的な超低消費電力情報技術に向けた新しい量子材料探索の指針になることが期待されます。
　本成果は、アメリカ物理学会（APS）が刊行するフラッグシップジャーナル「Physical Review X」に、2026年6月10日（現地時刻）にオンライン掲載されました。

図1: 磁性元素が蜂の巣(ハニカム)格子を組むファンデルワールス強磁性体の模式図。2つのマグノンの束縛状態[図中左]が、単一マグノン[図中右]と相互作用する様子を示している

キーワード：
トポロジカルマグノン、ディラックマグノン、ファンデルワールス磁性体、熱耐性、束縛状態、臭化クロム、ヨウ化クロム、スピントロニクス

（１）これまでの研究で分かっていたこと
　磁性物質中では、電子が持つ磁気的な自由度であるスピン[※1]の集団的な揺らぎが波のように伝わります。この波は「マグノン[※2]」と呼ばれ、電荷の流れを伴わずに情報を運べるため、発熱の少ない次世代情報処理技術への応用が期待されています。

図2: ギャップのないトポロジカルマグノン(左)及びギャップ付きトポロジカルマグノン(右)の運動量-エネルギー空間における模式図。トポロジカルマグノンのバンドギャップが開くと、ギャップ間に散乱の影響をほとんど受けずマグノンが一方向にのみ流れる「エッジ状態」が現れる。

　なかでも近年、特に注目されているのが、「トポロジカルマグノン[※3]」[図2]と呼ばれる特殊なマグノンです。絶対零度において、典型的な「バンドギャップ[※4]のない」トポロジカルマグノン[図2左] は、エネルギーが運動量に比例する特徴的なバンド[※4]構造を形成します。さらに、スピン軌道相互作用[※5]などの効果によってバンド間に「ギャップが開く」[図2右]と、物質の端（外周）に沿って伝わる特殊なマグノン状態「エッジ状態[※6]」がギャップ内に現れます。このエッジ状態は、欠陥や乱れの影響を受けにくく安定に流れやすいという特徴を持っていることから、将来の省エネルギー情報技術への応用が期待されています。
　一方で、実際の物質は有限温度にあります。温度が上がると、熱励起された複数のマグノン同士が衝突・散乱されることで、マグノンのエネルギーが変化したり寿命が短くなったりします。そのため、本来は絶対零度でのみ理論的に正確に記述できるトポロジカルマグノンの性質が、実際の実験環境・デバイスとしての動作環境である有限温度下でも本当に存在するのか、またどの程度の温度まで安定なのかは十分に分かっていませんでした。特に、ギャップがほとんどないトポロジカルマグノンを持つ「臭化クロム（CrBr3）」では、過去の実験でマグノン励起スペクトルの詳細な温度依存性が報告されていましたが、その全体を定量的に説明する理論は確立されていませんでした。
　また、ギャップの開いたトポロジカルマグノンを持つ「ヨウ化クロム(CrI3)」では、温度を上げていくと、バンドギャップの開閉が起こり、それに伴うトポロジカルな性質の変化に由来して、エッジ状態の向きが反転することが理論的に予測されていました。しかし、このバンドギャップ開閉に関する予測は必ずしも高温での精度が保証されていない近似計算に基づいたもので、その信頼性は強く疑問視されていました。

（２）新たに実現しようとしたこと、明らかになったこと
　本研究では、まず、磁性体中のトポロジカルマグノンが、有限温度でどのように変化するかを記述する理論を構築しました。対象としたのは、臭化クロム（CrBr3）、ヨウ化クロム（CrI3）などの「ファンデルワールス強磁性体[※7,8]」と呼ばれる層状磁性体です。これらの物質は、磁性層が弱い原子間力(ファンデルワールス力)により積み重なった構造をもち、マグノンの性質を調べる上で重要な物質群となっています。しかしながら、従来の理論では、これらの物質における温度によるマグノンのエネルギー変化や寿命の短縮を十分に説明できない場合がほとんどでした。

図3: (a) CrBr3におけるマグノンバンドのエネルギーの温度効果による変化量の理論-実験間の比較。エラーバー付きの白抜きマーカーが実験値、紫実線が再和法(resummation)による理論計算結果を示す。再和法(resummation)が、より低次の近似に基づく理論計算(黒実線および紫点線)よりも実験データとよく一致している。(b) CrI3におけるマグノン励起スペクトルの計算結果。緑線が絶対零度(0 K)の分散関係、カラーマップがキュリー温度付近(40.6 K)におけるスペクトル関数を示しており、K点直上のバンドギャップがキュリー温度付近においても消失することなく保たれている。

　そこで本研究では、熱励起された複数のマグノン間の相互作用をより精密に取り入れるため、「再和法(resummation)」と呼ばれる手法を用いました。これにより、単一のマグノンが、熱的に励起された別のマグノンや、2つのマグノンが量子力学的な効果により非常に強く結びついた「束縛状態[※9]」と相互作用する効果[図1]を精度良く記述することができます。
　その結果、CrBr3において、2022年にスイス・パウルシェラー研究所の中性子散乱実験[※10]グループにより観測・報告されていた、ギャップがほとんどないトポロジカルマグノンのエネルギー変化と線幅の広がりを、広い温度範囲で定量的に説明することに成功しました[図3(a)]。具体的には、再和法が複数マグノンの束縛状態や共鳴状態の効果を取り込み、低温での線幅の「大きな運動量依存性」を説明できることを示しました。
　さらに、CrI3などのギャップの開いたトポロジカルマグノンをもつ物質では、温度上昇によってバンドギャップは小さくなるものの、強磁性秩序が失われるキュリー温度[※11]付近までギャップが維持されることを明らかにしました[図3(b)]。これは、トポロジカルマグノンが、従来考えられていたよりも熱に対して頑強である可能性を示しています。
　また、これにとどまらず、温度効果によるスペクトル幅の広がり[※12]に埋もれずにトポロジカルなバンドギャップを観測するには、強磁性秩序を安定化させる「交換相互作用(J) [※13]」と、スピン軌道相互作用に由来しバンドギャップを開ける「Dzyaloshinskii-Moriya相互作用(D) [※14]」との比D/Jがどの程度必要かを評価しました。その結果、典型的には「約5％」が一つの目安になることを示しました。これは、今後様々なトポロジカルマグノン材料を探索する際の実用的な指針になります。

（３）研究の波及効果や社会的影響
　本研究は、磁性物質中のトポロジカルマグノンが温度によってどのように変化するかを、実験と比較可能な形で予測する理論的な基盤を与えるものです。これにより、トポロジカルマグノンを利用した材料やデバイスを設計する際に、単に「理論的に存在する」だけでなく、「実際の温度条件で観測・利用できるか」を判断しやすくなります。
　マグノンは電荷の移動を伴わないため、発熱の少ない情報伝達の担い手として期待されています。本研究で示した温度耐性の評価方法は、将来的にスピントロニクス[※15]などの低消費電力情報処理技術に向けた材料探索に役立つ可能性があります。

（４）課題、今後の展望
　本研究では、2次元磁性体の代表例であるファンデルワールス磁性体を対象に、有限温度でのマグノンの振る舞いを理論的に調べました。一方で、実際の物質では、欠陥、不純物、試料形状、層数、基板との相互作用などもマグノンの性質に影響します。今後は、これらの現実的な要素を取り入れた理論や、より多様な候補物質への応用が重要になります。
　また、本研究で得られた指針をもとに、トポロジカルマグノンのギャップがより大きく、熱によるスペクトル幅の広がりの影響を受けにくい物質を探索することが期待されます。実験研究との密な連携により、マグノンを利用した新しい情報処理技術の基盤形成につながる可能性があります。

（５）研究者のコメント
トポロジカルマグノンは、将来の省エネルギー情報技術を支える候補として注目されています。本研究では、その性質が温度によってどのように変わるかを、実験結果と直接比較できる形で明らかにしました。今後の材料探索やデバイス設計に役立つ理論的な土台になると期待しています。

（６）用語解説
※1 スピン
電子が持つ小さな磁石のような性質です。磁石の性質やマグノンの振る舞いを決める重要な要素です。

※2 マグノン
磁性体中における磁気励起を粒子的な描像で捉えたものを「マグノン」と呼びます。

※3 トポロジカルマグノン
「トポロジー(位相幾何学)」とは、物の形を連続的に変えても不変となる量(トポロジカル不変量)を取り扱う数学の一分野です。物質中のマグノンでは、マグノンバンドを構成する状態空間の幾何学的性質として現れます。トポロジカル不変量が非ゼロとなるマグノンを「トポロジカルマグノン」と呼びます。

※4 バンド・バンドギャップ
電子やマグノンなどの粒子が物質中で取りうるエネルギーの運動量空間における離散的な分布のことを「バンド」といいます。結晶固体の性質を決める重要な概念です。また、複数のバンドの間のエネルギーのすき間のことを「バンドギャップ」といいます[図2右参照]。

※5 スピン軌道相互作用
相対論効果に由来する、電子のスピン自由度と電荷・軌道自由度を結びつける相互作用のことをいいます。

※6 エッジ状態
物質内部ではなく、物質の端（外周）に沿って現れる特殊な状態です。本研究では、トポロジカルマグノンのギャップ内に現れる、「後方散乱の影響を受けにくく安定して流れやすい」エッジ状態を扱っています。

※7 強磁性体
電子が持つ磁気的な自由度「スピン[※1]」が同じ向きにそろうことで、磁石として振る舞う物質です。鉄やコバルトなどが代表例です。

※8 ファンデルワールス磁性体
原子層が弱い原子間力（ファンデルワールス力）で積み重なった層状磁性体です。薄膜化しやすく、次世代の二次元量子材料として注目されています。

※9 束縛状態
空間的に近接した複数の粒子同士が互いに引き合い、ひとまとまりの状態として振る舞う量子状態です[図1参照]。

※10 中性子散乱実験
物質に中性子ビームを照射し、跳ね返ってきた中性子の方向やエネルギーの変化を調べることで、マグノンなどのスペクトルを精密に測定する実験手法。本研究で参照した臭化クロム(CrBr3)に関する中性子散乱実験のデータは、論文[S. E. Nikitin et al., Phys. Rev. Lett. 129, 127201 (2022)]にて報告されたものです。

※11 キュリー温度
強磁性体において、電子スピンの向きがそろった磁石としての性質（磁気秩序）が、熱揺らぎによって失われ、スピンの向きがバラバラになる温度のことです。

※12 スペクトル幅の広がり
マグノンは他のマグノンに散乱されることで寿命が短くなります。粒子の寿命とエネルギースペクトル幅（線幅）はおおよそ反比例の関係にあるため、粒子の寿命が短くなると、観測されるスペクトル幅が広がります。その結果、中性子散乱実験などで得られる信号が不明瞭になり、バンドギャップなどの微細な構造が観測しにくくなります。

※13 交換相互作用
電子スピン同士を同じ向き、あるいは反対向きにそろえようとする量子力学的な相互作用です。強磁性や反強磁性など、磁石の性質を決める基本的な要因です。

※14 Dzyaloshinskii-Moriya(守谷)相互作用
スピン軌道相互作用に由来する特殊な磁気相互作用のことをいいます。マグノンのバンド構造にギャップを作り、トポロジカルな性質をもたらす、あるいは変化させる主要因になります。

※15 スピントロニクス
電子の電荷自由度だけでなく、スピン自由度も利用して情報処理を行う技術分野です。低消費電力デバイスへの応用が期待されています。

（７）論文情報
雑誌名：Physical Review X
論文名：Fate of Topological Dirac Magnons in van der Waals Ferromagnets at Finite Temperature
執筆者名（所属機関名）：衛藤倫太郎* (ドイツ・ミュンヘン工科大学日本学術振興会海外特別研究員/研究当時: 早稲田大学大学院先進理工学研究科物理学及応用物理学専攻博士課程, 日本学術振興会特別研究員DC1)
Ignacio Salgado-Linares (ドイツ・ミュンヘン工科大学自然科学部物理学科博士課程)
望月維人 (早稲田大学理工学術院先進理工学部応用物理学科教授)
Johannes Knolle (ドイツ・ミュンヘン工科大学自然科学部物理学科教授)
Alexander Mook* (ドイツ・ミュンスター大学固体理論研究科教授)
掲載日時：2026年6月10日
掲載URL：https://journals.aps.org/prx/abstract/10.1103/tbh2-jq9r
DOI：https://doi.org/10.1103/tbh2-jq9r
*：責任著者

（８）研究助成
研究費名：学術変革領域研究(A) 『キメラ準粒子が切り拓く新物性科学』
研究課題名：キメラ準粒子の理論
課題番号：JP24H02231
研究代表者名（所属機関名）：村上修一（東京大学）

研究費名：科研費基盤研究(A)
研究課題名：スキルミオンが持つ新しい物質機能・物性現象の開拓とスキルミオニクスの創出
課題番号：JP25H00611
研究代表者名（所属機関名）：望月維人（早稲田大学）

研究費名：科学技術振興機構戦略的創造研究推進事業 CREST
領域名：トポロジカル材料科学に基づく革新的機能を有する材料・デバイスの創出
研究課題名：Beyond Skyrmionを目指す新しいトポロジカル磁性科学の創出
課題番号：JPMJCR20T1
研究代表者名（所属機関名）：于秀珍（国立研究開発法人理化学研究所）

研究費名：日本学術振興会特別研究員奨励費(DC1)
研究課題名：トポロジカル磁性における磁気励起と光誘起現象に関する理論研究
課題番号：23KJ2047
研究代表者名：衛藤倫太郎（早稲田大学）

研究費名：日本学術振興会若手研究者海外挑戦プログラム (2024年度)
研究課題名：マグノンバンドトポロジーの光学的手法による検出と制御に関する理論研究
受入研究機関名：ドイツ・ヨハネス=グーテンベルク大学マインツ
研究代表者名：衛藤倫太郎（早稲田大学）

研究費名：日本学術振興会海外特別研究員
研究課題名：量子磁性体における分数励起のスペクトロスコピーに関する理論研究
受入研究機関名：ドイツ・ミュンヘン工科大学
研究代表者名：衛藤倫太郎

アジア6カ国100名超の研究者が人工細胞構築に向けた10年ロードマップを発表

早稲田大学 — Mon, 08 Jun 2026 15:00:00 +0900

2026年6月8日
早稲田大学
東京大学大学院総合文化研究科
理化学研究所
東京科学大学
神戸大学、大阪大学
アジア6カ国100名超の研究者が人工細胞構築に向けた10年ロードマップを発表 ~「ProtoCell」から「AutoCell」へ至る協調的研究戦略を提示~

詳細は早稲田大学HPをご覧ください
【発表のポイント】
●生体分子などを組み合わせることによって天然の細胞の本質的な機能を付与した人工細胞※1の実現に向けて、タンパク質合成・代謝・遺伝情報の複製・分裂、さらに、多階層システム統合の主要課題を明確にし、 ProtoCellの構築に続いてAutoCellの構築へと発展させる2段階戦略を定めました。
●人工細胞構築に向けてAI駆動型中央バイオファウンドリ※2を活用し、標準化と自動化による新たな共同研究モデルを提案しました。
●アジアの研究者群による人工細胞研究におけるロードマップの発表で、同研究分野におけるアジアの国際的な存在感の強化に繋がります。
　早稲田大学理工学術院の木賀大介(きがだいすけ)教授、東京大学大学院総合文化研究科の市橋伯一（いちはしのりかず）教授、国立研究開発法人理化学研究所生命機能科学研究センターの清水義宏（しみずよしひろ）チームディレクター、東京科学大学未来創成研究院地球生命研究所の松浦友亮（まつうらともあき）教授、神戸大学大学院科学技術イノベーション研究科の近藤昭彦（こんどうあきひこ）客員教授、神戸大学先端バイオ工学研究センターの蓮沼誠久（はすぬまともひさ）センター長・教授、大阪大学大学院工学研究科の青木航（あおきわたる）教授らの国際共同研究チームは、深セン先進技術研究院（中国）所長のChenli Liu教授らと協力し、多種類の生体分子などを組み合わせることで生命に近い細胞システムを構築することを目指し、今後10年間にわたる人工細胞研究の体系的なロードマップ（以下、「本ロードマップ」という）を発表しました。
　本ロードマップは、これまで個別・探索的に進められてきた人工細胞研究を、アジア全体で連携した高インパクトな研究へと発展させる重要な転換点となるもので、人工細胞構築における主要なボトルネックの克服を加速させることが期待できます。その結果、個々の分子としては「生きてはいない」生体分子たちを組み合わせることで、生命を創り出せるかという根源的な問いに対して、アジアからの知見を示し、国際的な責任を果たすことを目的としています。
　本成果は、「Nature Biotechnology」に、2026年5月26日にオンライン掲載されました。

キーワード：
人工細胞研究、合成生物学、国際共同研究、AI駆動研究

（１）これまでの研究で分かっていたこと
　リン脂質、タンパク質、DNAなどの生体高分子を用いて、単一細胞に相当するシステムを一から構築することは、合成生物学における最も挑戦的な目標の一つです。
　この目標の達成は、「生命とは何か」という根本的な問いの理解を深めるだけでなく、プログラム可能でカスタマイズ可能な機能性細胞の創出に繫がります。これにより、基礎科学だけでなく、バイオものづくりやバイオ医療をはじめとするバイオテクノロジー分野にも、大きな変革をもたらすことが期待されます。過去20年にわたり、欧州では MaxSynBio や BaSyC、米国では Build-a-Cell Initiative などの取り組みが進められ、細胞の各種機能に対応したモジュールの設計や機関横断型の共同研究の基盤が築かれてきました。
　一方で、個々の機能モジュールの研究は大きく進展しているものの、それらを時間的・空間的に統合し、完全に機能する人工細胞へと組み上げることは、依然として世界的な未解決課題です。

（２）新たに実現しようとしたこと、明らかになったこと
　2023年、アジア6か国の研究者は SynCell Asia Initiative を設立しました。これは、世界の人工細胞研究において、アジア独自の力強い研究コミュニティを形成する重要な一歩となりました。
　その後、SynCell Asia Workshop を継続的に開催し、参加研究者は深い議論を重ね、ビジョンを共有しながら、アジアの視点と地域的強みに根ざした科学的枠組みと行動計画を形成してきました。今回、本取り組みを通じて本ロードマップを発表しました。
　まず、本ロードマップでは、人工細胞構築に向けて以下の４つを中核的課題として挙げました。

【中核的課題】
１．代謝の連続性
　現在の無細胞系の多くは、ATPやNADHなどのエネルギー物質をあらかじめ投入する方式に依存しており、継続的なエネルギー再生や代謝サイクルを十分に備えていません。そのため、長時間にわたる自律的な動作が大きく制限されています。

２．リボソームの自律性
　RNAの情報からタンパク質を生産する工場として動作する巨大分子であるリボソームは、多数のタンパク質とRNAによって構成されている、という再帰的な性質があります。そして、リボソームの組み立てには、リボソームの構成成分であるタンパク質の構造を変化させる酵素や、RNAへの化学修飾が必要です。しかし、現在のリボソームの人工的な組み立て手法ではこれらが十分に再現されていません。このことが、自己持続的なタンパク質生産の実現を妨げています。

３．モジュール設計ルールの不足
　細胞機能についての制御可能な各種モジュールについて、物理原理に基づいてこれらを設計するための体系的な指針が、まだ確立されていません。例えば、膜の成長と細胞分裂をどのように力学的に結合させるかについても、十分に理解されていません。

４．時空間協調制御の複雑性
　DNA複製、染色体分配、細胞分裂を時間的・空間的に精密に制御することは極めて困難です。これは、人工細胞構築における最も深刻なシステムレベルのボトルネックです。

　これらの課題に対応するため、本ロードマップでは、中央集約型の新しい研究パラダイムを以下の4つの軸で提案するとともに、10年間の時間軸における目標設定を提示しました。

【中核的課題を解決するための新しい研究パラダイムの提案】
１．AI駆動型中央バイオファウンドリ
　この構想では、従来の研究室単位の分散的な取り組みに代わり、統合拠点としてAI駆動型中央バイオファウンドリを設置することを提案しています。
　このモデルでは、「中央ファクトリー」と「各国に分散したワークステーション」を組み合わせます。試薬や、標準化され機能拡張が可能な人工細胞を中央ファクトリーで調製し、自動化されたパイプラインを通じて参加研究室へ分配します。これにより、閉ループ型の Design-Build-Test-Learn、すなわち DBTL サイクル※3を実現します。

２．単一人工細胞オミクス
　自動化プラットフォームを用いて、ゲノム、トランスクリプトーム、プロテオーム、メタボローム、定量イメージングデータを単一細胞レベルで取得します。これにより、機械学習モデルに必要な高次元データを提供します。

３．ハイブリッドモデリング
　生命システムの内容物と反応過程をできる限り理論に取り込んだ「ホワイトボックス型」の機構論的モデルと、これと相補的な、実験条件と実験結果の組み合わせの高次元データから構築される「ブラックボックス型」データ駆動モデルという、２つのモデルを組み合わせることで、人工細胞についての設計上の制約や重要な制御パラメータを明らかにします。

４．人工細胞の進化
　多数の要素からなる生命システムについて、合理的設計を行った場合でも、予期しない相互作用が生じる可能性があります。そこで本ロードマップでは、細胞の成長と分裂からなる細胞増殖のサイクルが完全に確立される前の研究段階から、細胞機能の各種モジュールの組み合わせについての大量のバリエーション構築と、これらからの人為選択を繰り返して行う、人工的な進化サイクルの推進を提案しています。これにより、成長とDNA複製の連動など、細胞を構成する多階層をまたぐ、創発的な機能を探索します。

【本ロードマップを実現するための時間軸】
１．第1段階：ProtoCell (1〜5年目)
　第1段階では、安定なリン脂質ベシクル※4を基盤とする ProtoCell の構築を目指します。
ProtoCell は、少なくとも200遺伝子からなるゲノム基本セット※5を持ち、無細胞転写翻訳システム※6によって90%以上の種類のタンパク質を生産できることを目標とします。また、主要代謝物を内因的に合成できるシステムを備えることも目指します。
　さらに、人工細胞の「デジタルツイン」を開発し、機械的シグナルと生化学的シグナルがどのように協調して分裂を制御するのかを探索します。

２．第2段階：AutoCell (6〜10年目)
　第2段階では、外部から供給される無細胞発現システムに依存せず、ゲノムにコードされたリボソーム再生を内因的に実現する AutoCell の構築を目指します。
　AutoCell について、細胞の各種機能が協調した成長・分裂サイクルが、少なくとも連続10回以上進行することを目標とします。また、各種目的に応じた環境選択圧のもとで人工細胞を進化させます。さらには、複数種類の人工細胞からなる集団について、細胞間での物質交換や分業による創発的な挙動を行わせることも視野に入れています。

（３）研究の波及効果や社会的影響
　SynCell Asia が提案した本ロードマップは、アジア各国が持つ技術的強みの相補性を活かし、国境を越えた共同研究、共有インフラ、オープンスタンダードを基盤とする新たな研究モデルを構築するものです。
ProtoCell から AutoCell へと至る2段階戦略と、AI駆動型中央バイオファウンドリをシステム統合の中核に据える構想は、細胞機能の個々のモジュールが十分に結合されていないという現在の課題に直接対応するものです。このような研究組織の設計とプラットフォーム構築は、世界的にも前例のない独自の協同研究モデルです。この新たなパラダイムは、人工細胞研究を、各研究室が異なる反応環境で個別に進める断片的なモジュール探索から、標準化された手法に基づく体系的・協調的な人工細胞システムの構築へと転換するものです。さらに、本ロードマップのもとで構築される共同研究体制とインフラは、人工細胞構築にとどまらず、定量生物学、人工知能、バイオものづくりなどの発展を共通して牽引する基盤となることが期待されます。

（４）課題、今後の展望
　人工細胞の構築には、これを構成する各種の機能モジュールを開発してきた多くの研究者の協同が必要になります。しかし、開発した各種モジュールを組み合わせることが課題として残されていました。
　本ロードマップに示されるように、基盤人工細胞をAI駆動的に合成する施設の設立や国際的な標準化・共同研究を通じて、課題を段階的に克服し、自律的に動作する人工細胞の構築へと至る各種研究の進展が期待されます。

（５）研究者のコメント
　わが国では、人工細胞の研究会として世界に先駆けて2007年に設立された「細胞を創る」研究会を中心とした活動が行われてきました。早稲田大学理工学術院電気・情報生命工学科に所属する複数の教員もこの研究会で活動しており、2016年には岩崎秀雄教授を会長として早稲田大学にて年会が開催されています。
2010年代になると、アメリカ、欧州それぞれでの人工細胞研究コミュニティが設立され、国際共同研究が活発になってきました。アジアでも人工細胞研究の機運が高まっている今、このロードマップを世界に対して示すことができたことは大きな意義があります。
　また、国内でも、高市政権が示した戦略17分野の一つ、「合成生物学・バイオ」において、人工細胞研究が次世代の合成生物学の重要テーマとして注目されています。自律的に増殖する人工細胞の実現に至る以前の段階でも、細胞の部分機能に対応して構築される個々の人工的な部分システムが、学術的にも産業応用にも活用されており、今後さらなる活用が見込まれます。なお、この研究分野の詳細については、国立研究開発法人科学技術振興機構から本年3月に刊行された調査報告書「人工細胞システム研究の新展開」にもまとめられており、そちらも合わせてご覧ください。

（６）用語解説
※1 人工細胞
生物の細胞が持つ機能を、リン脂質、タンパク質、DNAなどの生体分子を組み合わせて人工的に再構成した細胞様システム。本研究では、生命に近い性質を持つ人工細胞を一から構築することを目指している。

※2 AI駆動型バイオファウンドリ
AI、実験自動化、データ解析を組み合わせて、生物システムの設計、構築、評価、学習を効率的に繰り返す研究基盤。本ロードマップでは、標準化された人工細胞や試薬を調製し、各国の研究室と連携して開発を進める中核拠点として提案されている。

※3 DBTLサイクル
Design-Build-Test-Learn の略で、設計、構築、評価、学習を繰り返す、合成生物学における研究開発の進め方。人工細胞研究では、AIや実験自動化を活用しながら、人工細胞の設計、作製、測定、改善を反復することで、複雑な細胞システムの構築を効率化する。

※4 リン脂質ベシクル
リン脂質が水中で自発的に形成する袋状の構造。生物の細胞膜に似た膜で囲まれた空間を作ることができるため、人工細胞を構築する際の基本的な「入れ物」として用いられる。

※5 ゲノム基本セット
細胞が基本的な機能を維持するために必要な遺伝子だけに絞り込んだゲノム。人工細胞研究では、生命活動に必要な最小限の遺伝情報を明らかにし、それを人工的な細胞システムの中で機能させることが重要な目標となる。

※6 無細胞転写翻訳システム
細胞を使わずに、リボソームなどを含む試験管内などでDNAの情報からRNAを作り、さらにタンパク質を合成する反応系。人工細胞の内部でタンパク質を生産するための基盤技術として重要である。

（７）論文情報
雑誌名：Nature Biotechnology
論文名：A framework for building a synthetic cell from the SynCell Asia initiative
日本国内の執筆者名（所属機関名）：
木賀　大介 (早稲田大学理工学術院教授)
青木　航（大阪大学　大学院工学研究科教授)
市橋　伯一（東京大学　大学院総合文化研究科教授)
小坂　唯心（大阪大学　大学院工学研究科助教)
近藤　昭彦 (神戸大学大学院　科学技術イノベーション研究科　客員教授)
清水　義宏（国立研究開発法人理化学研究所生命機能科学研究センターチームディレクター）
蓮沼　誠久　(神戸大学先端バイオ工学研究センターセンター長・教授)
松浦　友亮（東京科学大学　未来社会創成研究院　地球生命研究所　教授）
水無　渉 (新エネルギー・産業技術総合開発機構技術戦略研究センター)
掲載日時：2026年5月26日
掲載URL：https://www.nature.com/articles/s41587-026-03153-w
DOI：https://doi.org/10.1038/s41587-026-03153-w

「一歩引いて見る」ことで議論は変わる

早稲田大学 — Wed, 03 Jun 2026 14:00:00 +0900

2026年6月3日
早稲田大学
東京都市大学
TIS株式会社
岡山理科大学
芝浦工業大学
「一歩引いて見る」ことで議論は変わる ―バーチャル空間での三人称視点が集団意思決定に与える影響を解明―
【発表のポイント】
●集団意思決定では、俯瞰的な視点から議論することが重要ですが容易ではありません。三人称視点（第三者視点）から自己の体験を観察していることを想像することが、俯瞰的な視点で自己の体験に向き合う有効な手段であることがわかっています。これをふまえ、バーチャル空間にて三人称視点で議論することが集団意思決定に及ぼす影響を、一人称視点と比較する実験によって明らかにしました。
●三人称視点は、(1)意思決定の質（自己の最終意見がグループのコンセンサスと一致した程度の向上、他者の最終意見を推測できた程度の向上）、(2)コミュニケーション行動（会話の流れを調節するためのジェスチャー行動の増加）、(3)参加者自身の認識（グループ内に生じた葛藤の減少、グループ内の感情の相互依存性の減少）に影響を及ぼしました。
●得られた結果を総合すると、三人称視点は、対立が生じやすい局面には有効である一方で、共感が重視される局面には有効でないことが示唆されました。つまり、バーチャル空間における三人称視点は、感情的結びつきの認識に多少の代償を伴いながらも、グループをより円滑で合意形成しやすい意思決定へと導き得るといえます。
　組織やチームが意思決定を行う際、メンバー一人ひとりが自己の利得や価値観などにとらわれず、俯瞰的な視点から議論に関わることが重要ですが容易ではありません。このような俯瞰的な視点を持つためのメカニズムとしてセルフディスタンシング（自己から心理的に距離を置くこと）があり、その典型的な実践手段は三人称視点から自己の体験を観察していることの想像です。
　早稲田大学人間科学学術院の市野順子（いちのじゅんこ）教授、TIS株式会社技術本部セクションチーフの井出将弘（いでまさひろ）氏、岡山理科大学経営学部の横山ひとみ（よこやまひとみ）教授、芝浦工業大学システム理工学部の淺野裕俊（あさのひろとし）教授、東京都市大学メディア情報学部の宮地英生（みやちひでお）教授、同学部の岡部大介（おかべだいすけ）教授の研究グループは、没入型バーチャル空間において、三人称視点と一人称視点での対話の比較を通して、集団意思決定に及ぼす影響を調査しました。その結果、三人称視点は一人称視点と比べて、(1)意思決定の質（自己の最終意見がグループのコンセンサスと一致した程度の向上、他者の最終意見を推測できた程度の向上）、(2)コミュニケーション行動（会話の流れを調節するためのジェスチャー行動の増加）、(3)参加者自身の認識（グループ内に生じた葛藤の減少、グループ内の感情の相互依存性の減少）に有意に影響を及ぼしました。これらの結果から、三人称視点は、対立が生じやすい局面には適する一方で、共感が重視される局面には適さないことがわかりました。
　本研究成果は、ヒューマンコンピュータインタラクション（HCI）分野におけるトップ国際会議CHI2026「The ACM CHI Conference on Human Factors in Computing Systems (CHI) 2026」で2026年4月13日に発表・公開されました（論文名：Effects of Embodied Self-Distancing in Virtual Environments on Group Decision-Making）。

キーワード：
集団意思決定、VR（バーチャルリアリティ）、第三者視点、三人称視点、一人称視点、セルフディスタンシング（self-distancing、自己距離化）、対立の抑制、共感の低下、会議、ミーティング、オフィス

１．これまでの研究で分かっていたこと
　三人称視点は、セルフディスタンシング（心理学の分野で提唱された概念で、自己から心理的に距離を置くこと）の典型的な実践手段です。これによって、過去の体験に関して、感情調節・自己制御・行動変容に肯定的な効果をもたらすことがわかっています。しかし、現在進行している体験の最中に三人称視点から自己を観察することは容易ではありません。
　これに対し、バーチャル空間では、ユーザーはあたかも自分の身体のように感じるアバターとして存在しており、加えて、ユーザーの視点を任意の位置に設定できるため、体験の最中に三人称視点から自己を観察することが容易にできる可能性があります。これまで、バーチャル空間で三人称視点を適用した研究は多くありますが、主に単独のゲームやスポーツなど個人レベルの活動への影響に焦点を合わせており、集団意思決定など集団レベルの活動への影響はほとんどわかっていませんでした。

２．新たに実現しようとしたこと、明らかになったこと
　今回の研究では、一般から募集した48の3人組（144人、20～49歳）の参加者を対象に、三人称視点（参加者の視点を自己のアバターの後方斜め上に設定）と一人称視点（参加者の視点を自己のアバターの頭部に設定）のいずれかを用いて、2種類のトピックについて3人で議論し意思決定してもらう実験を行いました（図1）。集団意思決定に及ぼす影響を、意思決定の質・コミュニケーション行動・参加者自身の認識（アンケート）に関する多数の項目を用いて定量的・定性的に評価しました。
　各項目の結果を総合すると、三人称視点は、＜対立が生じやすい局面に有効である＞一方で、＜共感が重視される局面に有効でない＞ことが示唆されました。以降では、これらに関連する結果を示します。

三人称視点

一人称視点
図1：2つの実験条件のバーチャル空間での参加者の視界例　（手前の緑色のシャツのアバターがこの参加者のアバター）

２．１　三人称視点が＜対立が生じやすい局面に有効である＞ことを示す結果
【他者の最終意見を推測できた程度の向上】
　グループでの議論を経て形成されたコンセンサスに対して、他者の最終意見（本心）を、議論後に各参加者に推測してもらいました。その結果、三人称視点は一人称視点よりも推測できた程度が高く、統計的にも有意でした（図2）。このことから、三人称視点の参加者は、他者の意見をよく聴き、かつ、それをよく覚えていたことがわかります。

図2：他者の最終意見（本心）を推測できた程度（他者2人共の最終意見を正しく推測できた場合が1.0）　　

【グループ内に生じた葛藤の減少】
　議論中、グループ内で葛藤がどの程度生じたと思うかについて、関係葛藤（価値観の違いや対人関係の軋轢）と課題葛藤（意見の対立）に分けて、議論後に各参加者に尋ねました。その結果、いずれも、三人称視点は一人称視点よりも葛藤が小さく、統計的にも有意でした（図3）。このことから、三人称視点では、対立が抑制され、議論が協調的に進行したことがわかります。
　インタビュー分析の結果も同様の傾向が見られました。三人称視点の参加者からは、妥協点の模索や意見のすり合わせに関するコメントが多く寄せられました。一方、一人称視点の参加者からは、対立についてのコメントが多く寄せられました。

図3：グループ内に生じた葛藤（葛藤の大きさを7段階で評価。値が大きい方が葛藤が大きい。）　　

【自己の最終意見がグループのコンセンサスと一致した程度の向上】
　グループでの議論を経て形成されたコンセンサスに対して、自己の最終意見（本心）と一致しているかを、議論後に各参加者に尋ねました。その結果、三人称視点は一人称視点よりも一致の程度が高く、統計的にも有意でした（図4）。このことから、三人称視点の参加者は、グループのコンセンサスを単に受け入れただけでなく、本心から同意したことがわかります。

図4：自己の最終意見（本心）がグループのコンセンサスと一致した程度
（自己の最終意見とグループのコンセンサスが一致した場合が1.0）

　以上の結果から、他者の意見を理解しようとする認知的な姿勢（他者の最終意見を推測できた程度の向上）が、対立が生じにくい土壌を形成し（グループ内に生じた葛藤の減少）、最終的な合意への積極的な支持（自己の最終意見がグループのコンセンサスと一致した程度の向上）につながった様子が伺えます。
　言い換えれば、三人称視点は、自己の意見に固執せず他者の意見を取り入れる認知的枠組みを促し、結果として対立の少ない協調的な議論プロセスと、強い納得を伴った集団的意思決定を可能にしたと言えます。

２．２　三人称視点が＜共感が重視される局面に有効でない＞ことを示す結果
【グループ内の感情の相互依存性の減少】
　議論中、自己と他者の間で感情や態度がどの程度影響し合ったと思うかについて、議論後に各参加者に尋ねました。その結果、三人称視点は一人称視点よりも感情の相互依存性が小さく、統計的にも有意でした（図5）。このことから、三人称視点では、互いの感情や態度の影響を受けにくくなり、共感が低下したことがわかります。
　インタビュー分析の結果も同様の傾向が見られました。三人称視点の参加者からは、相手の感情のわかりにくさや感情よりも議事進行を優先させたことなどに関するコメントが多く寄せられました。一方、一人称視点の参加者からは、他者の感情を理解できたことや共感し合えたことについてのコメントが多く寄せられました。

図5：グループ内の感情の相互依存性（相互依存性の大きさを7段階で評価。値が大きい方が相互依存性が大きい。）　　

３．研究の意義と今後の展望
　実験結果から、バーチャル空間における三人称視点は、対立が生じやすい場面で有効である可能性が示唆されました。例えば、経営会議や多部門間の利害調整会議での意思決定場面、人事評価面談などでの活用が期待されます。その一方で、共感や傾聴といった情緒的側面が重視される局面に有効でない可能性も示唆されました。例えば、メンタルヘルスやカウンセリング面談、チームビルディングや関係改善を目的とした対話、従業員や住民の意見を聴く参加型会議などには適さないことが予想されます。
　これらの効果の二面性を踏まえると、視点を固定的ではなく状況に応じて切り替える「状況適応的な視点制御」が有効と考えられます。議論が加熱し対立が深刻化した局面では三人称視点を導入し、冷静な思考を促します。反対に、議論が停滞したりメンバー間の結びつきが弱まったりした局面では一人称視点に切り替え、活発な参加や情動的な近接性を回復させます。このような視点制御をAIによるファシリテーション支援と組み合わせることで、より柔軟で効果的な議論運営が可能となることが期待されます。

４．論文情報
国際会議名：Proceedings of the Association of Computing Machinery Conference on Human Factors in Computing Systems (CHI '26)
論文名：Effects of Embodied Self-Distancing in Virtual Environments on Group Decision-Making
執筆者名（所属機関名）：市野順子1*、井出将弘23、横山ひとみ4、淺野裕俊5、宮地英生6、岡部大介6
1. 早稲田大学人間科学学術院
2. 早稲田大学大学院人間科学研究科（論文採択時の所属機関：東京都市大学大学院環境情報学研究科）
3. TIS株式会社技術本部
4. 岡山理科大学経営学部
5. 芝浦工業大学システム理工学部（論文採択時の所属機関：工学院大学情報学部）
6. 東京都市大学メディア情報学部
*：責任著者、筆頭著者
掲載日時：2026年4月13日
掲載URL：https://doi.org/10.1145/3772318.3791367
DOI：10.1145/3772318.3791367

論文のデモ動画（英語版）
https://dl.acm.org/doi/suppl/10.1145/3772318.3791367/suppl_file/3772318.3791367-presentation-video.mp4

国内会議名：第27回一般社団法人情報処理学会シンポジウム（インタラクション2026）
論文名：バーチャル環境における身体性を伴うセルフディスタンシングが集団意思決定に及ぼす影響
執筆者名（所属機関名）：市野順子1*、井出将弘23、横山ひとみ4、淺野裕俊5、宮地英生6、岡部大介6
1. 早稲田大学人間科学学術院
2. 早稲田大学大学院人間科学研究科（論文採択時の所属機関：東京都市大学大学院環境情報学研究科）
3. TIS株式会社技術本部
4. 岡山理科大学経営学部
5. 芝浦工業大学システム理工学部（論文採択時の所属機関：工学院大学情報学部）
6. 東京都市大学メディア情報学部
*：責任著者、筆頭著者
掲載日時：2026年3月3日
掲載URL：https://www.interaction-ipsj.org/proceedings/2026/data/pdf/INT26005.pdf

連記式投票は女性議員を増やすのか

早稲田大学 — Wed, 03 Jun 2026 11:00:00 +0900

連記式投票は女性議員を増やすのか ―5400人のサーベイ実験で検証―
早稲田大学ウェブサイトもご確認ください。
発表のポイント
○複数の候補者に投票できる連記式の選挙制度では、有権者が候補者の性別にも注目し、男女のバランスを意識して投票する傾向が強まることを確認しました。
○ しかし、3人を選べる場合でも、最初に男性候補を選ぶ傾向が強く、単記式と比べて必ずしも女性候補の当選増にはつながらないことが分かりました。
○ 日本の有権者5400人を対象としたサーベイ実験により、単記式か連記式かという投票の仕組みの違いが、有権者の候補者選択に影響することを実証しました。
○ 以上の結果は、選挙制度の設計は女性政治家の増加に影響しうる一方、制度改革には効果と限界があることを示す重要な知見です。

日本では女性議員の割合が依然として低く、政治におけるジェンダー格差の是正が大きな課題となっています。その手掛かりとして注目されるのが、かつて戦後直後の衆議院選挙で採用された「連記式」（※１）の投票制度です。有権者が複数の候補者に投票できる制度であり、女性当選者の増加を後押しした可能性が指摘されてきました。しかし、この制度のもとで有権者が実際にどのように候補者を選ぶのかは、十分に検証されてきませんでした。
早稲田大学政治経済学術院の尾野嘉邦（おのよしくに）教授、学習院大学法学部の三輪洋文（みわひろふみ）教授、早稲田大学政治経済学術院の粕谷祐子（かすやゆうこ）教授による本研究では、日本の有権者5400人を対象としたサーベイ実験（※2）を実施し、1人のみを選ぶ単記式（※3）と、複数の候補者を選べる連記式での投票行動を比較しました。実験の結果、連記式では、有権者が男女の候補を組み合わせて選ぶ傾向が強いことが分かりました。しかし同時に、1人目として男性候補が選ばれやすくなり、女性候補の当選増には必ずしも結びつかないことが分かりました。本研究の結果は、女性政治家を増やすための制度改革には一定の効果が見込まれる一方で、その効果には限界もあることを示します。
本研究は2026年5月29日に「Political Science Research and Methods」に掲載されました。
論文名：Voting for Gender Balancing? The Effect of a Multiple-Vote System on Women’s Representation
（図1）サーベイ実験で被験者に提示された架空の候補者リストの例（論文中の図１）候補者の性別や学歴などの情報は無作為に提示されており、6人の候補の中から1人だけに投票する回答者グループ（単記式条件）と3人に投票する回答者グループ（連記式条件）があります。

（図2）連記式条件下における候補者性別選択の結果（論文中の図2を改変）
図２の通り、3人に投票する回答者グループ（連記式条件）の投票パターンを分析すると、2人目に男性候補を選んだ回答者は3人目に女性候補を選び、2人目に女性候補を選んだ回答者は3人目に男性候補を選ぶ確率が高まっていることが示されました（下段）。なお、1人目に選んだ候補の性別は、2人目に選ばれる候補の性別に影響を与えていませんでした（上段）。

（１）これまでの研究で分かっていたこと　
政治における女性の代表は、民主主義の在り方を考えるうえで重要なテーマです。これまでの研究では、女性議員の割合が国によって大きく異なることに着目し、その要因が検討されてきました。なかでも、比例代表制（※4）やクオータ制（※5）は、女性議員を増やしやすい制度として知られています。一方、小選挙区制をはじめとする多数決制の選挙制度では、女性が当選しにくい傾向が指摘されてきました。
近年では、同じ多数決制のもとでも、有権者が複数の候補者に投票できる制度は、議員の多様性を高める可能性があると議論されています。しかし、これらの研究の多くは選挙結果の比較に基づく観察研究であり、有権者が実際にどのように候補者を選んでいるのかまでは十分に明らかにされていませんでした。
日本でも、戦後直後の衆議院選挙で連記式が採用され、多くの女性当選者が生まれたことがありました。そのため、連記式が女性の政治参加を後押ししたのではないかと論じられてきました。しかし、連記式のもとで有権者がどのように複数の票を使い、それが女性候補者の当選可能性にどう結びついたのかは、十分に検証されてきませんでした。こうした背景から、投票制度が有権者の選び方に与える影響を直接的に検証する必要がありました。

（２）今回の研究で新たに実現しようとしたこと、明らかになったこと、そのために新しく開発した手法
本研究は、有権者が複数の候補者に投票できる制度が、女性議員の増加につながるのかを明らかにすることを目的としました。特に、投票制度の違いが有権者の候補者の選び方にどのような影響を与えるのかを、直接的に検証することを試みました。
この目的のために、日本の有権者5400人を対象としたサーベイ実験を実施しました。回答者に6人の架空の候補者プロフィールを提示し、その中から1人だけを選ぶ単記式と、3人まで選べる連記式のいずれかの条件で投票してもらいました。候補者プロフィールでは、性別、年齢、経歴などの情報をランダムに変化させることで、どの要素が候補者の選択に影響するのかを分析しました。
分析の結果、連記式のもとでは、有権者が男女の候補者を組み合わせて選ぶ行動が増えることが確認されました。特に、2番目や3番目に選ばれる候補については、異なる性別の候補を選ぶ傾向が強まることが分かりました。また、この結果は、優先順位の低い選択になるにつれて候補者の選択肢が狭まることによる見せかけの傾向ではないことも確認されました。これは、有権者が候補者の性別の組み合わせを意識して行動している可能性を示すものです。
さらに、こうした傾向は、男性有権者や、女性候補への支持が低い層においても確認されました。つまり、必ずしも女性に好意的でない有権者であっても、連記式のもとでは一定程度、性別を分けて選ぶ行動が見られることが分かりました。
一方で、連記式では最初に選ばれる候補として男性が優先される傾向が強く見られ、1人にしか投票できない単記式においてよりも高い確率で1人目として男性候補が選ばれていました。そのため、連記式では女性への支持が一定程度広がるにもかかわらず、最終的な当選者全体では女性が増えない、あるいは減少する可能性があることが明らかとなりました。
本研究は、選挙制度の投票の仕組みが有権者の行動を通じて選挙結果にどのような影響を及ぼすのかを、実験的手法によって明らかにした点に特徴があります。従来の選挙結果の比較だけでは捉えにくかった、有権者の選択過程そのものを直接検証した点に新規性があります。
これらの結果は、投票制度の設計が女性政治家の増加に与える影響について、単純な効果だけでなく、限界や副作用も含めて理解する必要があることを示しています。

（３）研究の波及効果や社会的影響
本研究は、投票制度の違いが、有権者の行動を通じて選挙結果に影響することを具体的に示しました。特に、複数の候補者に投票できる連記式の制度では、有権者が男女の候補者を組み合わせて選ぶ行動が増えることが確認されました。興味深いことに、このようなバランスを取る行動は候補者の学歴や年齢などでは見られず、性別についてのみ確認されました。このことは、有権者が複数の候補に投票する際に、特に候補者の性別を意識して選んでいる可能性を示しています。
一方で、連記式は女性候補への支持を広げる効果を持つものの、それが女性議員の増加には必ずしも直結しない可能性があることも明らかになりました。この結果は、制度を変更すれば自動的に女性議員が増えるとは限らないことを示しています。
こうした知見は、女性の政治代表を促進するための制度設計を検討するうえで重要です。例えば、投票制度の見直しだけでなく、候補者の選定や有権者の意識など、複数の要因をあわせて考える必要があることを示唆しています。
また、本研究は、日本の過去の選挙制度に関する議論を検証する材料を提供する点でも意義があります。歴史的な制度の評価や今後の制度改革を議論する際に、実証的な根拠の一つとして活用されることが期待されます。

（４）課題、今後の展望
本研究は、有権者の選び方に焦点を当てたサーベイ実験に基づいており、実際の選挙のすべての要素を再現しているわけではありません。特に、政党の影響や候補者の知名度、選挙運動、戦略的な投票行動などの要因は十分に反映されていません。そのため、本研究の結果を実際の選挙結果への影響については慎重に解釈する必要があります。
また、本研究は日本の有権者を対象としており、他国の制度や政治環境でも同様の結果が得られるかは今後の検証が必要です。とりわけ、政党の役割が強い選挙制度や、候補者の選定過程が異なる場合には、異なる結果となる可能性があります。
今後は、政党の関与や候補者の配置などを考慮した研究を進めることで、選挙制度と実際の選挙結果との関係をより精緻に明らかにする必要があります。また、連記式の投票制度のもとで女性候補への支持がどのように広がるのか、その条件を明らかにすることも重要です。
さらに、他国の事例や実際の選挙データと組み合わせた分析を進めることで、選挙制度改革が女性議員の増加にどのような影響をもたらすのかについて、より現実的な見通しを提示することが期待されます。

（５）研究者のコメント
本研究は、戦後直後の日本で女性当選者が多く生まれたのは、連記式という投票制度によるものだったのか、という素朴な問いから始まりました。分析の結果、連記式は有権者に候補者の性別のバランスを意識させる一方、それだけで女性議員の増加につながるとは限らないことが分かりました。有権者が最初の1票を、誰に投じるのかまで見る必要があります。制度改革を考える際には、こうした有権者の行動まで含めて検討する必要があります。

（６）用語解説
※1　連記式
複数人が当選する選挙区において、有権者が複数の候補者に投票できる制度。第二次世界大戦後の日本では、1946年の衆議院議員総選挙において、4から10の候補が当選できる選挙区においては2名連記、11人以上が当選できる選挙区では3名連記の制限連記制が採用された。

※2　サーベイ実験
サーベイ実験とは、アンケート調査のようなサーベイに実験的手法を組み合わせたもので、回答者を
無作為に異なる条件に割り振り、条件ごとの回答傾向の違いを観察します。それぞれの条件ごとに質
問文の内容や指示文を入れ替えることで、そうした操作が回答にどのような因果的効果を及ぼしたの
かを検証することができます。

※3　単記式
有権者が一人の候補者にのみ投票する制度。このうち得票数の多い順に複数人が当選する制度は、単記非移譲式投票と呼ばれる。1990年代の政治改革以前の衆議院（いわゆる中選挙区制）で用いられていたほか、現在も参議院議員選挙の選挙区選挙や地方議会選挙において、複数人が当選する選挙区が該当する。

※4　比例代表制
政党などが獲得した票数に応じて議席を配分する選挙制度。小選挙区制などの多数代表制と比べて、各政党の得票率と議席率の比例性が高くなりやすい。

※5　クオータ制
当選者、候補者、または候補者名簿などについて、性別や民族などの属性に基づき、一定の割合を割り当てる制度。政治分野では、性別に基づくクオータ制が導入されることで、女性議員の割合が高まる傾向があるとされる。

（７）論文情報
雑誌名： Political Science Research and Methods
論文名： Voting for Gender Balancing? The Effect of a Multiple-Vote System on Women’s Representation
執筆者名（所属機関名）：
尾野嘉邦（早稲田大学）*
三輪浩史（学習院大学）
粕谷祐子（早稲田大学）
*責任著者
掲載日：2026年5月29日
掲載URL： https://doi.org/10.1017/psrm.2026.10108

（８）研究助成（外部資金による助成を受けた研究実施の場合）
科研費基盤研究A「政治的ジェンダーバイアスの包括的研究」（20H00059)など

テラヘルツバイオフォトニクスが拓く次世代バイオ計測

早稲田大学 — Tue, 02 Jun 2026 14:00:00 +0900

2026年6月2日
早稲田大学
岡山大学
科学技術振興機構（JST）
テラヘルツバイオフォトニクスが拓く次世代バイオ計測～テラへルツ技術の医療・生命科学応用に向けた課題と技術ロードマップを提示～

詳細は早稲田大学HPをご覧ください
【発表のポイント】
●生体組織や細胞、分子の状態を非侵襲・非破壊で調べることができる電磁波としてテラヘルツ波が注目されてきましたが、医療・生命科学への実利用は大きく進んでいませんでした。
●本研究では、テラヘルツ波を生体計測に応用する研究分野である「テラヘルツバイオフォトニクス」の発展を妨げてきた本質的課題を整理し、その克服に向けた技術の進展を体系的にまとめました。
●加えて、新しい顕微鏡技術や高感度センサー技術などの研究動向を整理し、医療・バイオ計測分野への応用に向けた現実的な技術ロードマップを示しました。
●本成果により、テラヘルツバイオフォトニクスを次世代の医療・生体計測を支える候補技術として社会に広く示すとともに、産学連携や異分野融合の加速が期待されます。
　生体の水和状態や分子間相互作用などを捉えられる新しい技術として、テラヘルツ波を用いた生体計測が注目されています。しかし、可視光などの光技術と比べると、医療や生命科学への実利用は大きく遅れていました。
　早稲田大学大学院情報生産システム研究科芹田和則（せりたかずのり）准教授、岡山大学学術研究院先鋭研究領域異分野基礎科学研究所斗内政吉（とのうちまさよし）教授（特任）の研究グループは、テラヘルツバイオフォトニクス研究の歴史と最新技術を整理し、分野の発展を妨げてきた本質的課題を体系的に分析しました。さらに、顕微鏡技術や高感度センサーなどの新しい研究動向を整理し、医療・バイオ計測への応用に向けた技術ロードマップを提示しました。本成果は、テラヘルツバイオフォトニクスを次世代の医療・生体計測技術として発展させるための重要な指針となります。
　本研究成果は2026年5月29日に「Journal of Physics Photonics」に掲載されました。

キーワード：
テラへルツ波、テラへルツバイオフォトニクス、テラへルツ時間領域分光、テラへルツ点光源顕微鏡、メタマテリアル

（１）これまでの研究で分かっていたこと
　テラヘルツ波※1は、分子間相互作用や水素結合、水和状態など、生体の状態を反映する物理情報に敏感に応答する電磁波です。2000年代以降、医療や生命科学への応用を目指した研究が世界的に進められてきました。これまでの研究では、がん組織、創傷、血液、細胞、DNA、タンパク質など様々な対象で有望な結果が報告されてきました。しかし、可視光や近赤外光を用いた光学顕微鏡に比べると、テラヘルツ技術の実利用は以下の技術的課題が存在していたため、大きく遅れていました。
　・空間分解能※2が低いこと
　・水による強い吸収によって感度が低下すること
　・計測速度が遅いこと
　・装置が大型で高コストになりやすいこと
　また、先行研究では、テラヘルツ信号によって観測された信号の違いが病気特有の情報ではなく、単に水分量の違いを反映している可能性が指摘されるなど、テラヘルツ信号の観測解釈に懐疑的な見方も多く、「測定できた」という段階にとどまる研究も少なくありませんでした。そのため、テラヘルツ波が生体のどのような情報を実際に捉えているのかを検証する研究が求められていました。

（２）新たに実現しようとしたこと、明らかになったこと
　本研究では、テラヘルツバイオフォトニクス※3分野の研究動向を体系的に整理し、この分野の発展を妨げてきた本質的課題と、それを克服するための技術進展を明らかにしました。
　まず、テラヘルツバイオフォトニクス研究の歴史を俯瞰し、分野の停滞要因の本質的課題を以下の４つとして再定義しました。
　（１）空間分解能の不足
　（２）水への強い吸収による感度不足
　（３）計測速度の遅さ
　（４）装置の大型化
　次に、これらの課題を克服するための技術進展を整理しました。特に、テラヘルツ時間領域分光法※4による分光技術、テラヘルツ顕微鏡を使ったイメージング技術、テラへルツメタマテリアル※5を使ったセンシング技術が、どのように進展し、どの課題の解決に寄与していくのかを体系的に整理しました。　
　例えば、テラヘルツ時間領域分光法による高精度な分光技術が進展することで、生体の水和状態などの変化を定量的に評価することが可能となり、テラヘルツ信号の解釈の信頼性向上に寄与します。また、テラヘルツ顕微鏡技術の進展により、従来課題であった空間分解能の向上が進み、現在では、細胞、分子、微細構造レベルでの観察が可能になりつつあります。さらに、テラヘルツメタマテリアルを用いたセンシング技術は、テラへルツ波の電場を局所的に強く集中させることで、微量な生体物質の検出感度を高め、小型・高感度なバイオ分析チップへの応用が期待されています。
　特に、筆者らがテラヘルツバイオフォトニクス応用の要となる技術として開発を進めているテラヘルツ点光源顕微鏡※6は、これまでのテラへルツ計測の主要課題であった上記４つ（空間分解能、感度、計測速度、装置サイズ）を同時に克服する技術として位置づけられ、細胞レベルでの生体計測や微量試料分析への応用可能性にも言及しています。
　さらに、皮膚がん診断や創傷評価では、すでに臨床応用を見据えたテラへルツ診断装置も進みつつあることを示し、比較的早期の実用化が期待される応用分野として、医療分野での社会実装に向けた現実的なシナリオを提示しました。
　本研究により、テラヘルツバイオフォトニクス研究は、単に「測れるかどうか」を示す段階から、テラヘルツ波が生体のどのような情報を捉えているのかを検証しながら実用化へと進む段階に入りつつあることが明らかになりました。

（３）研究の波及効果や社会的影響
　本研究は、テラヘルツバイオフォトニクスという新しい研究領域の可能性を社会に広く示すものです。テラヘルツ技術は、非侵襲・ラベルフリーで生体情報を取得できる可能性を持つため、将来的には皮膚がん診断、創傷評価、生体組織分析、微量バイオ分析などの医療分野への応用が期待されています。また、メタマテリアルセンサーやマイクロ流路技術との統合により、小型で高感度なバイオ分析チップの開発にもつながる可能性があります。こうした技術は医療だけでなく、創薬、食品、環境、半導体、バイオ産業など幅広い分野への応用が期待されます。
　さらに、テラヘルツ技術は、大きなマーケットを担うバイオ産業の一翼を担うことが期待されています。本研究は、テラヘルツバイオフォトニクス技術がこのバイオ産業の開拓に貢献できる具体的な道筋を明らかにしたものです。
　加えて、テラヘルツバイオフォトニクスは物理学、光工学、電子工学、生命科学、医学などが交差する学際分野であり、本成果の社会発信により、新しい研究コミュニティの形成や産学連携の加速が期待されます。

（４）課題、今後の展望
　テラヘルツバイオフォトニクスは大きな可能性を持つ一方で、依然としていくつかの課題が残されています。特に、生体内でのテラヘルツ信号の起源をより正確に理解すること、計測装置の小型化・高速化・低コスト化を進めることなどが重要です。今後は、顕微鏡技術やセンサー技術のさらなる発展に加え、AIによるデータ解析や医療機関との連携を進めることで、実際の医療現場への応用が期待されます。また、近年急速に発展しているナノフォトニクスやメタマテリアル技術との融合により、これまでにない高感度な生体計測技術が生まれる可能性があります。

（５）研究者のコメント
　テラヘルツ波は長年、医療や生命科学への応用が期待されながらも、実用化には多くの課題が残されていました。本研究では、これまでの研究を整理し、分野が直面している本質的課題とその解決に向けた技術の方向性を示しました。テラヘルツ技術が、将来の医療や生体計測を支える新しい技術として発展することを期待しています。また、「テラヘルツ波」をより身近に扱える未来社会の実現に向けた重要な指針となる論文になることを期待しています。

（６）用語解説
※1　テラへルツ波
周波数が約1テラヘルツ（1兆ヘルツ）付近にある電磁波の総称で、光と電波の中間に位置する。波長は約0.3ミリメートルで、光のように直進しやすく、電波のように物質を透過する性質を併せ持つ。また、生体内の水や分子の動きに敏感に反応する特徴がある。1光子のエネルギーはX線の約100万分の1と小さく、生体にダメージを与えにくい非侵襲計測が可能とされる。医療・生命科学、半導体検査、食品品質管理、次世代通信など幅広い分野での応用が期待されている。

※2　空間分解能
どれだけ細かい構造を見分けられるかを示す指標。空間分解能が高い（良い）ほど、小さな対象（細胞や微細構造）をよりはっきりと観察することができる。

※3　テラヘルツバイオフォトニクス
テラヘルツ波を利用して、生体組織、細胞、分子などの状態を計測・分析する研究分野。テラヘルツ波は水和状態や分子間の相互作用などに敏感に反応するため、生体の状態を非侵襲・非破壊で調べられる可能性がある。医療診断、生体計測、バイオ分析などへの応用が期待されている学際的な研究領域である。

※4　テラへルツ時間領域分光法
テラヘルツパルスを発生させ、物質を透過・反射した波形を時間領域で測定することで、物質の吸収特性や屈折率などを調べる計測手法。テラヘルツ領域の代表的な計測技術であり、物質の構造や分子振動の情報を得ることができるため、生体分子や材料の分析に広く利用されている。

※5　メタマテリアル
自然界には存在しない特殊な電磁特性を人工的に実現するために設計された微細構造材料。電磁波の共鳴や電場増強などの効果を利用できるため、センサーや光学デバイスなどに応用されている。テラヘルツバイオセンサーでは、メタマテリアル構造によって電場を強く集中させることで、微量な生体物質を高感度に検出できる可能性がある。

※6　テラへルツ点光源顕微鏡
局所的にテラヘルツ波を発生させ、その微小なテラヘルツ光源を走査することで試料を観察する顕微鏡技術。従来のテラヘルツ計測よりも高い空間分解能で測定できるため、細胞や微小構造などの生体試料を詳細に観察できる可能性がある。

（７）論文情報
雑誌名：Journal of Physics Photonics
論文名：Recent advances and emerging directions in terahertz biophotonics
執筆者名（所属機関名）：Kazunori Serita (Waseda University), *Masayoshi Tonouchi (Okayama University)
掲載日時：2026年5月29日
DOI：https://doi.org/10.1088/2515-7647/ae7490
*：責任著者

（８）研究助成
研究費名：JST創発的研究支援事業
課題番号：JPMJFR2029
研究課題名：近接場テラヘルツ励起プローブ顕微鏡による１細胞・１分子分光イメージング解析とその応用
研究代表者名（所属機関名）：芹田和則（早稲田大学）

研究費名：JSPS科学研究費助成事業基盤研究B
課題番号：JP25K01294
研究課題名：高分解能テラへルツ内視鏡の開発
研究代表者名（所属機関名）：芹田和則（早稲田大学）

研究費名：JSPS科学研究費助成事業基盤研究A
課題番号：JP23H00184
研究課題名：局所場における光テラヘルツ波変換モデルリングと半導体分析応用
研究代表者名（所属機関名）：斗内政吉（岡山大学）