大地震発生直前に観察される電離層異常発生の物理メカニズムを発見―地殻破壊時に粘土質内の水が超臨界状態となることが鍵―
梅野健 情報学研究科教授、水野彰 同研究員、高明慧 同専門業務職員（研究当時）らの研究グループは、大地震発生直前に観察される電磁気学的異常を地殻破壊時の粘土質内の水が超臨界状態であることにより説明する物理メカニズムを発見しました。今まで、2011年東北沖地震、2016年熊本地震などの大地震発生直前に震源付近の電離層上空に異常が観測されたことが報告されていましたが、なぜ大地震発生直前の電離層に異常が生じるかを明確に説明する物理モデルの報告はなく、幾つかの仮説が提唱されているのみでした。 本研究グループは、プレート境界面には、すべりやすいスメクタイトなどの粘土質が存在し、その粘土質の中にある水が地震発生前の高温高圧下で超臨界状態となり、電気的な性質が通常の水と異なり絶縁性となり、電気的特性が急に変化することで電磁気学的異常が生成することを初めて提案し、電離層への影響を大気の静電容量によりモデル
Sr2RuO4での「パインズの悪魔」の観測 67年前に予言された金属の奇妙な振る舞いの発見
※ 本文および「詳しい研究内容について」（PDF）を一部修正しました。（2023年8月17日） 1956年に米国の理論物理学者デイヴィッド・パインズは、固体中の電子の奇妙な状態を予言しました。通常、電子は質量と電荷を持ちますが、パインズは電子が結合して、質量がなく、電気的に中性で、光と相互作用しない複合粒子を形成できると考えました。彼はこの新しい粒子を「特異な電子の運動をになう粒子」という言葉の頭文字をとって「DEM-on」（悪魔）と名付けました。しかしながら、これまでこの粒子が実際に観測されたことはありませんでした。 この度、前野悦輝 高等研究院連携拠点教授（豊田理化学研究所フェロー）、ピーター・アバモンテ イリノイ大学アーバナ・シャンペーン校教授らの研究グループは、「パインズの悪魔」が予言されてから67年後、ついにそれを発見しました。物質の電子モードを直接励起する特別な手法を用いて、ス
スピン自由度を持つ超伝導の実験的同定－スピン三重項超伝導多重相における新現象－
金城克樹 理学研究科博士課程学生（現：東北大学）、藤林裕己 同修士課程学生（研究当時）、松村拓輝 同修士課程学生、堀文哉 同博士課程学生、北川俊作 同助教、石田憲二 同教授の研究グループは、東北大学、九州大学、フランス原子力庁との共同研究から、スピン三重項超伝導体における超伝導スピンの回転を微視的に世界で初めて明らかにしました。 超伝導状態は、2つの電子がペアを組むクーパー対と呼ばれる量子力学的な波動状態として理解されます。電子にはスピンと軌道の自由度があるので、クーパー対も同様にスピンと軌道の自由度を持ちますが、今まで発見されたほとんどの超伝導体はスピンおよび軌道の自由度をもたない状態でした。一方で、スピンまたは軌道の自由度をもつ超伝導状態を考えると、わずかな外部パラメータの変化によってさまざまな超伝導状態となる超伝導多重相が期待でき、理論的研究がなされてきました。しかし候補となる超伝導
深海で落ち葉を紡ぐイソメの生態を解明―河川流入した照葉樹落葉を巣材と食物に利用―
山守瑠奈 フィールド科学教育研究センター助教（瀬戸臨海実験所）、加藤真 人間・環境学研究科教授、鳥羽水族館 森滝丈也氏らの研究グループは、深海に生息する多毛類クシエライソメAnchinothria cirrobranchiata（ナナテイソメ科）が、河川から海へと流入した照葉樹林の落ち葉を巣材や食物として利用することを解明しました。 ナナテイソメ科は自ら分泌した糸と周囲の堆積物を用いて、筒状の巣を作ります。その中で、クシエライソメは巣材に必ず落ち葉を使います。今回の調査では、鳥羽水族館の底引網調査で採集されたクシエライソメについて、巣材に使われた落ち葉の種類と行動を詳しく観察し、また、遺伝子情報から進化の道筋を調べました。その結果、クシエライソメは河川下流域に広がる照葉樹林の落ち葉を利用していること、また、その落ち葉を巣材だけでなく食物としても利用していることがわかりました。本結果は、河川
脳型人工知能の実現に向けた新理論の構築に成功―ヒントは脳のシナプスの「揺らぎ」―
寺前順之介 情報学研究科准教授、坪泰宏 立命館大学准教授の共同研究グループは、生物の脳のように揺らぐニューロンとシナプスで学習を実現する新たなニューラルネットワークの構築に世界で初めて成功しました。ニューラルネットワークは現在発展を遂げている人工知能の基盤技術であり、生物の脳をヒントに提案されましたが、最適化という緻密な計算を必要とするため、脳のニューロンやシナプスが示す強い「揺らぎ」とは整合しない問題がありました。この「揺らぎ」とは、脳ではニューロンやシナプスが、あたかもランダムに、つまり確率的に動作することを意味し、最適化のような緻密な計算とは一致しないようにみえます。 本研究では「脳の学習は最適化ではなく、適切な具体例を生成するサンプリングではないか」と考えることでこの問題を解決し、揺らぎによって最適化なしで学習するニューラルネットワークの構築に成功しました。さらに、この新しいニュー
今後の京都大学オープンコースウェアについて
京都大学オープンコースウェア（OCW）では、本学で行っている授業や公開講座、国際シンポジウムなどの動画等を広く公開し、6,000件を超えるコンテンツを学内外の多くの方々にご利用いただいています。このOCWは、全学的な事業として、これまで高等教育研究開発推進センターにおいて運用してきましたが、同センター廃止後の本年10月以降も、公開されてきたコンテンツは維持することとしています。 そしてこのたび、OCWをより質の高いものとして系統的かつ積極的に発信していくため、「今後の京都大学オープンコースウェアに関するタスクフォース」を設置し、年内に結論を出すことを目指して全学的検討を始めたところです。 本学としては、より多くの方々が大学の知的資産を利用しやすくなるような環境を再構築していきますので、引き続きご支援のほどよろしくお願いします。 令和4年9月16日 京都大学
文法を操るシジュウカラは初めて聞いた文章も正しく理解できる
鈴木俊貴 生態学研究センター研究員らの研究グループは、鳥類のシジュウカラが文法のルールを当てはめることで、初めて聞いた文章（鳴き声の組み合わせ）であっても正しく理解できることを明らかにしました。 本研究成果は、2017年7月28日午前1時に米国の学術誌「Current Biology」にオンライン掲載されました。 研究者からのコメント 私たちは、初めて読んだり聞いたりした単語の組み合わせ（文章）であっても、それが文法的に正しいかどうか瞬時に判断し、意味を理解することができます。一方、動物のコミュニケーションは、各種音声に決まった反応を示す単純なものであると考えられてきました。本研究では、鳥類の一種・シジュウカラが文法のルールを当てはめることで、初めて聞いた鳴き声の組み合わせも正しく理解できることを明らかにしました。本成果は、動物のコミュニケーション能力の柔軟性を明らかにしただけでなく、ヒト
スズを含むペロブスカイト太陽電池：23.6%の世界最高効率を達成―ペロブスカイト薄膜の上下表面構造修飾法を開発―
若宮淳志 化学研究所教授、シュアイフェン・フ 同博士課程学生、リチャード・マーディ 同講師、中村智也 同助教、ミンアン・チョン 同助教、山田琢允 同特定助教、半田岳人 元特定助教、金光義彦 同教授、東レリサーチセンターの松田和大 氏、理化学研究所の中野恭兵 博士、但馬敬介 同チームリーダー、および丸本一弘 筑波大学准教授らの共同研究グループは、スズ-鉛混合系ペロブスカイト薄膜の上下を表面修飾する手法（パッシベーション法）を開発しました。 これにより、電圧のロスを理論限界まで低減することに成功し、スズを含むペロブスカイト太陽電池で世界最高値となる23.6%の光電変換効率を達成しました。 本研究成果は、2022年4月12日（現地時刻）に国際学術誌「Energy & Environmental Science」にオンライン掲載されました。
一般相対性理論におけるエネルギー概念の革新 －ブラックホールの新しい描像と新しい保存量－
青木慎也 基礎物理学研究所教授、横山修一 同特任助教、大野木哲也 大阪大学教授らの研究グループは、一般相対性理論発見当初から懸案であった一般の曲がった時空において正しいエネルギーの定義を提唱しました。さらにその定義を自然に拡張することで宇宙全体からなる系で、エネルギーとは異なる、別の新しい保存量が存在することを理論的に示しました。 アインシュタインが提唱した一般相対性理論においてエネルギーを含め観測される量は一般座標変換で不変な量でなければなりません。ところが一般相対性理論提唱当初から一般座標変換で不変なエネルギーの定義に困難があったため、その困難を回避しながらエネルギーを計算する様々な試みが行われてきました。本研究グループは、重力の量子論を研究する過程で一般座標不変なエネルギーの定義を発見しました。そしてこの定義をシュワルツシルトブラックホールに適用することで、ブラックホールは特異点に物
3000年前にあったサメの襲撃 －岡山県の縄文貝塚から世界最古の記録－
中務真人 理学研究科教授らの研究グループは、津雲貝塚（岡山県）から発掘された人骨の1体（約3000年前）について、骨格に残された無数の傷の成因をサメの襲撃と特定しました。 漁撈・航海の開始以来、サメによる被害は､稀であっても続いてきたと考えられます。サメによる被害は古代ギリシアより記録にありますが、先史時代の考古学的証拠は非常に限られます。これまでプエルトリコで発掘された1000年前の人骨が世界最古の直接証拠でした。 1919年に津雲貝塚から発掘され本学に保管されている人骨のうち、1体（約3000年前）の骨格に無数の傷が残されています。傷の性状分析、全身に及ぶ損傷の位置分析から、成因をサメの襲撃と特定しました。骨の残存状況は良好ですが、右下肢、左手など複数要素は完全に欠落し、周囲の残存部位には咬痕も観察されます。襲撃によりほぼ瞬時に死亡したはずですが、死体は回収されて埋葬されています。縄文
ピアノ演奏を楽譜に書き起こす「耳コピAI」 －実用に近いレベルの楽譜生成に初めて成功－
中村栄太 白眉センター特定助教、柴田健太郎 情報学研究科修士課程学生（研究当時）、吉井和佳 同准教授らの研究グループは、ピアノ演奏音声データから楽譜を自動で生成する技術を開発して、実用に近いレベルの楽譜生成に世界で初めて成功しました。 音楽の演奏を聴いて楽譜に書き起こす「採譜」は耳コピとも呼ばれ、特殊な訓練をした人だけがもつ能力です。誰でも好きな曲を楽譜にして演奏などに使えるようにするため、この能力をコンピューターで再現する「自動採譜技術」の研究が行われています。特に、ピアノ演奏の採譜は、音高（ピッチ）とリズムの複雑な組み合わせを認識する必要があり、非常に難しい問題です。本研究では、大量のデータを用いた機械学習と人間演奏のモデルに基づく方法で、ピアノ演奏の自動採譜の精度を大幅に向上させ、演奏や人による採譜の補助に部分的に用いることができる楽譜の生成に成功しました。今後は、実用化に向けた研究
超高効率な水の電気分解を実現するナノシート状合金触媒を開発 －再生可能エネルギーによる水素社会実現へ大きく貢献－
北川宏 理学研究科教授、草田康平 同特定助教（現・白眉センター特定准教授）、呉冬霜 同特定研究員らの研究グループは、高活性かつ高耐久性を有する水電解触媒の開発に成功しました。 水電解技術は電力エネルギーにより水を分解して化学エネルギーである水素を製造するプロセスであり、特に欧米では再生可能エネルギーを利⽤した水素製造により CO2排出量ゼロ実現へ大きく貢献する技術として大きな注目を得ています。本研究グループは、酸性溶液中で水の完全分解を高活性に⻑時間促進するルテニウム–イリジウム（Ru–Ir）合金電極触媒の開発に成功しました。この触媒は特徴的な珊瑚形状をしたナノ 構造体であり、3 nm（3×10-9 m）程度のRu–Ir合金ナノシートの集合体です。水電解はカソードでの水素発生反応（HER：Hydrogen Evolution Reaction）とアノードでの酸素発生反応（OER：Oxyge
一方向にのみ電気抵抗がゼロとなる超伝導ダイオード効果を発見 －エネルギー非散逸な電子回路の実現に向け期待－
小野輝男 化学研究所教授、安藤冬希 同博士課程学生（研究当時）らの研究グループは、柳瀬陽一 理学研究科教授、荒川智紀 大阪大学助教らと共同で、非対称構造を有する超伝導人工格子において、一方向にのみ電気抵抗がゼロとなる超伝導ダイオード効果を初めて観測しました。 ダイオードとは、順方向に電流をよく流す一方で逆方向にはほとんど流さない特性を持つ素子であり、整流器・混合器・光検出器など数多くの電子部品に半導体ダイオードが利用されています。しかし、半導体の電気抵抗はゼロでない有限の値を持つため、各部品におけるエネルギー損失の問題が避けられません。そこで、半導体ではなく電気抵抗ゼロの超伝導体にダイオードの特性を付与すること、即ち超伝導ダイオードの実現が望まれていました。 本研究では、ニオブ（Nb）層、バナジウム（V）層、タンタル（Ta）層から構成される非対称構造を有した超伝導人工格子において、臨界電流
冥王星の大気の崩壊が急速に進行している可能性を示唆 －星を隠す瞬間の観測によって初解明－
有松亘 理学研究科研究員らの研究グループは、ハワイ・ハレアカラ山頂の東北大学T60望遠鏡を使用して、2019年7月に冥王星によって恒星が隠される「掩蔽 (えんぺい) 」とよばれる現象の観測に成功しました。掩蔽観測データを詳細に解析した結果、掩蔽観測時の冥王星の大気圧が2016年の観測結果と比べて約20%低下したことを発見しました。 1988年に冥王星の大気が発見されて以来、その大気圧は単調に上昇しつづけてきましたが、本結果はこれまでの観測傾向とは真逆の変化を示しています。今回発見された急速な大気圧の低下は理論モデルでも予測されておらず、現在の冥王星では予想外のペースで大気の主成分である窒素ガスが表面に凝結して凍りつき、大気の崩壊が進んでいる可能性があります。今後も恒星掩蔽を継続的に観測することで、いまだ謎の多い冥王星の大気の特性と今後の運命が明らかになると期待されます。 本研究成果は、20
カエルとヘビの膠着状態のメカニズムを説明 －双方にとって後手に回って行動することが有利となる－
西海望 理学研究科 博士課程学生（現・基礎生物学研究所・日本学術振興会特別研究員）、森哲 同准教授は、カエルとヘビが対峙したまま動きを止める現象が、双方の適応的な意思決定によって成り立つことを明らかにしました。 捕食者と被食者が対峙したとき、先手を取った側が有利であると一般的に考えられてきました。しかし、トノサマガエルとシマヘビにおいては、先手で動き始めると相手の対抗手段に対して脆弱になってしまうことが明らかになりました。そして、双方ともに後手に回ろうとした結果、我慢比べのような膠着状態が生じうることが示されました。また、この先手が不利となる状況の成立は両者間の距離に依存しており、トノサマガエルとシマヘビは、距離に応じて先手を取るかどうかを適切に選択していることが明らかになりました。 本研究成果は、捕食者と被食者の戦略に新たな視点を提起するものです。また、恐怖で動けないことの喩えとして用い
教職員に対する懲戒処分について（2020年3月31日） — 京都大学
本学は、以下の事案について、本学人事審査委員会の審議を踏まえて、国立大学法人京都大学時間雇用教職員就業規則に基づき、iPS細胞研究所非常勤職員に対して懲戒処分を行いました。 本事案の概要は、以下のとおりです。 無断で教授のパソコンを操作し、教授個人宛の機密情報の記載されたメールを開封し閲覧した。 無断で教授の机から機密書類を持ち出し、スキャンしてデータを取得した上で、書類を返却した。 大学の物品であるオーブンレンジについて、購入後数カ月で不具合がないにもかかわらず、大学に無断でメーカーに処分を依頼し、処分した。 教授室に盗撮ビデオカメラを設置して盗撮した。盗撮に関しデータ消去を指示したが、盗撮のデータを削除せず、他の教職員もアクセス可能な共有フォルダに保存していた。 業務上の必要がないにもかかわらず、休日に大学のセキュリティエリアに侵入し、その際、許可なく大学生の子供も同エリアに立ち入らせ
最古のオーロラ様現象記録（紀元前660年前後）の発見 －アッシリア占星術レポートの解析－
海老原祐輔 生存圏研究所准教授、三津間康幸 筑波大学助教、早川尚志 大阪大学・日本学術振興会特別研究員（兼・英国科学技術施設研究会議・ラザフォード・アップルトン研究所客員研究員）、三宅芙沙 名古屋大学准教授の研究グループは、紀元前8世紀から紀元前7世紀に楔形文字、アッカド語で粘土板に記されたアッシリア（現・イラク北部）占星術レポートを解析し、近代観測との比較検討の上で、オーロラ様現象の記録を3点同定しました。 本研究グループは大英博物館に所蔵される粘土板の模写、楔形文字の翻字、英訳を行い、これらの記録をおよそ紀元前680年～紀元前650年のものと位置付けました。これらは従来知られていた最古のオーロラ記録より100年前後古いものです。 本研究は、オーロラおよび太陽活動記録の歴史を100年前後更新しただけでなく、紀元前660年頃における、イラクのような低緯度地域でオーロラが見えるほどの高い太陽
野生チンパンジーがヒョウの獲物を食べることを初めて観察 －人類の祖先は肉食獣から獲物を奪っていたか－
中村美知夫 理学研究科准教授らの研究グループは、野生チンパンジーがヒョウの獲物を手に入れて食べるところを世界で初めて観察しました。さらに、本調査地（タンザニア、マハレ山塊国立公園）のチンパンジーがこれまでに動物の屍体と遭遇した事例をまとめた結果、屍肉を食べるのに重要な条件は「新鮮さ」と「食べ慣れた動物であること」で、「ヒョウが近くにいそうかどうか」は影響していない可能性が示唆されました。 これまで、人類（＝チンパンジーと分かれた後の直立二足するヒト科の系統）が協力や言語を進化させる上で、肉食獣から獲物を横取りする「対峙的屍肉食」が重要であったと考えられてきました。ヒト（＝ホモ・サピエンス一種のみ）と最も近縁なチンパンジーはそうしたことをする証拠がなかったからです。しかし、本研究から、チンパンジーが、状況によってはヒョウから獲物を横取りしうる可能性が示されました。この場合、対峙的屍肉食の起源
日本人の表情がエクマンの理論とは異なることを実証 －世界で初めて日本人の基本6感情の表情を報告－
佐藤弥 こころの未来研究センター特定准教授らの研究グループは、日本人65人を対象として、表情の表出を調べ、日本人の表情が心理学研究において著名なエクマン博士の理論とは異なることを実証しました。 表情は感情を表すメディアで、人のコミュニケーションに不可欠です。エクマンは、感情を表す普遍的な表情があるという理論を提案しました。理論は、観察や直感に基づいていましたが、基本感情の表情表出を実証的に調べた先行研究は、この理論を部分的にしか支持していませんでした。さらに、そうした研究は今まで、西洋文化圏でしか実施されていませんでした。 本研究では、被験者は基本6感情（怒り・嫌悪・恐怖・喜び・悲しみ・驚き）のシナリオに基づいて表情を表出しました。その結果、写真条件ではターゲットの感情が明確に表出されましたが、シナリオ条件では幸福と驚きの条件でしかターゲット感情ははっきりと表出されませんでした。さらに、写
地下の菌類のネットワークが森林の安定と変化の原動力であることを解明 －なぜ森林ではさまざまな樹木が共存でき、時間とともにその姿を変えるのか－ — 京都大学
門脇浩明 学際融合教育研究推進センター特定助教（兼・フィールド科学教育研究センター連携助教）、山本哲史 理学研究科助教、東樹宏和 生態学研究センター准教授らの研究グループは、大規模野外操作実験によって、地下の菌類のネットワークが生み出す土壌環境の変化が森林を形作る重要な要因であることを明らかにしました。 土壌微生物の一大グループである菌根菌は、植物の根に住みつき、菌根共生と呼ばれる植物との栄養のやりとりをしていることが知られていたものの、実際に、菌根菌のはたらきが森林動態とどのように関連しているのかは分かっていませんでした。本研究によって、菌根菌がつくりだす地下のネットワークやそれが引き起こす環境変化によって異なる樹木の種類が共存できたり、特定の樹種が優占するようになったりすることが分かりました。 本研究成果によって、なぜ森林では多様な種の樹木が共存できるのか、また、なぜ植生が時間とともに
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