東京大学とマックス・プランク生物サイバネティクス研究所の研究グループは、マウスがネオンカラー錯視を見ていることを初めて実証した。オンカラー錯視とは、実際には存在しない色や光が見えるという現象で、今回の研究でマウスが人間と同様に錯視を経験することが示された。

研究グループはまず、ネオンカラー錯視によって生じる見かけ上の明るさの変化に、マウスの瞳孔が反応することを確認した。これは、ヒトと同様にマウスが錯視を見ている可能性を示しているという。また、オプトジェネティクスと脳の侵襲計測を組み合わせて、錯視がどのように脳によって処理されるかを調べた。その結果、特に、第一次視覚野のニューロンが高次視覚野の活動によってどのように影響を受けるかを明らかにし、錯視に対する高次視覚野の重要な役割を確認した。

この発見は、視覚情報の処理における高次の神経活動がどのように錯視を引き起こすかを理解する上で新たな洞察を提供し、視覚錯視の研究だけでなく、視覚に基づく神経障害の治療法開発にも寄与する可能性がある

研究成果は4月23日、ネイチャー・コミュニケーションズ（Nature Communications）にオンライン掲載された。

（笹田）

名古屋工業大学と海洋研究開発機構の研究グループは、2040年には日本の大都市圏で熱中症による搬送者数が2010年代に比べて2倍になるとの予測を発表した。2040年には日本の大都市圏の人口は現在と変わらない、あるいはやや減少すると見られているが、平均気温の上昇と高齢化によって熱中症による搬送者数が現在と比べて大きく増加するとしている。

研究グループは今回、2040年に全球平均気温が現在比で2℃上昇すると仮定し、東京、大阪、名古屋の3大都市圏における2040年の熱中症による搬送者数を予測した。その際に、名古屋工業大学が数値人体モデルを利用して開発した体内温度上昇及び発汗量解析手法を利用した。

また、海洋研究開発機構はデータ統合・解析システムで公開されている将来の気象予測データ「SI-CAT DDS5TK」を利用して、緩和努力に追加がないと仮定した場合の気温上昇を推定。その結果、2040年代の熱中症搬送者数は、2010年代に比べて平均で2倍となり、特に梅雨明け（7月下旬）から8月上旬に熱中症搬送者数が増加することが分かった。

研究成果は1月13日、エンバイロメンタル・リサーチ（Environmental Research）誌にオンライン掲載された。真夏日に医療資源がひっ迫する可能性があるといい、将来の医療体制の整備と啓発活動が必要だとしている。

（笹田）

海洋研究開発機構、東北大学、気象庁気象研究所などの共同研究チームは、大気中メタン濃度の変化に対し、化石燃料および微生物起源のメタン放出がそれぞれどのように影響したか観測データとモデルを組み合わせて解析する新たな手法を開発。1990年代から2010年代にかけて微生物起源のメタン放出が顕著に増加しており、廃棄物埋め立ておよび農業・畜産業の寄与が75％を占めることがわかった。

研究チームは今回、メタン（CH4）の放出源はそれぞれ特徴的な同位体比を持つことに着目。メタン濃度に加えてメタン同位体比を大気化学輸送モデルに新たに導入し、過去30年間の大気中のメタン濃度の変動の要因となった主要な放出部門を特定した。

その結果、特に1990年代から2000年代初頭に化石燃料起源のメタン放出が顕著に減少し、その後はほぼ一定であったことが明らかになった。さらに1990年代から2010年代にかけて微生物起源のメタン放出が顕著に増加しており、その大部分は廃棄物埋め立てと畜産によるものであることが判明。湿地からのメタン放出は年々の変動に大きく寄与しているが、全放出量の増加に占める割合は比較的小さいこともわかった。

これらの分析結果は、1990年代から2010年代にかけて石油および天然ガス、シェールガス採掘に伴うメタン漏出の増加を指摘する既存の推定結果とは異なるものであり、将来における、より効果的な温暖化の緩和策立案に資する情報となることが期待される。研究論文は、コミュニケーションズ・アース・アンド・エンバイロンメント（Communications Earth & Environment）に2024年4月17日付けで公開された。

（中條）

京都大学の研究チームは、大地震発生直前に観察される震源付近の電離層上空の電磁気学的異常の発生を説明する物理メカニズムを提案。同メカニズムに基づいて、電離層への影響を大気の静電容量によってモデル化し、モデルから予測される生成電場の大きさと観測されている地震発生前の電離層の伝搬異常の速度変化に整合性があることを示した。

最近の大きな地震の震源付近の地質調査から、プレートの境界面には、すべりやすいスメクタイトなどの粘土質が存在しており、水分も含まれている可能性が報告されている。京大の研究チームによると、その粘土質の破砕層内部にある水が地震発生前の高温高圧下で超臨界状態になり、絶縁性となって比誘電率が大きく低下することで、摩擦などで電荷が発生。この電荷によって破砕層間の電圧上昇が起こり、この電圧上昇分が大気の静電容量を介して電離層に伝わるという。

同チームは、このとき破壊層に蓄えられる電荷とエネルギーが、電離層の擾乱を引き起こすに足りる値であることを、破壊層の最大電圧の見積もりから推定。さらに、超臨界条件付近で水・粘土混合物が帯電する可能性を予備的な実験で示した。

研究論文は、国際学術誌「プラズマ環境科学技術国際ジャーナル（International Journal of Plasma Environmental Science and Technology）」に2024年3月19日付けでオンライン掲載された。

（中條）

東北大学、日本原子力研究開発機構の共同研究チームは、電子の量子状態が持つ「電子の宇宙」に相当する量子計量を、室温、卓上の磁性体中で実験的に制御することに成功。従来法則から外れた特異な電気伝導を検出し、これが制御された量子計量の証拠であることを解明した。一般相対性理論の効果として、強い重力の働く宇宙空間では直進する光の経路が、「計量」と呼ばれる、時空のひずみに沿って曲がることが知られており、同様の現象が、物質中の電子の流れである電気伝導でも見られると理論的に予測されている。

研究チームは今回、スピン（個々の原子が持つ磁気）が三角形状に配位し、全体として磁力は持たないが、磁力を示す物質と類似した電気伝導の特性を持つとして注目されている「カイラル反強磁性体」に着目。カイラル反強磁性体の一種であるマンガン・スズ合金（Mn₃Sn）と白金（Pt）の積層薄膜において、非オーム的な電気伝導の一種である「非線形ホール効果」の信号を実験で捉えた。

研究チームは、理論モデルを用いた計算により、測定された非線形ホール効果が電子の量子計量を起源として現れたものであることを解明。磁場方向や温度を変えることでMn₃SnとPtの界面のスピンの構造が変化し、それに伴って電子の波動関数に内在する量子計量が変化すると考えることでのみ、実験結果を説明できることを明らかにした。さらに、この量子計量に基づき理論的に試算される非線形ホール効果が、今回の実験結果と一致することを示した。

同チームによると、昨年米国のチームが極低温、高磁場での量子計量の制御が報告されたが、今回の研究は室温、低磁場（卓上）で実現した点に革新性があり、得られた知見が今後、整流器やセンサーなどの新規量子スピンデバイスへと発展していくことが期待されるという。研究論文は、ネイチャー・フィジクス（Nature Physics）に2024年4月22日付けで掲載された。

（中條）

東京大学とカリフォルニア大学ロサンゼルス校（UCLA）の共同研究チームは、米国の高齢者77万人以上の入院データの分析した結果、女性医師に治療された患者の方が、男性医師に治療された患者よりも死亡率や再入院率が低い傾向にあることを明らかにした。ただし、女性医師の治療によるメリットは、女性患者の方が男性患者よりも大きかった。

研究チームは今回、65歳以上の高齢者のほぼすべてが加入する医療保険であるメディケア診療報酬データに対し、バイアスを省いた因果関係の分析を可能とする「自然実験」の手法を適用。2016年から2019年の間に4万2114人の医師が治療した77万6927人の患者について、女性医師と男性医師が治療した緊急入院患者のアウトカム（30日患者死亡率、30日再入院率）を比較した。

その結果、入院後30日以内の統計的補正後の死亡率は、女性患者では、女性医師に治療された場合8.15％、男性医師に治療された場合8.38％と、女性医師のほうが0.24ポイント統計学的に有意に低いことがわかった。一方、男性患者では、女性医師に治療された場合は10.23％、男性医師に治療された場合は10.15％と、女性医師の方が死亡率が低い傾向はあるものの、統計学的に有意な差はなかった。また、再入院率についても同様の傾向が認められた。

研究チームによると、米国でも日本と同様に、女性医師はいまだ少数派で、女性患者が女性医師に診てもらう機会は不足しており、今回の結果は、医療現場の女性医師の割合を増やすことで患者の予後が改善する可能性を示しているという。研究論文は米国内科学会のアナルズ・オブ・インターナル・メディシン （Annals of Internal Medicine）のオンライン版に2024年4月23日付けで掲載された。

（中條）

東京工業大学の研究チームは、従来の材料を超える非常に高い酸化物イオン伝導度と高い安定性を示すオキシハライド（酸素およびハロゲンを含む物質）の新物質群を発見した。高い酸化物イオン伝導度を示す温度を従来材料より大幅に低くできるため、 電解質に固体を用いる固体酸化物形燃料電池の動作温度の低温化とコスト削減につながると期待される。

研究チームが今回発見した新しい酸化物イオン伝導体は、燃料電池での実用化の目安とされる酸化物イオン伝導度を、従来の実用材料（644℃）よりも大幅に低い温度（431℃）で示す。さらに、10⁻⁴～10⁻¹⁸気圧の酸素分圧範囲で電気伝導度が一定で、発電効率を落とすような電子伝導を示さないうえに、化学的に非常に安定であるという。

同チームは、酸化物イオン伝導度が高い高温条件での結晶構造と、三重蛍石類似層（3つの陽イオン層を含む蛍石類似層）における酸化物イオンの拡散経路を解明。さらに、量子力学に基づいて電子状態を計算する第一原理分子動力学シミュレーションにより、この新材料の酸化物イオン伝導機構を明らかにした。

酸化物イオン伝導体は固体酸化物形燃料電池などへの応用が期待されている。しかし現在用いられている伝導体は動作温度が高く、製造コストや安定性の問題があるため、中温（400～500℃）で高い伝導度と高い安定性を示す酸化物イオン伝導体が求められていた。

研究論文は、米国化学会誌（Journal of the American Chemical Society）の電子版に2024年4月9日付けで掲載された。

（中條）

理化学研究所、東北大学、高エネルギー加速器研究機構などの共同研究チームは、イオントラップに捕獲されたトリウム229（²²⁹Th）の原子核励起状態（アイソマー状態）の寿命を決定することに成功した。既存の原子時計を上回る正確さを持つ原子核時計の実現につながる成果であり、原子核時計による基礎物理定数の恒常性の検証といった物理学の根幹に関わる研究への道を開くことが期待される。

トリウムの同位体であるトリウム229原子核は、基底状態からわずか8.3電子ボルト（eV）のエネルギー領域にアイソマー状態と呼ばれる準安定状態を持つ。このアイソマー状態を利用すると周波数が非常に正確な「原子核時計」を実現できるとされ、近年注目されている。

研究チームは今回、トリウム229を真空中に捕獲する装置を開発。さらに、その装置で捕獲したトリウム229イオンの集団に2％含まれている、原子核がアイソマー状態にあるトリウム229イオンを選択的に検出する独自の技術を開発することで、アイソマー状態の寿命を決定した。

研究論文は、ネイチャー（Nature）に2024年4月17日付けで掲載された。

（中條）

日本電信電話（NTT）の研究チームは、人間の「現在バイアス」に基づく行動パターンを数学的に解析し、目標達成を助ける新たな数理モデルを開発した。現在バイアスとは、目先の利益や損失を過大評価する傾向のことで、このバイアスにより人は短期的な誘惑に屈しやすくなる。この問題を解決するため、研究チームは最適な介入時点と方法を導き出す数理モデルを構築した。

新開発されたモデルは、シミュレーションを実施せずに人間の将来行動を予測可能であり、介入の最適化問題を現実的な時間内で解くことができる。具体的な計算結果として、現在バイアスが弱い人には報酬を一括で提供し、バイアスが強い人には報酬を分割して頻繁に提供することが最適であることを数学的に示した。

研究成果は、カナダのバンクーバーで開催された第38回AAAI人工知能学会（The 38th AAAI Conference on Artificial Intelligence）で発表された。

（笹田）

理化学研究所、東京大学、金沢大学の研究グループは、日本人3256人分の全ゲノムシーケンスデータを解析し、日本人の遺伝的起源と特徴の一部を解明した。研究では、全国7地域（北海道、東北、関東、中部、関西、九州、沖縄）の医療機関で収集した3256人の全ゲノムシーケンスによって得たデータを使用した。

研究チームは、主成分分析を用いて、日本人集団の遺伝的構造を調べた結果、沖縄と本土という明確な二重構造を再現できたことを確認した。また、ASMIXTURE分析により、日本人の祖先が東北、関西、沖縄の三つの地域からの混合で最もよく説明できることが明らかになった。特に、縄文人の遺伝的影響が沖縄で最も高く、関西では漢民族との遺伝的親和性が高いことが判明した。

さらに、アルコール代謝に関連する遺伝子領域が沖縄で弱く表れる一方で、本土ではより強く表れることや、冠状動脈疾患や安定狭心症、アトピー性皮膚炎との遺伝的関連も解析された。日本人の地域ごとの遺伝的特徴を詳しく把握することで、将来的な医療への応用や疾患予防に役立つ洞察を提供する可能性がある。

研究成果は4月17日、サイエンス・アドバンシス（Science Advances）誌にオンライン掲載された。

（笹田）

東京大学の研究チームは、磁性半金属と呼ばれる特殊な強磁性体において、強磁性転移温度、磁気異方性、磁気輸送特性などの性質をゲート電圧で変調し、強磁性転移温度の大幅な上昇、磁気異方性の完全な切り替えなどの変化を観測することに成功した。

電気が流れる磁性体の研究は、スピントロニクスデバイスへの応用展開の可能性から注目されている。研究チームは今回、磁性半金属であることが最近明らかになったテルル化クロムという物質系に着目。ゲート電圧を細かく変化させることでテルル化クロム中に存在する伝導電子の数を精密に制御したところ、強磁性転移温度の大幅な上昇や、面直磁気異方性と面内磁気異方性の完全な切り替え、さらには異常ホール効果と呼ばれる磁気輸送現象の符号反転などの劇的な変化が観測された。

磁性のゲート電圧による変調は、これまで主に半導体に磁性イオンを添加して作られる希薄磁性半導体や鉄に代表される金属磁性体で実現されている。磁性半金属を用いた磁性体ゲートデバイスでは、磁性半金属は存在が希少ということもあり、そのような研究はほとんど実施されてこなかったという。

研究論文は、サイエンス・アドバンシス（Science Advances）のオンライン版に2024年4月12日付けで掲載された。

（中條）

東京工業大学、コロラド州立大学などの共同研究チームは、太陽電池材料として注目される有機-無機ハイブリッドペロブスカイトに、分子イオンを添加することによって新規化合物を合成し、これまで知られていなかった一連の派生構造が形成されることを明らかにした。

FAPbI₃(FA = CH(NH₂)₂)などの有機-無機ハイブリッドペロブスカイト化合物は、太陽電池、蛍光体などさまざまな分野で応用が期待されている半導体材料である。研究チームは今回、ペロブスカイトFAPbI₃のヨウ化物イオン（I^-）の一部を分子性のイオンであるチオシアン酸イオン（SCN^-）に置き換えることで、柱状欠陥が整列した新規化合物FA₄Pb₂I_7.5(SCN)_0.5の合成に成功した。

研究チームはさらに、過去に報告した柱状欠陥を持つFA₆Pb₄I_13.5(SCN)_0.5と合わせて、これらの化合物が、欠陥量に対応する1/n（nは整数）を使ってFA_n+1Pb_n-1I_3n-1.5(SCN)_0.5として系統的に記述できることを見出した（過去の報告はn=5、今回の報告はn=3に該当する）。研究チームによると、有機-無機ハイブリッドペロブスカイトにおいて、欠陥の整列に基づく化合物系列が示された例はこれまでなく、欠陥工学に基づくペロブスカイト探索をさらに推進することで、光機能材料としての発展が期待できるという。

研究論文は、ACSマテリアルズ・レターズ（ACS Materials Letters）誌のオンライン版に2024年4月16日付けで掲載された。

（中條）

東京大学の研究チームは、料理レベルでの持続可能な食生活を探求するために、新たに混合整数計画モデルを構築。同モデルを用いて、料理ごとの栄養価、価格、およびカーボンフットプリントを定量化し、「混合食」が栄養ニーズを満たしつつ環境への影響を低減する、より持続可能な料理であることを明らかにした。混合食とは、食材を肉、魚介、野菜などに分類するとき、単一の食材から成る料理ではなく、さまざまな食材を含む料理を指す。

研究チームは今回、料理レベルでの持続可能性分析に着想を得て、経済学と数学を用いたモデリングのアプローチを導入し、健康、環境、経済の3つの側面から、45種類の料理に関する持続可能な食生活スキームを探求した。味の素株式会社のレシピデータベースを基に選ばれた料理について、カーボンフットプリント（ライフサイクル全体で排出された「温室効果ガスの量」の二酸化炭素換算量）を定量化し、栄養価と価格を評価。さらに、16の食生活シナリオを提示し、異なる料理の組み合わせでカーボンフットプリントを最小限に抑えつつ、個々の栄養ニーズを満たす混合整数計画モデルを構築した。

その結果、牛肉を中心とした料理が最もカーボンフットプリントが高く、豚肉や野菜ベースの料理は低いことや、カーボンフットプリント全体に対して調理による直接的な二酸化炭素排出の影響は小さく、二酸化炭素の主な排出源は原材料の生産過程にあることを明らかにした。また、カーボンフットプリントの高い料理は高価であり、低いものは比較的安価であることも分かった。

研究論文は、サイエンス・アドバンシス（Science Advances）のオンライン版に2024年4月10日付けで掲載された。

（中條）

九州大学、大阪大学、東京医科歯科大学、国立がん研究センターなどの共同研究チームは、早期大腸がんにおける「空間的転写産物解析（ST-seq）」と「シングルセルRNAシークエンス（scRNA-seq）」を統合解析することで、がんと腺腫の境界部において、腫瘍細胞の増殖/免疫抑制に関与する細胞集団を特定し、細胞間の相互作用機構を解明した。

研究チームは、アジア人早期大腸がん患者(5名)と進行大腸がん患者1名の空間的転写産物解析と、公共データベースにおけるアジア人大腸がん患者23名のシングルセルRNAシーケンスデータを用いて、深層生成モデルを活用した統合解析を実施。腫瘍細胞は、免疫寛容（免疫が自己を攻撃しないようにすること）に関わる制御性T細胞と同一の組織内部位に位置しており、がんの進行、細胞移動など様々な機能に関与する「Midkine （MDK）」という分子を介したシグナル経路が関与していることを解明した。

同チームはさらに、MDKは大腸がん早期から発現を認め、MDKシグナル経路が、大腸がんにおける臨床的予後に関与することを明らかにした。これらの知見は、早期大腸がんの診断だけでなく、散発性大腸がんに対する免疫療法の新たな治療標的の開発に役立つことが期待される。研究論文は、イーバイオメディシン（eBioMedicine）に2024年4月9日付けでオンライン掲載された。

（中條）

NTTは、大規模言語モデル（LLM）によって、視覚情報も含めて文書を理解する「視覚読解技術」を実現。同社が研究開発している大規模言語モデル「ツヅミ（tsuzumi）」のアダプタ技術として採用・導入したことを明らかにした。

我々が扱う文書の多くは、テキスト以外に、アイコンや図表、グラフなどの視覚要素を含んでおり、多様な種類・形式が存在する。NTTと東北大学の共同研究チームは今回、文書を画像として捉えて、文書中の文字とその位置情報、画像の特徴を定量的に表現した画像情報、指示テキストを、同一空間上にマッピングする技術を開発。文書画像のマルチモーダルな特徴を、大規模言語モデルにとって解釈しやすい情報として獲得できるようにした。

続いて、文書画像を知識源として、質問応答や情報抽出、文書分類といった12種類の視覚読解タスクを、ヒトの指示を基に遂行するデータセットを構築。大規模言語モデルが、文書の内容を視覚と言語を融合して理解できるようにした。その結果、未学習のタスクにおいても、目的タスクで学習をした教師あり学習モデルやGPT-4（テキスト入力のみ）、画像を理解できる大規模言語モデルである「LLaVA」に匹敵または凌駕する高性能を達成できたという。

研究内容は、2024年2月20～27日にカナダ・バンクーバーで開催された「第38回人工知能に関するAAAI年次会議（The 38th Annual AAAI Conference on Artificial Intelligence：AAAI2024）において発表された。

（中條）

理化学研究所、東京農工大学、慶應義塾大学の共同研究チームは、加齢に伴って起こる多様な脂質代謝の変化をさまざまな臓器、性別の違い、腸内細菌の有無など多角的な観点から捉え、加齢代謝変容とその分子機序の一端を明らかにした。今回得られた基礎的な知見は、ヒトの加齢に伴う脂質代謝変容と疾患リスクとの関連に係る機序の理解につながることが期待される。

研究チームは今回、脂質代謝物の構造とその存在量を網羅的に捉える手法である「ノンターゲット リピドミクス技術」を開発し、動物組織に5000種類以上の多様な脂質代謝物が存在することを実証。同手法を異なる生育段階のマウスに適用することで、さまざまな臓器・細胞・血液に含まれる脂質の多様性、および加齢に伴う変化を網羅的に捉えた“地図”とも言える「リピドーム アトラス」を構築した。さらに、同アトラス構築の過程において、性別や腸内細菌の有無によって、加齢とともに特定の臓器において脂質代謝物の量が変動することを見出した。

加齢によって代謝の質や量は変わっていくことが知られているが、脂質代謝物の種類とその存在量は多様であるため、脂質分子を一斉に捉えて加齢変化を網羅的に捉えた研究は、これまでほとんどなかったという。研究論文は、科学雑誌ネイチャー・エイジング（Nature Aging）のオンライン版に2024年4月12日付けで掲載された。

（中條）

東京大学、産業技術総合研究所、豪アデレード大学、コロンビア大学などの研究グループは、ムチンタンパク質の一種「MUC6」の喪失が胃がんを引き起こすことを世界で初めて突き止めた。研究の結果、MUC6遺伝子の変異は胃がんの約10%で確認されていたが、その発がん経路が判明した。

研究グループはMUC6を欠損させたマウスを作製し、全個体で胃がんを確認した。さらに解析を重ねた結果、発がん経路として、ゴルジ体ストレスによるGOLPH3遺伝子の発現上昇とMAPK経路の活性化が関与することが分かった。MEK阻害薬の投与で腫瘍が縮小したことからも裏付けられた。

そして、ゴルジ体ストレスに伴い、腫瘍部分では異常糖鎖であるマンノースが高発現していた。この現象は、MUC6遺伝子変異のヒト胃がん患者の細胞や検体でも確認できた。

研究グループはこの知見を活かし、マンノースに特異的に結合するレクチン薬物複合体を新たに開発した。この薬物複合体は、マウスやヒト由来の胃がん細胞に対して優れた腫瘍縮小効果を示した。

研究成果は4月5日、ガストロエンテロロジー（Gastroenterology）誌にオンライン掲載された。MUC6遺伝子変異による胃がんは治療抵抗性の予後不良型とされてきたが、今回の成果によって新たな治療法開発への期待が高まっている。

（笹田）

東北大学、大阪大学、東北電力の研究グループは、地熱エネルギーの資源を予測する新技術を開発した。この技術は機械学習を活用し、地熱貯留層の状態をより正確に推定することが可能である。地熱貯留層は通常、その地質が複雑で予測が困難であるため、従来の方法では正確な地下の状態を把握するのに限界があった。

地熱エネルギーの開発には、貯留層の詳細な状態を知ることが必要であり、これまでは地下の数値モデルを作成し、計測データと何度も比較しながらモデルを調整する必要があった。このプロセスは膨大なパラメーターの調整を要求し、多くの時間と専門知識を必要としていた。

研究グループは地熱の圧力や温度などのデータを用いて機械学習アルゴリズムを訓練し、数値モデルを自動で推定するシステムを開発した。このシステムは実際の地熱データを用いて検証され、高精度で地熱状態を再現できることが確認された。

研究成果は2月28日、リニューアブル・エナジー（Renewable Energy）誌にオンライン掲載された。従来の方法よりも時間と労力を大幅に削減できることから、地熱エネルギーの開発拡大に大きく貢献すると期待されている。

（笹田）

東北大学の研究チームは、中性子星の観測で示唆される「圧縮に伴う物質の激しい硬化」を、クォークに対する「パウリ原理」という量子論的効果と、相対論的な運動エネルギーという基本的な2つの原理に基づき説明することに成功した。

中性子星は、わずか半径10kmの星に地球の30万倍の質量が詰まっているとされる超高密度天体である。これほどの超高密度物質は地上の実験室では実現不可能であり、多数の原子核を含む系を圧縮していくと、多数の陽子・中性子を含む核物質になり、最終的にクォーク物質ができるという予想を検証するための「宇宙の実験室」として注目されている。

近年の中性子星観測によれば、従来の予想に反して、核物質からクォーク物質へと変化するにつれ物質が急激に硬くなっていることがわかったという。研究チームは今回、この謎を解くべく、核物質からクォーク物質まで統一的に記述する理論を構築。物質の急激な硬化の機構を説明した。鍵となるのは、2つの同種類のフェルミ粒子は同じ量子状態をとれないとする「パウリの排他律」とクォークの相対論的運動であり、前者がクォーク物質への変化を駆動し、それを通じてクォークの相対論的圧力が解放され、物質を硬くし、中性子星の重力崩壊を防いでいるという。

今回の成果は、これまでのハドロン（陽子、中性子、中間子など強い相互作用で結びついた複合粒子）に関する物理学と中性子星内部の高密度物質に関する知見をつなぐものであり、重力波観測などの天体観測や原子核物理の実験に新しい動機を与えると期待される。研究論文は、米国物理学会が発行するフィジカル・レビュー・レターズ（Physical Review Letters）のオンライン版に2024年3月11日付けで掲載された。

（中條）

東京工業大学の研究チームは、創薬における低分子化合物の物性や活性を予測する、新たな人工知能（AI）予測手法を開発した。異なる分子グラフ表現を組み合わせてAIの予測結果に高い解釈性を付与することで、予測の理由が考えやすくなったという。

研究チームは今回、低分子化合物の性質の予測と解釈をするAI手法を開発するにあたり、化合物の構造式をグラフで表現して処理するグラフ・ニューラルネットワークに着目。原子と結合の関係を表現する一般的なグラフと、化合物の複数の原子や結合（部分構造）を1つのノードに縮約するグラフ表現を用いた。

次に、グラフ表現の入力から学習を実行する、グラフ・ニューラルネットワークによる教師あり機械学習手法「MMGX（Multiple Molecular Graph eXplainable discovery）」を開発。原子グラフと縮約されたグラフを組み合わせて情報を抽出する仕組みを採用することで、化合物の物性や活性を高精度に予測するだけでなく、「どの部分構造に着目してその予測結果としたのか」という情報を得られるようにした。

近年の深層学習技術の発展により、既知の実験データを活用して未知の物質の性質を予測する研究が活発になっており、予測精度も向上している。だが、その予測に至った理由を得るための情報は乏しく、予測結果の妥当性の判断は熟練した専門家の知識と経験に委ねられる傾向にあった。

研究論文は、コミュニケーションズ・ケミストリー（Communications Chemistry）に2024年4月5日付けでオンライン公開された。

（中條）