A Fundamental Inequality for Lower-bounding the Error Probability for Classical and Quantum Multiple Access Channels and Its Applications

In the study of the capacity problem for multiple access channels (MACs), a lower bound on the error probability obtained by Han plays a crucial role in the converse parts of several kinds of channel coding theorems in the information-spectrum framework. Recently, Yagi and Oohama showed a tighter bound than the Han bound by means of Polyanskiy's converse. In this paper, we give a new bound which generalizes and strengthens the Yagi-Oohama bound, and demonstrate that the bound plays a fundamental role in deriving extensions of several known bounds. In particular, the Yagi-Oohama bound is generalized to two different directions; i.e, to general input distributions and to general encoders. In addition we extend these bounds to the quantum MACs and apply them to the converse problems for several information-spectrum settings.Comment: under submissio

古典および量子情報理論における状態識別問題の誤り確率の下界に関する研究

通信路符号化問題は1948年のShannonによる通信路符号化定理の導出から、実に様々なアプローチで研究されている。例えば、考察対象となる通信路のクラスとして、シングルアクセスや多重アクセス、古典系や量子系が挙げられる。また、通信路符号化定理以外にもε容量定理や強逆定理、信頼性関数や強逆レートなどが解析の対象として挙げられる。このように、考察すべき様々な対象が挙げられる通信路符号化問題だが、その今根幹は、状態識別問題の誤り確率の評価である。ここで、状態識別問題とは、通信路を通して得られた情報から元の状態を推定、識別する問題である。本研究ではこの状態識別問題における誤り確率の下界とその通信路符号化問題への適用についての研究を行った。ここで、研究内容は１）シングルアクセス通信路、２）多重アクセス通信路、３）一般化Poor-Verdu不等式の拡張という3つのテーマに大別される。以下順に説明する。 シングルアクセス通信路 1994年、VerduとHanは情報スペクトル的な古典シングルアクセス一般通信路における一般公式を導いた。その証明はある値（通信路容量）より小さな符号化レートならば目的を満たす符号が存在するという順部分（direct part）とその値より大きな符号化レートでは目的を満たす符号は存在しないという逆部分(converse part)の２つに分けられる。この逆部分で本質的な役割を果たすのがVerdu-Han不等式である。また、それと同時期の1995年にPoorとVerduは、古典シングルアクセス一般通信路における信頼性関数の上界の導出に適した形をした誤り確率の下界であるPoor-Verdu不等式を導いた。さらに、量子シングルアクセス一般通信路における一般公式が2003年にHayashiとNagaokaによって導かれている。この証明の逆部分で本質的な役割を果たしたのがHayashi-Nagaoka不等式である。この不等式を古典系に制限するとVerdu-Han不等式に類似した不等式が得られる。これら３つの不等式はそれぞれ証明法が異なる。Verdu-Han不等式は情報理論でよく用いられるunion boundを、Poor-Verdu不等式はMAP(Maximum A Posteriori)推定によって得られる誤り確率が最適であるという事実を、Hayashi-Nagaoka不等式はNeyman-Pearsonの補題に基づく論法をそれぞれ用いて証明される。また、これら３つの不等式の中でPoor-Verdu不等式は他の２つの不等式と異なった設定で証明されている。通信路符号化問題では、従来、メッセージが一様分布に従って生成され符号化が単射的であるモデル【Setting 3】を仮定しており、Verdu-Han不等式とHayashi-Nagaoka不等式は実際その設定で証明されている。しかしながら、情報理論以外の分野でも考察される状態識別問題では一般の送信符号上の確率分布が仮定され【Setting1】、Poor-Verdu不等式はその設定で証明された。また、通信路符号化問題において、確率的な符号化を用いたモデル【Setting 2】が考えうる。ここで、Setting 1とSetting 2はそれぞれSetting 3の拡張となっている。本研究では、古典系量子系を問わず、Setting 1においてNeyman-Pearsonの補題に基づく論法を用いて＋型不等式と呼ぶ基礎的な不等式が成り立つことを示し、また、Verdu-Han、Poor-Verdu、Hayashi-Nagaokaの3つの不等式が＋型不等式から導かれることを明らかにした。さらにSetting 1の＋型不等式からSetting 2の＋型不等式が導かれることを示し、そこからSetting 2のVerdu-Han不等式とHayashi-Nagaoka不等式を導いた。加えて、量子シングルアクセス一般通信路符号化問題への応用として、量子系で得られたPoor-Verdu不等式を用いて情報スペクトル的な信頼性関数の新たな上界を示した。 多重アクセス通信路 多重アクセス通信路とは複数の送信者と一つの受信者からなる通信路のモデルである。多重アクセス通信路に関する既存研究として、1998年のHanによる古典多重アクセス一般通信路符号化問題における一般公式がある。この逆部分の証明において本質的な役割を果たしたのがVerdu-Han不等式の多重アクセス通信路拡張であるHan不等式である。さらに、2012年にYagiとOohamaはHan不等式よりも強い不等式であるYagi-Oohama不等式を導出している。この様に古典多重アクセス一般通信路符号化問題に関する重要な先行研究はいくつか存在する一方、量子多重アクセス一般通信路符号化問題に関しては目立った成果は報告されていなかった。本研究では、古典多重アクセス通信路においてもシングルアクセス通信路と同様に＋型不等式が成り立つことを示した。また、これを量子系へと拡張することにより量子多重アクセス通信路に対しても＋型不等式が成り立つことを示し、この＋型不等式を用いて量子多重アクセス一般通信路符号化問題におけるε容量域と強逆領域に関する不等式を導出した。一般化Poor-Verdu不等式の拡張シングルアクセス通信路において、Poor-Verdu不等式に関連する不等式として一般化Poor-Verdu不等式がある。この不等式は2012年にChenとAlajajiによって示された不等式であり、１変数パラメータθを用いてPoor-Verdu不等式を拡張したものである。一般化Poor-Verdu不等式はPoor-Verdu不等式と同様にMAP推定による誤り確率に基づいて証明されており、＋型不等式から証明できるかは明らかでない。また、量子系に適用可能か否かも不明であった。本研究では、一般化Poor-Verdu不等式に対して理論的な解析を行い、この一般化があるクラスの関数を用いて拡張できることを示した。また、一般化Poor-Verdu不等式の量子系への拡張可能性に関する数値計算を行い、否定的な結論を得た。電気通信大学201

OS語順の産出における普遍性と言語個別性 : カクチケル語VOS語順における検討

内容の要約広島大学(Hiroshima University)博士(学術)Doctor of Philosophydoctora

Preparation of Ionic Liquids Containing Siloxane Frameworks

This chapter deals with our recent researches on the preparation and properties of thermally stable ionic liquids (ILs) containing siloxane frameworks. ILs containing randomly structured oligosilsesquioxanes with quaternary ammonium side-chain groups (Am-Random-SQ-IL) and with imidazolium side-chain groups (Im-Random-SQ-IL) were successfully prepared by the hydrolytic condensation of the corresponding trifunctional alkoxysilanes in aqueous bis(trifluoromethanesulfonyl)imide (HNTf2) solution. It is also reported that ILs containing cage-like oligosilsesquioxanes (POSSs) with imidazolium side-chain groups (Im-Cage-SQ-IL) and with random distribution of quaternary ammonium and imidazolium side-chain groups (Amim-Cage-SQ-IL)were obtained, when the similar hydrolytic condensations were performed in a water/methanol (1 : 19 v/v) mixed solution of HNTf2. In addition, we investigated the preparation of ILs containing cyclic oligosiloxanes with various imidazolium side-chain groups (MeIm-CyS-IL-NTf2, MeIm-CyS-IL-OTf, HIm-CyS-IL-NTf2, EtIm-CyS-IL-NTf2, PrIm-CyS-IL-NTf2, and BuIm-CyS-IL-NTf2) by the hydrolytic condensation of the corresponding difunctional alkoxysilanes in the solutions of superacids, such as HNTf2 and trifluoromethanesulfonic acid (HOTf)

Modelling of stem biomass accumulation in Pinus densiflora seedlings exposed to aqueous-phase OH radicals generating mist

Abstract 1 The present study aimed to evaluate the short-term biomass accumulation of 2 forest trees exposed to wet acidic depositions. A hierarchical Bayesian model of tree 3 growth was developed based on the data of a short-term experiment in which two-4 year old Japanese red pine (Pinus densiflora Sieb. et Zucc.) seedlings were exposed 5 to aqueous phase OH radicals generated by an iron-oxalate-H 2 O 2 mist (a pseudo-6 polluted dew) over two growing periods. We conducted a statistical comparison 7 of tree growth between the control and pollution treatment groups by using th

Modified cellular automaton simulation of metal additive manufacturing

Metal additive manufacturing (AM) technologies are attracting attentions not only as a fabrication process of complicated threedimensional parts but also as microstructure controlling processes. In powder bed fusion (PBF)-type AM, crystallographic texture can be controlled by scanning strategies of energy beam. To optimize microstructures, computer simulations for predicting microstructures play very important roles. In this work, we have developed simulation programs to explain the mechanism of the crystal orientation control. First, we simulated the shape of melt pool by analyzing the heat transfer using apparent heat conductivity when the penetration of laser beam through keyholes was taken into consideration because of the evaporation and accompanying convections. It was assumed that the primary crystal growth direction can be determined by the temperature gradient, and the crystals grow keeping the growth direction as generally recognized. The shapes of simulated melt pools agree well with experimental observations. The modified cellular automaton simulations successfully reproduced two typical textures with different preferential orientations along the building directions of (100) and (110) when the bidirectional scanning with and without a rotation of 90°, respectively, was accomplished between the layers.Kubo J., Koizumi Y., Ishimoto T., et al. Modified cellular automaton simulation of metal additive manufacturing. Materials Transactions 62, 864 (2021); https://doi.org/10.2320/matertrans.MT-M2021009

Study on magnetic thermal seeds coated with thermal-responsive molecularly imprinted polymers

We conceived a novel hybrid carrier of a thermal-responsive molecularly imprinted polymer (MIP) and a magnetic thermal seed (MTS) that showed a heat-generating ability under an alternate current (AC) magnetic field. Compared to our previous publications, we modify both the MIP and MTS to improve the feasibility for the hybrid carrier, briefly we have to achieve the accurate size control and narrower size distribution of MTS, and higher molecular recognition/release ability of MIP. Firstly, uniformly sized particles which are expected to show a large heat-generating ability under an AC magnetic field were successfully prepared by controlling the core creation. Then, an MIP targeted for selective adsorption of pemetrexed (PMX), a well-known anti-cancer drug, was prepared using N-carbobenzoxy-L-glutamic acid as a pseudo template. Finally, the preliminary hybridization of the MTS and the MIP-equivalent polymer coating was examined by introducing vinyl groups as methacrylic acid using a ligand exchanging method

米国社会とその文学におけるジェンダー教育とアイデンティティ研究

金沢大学人間社会研究域学校教育系今年度の研究で、アメリカ社会が、「ジェンダー・アイデンティティ」の製造について、その全歴史を通し、いかに入念に企画し、かつまたその成果に裏切られてきたかを明らかにすることが出来た。Mark Twain, William Dean Howells, Henry James, Stephen Crane, Ernest Hemingway, F.S.Fitzgeraldなどの、それぞれの時代を代表する文学者たちは確かに、その産出した作品の中で、いかにこの問題が社会における重要事項とされてきたかを記録している。この研究は同時に、ジェンダー・アイデンティティ産出の問題が、アメリカ社会のみに見られる特有の問題ではあり得ないことも明らかにした。今年度は19世紀から20世紀初頭のアメリカ社会とその文学を研究対象の中心としたが、今後、扱う時代と地域を広げることにより、さらなる大きな発展が期待できる。本研究の成果は、すでに一部が学会誌へ研究論文として掲載されている。また、2005年2月19日に金沢大学サテライトプラザ(石川県金沢市)で開催された、日本アメリカ文学会中部支部例会において、「南北戦争以後の文学における『男らしさ』について:Mark Twainの作品を中心に」として発表され、研究者からの多大な関心を得た(その論文は学術雑誌へ投稿を予定)。さらには、2005年10月に北海学園大学にて開催される、日本アメリカ文学会第44回全国大会におけるシンポジアム「アメリカ文学における『男らしさ』の系譜(仮題)」の中でも発表が予定されている。当初の計画からの遅れは若干あるものの、成果は研究の発展に伴い、様々な形で確実に公開されている。研究課題/領域番号:14710327, 研究期間(年度):2002 – 2004出典：「米国社会とその文学におけるジェンダー教育とアイデンティティ研究」研究成果報告書　課題番号14710327(KAKEN：科学研究費助成事業データベース（国立情報学研究所）)（https://kaken.nii.ac.jp/ja/grant/KAKENHI-PROJECT-14710327/)を加工して作

ホスファチジルイノシトール特異的脂肪酸転移酵素LPIAT1の生理機能解析

学位の種別: 課程博士審査委員会委員 : （主査）東京大学教授 新井 洋由, 東京大学教授 三浦 正幸, 東京大学教授 一條 秀憲, 東京大学准教授 千原 崇裕, 東京大学講師 河野 望University of Tokyo(東京大学