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Research for new molecular wire utilizing genetic algorithm and numerical simulation

Research Project

Project/Area Number 16K13739
Research Category

Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research

Allocation TypeMulti-year Fund
Research Field Computational science
Research InstitutionKanazawa Institute of Technology

Principal Investigator

Hayashi Ryoko  金沢工業大学, 工学部, 准教授 (30303332)

Research Collaborator MIZUSEKI hiroshi  
Project Period (FY) 2016-04-01 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
Fiscal Year 2018: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2016: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Keywords計算科学 / データ科学 / データマイニング / シミュレーション / 発火点 / 分子ワイヤ / 材料設計 / 数値計算 / 量子化学 / 機械学習 / 有機化合物 / 決定木 / ランダムフォレスト / ケモインフォマティクス / データ処理 / 分子 / 進化的アルゴリズム
Outline of Final Research Achievements

I studied rule extraction and prediction for the ignition point of simple chemical compounds including carbon, oxygen and hydrogen only using data mining technique such as decision tree and random forest, as a trial of data mining. I used fundamental material values and the number of characteristic structures as descriptors. The learning data includes 264 kinds of chemical compounds and the test data includes other 30 kinds. As the result, random forest predicted ignition point for 26 molecules within 30 molecules of test data within 100K of RMSE. Decision tree also predicted ignition point for 22 molecules within 30 test datas within 100K of RMSE. Moreover, decision tree also got several rules for ignition point mainly known empirically, and examined threshold on the rules quantitatively. Future works will be about material design using dimer simulation result.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

近年材料科学において,これまで蓄積したデータとデータ科学を活用して新規の材料を研究開発する機運が国内外で高まっている.本研究はデータ科学とシミュレーションを組み合わせて材料開発を目指す材料設計プラットフォームシステムを目的とし,そのシステムを用いて分子ワイヤの探索問題を解くことを目指し,必要となる研究開発を行うものである.分子ワイヤは分子レベルで作る結線であり,近年分子機械や分子回路が現実に作成されるようになってきたために注目されている物質である.そのため,本研究が目的とする分子ワイヤ物質の探索は,ナノテクノロジーや材料科学の観点からも意義がある.

Report

(4 results)
  • 2018 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2017 Research-status Report
  • 2016 Research-status Report
  • Research Products

    (11 results)

All 2018 2017 2016

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (10 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Invited: 2 results)

  • [Journal Article] 決定木を用いた基礎的有機化合物の発火点決定ルール抽出2017

    • Author(s)
      林 亮子
    • Journal Title

      情報処理学会論文誌 数理モデル化と応用

      Volume: 10

    • NAID

      170000149092

    • Related Report
      2017 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 分子シミュレーションとデータマイニングの協働の試み2018

    • Author(s)
      林 亮子
    • Organizer
      第32回分子シミュレーション討論会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] データ科学と計算科学の協働による分子設計を目指して2018

    • Author(s)
      林 亮子
    • Organizer
      第40回ケモインフォマティクス討論会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Rule Extraction and prediction for Ignition Point using Decision Tree and Random Forest2018

    • Author(s)
      Ryoko Hayashi
    • Organizer
      ICPAC2018
    • Related Report
      2017 Research-status Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] A Decision Tree Of Ignition Point For Simple Inflammable Chemical Compounds2017

    • Author(s)
      Ryoko Hayashi
    • Organizer
      Second International Conference on Data Mining and Big Data (DMBD'2017)
    • Place of Presentation
      JR博多シティ
    • Year and Date
      2017-07-27
    • Related Report
      2016 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 決定木を用いた基礎的有機化合物の発火点予測2017

    • Author(s)
      林 亮子
    • Organizer
      情報処理学会MPS研究会
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] A Decision Tree Of Ignition Point For Simple Inflammable Chemical Compounds2017

    • Author(s)
      Ryoko Hayashi
    • Organizer
      Data Mining and Big Data
    • Related Report
      2017 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 分子シミュレーションへのデータマイニング技術応用2017

    • Author(s)
      林 亮子
    • Organizer
      第31回分子シミュレーション討論会
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] 決定木とランダムフォレストを用いた発火点予測および発火点決定ルール抽出2017

    • Author(s)
      林 亮子
    • Organizer
      第40回ケモインフォマティクス討論会
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] 発火点決定ルールにおける決定木を用いた重要な記述子抽出の試み2016

    • Author(s)
      林 亮子,中田 侑江
    • Organizer
      第39回ケモインフォマティクス討論会
    • Place of Presentation
      静岡大学浜松キャンパス佐鳴会館
    • Year and Date
      2016-09-29
    • Related Report
      2016 Research-status Report
  • [Presentation] データ科学手法の物質関連分野への応用2016

    • Author(s)
      林 亮子
    • Organizer
      日本オペレーションズ・リサーチ学会「数理的発想とその実践」 第8回研究集会
    • Place of Presentation
      サイエンスヒルズこまつ こまつビジネス創造プラザ
    • Related Report
      2016 Research-status Report
    • Invited

URL: 

Published: 2016-04-21   Modified: 2020-03-30  

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