| Project/Area Number |
19H04125
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 60100:Computational science-related
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| Research Institution | Tottori University |
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Principal Investigator |
HOSHI Takeo 鳥取大学, 工学部, 准教授 (80272384)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
望月 出海 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 物質構造科学研究所, 助教 (30579058)
福島 孝治 東京大学, 大学院総合文化研究科, 教授 (80282606)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2021)
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| Budget Amount *help |
¥17,550,000 (Direct Cost: ¥13,500,000、Indirect Cost: ¥4,050,000)
Fiscal Year 2021: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2020: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2019: ¥8,840,000 (Direct Cost: ¥6,800,000、Indirect Cost: ¥2,040,000)
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| Keywords | 超並列計算 / 計算統計 / 2次元物質 / 次世代触媒 / 全反射高速陽電子回折 / データ駆動型感度解析 / ポピュレーションアニーリング型モンテカルロ法 / スーパーコンピュータ富岳 / 低速電子回折 / ベイズ最適化 / レプリカ交換モンテカルロ法 / データ駆動科学 / モンテカルロ法 / 最適化 / 陽電子回折 / ベイズ推定 |
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| Outline of Research at the Start |
超並列マシン（スーパーコンピュータ）で高速化した計算統計と測定技術を融合する．ここでの計算統計とは，モンテカルロ法(サンプリング計算)に基づく，ベイズ推定をさす．計算科学・計算統計学 ・実験科学の研究者からなる融合チームで実施する．手法は汎用であるが，最初の例として，日本発の革新的超精密測定技術である，陽電子回折実験(KEK物構研)を対象とする．量子散乱問題を順問題とする，大域探索型逆問題解析である．実応用(物質表面構造解析)推進と高速計算技術（HPC）的グランドチャレンジの双方を目指し，測定技術と高速データ解析の融合によるブレークスルーを目指す．
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| Outline of Final Research Achievements |
Using advanced computational methods (optimization method and data-driven sensitivity analysis), we have developed and released a general-purpose measurement data analysis program, 2DMAT, and applied it to structural analysis experiments of two-dimensional materials (ultra-thin materials consisting of several atomic layers), which are promising candidates for industrial applications such as next-generataion catalysts and electronic devices. In particuar, we used the total reflection high-energy positron diffraction (TRHEPD) method, which is an innovative nondestructive measurement method at the Low-energy Positron Experimental Facility of the High Energy Accelerator Research Organization (KEK). Furthermore, high-performance computations (weakly scaled parallel computations) using the supercomputer "Fugaku" were achieved. The types of applicable experiments are expanded.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
先端的コンピュータと先端的計算手法を，計測技術と融合させることで，新たなイノベーションに挑む研究である．本課題では全反射高速陽電子回折法を対象としたが，数理的アプローチは汎用であり，他実験（表面エックス線回折・低速電子回折）にも適用できる．成果物であるプログラム2DMATはネット公開され，学術・産業界の実験系研究者が無償で利用することができる．こうした計測イノベーションにより，物質開発サイクルが圧倒的に加速され，次世代触媒や次世代電子デバイスなどでの産業イノベーションへ昇華されることが期待される．
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