2016 Fiscal Year Research-status Report
数理構造の抽出と保存を中心とした次世代エレクトロニクス材料設計基盤の創出
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16KT0016
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
松尾 宇泰 東京大学, 大学院情報理工学系研究科, 教授 (90293670)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山本 有作 電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 教授 (20362288)
多田 朋史 東京工業大学, 元素戦略研究センター, 准教授 (40376512)
宮武 勇登 名古屋大学, 工学研究科, 助教 (60757384)
星 健夫 鳥取大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (80272384)
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| Project Period (FY) |
2016-07-19 – 2019-03-31
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| Keywords | シミュレーション / 電子状態計算 / 計算科学 / 数値解析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は，材料設計のための大自由度電子状態計算を行う物理・化学者と，数値解析技法を探究する数理科学者の連携による，次世代・有機系エレクトロニクス材料の設計基盤の創出にある．このために，本研究においては「現象」と「計算」を結ぶのは数理構造で
あるという基本に立ち返り，大自由度材料の低次元表現から数値計算に至るまで，一貫した数理構造に貫かれた新しい材料設計基盤を創出し直すことを考える．この着想の原点となったのは，数値解析学で近年重視されている構造保存型数値解法の考え方であり，本研究においてはその考え方が数値計算法に対してだけでなく，大自由度有機系材料の低次元モデリングにおいても有効であるという仮説を立て，それを検証する．本研究計画は，(M1)一貫した数理構造探究班，(M2)抽出した数理構造に基づく離散化手法開発班，(M3)数理構造を保存する線形計算手法開発班，(A1) 超並列電子状態シミュレータ班，(A2)実問題応用班の5つの班により構成する．
研究初年度である今年度は，まず本研究代表者，研究分担者らを中心に実学者（物理学者）・計算科学研究者・応用数学者らを集めて討論中心の研究交流会を開催し，そこで本研究の理念について改めて討論し今後の方向性について意見交換した．
さらに，そこで得られた研究分担者間の技術交流に基づき，実際にパイロット研究としての「数理構造に基づく電子状態計算法」を構成し，性能評価を行った．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本計画研究は，物理学者・応用数学者の協働によるものであり，本研究計画時点から，採択時には改めて意見交換・技術交流を行い，本研究の理念に基づく具体的研究をどのように転回するか，検討するよう計画していた．実際に，11月にワークショップ「計算科学における時空間アップスケーリングと数理手法」を開催し，本研究代表者・分担者に限らず幅広い実学者・応用数学者を集めて，討論する機会を得た．これにより本計画研究を展開するための新しいアイデアが得られた．
また，本計画研究を本格始動するためのパイロット（試行）研究として，研究分担者間ですでに「構造保存数値解法の電子状態計算への応用とその性能評価」研究がすでに行われ，一部，成果発表している．
以上により，当初の計画見通しの範囲内で進んでいると判断する．
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| Strategy for Future Research Activity |
本計画研究は，異分野の研究者の協働が肝であるので，引き続き研究分担者間で頻繁に交流しつつ，数ヶ月に一度のペースで，全体討論をする機会を設ける．さらに，昨年同様，国内外の関係する研究者を集め，本計画研究の理念に基づく研究集会・意見交換会を開き，本研究の理念をさらに進化させることを目指す．
具体的な研究としては，数理面では構造保存的モデル縮減法の探究，物理方面ではこれまで使われてきた次元削減法のサーベイとその数理的解釈の探究を行い，それらの接続により，実際の計算物理研究においていかに低次元化と数理構造保存がなしうるかを検証する．
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| Causes of Carryover |
研究初年度の今年度は，本計画研究の理念を再確認するための全体打ち合わせと関連する研究集会開催が最大の目的であり，概ねそれらは達成された．特に研究集会を開催し，成功裏に関係研究者を集め有意な討論ができたが，幸いにも研究分担者の大学で集会を開催でき，この件に当初予定していた研究費を使わずに済んだ．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
初年度使わずに残せた研究集会開催費用（関係研究者招聘費用含む）は，本研究をより積極的に加速させていくために用いる．具体的には，それら残存経費と2年次に予定していた研究集会・研究者招聘費用をあわせ，国外研究者の招聘を含む国際ワークショップを開催し，本研究の理念を国内外に発信する．
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[Presentation] 数理構造保存型解法の計算物質科学への展開2016
Author(s)
工藤周平, 井町宏人, 宮武勇登, 山本有作, 星健夫
Organizer
第２回CDMSI（ポスト「京」重点課題（７））シンポジウム ～次世代の産業を支える新機能デバイス・高性能材料の創成～
Place of Presentation
東京大学（千葉県柏市）
Year and Date
2016-12-06 – 2016-12-07
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