2017 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, 工学研究科, 准教授 (80272384)
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| Project Period (FY) |
2016-07-19 – 2019-03-31
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| Keywords | 数値解析 / 有機エレクトロニクス / 構造保存解法 |
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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．
本年度は，初年度に行った「数理構造に基づく電子状態計算法」のパイロット研究をさらに推し進め，詳細な性能評価を行った．より具体的には高精度エネルギー保存解法であるButcher-Miyatake法を非線形2次元シュレディンガー方程式に適用し，構造保存性に関する評価を行うと同時に，MPI並列化による性能向上を評価した．その結果，構造保存性を担保しつつ，高い並列性が得られることが確認され，この方向性の有効性が検証された．また本研究を根底で支える線形計算手法として，シフト線形方程式に対する各種部分空間法の性能評価を行い，COCG法が有効であることを発見した．基本的な数理的構造保存解法については，構造保存的縮減法に関する基礎調査を行い，性能評価により有効性を確かめた．
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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
研究開始時点で想定したように，複数分野の研究者（数値解析（構造保存解法，線形計算），有機エレクトロニクス，電子状態計算）が相互に連携をとりながら基礎調査を進め，有効なアルゴリズム・アイデアの開発・検証を順調に進めている．
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| Strategy for Future Research Activity |
平成30年度は本科研費補助金研究の最終年度であり，2年目までに得られた基礎情報を有機的に連携させ，有機エレクトロニクス材料の設計に有用な，構造保存的数値計算法体系の確率を目指す．
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| Causes of Carryover |
本科研費研究は順調に基礎調査・アルゴリズム開発が進んでいるが，これまでそちらを優先して研究プロジェクトを進めてきたため，計画時に予定していた国際ワークショップ開催による情報収集・交換を最終年度に先送りした恰好になっている．これらの開催は，本研究を進展させるための情報を収集するために企図していたが，それなしで研究が進展しているため，そのための予算を最終年度に回し，最終年度前半に情報収集＋本研究成果公開の両方を目的としたワークショップ開催を目指す．
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Research Products
(40 results)
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[Presentation] (研究会企画)2018
Author(s)
Stef Graillat, Takeshi Ogita, Takeo Hoshi
Organizer
Symposium 'Reliable numerical computations in HPC environments', 18th SIAM Conference on Parallel Processing for Scientific Computing (SIAM-PP18), 7-10, Mar. 2018
Int'l Joint Research
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[Presentation] (研究会企画)2017
Author(s)
Takeo Hoshi, Aiichiro Nakano, Junichi Iwata, Kengo Nakajima
Organizer
International Workshop 'Development of next-generation quantum material research platform' (Next QUMAT2017), U. Tokyo, 4. Dec. 2017
Int'l Joint Research
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