計算物理学とデータマイニングの融合による結晶学への現実的・効率的アプローチ

2006 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 17650039
• Research Institution: Japan Advanced Institute of Science and Technology
• Principal Investigator: TU BAO HO 北陸先端科学技術大学院大学, 知識科学研究科, 教授 (60301199)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 鷲尾 隆 大阪大学, 産業科学研究所, 教授 (00192815) ; 河崎 さおり 北陸先端科学技術大学院大学, 知識科学研究科, 助手 (40377437) ; 三谷 忠興 北陸先端科学技術大学院大学, マテリアルサイエンス研究科, 教授 (50010939) ; HIEU Chi Dam 北陸先端科学技術大学院大学, 知識科学研究科, 講師 (70397230) ; 尾崎 泰助 産業技術総合研究所, 計算科学研究部門・量子モデリング研究グループ, 研究員 (70356723)
• Keywords: データマイニング / 精密結晶構造解析 / 第一原理計算 / フラーレン化合物

Research Abstract

本プロジェクトは、情報科学的観点及び概念を材料科学研究に導入し、材料の解析・設計から新規材料開発に至る材料科学研究プロセスの新しい枠組みを提案することをスコープとした。今回、新たな材料科学研究手法の具体的なプロトタイプを行い、その拡張性の検討を行うことを通じて、提案した枠組みが研究手法に転換をもたらす革新的アプローチであることを実証した。本研究プロジェクトでは、結晶学研究に対し最大エントロピー法に物理学の予備的知識の導入、粉末回折スペクトルから極めて正確に結晶の電子密度を予測するスキームの確立、フラーレン材料を対象とする分子性結晶構造解析への適用性の実証、について段階的に取り組み、いくつかの材料研究において成功を収めた。金属ドープフラーレン材料に関しては、高温・高圧下のフラーレンベースネットワーク材料の構造決定に成功した。新規材料設計の研究においては、物理の第一原理計算手法を用いて、ナノテクノロジーに有望なカーボンナノチューブを研究の対象として取り上げ、新規であるカーボンナノチューブに吸着した金属クラスターの電子状態を明らかにし、優れたその触媒機能性のメカニズムを解明した。一方、この研究を支援する情報科学、特にデータマイニング分野では、カーネル手法、データ・発見プロセスおよび規則の可視化、ルール帰納法、最適化に関する基礎研究上の諸課題について、材料科学における実証・応用とともに成果をあげた。材料科学研究においては、既存の計算物理学の適用に加え、本研究を拡張し、大量・複雑なデータに潜在する関係性を発見することで知見を獲得し、材料の構造解析など計算力が要求されるプロセスを準自動化する等、新規材料設計・開発への効率的で効果的な支援手法の確立が期待される。

Research Products

• [Journal Article] A hyper-heuristic for descriptive rule induction (2007)
  • Author(s): Pham, T.H., Ho, T.B.
  • Journal Title: International Journal of Data Warehousing and Mining 3-1 Pages: 54-66
• [Journal Article] Kernel Matrix Evaluation (2007)
  • Author(s): Nguyen, C.H., Ho, T.B.
  • Journal Title: The proceedings of Twentieth International Joint Conference on Artificial Intelligence (IJCAI'07), January 6-12, Hyderabad, India Pages: 987-992
• [Journal Article] Structural and electronic properties of Pt clusters adsorbed on (5,5) single wall carbon nanotube (2006)
  • Author(s): Dam Hieu Chi, Nguyen Thanh Cuong, Nguyen Anh Tuan, Yong-Tae Kim, Ho Tu Bao, Tadaoki Mitani, Taisuke Ozaki, Hidemi Nagao
  • Journal Title: Chemical Physics Letters 432 Pages: 213-217
• [Journal Article] Bonding Nature and Structural Phase Transition in Fullerene Based Nanomaterials (2006)
  • Author(s): Dam Hieu Chi, Y.Iwasa, M.Takata
  • Journal Title: Journal of Nanoscience and Nanotechnology 6 Pages: 3888-3892
• [Journal Article] Band-edge photoluminescence in nanocrystalline ZnO : In films prepared by electrostatic spray deposition (2006)
  • Author(s): Dam Hieu Chi, Le Thi Thanh Binh, Nguyen Thanh Binh, LeDuy Khanh, Nguyen NgocLong
  • Journal Title: Applied Surface Science 252 Pages: 2770-2775
• [Journal Article] First Principles Calculations of Ptn (n= 3, 7, 13) clusters adsorbed on (5, 5) Single Wall Carbon Nanotube (2006)
  • Author(s): Nguyen Thanh Cuong, Dam Hieu Chi, Yong-Tae Kim, Tadaoki Mitani
  • Journal Title: Physica Status Solidi (b) 243-13 Pages: 3472-3475
• [Journal Article] Wrapper feature extraction for time series classification using singular value decomposition (2006)
  • Author(s): Zhang, H., Ho, T.B., Kawasaki, S.
  • Journal Title: International Journal of Knowledge and Systems Science 3-1 Pages: 53-60
• [Journal Article] Scientific data mining : Opportunities and challenges (invited talk) (2006)
  • Author(s): Ho, T.B.
  • Journal Title: International Symposium on Towards Creating New Industries Based on Inter-Nanoscience, December 8-9, Awaji, Hyogo Pages: 61-64
• [Journal Article] A Bottom-up Method for Simplifying Support Vector Solutions (2006)
  • Author(s): Nguyen, D.D., Ho, T.B.
  • Journal Title: IEEE Transactions on Neural Networks 17-3 Pages: 792-796
• [Journal Article] Sampling for Imbalanced Data Learning (2006)
  • Author(s): Nguyen, C.H., Ho, T.B.
  • Journal Title: The proceedings of The International Workshop on Data-Mining and Statistical Science (DMSS2006), September 25-26, Sapporo Pages: 12-19
• [Journal Article] Parallel Training of CRFs : A Practical Approach to Build Large-Scale Prediction Models for Sequence Data (2006)
  • Author(s): Phan, X.H., Nguyen, L.M., Horiguchi, S., Inoguchi, Y., Ho, T.B.
  • Journal Title: The proceedings of Workshop on Parallel Data Mining, ECML/PKDD 2006, Berlin, September 18-22 Pages: 51-63
• [Journal Article] Multiscale Feature Extraction for Time Series Classification with Hybrid Feature Selection (2006)
  • Author(s): Zhang, H., Lin, S.M., Huang, W., Kawasaki, S., Ho, T.B.
  • Journal Title: The proceedings of International Conference on Intelligent Computing (ICIC'06), August 16-19, Kunming, China (Lecture Notes in Control and Information Sciences LNCIS 344) Pages: 939-944
• [Journal Article] Association-Based Dissimilarity Measures for Categorical Data : Limitation and Improvement (2006)
  • Author(s): Le, S.Q., Ho, T.B., Le, S.V
  • Journal Title: The Proceedings of the 10^<th> Pacific-Asia Conference on Knowledge Discovery and Data Mining PAKDD'06, 9-12 April, Singapore (Lecture Notes in Artificial Intelligence LNAI 3918) Pages: 493-498
• [Journal Article] Model Trawling : Modeling Dynamics of Massive Dimensional and Complex Systems (2006)
  • Author(s): T.Washio, V.P.Nguyen
  • Journal Title: Joint 3^<rd> International Conference on Soft Computing and Intelligent Systems and 7^<th> International Symposium on advanced Intelligent Systems Pages: SU-Al-2
• [Journal Article] Mining Discriminative Patterns from Graph Structured Data with Constrained Search (2006)
  • Author(s): K.Takabayashi, P.C.Nguyen, K.Ohara, H.Motoda, T.Washio
  • Journal Title: Workshop on Mining and Learning with Graphs Pages: 205-212
• [Journal Article] Constructing Decision Trees for Graph-Structured Data by Chunkingless Graph-Based Induction (2006)
  • Author(s): P.C.Nguyen, K.Ohara, A.Mogi, H.Motoda, T.Washio
  • Journal Title: 10th Pacific-Asia Conference on Knowledge Discovery and Data Mining PAKDD'06, 9-12 April, Singapore (Lecture Notes in Artificial Intelligence LNAI 3918) Pages: 390-399