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2018 Fiscal Year Research-status Report

材料科学におけるデータ駆動型探索技術の確立

Research Project

Project/Area Number 17K19953
Research InstitutionHokkaido University

Principal Investigator

瀧川 一学  北海道大学, 情報科学研究科, 准教授 (10374597)

Project Period (FY) 2017-06-30 – 2020-03-31
Keywords機械学習 / データ駆動科学 / データマイニング
Outline of Annual Research Achievements

連携研究者である触媒科学研究者グループとの共同研究を通して、さまざまな実際の不均一系触媒のデータに対するインフォマティクス展開研究を行った。まず、メタン酸化カップリング反応を主とした触媒の実報告データ3種類を用いて触媒活性の機械学習予測およびその機械学習予測を代理モデルとした触媒探索を念頭においた最適化計算(次にテストすべき触媒の組成・構造・条件などの提示)を逐次実験計画として構築した。特に共同研究では深層学習を適用するには事例数が十分ではなく、ランダムフォレスト・勾配ブースティング木・エクストラツリーズなどの木アンサンブル手法の有効性を定量的にも感覚的にも得ることができた。これらの結果は連携研究者とともに論文として準備中である。

また、触媒の理論計算を用いて触媒の特徴づけとして有効な因子を探索する研究においても機械学習を活用し、特に木アンサンブル学習に基づく変数重要度および回帰分析などを通して共同研究を進め、その成果も論文として発表を行い、また2件を準備中である。

全体として特に不均一系触媒の設計や探索において機械学習やデータ科学をどのように活用できるかという見込みや問題を明確にすることができ、各機会に得られた知見などに関する講演なども行った。また、世界的にこうしたインフォマティクスを活用した材料探索や材料開発が盛んに研究されるようになってきており、連携研究者を含むグループで技術動向の調査を行っている。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

おおむね実施計画に従い研究をすすめられており、成果発表も行うことができた。

Strategy for Future Research Activity

研究の過程で得られたさまざまな新しい技術問題や視点を活用して、引き続き研究を進める予定である。

  • Research Products

    (20 results)

All 2019 2018

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (16 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 6 results) Book (2 results)

  • [Journal Article] Density Functional Theory Calculations of Oxygen Vacancy Formation and Subsequent Molecular Adsorption on Oxide Surfaces2018

    • Author(s)
      Hinuma Yoyo、Toyao Takashi、Kamachi Takashi、Maeno Zen、Takakusagi Satoru、Furukawa Shinya、Takigawa Ichigaku、Shimizu Ken-ichi
    • Journal Title

      The Journal of Physical Chemistry C

      Volume: 122 Pages: 29435~29444

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.8b11279

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Obesity Suppresses Cell-Competition-Mediated Apical Elimination of RasV12-Transformed Cells from Epithelial Tissues2018

    • Author(s)
      Sasaki Ayana、Nagatake Takahiro、Egami Riku、Gu Guoqiang、Takigawa Ichigaku、Ikeda Wataru、Nakatani Tomoya、Kunisawa Jun、Fujita Yasuyuki
    • Journal Title

      Cell Reports

      Volume: 23 Pages: 974~982

    • DOI

      10.1016/j.celrep.2018.03.104

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Machine learning and surrogate optimization on heterogeneous catalysts.2019

    • Author(s)
      Takigawa I.
    • Organizer
      PRESTO International Symposium on Materials Informatics - Learn the Data, to Bridge the Intelligence into the Future -
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 入力表現の適応的選択を伴うグラフ畳み込みネットワーク学習2019

    • Author(s)
      菊地翔馬・瀧川一学
    • Organizer
      情報処理学会 第81回全国大会
  • [Presentation] 非定常データストリームにおける適応的決定木を用いたアンサンブル学習2019

    • Author(s)
      菅原 優・瀧川一学,
    • Organizer
      人工知能学会 第109回人工知能基本問題研究会(SIG-FPAI),
  • [Presentation] 化学反応ネットワークにおける最適反応経路候補の列挙2019

    • Author(s)
      中野 裕太・瀧川一学
    • Organizer
      情報処理学会 第122回数理モデル化と問題解決(MPS)研究発表会
  • [Presentation] 機械学習は真の発見に寄与できるのか?2018

    • Author(s)
      瀧川一学
    • Organizer
      MI2I・JAIST合同シンポジウム((情報統合型物質・材料開発イニシアティブ・北陸先端科学技術大学院大学)データ科学における予測と理解の両立を目指して-分かるとは何か?-
    • Invited
  • [Presentation] 決定木・回帰木に基づくアンサンブル学習の最近2018

    • Author(s)
      瀧川一学
    • Organizer
      電子情報通信学会 スマートインフォメディアシステム研究会 (SIS)
    • Invited
  • [Presentation] 分子のグラフ表現と機械学習2018

    • Author(s)
      瀧川一学
    • Organizer
      第79回応用物理学会特別シンポジウム:インフォマティクスへの招待~機械学習・インフォマティクスは応用物理をどう変えるか?~
    • Invited
  • [Presentation] データ駆動科学と機械学習2018

    • Author(s)
      瀧川一学
    • Organizer
      第2回データサイエンス研究会, 岐阜大学
    • Invited
  • [Presentation] Machine learning for chemical sciences.2018

    • Author(s)
      Takigawa I.
    • Organizer
      2018 International Workshop on New Frontiers in Convergence Science and Technology, HU-SNU Joint Symposium,
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] メタンの有効利用を目的とした機械学習による吸着エネルギー予測2018

    • Author(s)
      鳥屋尾隆, 高草木達, 瀧川一学, 清水研一
    • Organizer
      触媒討論会
  • [Presentation] 適応的な部分グラフ指示子の探索・選択に基づく非線形グラフ分類回帰2018

    • Author(s)
      白川 稜・横山侑政・岡崎文哉・瀧川一学
    • Organizer
      第21回情報論的学習理論ワークショップ(IBIS 2018)
  • [Presentation] 機械学習に基づくペプチド由来イオンピークの新規検出手法2018

    • Author(s)
      守屋勇樹・田畑 剛・岩崎未央・河野 信・五斗 進・石濱 泰・瀧川一学・吉沢明康
    • Organizer
      第21回情報論的学習理論ワークショップ(IBIS 2018)
  • [Presentation] 機械学習を利用した第一原理MDトラジェクトリの自動分類2018

    • Author(s)
      小林正人・原渕 祐・堤 拓朗・小野ゆり子・瀧川一学・武次徹也
    • Organizer
      日本コンピュータ化学会2018秋季年会
  • [Presentation] SeqBDDを用いた集合分割の族の表現法と実験的評価2018

    • Author(s)
      髙橋翔哉・湊 真一・瀧川一学
    • Organizer
      情報処理学会 第169回アルゴリズム研究会
  • [Presentation] グラフ断片決定木を用いたグラフ特徴抽出手法2018

    • Author(s)
      坂上陽規・瀧川一学・有村博紀
    • Organizer
      2018年度人工知能学会全国大会(第32回)
  • [Presentation] Graph of Graphsに対する二重畳み込みニューラルネットワーク2018

    • Author(s)
      原田将之介・秋田大空・椿 真史・馬場 雪乃・瀧川一学・山西芳裕・鹿島久嗣
    • Organizer
      2018年度人工知能学会全国大会(第32回)
  • [Book] 第10章第1節 機械学習に基づく分子の物性のデータ駆動予測とその活用 (「マテリアルズ・インフォマティクスによる材料開発と活用集」)2019

    • Author(s)
      瀧川一学
    • Total Pages
      463
    • Publisher
      技術情報協会
    • ISBN
      978-4-86104-732-9
  • [Book] SiBIC: A Tool for Generating a Network of Biclusters Captured by Maximal Frequent Itemset Mining(「Data Mining for Systems Biology」)2019

    • Author(s)
      Kei-ichiro Takahashi, David A. duVerle, Sohiya Yotsukura, Ichigaku Takigawa, Hiroshi Mamitsuka
    • Total Pages
      243
    • Publisher
      Springer
    • ISBN
      978-1-4939-8560-9

URL: 

Published: 2019-12-27  

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