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強相関電子系における自己学習連続時間量子モンテカルロ法の確立

研究課題

研究課題/領域番号 18K03552
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分13030:磁性、超伝導および強相関系関連
研究機関国立研究開発法人日本原子力研究開発機構

研究代表者

永井 佑紀  国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, システム計算科学センター, 副主任研究員 (20587026)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2020年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2019年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2018年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
キーワード自己学習モンテカルロ法 / 機械学習 / 強相関電子系 / モンテカルロ法 / 量子モンテカルロ
研究成果の概要

自己学習モンテカルロ法を様々な系へ適用し、その適用可能性について調べた。当初の予定では強相関電子系において研究を行う予定であったが、研究の進展により機械学習分子動力学分野や格子量子色力学などの非常に広範囲において極めて有用であることがわかり、関連分野においての適用可能性について調べた。例えば、機械学習分子動力学においては、分子動力学とモンテカルロ法を組み合わせた自己学習ハイブリッドモンテカルロ法と呼ばれる手法を開発し、計算精度を第一原理計算分子動力学と同じに保ったまま機械学習分子シミュレーションが可能であることを示した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

自己学習モンテカルロ法を様々な分野へと適用できることを示した。特に原子分子シミュレーション分野における自己学習ハイブリッドモンテカルロ法は、第一原理分子動力学計算と呼ばれる材料物性分野において非常に重要なシミュレーションを大幅に高速化することが可能であり、学術的な重要性に加えて産業界への応用可能性も考えられる。

報告書

(5件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (20件)

すべて 2022 2021 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (8件) (うち査読あり 8件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (11件) (うち国際学会 3件、 招待講演 7件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Self-learning hybrid Monte Carlo method for isothermal-isobaric ensemble: Application to liquid silica2021

    • 著者名/発表者名
      Kobayashi Keita、Nagai Yuki、Itakura Mitsuhiro、Shiga Motoyuki
    • 雑誌名

      The Journal of Chemical Physics

      巻: 155 号: 3 ページ: 034106-034106

    • DOI

      10.1063/5.0055341

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effective Ruderman-Kittel-Kasuya-Yosida-like Interaction in Diluted Double-exchange Model: Self-learning Monte Carlo Approach2021

    • 著者名/発表者名
      Kohshiro Hidehiko、Nagai Yuki
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan

      巻: 90 号: 3 ページ: 034711-034711

    • DOI

      10.7566/jpsj.90.034711

    • NAID

      40022509772

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Sparse modeling of large-scale quantum impurity models with low symmetries2021

    • 著者名/発表者名
      Shinaoka Hiroshi、Nagai Yuki
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 103 号: 4 ページ: 045120-1

    • DOI

      10.1103/physrevb.103.045120

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Sparse modeling approach to obtaining the shear viscosity from smeared correlation functions2020

    • 著者名/発表者名
      Itou Etsuko、Nagai Yuki
    • 雑誌名

      Journal of High Energy Physics

      巻: 2020 号: 7 ページ: 1-31

    • DOI

      10.1007/jhep07(2020)007

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Self-learning hybrid Monte Carlo: A first-principles approach2020

    • 著者名/発表者名
      Nagai Yuki、Okumura Masahiko、Kobayashi Keita、Shiga Motoyuki
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 102 号: 4

    • DOI

      10.1103/physrevb.102.041124

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Self-learning Monte Carlo method with Behler-Parrinello neural networks2020

    • 著者名/発表者名
      Nagai Yuki、Okumura Masahiko、Tanaka Akinori
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 101 号: 11 ページ: 115111-115111

    • DOI

      10.1103/physrevb.101.115111

    • NAID

      130008147942

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Smooth Self-energy in the Exact-diagonalization-based Dynamical Mean-field Theory: Intermediate-representation Filtering Approach2019

    • 著者名/発表者名
      Nagai Yuki、Shinaoka Hiroshi
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan

      巻: 88 号: 6 ページ: 064004-064004

    • DOI

      10.7566/jpsj.88.064004

    • NAID

      40021915212

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Smooth Self-energy in the Exact-diagonalization-based Dynamical Mean-field Theory: Intermediate-representation Filtering Approach2019

    • 著者名/発表者名
      Yuki Nagai and Hiroshi Shinaoka
    • 雑誌名

      J. Phys. Soc. Jpn.

      巻: 印刷中

    • NAID

      40021915212

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 自己学習ハイブリッドモンテカルロ法; 精度保障された機械学習分子シミュレーションと効率的な力場構築2022

    • 著者名/発表者名
      永井佑紀
    • 学会等名
      令和3年度電気化学界面シミュレーションコンソーシアム第4回研究会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 自己学習ハイブリッドモンテカルロ法; 精度保証された機械学習分子シミュレーション2021

    • 著者名/発表者名
      永井佑紀
    • 学会等名
      レア・イベントの計算科学第4 回ワークショップ「レア・イベント解析とデータ科学」
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 精度保証された機械学習分子動力学法; 自己学習ハイブリッドモンテカルロ法2020

    • 著者名/発表者名
      永井佑紀
    • 学会等名
      ディープラーニングと物理学 2020(第 1 回)
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Self-learning Monte Carlo method; Speedup of the Markov chain Monte Carlo with machine learning2019

    • 著者名/発表者名
      Yuki Nagai
    • 学会等名
      Quantum Engineering meets Harmonic Analysis, Saskatoon, Canada
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 自己学習ハイブリッドモンテカルロ法:第一原理分子シミュレー ションの高速化2019

    • 著者名/発表者名
      永井佑紀, 奥村雅彦,小林恵太,志賀基之
    • 学会等名
      日本物理学会2019年秋季大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 自己学習ハイブリッドモンテカルロ法: 機械学習による第一原理分子シミュレーションの高速化2019

    • 著者名/発表者名
      永井佑紀, 奥村雅彦,小林恵太,志賀基之
    • 学会等名
      2019分子シミュレーション討論会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Self-learning Hybrid Monte Carlo for first-principles molecular simulations2019

    • 著者名/発表者名
      Yuki Nagai
    • 学会等名
      Deep learning and Physics 2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Behler-Parrinello 型ニューラルネットワークを用いた自己学習モンテカルロ法2019

    • 著者名/発表者名
      永井佑紀、奥村雅彦、田中章詞
    • 学会等名
      日本物理学会第 74 回年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 自己学習モンテカルロ法; 機械学習を用いたモンテカルロ法の高速化2019

    • 著者名/発表者名
      永井佑紀
    • 学会等名
      第 7 回材料系ワークショップ
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 自己学習モンテカルロ法2018

    • 著者名/発表者名
      永井佑紀
    • 学会等名
      深層学習と物理2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Self-learning Monte Carlo method with neural networks inspired by machine-learning molecular dynamics2018

    • 著者名/発表者名
      永井佑紀、奥村雅彦、田中章詞
    • 学会等名
      Mini-workshop on Machine Learning in Physics
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [図書] 物理学者,機械学習を使う2019

    • 著者名/発表者名
      橋本 幸士、大槻 東巳、真野 智裕、斎藤 弘樹、藤田 浩之、安藤 康伸、永井 佑紀、青木 健一、藤田 達大、小林 玉青、大関 真之、久良 尚任、福嶋 健二、村瀬 功一、船井 正太郎、柏 浩司、富谷 昭夫
    • 総ページ数
      212
    • 出版者
      朝倉書店
    • ISBN
      4254131291
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2023-01-30  

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