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機械学習が拓く高効率結晶構造探索手法の開発

研究課題

研究課題/領域番号 18K13474
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分13010:数理物理および物性基礎関連
研究機関長岡技術科学大学 (2019)
国立研究開発法人物質・材料研究機構 (2018)

研究代表者

山下 智樹  長岡技術科学大学, 産学融合トップランナー養成センター, 特任准教授 (60793099)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2019年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2018年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
キーワード結晶構造探索 / 機械学習 / 第一原理計算 / ベイズ最適化 / 進化的アルゴリズム / ランダムサーチ / マテリアルズインフォマティクス
研究成果の概要

結晶構造探索手法におけるアルゴリズムとして、新たに提案した選択型アルゴリズムであるベイズ最適化および近年広く利用されている進化的アルゴリズムのコード開発を行い、結晶構造探索ツール、CrySPYとして公開した(https://github.com/Tomoki-YAMASHITA/CrySPY)。広くユーザーに利用してもらえるようにCrySPYは無料で入手可能なPythonで設計し、オープンソースソフトウェアとした。また、ドキュメントおよびチュートリアルサイトも作成しウェブ上に公開した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究により、オープンソースの結晶構造探索ツールであるCrySPYを公開することができた。CrySPYは機械学習を用いた高効率な安定構造探索が可能であり、新材料設計の基盤となるツールとして誰もが利用可能である。半年に一度の頻度でCrySPYのチュートリアルセミナーも開催しており、大学に所属する研究者や学生および企業の研究者などの間で利用されるようになった。

報告書

(3件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (14件)

すべて 2020 2019 2018 その他

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 7件、 招待講演 1件) 備考 (3件)

  • [雑誌論文] Adjusting the descriptor for a crystal structure search using Bayesian optimization2020

    • 著者名/発表者名
      Sato Nobuya、Yamashita Tomoki、Oguchi Tamio、Hukushima Koji、Miyake Takashi
    • 雑誌名

      Physical Review Materials

      巻: 4 号: 3 ページ: 033801-033801

    • DOI

      10.1103/physrevmaterials.4.033801

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Hybrid Algorithm of Bayesian Optimization and Evolutionary Algorithm in Crystal Structure Prediction2019

    • 著者名/発表者名
      Tomoki Yamashita, Shinichi Kanehira, Nobuya Sato, Hiori Kino, Koji Tsuda, Takashi Miyake, and Tamio Oguchi
    • 学会等名
      MATERIALS RESEARCH MEETING 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Descriptor for Efficient Crystal Prediction Using the Bayesian Optimization2019

    • 著者名/発表者名
      Nobuya Sato, Tomoki Yamashita, Tamio Oguchi, Koji Hukushima, and Takashi Miyake
    • 学会等名
      MATERIALS RESEARCH MEETING 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Parameter in a Descriptor for Efficient Crystal Structure Search Using the Bayesian Optimization2019

    • 著者名/発表者名
      Nobuya Sato, Tomoki Yamashita, Tamio Oguchi, Koji Hukushima, and Takashi Miyake
    • 学会等名
      The 22nd Asian Workshop on First-Principles Electronic Structure Calculations
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 結晶構造探索におけるベイズ最適化と進化的アルゴリズムのハイブリッドアルゴリズム2019

    • 著者名/発表者名
      山下智樹,兼平慎一,佐藤暢哉,木野日織,津田宏治,三宅隆,小口多美夫
    • 学会等名
      日本物理学会2019年秋季大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Searching Efficiency of Bayesian Optimization and Evolutionary Algorithm in Crystal Structure Prediction2019

    • 著者名/発表者名
      Tomoki Yamashita, Shinichi Kanehira, Nobuya Sato, Hiori Kino, Koji Tsuda, Takashi Miyake, and Tamio Oguchi
    • 学会等名
      10th International Conference on Materials for Advanced Technologies
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Crystal Structure Prediction by Bayesian Optimization and Evolutionary Algorithm2019

    • 著者名/発表者名
      Tomoki Yamashita, Shinichi Kanehira, N. Sato, Hiori Kino, Koji Tsuda, Takashi Miyake, and Tamio Oguchi
    • 学会等名
      APS March Meeting 2019
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Bayes最適化を用いた結晶構造探索の効率と記述子のパラメータ2019

    • 著者名/発表者名
      佐藤暢哉,山下智樹,小口多美夫,福島孝治,三宅隆
    • 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] Development of crystal structure prediction tool2019

    • 著者名/発表者名
      Tomoki Yamashita, Kei Terayama, Shinichi Kanehira, N. Sato, Hiori Kino, Koji Tsuda, Takashi Miyake, and Tamio Oguchi
    • 学会等名
      PRESTO International Symposium on Materials Informatics
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Crystal structure prediction by machine learning2018

    • 著者名/発表者名
      Tomoki Yamashita
    • 学会等名
      CSRN-OSAKA Annual Workshop 2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Bayes最適化を用いた結晶構造探索における記述子2018

    • 著者名/発表者名
      佐藤暢哉,山下智樹,小口多美夫,福島孝治,三宅隆
    • 学会等名
      日本物理学会2018年秋季大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [備考] CrySPY

    • URL

      https://tomoki-yamashita.github.io/CrySPY/

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [備考] CrySPY

    • URL

      https://github.com/Tomoki-YAMASHITA/CrySPY

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [備考] チュートリアルと解説

    • URL

      https://tomoki-yamashita.github.io/cryspy/tutorial/outline.html

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2018-04-23   更新日: 2021-02-19  

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