| 研究課題/領域番号 |
19H04125
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分60100:計算科学関連
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| 研究機関 | 鳥取大学 |
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研究代表者 |
星 健夫 鳥取大学, 工学部, 准教授 (80272384)
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| 研究分担者 |
望月 出海 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 物質構造科学研究所, 助教 (30579058)
福島 孝治 東京大学, 大学院総合文化研究科, 教授 (80282606)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
17,550千円 (直接経費: 13,500千円、間接経費: 4,050千円)
2021年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2020年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2019年度: 8,840千円 (直接経費: 6,800千円、間接経費: 2,040千円)
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| キーワード | 超並列計算 / 計算統計 / 2次元物質 / 次世代触媒 / 全反射高速陽電子回折 / データ駆動型感度解析 / ポピュレーションアニーリング型モンテカルロ法 / スーパーコンピュータ富岳 / 低速電子回折 / ベイズ最適化 / レプリカ交換モンテカルロ法 / データ駆動科学 / モンテカルロ法 / 最適化 / 陽電子回折 / ベイズ推定 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
超並列マシン（スーパーコンピュータ）で高速化した計算統計と測定技術を融合する．ここでの計算統計とは，モンテカルロ法(サンプリング計算)に基づく，ベイズ推定をさす．計算科学・計算統計学 ・実験科学の研究者からなる融合チームで実施する．手法は汎用であるが，最初の例として，日本発の革新的超精密測定技術である，陽電子回折実験(KEK物構研)を対象とする．量子散乱問題を順問題とする，大域探索型逆問題解析である．実応用(物質表面構造解析)推進と高速計算技術（HPC）的グランドチャレンジの双方を目指し，測定技術と高速データ解析の融合によるブレークスルーを目指す．
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| 研究成果の概要 |
先端的計算手法（最適化法とデータ駆動型感度解析）を用いて汎用測定データ解析プログラム2DMATを開発・公開し，次世代触媒や次世代電子デバイスなどの工学応用が期待されている２次元物質（原子数層からなる極薄膜物質）構造解析実験にて実践した．具体的には，高エネルギー加速器研究機構（KEK）低速陽電子実験施設における革新的非破壊測定実験である，全反射高速陽電子回折法（トレプト法）を対象とした．さらに，スーパーコンピュータ富岳を用いた高速計算（弱スケーリング型並列計算）が達成された．また，プログラムを拡張し，解析できる実験の種類を増やした．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
先端的コンピュータと先端的計算手法を，計測技術と融合させることで，新たなイノベーションに挑む研究である．本課題では全反射高速陽電子回折法を対象としたが，数理的アプローチは汎用であり，他実験（表面エックス線回折・低速電子回折）にも適用できる．成果物であるプログラム2DMATはネット公開され，学術・産業界の実験系研究者が無償で利用することができる．こうした計測イノベーションにより，物質開発サイクルが圧倒的に加速され，次世代触媒や次世代電子デバイスなどでの産業イノベーションへ昇華されることが期待される．
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