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超大規模超並列電子状態理論による100ナノスケール系デバイス研究

研究課題

研究課題/領域番号 26400318
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 物性Ⅰ
研究機関鳥取大学

研究代表者

星 健夫  鳥取大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (80272384)

研究協力者 井町 宏人  鳥取大学, 大学院工学研究科
研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2017-03-31
研究課題ステータス 完了 (2016年度)
配分額 *注記
4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2016年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2015年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2014年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
キーワード大規模電子状態計算 / フレキシブルデバイス / 有機高分子集合体 / 超並列計算 / 京コンピュータ / オーダーN法 / 波束ダイナミクス / データ科学 / 100ナノメートル電子状態計算 / 量子電気伝導 / フレキシブルデバイス材料 / 量子波束ダイナミクス / 電子状態計算
研究成果の概要

Internet of Things (IoT)の主役となるウルトラフレキシブル(ウェアラブル)デバイスを出口として、有機デバイス材料系の100ナノメートルスケール(世界最大)量子計算を実現した。主な成果として、有機高分子集合体の電気伝導メカニズムが解明された。独自の超並列数理手法を用いて、「京」コンピュータ全体を使った計算を行なった。数理科学分野・スーパーコンピュータ分野での受賞、開発されたソフトウェアELSES(http://www.elses.jp/)の産業利用、など、多方面に波及した。

報告書

(4件)
  • 2016 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2015 実施状況報告書
  • 2014 実施状況報告書
  • 研究成果

    (54件)

すべて 2017 2016 2015 2014 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件、 謝辞記載あり 4件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (44件) (うち国際学会 9件、 招待講演 9件) 備考 (4件)

  • [国際共同研究] National Taiwan University(Taiwan)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [雑誌論文] One-hundred-nm-scale electronic structure and transport calculations of organic polymers on the K computer2016

    • 著者名/発表者名
      Hiroto Imachi, Seiya Yokoyama, Takami Kaji, Yukiya Abe, Tomofumi Tada, Takeo Hoshi
    • 雑誌名

      AIP Conf. Proc.

      巻: 1790 ページ: 020010-020010

    • DOI

      10.1063/1.4968636

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Extremely scalable algorithm for 108-atom quantum material simulation on the full system of the K computer2016

    • 著者名/発表者名
      Takeo Hoshi, Hiroto Imachi, Kiyoshi Kumahata, Masaaki Terai, Kengo Miyamoto, Kazuo Minami and Fumiyoshi Shoji
    • 雑誌名

      Proc. ScalA in SC16

      巻: 7 ページ: 33-40

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Hybrid Numerical Solvers for Massively Parallel Eigenvalue Computations and Their Benchmark with Electronic Structure Calculations2016

    • 著者名/発表者名
      Hiroto Imachi and Takeo Hoshi
    • 雑誌名

      Journal of Information Processing

      巻: 24 号: 1 ページ: 164-172

    • DOI

      10.2197/ipsjjip.24.164

    • NAID

      130005119986

    • ISSN
      1882-6652
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Efficient numerical solver for first-principles transport calculation based on real-space finite-difference method2015

    • 著者名/発表者名
      Shigeru Iwase, Takeo Hoshi, Tomoya Ono,
    • 雑誌名

      Phys. Rev. E

      巻: 91 号: 6

    • DOI

      10.1103/physreve.91.063305

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Novel linear algebraic theory and one-hundred-million-atom quantum material simulations on the K computer2014

    • 著者名/発表者名
      Takeo Hoshi, Tomohiro Sogabe, Takafumi Miyatad, Dongjin Lee, Shao-Liang Zhang, Hiroto Imachi, Yoshifumi Kawai, Yohei Akiyama, Keita Yamazaki, Seiya Yokoyama
    • 雑誌名

      PoS

      巻: 202

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Extremely large quantum material simulations with novel linear algebraic algorithms and massively parallel supercomputers2017

    • 著者名/発表者名
      Takeo Hoshi
    • 学会等名
      The Platform for Advanced Scientific Computing Conference (PASC17)
    • 発表場所
      Palazzo dei Congressi, Lugano, Switzerland
    • 年月日
      2017-06-25
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 有機高分子デバイス材料に対する機械学習型探索2017

    • 著者名/発表者名
      星健夫, 井町宏人, 大平健太郎, 福島孝治, Y. M. Tsai, W. Wang
    • 学会等名
      日本物理学会年会
    • 発表場所
      大阪大学, 大阪
    • 年月日
      2017-03-17
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] フラグメント分子軌道法を用いた ペプトイド系の励起子ダイナミクス計算2017

    • 著者名/発表者名
      星健夫, 安部友樹也, 大平健太郎, 藤田貴敏, 川田修太郎, 望月祐志
    • 学会等名
      日本応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜, 横浜
    • 年月日
      2017-03-14
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] ペプトイド類のフラグメント分子軌道計算-その32017

    • 著者名/発表者名
      川田修太郎, 望月祐志, 袴田 真由, 藤田 貴敏, 星 健夫
    • 学会等名
      日本応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜, 横浜
    • 年月日
      2017-03-14
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] ペプトイド類のフラグメント分子軌道計算-その32017

    • 著者名/発表者名
      川田修太郎, 望月祐志, 袴田 真由, 藤田 貴敏, 星 健夫
    • 学会等名
      川田修太郎, 望月祐志, 袴田 真由, 藤田 貴敏, 星 健夫
    • 発表場所
      パシフィコ横浜, 横浜
    • 年月日
      2017-03-14
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 大規模量子MDとデータ科学による有機デバイス材料研究2017

    • 著者名/発表者名
      星健夫
    • 学会等名
      情報計算化学生物学会
    • 発表場所
      グランフロント大阪, 大阪
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] A machine learning research on organic polymer device material2016

    • 著者名/発表者名
      H. Imachi, Y. M. Tsai, T. Hoshi, W. Wang
    • 学会等名
      第2回CDMSI(ポスト「京」重点課題(7))シンポジウム ~次世代の産業を支える新機能デバイス・高性能材料の創成~
    • 発表場所
      東京大学物性研究所, 柏
    • 年月日
      2016-12-06
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] フラグメント分子軌道法を基盤とする励起子ダイナミクス計算2016

    • 著者名/発表者名
      星健夫、井町宏人、藤田貴敏、川田修太郎、望月祐志
    • 学会等名
      第2回CDMSI(ポスト「京」重点課題(7))シンポジウム ~次世代の産業を支える新機能デバイス・高性能材料の創成~
    • 発表場所
      東京大学物性研究所, 柏
    • 年月日
      2016-12-06
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 100nmスケール有機デバイス材料研究と数理2016

    • 著者名/発表者名
      星健夫
    • 学会等名
      研究会「計算物質科学における時空間アップスケーリングと数理手法」
    • 発表場所
      電通大, 東京
    • 年月日
      2016-11-28
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] A data scientific research on organic polymer device materials2016

    • 著者名/発表者名
      Hiroto Imachi, Yuhsiang M. Tsai, Takeo Hoshi, Weichung Wang
    • 学会等名
      The 19th Asian Workshop on First-Principles Electronic Structure Calculations
    • 発表場所
      National Chiao Tung University, Hsinchu, Taiwan
    • 年月日
      2016-10-31
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] One-hundred-nanometer-scale electronic state and transport calculations of organic device material on the K computer2016

    • 著者名/発表者名
      Takeo Hoshi, Hiroto Imachi
    • 学会等名
      The 19th Asian Workshop on First-Principles Electronic Structure Calculations
    • 発表場所
      National Chiao Tung University, Hsinchu, Taiwan
    • 年月日
      2016-10-31
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] ペプトイド類のフラグメント分子軌道計算-その22016

    • 著者名/発表者名
      川田修太郎, 望月祐志, 袴田 真由, 藤田貴敏, 星健夫
    • 学会等名
      応用物理会学術講演会
    • 発表場所
      朱鷺メッセ, 新潟
    • 年月日
      2016-09-13
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 京コンピュータを用いた有機高分子凝集体の100ナノスケール量子伝導シミュレーション2016

    • 著者名/発表者名
      井町宏人, 星 健夫
    • 学会等名
      応用物理会学術講演会
    • 発表場所
      朱鷺メッセ, 新潟
    • 年月日
      2016-09-13
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 高分子有機半導体の100ナノスケール電子状態計算2016

    • 著者名/発表者名
      星 健夫, 井町宏人
    • 学会等名
      日本物理学会, 領域7シンポジウム 「有機半導体の柔らかい固体物理に対する計算科学と実験の最前線」
    • 発表場所
      金沢大学, 金澤
    • 年月日
      2016-09-13
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 基盤的超並列計算アルゴルリズムの開発2016

    • 著者名/発表者名
      星 健夫, 井町宏人
    • 学会等名
      第1回ポスト「京」重点課題(7)研究会 「次世代の産業を支える新機能デバイス・高性能材料の創成」
    • 発表場所
      東京大学, 東京
    • 年月日
      2016-07-21
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 100M atom electronic structure calculation of organic device materials on full system of K Computer2016

    • 著者名/発表者名
      Takeo Hoshi
    • 学会等名
      ISC High Performance 2016
    • 発表場所
      Messe Frankfurt, Frankfurt, Germany
    • 年月日
      2016-06-19
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 100M atom electronic structure calculation of organic device materials on full system of K Computer2016

    • 著者名/発表者名
      Takeo Hoshi
    • 学会等名
      ISC High Performance 2016
    • 発表場所
      フランクフルト:ドイツ
    • 年月日
      2016-06-19
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 京コンピュータにおける量子シミュレーションを用いた有機デバイス材料研究2016

    • 著者名/発表者名
      星 健夫, 井町宏人,梶 貴美,安部 友樹也
    • 学会等名
      第21回計算工学講演会
    • 発表場所
      新潟コンベンションセンター, 新潟
    • 年月日
      2016-05-31
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 京コンピュータにおける量子シミュレーションを用いた有機デバイス材料研究2016

    • 著者名/発表者名
      星 健夫, 井町宏人,梶 貴美,安部 友樹也
    • 学会等名
      計算工学講演会
    • 発表場所
      新潟コンベンションセンター
    • 年月日
      2016-05-31
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] Massively parallel electronic structure calculations and transport property of organic materials2016

    • 著者名/発表者名
      Takeo Hoshi, Hiroto Imachi, Seiya Yokoyama, Takami Kaji, Yukiya Abe, Tomofumi Tada
    • 学会等名
      Computational Chemistry Symposium of 12th International Conference of Computational Methods in Sciences and Engineering
    • 発表場所
      アテネ:ギリシャ
    • 年月日
      2016-03-17
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] ELSES matrix library:新しい疎行列ライブラリと物質科学実問題2016

    • 著者名/発表者名
      星 健夫, 井町 宏人
    • 学会等名
      日本応用数理学会研究部会連合発表会
    • 発表場所
      神戸学院大
    • 年月日
      2016-03-04
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] エネルギー保存数値解法の大規模物質計算への展開2016

    • 著者名/発表者名
      井町 宏人, 宮武 勇登, 星 健夫
    • 学会等名
      日本応用数理学会研究部会連合発表会
    • 発表場所
      神戸学院大
    • 年月日
      2016-03-04
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] スーパーコンピュータによる有機材料波束ダイナミクス解析2016

    • 著者名/発表者名
      安部友樹也,井町宏人,星 健夫
    • 学会等名
      応用物理・物理系学会中国四国支部 合同学術講演会
    • 発表場所
      岡山大学, 岡山
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] HPCI利用研究優秀成果賞受賞講演:有機デバイス材料系の100ナノスケール電子状態計算2016

    • 著者名/発表者名
      星 健夫
    • 学会等名
      第3回「京」を中核とするHPCIシステム利用研究課題 成果報告会
    • 発表場所
      コクヨホール, 東京
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Quantum wave-packet dynamics simulation solvers and their performance on Oakleaf-FX102015

    • 著者名/発表者名
      Hiroto Imachi and Takeo Hoshi,
    • 学会等名
      21th Advanced Supercomputing Environment (ASE) Seminar
    • 発表場所
      東京大学
    • 年月日
      2015-12-02
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] 「京」コンピュータによるπ共役高分子系の大規模量子電気伝導計算2015

    • 著者名/発表者名
      星健夫, 横山 誠也, 井町 宏人, 梶 貴美, 多田 朋史
    • 学会等名
      第24回ポリマー材料フォーラム
    • 発表場所
      タワーホール船堀
    • 年月日
      2015-11-26
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] 超並列固有値計算のための複合化数理ソルバと電子状態計算におけるベンチマーク2015

    • 著者名/発表者名
      井町宏人,星健夫
    • 学会等名
      数理構造保存を接点とした数学・HPC・実科学のクロスオーバー
    • 発表場所
      電通大
    • 年月日
      2015-11-24
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] 俯瞰的数理モデリング -数理・超並列計算からものづくりまで-2015

    • 著者名/発表者名
      星健夫,井町宏人,横山誠也,梶貴美
    • 学会等名
      数理構造保存を接点とした数学・HPC・実科学のクロスオーバー
    • 発表場所
      電通大
    • 年月日
      2015-11-24
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] 大規模量子物質計算に現れる数値解析上の課題2015

    • 著者名/発表者名
      井町 宏人, 星健夫
    • 学会等名
      京都大学数理解析研究所研究集会「現象解明に向けた数値解析学の新展開」
    • 発表場所
      京都大学数理解析研究所
    • 年月日
      2015-11-18
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] Development of visualization software and large-scale wavepacket dynamics of pi-conjugated polymers2015

    • 著者名/発表者名
      Takami Kaji, Seiya Yokoyama, Hiroto Imachi, Takeo Hoshi
    • 学会等名
      International Symposium on Present and Future of Material Sciences
    • 発表場所
      大阪大学
    • 年月日
      2015-11-17
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 高分子上を走る電子の波 ~京スーパーコンピュータで目指す、21世紀のものづくり~2015

    • 著者名/発表者名
      星健夫
    • 学会等名
      高分子学会主催記者発表
    • 発表場所
      高分子学会(東京)
    • 年月日
      2015-11-16
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] 電子状態計算に現れる積分の高速計算法2015

    • 著者名/発表者名
      小橋恒士, 杉原正顯, 星 健夫
    • 学会等名
      日本応用数理学会2015年度年会
    • 発表場所
      金沢大学
    • 年月日
      2015-09-09
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] Novel Krylov-subspace solver of generalized shifted linear equations for massively parallel quantum material simulations2015

    • 著者名/発表者名
      Takeo Hoshi and Hiroto Imachi
    • 学会等名
      The International Congress on Industrial and Applied Mathematics
    • 発表場所
      北京:中国
    • 年月日
      2015-08-10
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Parallel generalized eigenvalue computation with hybrid solvers and their benchmark on supercomputers2015

    • 著者名/発表者名
      Imachi and Takeo Hoshi
    • 学会等名
      The International Congress on Industrial and Applied Mathematics
    • 発表場所
      北京:中国
    • 年月日
      2015-08-10
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Pythonによる有機高分子波束ダイナミクス可視化ソフトの開発2015

    • 著者名/発表者名
      梶貴美, 横山誠也, 井町宏人, 星健夫
    • 学会等名
      応用物理中四国支部学術講演会
    • 発表場所
      徳島大学
    • 年月日
      2015-08-01
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] 超大規模超並列電子状態計算を中核とした物理・数理・HPCの融合研究2015

    • 著者名/発表者名
      星健夫, 井町宏人
    • 学会等名
      JHPCN:学際大規模情報基盤共同利用・共同研究拠点 第7回シンポジウム
    • 発表場所
      THE GRAND HALL 品川
    • 年月日
      2015-07-09
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] Hybrid Numerical Solvers for Eigenvalue Problems and Their Performance Evaluation on Massively Parallel Machines2015

    • 著者名/発表者名
      井町宏人, 星健夫
    • 学会等名
      第44回 数値解析シンポジウム (NAS2015)
    • 発表場所
      ぶどうの丘(山梨県甲州市)
    • 年月日
      2015-06-08
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] 超並列固有値計算のための複合化数理ソルバと電子状態計算におけるベンチマーク2015

    • 著者名/発表者名
      井町宏人, 星健夫
    • 学会等名
      HPCS2015: 2015年ハイパフォーマンスコンピューティングと計算科学シンポジウム
    • 発表場所
      東京大学
    • 年月日
      2015-05-19
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] 「京」での1億原子電子状態計算 ~物質科学と数理科学の接点として~2015

    • 著者名/発表者名
      星健夫, 井町宏人
    • 学会等名
      第3回CMSI人材育成シンポジウム 「応用数理と計算科学の連携Ⅱ」
    • 発表場所
      大阪大学
    • 年月日
      2015-01-15
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Krylov subspace theories and one-hundred-million-atom electronic structure calculations on the K computer2014

    • 著者名/発表者名
      Takeo Hoshi, Hiroto Imachi
    • 学会等名
      International Symposium on Computics Quantum Simulation and Design (ISC-QSD-2014)
    • 発表場所
      University of Tokyo
    • 年月日
      2014-12-01 – 2014-12-03
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 「京」での100ナノ電子状態計算とその展望2014

    • 著者名/発表者名
      星 健夫, 井町宏人
    • 学会等名
      物性研究所計算物質科学研究センター 第4回シンポジウム
    • 発表場所
      東京大学物性研究所
    • 年月日
      2014-11-12
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 「京」での 100 ナノ電子状態計算と有機物質系2014

    • 著者名/発表者名
      星健夫
    • 学会等名
      第2回π造形コロキウム
    • 発表場所
      東京工業大学
    • 年月日
      2014-10-09
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] 超大規模電子状態理論による有機材料シミュレーション2014

    • 著者名/発表者名
      星 健夫, 横山誠也
    • 学会等名
      日本応用物理学会
    • 発表場所
      北海道大学
    • 年月日
      2014-09-17 – 2014-09-20
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] Pythonによる電子状態計算むけ統合型可視化ソフトの開発2014

    • 著者名/発表者名
      横山誠也, 山﨑渓太, 星健夫
    • 学会等名
      応用物理学会中国四国支部合同学術講演会
    • 発表場所
      香川大学
    • 年月日
      2014-07-26
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [備考] 研究代表者ホームページ

    • URL

      http://www.damp.tottori-u.ac.jp/~hoshi/

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [備考] 独自開発大規模電子状態計算コードELSES

    • URL

      http://www.elses.jp/

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [備考] 研究代表者ウェブページ

    • URL

      http://www.damp.tottori-u.ac.jp/~hoshi/

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書 2014 実施状況報告書
  • [備考] ELSES(本研究で開発された量子物質(電子状態)計算ソフトウェア)

    • URL

      http://www.elses.jp/

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書

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公開日: 2014-04-04   更新日: 2022-02-16  

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