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2017 年度 実績報告書

パーセプトロン型原子間相互作用モデルを用いたマルチフィジックスシミュレータの開発

研究課題

研究課題/領域番号 16K14110
研究機関東京大学

研究代表者

梅野 宜崇  東京大学, 生産技術研究所, 准教授 (40314231)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2018-03-31
キーワードナノマイクロ材料力学 / 原子モデル解析
研究実績の概要

前年度に作成したニューラルネットワーク型原子間ポテンシャル関数の妥当性・安定性について詳細な検討を行った。様々なリファレンス構造(ひずみを受ける理想結晶、原子空孔・粒界などの欠陥を含む構造、相変態により生じる多様な結晶構造)に対してポテンシャル関数が問題なく機能することを確認(問題がある場合にはポテンシャル再構築を行う)した。さらに、構築したポテンシャル関数を拡張し、材料の電子構造起因の様々な物性を再現することが可能なマルチフィジックスポテンシャルモデルの構築を行った。すなわち、原子構造をインプットとし、そこから電子状態密度を推定(アウトプット)するためのニューラルネットワークモデルの構築に成功した。対象材料はSiCやBを中心として検証を行ったが、同様の枠組みは多様な材料(例えば磁性材料など)にそのまま適用できることも確認した。
第一原理計算によって原子構造ごとに電子状態密度を計算し、多様な構造に対して構造と電子状態密度の関係を、機械学習のためのリファレンスデータベースとして集積した。これについて、パーセプトロン型関数を用いて原子構造と電子状態密度の関係をモデリングした。ここで、エネルギーごとに個別のパーセプトロンモデルを作成、すなわち離散的なエネルギー値に対してパーセプトロンを構成しその出力を補間することで、電子状態密度の関数全体を再現した。作成したマルチフィジックスポテンシャルは、バンドギャップ等の諸物性を高い精度で再現することを第一原理計算によって確認した。

  • 研究成果

    (2件)

すべて 2018

すべて 雑誌論文 (1件) 学会発表 (1件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] 機械学習を用いた原子構造体の電子状態密度の推定2018

    • 著者名/発表者名
      久保淳、梅野宜崇
    • 雑誌名

      第3回マルチスケール材料力学シンポジウム講演論文集

      巻: - ページ: -

  • [学会発表] Atomistic modeling of multiphysics in nanostructures2018

    • 著者名/発表者名
      Yoshitaka Umeno, Masanobu Sato and Atsushi Kubo
    • 学会等名
      ACEX2018 (12th International Conference on Advanced Computational Engineering and Experimenting)
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2018-12-17  

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