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高精度スペクトロスコピーや顕微観察手法、オペランド計測手法などの実験・計測手法や、電子論に基づく計算機シミュレーションの著しい発展により、複雑な材料組織や原子配列、精密な電子状態や化学反応の動力学など、これまで手の届かなかった物質・材料に関する詳細な情報が得られるようになりつつある。一方で、複雑な系の構造や物性を定量的に解析し解釈するためには、実験・計測と計算機シミュレーションを適切に組み合わせた、総合的なデータ解析手法が求められている。そこで本研究では、非経験的な電子論に基づく計算機シミュレーションにデータ科学的手法を組み合わせることにより、実測データを活かして物質の精緻な構造解析を可能にする、物性データ同化シミュレーション手法の開発を行うことを目標としてきた。
前年度までに開発してきた手法では、結晶の粉末X回折スペクトルのピーク位置（回折角もしくは格子面間隔）の情報とシミュレーションで原子位置から計算されるスペクトルのピーク位置のずれが大きいほど不利になるペナルティー関数を定義し、これをポテンシャルエネルギーと足し合わせたコスト関数を使ったシミュレーティッドアニーリング法により、結晶構造が効率的に探索できることを示した。本年度は、この手法が条件付き確率分布に対するベイズの定理によって定式化されることを示した。さらに、ペナルティー関数とエネルギーを足し合わせることなく、独立情報として用いることでも、結晶構造探索が効率化されることを示した。
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