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2020 Fiscal Year Annual Research Report

Discrete Geometric Analysis for materials design

Administrative Group

Project AreaDiscrete Geometric Analysis for Materials Design
Project/Area Number 17H06460
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

小谷 元子  東北大学, 材料科学高等研究所, 教授 (50230024)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 大西 立顕  立教大学, 人工知能科学研究科, 教授 (10376387)
内藤 久資  名古屋大学, 多元数理科学研究科, 准教授 (40211411)
高見 誠一  名古屋大学, 工学研究科, 教授 (40311550)
一木 輝久  名古屋大学, 未来社会創造機構, 特任准教授 (40711156)
古田 幹雄  東京大学, 大学院数理科学研究科, 教授 (50181459)
青柳 岳司  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 総括研究主幹 (50786241)
下川 航也  埼玉大学, 理工学研究科, 教授 (60312633)
橋本 幸士  大阪大学, 理学研究科, 教授 (80345074)
Project Period (FY) 2017-06-30 – 2022-03-31
Keywords離散幾何学 / トポロジー / 材料設計 / 階層ネットワーク
Outline of Annual Research Achievements

後期の公募研究を23件採択し、新たな手法や発想の導入や幅広い応用課題の開拓を試みた。引き続き、計画研究との相互作用を深め、新たな展開につなぐことに重点を置くとともに、オンラインでの領域会議・交流会を行い、領域の成熟を図った。
日本物理学会第76回年次大会において、共催シンポジウム「次世代物質探索のための離散幾何学」を開催するなど、分野を超えた学会において本領域のセッションを開催し、学術会に対するアウトリーチを行った。領域セッション開催によるアウトリーチを令和2年12月に企画していたが、新型コロナウィルスの影響により延期となり、令和3年9月に"International Conference on Discrete Geometric Analysis for Materials Design"を開催した。
班会議、サーベイレクチャー、セミナーの企画や開催を引き続き支援し、チームを超えた相互作用を深めた。国際共同研究を推進するためのジョイント・ワークショップを令和2年10月に開催する予定であったが延期となり、令和3年度に"The Geometry & Topology Behind Fabrics at Multiple Scales"を開催した。国際研究集会はオンライン開催ではあったが、たくさんの研究者が参加し、活発な質疑応答があり当初の目的を達成した。
インターフェースの若手研究者が積極的に各担当班における融合を促進するために企画等を行うとともに、自身の連携研究や発表を活発に行った。これを通じて研究者としての広い視野や分野を超えたコミュニケーション能力を高めた。領域終了までに次のキャリアにステップアップできた。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

コロナ感染症の影響で延期し繰り越していた以下の取り組みについて以下のように実施した。
領域セッション開催によるアウトリーチ活動を令和2年12月に企画していたが令和3年9月に延期しオンラインで行った。国際共同研究を推進するためのジョイント・ワークショップを令和2年10月に開催する予定であったが、新型コロナウィルスの影響を考え、令和3年度に延期しオンラインで開催した。
オンラインであったが、そのために海外からの研究者に多数参加してもらうことができた。国際研究集会では活発な議論がなされ当初の目的を達成した。

Strategy for Future Research Activity

領域の研究、異分野融合や若手研究者の活躍に関しては順調に進んでおり、これを継続し、領域形成とその情報発信を引き続き行う。これまでの成果を今後につなぐために、領域としてのデータベースやアーカイブを充実したり、論説・モノグラフ執筆などを積極的に行う。
コロナ感染症の影響で延期した活動に関しては、オンラインなどのデジタル・ツールの活用により、概ね当初の目的を達成した。これまでに培ったネットワークを今後より活動し領域の成長へとつなげる。

Remarks

【News letter 離散幾何と材料】Vol.06, Vol.07 発行
【受賞】 (インターフェース) Andreas Dechant:Journal of Physics A(Mathematical and Theoretical)よりBest Paper Prize 2020
【受賞】(A01-1) 窪田陽介, (インターフェース) 櫻井陽平:2020年度日本数学会賞建部賢弘奨励賞

  • Research Products

    (42 results)

All 2021 2020 Other

All Int'l Joint Research (4 results) Journal Article (11 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 10 results,  Open Access: 4 results) Presentation (23 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 8 results) Remarks (2 results) Funded Workshop (2 results)

  • [Int'l Joint Research] UCサンタバーバラ大学(米国)

    • Country Name
      U.S.A.
    • Counterpart Institution
      UCサンタバーバラ大学
  • [Int'l Joint Research] フリードリヒ・アレクサンダー大学エアランゲン=ニュルンベルク/ベルリン自由大学(ドイツ)

    • Country Name
      GERMANY
    • Counterpart Institution
      フリードリヒ・アレクサンダー大学エアランゲン=ニュルンベルク/ベルリン自由大学
  • [Int'l Joint Research] ケンブリッジ大学(英国)

    • Country Name
      UNITED KINGDOM
    • Counterpart Institution
      ケンブリッジ大学
  • [Int'l Joint Research] オーストラリア国立大学(オーストラリア)

    • Country Name
      AUSTRALIA
    • Counterpart Institution
      オーストラリア国立大学
  • [Journal Article] Asymptotic compactness in topological spaces2021

    • Author(s)
      Junya Nishiguchi
    • Journal Title

      Topology and its Applications

      Volume: 287 Pages: 107451-107451

    • DOI

      10.1016/j.topol.2020.107451

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 位相幾何的データ分析によるブロックコポリマー準安定構造の自由エネルギー推定2021

    • Author(s)
      本武 陽一, 山中 貞人, 青柳 岳司, 大西 立顕, 福水 健次
    • Journal Title

      Journal of Computer Chemistry Japan

      Volume: 19(4) Pages: 169-171

    • DOI

      10.2477/jccj.2021-0009

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] 高分子の高次構造特徴量ー物性相関としてのサイバーポリマー2021

    • Author(s)
      天本義史, 菊武裕晃, 大西立顕
    • Journal Title

      高分子

      Volume: 70(3) Pages: 133-134

  • [Journal Article] Stochastic Time Evolution, Information Geometry, and the Cramer-Rao Bound2020

    • Author(s)
      Sosuke Ito, Andreas Dechant
    • Journal Title

      Physical Review X

      Volume: 10(2) Pages: 021056

    • DOI

      10.1103/PhysRevX.10.021056

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Geometric and spectral properties of directed graphs under a lower Ricci curvature bound2020

    • Author(s)
      R. Ozawa, Y. Sakurai, T. Yamada
    • Journal Title

      Calc. Var. Partial Differential Equations

      Volume: 59, no.4 Pages: 142

    • DOI

      10.1007/s00526-020-01809-2

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Upper bounds for higher-order Poincar'e constants2020

    • Author(s)
      Kei Funano and Yohei Sakurai
    • Journal Title

      Trans. Amer. Math. Soc.

      Volume: 373, no. 6 Pages: 4415--4436

    • DOI

      10.1090/tran/8049

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] The Atiyah?Patodi?Singer Index and Domain-Wall Fermion Dirac Operators2020

    • Author(s)
      Hidenori Fukaya, Mikio Furuta, Shinichiroh Matsuo, Tetsuya Onogi, Satoshi Yamaguchi & Mayuko Yamashita
    • Journal Title

      Commun. Math. Phys. (2020) 査読有

      Volume: 380, 3, Pages: 1295-1311

    • DOI

      10.1007/s00220-020-03806-0

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Topological data analysis for microdomain patterns of block copolymer2020

    • Author(s)
      Y.Mototake, Yamanaka, T. Aoyagi, T. Ohnishi, K. Fukumizu.
    • Journal Title

      Proceedings of the 2020 International Symposium on Nonlinear Theory and its Applications (NOLTA2020)

      Volume: - Pages: 517-520

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Complex Network Representation of the Structure-Mechanical Property Relationships in Elastomers with Heterogeneous Connectivity2020

    • Author(s)
      Yoshifumi Amamoto, Ken Kojio, Atsushi Takahara, Yuichi Masubuchi, Takaaki Ohnishi
    • Journal Title

      Patterns

      Volume: 1(8) Pages: 100135-100135

    • DOI

      10.1016/j.patter.2020.100135

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Dirac Fermion kinetics in three-dimensionally curved graphene2020

    • Author(s)
      Yoichi Tanabe, Yoshikazu Ito, Katsuaki Sugawara, Mikito Koshino, Shojiro Kimura, Tomoya Naito, Isaac Johnson, Takashi Takahashi, Mingwei Chen,
    • Journal Title

      Adv. Mater.

      Volume: 32 Pages: 2005838

    • DOI

      10.1002/adma.202005838

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Quantification of microphase separated structures from the viewpoint of multifractal2020

    • Author(s)
      M.I. Ito, S. Yamanaka, T. Aoyagi, T. Ohnishi
    • Journal Title

      Proceedings of the 2020 International Symposium on Nonlinear Theory and its Applications (NOLTA2020)

      Volume: 1 Pages: 480-483

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 材料探索のための離散幾何解析学2021

    • Author(s)
      小谷元子
    • Organizer
      日本物理学会第76回年次大会 共催シンポジウム「次世代物質探索のための離散幾何学」
    • Invited
  • [Presentation] 高次トポロジカル物質と超弦理論2021

    • Author(s)
      橋本幸士
    • Organizer
      日本物理学会第76回年次大会 共催シンポジウム「次世代物質探索のための離散幾何学」
  • [Presentation] 幾何学における有限次元近似と指数定理2021

    • Author(s)
      古田幹雄
    • Organizer
      日本物理学会第76回年次大会 共催シンポジウム「次世代物質探索のための離散幾何学」
  • [Presentation] 共連続構造と3次元トポロジー2021

    • Author(s)
      下川航也
    • Organizer
      日本物理学会第76回年次大会 共催シンポジウム「次世代物質探索のための離散幾何学」
  • [Presentation] 粗視化シミュレーションと深層学習による熱可塑性エラストマー弾性特性の高速予測2021

    • Author(s)
      青柳岳司
    • Organizer
      日本物理学会第76回年次大会 共催シンポジウム「次世代物質探索のための離散幾何学」
  • [Presentation] 離散曲面論とその材料科学への応用2021

    • Author(s)
      内藤久資
    • Organizer
      日本物理学会第76回年次大会 共催シンポジウム「次世代物質探索のための離散幾何学」
  • [Presentation] セラミックスナノコンポジット極小曲面薄膜の合成2021

    • Author(s)
      髙見誠一
    • Organizer
      日本物理学会第76回年次大会 共催シンポジウム「次世代物質探索のための離散幾何学」
  • [Presentation] トポロジーの道具としての深層学習2021

    • Author(s)
      一木輝久
    • Organizer
      日本物理学会第76回年次大会 共催シンポジウム「次世代物質探索のための離散幾何学」
  • [Presentation] 高分子材料のネットワーク解析2021

    • Author(s)
      大西立顕
    • Organizer
      日本物理学会第76回年次大会 共催シンポジウム「次世代物質探索のための離散幾何学」
  • [Presentation] ブロック共重合体の自由エネルギーに関わるミクロ相分離構造の定量化2021

    • Author(s)
      川口裕靖, 伊藤真利子, 山中貞人, 青柳岳司, 大西立顕
    • Organizer
      日本物理学会第76回年次大会
  • [Presentation] Recent development of geometric analysis on weighted Ricci curvature2021

    • Author(s)
      Yohei Sakurai
    • Organizer
      MSJ Spring Meeting 2021
    • Invited
  • [Presentation] Recent development of geometric analysis on weighted Ricci curvature2021

    • Author(s)
      Yohei Sakurai
    • Organizer
      Riemannian Geometry and Geometric Analysis
    • Invited
  • [Presentation] Recent development of geometric analysis on weighted Ricci curvature,2021

    • Author(s)
      Yohei Sakurai
    • Organizer
      Geometry Seminar, Kyushu University
    • Invited
  • [Presentation] X線散乱・回折データの機械学習による結晶性高分子の物性に関わる階層構造の解析2021

    • Author(s)
      髙橋数冴,天本義史,菊武裕晃,伊藤真利子,高原淳,大西立顕,
    • Organizer
      NANOSPEC2021
  • [Presentation] デジタル時代の化学―数学連携2020

    • Author(s)
      小谷元子
    • Organizer
      化学工学会 第51回秋季大会
    • Invited
  • [Presentation] ソフトマテリアルのネットワーク構造2020

    • Author(s)
      小谷元子
    • Organizer
      第15回TPE技術研究会公開講演会
    • Invited
  • [Presentation] デジタル時代の数学・材料科学連携2020

    • Author(s)
      小谷元子
    • Organizer
      東京大学・日本電子産学連携室設立15周年記念 次世代電子顕微鏡法社会連携講座設立記念シンポジウム
    • Invited
  • [Presentation] Liouville theorem for heat equation along ancient super Ricci flow via reduced geometry2020

    • Author(s)
      Yohei Sakurai
    • Organizer
      The 67th Geometry Symposium
    • Invited
  • [Presentation] Structure, Geometry and Doping of Curved Graphene2020

    • Author(s)
      Dechant Andreas
    • Organizer
      第14回 物性科学領域横断研究会 (領域合同研究会)
  • [Presentation] 学習済み深層ニューラルネットワークから の 解釈可能な物理法則抽出2020

    • Author(s)
      本武 陽一
    • Organizer
      第14回 物性科学領域横断研究会 (領域合同研究会)
  • [Presentation] Topological Data Analysis of Microdomain Patterns of Block Copolymer2020

    • Author(s)
      Y. Mototake, S. Yamanaka, T. Aoyagi, T. Ohnishi, K. Fukumizu,
    • Organizer
      Proceedings of the 2020 International Symposium on Nonlinear Theory and its Applications (NOLTA2020)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Quantification of microphase separated structures from the viewpoint of multifractal2020

    • Author(s)
      Mariko I. Ito, Sadato Yamanaka, Takeshi Aoyagi, Takaaki Ohnishi
    • Organizer
      Proceedings of the 2020 International Symposium on Nonlinear Theory and its Applications (NOLTA2020)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] マルチフラクタル解析によるミクロ相分離構造の特徴づけ2020

    • Author(s)
      伊藤真利子, 山中貞人, 青柳岳司, 大西立顕
    • Organizer
      日本物理学会2020年秋季大会
  • [Remarks] 「次世代物質探索のための離散幾何学」ホームページ

    • URL

      https://www.math-materials.jp/

  • [Remarks] Journal of Physics A Best Paper Prize 2020受賞

    • URL

      https://www.wpi-aimr.tohoku.ac.jp/jp/achievements/media/2020/20200819_001291.html

  • [Funded Workshop] GTF2021 The Geometry & Topology Behind Fabrics at Multiple Scales2021

  • [Funded Workshop] International Conference on Discrete Geometric Analysis for Materials Design2021

URL: 

Published: 2022-12-28  

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