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Research achievements in the past
Research achievements so far are listed below.
Uncovering the role of protein-protein interactions on allostery and stability in oligomeric assembly via molecular dynamics simulations
Affiliation: Institute for Protein Research, Osaka University
Authors：Tiwari Sandhya Premnath Affiliation：Institute for Protein Research, Osaka University Abstract：It is a project adopted for Research Proposal Based Use in FY 2023.
Optimization design of ammonia burner for decarbonized society
Affiliation: Kagawa University, Faculty of Engineering and Design
Authors：Yukihiko Okumura Affiliation：Kagawa University, Faculty of Engineering and Design Abstract：近年，水素を効率よく運搬・貯留するために水素キャリアとしてアンモニアが注目されている．かつ工場ではアンモニアを水素用途のみではなく，直接的に燃料として利用することが実用的観点から望まれている．しかしながら，アンモニアの燃焼速度は6.0 cm/s以下であり，炭化水素燃料（石油系燃料）と比較すると極端に低いために安定燃焼が困難であり，かつ強制燃焼させると大量のNOxを生成する．本研究では，難着火性のアンモニアを安定に燃焼させ，かつNOxを同時低減するCO2 フリーバーナ-を開発する．加えて、アンモニアの高負荷燃焼 （単位体積当たりの燃焼発熱量の増加）とクリーン燃焼の実現化を目指す． Publication related to your research: （Journal paper） Yukihiko Okumura, Development of ammonia burner and elucidation of fundamental heat transfer in boiler, Journal of Japan Boiler Association, 442, pp. 21-26, (2023.12). ISSN 0387-0162. （International conference paper） Yukihiko Okumura, Flame structure…続きを読む
Development of Image Recognition Methods using Recurrent Neural Network
Affiliation: Graduate School of Artigicial Intelligence and Science, Rikkyo University
Authors：Yuki Tatsunami Affiliation：Graduate School of Artigicial Intelligence and Science, Rikkyo University Abstract：Sequencerは再帰ニューラルネットワーク(RNN)による画像認識手法である。ところが、速度面や、物体検出のタスクで有効性に課題があった。これらの課題に対処するために、Sequencerに代わるRNNの画像認識手法を開発した。新手法は従来手法よりも、物体検出のタスクにおいて有意に高い性能を達成し、画像認識タスクにおいても速度と精度のトレードオフのよい精度を達成した。 Publication related to your research: （Domestic conference/wokrshop） 立浪 祐貴, 瀧 雅人, “物体検出のためのバックボーンとしての再帰ニューラルネットワーク”, 情報処理学会 第86回全国大会, Mar. 2024.
Establishment of a Pharmaceutical-Focused Large Language Model
Affiliation: Graduate School of Pharmaceutical Sciences, Osaka University
Authors：Hiroto Asano Affiliation：Graduate School of Pharmaceutical Sciences, Osaka University Abstract：医薬品情報の提供は薬剤師の重要な業務の一つである。しかし、情報量の膨大さや患者個々の状況への対応など、多くの課題がある。本研究では、薬学領域に特化した大規模言語モデル（Large Language Model、LLM）を構築することで、これらの課題を解決し、質の高い医薬品情報提供を実現することを目的とする。Singurarityを用いて環境構築を行い、LLMのファインチューニングが可能であることを確認した。次に、医薬品に関する独自のデータセットを用いたファインチューニングを実施した。今後、性能検討などを実施する。
Numerical simulations of water environment in lakes, basins, rivers, and estuaries
Affiliation: Division of Global architecture, Graduate school of Engineering, Osaka University¹，Division of Global architecture, School of Engineering, Osaka University²
Authors：Nakatani Yusuke¹，Kashima Chihiro¹，Adachi Tomoya¹，Deguchi Hiroshi¹，Kagei Gen¹，Wu Yuchao¹，Okamoto Shingo² Affiliation：Division of Global architecture, Graduate school of Engineering, Osaka University¹，Division of Global architecture, School of Engineering, Osaka University² Abstract：流動水質モデルおよび流域水文水質モデルを用いて，各種水域の流動・水質・物質輸送の数値シミュレーションを行った． Publication related to your research: （Journal paper） 鹿島千尋，中谷祐介：地形改変による瀬戸内海の流動変化，土木学会論文集特集号（海岸工学），Vol.79，No.17，23-17055，2023．DOI：doi.org/10.2208/jscejj.23-17055 出口博之，鹿島千尋，中谷祐介：大阪湾奥部の溶存酸素濃度の短期変動に及ぼす波浪の影響，土木学会論文集特集号（海岸工学），Vol.79，No.17，23-17138，2023．DOI：/doi.org/10.2208/jscejj.23-17138 （International conference paper） Kashima, C. and Nakatani, Y.: The selection of ocean boundary conditions on coastal…続きを読む
Ab initio prediction of temperature-dependent stability of heterogeneous B19′ phase in TiNi alloy using atomistically informed Eshelby’s ellipsoidal inclusion
Affiliation: Osaka University, Department of Mechanical Science and Bioengineering
Authors：Akio Ishii Affiliation：Osaka University, Department of Mechanical Science and Bioengineering Abstract：In this study, we energetically predicted the temperature-dependent stability of the heterogeneous B19′ phase in the B2 matrix of TiNi alloys using density functional theory (DFT) and phonon analysis informed Eshelby’s ellipsoidal inclusion. The temperature-dependent eigenstrains and elastic constants for Eshelby’s ellipsoidal in- clusion…続きを読む
Multiscale Fluid Dynamics Simulation
Affiliation: Graduate School of Engineering Sciance, Osaka University
Authors：Kazuyasu Sugiyama Affiliation：Graduate School of Engineering Sciance, Osaka University Abstract：スケールの多重性を伴う多相系流れについて，ソフトウェアの開発，プロダクトランを行うことが目的である．現有のVOF法/MTHINC法/BDI法に基づく固気液三相流コーの開発，動作確認を行なってきた．当該年度は，プロダクトランを行っておらず，有意な結果を得ていない．
Analyses of Interfacial Behaviors of Ionic Liquid Faced to Electrodes by Quantum Chemistry Calculation and Molecular Dynamic Calculation
Affiliation: Graduate school of Engineering Science, Osaka University
Authors：Ken-ichi Fukui Affiliation：Graduate school of Engineering Science, Osaka University Abstract：電気化学過程の理解に特に重要となる，電極との界面で形成される電気二重層における描像を分子レベルで明らかにするために，Liイオン等のエネルギーキャリアを含むイオン液体電解液のグラファイト電極との界面での量子化学計算による電子状態解析と、分子動力学計算による分子挙動の解析を行った。実験的に得られた紫外吸収スペクトルの帰属に成功するとともに、電極電位に応じてLiイオンが溶媒和状態を変えながらどのように界面に達するかを解析することができた。 Publication related to your research: （Domestic conference/wokrshop） 樽井 章太，森川 良忠，福井 賢一, “イオン液体／グラファイト電極界面に生じる電気二重層におけるLi+イオンの電位に応じた挙動のＭＤ計算による解析”，第17回分子化学討論会，大阪，2023年9月．
Numerical investigation for generation mechanism of a double transonic dip in supercritical wing flutter c ausal analysis with transfer entropy
Affiliation: Hokkaido University
Authors：Toma Miyake Affiliation：Hokkaido University Abstract：It is a project adopted for Research Proposal Based Use in FY 2023.
Quantum Simulation for excited structure of phenolblue
Affiliation: High Energy Accelerator Research Organization(KEK), IMSS Division
Authors：Nozawa Shunsuke Affiliation：High Energy Accelerator Research Organization(KEK), IMSS Division Abstract： Our purpose is to obtain a more accurate excited structure of phenolbulu by comparing the excited structure of phenolbulu obtained from X-ray scattering data with the excited structure of phenol blue obtained from quantum mechanical calculations. We will obtain time-resolved X-ray scattering data for…続きを読む
Application of deep physical models to the control of the wave equation
Affiliation: Department of Mathematics, Graduate School of Science, Kobe University
Authors：Takaharu Yaguchi Affiliation：Department of Mathematics, Graduate School of Science, Kobe University Abstract：近年，観測データから支配方程式を学習するための深層学習手法が注目されている．本研究では，これを利用することで，支配方程式が不明な現象に対する制御則の開発を目標とする．今年度は，波動方程式を例に，実際にデータから方程式が学習できるかどうかを確認すると同時に，学習したモデルに基づいた制御が可能かどうかを確認した．波動方程式の学習は，確かに可能であり，学習されたモデルに基づいた制御にも成功した．
Air quality simulation in dental treatment environments
Affiliation: Osaka University Dental Hospital
Authors：Eriko Nambu, Kazunori Nozaki Affiliation：Osaka University Dental Hospital Abstract：歯科診療室における空気の滞留の評価を、CFDシミュレーションによって可視化することを目的として研究を行った。方法として、CADソフトにて製作した歯科診療室個室の三次元形状を元に、Star CCM+を用いて、歯科診療室内の自然換気および空調稼働時の気流を可視化した。その結果、空調機器を稼働させることによって、歯科診療室内の気流に影響を与え、換気効率が向上することが明らかとなった。現在は、や局所換気装置を稼働することによって室内全体の空気齢の値が低くなり、換気効率が向上することを明らかとした。現在は、歯科診療で発生する粒子の飛散の様子の可視化を目的として、歯科診療空間を再現した実験空間の三次元形状上で、Star-CCM+にて粒子シミュレーションを実施している。 Publication related to your research: （Etc） Eriko Nambu, Kazunori Nozaki, Kazuma Kokomoto and Mikako Hayashi, “Effect of Push-Pull HEPA Filters on Air Age in a Dental Treatment Room”, Sydney, July. 2023.
Studies of classical and quantum many-body problems: tensor network approach
Affiliation: Graduate School of Science, Osaka University
Authors：Yasuhiro Akutsu Affiliation：Graduate School of Science, Osaka University Abstract：高次特異値分解を用いたテンソル縮約法（HOTRG）や密度行列くりこみ群（DMRG）を用いて２次元・３次元多体問題の解析を行った。特に、結晶微斜面における短距離のステップ間引力の効果について研究した。微斜面のTSK（Terrace-Step-Kink）模型において、次近接・次々近接位置に近づいたステップ間に引力的相互作用を導入した。相互作用強度の増加に伴い、ある値を境に、ステップの束縛状態が形成されることを確認した。ステップ２体問題の解析解の構成を行い、それから束縛状態の出現条件の厳密評価に成功した。傾斜角有限の微斜面に対しては、２次元DMRGよる計算を行った。その結果、ステップ束縛状態が形成される場合には、結晶ファセット端での結晶プロファイル臨界指数の変化、および、１次相転移の出現が明らかになった。
DFT calculations of dislocation core structures in GaP
Affiliation: Department of Materials Physics, Nagoya University
Authors：Sena Hoshino Affiliation：Department of Materials Physics, Nagoya University Abstract：DFT計算を用いて，化合物半導体GaPを対象にすべり転位の転位コア構造を解析した．また得られた安定構造に対してNEB法を用いることで，すべり転位の運動経路の探索とその障壁高さを求めた．計算の結果，GaPのすべり転位はSiの先行研究で報告されているコア構造と類似したコア構造を持つことが分かった．またこれらの転位コアは，バンドギャップ中にコア中心の同種間結合に起因する非常に深い欠陥準位を形成した．NEB法を用いて運動障壁を見積もると，非常に高い運動障壁が得られた．このような高い運動障壁はGaPの持つ強固な共有結合性に起因していると考えられる． Publication related to your research: （Domestic conference/wokrshop） 星野聖奈，小椋優，横井達矢，松永克志，リン化ガリウムにおける転位コア量子構造に関するDFT解析，新学術領域研究「機能コアの材料科学」若手の会・領域全体会議 合同会議，2023年7月，ポスター，東京大学 星野聖奈，小椋優，横井達矢，松永克志，GaPにおける転位コア量子構造に関するDFT計算，日本金属学会2023年秋期(第173回)講演大会，2023年9月，口頭，富山大学
Visualization of convection in boiling heat transfer by numerical simulation
Affiliation: Kyushu Institute of Technology¹，Paul Scherrer Institute²
Authors：Tomohide Yabuki¹, Ryuki Shono¹, Kenta Hatanaka¹, Akira Imazu¹, Yohei Sato² Affiliation：Kyushu Institute of Technology¹，Paul Scherrer Institute² Abstract：沸騰における対流熱伝達のメカニズムを調べるために，二相流CFDソルバーであるPSI-BOILを用いて水の飽和プール沸騰を数値計算した．気泡運動が作り出す流れにより壁面に素早く近づく液体は，温度が低い状態で壁面上に到達して，高い局所熱伝達率を実現していることが明らかになった． Publication related to your research: （Domestic conference/wokrshop） 庄野竜生，畑中健太，Yohei Sato，矢吹智英，数値計算による水のプール沸騰熱伝達メカニズムの研究，第60回日本伝熱シンポジウム，2023.5 庄野竜生，畑中健太，Yohei Sato，矢吹智英，数値計算による発泡点を制御した水のプール沸騰における対流熱伝達メカニズムの研究，日本機械学会熱工学コンファレンス2023，2023.10
Developing a Polymer Database through Molecular Dynamics Simulations
Affiliation: R&D Digital Transformation Dept. Informatics Initiative Digital Value Co-Creation ASAHI KASEI CORPORATION
Authors：Yuki Ishiyama Affiliation：R&D Digital Transformation Dept. Informatics Initiative Digital Value Co-Creation ASAHI KASEI CORPORATION Abstract：(目的) MIによる高機能ポリマー探索を行うため、分子動力学計算データベース（DB）を構築すること。 (内容)大量のポリマー種に対し、分子動力学計算ソルバーのLAMMPSを用いて複数の物性値を計算、その結果を蓄積することでDB構築を行う。 (結果)約1000種のポリマーに対し物性計算を実行、MIに用いるためのDB構築が完了した。
Numerical Approach to the particle and nuclear physics
Affiliation: RCNP(Research Center for Nuclear Physics) Group
Authors：Noriyoshi ISHII (representative)，Nakazato Ken’ichiro Affiliation：RCNP(Research Center for Nuclear Physics) Group Abstract：核物理研究センターでは、サブアトミック世界の強い相互作用の基本原理である量子色力学（ＱＣＤ）を中心に、素粒子・ハドロン・原子核物理学とその関連分野にわたる研究を、全国の共同利用研究者とともに行っている。スーパーコンピューターは、大規模計算を必要とする理論的な研究を中心に使用されている。その内容は、格子ＱＣＤによる数値シミュレーション、原子核構造及び反応論の数値的な解法、超新星爆発の数値シミュレーション、深層学習の加速器実験への応用を含む。 (i) 格子QCD ハドロン分光学（質量などの計算）とハドロン間相互作用、クォーク間相互作用、有限温度・密度における真空の性質・状態方程式、閉じ込め・カイラル対称性の問題 (ii) 少数多体系・原子核構造 少数核子系、原子核密度汎関数法、相対論的Brueckner-Hartree-Fock理論、核分裂 (iii) その他 超新星爆発、中性子星、核物質の状態方程式、弦理論、加速器実験シミュレーション、機械学習 Publication related to your research: （Journal paper） Sadataka Furui and Serge Dos Santos，”Application of Quaternion Neural Network to Time Reversal Based NonlinearElastic Wave Spectroscopy”, INAE, vol. 8, p.183-199 (2023) Masayasu Hasegawa，”Monopole and instanton…続きを読む
Molecular Dynamic Research of the Energy dissipation during Plastic Deformation
Affiliation: Graduate School of Engineering, Osaka University
Authors：Xiang LI Affiliation：Graduate School of Engineering, Osaka University Abstract：To give a precise prediction of Taylor-Quinney coefficient (TQC), which represents the fraction of the conversion of external deformation work to heat during plastic deformation, molecular dynamic (MD) simulations of simple shear deformation was performed on newly constructed single-crystal atomic models of pure FCC metals (Al,…続きを読む
Machine-learning-based structural descriptor for accurately predicting lattice-defect properties
Affiliation: Department of Materials Physics, Graduate School of Engineering, Nagoya University
Authors：Tatsuya Yokoi, Katsuyuki Matsunaga Affiliation：Department of Materials Physics, Graduate School of Engineering, Nagoya University Abstract：格子欠陥特性の高精度予測に向けた機械学習記述子の構築に向けて、SQUIDシステムを利用し、機械学習モデルの学習に必要となるDFT計算データを収集した。まずSiを対象として、点欠陥や表面、粒界を含む計算セルをリファレンスとしてDFT計算を実行した。その結果、機械学習記述子の学習に必要な系の全エネルギー、原子にかかる力、応力に関して十分なDFTデータを得ることができた。
Exploring the ground and excited states structure of rare-earth-based molecular magnets
Affiliation: Graduate School of Science, Osaka University
Authors：Anas Santria Affiliation：Graduate School of Science, Osaka University Abstract：It is a project adopted for Research Proposal Based Use in FY 2023
Comprehensive Elucidation of Friction Laws in Macroscopic Systems
Affiliation: Graduate School of Engineering Science, Osaka University
Authors：Wataru Iwashita Affiliation：Graduate School of Engineering Science, Osaka University Abstract：It is a project adopted for Research Proposal Based Use in FY 2023
Theoretical studies on point defects and interface defects in wide gap semiconductors
Affiliation: Graduate School of Engineering, Osaka University
Authors：Takuma Kobayashi，Sosuke Iwamoto Affiliation：Graduate School of Engineering, Osaka University Abstract：SiCは物性・加工・デバイス技術が成熟しており、スピン量子光源のホスト材料として有望である。本研究では、HSE06汎関数を用いた第一原理計算によりSiC中の酸素関連欠陥を調査した。具体的には置換型酸素と空孔・アンチサイトが結合した欠陥の安定構造や形成エネルギー、電子準位を解明した。また、有望な欠陥に焦点を当て、スピン・光学特性の理論計算を実施した。特にSiC中のOCVSi中心がS=1のスピンを有するとともに、強い近赤外の発光を示し、スピン量子光源として有望であることを理論予測した。 Publication related to your research: （Journal paper） Takuma Kobayashi, Takayoshi Shimura, Heiji Watanabe, “Oxygen-vacancy defect in 4H-SiC as a near-infrared emitter: An ab initio study”, Journal of Applied Physics, Vol.134, No.14, pp. 145701-1-145701-9 (2023). （Etc） Takuma Kobayashi, Takayoshi Shimura, Heiji Watanabe, “Ab…続きを読む
Investigating dust motions around a protostar by a magnetohydrodynamic simulation
Affiliation: Department of Earth and Space Science, Graduate School of Science, Osaka University
Authors：Shinsuke Takasao Affiliation：Department of Earth and Space Science, Graduate School of Science, Osaka University Abstract：ダストは惑星の種に相当し、惑星形成の観点から原始惑星系円盤でのダストの運動は長年研究されている。これまで1au以遠におけるダストの運動が精力的に調べられてきたが、原始星近傍の高温ガスで凝結したとされるダスト粒子の形成場所や輸送過程はよくわかっていない。星近傍の強い磁場によるダスト軌道を調査するため、我々は3次元磁気流体シミュレーションを用いてガスと共に運動するダストの軌道進化とダストの感じるガスの物理量を調査した。その結果、ダストが円盤風として飛ばされる様子やダストの感じるガス圧変動の様子をとらえることができるようになった。 Publication related to your research: （Etc） Shinsuke Takasao, “Impacts on stellar scale processes on disk evolution”, Mar. 19, 2024, Tohoku University
Reconstructing movie from human brain activity using deep generative diffusion model
Affiliation: Osaka University
Authors：Yu Takagi Affiliation：Osaka University Abstract：ヒトの活動の多くは視覚的な体験を伴い、その情報は幅広い脳領域で処理されている。ヒト脳内の視覚情報処理を非侵襲的に探るために、これまでの認知神経科学研究では主に機能的核磁気共鳴画像法（fMRI）を用いてきた。具体的には、被験者がfMRI内で画像を観ている際に、機器から得られた信号値を解析することで、脳のどこにどのような視覚情報が表現されているかを明らかにしてきた。一方で、fMRIを用いた先行研究では静止画を視聴中の脳活動解析が主に行われており、より自然な動画像や音声を視聴中の脳活動を用いた解析は行われてこなかった。 本研究では、次の3つに取り組み、それぞれの結果は以下の通りである。 1.深層拡散生成モデルを用いた脳活動からの動画像再構成に取り組んだものの、fMRI脳活動からの動的画像再構成は時間解像度やノイズの観点から難しく、静的な画像に比して大幅に精度が低い再構成となることがわかった。 2.深層生成モデルを用いた脳活動からの音楽再構成に取り組み、高次の音情報については一定程度の内容再構成に成功した（右図; Denk and Takagi et al., arXiv 2023）。 3.大規模言語モデルを用いた自然な動画視聴時の脳活動からの意味内容再構成に取り組み、表層的な情報だけでなく、背景のストーリーを一定程度解読可能なことを示した（Nakagi,…, and Takagi, bioRxiv 2024）。 Publication related to your research: （Journal paper） Yuko Nakagi, Takua Matsuyama, Naoko Koide-Majima, Hiroto Yamaguchi, Rieko Kubo, Shinji Nishimoto, Yu Takagi, The Brain Tells a Story: Unveiling Distinct Representations of Semantic Content in…続きを読む
Improvements of Tsunami Inundation Simulation
Affiliation: Cyberscience Center, Tohoku University
Authors：Akihiro Musa Affiliation：Cyberscience Center, Tohoku University Abstract：(目的) 津波浸水被害予測システムのデジタルツインにむけた検討と予測範囲の拡大を行う。 (内容) 本システムは津波発生時に20分以内に津波浸水範囲を推定して被害予測を行うものである。本システムを津波防災デジタルツインとして発展させるための概念設計を行った。また、津波浸水被害予測を日本全国へ拡大するために予測範囲を南西諸島と伊豆小笠原諸島に拡大を行った。 (結果) 津波防災デジタルツインとして社会動態データ（政府自治体、公共機関、人流、SNSなどの情報）を入力して、従来のハザード予測だけなく、社会影響予測やその最適化対応の算出などを行うシステムの概念設計を行った。また、本システムにおける津波浸水被害予測の範囲は北海道から鹿児島県までの太平洋沿岸と北海道から新潟県の日本海沿岸であったが、南西諸島海溝と伊豆・小笠原海溝の断層パラメータ、及び南西諸島と伊豆小笠原諸島の地形データを開発した。 Publication related to your research: （Etc） S. Koshimura, E. Mas, B. Adriano, A. Musa, “Tsunami Digital Twin – A new paradigm for tsunami disaster resilience,” the 28th General Assembly of the International Union of Geodesy and Geophysics, July 11-20, 2023. 特願2024-044648、鍬守 直樹、撫佐 昭裕、金城 潤子、瀧川 陽平、佐藤 佳彦、越村 俊一、MAS…続きを読む
Search for the critical point of QCD in the heavy-quark region
Affiliation: Tomonaga Center for the History of the Universe, The University of Tsukuba
Authors：Kazuyuki Kanaya Affiliation：Tomonaga Center for the History of the Universe, The University of Tsukuba Abstract：It is a project adopted for Research Proposal Based Use in FY 2023
Laser micro machining using a photonic nanojet
Affiliation: Department of Mechanical Engineering, Osaka university
Authors：Tsutomu Uenohara Affiliation：Department of Mechanical Engineering, Osaka university Abstract：フォトニックナノジェット(Photonic nanojet: PNJ)は誘電体マイクロ球にレーザを照射することで発生するビームである．PNJの高分解能な強度分布制御によって，高分解能に加工幅や加工深さを制御可能なレーザ微細加工技術の確立を目的とする．PNJを用いたレーザ加工のにおいて，加工条件を詳細に検討するためにFinite-Difference Time-Domain法による電磁場解析を行った． Publication related to your research: （Journal paper） T. Uenohara, M. Yasuda, Y. Mizutani, and Y. Takaya, “Shock Wave Detection for In-Process Depth Measurement in Laser Ablation Using a Photonic Nanojet,” Int. J. Automation Technol., Vol. 18, No. 1, pp. 58-65, 2024.…続きを読む
Study on Fundamental Phenomena of Detonation and Its Application
Affiliation: Department of Mechanical and Control Engineering, Kyushu Institute of Technology
Authors：Nobuyuki Tsuboi Affiliation：Department of Mechanical and Control Engineering, Kyushu Institute of Technology Abstract：水素/空気予混合気に対する詳細化学反応モデルを使用して，正方形管内を伝播するデトネーションの3次元の非定常圧縮性粘性解析を行った．使用した計算手法は高次精度計算手法の一つである5次精度WCNSを使用して安定に計算できることを確認した．また，初期条件に依存せず，最終的にはスピンデトネーションに移行した．スピンデトネーションの背後の衝撃波の詳細構造も把握することができた． Publication related to your research: （International conference paper） Shui Kohama, Nobuyuki Tsuboi, Kouhei Ozawa, Koichi A Hayashi, “Two-Dimensional Detailed Numerical Simulation on Ammonia/Hydrogen/Air Detonation : Stability of Cellular Structure ”, ICDERS2023, 176, SNU Siheung, Korea, July 2023. Kubota Daiki, Tsuboi…続きを読む
DFT studies on early transition metal catalyzed [2+2+1]-cycloaddition of azo compound or cyclopropene with alkynes
Affiliation: Graduate School of Engineering Science, Osaka University
Authors：Takuya Akiyama, Hayato Tsurugi Affiliation：Graduate School of Engineering Science, Osaka University Abstract：前周期遷移金属を触媒とするアルキンとアゾ化合物またはシクロプロペンの[2+2+1]-環化付加反応について、DFT計算によりその詳細な反応機構の解明を行った。その結果、反応機構の全容を明らかにしたことに加え、前周期遷移金属のイミド錯体・カルベン錯体のアルキンに対する反応性に関する知見を得た。 Publication related to your research: （Journal paper） Hayato Tsurugi, Takuya Akiyama, Connor W. Frye, Yuya Kakiuchi, Kazushi Mashima, Ian A. Tonks, “Evaluation of Tungsten Catalysis among Early Transition Metals for N-Aryl-2,3,4,5-tetraarylpyrrole Synthesis: Modular Access to N-Doped π-Conjugated Material Precursors” Inorg. Chem.…続きを読む
Modeling of energy demand of building stock
Affiliation: Graduate School of Engineering, Osaka University
Authors：YAMAGUCHI Yohei Affiliation：Graduate School of Engineering, Osaka University Abstract：各業務施設、住宅のエネルギー需要推計では、施設利用者、住宅世帯構成員の生活行動を確率モデルにより生成し生活行動に基づいてエネルギー需要を定量化する。このような仕様により将来における技術普及がもたらすエネルギー需要および二酸化炭素排出量の変化を推計可能である。 Publication related to your research: （Journal paper） Bumjoon Kim, Yohei Yamaguchi, Yoshiyuki Shimoda, Physics-based modeling of electricity load profile of commercial building stock considering building system composition and occupancy profile, Energy&Buildings304(2024)113813, https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2023.113813. Perwez U, Shono K, Yamaguchi Y, Shimoda Y. Multi-scale UBEM-BIPV coupled approach…続きを読む
Molecular dynamics simulations using RadonPy
Affiliation: Nippon Shokubai Research Alliance Laboratories, Graduate School of Engineering, Osaka University
Authors：Yamamoto Keita Affiliation：Nippon Shokubai Research Alliance Laboratories, Graduate School of Engineering, Osaka University Abstract：機械学習を用いて材料開発を行うマテリアルズ・インフォマティクス(MI)においてデータの質と量が重要となる。本件ではポリマーを対象とした分子動力学について検討を行った。具体的な計算内容としては400種のポリマーに対して高分子物性自動計算システムRadonPyと分子動力学計算ソフトウェアLAMMPSを用いて分子動力学計算を行い、緩和構造を得た。計算におおよそ4.7万ノード時間を消費した。
Simulation of collisionless plasma shock
Affiliation: Graduate school of Science, Osaka University¹，Institute of laser Engineering, Osaka University²
Authors：Masahiro Hanano¹，Youichi Sakawa², Takayoshi Sano² Affiliation：Graduate school of Science, Osaka University¹，Institute of laser Engineering, Osaka University² Abstract：2次元粒子シミュレーションコードPICLSを用いて臨界密度近傍のCHプラズマに高強度レーザーを照射することにより，C6+イオンがMagnetic Vortex 加速を経て磁気圧によって駆動された無衝突衝撃波加速にいたる，2段階で加速することを明らかにした．レーザーの偏光方向、プラズマ密度とスケール長を変化させ、2段階加速に最適な条件を調べた． Publication related to your research: （Domestic conference/wokrshop） 花野正浩，佐野孝好，Alessio Morace，坂和洋一，”臨界密度近傍の多成分プラズマ中のレーザー駆動無衝突静電衝撃波:レーザー偏光方向依存性”，日本物理学会2023年年次大会，18pA105-8，2023年9月 坂和洋一，花野正浩，Alessio Morace，佐野孝好，”臨界密度近傍プラズマ中のプラズマ磁気圧駆動無衝突静電衝撃波”，プラズマ核融合学会2023年第40回年会，29cA05，2023年11月 坂和洋一，花野正浩，Alessio Morace，佐野孝好，”臨界密度プラズマ中のプラズマ磁気圧駆動無衝突静電衝撃波イオン加速”，レーザー学会 第44回年次大会，C05-19a-VII-02C，2024年1月 坂和洋一, ”高強度レーザー駆動無衝突静電衝撃波によるイオン加速”，「宇宙プラズマとレーザー生成プラズマにおける粒子加速・加熱」研究会，2024年3月
Study on hydrodynamic characteristics of liquid Li target for fusion neutron sources
Affiliation: Graduate School of Engineering, Osaka University
Authors：Eiji HOASHI Affiliation：Graduate School of Engineering, Osaka University Abstract：核融合炉材料試験を実現するための核融合中性子源では、液体リチウム（Li）ターゲットに重陽子ビームを照射することで高エネルギー・高フラックス中性子場を形成するが、ビーム照射に伴う熱を除去するためにLiは高速で流される。鉛直に設置された湾曲流路を流れるため特有の渦構造を有するなど、液体Liターゲット内部の流動構造を詳細に把握することは重要な意味を持つ。そこで本研究では、ビームの熱負荷を受けるLi噴流内の乱流熱輸送のメカニズムの解明に向け、これまでなされていなかった縦型湾曲流路を流れる25mm厚のLiターゲットの大規模LES計算を実施した。実験や理論解との比較からモデルの妥当性を検証し、十分な精度があることを確認した。加えて、内部の乱流熱拡散に大きく寄与する底面壁近傍における渦構造を明らかにした。 Publication related to your research: （Journal paper） Eiji Hoashi, Daichi Hagari, Yosuke Ogino, Takafumi Okita, Makoto Oyaizub and Kentaro Ochiai, “Investigation of hydrodynamic characteristics of Li jet flowing along concave flow channel using LES for A-FNS”, Fusion Engineering and Design, Volume 202, 114361 (2024).…続きを読む
First principles theoretical analysis of donor defects behavior in oxide artificial synapse devices
Affiliation: Osaka University, Graduate School of Engineering Science
Authors：Tetsuya Tohei, Yuki Koizumi, Masaki Ninomiya, Yusuke Hayashi, Akira Sakai Affiliation：Osaka University, Graduate School of Engineering Science Abstract：人工シナプス素子への応用が期待される酸化物系抵抗変化材料（メモリスタ）の特性の鍵となるドナー欠陥の挙動を、第一原理計算を中心とした理論手法により詳細に解析した。代表的な酸化物メモリスタ材料であるルチル型TiO2に着目し、ドナー欠陥となる酸素空孔を含むスーパーセルモデルを構築し、空孔形成および移動エネルギーと、その外部電界依存性を系統的に評価した。計算で得られた酸素空孔の挙動とTiO2系メモリスタデバイスの電気特性・微細構造観察の実験結果を合わせて検討し、メモリスタ特性を支配する因子について議論した。 Publication related to your research: （International conference paper） Y. Koizumi, R. Miyake, Y. Hayashi, T. Tohei, A. Sakai, “Finite element analysis of Oxygen Vacancy Behavior in Rutile TiO2 under External Electric Fields”, 2023 International Conference…続きを読む
Integration of statistical machine learning and molecular simulation in Data-Driven polymer materials research
Affiliation: The Graduate University for Advanced Studies
Authors：Shun Nanjo Affiliation：The Graduate University for Advanced Studies Abstract：本研究ではデータ駆動型高分子材料研究における問題点を乗り越えるための方法として，実験計画法とRadonPy（全原子古典分子動力学シミュレーションによる高分子物性自動計算ソフトウェア）の融合技術を実装した．そして，実証実験として高屈折率・高アッベ数高分子の探索を実施し，経験的な限界線を越える高分子の候補を複数発掘した． Publication related to your research: （Domestic conference/wokrshop） 南條 舜, アリ フィン, 林 慶浩, 吉田 亮， “逐次実験計画法と高分子物性自動計算の融合に基づく光学用高分子の探索”, 統計関連学会連合大会講演報告集, pp.297, Sep. 2023. 南條 舜, アリ フィン, 林 慶浩, 吉田 亮， “逐次実験計画法と高分子物性自動計算の融合：高屈折率・高アッベ数高分子の探索”, 高分子学会予稿集 72巻2号, Sep. 2023.
Driving Mechanisms of the Equatorial Intermediate Circulations in the Pacific Ocean
Affiliation: Department of Earth and Planetary Science,Graduate School of Science, The University of Tokyo
Authors：Yusuke Terada Affiliation：Department of Earth and Planetary Science,Graduate School of Science, The University of Tokyo Abstract：赤道太平洋の深さ約500mから2000mにかけて観測されている赤道に沿った層状循環について、その形成機構を明らかにするため、理想化された箱型海洋モデルを用いた数値シミュレーションを実施した。赤道太平洋東部における数ヶ月周期の波動の沈み込みの有無で感度実験を実施し、層状循環の再現性について検証を行った。その結果波動の沈み込みがある場合により現実的な東西分布を持つ層状循環が再現され、層状循環の東側は海面付近からの波動伝搬にともなってエネルギーが供給されることで維持されることが明らかになった。 Publication related to your research: （Domestic conference/wokrshop） 寺田雄亮, 升本順夫, 東太平洋における赤道中層海流の駆動メカニズム, 「微細規模から惑星規模にかけての海洋力学過程と規模間相互作用の研究」研究集会, 大分, Oct. 2023. Yusuke Terada, Yukio Masumoto, Interannual modulation of the intraseasonal variability at 1000m depth in the eastern tropical Pacific Ocean, International workshop on Ocean-Atmosphere…続きを読む
Numerical Analysis on Entropy Characteristics in SU(6) Atomic Gas
Affiliation: 日本大学 文理学部¹，東京理科大学創域理工学部²
Authors：Daisuke Yamamoto¹，Katsuhiro Morita² Affiliation：日本大学 文理学部¹，東京理科大学創域理工学部² Abstract：光格子SU(6)原子気体の成分数インバランスを誘起する光の強度と温度の関数として系のエントロピーを計算するために、有限温度Lanczos法を用いた数値計算を行った。その結果、成分数の偏りに伴うエントロピーの低下を定量化することができ、強相関電子系の量子シミュレータとしての冷却原子気体の高効率な冷却法の提案に繋がった。 Publication related to your research: （Journal paper） Daisuke Yamamoto and Katsuhiro Morita, “Engineering of a Low-Entropy Quantum Simulator for Strongly Correlated Electrons Using SU(N)-Symmetric Cold Atom Mixtures”, arXiv:2311.08014 (accepted for publication in Physical Review Letters). （Domestic conference/wokrshop） 山本大輔，“SU(N)磁性と冷却原子量子シミュレータ”，極限宇宙ワークショップ～実験と理論の協奏に向けて：固体物質系から量子・冷却気体系まで，東大駒場キャンパス，東京，2023年5月16日（招待講演）
Implementation of Optimal Facility Placement Focusing on Multiple Service Windows in Closed BCMP Queueing Network
Affiliation: Juntendo University, Faculty of Health Data Science
Authors：Mizuno Shinya Affiliation：Juntendo University, Faculty of Health Data Science Abstract：施設の全体設計を行う場合，拠点数，場所などを利用用途や利用者層を考慮して検討する．その中でサービスを円滑に行うためには窓口数も重要な要素である．本研究では，閉鎖型BCMP待ち行列ネットワークに対し，拠点数，客クラス数，系内客数を固定して，各拠点の必要な窓口数を求めていく．閉鎖型BCMPネットワークの理論値算出には平均値解析法を使い，最適化アルゴリズムは遺伝アルゴリズム，目的関数には系内客数が分散するように平均系内人数の標準偏差を用いた．窓口数は全体でM個以下の制約を加え，推移確率は複数回ランダムに発生させ，それぞれについて目的関数が収束していることを確認した． Publication related to your research: （International conference paper） Momona Tamagawa, Haruka Ohba, Shinya Mizuno, “Optimizing Facilities by Adjusting Node and Server Numbers in a Closed BCMP Queueing Network”, Program & Abstract Proceedings Book The 7th Asian Conference of Management Science and Applications, pp.43-43,…続きを読む
Numerical studies of mysteries in thermos-fluid physics
Affiliation: Waseda University, Faculty of fundamental science and technology, Applied mechanics and aerospace engineering
Authors：Ken Naitoh Affiliation：Waseda University, Faculty of fundamental science and technology, Applied mechanics and aerospace engineering Abstract：スーパーコンピュータを利用して様々な問題の熱流体数値解析が おこなわれているが、例えば、直管内で乱流遷移する位置と入口乱れ強さの関係を解明で きる数値解析や理論は存在してこなかった。当方では、確率論的Navier-Stokes方程式とその境界条件の理論を新たに提案し、それに基づいて、現象の解明を可能にしてきている。 またそれを、高効率ロケットエンジン，レシプロエンジンの性能検討に利用することを進めてきている。 Publication related to your research: （Domestic conference/wokrshop） 鈴木 優太，内藤 健，小林 知嵩，中川 竜輝，松村 咲音，佐藤 理久，鳥羽 雄大，小島 健人，山田 創太,” Tri-octagon型噴流衝突圧縮機構を有する航空宇宙用エンジンの流動数値解析”，第67回宇宙科学技術連合講演会，Oct.2023
Study on two-phase flow in porous media using direct numerical simulation
Affiliation: Graduate School of Agriculture, Kyoto University
Authors：Yuto Takeuchi，Kai Kishida Affiliation：Graduate School of Agriculture, Kyoto University Abstract：直接数値計算により、キャピラリ数、粘性係数比、多孔質体の構造が吸水プロセスに与える影響を調べることを目的として研究を行った。MPIとCUDAを併用した3次元二相格子ボルツマン法を実装し、多孔質体内混相流シミュレーションを行った。キャピラリ数と粘性係数比が大きくなると選択的な浸入と界面の不安定化が発生しやすく、球形固体粒子から成る多孔質体より現実の砂岩の方が選択的な浸入が発生しやすいことが分かった。 Publication related to your research: （Etc） 竹内雄人, 竹内潤一郎, 藤原正幸, “キャピラリ数が吸水過程に与える影響について”, 2023年12月2日, 令和5年度応用水理研究部会講演会, 東京大学.
Density functional theory based simulations of chemical processes at surfaces and interfaces
Affiliation: Department of Precision Engineering, Graduate School of Engineering, Osaka University
Authors：Ikutaro Hamada Affiliation：Department of Precision Engineering, Graduate School of Engineering, Osaka University Abstract：ホウ化水素（HB）シートは近年合成された新しい二次元物質の一つであり、多くの水素を含むことから水素貯蔵材料として注目を集めている。さらに触媒活性も示すなど、多くの機能性を有することが分かってきている。それらのメカニズムを解明するためにはその電子状態の知識が不可欠である。しかしながら、HBの電子状態については過去の密度汎関数理論（DFT）による結果には議論の余地がある。そこでDFTを越える高い精度の計算を行い、正しい電子状態を得る必要があることでHBの物性の理解が進展すると考えられる。本研究ではHBシートの電子状態を、DFTを越える多体摂動論の一つであるGW近似を用いて求めた。さらにGW近似で得られた結果を元に光学特性を計算し、実験結果との比較を行った。GW近似に基づく計算の結果、HBシートのバンド構造にギャップが見られず、金属的な振る舞いを示すことが分かった。この結果は我々のDFT計算と定性的に一致した。しかしGW近似の元で得られた準粒子エネルギーを用いて得られた光学特性は、DFT計算により得られた固有エネルギーを用いたものに比べて実験とより良い一致を示すことが分かった。この結果は我々の計算精度の高さを示すものと考えられる。 Publication related to your research: （Journal paper） Luong Thi Ta, Yoshitada Morikawa, Ikutaro Hamada, “Electronic and optical properties of the hydrogen boride sheet from the many-body perturbation theory”, Journal of Physics: Condensed Matter, 35, 43, 435002, 2023 Azim Fitri Zainul…続きを読む
Elucidating the diversity of cancer cells at single-cell resolution.
Affiliation: Department of Respiratory Medicine and Clinical Immunology, Graduate School of Medicine, Osaka University.
Authors：Kotaro Miyake Affiliation：Department of Respiratory Medicine and Clinical Immunology, Graduate School of Medicine, Osaka University. Abstract：We only trialed test scripts.
A deep-neural network potential to study transformation-induced plasticity in zirconia
Affiliation: Osaka University
Authors：Shihao Zhang, Fanshun Meng, Junping Du, Shuhei Shinzato and Shigenobu Ogata Affiliation：Osaka University Abstract：Zirconia (ZrO2) ceramics uniquely exhibit transformation-induced plasticity, allowing plastic deformation prior to failure, setting them apart from most other ceramics. However, our understanding of ZrO2 plasticity is hindered by the challenge of simulating stress-induced atomic-scale phase transformations, owing to lack of…続きを読む
Effects of vacancies and grain boundaries on pop-in phenomena during nanoindentation
Affiliation: Department of Mechanical Engineering, Graduate School of Engineering, The University of Tokyo
Authors：Yuji Sato Affiliation：Department of Mechanical Engineering, Graduate School of Engineering, The University of Tokyo Abstract：Pop-in現象に対する空孔と結晶粒界の影響の調査を目的とし，ナノインデンテーション分子動力学解析を実施した．純鉄を対象とし，圧子直下1.0 nmに空孔1個を含むモデル（空孔モデル）と，中心面に粒界を含むモデル（粒界モデル）に対して解析を実施し，第一pop-in発生時の描像を観察した．空孔モデルでは多数の転位が同時に生成し，空孔以外の箇所で均質転位核生成が生じたと見られるため，本解析での空孔配置ではpop-in現象に対する空孔の寄与は小さいと考える．一方粒界モデルでは粒界から少数の転位が生成され，この際の第一pop-inの発生規模は空孔モデルの場合と比較すると約60分の1程度であったことから，粒界を媒介とした不均質転位核生成が生じたと考える．
Theoretical design of antagonists based on the structure of bitter taste receptors
Affiliation: Faculty of Pharmaceutical Sciences, Department of Pharmaceutical Sciences, The university of Osaka
Authors：Haruna Fukunaga, Ayaka Masuda, Kano Sirakura, Risako Miki, Mituki Yasuda, Misaki Watanabe Affiliation：Faculty of Pharmaceutical Sciences, Department of Pharmaceutical Sciences, The university of Osaka Abstract：苦味受容体TAS2R46(PDB ID:7xp5)を標的としたアンタゴニストの理論設計のためインシリコスクリーニングを実施した。MOEによる構造処理後、ドッキング計算により結合ポケットに対する苦味に関する既知活性化合物群の予測結合状態を得た。スコアのよい予測複合体構造に対して、SQUIDを用いてフラグメント分子軌道法（FMO）計算を実行した。FMO法では、アミノ酸残基等のフラグメント単位ごとの相互作用エネルギーを精密に計算できる。その結果、苦味を感じる化合物はTrp88と周辺残基と強い相互作用を形成し、苦味を感じない化合物はTyr241と周辺残基と強い相互作用を形成することがわかった。 Publication related to your research: （Etc） 福永陽奈、増田綾華、白倉花野、三木理紗子、安田光輝、渡邉美咲, “苦味を抑える薬の理論設計”, 令和６年2月19日（月）, 大阪大学薬学部（大阪府）令和5年度「学部学生による自主研究奨励事業」成果発表会
Multiscale simulation for complex fluids
Affiliation: Graduate School of Information Science, University of Hyogo
Authors：Shugo YASUDA Affiliation：Graduate School of Information Science, University of Hyogo Abstract：二平板に挟まれた流路を流れる複雑流体の流動解析において、各計算格子を連続体でなく、分子計算セルに置き換えることで、応力の構成則を用いず流動場を解析する手法を開発している。2023年度は単純流体に対してこの手法を適用し，その結果をナビエ・ストークス方程式の理論解と比較し，提案手法の妥当性を検証した． Publication related to your research: （International conference paper） Shugo YASUDA, “Synchronized Molecular-Dynamics simulation of the polymer lubrication”, ICIAM 2023, Tokyo, Aug. 2023
Fluid-structure interaction analysis for atmospheric-entry vehicle with inflatable aeroshell
Affiliation: Hokkaido University
Authors：Yusuke Takahashi Affiliation：Hokkaido University Abstract：本研究では、大気突入時における柔軟エアロシェルの流体構造連成(FSI)挙動を数値的に明らかにすることを目的に、オープンソースソフトウェア(SU2-CalculiX-preCICE)で構成されるFSI解析モデルを構築し、柔軟エアロシェルの高速気流と変形挙動を調べた。SQUID汎用CPUノード群を用いており、16ノード並列を主な計算規模としてシミュレーションを実施した。風洞気流下における柔軟エアロシェルの主要な変形挙動は、低周波数の首振り運動・膜面変形の複合モードと、高周波の膜面変形モードで構成されることを明らかにした。 Publication related to your research: （International conference paper） Sheila Langa and Yusuke Takahashi, “Nonlinear Transonic Aeroelastic Analysis of a Cropped Delta Wing using Fluid-Structure Interaction and Dynamic Mode Decomposition”. 4th SU2 conference, Varenna/Italy and Virtual, October 23-25, 2023 Sanjoy Kumar Saha and Yusuke Takahashi,” Strongly Coupled Aeroelastic Modeling…続きを読む
Development of a simulation method for debris flows including large rocks
Affiliation: Global Scientific Information and Computing Center, Tokyo Institute of Technology
Authors：Takayuki Aoki Affiliation：Global Scientific Information and Computing Center, Tokyo Institute of Technology Abstract：近年多発している土石流災害に対し、透過型堰堤の有効性を検証するために巨大岩石を含んだ土石流の3次元シミュレーション手法の開発を行った。土石流を泥流と有限なサイズの岩石（固体）に分けてモデル化し、泥流についてはビンガム性の非ニュートン性流体として扱い、キュムラント型の格子ボルツマン法で自由界面を含んだ流れとして解く。STLで表現された複雑形状の岩石に対しては、レベルセット関数に変換し、泥流との相互作用をInterpolated Bounce Back法とmomentum exchange法で計算する。岩石の表面近傍や河床、堰堤構造物近傍に動的に高解像度格子を割り当てるAMR (Adaptive Mesh Refinement)法も導入した。岩石同士の衝突には、岩石を小球の剛体連結で表現したモデルに個別要素法の計算を適用した。斜面を流れ落ちる土石流の大規模シミュレーションが可能になった。
Numerical Approach to the particle and nuclear physics
Affiliation: RCNP(Research Center for Nuclear Physics) Group
Authors：Noriyoshi ISHII (representative)，Sadataka Furui Affiliation：RCNP(Research Center for Nuclear Physics) Group Abstract：核物理研究センターでは、サブアトミック世界の強い相互作用の基本原理である量子色力学（ＱＣＤ）を中心に、素粒子・ハドロン・原子核物理学とその関連分野にわたる研究を、全国の共同利用研究者とともに行っている。スーパーコンピューターは、大規模計算を必要とする理論的な研究を中心に使用されている。その内容は、格子ＱＣＤによる数値シミュレーション、原子核構造及び反応論の数値的な解法、超新星爆発の数値シミュレーション、深層学習の加速器実験への応用を含む。 (i) 格子QCD ハドロン分光学（質量などの計算）とハドロン間相互作用、クォーク間相互作用、有限温度・密度における真空の性質・状態方程式、閉じ込め・カイラル対称性の問題 (ii) 少数多体系・原子核構造 少数核子系、原子核密度汎関数法、相対論的Brueckner-Hartree-Fock理論、核分裂 (iii) その他 超新星爆発、中性子星、核物質の状態方程式、弦理論、加速器実験シミュレーション、機械学習 Publication related to your research: （Journal paper） Sadataka Furui and Serge Dos Santos，”Application of Quaternion Neural Network to Time Reversal Based NonlinearElastic Wave Spectroscopy”, INAE, vol. 8, p.183-199 (2023) Masayasu Hasegawa，”Monopole and instanton…続きを読む
Accelerated combustion simulation by applying the dynamic load balancing method and hybrid MPI/OpenMP parallelization programing and its application to direct- and indirect-heated ammonia combustion furnaces
Affiliation: Graduate School of Engineering Osaka University.
Authors：Tsukasa Hori, Yang Yinan, Shinya Sawada, Fumiteru Akamatsu Affiliation：Graduate School of Engineering Osaka University. Abstract：近年，燃焼から排出される二酸化炭素量を削減するため，再生可能エネルギから生成したアンモニアや水素の利用が検討されている．その一方，これらの燃料は従来の炭化水素燃料と燃焼特性が異なる．未燃燃料や窒素酸化物などの予測や燃料炉においては被加熱物への影響の予測が求められている．そこで，本研究では燃料の素反応，輻射，流体固体熱連成，バーナや炉の3次元形状を考慮した燃焼計算コードを開発した．さらに，燃焼計算を高速化するため，MPIとOpenMPのハイブリッド並列，プロセスの計算負荷を平準化するダイナミックロードバランスなどを適用し，計算時間を大幅に削減した．次に，開発した計算コードを実際のアンモニアや水素を適用した燃焼炉に適用し，窒素酸化物の排出量を予測できることを示した． Publication related to your research: （Journal paper） Yinan Yang, Tsukasa Hori, Shinya Sawada, Fumiteru Akamatsu, Numerical investigation on the effects of air-staged strategy and ammonia co-firing ratios on NO emission characteristics using the Conjugate heat transfer method, Fuel…続きを読む
Detonation propagation and initiation in miniRUT configuration.
Affiliation: Sophia University
Authors：Numao Shun Affiliation：Sophia University Abstract：本研究はMini-rut構造内での水素-空気燃焼から生じるデトネーションの発生及び管内での伝播をシミュレーションを目的としており、作成した格子上で圧力、温度、密度、速度について大阪大学スーパーコンピュータSQUIDを用いて得た計算結果を利用した。計算を行うことで管内において２点のデトネーション発生点を発見することができ、２点の発生においてのパラメータを比較することで異なるデトネーションへの遷移（DDT）が観測できた。
Development of Quantum Algorithms for Quantum Chemical Calculations and Materials Informatics
Affiliation: Center for Quantum Information and Quantum Biology, Osaka University
Authors：Wataru Mizukami Affiliation：Center for Quantum Information and Quantum Biology, Osaka University Abstract：近年急速に開発が進む量子コンピュータの応用先として、化学分野が注目を集めている。本研究では、量子コンピュータを用いた量子化学計算と、量子機械学習の化学への応用を目指したアルゴリズム開発をおこなった。量子化学計算については、代表的なアルゴリズムであるVQEを、マルチノードマルチGPUを使って効率的に古典コンピュータ上でシミュレートするアルゴリズムを新たに開発した。また、量子機械学習に対しては、汎用ニューラルネットワークポテンシャルを用いた新しい分子記述子を開発し、NMR化学シフトを高精度に予測する量子機械学習モデルの作成に成功した。 Publication related to your research: （Journal paper） Yuichiro Yoshida, Wataru Mizukami, and Norio Yoshida, “Solvent Distribution Effects on Quantum Chemical Calculations with Quantum Computers”, J. Chem. Theory Comput., Vol. 20, pp.1962–1971, Feb. 2024 Tomoya Shiota, Kenji Ishihara, Wataru Mizukami, “Universal neural…続きを読む
Molecular dynamics study on nanoscale heat transfer
Affiliation: Kyushu Institute of Technology
Authors：NAGAYAMA Gyoko，CHEN Wentao Affiliation：Kyushu Institute of Technology Abstract：固液界面または固体表面の熱輸送メカニズムを明らかにするための分子動力学シミュレーションを実施した。独自の計算コードと分子動力学計算ソフトウェアLAMMPSの両方を用いて、異なる濡れ性を有する基板上の水およびアルゴン液膜を解析し、固液界面におけるKapitza長さを求めた。また、二つの固体表面間におけるフォノン熱輸送を計算した。 Publication related to your research: （Journal paper） Xiangrui Li, Wentao Chen, Gyoko Nagayama, “Interfacial thermal resonance in an SiC–SiC nanogap with various atomic surface terminations”, Nanoscale, Vol.15, No.19, pp. 8603-8610, Apr. 2023. （International conference paper） Wentao Chen, Gyoko Nagayama, “Local Heat Flux of Resonant…続きを読む
Development of Highly Efficient Simulation by Deep Dynamical System
Affiliation: Graduate School of Engineering Science, Osaka University
Authors：Takashi Matsubara Affiliation：Graduate School of Engineering Science, Osaka University Abstract：It is a project adopted for Research Proposal Based Use in FY 2023.
Inertial migration of hyperelastic particles in square tube flows
Affiliation: Department of Pure and Applied Physics, Kansai University
Authors：Masako Sugihara-Seki Affiliation：Department of Pure and Applied Physics, Kansai University Abstract：正方形管内流れに浮遊する超弾性体粒子の運動と変形を計算する．管上流と下流間に一定の圧力勾配を与えることで流れを駆動させる．壁面に滑りなし条件，上・下流間に周期条件を課す．計算領域にはオイラー型固定直交格子を配置し，VOF法を用いて解析を行う．各計算格子内の固相体積率による重み付き平均により速度等の物理量を表し，超弾性体粒子にはneo-Hookeanモデルを採用する．支配方程式の時間発展はSMAC 法を用い，対流項は２次のAdams-Bashforth 法，粘性項は２次のCrank-Nicolson法をそれぞれ適用する． Publication related to your research: （Etc） ICTAM2024, Aug 25-30, 2024, Daegu, Koreaにて発表予定 Daisuke Yoneyama, Takuma Tsukasa, Hiroshi Yamashita, Masako Sugihara-Seki, “Inertial migration of spherical particles in viscoelastic fluids flowing through square tubes,” ICTAM2024, Daegu, Korea, Aug., 2024.
Numerical Approach to the particle and nuclear physics
Affiliation: RCNP(Research Center for Nuclear Physics) Group
Authors：Noriyoshi ISHII (representative)，YUKO MURAKAMI, SEKIGUCHI Motoo, WADA Hiroaki, Masayuki Wakayama Affiliation：RCNP(Research Center for Nuclear Physics) Group Abstract：核物理研究センターでは、サブアトミック世界の強い相互作用の基本原理である量子色力学（ＱＣＤ）を中心に、素粒子・ハドロン・原子核物理学とその関連分野にわたる研究を、全国の共同利用研究者とともに行っている。スーパーコンピューターは、大規模計算を必要とする理論的な研究を中心に使用されている。その内容は、格子ＱＣＤによる数値シミュレーション、原子核構造及び反応論の数値的な解法、超新星爆発の数値シミュレーション、深層学習の加速器実験への応用を含む。 (i) 格子QCD ハドロン分光学（質量などの計算）とハドロン間相互作用、クォーク間相互作用、有限温度・密度における真空の性質・状態方程式、閉じ込め・カイラル対称性の問題 (ii) 少数多体系・原子核構造 少数核子系、原子核密度汎関数法、相対論的Brueckner-Hartree-Fock理論、核分裂 (iii) その他 超新星爆発、中性子星、核物質の状態方程式、弦理論、加速器実験シミュレーション、機械学習 Publication related to your research: （Journal paper） Sadataka Furui and Serge Dos Santos，”Application of Quaternion Neural Network to Time Reversal Based NonlinearElastic Wave Spectroscopy”, INAE, vol.…続きを読む
Anti-Stretching effect in resonances of 8Be
Affiliation: Faculty of Pharmacy, Osaka Medical and Pharmaceutical University
Authors：Hiroki Takemoto Affiliation：Faculty of Pharmacy, Osaka Medical and Pharmaceutical University Abstract：軽い4n核の0⁺にはα粒子が凝縮した状態が存在することが理論的に示唆されている。高いスピン状態でもこのような凝縮状態が存在するのかを確かめるために、最も軽い4n核である⁸Be原子核の４つの共鳴状態（0₁⁺, 2₁⁺, 4₁⁺, 6₁⁺）の構造解析を行った。有効相互作用としてVolkov No.2（M=0.601）を用いて、共鳴状態の波動関数をBloch-Brink波動関数を基底とする複素スケーリング法により求めた。0₁⁺, 2₁⁺, 4₁⁺, 6₁⁺のintrinsic状態の密度分布から0₁⁺状態はよく発達したクラスター構造を持つが、スピンの増加に伴いクラスター間の距離が縮まる様子が観察された。また、0₁⁺ と 2₁⁺は空間的に広がったtailを持ち、α凝縮状態を記述するTohsaki-Horiuchi-Schuck-Röpke波動関数との比較からこの２つの状態はα粒子のガス的な状態であることが確かめられた。このような核スピンの増加に伴う構造変化はE2遷移強度に反映され、B(E2; 4₁⁺ → 2₁⁺)の値は抑制される。 Publication related to your research: （Etc） 竹本宏輝，明孝之，堀川昶，井坂政裕，M. Lyu, Q. Zhao, N. Wan, “複素スケーリングされた生成座標法で得られたBloch–Brink波動関数による⁸Beの共鳴の解析” 一般社団法人 日本物理学会, 2024年3月20日, オンライン
Elucidating life-threading arrhythmias and establishing arrhythmia control methods
Affiliation: Kanazawa Medical University
Authors：Kunichika Tsumoto Affiliation：Kanazawa Medical University Abstract：心室性致死性不整脈を発症する際、撃発活動として知られる、きっかけとなる応答を生じる。本研究は、撃発活動の生成メカニズムを明らかにし、不整脈誘発危険度を定量化することで、不整脈の発症予防・制御の方法論の開発を目的とする。ヒト心室筋細胞の数学モデルを元に、6 ｃｍ角の心筋シートモデルを構成し、興奮伝播ダイナミクスをコンピュータシミュレーションにより検討する。組織内に早期後脱分極（Early afterdepolarization: EAD）として知られる再分極異常を生じる心筋細胞群（クラスター）を配置した条件下で、撃発活動形成の有無、そしてトリガー発生機序を検討した。EADの連鎖的同期的発生による高電位局所領域が心室組織内に形成され、かつその領域境界に凹曲面を含む特定の基質の下、不整脈を惹起するトリガー応答が生成されることを見出した。 Publication related to your research: （Journal paper） Kunichika Tsumoto, Takao Shimamoto, Yuma Aoji, Yukiko Himeno, Yuhichi Kuda, Mamoru Tanida, Akira Amano, Yasutaka Kurata. “Theoretical prediction of early afterdepolarization-evoked triggered activity formation initiating ventricular arrhythmias”, Computer methods and programs in biomedicine, vol.240, 107722, Mar 2023.…続きを読む
Modeling the diffuse signatures of cosmic ray microphysics in and around galaxies
Affiliation: Osaka University, Graduate School of Science, Department of Earth and Space Science
Authors：Ellis Richard Owen Affiliation：Osaka University, Graduate School of Science, Department of Earth and Space Science Abstract：Star-forming galaxies (SFGs) have been established as an important source population in the extra-galactic gamma-ray background (EGB). Their intensive star-formation creates an abundance of environments able to accelerate particles, and these build-up a rich sea of cosmic rays (CRs).…続きを読む
Integration of statistical machine learning and molecular simulation in Data-Driven polymer materials research
Affiliation: School of Multidisciplinary Sciences, The Graduate University for Advanced Studies, SOKENDAI
Authors：Shun Nanjyo Affiliation：School of Multidisciplinary Sciences, The Graduate University for Advanced Studies, SOKENDAI Abstract：It is a project adopted for Research Proposal Based Use in FY 2023.
Evaluating and Analyzing the Robustness of Large Language Models to Character-Level Permutations
Affiliation: The University of Tokyo
Authors：Qi Cao Affiliation：The University of Tokyo Abstract：While Large Language Models (LLMs) have achieved remarkable performance in many tasks, much about their inner workings remains unclear. In this study, we present novel experimental insights into the resilience of LLMs, when subjected to extensive character-level permutations. To investigate this, we first propose the Scrambled Bench, a…続きを読む
Rapid Tsunami Prediction using data assimilation
Affiliation: National Institute of Technology, Wakayama College
Authors：Nobuaki Koike Affiliation：National Institute of Technology, Wakayama College Abstract：逐次型データ同化手法であるアンサンブルカルマンフィルタを用いて、沖合の海底津波計で観測される地震や海底地すべりで発生する津波がデータ同化によって予測精度が向上するのかどうかを調べた Publication related to your research: （Etc） 口頭発表以下４件、2023年12月、第１３回巨大津波災害に関する合同研究集会（東北大学災害科学国際研究所） ・朱家 佑弥・小池 信昭、データ同化手法におけるベイズ情報量規準（BIC）による津波計の範囲選択基準 ・宇治田 元彦・小池 信昭、津波即時予測におけるベイズ情報量規準（BIC）によるアンサンブルメンバーの選択基準 ・小川 貴弘・小池 信昭、波向線法による世界の津波・高潮による経済的リスク評価 ・村田 大空・小池 信昭、海溝型地震と海底地すべりの同時発生による津波のアンサンブルカルマンフィルタ即時予測 e-poster発表以下2件、2023年12月、第１３回巨大津波災害に関する合同研究集会（於：東北大学災害科学国際研究所） ・山﨑 あかり・小池 信昭、地震を伴わない海底地すべり津波のアンサンブルカルマンフィルタ即時予測 ・チャイ ホック・小池 信昭、2016年スマトラ島南西沖地震におけるDART観測データを用いた津波即時予測
Molecular Dynamics Simulations of Marine Degradable Polymers
Affiliation: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology, Research Center for Computational Design of Advanced Fucntional Materials
Authors：Yusuke Yasuda Affiliation：National Institute of Advanced Industrial Science and Technology, Research Center for Computational Design of Advanced Fucntional Materials Abstract：本研究では分解性の材料の一種として注目を集める解離型動的架橋エラストマーの粗視化モデルを作成し、ダイナミクス・物性計算を行った。ばねビーズモデルを用いて動的架橋エラストマーの粗視化モデルを作成し、分子動力学シミュレーションによりダイナミクス計算並びにサイクル変形試験を行ったところ、今回作成した粗視化モデルは実験的にみられるヒステリシスと緩和による応力回復特性を再現した。そのほか、解離ダイナミクスは会合ポテンシャルの形状に依存するアレニウス式に支配され、自己修復特性、強靭性、分解性に影響することを明らかにした。 Publication related to your research: （Etc） Yusuke Yasuda, Hiroshi Morita, “Coarse-Grained Model of Dynamic Bond Elastomers with Tunable Binding Entropy and Energy.” The 13th SPSJ International Polymer Conference, Jul., 2023, Yusuke Yasuda, Hiroshi…続きを読む
Diffusion bonding of high entropy alloy and stainless steel at a relative lower temperature via surface nano-crystallization treatment
Affiliation: Osaka University
Authors：Yangen Li , Heting Liao, Yuta Ebi, Taisei Sugiyama, Takashi Yajima, Rana Hossain, Yujie Jia, Shihao Zhu, Jiaqin Xu, Yusuke Nishii, Haruhi Ochi, Ayaka Satani, Souma Tanaka, Futaba Shiroto, Yuji Sato, Shuhei Shinzato, and Shigenobu Ogata Affiliation：Osaka University Abstract：Sluggish diffusion effect of high entropy alloy limits its diffusion bonding with other components in practical…続きを読む
Investigation of optical activity of helicene molecules by TERS and DFT.
Affiliation: Osaka University
Authors：Takuma Hattori Affiliation：Osaka University Abstract：分子のラマンスぺクトルを高分解能で取得できる探針増強ラマン散乱は、単分子レベルでの置換基や、吸着構造、配向性などを調べることができる画期的な測定手法である。一方で、測定時のレーザー光による熱や光刺激によって分子が破壊されてしまう可能性があり、理論計算と比較して議論することが必要不可欠である。 そこで、OCTOPUSのgaussian16を用いて、実験で用いているさまざまなヘリセン分子のラマンスペクトをDFTで計算を行った。置換基の違いによって、スペクトルが異なっており、特に1630cm-1付近に見られるジフェニルヘリセン特有のスペクトルは、実験で得られた探針増強ラマン散乱の結果とよく一致した。 Publication related to your research: （Journal paper） Sho Kimura, Takuma Hattori, Changqing Ye, Masaki Okada, Satoshi Kondo, Yui Sakurama, Akira Saito, Pawel Krukowski, Hideji Osuga and Yuji Kuwahara “STM/TERS observation of (M)-type diphenyl[7]thiaheterohelicene on Ag(111)” Phys. Chem. Chem. Phys. 26 7658 2024 （Etc） 国際会議発表 Y. Kuwahara, T. Hattori,…続きを読む
Direct Numerical Simulations of Wall Turbulence and Transition of Viscoelastic-fluid Flows
Affiliation: Department of Mechanical and Aerospace Engineering, Tokyo University of Science¹，Department of Mechanical and Aerospace Engineering, Tokyo University of Science²
Authors：Takahiro TSUKAHARA¹，Kazuki TAKEDA²，Kousuke NAKAGAWA²，Yuki MATSUKAWA²，Takumi TAKAHASHI ²，Shunsuke SOMEYA²，Shotaro OKAZAKI ²，Yu OTA²，Soki SHINKAI ²，Kota KIKUCHI²，Shusaku KAKIUCHI ²，Naoki IWAMOTO² Affiliation：Department of Mechanical and Aerospace Engineering, Tokyo University of Science¹，Department of Mechanical and Aerospace Engineering, Tokyo University of Science² Abstract：壁面せん断流の亜臨界乱流遷移現象における準秩序構造や遷移過程などの解明のため，本研究では各種流路の直接数値シミュレーション（DNS）を行った．また，スカラ物質乱流拡散や粘弾性流体壁乱流に対する機械学習の適用可能性を，DNSデータに基づいて調査した．OCTOPUS環境下では，OpenFOAMによる温度差マランゴニ対流やサイクロンセパレータ固気混相流などの解析も実施した． Publication related to your research: （Journal paper） K. Nakagawa, T. Ishida, and T. Tsukahara, “Effects of…続きを読む
Development of quantum software and its application to many-body problems
Affiliation: QIQB
Authors：Hiroshi Ueda, Miyakoshi Shohei Affiliation：QIQB Abstract：本研究では変分量子アルゴリズムに基づく特異値分解手法の高精度化について議論した。特に、これまで特異値分解に関する変分量子アルゴリズムはいくつか提案されてきたが、従来の手法では特異値分解のユニタリー行列を近似するアルゴリズムとなっており、最適化できたとしても十分な精度を確保できないことがわかっていた。そこで本研究では個々の特異ベクトルを直交性を保つように適切に量子回路化するアルゴリズムを構築することにより、これまでの手法と比較して、同程度のゲート深さの量子回路に対して、安定かつ高精度に特異値を決定できることを明らかにした。 Publication related to your research: （International conference paper） S. Miyakoshi, T. Sugimoto, T. Shirakawa, S. Yunoki, and H. Ueda, “The effect of diamond-shaped multi-qubit decomposition for one-dimensional quantum state dynamics”, 34th IUPAP Conference on Computational Physics, 2023/8/4-8, [Poster]. S. Miyakoshi, T. Sugimoto, T. Shirakawa, S. Yunoki, and…続きを読む
The simulation laser wakefield acceleration on SQUID
Affiliation: SANKEN, Osaka University
Authors：Yanjun Gu, Alexandre Rondepierre, Naveen Pathak Affiliation：SANKEN, Osaka University Abstract：In the shock injection mechanism of laser wakefield acceleration (LWFA), the position and the size of the electron injection domain are determined by the shock downramp. To make the accelerated beam controllable and tunable, the relation between the injected beam quality and the shock downramp…続きを読む
First Principle Studies on Effect of Oxygen Atoms Adsorbed onto Cu(100) on CO Hydrogenation Reaction
Affiliation: Research Center for Solar Energy Chemistry, Graduate School of Engineering, Osaka University.
Authors：Kazuhide Kamiya Affiliation：Research Center for Solar Energy Chemistry, Graduate School of Engineering, Osaka University. Abstract：CO2電解還元反応における、基質ガスへのO2分子の混入が及ぼす影響を第一原理計算を用いて明らかにする。特に、O2還元の中間体が吸着した表面において、COの水素化反応がどのような影響を受けるかについて解析する。 Publication related to your research: （Journal paper） Ohashi, K.; Nagita, K.; Yamamoto, H.; Nakanishi, S.; Kamiya, K. “CーC Coupling in CO2 Electroreduction on Single Cu-Modified Covalent Triazine Frameworks: A Static and Dynamic Density Functional Theory Study” ChemElectroChem, Vol.11,…続きを読む
Multi-omics analysis to elucidate disease biology of autoimmune diseases
Affiliation: Department of Advanced Clinical and Translational Immunology, Graduate School of Medicine, Osaka University
Authors：Shoichi Metsugi Affiliation：Department of Advanced Clinical and Translational Immunology, Graduate School of Medicine, Osaka University Abstract：(内容)複数種の自己免疫疾患及び健常成人由来の生体試料を用いて、臨床情報と統合/比較しながら大規模解析を施行した。本研究におけるデータ取得と解析には近年大幅に技術が進歩しているシングルセルRNA-seqを含み、 1細胞単位での数千遺伝子の発現値や免疫受容体配列などの研究データを、日々改良される解析手法をフレキシブルに取り入れながら実施した。 (結果)メモリの多い大規模計算機の利用により多細胞の同時解析が可能になった。現在計算続行中。
Evolutionary history of malaria parasite
Affiliation: Department of Hygine and Public Health, Tokyo Women's Medical University¹， Department of Clinical Medicine, University of Tsukuba²，Faculty of Life and Environmental Sciences, University of Tsukuba³
Authors：Nobuko Arisue¹，Keitaro Kume²，Hajime Honma¹，Tetsuo Hashimoto³ Affiliation：Department of Hygine and Public Health, Tokyo Women’s Medical University¹， Department of Clinical Medicine, University of Tsukuba²，Faculty of Life and Environmental Sciences, University of Tsukuba³ Abstract：マラリアは蚊が媒介する感染症であり、年間に2億人以上が感染し、６０万人以上が死亡する。感染源であるPlasmodium 属原虫についてゲノムレベルの大量の配列データを用い、マラリア原虫の進化系統樹を高精度に解析した。オリジナルに解読した3種にPlasmoDB https://plasmodb.org/)で公開されている24種のゲノムデータを加えた27種のマラリア原虫について、全種にオロソログが存在する3,952遺伝子について個別にMAFFTによりアライメントを作成し、それらを結合して1,195,631アミノ酸座位のデータセットとした。系統解析のプログラムパッケージであるRAxMLにより最適であると考えられたGTR+Γモデルにより系統樹を推定した。すべての枝がブートストラップ値100％である信頼性の高い系統樹が推定された。アフリカ起源 VS アジア起源で議論が続いている三日熱マラリア原虫P. vivax はマカクを宿主とするマラリア原虫種からなるグループの中ではなく外側、アフリカの旧世界ザルを宿主とするP. gonderi の次の分岐に位置づけられ、これはP. vivax がアフリカ起源であるとする説を否定しない位置づけであった。今後はマラリア原虫の種分岐の年代推定も行いつつ地理的拡散の歴史を辿る予定である。
Extraction of features that determine structural relaxation of glass-forming liquids using deep learning
Affiliation: Graduate School of Engineering Science, Osaka University
Authors：Kang Kim Affiliation：Graduate School of Engineering Science, Osaka University Abstract：本研究ではガラス形成液体のモデルとして3次元2成分soft-sphereモデルを採用し、分子動力学シミュレーションをおこなった。グラフニューラルネットワーク(GNN)はグラフを扱うための深層学習手法であり、グラフとは要素をノード、要素間の関係をエッジとして構成されたデータ構造である。GNNはグラフデータを入力とすることを活かし入力グラフのノードとエッジの情報の更新を繰り返し自ら特徴量を作り出すことができる。得られた粒子配置について粒子をノード、第一配位圏以下の粒子間のつながりをエッジとしてモデル化したグラフ構造を構築した。粒子の種類と粒子間の相対座標をグラフに符号化することで異なる2つの温度の構造分類をおこなった。 Publication related to your research: （Journal paper） Kokoro Shikata, Takuma Kikutsuji, Nobuhiro Yasoshima, Kang Kim, and Nobuyuki Matubayasi, “Revealing the hidden dynamics of confined water in acrylate polymers: Insights from hydrogen-bond lifetime analysis”, Journal of Chemical Physics Vol.158, No.174901(10pages) May (2023).
High-energy neutrino emission from collisionless shocks in black hole coronae by particle-in-cell simulations
Affiliation: Graduate School of Science, Osaka University, Institute of Laser Engineering, Osaka University
Authors：Minh Nhat Ly Affiliation：Graduate School of Science, Osaka University, Institute of Laser Engineering, Osaka University Abstract：The 10-year survey data from the IceCube Collaboration has revealed high-energy neutrino spectra from nearby sources, particularly from NGC 1068, a type-2 Seyfert galaxy. The lack of sufficient flux of GeV gamma rays from the same source indicates that…続きを読む
Video generation models with state-space models
Affiliation: the University of Tokyo
Authors：Yuta Oshima Affiliation：the University of Tokyo Abstract：動画生成にSSMを用いた場合の挙動を確認する．そのために動画拡散モデルのアーキテク チャにSSMを用いたものを学習させる．この実験の結果，SSMsを用いた場合，既存の動画 生成モデルよりも計算効率が良いことが判明した． Publication related to your research: （International conference paper） Yuta Oshima, Shohei Taniguchi, Masahiro SuzukiandYutaka Matusuo.SSM Meets Video DiffusionModels: Efficient Video Generationwith Structured State Spaces. In The 12th International Conference on Learning Representations (ICLR2024) PML4LRS. 論文番号なし . Vienna, Austria.May, 2024. ( ポスター (Top 50%of accepted…続きを読む
Theoretical calculations of catalytic H atom migration and reaction
Affiliation: Univ. Tokyo, Institute of Industrial Science
Authors：Koichi kato Affiliation：Univ. Tokyo, Institute of Industrial Science Abstract：水などが触媒（TiO2）の働きによってどのように分解し、その後どのような反応過をするか明らかにする。触媒によって生成される水素の拡散挙動、水素ガス生成などの過程を逐次明らかにしてきた。水から分解して水素はTiO2上でポーラロンを生成し、実効的に結合エネルギーが小さくなり、これが水素の移動やガス生成に大きく寄与することが分かった。 Publication related to your research: （Domestic conference/wokrshop） 加藤弘一・福谷克之 第８４回応用物理学会秋季学術講演会 酸素欠損を含むTiO2上の水素原子の光励起による電子構造変化 2023/9/22 加藤弘一・福谷克之 第７１回応用物理学会春季学術講演会 ルチルTiO2表面下の酸素空孔の存在分布 2024/3/23
Numerical Simulation on Mixing Control of Free Jet
Affiliation: Division of Mechanical Engineering, Graduate School of Engineering, Mie University
Authors：Koichi Tsujimoto Affiliation：Division of Mechanical Engineering, Graduate School of Engineering, Mie University Abstract：DNS(Direct Numerical Simulation)により，間欠制御された多重衝突噴流の位相平均場の解析を行い，衝突壁面上での高伝熱領域の発生は噴流による大規模構造の衝突に強く依存することを明らかにした．多重自由噴流を間欠的に噴出させる制御を行い、間欠的な噴出に伴う強い渦輪の発生により噴出方向と直交する方向へ分岐することで著しい拡散が生じることを明らかにした．衝突噴流の噴出角度を周期的に変化させた結果，噴出角度が大きくなるにつれ，高伝熱領域が拡大することを明らかにした．周囲流体の密度比がスリットにより分割された平面液体自由噴流の特性に及ぼす影響を明らかにした． Publication related to your research: （International conference paper） K. Tsujimoto, Y. Banno, T. Ando and M. Takahashi, “Flow and heat transfer characteristics of impinging jets controlled with rotating inclined jet using direct numerical simulation”, Proc. the 10th Int.…続きを読む
The Investigation of Self Optimization of Active Sites by Reaction Intermediates during Non-Equilibrium States of CO2 Hydrogenation to Methanol
Affiliation: Graduate School of Engineering, Osaka University
Authors：Harry Handoko Halim Affiliation：Graduate School of Engineering, Osaka University Abstract：It is a project adopted for Research Proposal Based Use in FY 2023.
Theoretical Investigation of Hydrogen Desorption Process in Hydrogen Boride sheet for Catalytic Application
Affiliation: Applied Engineering Physics, Department of Precision Science and Technology, Graduate School of Engineering, Osaka University
Authors：Kurt Irvin M. Rojas Affiliation：Applied Engineering Physics, Department of Precision Science and Technology, Graduate School of Engineering, Osaka University Abstract：Hydrogen boride (HB) sheet is a recently synthesized material characterized by a hexagonal boron ring and hydrogen at bridge site in a 1:1 H:B stoichiometric ratio. High temperature treatments, common in recent experimental setups, induce…続きを読む
Exploration of a Pd complex suitable for oxidative addition of a C−F bond using DFT calculation
Affiliation: Department of Applied Chemistry, Faculty of Engineering, Osaka University
Authors：Ryohei Doi Affiliation：Department of Applied Chemistry, Faculty of Engineering, Osaka University Abstract：これまで主流であった多数の実験の実施による試行錯誤は人的・物質的資源を大きく消費するため、より環境に調和した代替手段が求められている。本研究では、計算科学による新物質設計により、試行錯誤の段階における実験数を減らし、物質的資源の削減を試みた。モデルとして、Pd錯体を用いたパーフルオロベンゼンの酸化的付加反応の開発を検討した。さまざまなPd錯体によるC−F結合切断を密度汎関数法（DFT）を用いた計算によってシミュレーションしたところ、アミノホスフィン配位子を有する錯体において最も低いΔG0およびΔG‡が得られた。実際にこのアミノホスフィンを合成し、酸化的付加を検討したところ、ヘキサフルオロベンゼンのC−F結合切断が起きることを見出した。 Publication related to your research: （Etc） ポスター発表：山口千尋、北添大稀、土井良平、生越専介 “DFT計算を活用した 炭素―フッ素結合のPd(0)/ホスフィン錯体への酸化的付加反応の開発” 錯体化学会第73回討論会（2023年9月、水戸）
Friction and Simulation by particle method
Affiliation: Department of Mechanical Engineering, National Institute of Technology, Kagoshima College
Authors：Natsuko Sugimura Affiliation：Department of Mechanical Engineering, National Institute of Technology, Kagoshima College Abstract：It is a project adopted for Research Proposal Based Use in FY 2023.
Multiscale Modeling of Phosphoramidate-based Antibody-drug Conjugates Hydrolysis in Cancer Treatment Case
Affiliation: Graduate School of Engineering, Osaka University
Authors：Rizka Nur Fadilla Affiliation：Graduate School of Engineering, Osaka University Abstract：It is a project adopted for Research Proposal Based Use in FY 2023.
Theoretical investigation of physical properties for open-shell molecular systems
Affiliation: Graduate School of Engineering Science, Osaka University
Authors：Shuichi Suzuki Affiliation：Graduate School of Engineering Science, Osaka University Abstract：開殻π電子系分子は不対電子をもつことや容易な酸化還元特性をもつことから磁性、電気伝導性、二次電池における活物質など機能性材料の構成成分として近年注目されている。我々はグループでは特にイオン性開殻π電子系分子の集積状態の機能性や新奇現象に関する研究を進めている。今回、TDDFT 計算により固体-液体相転移や固体-固体相転移における劇的な光吸収特性変化のメカニズムを解明した。 Publication related to your research: （Journal paper） Suzuki, S.; Sakai T.; Takagi, S.; Naota, T. “On-Demand Control of Short-Wave Infrared Light Transparency Based on Stimuli-Responsive Association of Tetrathiafulvalene Radical Cation” Angew. Chem., Int. Ed. 2023, 62, e202308570. (DOI: 10.1002/anie.202308570) Suzuki, S.; Shu,…続きを読む
Numerical Simulation of combustion phenomena inside engine cylinder
Affiliation: Okayama University, Graduate School of Environmental, Life, Natural Science and Technology
Authors：Nobuyuki KAWAHARA Affiliation：Okayama University, Graduate School of Environmental, Life, Natural Science and Technology Abstract：(目的)エンジンシリンダ内の燃焼現象（特に，化学反応）に関して，現象把握を目的に，乱流・化学反応動力学計算を実施した． (内容)エンジンシリンダ内の燃焼現象に関して，燃料／ガス噴射，火花点火，火炎伝ぱ，エンドガス部自着火，圧力波生成などの様子を圧縮性を考慮した3次元CFD技術により計算した．化学反応機構として素反応モデルを用い，一例として水素予混合伝播火炎を対象とした選択拡散の影響を評価した．並列計算を実施するために，OCTOPUSを用いた． (結果)一例として水素エンジンにおける伝播火炎に与える選択拡散の影響を解析した． Publication related to your research: （Domestic conference/wokrshop） 塩山悠大，河原伸幸，小橋好充，ほか3名，水素予混合乱流火炎の火炎伝播速度に及ぼす選択拡散の影響，第34回内燃機関シンポジウム，講演番号69，2023年12月7日 新宮寛康，河原伸幸，小橋好充，軽油着火式二元燃料ガスエンジンにおけるPREMIER燃焼～当量比のエンドガス自着火に及ぼす影響～，日本機械学会中国四国支部第62期講演会，講演番号06b2，2024年3月8日
Analysis of Lightning-induced Surges Inside a High-rise Condominium Building Struck by Lightning
Affiliation: Doshisha University Graduate School of Science and Technology
Authors：XIYAN LU Affiliation：Doshisha University Graduate School of Science and Technology Abstract：高層マンション内には，電気電子通信機器やそれらの配線が設けられており，雷撃時のこれらの機器の故障例なども報告されている。特に，電灯線と通信線に繋がれたインターホンなどの電子機器の故障例が多い。高層マンション内の機器の有効な雷サージ対策を提案するために，FDTD法を用いて，雷撃が建造物内の各部に過渡過電圧を発生するメカニズムやそれが電子機器内部に侵入する経路の解析を行う。一般的な直方体形状のマンション屋上に雷撃が生じた場合の解析が，セル分割の粗いモデルを対象に行われた例がある。本研究では，解析精度を高めるため，細かいセルで空間を分割して解析を行う。また，接地点周囲の電磁界に影響すると考えられる地下駐車場の存在も考慮して解析を行う。 Publication related to your research: （International conference paper） Y. Baba, and X. LU, ” Analysis of Lightning-induced Surges Inside a High-rise Condominium Building Struck by Lightning,” The 17th International Symposium on EMC and Transients in Infrastructures / International Student Session (ISET/ISS), 2023.
Towards the Detection of Various and Extremely Small Wires in Cables
Affiliation: Okayama University of Science
Authors：Daiki Takezaki Affiliation：Okayama University of Science Abstract：CT画像に映るケーブル内にある数百〜数千の素線（5px×5px）の検出に深層学習の物体検出モデルを使用しているが、アノテーション労力と枚数削減の観点から、自己教師あり学習を用いて汎用性のある極小素線検出モデルを作成することを目的とする。10%程度の少ないアノテーションデータを用いても検出精度の向上が認められた。
Numerical Approach to the particle and nuclear physics
Affiliation: RCNP(Research Center for Nuclear Physics) Group
Authors：Noriyoshi ISHII (representative)，Hidenori Fukaya Affiliation：RCNP(Research Center for Nuclear Physics) Group Abstract：核物理研究センターでは、サブアトミック世界の強い相互作用の基本原理である量子色力学（ＱＣＤ）を中心に、素粒子・ハドロン・原子核物理学とその関連分野にわたる研究を、全国の共同利用研究者とともに行っている。スーパーコンピューターは、大規模計算を必要とする理論的な研究を中心に使用されている。その内容は、格子ＱＣＤによる数値シミュレーション、原子核構造及び反応論の数値的な解法、超新星爆発の数値シミュレーション、深層学習の加速器実験への応用を含む。 (i) 格子QCD ハドロン分光学（質量などの計算）とハドロン間相互作用、クォーク間相互作用、有限温度・密度における真空の性質・状態方程式、閉じ込め・カイラル対称性の問題 (ii) 少数多体系・原子核構造 少数核子系、原子核密度汎関数法、相対論的Brueckner-Hartree-Fock理論、核分裂 (iii) その他 超新星爆発、中性子星、核物質の状態方程式、弦理論、加速器実験シミュレーション、機械学習 Publication related to your research: （Journal paper） Sadataka Furui and Serge Dos Santos，”Application of Quaternion Neural Network to Time Reversal Based NonlinearElastic Wave Spectroscopy”, INAE, vol. 8, p.183-199 (2023) Masayasu Hasegawa，”Monopole and instanton…続きを読む
Machine learning study of single-atom platinum supported on graphene (SAC-Pt-G) for fuel cell electrocatalysis
Affiliation: Osaka University, Graduate School of Engineering
Authors：Beatriz Andrea Choi Tan Affiliation：Osaka University, Graduate School of Engineering Abstract：Platinum (Pt) supported on graphene is an established catalyst for CO oxidation, oxygen reduction, and other fuel cell reactions, but the cost and rarity of platinum necessitates further research into reducing Pt loading. The single-atom catalyst form stabilized on a support, namely, graphene, maximizes…続きを読む
Tracking semi-crystallization dynamics of large polymer systems using local order parameters
Affiliation: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST)
Authors：Kazuaki Z. Takahashi Affiliation：National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST) Abstract：結晶性高分子の結晶化過程は、高分子物理のみならず工学応用の観点からも興味深い研究対象だが、その微視的な詳細の多くは解明されていない。 本研究では結晶性高分子の半結晶化ダイナミクスの詳細を解明するために、粗視化分子動力学シミュレーションを用いた。 結晶性高分子の大規模分子系を徐冷・急冷して結晶化温度・ガラス転移温度を明らかにした。 適切な局所秩序変数を用いて半結晶化構造を可視化した。 Publication related to your research: （Domestic conference/wokrshop） 髙野芙巳生, 平塚将起, 高橋和義, “ジブロックコポリマーのミクロ相分離構造を区別する局所秩序変数の探索”, 2023年12月4日, 第37回分子シミュレーション討論会 (福井県県民ホール) （Etc） Fumiki Takano，Masaki Hiratsuka，Kazuaki Z. Takahashi, “Tracking the melting process of polymer lamellar structures by local order parameters”, October 20, 2023, The…続きを読む
Investigation on soft material material development platform using manifold learning and molecular simulations
Affiliation: Department of Applied Physics, Graduate School of Engineering, Tohoku University
Authors：Takashi Yoshidome Affiliation：Department of Applied Physics, Graduate School of Engineering, Tohoku University Abstract：マニフォールド学習を用いて材料の構造と物理量の関係を構築することを研究目的とし、多孔質材料の構造とガス拡散係数の関係やタンパク質構造と溶媒和エントロピーの関係などをマニフォールド学習を用いて構築した。構築の結果、例えば、タンパク質構造を用いて溶媒和エントロピーの値を予測できる可能性があることがわかった。
Simulation study of cardiac electrical excitation using virtual heart model
Affiliation: Morinomiya University of Medical Sciences¹，University of Hyogo²，Shiga University of Medical Science³
Authors：Shin Inada¹，Ryo Haraguchi²，Takashi Ashihara³，Kazuo Nakazawa¹ Affiliation：Morinomiya University of Medical Sciences¹，University of Hyogo²，Shiga University of Medical Science³ Abstract：仮想心臓モデルを構築し，電気生理学的シミュレーションを行うことで不整脈のメカニズム解明や，予防・診断に役立たせることを目指している．心筋細胞の電気的興奮に伴う電位変化（活動電位）を再現することが可能なユニット約136万個を組み合わせて心房モデルを構築した．まず，洞調律に対応する電気刺激を上大静脈に加え，洞調律時の興奮伝播過程を再現した．次に，肺静脈からの異常興奮による不整脈の発生機序を検討するために，4つの肺静脈（左上肺静脈，左下肺静脈，右上肺静脈，右下肺静脈）にそれぞれ洞調律よりも速い頻度の電気刺激を与えた．肺静脈へ与える刺激の間隔を変更しながらシミュレーション実験を繰り返し，不整脈の誘発性および持続性を検討した．その結果，心筋細胞の電気生理学的特性や細胞間の電気的結合，心臓の解剖学的構造が不整脈の誘発性や持続性に影響を与えることが示唆された． Publication related to your research: （Domestic conference/wokrshop） 中沢一雄，稲田慎，岸田優作，柴田仁太郎，富井直輝，高山健志，井尻敬，山口豪，芦原貴司．心房細動患者を想定した3次元心房形状モデルの構築による興奮伝播ダイナミクスの可視化．第43回医療情報学連合大会．2023/11/22-25，神戸ファッションマート，口頭発表 中沢一雄，稲田慎，岸田優作，柴田仁太郎，富井直輝，高山健志，井尻敬，芦原貴司．心房細動興奮伝播様式の再現を目指した大規模電気生理学的シミュレーションと可視化．第62回日本生体医工学会大会．2023/5/18-20，名古屋国際会議場，口頭発表
Molecular dynamics simulation for thermal engineering at microscale
Affiliation: Osaka University, Graduate School of Engineering, Department of Mechanical Engineering
Authors：Masahiko Shibahara Affiliation：Osaka University, Graduate School of Engineering, Department of Mechanical Engineering Abstract：ナノ・マイクロメートルスケールのエネルギー輸送現象を原理的に理解して制御することを目的として，銅の伝熱面に施したグラフェンコーティングが，水滴の接触角や固液界面熱抵抗に与える影響を分子動力学解析により調査するためにOCTOPUS(LAMMPS)を用いた．その結果より，グラフェンの格子欠陥密度や水分子との相互作用強さの変化によって，水滴の接触角が変化することが分かった．さらに，この接触状態の変化に依存する密度欠損長さと固液界面熱抵抗の関係を明らかにした． Publication related to your research: （Journal paper） Zhiwen Jiang & Masahiko Shibahara, “Molecular dynamics investigation of the effects of thin periodic defective graphene on the interfacial thermal resistance at liquid–solid interfaces”, Numerical Heat Transfer, Part A: Applications, DOI: 10.1080/10407782.2023.2300355, (2024),.
Numerical Approach to the particle and nuclear physics
Affiliation: RCNP(Research Center for Nuclear Physics) Group
Authors：Noriyoshi ISHII (representative)，Masayasu Hasegawa Affiliation：RCNP(Research Center for Nuclear Physics) Group Abstract：核物理研究センターでは、サブアトミック世界の強い相互作用の基本原理である量子色力学（ＱＣＤ）を中心に、素粒子・ハドロン・原子核物理学とその関連分野にわたる研究を、全国の共同利用研究者とともに行っている。スーパーコンピューターは、大規模計算を必要とする理論的な研究を中心に使用されている。その内容は、格子ＱＣＤによる数値シミュレーション、原子核構造及び反応論の数値的な解法、超新星爆発の数値シミュレーション、深層学習の加速器実験への応用を含む。 (i) 格子QCD ハドロン分光学（質量などの計算）とハドロン間相互作用、クォーク間相互作用、有限温度・密度における真空の性質・状態方程式、閉じ込め・カイラル対称性の問題 (ii) 少数多体系・原子核構造 少数核子系、原子核密度汎関数法、相対論的Brueckner-Hartree-Fock理論、核分裂 (iii) その他 超新星爆発、中性子星、核物質の状態方程式、弦理論、加速器実験シミュレーション、機械学習 Publication related to your research: （Journal paper） Sadataka Furui and Serge Dos Santos，”Application of Quaternion Neural Network to Time Reversal Based NonlinearElastic Wave Spectroscopy”, INAE, vol. 8, p.183-199 (2023) Masayasu Hasegawa，”Monopole and instanton…続きを読む
Study on nonlinear scale interactions in wall turbulence
Affiliation: Shibaura Institute of Technology, Department of Mechanical Engineering
Authors：Takuya Kawata Affiliation：Shibaura Institute of Technology, Department of Mechanical Engineering Abstract：平面クエット乱流の大規模直接数値計算を行い、得られたデータに基づいてスケール間エネルギー輸送に関する解析を行う Publication related to your research: （Domestic conference/wokrshop） 河田卓也、塚原隆裕、「平面クエット乱流における Fourierモードtriad interactionによる スケール間エネルギー輸送」、日本流体力学会年会2023、口頭発表
Numerical Approach to the particle and nuclear physics
Affiliation: RCNP(Research Center for Nuclear Physics) Group
Authors：Noriyoshi ISHII (representative)，Sibo Wang Affiliation：RCNP(Research Center for Nuclear Physics) Group Abstract：核物理研究センターでは、サブアトミック世界の強い相互作用の基本原理である量子色力学（ＱＣＤ）を中心に、素粒子・ハドロン・原子核物理学とその関連分野にわたる研究を、全国の共同利用研究者とともに行っている。スーパーコンピューターは、大規模計算を必要とする理論的な研究を中心に使用されている。その内容は、格子ＱＣＤによる数値シミュレーション、原子核構造及び反応論の数値的な解法、超新星爆発の数値シミュレーション、深層学習の加速器実験への応用を含む。 (i) 格子QCD ハドロン分光学（質量などの計算）とハドロン間相互作用、クォーク間相互作用、有限温度・密度における真空の性質・状態方程式、閉じ込め・カイラル対称性の問題 (ii) 少数多体系・原子核構造 少数核子系、原子核密度汎関数法、相対論的Brueckner-Hartree-Fock理論、核分裂 (iii) その他 超新星爆発、中性子星、核物質の状態方程式、弦理論、加速器実験シミュレーション、機械学習 Publication related to your research: （Journal paper） Sadataka Furui and Serge Dos Santos，”Application of Quaternion Neural Network to Time Reversal Based NonlinearElastic Wave Spectroscopy”, INAE, vol. 8, p.183-199 (2023) Masayasu Hasegawa，”Monopole and instanton…続きを読む
Enhancer detection at the single-cell level using the deep learning method
Affiliation: Institute for Protein Research, Osaka University
Authors：Ken Murakami Affiliation：Institute for Protein Research, Osaka University Abstract：It is a project adopted for Research Proposal Based Use in FY 2023.
Performance Evaluation of a Distributed Task-Parallel Runtime System “Itoyori”
Affiliation: Graduate School of Information Science and Technology, The University of Tokyo
Authors：Shumpei Shiina, Kenjiro Taura Affiliation：Graduate School of Information Science and Technology, The University of Tokyo Abstract：Itoyoriはスパコン上で手軽にタスク並列処理を効率的に実行するためのC++ライブラリである．従来のスパコンプログラミングではノード内外それぞれについてMPIとOpenMPでハイブリッド並列化を行うことが主流であるが，Itoyoriでは高水準なタスク並列処理の記述によってノード内外の区別なく手軽に並列処理を効率的に行うことができる．これまでItoyoriの性能評価にはA64FX CPUとTofu Interconnect Dの構成のスパコンを用いていたが，今回はSQUID汎用CPUノード群のIntel CPUとInfiniBandの構成で性能評価を行い，より広範な構成のスパコンに対応できることを確認した．結果として，Itoyoriは32ノード程度までの良好なスケーラビリティを達成し，多くのベンチマークでMPI+OpenMPと謙遜ない性能を確認した． Publication related to your research: （Domestic conference/wokrshop） 椎名 峻平, 田浦 健次朗, “分散タスク並列処理系Itoyoriにおける局所性に配慮した大域アドレス空間およびスケジューリング”, 研究報告ハイパフォーマンスコンピューティング（HPC）, 2023-HPC-190, July 2023.
DNS of turbulent pulsating flow in a channel considering heat capacity of uniformly heated wall
Affiliation: Faculty of Engineering Science, Kansai University
Authors：Yutaka Oda Affiliation：Faculty of Engineering Science, Kansai University Abstract：過渡的な乱流場の基礎である脈動乱流場における熱伝達機構を解明するため，壁面が金属箔ヒーターで一様加熱された実験系を忠実に模擬した直接数値計算を実施し，実験の妥当性検証と詳細な解析を行った。その結果，発熱面の熱容量が小さいほど壁面温度変動が増大し，熱容量が大きい場合に比べて僅かに伝熱量が低下することが分かった． Publication related to your research: （Domestic conference/wokrshop） 小田 豊，古川 泰成, 松本亮介, “一様発熱面の熱容量を考慮したチャネル乱流伝熱場の直接数値計算”, 第60回日本伝熱シンポジウム, Paper No. C132, May 2023. 古川泰成，小田豊，松本亮介，香月正司，”一様発熱面の熱容量を考慮したチャネル脈動乱流場のDNS”，日本機械学会熱工学コンファレンス2023，Paper No. B134, Oct. 2023.
First-principles study of Pentacene adsorption on the fivefold surface of the Ag-In-Yb quasicrystal
Affiliation: Department of Physics and Astronomy, Kagoshima University
Authors：Masanori Sato Affiliation：Department of Physics and Astronomy, Kagoshima University Abstract：Tsai型準結晶に特有なacute rhombohedron (AR)が密集した構造の重要性を明らかにすることを目指し、Tsai型Ag-In-Yb準結晶5回軸表面へのペンタセン(Pn)吸着について、密度汎関数理論による第一原理計算を用いて調査した。表面上の様々なサイトにおいてPnの吸着エネルギーを求め、安定性を評価した結果、ARが密集したサイトにおいてPnが高い安定性を示すことが分かった。
Learning surrogate models in motor design
Affiliation: College of Science and Engineering, Ritsumeikan University
Authors：Yuki Shimizu Affiliation：College of Science and Engineering, Ritsumeikan University Abstract：モータの長時間の電磁界解析を高速に行うため、電磁界解析のサロゲートモデルの構築を目的とした研究を行った。電磁界解析のデータセットを用いて、Transformerを活用したマルチモーダルモデルを学習させた。さらに、モデルの構造最適化とハイパーパラメータの調整を実施することで、高精度な電磁界解析のサロゲートモデルを構築することに成功した。本研究で提案するサロゲートモデルにより、モータの長時間の電磁界解析を効率的に行うことが可能となる。
Analysis of hot-electron characteristics generated by kinetic laser absorption processes
Affiliation: Graduate School of Science, Osaka University
Authors：Yuji Takagi Affiliation：Graduate School of Science, Osaka University Abstract：It is a project adopted for Research Proposal Based Use in FY 2023.
Simulation of bone supplementing material fracture
Affiliation: Center for Industry-University Collaboration, Graduate School of Engineering Science, Osaka University
Authors：Kohei Murase Affiliation：Center for Industry-University Collaboration, Graduate School of Engineering Science, Osaka University Abstract：多孔性骨補填材は国内の整形外科分野で日々汎用的に使用されているが、脆性材料のため強度評価はほとんど行われていない。本稿では骨補填材の力学強度評価について、圧縮とねじり破壊を考慮したシミュレーションの有効性を調査した。マイクロCTにより骨補填材内部構造を再現した3DFEモデルについて圧縮とねじり負荷を与えた有限要素解析を行った。多孔性脆性材料である骨補填材は小さいひずみ量でも破壊が発生するため、応力がしきい値を超えた有限要素を除去するプロセスを追加し繰り返し有限要素解析を行った。その結果、シミュレーションにより圧縮とねじり試験の特徴を近似した破壊推移が得られた。 Publication related to your research: （Etc） 村瀬晃平,日本ファインセラミックス協会 “医療機器に関する国際標準化(ISO/TC150)Additive Manufacturingによる生体用構造物の特性評価方法に関する国際標準化調査”, 2024年３月, 国立医薬品食品衛生研究所
An exploration of critical quality attributes related to the differentiation potential of human iPS cells
Affiliation: CiRA Foundation, Research and Development Center
Authors：Tomoaki Kato Affiliation：CiRA Foundation, Research and Development Center Abstract：ヒトiPS細胞は体を構成する多様な細胞へと分化させる事ができるが、特定の細胞への分化誘導効率を安定的に維持する事は容易ではなく、分化能を予測できるiPS細胞における指標を明らかにする事が望まれている。iPS細胞は継代培養を行う事によりコロニーと呼ばれる集団を形成しながら増殖し、それに伴って内胚葉から外胚葉に似た遺伝子発現へと変動する事がわかってきた。しかし、この様な特定の胚葉への発現の偏りは目的の細胞を作成する上で必ずしも有利とはならず、多くの遺伝子発現上の偏りは分化誘導初期時に発現差が相殺された。一方でiPS細胞の樹立の際に各株特有の遺伝子発現差を示す事があり、それらは分化過程においても相殺されず発現差が維持される事が多い傾向にあった。後者の中に分化能に影響する要因がないか引き続き検討を進めている。
Material design using first-principles calculation
Affiliation: Nagaoka University of Technology，Top Runner Incubation Center for Academia-Industry Fusion
Authors：Tomoki Yamashita Affiliation：Nagaoka University of Technology，Top Runner Incubation Center for Academia-Industry Fusion Abstract：固体電解質材料の候補としてLixCa(1-x)Cl(2-x)に注目し，結晶構造探索ツールCrySPYを用いて構造探索シミュレーションを行った． 構造探索では第一原理計算のVASPを利用し，局所構造最適化およびエネルギーの評価を実施し，探索アルゴリズムには進化的アルゴリズムを用いた． いくつかの組成で探索を行ったところ，LiCaCl3の組成において形成エネルギーが負になる構造を発見した．
Design for improved thermal stability of enzymes based on evolutionary information and molecular simulation
Affiliation: Department of Bioinformatic Engineering, Graduate School of Information Science and Technology, Osaka University
Authors：Keita Miyawaki, Teppei Niide, Yoshihiro Toya, Hiroshi Shimizu Affiliation：Department of Bioinformatic Engineering, Graduate School of Information Science and Technology, Osaka University Abstract：本研究では任意酵素の熱安定化に寄与するアミノ酸残基を進化情報から取得し、それをRosettaソフトウェアによるタンパク質の構造シミュレーションに供することで効率的にタンパク質の安定化を達成するプロセスを開発することを目的とした。まず、目的酵素に対して相同なアミノ酸配列を公共データベースから取得し、位置特異的スコア行列を作成した。位置特異的スコア行列はアミノ酸の種類と残基位置の行列であり、よく出現する (生物が保存してきた) アミノ酸残基は正の値となる。次に、この行列からアミノ酸の残基位置と種類を抽出し、Rosettaソフトウェアの制限パラメータとして点変異シミュレーションを実施した。最後に、点変異シミュレーションでRosetta energy unit (任意エネルギー単位) と呼ばれるタンパク質の立体構造の安定性の指標が低下したアミノ酸残基を組み合わせ、最終構造体とした。得られた酵素はRosetta energy unitが優位に低下していたため、天然型と比べに安定性が向上したことを示唆する結果を得た。
SAI-based protein-protein complex prediction to estimate the function of the uncharacterized genes
Affiliation: Graduate School of Frontier Biosciences, Osaka University
Authors：Shinichi Kawaguchi Affiliation：Graduate School of Frontier Biosciences, Osaka University Abstract：It is a project adopted for Research Proposal Based Use in FY 2023.
Theoretical analysis of light harvesting in photosynthetic systems
Affiliation: Faculty of Science and Engineering, Kindai University¹，Graduate School of Science, Nagoya University²
Authors：Hirotaka Kitoh-Nishioka¹，Akihiro Kimura² Affiliation：Faculty of Science and Engineering, Kindai University¹，Graduate School of Science, Nagoya University² Abstract：緑色硫黄細菌の光合成反応中心の光捕集機構を理論的に解析した。予め量子化学計算によって決定したクロロフィル色素の遷移電荷とクライオ電顕・構造情報を基に、Poisson方程式を数値的に解くことで色素サイト間の励起子結合強度を計算した。その結果、吸収・CDスペクトルの実験結果を再現する励起子モデルの構築に成功し、励起エネルギーが色素サイト間をどのように移動するかを理論的に明らかにした。 一般化スピンマッピング法を実装した準古典法プログラムを開発し、FMO光合成アンテナ蛋白質3量体・24サイトモデルの励起エネルギー移動を、SQUID汎用CPUノード群・4ノード並列で40ピコ秒間シミュレートすることに成功した。 Publication related to your research: （Journal paper） Akihiro Kimura, Hirotaka Kitoh-Nishioka, Toru Kondo, Hirozo Oh-oka, Shigeru Itoh, and Chihiro Azai, “Experimental and Theoretical Mutation of Exciton States on the Smallest Type-I Photosynthetic Reaction Center Complex of…続きを読む
Database creation of Huesler alloys based on first-principles calculations
Affiliation: Osaka University
Authors：Kazunori Sato Affiliation：Osaka University Abstract：第一原理計算により不規則4元ホイスラー合金系の電子状態を計算し、機能材料のマテリアルデザインを行う。FLAPW法によるバンド計算コードHiLAPWを用いて、ホイスラー合金の電子状態を網羅的に計算し、計算で得られた電子状態密度をもとに系の安定性などの物性値についての第一原理計算結果のデータベースを作成した。
Development of a method to predict physical properties from SEM images of new materials using the GAN method.
Affiliation: OSAKA University, OSAKA, Japan¹，DAIKIN INDUSTRIES, LTD., OSAKA, Japan²
Authors：Tamio Oguchi¹，Hiroshi Matsumoto²，Kohei Hashimoto² Affiliation：OSAKA University, OSAKA, Japan¹，DAIKIN INDUSTRIES, LTD., OSAKA, Japan² Abstract：本研究では機械学習のモデル構築に必要な画像の学習データ不足を解決するため、高精度な疑似画像を生成できる敵対的生成ネットワーク（GAN：Generative Adversarial Network）を用いた物性予測モデルの開発について検討を開始した。2023年度は新素材のSEM画像から128×128もしくは256×256pixelのサイズで切り出した学習データセットを用いてGANモデルを作成した。その結果、生成された疑似画像は精度に問題は無かったが、物性との関連が示唆される特徴成分が十分に反映されていなかった。
Scalability evaluation of the SPEChpc 2021 benchmark suite
Affiliation: Cyberscience Center, Tohoku University
Authors：Keichi Takahashi Affiliation：Cyberscience Center, Tohoku University Abstract：HPC向け標準ベンチマーク集SPEChpc 2021のスケーラビリティを明らかにするため，SPEChpc 2021 MediumスイートのMPI+OpenMP並列版およびMPI+OpenACC並列版をそれぞれSQUIDのCPUノード群とGPUノード群上で大規模実行し，性能を分析した． ベンチマークにより並列化効率に差はあるものの，今回試験した128CPUもしくは128GPUまでスケーリングは良好であった．SPEChpcは強スケーリングのベンチマーク集であるため，一部のベンチマークではキャッシュに起因するsuperlinearな高速化が確認された．また，数百ノード規模の大規模な実行ではMPIプログラムの起動オーバーヘッドやMPI通信時間が実行時間に大きく影響することが明らかになった．特にGPUではGPUDirect RDMA機能の有効化が通信の高速化において重要であった． Publication related to your research: （International conference paper） Keichi Takahashi, Soya Fujimoto, Satoru Nagase, Yoko Isobe, Yoichi Shimomura, Ryusuke Egawa, Hiroyuki Takizawa, “Performance Evaluation of a Next-Generation SX-Aurora TSUBASA Vector Supercomputer,” ISC High Performance 2023, May 2023. （Domestic conference/wokrshop） 高橋慧智,…続きを読む
Elucidation of mode of action of novel anti-cancer treatment
Affiliation: Nagoya University Graduate School of Medicine
Authors：Tatsunori Nishimura Affiliation：Nagoya University Graduate School of Medicine Abstract：対照群と治療群でがん細胞から全RNAを精製したのち、シークエンスを行った。そして、その結果をレファレンスゲノムにマッピングしたのち、二群間で有意に変わった遺伝子やパスウェイをスクリーニングした。この結果をもとに治療効果の作用機序の仮説をたて、現在、その仮説の証明するための実験を行っている。
Numerical calculation of forced convection boiling in microgravity
Affiliation: Kyushu Institute of Technology¹，Paul Scherrer Institute²
Authors：Tomohide Yabuki¹, Akira Imazu¹, Kenta Hatanaka¹, Ryuki Shono¹, Yohei Sato² Affiliation：Kyushu Institute of Technology¹，Paul Scherrer Institute² Abstract：微小重力環境での強制対流沸騰の冷却性能を評価するために，二相流CFDソルバーであるPSI-BOILを用いて微小重力環境におけるHFE-7100のプール沸騰と，せん断流および垂直方向流を与える強制対流沸騰の数値シミュレーションを行った．結果として，強制対流によって伝熱面から気泡が除去されることにより乾き面積が小さく抑えられ，沸騰の高い熱伝達率が維持できることが確かめられた．
Prediction of vortex cavitation formed in a turbulent shear layer and investigation of the turbulence modulation
Affiliation: University of Fukui
Authors：Takashi Ohta Affiliation：University of Fukui Abstract：本研究では，簡易型のキャビテーションモデルを援用して，気液相変化による密度変化を考慮した圧縮性気液二相流の乱流の直接数値シミュレーション（DNS）を実行し，せん断層における乱流渦に起因するキャビテーションを再現した．そして，キャビテーションで発生する気泡の変化による乱流渦の変化を局所的および大局的な観点から観察し，乱流変調の特徴を明らかにすることを目指した．なお，本研究の解析対象は，噴流の一部の流れに注目したせん断流れの解析であることを意図している．本数値シミュレーションの結果として，次のことがわかった． 乱流せん断層のDNSでキャビテーションモデルを有効にしたところ，乱流せん断層で形成されるRib渦とRoll渦の両方に起因する渦キャビテーションが発生した．次に，局所的な観点から，気泡が発生し，膨張することで，気泡に対応するRib渦とRoll渦の両方が弱められ，その後，気泡が収縮することで，液体の単相のままの流れ場と比べて，気泡が発生する流れ場では，気泡周辺の渦構造が異なり，さらに，Rib渦とRoll渦は気泡の周辺で再び発達した．すなわち，大局的な観点から，気泡が発生し，Rib渦とRoll渦の両方が弱くなるときより，気泡が収縮し，両方の渦が強くなるときに，流れ場が大きく変調し，単相のままの流れ場より，乱流の強度がより強くなった．このように，本研究の成果として，渦キャビテーションがRib渦とRoll渦のそれぞれに与える影響を定量的および定性的に観察できた． Publication related to your research: （Domestic conference/wokrshop） 都築 昇悟, 太田 貴士, ”粘弾性流体乱流のためのLESモデルの開発とその適用範囲の検証”, 日本機械学会 2023年度 年次大会, Sep. 2023 皆本 慧, 太田 貴士, ”過冷却液体の乱流のDNSにおける凝固組織構造の形成メカニズムの解明”, 日本機械学会 第36回計算力学講演会, Oct. 2023 上野 玄稀, 太田 貴士, ”水素予混合燃焼を伴う壁乱流DNSにおける火炎構造とNOx生成の関係の解析”, 第21回日本流体力学会中部支部講演会, Nov. 2023 浅野 柚, 太田 貴士, ”キャビテーションが発生する乱流クエット流れのDNSにおける非定常渦キャビテーションの維持メカニズム”, 第37回数値流体力学シンポジウム, Dec. 2023 永井 智也, 太田 貴士,…続きを読む
Reconstructing movie from human brain activity using deep generative diffusion model
Affiliation: Graduate School of Frontier Biosciences, Osaka University
Authors：Yu Takagi Affiliation：Graduate School of Frontier Biosciences, Osaka University Abstract：It is a project adopted for Research Proposal Based Use in FY 2023.
Deep neural network interatomic potentials for α-iron and α-iron–H binary system
Affiliation: Osaka University
Authors： Shihao Zhang, Fanshun Meng, Junping Du, Dan Wei, Md. Hossain Rana, Heting Liao, Yangen Li, Yujie Jia, Shuhei Shinzato and Shigenobu Ogata Affiliation： Osaka University Abstract：Artificial neural network potentials (NNPs) have emerged as effective tools for understanding atomic interactions at the atomic scale in various phenomena. Recently, we developed highly transferable NNPs for…続きを読む
Probing the Charge Transport Mechanisms in Polymer Nanocomposites.
Affiliation: The University of Tokyo, Department of Electrical Engineering and Information Systems
Authors：Daisuke Katase, Hajime Shimakawa, Ruan Haoou, Takahiro Umemoto, Masahiro Sato Affiliation：The University of Tokyo, Department of Electrical Engineering and Information Systems Abstract：高分子絶縁材料の電気的特性の向上のため，無機ナノフィラーを添加したナノコンポジット絶縁材料が近年注目を集めている。本研究では第一原理計算によって高分子/無機フィラー界面における電荷の挙動を明らかにし，コンポジット化による電気的特性発現のメカニズムを解明することを目的とし，Quantum Espresso，BerkeleyGWを用いて複数の無機フィラー/高分子界面モデルについて第一原理計算を行った。界面での正孔トラップ深さの計算結果は実験的に得られた既存の各種コンポジット材料の電気的特性と整合が取れていた。また，フィラーの表面修飾基の変化によって正孔トラップ深さを変化させられることが明らかとなった。
Development of data-driven cavitation turbulence model and the construction of the training dataset using data assimilation
Affiliation: Graduate School of Engineering, Osaka University
Authors：Kie Okabayashi Affiliation：Graduate School of Engineering, Osaka University Abstract：It is a project adopted for Research Proposal Based Use in FY 2023
Scalability testing of large-scale nonlinear FEM analysis for reinforced concrete buildings
Affiliation: Shimizu corporation
Authors：Eiji Tanaka Affiliation：Shimizu corporation Abstract：本研究では、鉄筋コンクリート（RC）構造建設物の非線形性や建設物形状を忠実に表現した構造解析の実現を目指し、開発したRC構造建設物の大規模解析システムを試行した。今後、建築・土木構造物の性能設計や、高度な安全性が求められる原子炉建屋の性能評価といった複雑な検討を行う際、精緻な三次元ソリッドFEM解析と多並列解析が必要と目される。そこで、RC構造建設物の非線形性を考慮可能な改造を行ったオープンソース並列FEM解析プログラムFrontISTRについて、スケーラビリティを測定した。 解析対象は、図1に示す原子力発電所タービン建屋の衝突解析とした。建屋内部で発生する衝突を考慮した非線形解析と、衝突を無視した線形解析について各々強スケール測定し、非線形解析の並列性能を検討した。解析モデルを図2に、解析結果を図3に各々示す。211万節点・184万要素のソリッドFEMモデルであり、衝突を考慮した場合、衝突箇所の局所的な応答増大が確認できる。各並列数の実行時間を図4に、32並列を基準とした速度向上率を図5に各々示す。速度向上率は、512並列まで線形に近い理想的な傾向を示しており、解析プログラムの並列性能が確認できた。さらに、衝突を考慮した場合と無視した場合で速度向上率は変わらないため、非線形解析によって並列性能が損なわれるといった問題がなく、解析プログラムの非線形大規模解析に対する有効性も示された。
Analysis of low salinity water dynamics and seawater exchange after discharge in the semi-enclosed sea.
Affiliation: Kyoto University, Field Science Education and Research Center¹，Hydrographic and Oceanographic Department Japan Coast Guard²
Authors：Shiho Kobayashi¹,Masahiro Nambu² Affiliation：Kyoto University, Field Science Education and Research Center¹，Hydrographic and Oceanographic Department Japan Coast Guard² Abstract：気候変動によって日本では極端な降水が増加することが予測されており、それに伴う沿岸域の低塩分化の強化や長期化が、水産業において重要な海洋生物に影響を及ぼす可能性がある。養殖場として利用価値の高い閉鎖性海域における塩分動態は複雑であり、気候変動対策としてまず閉鎖性海域の低塩分水の動態を明らかにすることが必要である。本研究では閉鎖性海域である石川県七尾湾をモデル海域として、河川流量を降水量から推定する河川モデルと、これを反映させた海洋モデルを構築し、海況のシミュレーションを行った。これらのモデルを用いた感度実験により、降水量や風などの気象条件と低塩分水の動態や海水交換の関係性を定性的に明らかにした。
Elucidation of potential function of T cell receptors using BERT
Affiliation: Immunology Frontier Research Center, Osaka University
Authors：Yoshiaki Yasumizu Affiliation：Immunology Frontier Research Center, Osaka University Abstract：It is a project adopted for Research Proposal Based Use in FY 2023.
Zero-Shot Hyperspectral Image Denoising With Self-Completion with Patterned Masks
Affiliation: Doshisha University，Faculty of Science and Engineering
Authors：Tatsuki Itasaka, Masahiro Okuda Affiliation：Doshisha University，Faculty of Science and Engineering Abstract：ハイパースペクトル画像（HSI）は，RGB画像よりも高いスペクトル分解能を持つが，撮像時に発生するノイズにより劣化しやすい．近年では自己教師あり学習をベースとした非劣化画像を必要としない画像復元手法が開発されている．しかし，精度が低い，ノイズ分布を推定する必要があるなどの限界がある．本研究では，自己教師あり画像復元に基づくゼロショットHSIノイズ除去手法を提案する．学習過程で3Dブロック内のブラインドスポットを繰り返し予測することにより，ゼロショット復元を達成する．本手法は学習画像やクリーン画像を必要しない．数値実験とアブレーション研究により，提案手法の復元精度は従来のゼロショット手法と同等以上であることが確認された． Publication related to your research: （International conference paper） Tatsuki Itasaka and Masahiro Okuda, “Zero-Shot Hyperspectral Image Denoising With Self-Completion with Patterned Masks”, 2023 IEEE International Conference on Image Processing (ICIP). IEEE, Oct 8, 2023.
Spiral vortex breakdown in supersonic flows
Affiliation: Department of Aerospace Engineering, Osaka Metropolitan University
Authors：Toshihiko Hiejima Affiliation：Department of Aerospace Engineering, Osaka Metropolitan University Abstract：マッハ数が1.5～3.5の超音速流中で，スパイラルタイプの渦崩壊がどのように生じるのか，どのような条件の下でそれが発生するのか，非圧縮流渦崩壊との違いは何かを数値計算で調べた。 Publication related to your research: （Journal paper） T. Hiejima,“Streamwise vortex breakdown due to the interaction with crossed shock waves,”Journal of Fluid Mechanics, 973 [10], A41, (31 pages), (2023). N. Iwabayashi, K. Matsushita, S. Okada, T. Hiejima, “Shock-induced supersonic combustion with a streamwise vortex,”Physics…続きを読む
Behavior Analysis of Particles in Liquid
Affiliation: NTN Next Generation Research Alliance Laboratories, Graduate School of Engineering, OSAKA UNIVERSITY
Authors：SAKAGUCHI Tomoya Affiliation：NTN Next Generation Research Alliance Laboratories, Graduate School of Engineering, OSAKA UNIVERSITY Abstract：(目的) 流体中の粒子挙動を計算し、粒子が流体物性に与える影響を明らかにする。 (内容) 粒子入り流体の力学物性に及ぼす粒子の分布および配向の影響を調査した。 (結果) 粒子の分布が疎になる領域が存在するとせん断応力が大きく低下することを確認した。
A study on the surface geometry of premixed turbulent flames using DNS data
Affiliation: Okayama University
Authors：TSUBOI Kazuya Affiliation：Okayama University Abstract：自動車のみならず，航空機や船舶においても電動化の研究は進められている．内燃機関と電動機をそれぞれの特長に応じて使い分けるために，内燃機関のより一層の高効率化に加えて，利用状況に応じた内燃機関の特性を詳細に把握する必要がある．内燃機関での燃焼には主として乱流予混合火炎が利用されており，内燃機関の高効率化や特性の詳細な把握には乱流予混合火炎構造と乱流予混合燃焼機構の解明が必要である．本研究では，乱流予混合火炎の火炎面形状に着目し，火炎曲率について，反応進行度等値面上で平均曲率とガウス曲率を用いて，瞬時のDNS（Direct Numerical Simulation）データにより検討した． 既燃側に凸の反応進行度等値面では，反応進行度が小さいとガウス曲率が0でない複雑形状を示すが，反応進行度が大きいと，ガウス曲率が0の単純形状を示す事が確認された．
Large Eddy Simulation of a liquid film flowing over a rotating disk
Affiliation: SCREEN Semiconductor Solutions Co.,Ltd. , Clean Technology Development Operations
Authors：Orisaka Masayuki，Mizuki Kihara，Masanobu Sato Affiliation：SCREEN Semiconductor Solutions Co.,Ltd. , Clean Technology Development Operations Abstract：回転する直径300mmのウェハモデルの中心供給された水が、基板上で広がる状態を 、OpenFOAMを使用して下記条件を組み合わせて計算し、実際の観察結果と液広がりを比較した。 計算例： Software OpenFOAM v2022 ソルバー interFoam Mesh数 37M 界面補足法 VOF Turbulence Model Sigma/LES 流量条件： 2LPM 回転数：300rpm, 1000rpm 結果: 液膜広がりは、実現象と低速回転、高速回転でも良い一致を得て、計算の妥当性を確認した Publication related to your research: （Journal paper） Belmiloud, Naser, Masanobu Sato, and Yasutoshi Okuno. “Fluid Simulation over a Rotating…続きを読む
Theoretical analysis of CO2 conversion reaction by first-principles calculations considering the electric double layer.
Affiliation: DENSO Corporation
Authors：Junichi Naruse Affiliation：DENSO Corporation Abstract：2050年カーボンニュートラルを目指し、CO2の回収・再資源化の重要性が高まっており、CO2を吸着し、炭酸塩やメタン、エタノールなどに変換する電気化学デバイスの開発が加速している。また、CO2より豊富に存在するO2を利用してCO2を効率的に炭素酸化物に変換する報告もなされている。本研究では電気二重層を考慮した第一原理計算であるESM-RISM法を用いて、カーボン電極のフェルミ準位を制御して、CO2とO2の反応の理論解析を行う。
Model simulations of the impact of aerosols on the climate
Affiliation: Graduate School of Environmental Studies, Nagoya University
Authors：Hitoshi Matsui Affiliation：Graduate School of Environmental Studies, Nagoya University Abstract：大気中の微粒子（エアロゾル）の北極域における時空間分布やその放射・雲過程への影響を予測した。ブラックカーボン（黒色の炭素粒子）や氷晶核（固体の雲粒を形成する微粒子）について、北極域における過去30～40年間の空間分布や時間変化を明らかにするための数値シミュレーションを行った。
3D Numerical Simulation of Droplet Impingement with Pinch-off: Influence of Surface Wettability and Capillarity
Affiliation: Kyoto University
Authors：Tianyi Wei，Ryoichi Kurose Affiliation：Kyoto University Abstract：Droplet impingement has long been a hot topic among researchers for its ubiquitousity in industrial applications. Wettability is confirmed as one of the key factors influencing the motion subsequent to the droplet impingement on the surface. Detailed investigation on the effect of surface wettability, as well as the influence…続きを読む
Numerical Approach to the particle and nuclear physics
Affiliation: RCNP(Research Center for Nuclear Physics) Group
Authors：Noriyoshi ISHII (representative)，Kazunori Okada Affiliation：RCNP(Research Center for Nuclear Physics) Group Abstract：核物理研究センターでは、サブアトミック世界の強い相互作用の基本原理である量子色力学（ＱＣＤ）を中心に、素粒子・ハドロン・原子核物理学とその関連分野にわたる研究を、全国の共同利用研究者とともに行っている。スーパーコンピューターは、大規模計算を必要とする理論的な研究を中心に使用されている。その内容は、格子ＱＣＤによる数値シミュレーション、原子核構造及び反応論の数値的な解法、超新星爆発の数値シミュレーション、深層学習の加速器実験への応用を含む。 (i) 格子QCD ハドロン分光学（質量などの計算）とハドロン間相互作用、クォーク間相互作用、有限温度・密度における真空の性質・状態方程式、閉じ込め・カイラル対称性の問題 (ii) 少数多体系・原子核構造 少数核子系、原子核密度汎関数法、相対論的Brueckner-Hartree-Fock理論、核分裂 (iii) その他 超新星爆発、中性子星、核物質の状態方程式、弦理論、加速器実験シミュレーション、機械学習 Publication related to your research: （Journal paper） Sadataka Furui and Serge Dos Santos，”Application of Quaternion Neural Network to Time Reversal Based NonlinearElastic Wave Spectroscopy”, INAE, vol. 8, p.183-199 (2023) Masayasu Hasegawa，”Monopole and instanton…続きを読む
AnalysisofSuperconductivitybasedonGinzburg-LandauequationandEliashbergequation
Affiliation: Center for Libera lArtsand Sciences, Sanyo-Onoda City University
Authors：Hirono Kaneyasu Affiliation：Center for Libera lArtsand Sciences, Sanyo-Onoda City University Abstract：Ginzburg-Landau方程式により、磁場誘起chiral超伝導の2成分秩序変数の状態についてヒステリシス過程の磁場・温度依存性を解析した。ヒステリシス過程と磁化保持におけるchiral状態安定化と電流の詳細を説明した。又、U系化合物における超伝導についてf-d-pモデルにクーロン斥力を設定し、f電子間のオンサイト斥力に対する摂動での超伝導有効相互作用を評価して、Eliashberg方程式の解析で超伝導対称性とギャップ構造を解析した。超伝導対称性とギャップの波数依存性を調べて、摂動のVertex補正項により超伝導状態が安定化する機構を説明した。 Publication related to your research: （International conference paper） KoukiOtuka,ShingoHaruna,YasumasaHasegawa,HironoKaneyasu,“SpinSusceptibilityandField-InducedChiralStabilityinNon-unitarySuperconductivity”,JPSConf.Proc.:Proceedingsofthe29thInternationalConferenceonLowTemperaturePhysics(LT29)38(1)011058-1-6(2023). （Domestic conference/wokrshop） 岩本睦生,土井洸輝,春名信吾,兼安洋乃,”接合系の不均一な超伝導におけるchiral状態の磁場による履歴現象”,日本物理学会講演概要集78(2)(2023). 春名信吾,荻田采希,野村拓司,兼安洋乃,“UTe2におけるオンサイト斥力に対する摂動のバーテックス補正による超伝導安定化”,日本物理学会講演概要集78(2)(2023). （Etc） KokiDoi,MutsukiIwamoto,ShingoHaruna,HironoKaneyasu,“HysteresisofField-inducedChiralStateinSuperconductorJunction”,The10thInternationalWorkshopontheDualNatureoff-Electrons(ポスター講演)2023年6月28日,姫路.
Theoretical and Simulation Studies on Unique Dynamic Correlations Arising from Polymer Topology
Affiliation: Graduate School of Engineering Science, Osaka University
Authors：Shota Goto Affiliation：Graduate School of Engineering Science, Osaka University Abstract：直鎖状高分子はスパゲティのように絡み合うことで遅いダイナミクスを示す。一方で環状高分子は末端を持たないため、同様の描像が適用できず確立した理論が存在しない。そこで本研究では、分子動力学シミュレーションを用いて環状高分子の「穴」を互いに貫通する様な構造を再現し、運動に与える影響を解析した。その結果、鎖の硬さが「穴」の生成に大きく影響し、運動特性を本質的に変化させることを明らかにした。 Publication related to your research: （Journal paper） S. Goto, K. Kim, and N. Matubayasi, “Unraveling the Glass-like Dynamic Heterogeneity in Ring Polymer Melts: From Semiflexible to Stiff Chain,” ACS Polymers Au 3(6), 437–446 (2023).（査読つき学術雑誌掲載論文）
Large-scale Monte Carlo simulation of layered spin glasses
Affiliation: Dept. of Physics, Osaka Univ.¹, Cybermedia Center, Osaka Univ.²
Authors：Yuki Rea HAMANO¹, Hajime YOSHINO¹,² Affiliation：Dept. of Physics, Osaka Univ.¹, Cybermedia Center, Osaka Univ.² Abstract：We wish to study the complicated low-temperature behavior of layered spin glasses. For this we develop a model of layered spin glasses based on the canonical p-spin spin glass model. The replica theory in the dense limit N>>c>>1 (N: number…続きを読む
Solid-liquid coupled simulation
Affiliation: University of the Ryukyus Faculty of Engineering
Authors：Tomoo Fukuda Affiliation：University of the Ryukyus Faculty of Engineering Abstract：固体と流体の種々の混合流れを対象として， MPIとOpenMPのハイブリッド計算のEuler-Lagrangeカップリングによる固液連成シミュレーションを行い，実験では計測が容易ではない粒子の運動や力を計算力学的アプローチにより求め，固体と流体の相互作用の力学機構を分析する． 混合粒径土砂流の数値シミュレーションを行い，計算結果から分級の様子を可視化した． 土石流による構造物破壊シミュレーションに資するモデル開発として，利用者が開発した個別要素法による破壊モデルで一軸圧縮試験のシミュレーションを行なった． Publication related to your research: （Domestic conference/wokrshop） 山口 栄治，福田 朝生： 固体群と流体の三次元連成数値解析による土砂流の分級に及ぼす速度勾配の効果，第79回年次学術講演会講演概要集，2024（投稿済み掲載予定） 與儀開，福田朝生：サブパーティクルスケールの破壊モデルを導入した個別要素法によるコンクリートの一軸圧縮試験のシミュレーション，令和5年度土木学会西部支部研究発表会講演概要集，pp.723-724, 2024.3.
Construction of Anharmonic Phonon Property Database Based on First principles Calculations
Affiliation: Department of Mechanical Engineering, The University of Tokyo
Authors：Junichiro Shiomi Affiliation：Department of Mechanical Engineering, The University of Tokyo Abstract：It is a project adopted for Research Proposal Based Use in FY 2023.
Stability determination of Protein Data Bank structures
Affiliation: Osaka University, Institute for Protein Research
Authors：Gert-Jan Bekker, Mochammad Arfin, Kenji Mizuguchi Affiliation：Osaka University, Institute for Protein Research Abstract：High temperature molecular dynamics (MD) simulations (400 K) can be used as an effective tool to evaluate the stability of proteins (Bekker et al, 2019 doi:10.1002/pro.3546). The Dynamics DataBank (DDB) (https://bsma.pdbj.org/dynamicsdb/) includes the stability analysis of a large number of single-chained Protein Data…続きを読む
Transition of spin structure on topological insulator surfaces induced by atomic adsorption
Affiliation: Graduate School of Engineering, Osaka University
Authors：Ryu Yukawa Affiliation：Graduate School of Engineering, Osaka University Abstract：It is a project adopted for Research Proposal Based Use in FY 2023.
Development of Graph Neural Network Interatomic Potential to Investigate Diamond Oxidation, Graphitization, and Wear
Affiliation: Graduate School of Engineering, Osaka University
Authors：Enriquez John Isaac Guinto Affiliation：Graduate School of Engineering, Osaka University Abstract：Diamond has been attracting attention as a material for advanced technologies. Oxidation and graphitization are among the most important processes that occur on diamond materials during growth, device fabrication and operation. Quantum mechanical-level simulations of these phenomena will help explain experimental observations, predict material…続きを読む
Theoretical and simulation studies on peculiar dynamic correlations originating from the topology of polymers
Affiliation: Graduate School of Engineering Science, Osaka University
Authors：Shota Goto Affiliation：Graduate School of Engineering Science, Osaka University Abstract：It is a project adopted for Research Proposal Based Use in FY 2023.
Construction of a Si Force Field Model by Machine Learning and Its Application to Molecular Dynamics Simulations
Affiliation: Division of Materials and Manufacturing Science,Graduate School of Engineering, Osaka University, Hamaguchi laboratory
Authors：Yudai Kotani Affiliation：Division of Materials and Manufacturing Science,Graduate School of Engineering, Osaka University, Hamaguchi laboratory Abstract：本研究は, Si間の原子間ポテンシャルを機械学習を用いて開発し, 物理スパッタリングシミュレーションに適用することを目的として行われた. Behler-Parrinello 法を機械学習アプローチとして採用し, 近距離相互作用については Ziegler-Biersack-Littmark (ZBL) ポテンシャルを統合することで, 従来 の機械学習原子間ポテンシャルでは困難であった物理スパッタリングシミュレーションへの応用範囲 を拡張した. PAW 法を用いた訓練データの生成においては, 表面構造, アモルファス状態, および 2 原子から 4 原子までの小さなクラスター構造を取り入れることで, 物理スパッタリング過程における構 造の多様性を網羅し, 実験値に近いスパッタリング率を示す機械学習原子間ポテンシャルの開発に成功した. Publication related to your research: （International conference paper） Yudai Kotani, Hiori Kino, Satoshi Hamaguchi…続きを読む
Optimized Condition of Extreme Ultra-Violet (EUV) light Emission from Laser-produced Tin Plasmas
Affiliation: Purdue University¹，Hiroshima University²，Kyushu University³，Utsunomiya University⁴，Hokkaido University⁵，ILE, Osaka University⁶
Authors：A. Sunahara¹, T. Johzaki², S. Namba² , T. Morita³, N. Yamamoto³ , T. Morita⁴, M. Kume⁴, T. Soramoto⁴, T. Niinuma⁴, T. Sugiura⁴, Y. Pan⁵, K. Tomita⁵ , K. Nishihara⁶ Affiliation：Purdue University¹，Hiroshima University²，Kyushu University³，Utsunomiya University⁴，Hokkaido University⁵， ILE, Osaka University⁶ Abstract：輻射流体シミュレーションによるレーザー生成スズプラズマからの極端紫外(EUV)光の発光条件の最適化。２次元輻射流体コードStar2Dを用いCO2レーザー生成スズプラズマから放射される極端紫外 (13.5nm, EUV)光の条件最適化を図り、レーザーからEUV光への変換効率が10%以上なる条件を見出した. Publication related to your research: （Journal paper） Atsushi Sunahara, Ahmed Hassanein, Kentaro…続きを読む
Fluid-structure interaction analysis for atmospheric-entry vehicle with inflatable aeroshell
Affiliation: Faculty of Engineering, Hokkaido University
Authors：Yusuke Takahashi Affiliation：Faculty of Engineering, Hokkaido University Abstract：It is a project adopted for Research Proposal Based Use in FY 2023.
Automated evaluation of molecular properties by quantum chemical calculations
Affiliation: Yokohama City University
Authors：Kei Terayama Affiliation：Yokohama City University Abstract：有機分子の物性が計算で推定できれば、材料開発から創薬まで様々な分野で応用が期待される。本研究では、光物性・電子物性を含む様々な自動計算を可能にするため、量子化学計算を自動化する手法QCforeverの拡張に取り組んだ。SQUID上でQCforeverが動作するように実装し、10万分子程度の分子物性の評価・検証を実施した。 Publication related to your research: （Etc） 福田 紗夕, 北鹿渡 秀嗣, 山角 拓也, 寺山 慧, 隅田 真人, 齊藤 尚平, “オキセピン環の骨格柔軟性に着目した環境応答型蛍光プローブの設計と合成”, 2023年光化学討論会, 3P69, 2023年9月7日. (ポスター)
Analysis of molecules behavior at iron oxide surface
Affiliation: NTN Next Generation Research Alliance Laboratories, Graduate School of Engineering, OSAKA UNIVERSITY
Authors：SEKIYA Toru Affiliation：NTN Next Generation Research Alliance Laboratories, Graduate School of Engineering, OSAKA UNIVERSITY Abstract：(目的) 酸化鉄表面での硫化物の挙動を明らかにする。 (内容) 第一原理計算パッケージを利用し、想定される酸化鉄表面上の硫化物構造のエネルギーを計算し、反応経路探索を行った。 (結果) 酸化鉄表面で硫化物が吸着・分解する過程に関する知見を得た。
First principles analysis of donor defects behavior in oxide based artificial synaptic devices
Affiliation: Graduate School of Engineering Science, Osaka University
Authors：Tetsuya Touhei Affiliation：Graduate School of Engineering Science, Osaka University Abstract：It is a project adopted for Research Proposal Based Use in FY 2023.
Development of acceleration methods for weak simulation of general quantum circuits
Affiliation: The University of Osaka, Graduate School of Information Science and Technology
Authors：Koki Aoyama Affiliation：The University of Osaka, Graduate School of Information Science and Technology Abstract：[目的] CP-Instrumentゲートを含む量子回路の出力サンプリングを古典コンピュータで実行する手法を効率化し，総実行時間を削減する． [内容] 量子回路の弱シミュレーションを根付き木のパスサンプリングに帰着し，冗長計算を排除する．根付き木のパスサンプリング処理を部分木のパスサンプリング処理に帰着し，タスク並列による並列化を実施することで総実行時間を削減する． [結果] 量子フーリエ変換回路を対象とした実験の結果，8ノードでのシミュレーションは，1ノードでの場合と比較して約2.6倍高速であった．しかし，並列化効率が低く当初期待していた性能向上を達成することができなかった．この原因は，タスク枯渇が発生し計算資源を有効活用することができないためである．今後，子タスク生成を考慮した親タスクの割当方法の実装と負荷分散の改善の組み合わせによって高速化を期待する．
Numerical study on the interaction between large-amplitude electromagnetic waves and high-density plasmas under a strong magnetic field
Affiliation: Institute of Laser Engineering, Osaka University
Authors：Takayoshi Sano Affiliation：Institute of Laser Engineering, Osaka University Abstract：高速電波バースト(FRB)と呼ばれる天体現象では、ミリ秒程度の短い持続時間の高輝度電波放射が観測されている。この天体の放射源及び放射機構については未解明であるが、マグネターと呼ばれる強磁場磁気圏を持つ中性子星との関連が指摘されている。そこで、我々はFRB で予想されるような極限プラズマ下での波動粒子相互作用をPIC シミュレーションを用いて解析している。 Publication related to your research: （Etc） Athena++ Workshop. New York, USA (May 8-12, 2023). •T. Sano, “MHD simulation and laser experiment”, (Invited) 6th International Conference on Matter and Radiation at Extremes. Zhuhai, China (Jun 5-9, 2023). •T. Sano, “Mitigation of shock-driven interfacial…続きを読む
Elucidation of potential function of T cell receptors using BERT
Affiliation: Graduate School of Medicine, Osaka University
Authors：Yoshiaki Yasumizu Affiliation：Graduate School of Medicine, Osaka University Abstract：CD4+T細胞は免疫の中心的役割を果たしており、その異常は自己免疫疾患・腫瘍など、様々な疾患の原因となる。申請者等は自己免疫疾患におけるCD4+T細胞の関わりを調べるため、シングルセル解析と呼ばれる１細胞から遺伝子発現やTCR配列を検出実験手法を用いた解析をおこない、Tregらしさや細胞傷害性など、CD4+T細胞を形作る12個の特徴量を定義することに成功している。抗原認識を行うT細胞受容体（TCR）はDNA再構成により2×1019種類にも及ぶ多様性を有しており、疾患における意義が重要視されてきた一方で、T細胞受容体配列の持つ意義はほぼ明らかになっていなかった。 本研究では、CD4+T細胞の持つTCR配列についてBERTの事前学習をおこない、CD4+T細胞で事前学習を行ったBERTモデルで分散表現抽出を行った後、全結合層や勾配ブースティングなどによる学習モデルの構築を行った。同モデルを用いて、T細胞特徴の予測を行った。はじめに、Tregらしさの予測を行ったところ、線形モデルを用いた既報に比べ良好な予測に成功した。さらに、Tregにとどまらず、細胞傷害性などの12種類の形質がTCR特徴によってどの程度決定づけられているかをしらべた。その結果、memoryらしさ、Naïveらしさ、細胞障害性がTCRにより説明できることが明らかになった。 Publication related to your research: （Journal paper） Yoshiaki Yasumizu et al., “Single-cell transcriptome landscape of circulating CD4+ T cell populations in autoimmune diseases” Cell Genomics, 2024, Volume 4 Issue 2, 100473, 2024.
Numerical Simulation on Reaction and Transport Processes in Large-scale Porous Media
Affiliation: Department of Mechanical Engineering, Graduate School of Engineering
Authors：Shohji TSUSHIMA Affiliation：Department of Mechanical Engineering, Graduate School of Engineering Abstract：スラリー液滴の蒸発に伴う固相析出挙動について，二相格子ボルツマン法に蒸発を誘導する計算手法を導入し，その上で液相中の溶存化学種が析出するモデルを構築して基礎的な検討を実施した． Publication related to your research: （Domestic conference/wokrshop） 長塚樹, 鈴木崇弘, 津島将司,電極スラリー液滴蒸発過程の二相系格子ボルツマン法解析に関する検討, 日本機械学会関西支部第99期定時総会講演会, P222, (2024).
Numerical simulation of turbulent flow and multiphase flow
Affiliation: Dept. Mechanical Engineering, Osaka University
Authors：Shintaro Takeuchi and Kie Okabayashi Affiliation：Dept. Mechanical Engineering, Osaka University Abstract：粒子混相流における輻射伝熱の数値解析，液滴と壁面の間や粒子間に生じる潤滑現象，生物の神経軸索でのイオン透過における流体現象，キャノピー流などを対象とした粗視化数理モデルの開発，解析手法の高度化・高精度化，現象の解明を行った．また，機械学習に基づいたデータ駆動型乱流モデルを学習し，検証した． Publication related to your research: （International conference paper） Haruhi Matsuyama, Takehiro Fujii, Suguru Miyauchi, and Shintaro Takeuchi, “Computational simulation of the intracellular pressure response to action potentials using the permeation flux model for multicomponent electrolyte solutions”, American Physical Society (APS) 76th Annual…続きを読む
Phenomenological description of fluid motion at atomistic scales
Affiliation: Department of Mechanical Engineering, Osaka Metropolitan University
Authors：Takeshi Omori Affiliation：Department of Mechanical Engineering, Osaka Metropolitan University Abstract：近年のMEMS技術の進展に伴い，微小流路内での流動制御の重要性が増しているが，制御のベースとなる現象論（例えば壁面上での流速に対する境界条件）は未確立である．本研究では，分子動力学法による計算結果を流体力学に基づき解析し，微小スケールにおける流体がしたがう壁面境界条件について，特に壁面の分子スケールの粗さが固液摩擦に及ぼす影響について調査した． Publication related to your research: （Domestic conference/wokrshop） 山本紘生, 大森健史, “固液境界における流体力学的境界条件の周波数依存性”, 日本伝熱シンポジウム, 2023.5.25
Numerical Simulations for Elucidating Turbulent Transport Phenomena
Affiliation: Graduate School of Engineering Science, Osaka University
Authors：Yutaro Motoori Affiliation：Graduate School of Engineering Science, Osaka University Abstract：本研究では，粒子と乱流が相互作用する数値シミュレーションを実行し，壁乱流中で粒子がどのように輸送され，一方，粒子が壁乱流をどのように変調させるのかを解明した． Publication related to your research: （Journal paper） Susumu Goto, Yutaro Motoori, “Hierarchy of coherent vortices in developed turbulence”, Rev. Mod. Plasma Phys. (in print). Yutaro Fujiki, Hideto Awai, Yutaro Motoori, Susumu Goto, “Attraction of neutrally buoyant deformable particles towards a vortex”, Phys. Rev.…続きを読む
Analysis of Intermolecular Interactions in Organic Molecular Crystals
Affiliation: Division of Chemistry, Graduate School of Engineering Science, Osaka University
Authors：Ryusei OKETANI Affiliation：Division of Chemistry, Graduate School of Engineering Science, Osaka University Abstract：弱い分子間相互作用が支配的に働く有機分子性結晶中における分子間相互作用エネルギーを量子化学計算によって見積もり、その結晶構造を与える要因を探る。本年度の主な結果として、カルボン酸から成る水素結合性有機フレームワークにおいて、成分間の分子間相互作用の差を見積もることにより、集積様式の違いが速度論的な要因であることを明らかにした。 Publication related to your research: （Journal paper） Ryusei Oketani, Koki Shiohara, Ichiro Hisaki, Overcoming a Solid Solution System on Chiral Resolution: Combining Crystallization and Enantioselective Dissolution. Chem. Commun. 2023, 59, 6175-6178. Yuna Yamaguchi, Kouki Kasuya, Ryusei Oketani, Ichiro Hisaki, Construction…続きを読む
Simulation studies by polymer physics model
Affiliation: Department of Applied Physics, National Defense Academy
Authors：Katsumi Hagita Affiliation：Department of Applied Physics, National Defense Academy Abstract：本研究の目的は、高分子ネットワークと基板の接着や剥離などの挙動や物性を、粗視化MDシミュレーションにより鎖レベルで解明することである。表面基板の形状を河川蛇行曲線に基づいて構築し、粗視化MDシミュレーションを実施した。さらに、その他の高分子物理モデルのMDシミュレーションも実施した。 Publication related to your research: （Journal paper） K. Hagita, T. Murashima, T. Miyata, H. Jinnai, “Model Based on the River Meander Curve for Simulating the Adhesion of Cross-Linked Polymers to Rough Surfaces”, Macromolecules, 10.1021/acs.macromol.3c02660 (2024). (発行年月2024.3) （Etc） 萩田克美, 村島隆浩, “ブロックコポリマーの相分離構造を自発的に形成するKremer-Grest粗視化MDモデルの検討”, 日本物理学会 ２０２４年春季大会, オンライン,…続きを読む
Long-time dynamics observed in deep learning of image data
Affiliation: Cybermedia Center, Osaka Univ.
Authors：Hajime Yoshino Affiliation：Cybermedia Center, Osaka Univ. Abstract：現実の画像データ(MNIST)を学習する深層ニューラルネットワークについて大規模なシミュレーションを行い、統計力学的な観点からの解析を行った。 数千エポックの長時間ダイナミックスを観測し、(1)SGDによって初期条件によらない定常状態が実現すること(2) 理論的に予言された学習の空間的不均一性(H. Yoshino (2020), (2023))を強く示唆する結果を得た。本研究は大阪大学大学院理学研究科物理学専攻 織戸悠輔氏(M2)との共同研究である。 Publication related to your research: （Journal paper） Hajime Yoshino, “Spatially heterogeneous learning by a deep student machine”, Phys. Rev. Research 5, 033068 (2023). （Etc） 織戸悠輔, 吉野元「画像データを用いた深層学習における隠れ層のレプリカ相関」 日本物理学会第78回年次大会 2023年9月 東北大学 織戸悠輔, 吉野元「画像データを用いた深層学習における長時間ダイナミクス」 日本物理学会2024年春季大会 2024年3月 オンライン
Numerical Approach to the particle and nuclear physics
Affiliation: RCNP(Research Center for Nuclear Physics) Group
Authors：Noriyoshi ISHII (representative)，Kai Watanabe Affiliation：RCNP(Research Center for Nuclear Physics) Group Abstract：核物理研究センターでは、サブアトミック世界の強い相互作用の基本原理である量子色力学（ＱＣＤ）を中心に、素粒子・ハドロン・原子核物理学とその関連分野にわたる研究を、全国の共同利用研究者とともに行っている。スーパーコンピューターは、大規模計算を必要とする理論的な研究を中心に使用されている。その内容は、格子ＱＣＤによる数値シミュレーション、原子核構造及び反応論の数値的な解法、超新星爆発の数値シミュレーション、深層学習の加速器実験への応用を含む。 (i) 格子QCD ハドロン分光学（質量などの計算）とハドロン間相互作用、クォーク間相互作用、有限温度・密度における真空の性質・状態方程式、閉じ込め・カイラル対称性の問題 (ii) 少数多体系・原子核構造 少数核子系、原子核密度汎関数法、相対論的Brueckner-Hartree-Fock理論、核分裂 (iii) その他 超新星爆発、中性子星、核物質の状態方程式、弦理論、加速器実験シミュレーション、機械学習 Publication related to your research: （Journal paper） Sadataka Furui and Serge Dos Santos，”Application of Quaternion Neural Network to Time Reversal Based NonlinearElastic Wave Spectroscopy”, INAE, vol. 8, p.183-199 (2023) Masayasu Hasegawa，”Monopole and instanton…続きを読む
First-principles study for the electric and thermoelectric properties of self-assembled monolayers
Affiliation: Graduate School of Engineering, Nagoya University
Authors：Tatsuhiko Ohto Affiliation：Graduate School of Engineering, Nagoya University Abstract：単分子自己組織膜の電気伝導特性と熱電特性について、第一原理伝導計算を行った。背の高さが異なる分子を混合することで、これまでの数倍の電圧に耐えることができる分子膜を作ることができ、それに対して高電圧を印加した第一原理伝導計算を行った。通常は伝導に寄与しない非フロンティア軌道であるHOMO-2がバイアス窓に侵入することで、高い整流作用が起こることを明らかにした。 Publication related to your research: （Journal paper） Hungu Kang, Jiung Jang, Gyu Don Kong, Sangmin Jung, Tatsuhiko Ohto and Hyo Jae Yoon “Deposition Condition Impacts Charge Tunneling and Thermoelectric Properties of N-Heterocyclic Carbene Monolayers” J. Mater. Chem. A 11, 16233 (2023). Gyu Don Kong,…続きを読む
Numerical Study on Compressible Viscous Flow including Supersonic Combustion
Affiliation: Department of Mechanical and Control Engineering, Kyushu Institute of Technology
Authors：Nobuyuki Tsuboi Affiliation：Department of Mechanical and Control Engineering, Kyushu Institute of Technology Abstract：極超音速流中に置かれたwaveriderの空力特性を把握するために，3次元非定常圧縮性粘性解析を行った．Re数は106オーダーであるため，1方程式(Spalart-Allmaras)，2方程式モデル(k- SST, k-kL)を使用して乱流モデルの影響を把握した．この解析により，CFL数が100以上の大きい時間刻みで短時間に定常解を得ることができ，またwaveriderのベース面で特に剥離を伴う流れ場の様相が蘭留宇モデルにより異なることも示された． Publication related to your research: （International conference paper） Kalash Dixit, Ritu Raj Kumar, Nagabhushana Rao Vadlamani, Nobuyuki Tsuboi, Effects of Reynolds Number and Ramp Angle on Gortler Vortices over a Compression Ramp, The 34th International Symposium on Shock…続きを読む
Representation learning of landscape characteristics using OpenStreetMap and land use and land cover dataset
Affiliation: Osaka University
Authors：Chihiro Haga Affiliation：Osaka University Abstract：OpenStreetMap (OSM) の594種類の地物の個数と標準土地利用メッシュの49種類の土地利用区分の面積の計643次元の情報を元に，H3グリッドシステムのresolution 7のグリッドの隣接関係をhex2vecモデルで学習させ，50次元の埋め込み表現を作成した．OSMの人工的な地物情報と植生図の自然生態系の情報からメッシュの隣接関係を学習した埋め込み表現を作成したことで，元の643次元の情報をUMAPで次元削減した場合よりも，特徴をとらえた地域のクラスタリングが可能となった．
Theoretical design of catalytic reaction process for hydrogen storage using hydrogen boride sheets: a density functional theory study with machine learning global optimization algorithm
Affiliation: Graduate School of Engineering, Osaka University
Authors：ROJAS Kurt Irvin Medina Affiliation：Graduate School of Engineering, Osaka University Abstract：It is a project adopted for Research Proposal Based Use in FY 2023.
Numerical Approach to the particle and nuclear physics
Affiliation: RCNP(Research Center for Nuclear Physics) Group
Authors：Noriyoshi ISHII (representative)，Yoshihiro Hiraiwa，Masayuki Asakawa ，Akamatsu Yukinao Affiliation：RCNP(Research Center for Nuclear Physics) Group Abstract：核物理研究センターでは、サブアトミック世界の強い相互作用の基本原理である量子色力学（ＱＣＤ）を中心に、素粒子・ハドロン・原子核物理学とその関連分野にわたる研究を、全国の共同利用研究者とともに行っている。スーパーコンピューターは、大規模計算を必要とする理論的な研究を中心に使用されている。その内容は、格子ＱＣＤによる数値シミュレーション、原子核構造及び反応論の数値的な解法、超新星爆発の数値シミュレーション、深層学習の加速器実験への応用を含む。 (i) 格子QCD ハドロン分光学（質量などの計算）とハドロン間相互作用、クォーク間相互作用、有限温度・密度における真空の性質・状態方程式、閉じ込め・カイラル対称性の問題 (ii) 少数多体系・原子核構造 少数核子系、原子核密度汎関数法、相対論的Brueckner-Hartree-Fock理論、核分裂 (iii) その他 超新星爆発、中性子星、核物質の状態方程式、弦理論、加速器実験シミュレーション、機械学習 Publication related to your research: （Journal paper） Sadataka Furui and Serge Dos Santos，”Application of Quaternion Neural Network to Time Reversal Based NonlinearElastic Wave Spectroscopy”, INAE, vol. 8, p.183-199 (2023) Masayasu…続きを読む
Plant Twin: Reconstructing botanical plants for breeding and cultivation
Affiliation: Graduate School of Information Science and Technology, Osaka University
Authors：Fumio Okura,Xinpeng Liu Affiliation：Graduate School of Information Science and Technology, Osaka University Abstract：本研究の究極目標は、植物センシングデータからの植物体の完全仮想化、つまり植物のデジタルツインの生成である。本研究では特にコンピュータビジョンに関する技術要素に着目し、植物を撮影した画像群から、その形状のみならず、枝葉構造、時系列変化などを、遮蔽領域も含めて再現する。仮想化植物モデルは、シミュレーションや遺伝子との対応付けを可能にし、栽培の自動化、育種（品種改良）の高速化の強力なツールになる。結果、植物を撮影した画像から、深層学習を用いて2次元の枝構造を高精度で推定する手法の構築に成功した。 Publication related to your research: （Domestic conference/wokrshop） Xinpeng Liu, Hiroaki Santo, Yosuke Toda, Fumio Okura, “TreeFormer: Hard-constrained Image-to-graph Generation”, 画像の認識・理解シンポジウム, 2023年7月.
Development of Graph Neural Network Interatomic Potential to Investigate Diamond Oxidation, Graphitization, and Wear
Affiliation: Graduate School of Engineering, Osaka University
Authors：Enriquez John Isaac Guinto Affiliation：Graduate School of Engineering, Osaka University Abstract：It is a project adopted for Research Proposal Based Use in FY 2023.
First-principles simulations of battery materials
Affiliation: GREEN, National Institute for Materials Science
Authors：Yoshitaka Tateyama Affiliation：GREEN, National Institute for Materials Science Abstract：蓄電池材料のうち正極材料に特に焦点を当て、第一原理計算を実行した。今回は正極材料の劣化の初期過程を検討するため、構造安定性、電子状態、Li空孔形成エネルギーや酸素欠陥生成エネルギーを計算し、その劣化し易さを評価することで、正極材料の利用可能性を評価した。
Theoretical study on relativistic electron vortex to generate ultrahigh magnetic fields and micro-scale particle accelerator
Affiliation: Institute of Laser Engineering, Osaka University
氏名：Masakatsu Murakami 所属：Institute of Laser Engineering, Osaka University 概要：It is a project adopted for Research Proposal Based Use in FY 2023.
Extraction of features that determine structural relaxation of glass-forming liquids using deep learning
Affiliation: Graduate School of Engineering Science, Osaka University
Authors：Kou Kin Affiliation：Graduate School of Engineering Science, Osaka University Abstract：It is a project adopted for Research Proposal Based Use in FY 2023.
Developing an algorithm for integrating spatial transcriptomic data
Affiliation: Graduate School of Medicine, Osaka University
Authors：Yuki Kato Affiliation：Graduate School of Medicine, Osaka University Abstract：空間座標における遺伝子発現情報を計測する空間トランスクリプトーム (ST) 解析が可能となった。がんと正常組織といった互いに関連のある組織のSTデータを比較することで、細胞の組織内分布の違い等を考察できるが、データを統合する技術は発展途上であると言える。本研究では、各STデータを多重ビューグラフとして表現し、複数データの統合をグラフ埋め込みと最適輸送により実現した。結果として、2つのSTデータ間で対応する層構造を検出し、複雑な組織内分布を捉えることに成功した。 Publication related to your research: （Domestic conference/wokrshop） 杉原 礼一, 加藤 有己, 河原 行郎, “グラフ埋め込みと最適輸送を用いた空間的遺伝子発現情報のアラインメント”, 第77回情報処理学会バイオ情報学研究会, 情報処理学会研究報告, 2024-BIO-77 (21), 石川県能美市, Mar 2024.
Simulating the macroscopic impacts of cosmic ray microphysics in diffuse jet-remnant structures around galaxies
Affiliation: Graduate School of Science, Osaka University
Authors：Ellis Richard Owen Affiliation：Graduate School of Science, Osaka University Abstract：It is a project adopted for Research Proposal Based Use in FY 2023.
Density functional theory for topological block copolymer melts
Affiliation: Center for Soft Matter Physics, Ochanomizu University
Authors：Yoshinori Tomiyoshi Affiliation：Center for Soft Matter Physics, Ochanomizu University Abstract：ブロック共重合体のミクロ相分離構造は通常、自己無撞着場理論を用いて議論されるが、 環状構造を持つ高分子については環状の拘束条件より計算コストが非常に高い。 その困難を回避して環状構造を含むブロック共重合体のミクロ相分離構造を効率的に予測するため、 高分子の散乱関数から定義される自由エネルギー密度汎関数を用いる方法論を開発し、その有効性を検証した。 時間依存Ginzburg-Landau方程式を用いて平衡構造に収束させることで自由エネルギーを求め、安定相に関する相図を作成することができた。 Publication related to your research: （Domestic conference/wokrshop） 冨吉良徳 “任意のトポロジー構造を持つブロック共重合体に対する密度汎関数法” 第72回高分子討論会、香川大学幸町キャンパス, 2023年9月26日
Physics-informed neural network for structural engineering
Affiliation: Kyoto University, Dept. of Civil and Earth Resources Engineering
Authors：Chul-Woo Kim Affiliation：Kyoto University, Dept. of Civil and Earth Resources Engineering Abstract：Physics-informed neural networks (PINNs) have been rapidly developed for solving partial differential equations. The Exact Dirichlet boundary condition Physics-informed Neural Network (EPINN) is proposed to achieve efficient simulation of solid mechanics problems based on the principle of least work with notably reduced training…続きを読む
Machine learning study of single-atom platinum supported on graphene nanostructures for oxygen reduction reaction catalysis
Affiliation: Graduate School of Engineering, Osaka University
Authors：Beatriz Andrea Choi Tan Affiliation：Graduate School of Engineering, Osaka University Abstract：It is a project adopted for Research Proposal Based Use in FY 2023.
Automatic Colorization for Character Illustration using Deep Learning
Affiliation: Kyushu University Graduate School of Design
Authors：Kenta Akita Affiliation：Kyushu University Graduate School of Design Abstract：本研究では、カラーイラスト制作において、非常に手間のかかる、手描きイラスト線画の着色の自動化を目指す。線画の自動着色では、ユーザが色の指定を行えるようにするため色ヒントの入力が可能な場合が多く、本研究では色ヒントとして参照画像を使う。自動着色を行う際に、既存研究では、色のみの反映しかできないため、瞳の詳細やハイライトの反映も可能にし、より人が行う着色に近い、自動着色を本研究では目指している。 Publication related to your research: （Journal paper） Kenta Akita, Yuki Morimoto, Reiji Tsuruno. Hand-drawn anime line drawing colorization of faces with texture details. computer animation & virtual worlds. Volume 35, Issue 1, e2198. 27 July 2023.
Simulation of chemical reactions on solid surfaces at finite temperatures
Affiliation: Graduate School of Engineering, Osaka University
Authors：Yoshitada Morikawa Affiliation：Graduate School of Engineering, Osaka University Abstract：界面における化学反応は多くの応用分野で重要である。本研究では有限温度、雰囲気ガス中で反応中の固体表面の状態を精度良くシミュレーションすることを目的とする。DFTの結果を用いて精度の高い機械学習原子間ポテンシャルを作成し、それを用いて有限温度の分子動力学シミュレーションを行うことにより、CO雰囲気ガス中のCu表面の構造変化、および、ダイヤモンド表面の構造変化について調べた。COの雰囲気ガス中でCu表面上に小さなクラスターが多数生成する現象、および、ダイヤモンド表面の劣化の過程を明らかにすることに成功した。 Publication related to your research: （Journal paper） H. H. Halim, R. Ueda, and Y. Morikawa, “Machine learning molecular dynamics simulation of CO-driven formation of Cu clusters on the Cu(111) surface”, J. Phys. : Condens. Matter, Vol. 35, 495001 (18pp) (2023). J. I. G. Enriquez,…続きを読む
Development of simulation and postprocess system for in-situ observation in laser processing
Affiliation: Institute of Laser Engineering, Osaka University¹，Graduate School of Engineering, Osaka University²
Authors：Hideo NAGATOMO¹，Konika Rani² Affiliation：Institute of Laser Engineering, Osaka University¹，Graduate School of Engineering, Osaka University² Abstract：(目的)レーザーアブレーションを伴うレーザー加工において、その場観察を行うために可能な限り実際の照射条件を模擬できる３次元シミュレーションコードの開発を行う。また、そのコードを用いた解析データと実験データとの比較のための機械学習を介したポストプロセスツールの開発を行う。 (内容)レーザー加工等の実験のために、３次元光線追跡コードを含む、３次元放射流体コードを開発するとともに、類似した実験データと機械学習を組み合わせることによって、実験データとのデータ同化手法の開発を行った。 (結果)３次元コードの妥当性確認、SX-Aurora向けの高速化チューニングを行った。また、機械学習を用いて実験データから実験条件を推測する手法の妥当性が確認され、論文発表された。 Publication related to your research: （Journal paper） （査読付論文）K. RANI, N. OZAKI, Y. HIRONAKA, K. HASHIMOTO, R.KODAMA, K. MUKAI, H. NAKAMURA, S. TAKAI, AND H.NAGATOMO, “Prediction of the superimposed laser shot number for copper using a deep…続きを読む
Seismic Intensity Prediction using Graph Neural Network Model
Affiliation: Okayama University of Science
Authors：Kento Shiraishi Affiliation：Okayama University of Science Abstract：震度予測におけるグラフニューラルネットワーク（GNN）モデルの有効性に関する評価をした。いくつかのGNNモデル（STGCN、MPN、A3TGCN）およびLSTMモデルを用いて、５地点の震度データ（100Hz 1秒間の入力）から、各地点の0.01秒、3秒、8秒先の震度を予測した結果、GNNとLSTM、アテンション機構を組み合わせたA3TGCNが最も良い精度を示した。
Construction of a Basis for Bridging Structural Biology and Quantum Chemistry by Fragment Molecular Orbital Methods
Affiliation: Graduate School of Pharmaceutical Sciences, Osaka University
Authors：Kaori Fukuzawa Affiliation：Graduate School of Pharmaceutical Sciences, Osaka University Abstract：It is a project adopted for Research Proposal Based Use in FY 2023.
Atomistic simulation of solid-state bonding interfaces for electronics packaging
Affiliation: Joining and Welding Research Institute, Osaka University
Authors：Hiroaki TATSUMI Affiliation：Joining and Welding Research Institute, Osaka University Abstract：半導体デバイスの接合において固相接合が用いられている。本研究では、上記技術における原子スケールでの接合機構の解明を目的とし、Cu-Cu接合における分子動力学計算を行い、接合界面を形成する結晶方位関係が接合性に影響することを解明した。また、Cu-Si3N4界面における第一原理計算により剥離エネルギーを導出することによって、有望な接合界面構造を見出した。 Publication related to your research: （Journal paper） Hiroaki Tatsumi*, C.R. Kao, Hiroshi Nishikawa, “Impact of crystalline orientation on Cu-Cu solid-state bonding behavior by molecular dynamics simulations”, Scientific Reports, 13, 23030 (2023)
Development of geometric deep learning for physics simulations and computer vision
Affiliation: Graduate School of Engineering Science, Osaka University
Authors：Takashi Matsubara Affiliation：Graduate School of Engineering Science, Osaka University Abstract：データが持つ対称性などの幾何学的構造を保存する深層学習である幾何学的深層学習を開発し，物理シミュレーションとコンピュータビジョンに応用する．これによって，観測データから保存則を発見する手法の開発，ニューラルネットワークを基底とした有限要素法の開発，文章に忠実な深層生成モデルの開発などを行う． Publication related to your research: （Journal paper） Hidetaka Marumo and Takashi Matsubara, “Scale-Equivariant Convolution for Semantic Segmentation of Depth Image,” Nonlinear Theory and Its Applications, IEICE, vol. 15, no. 1 pp. 36-53, 2024. Yu Kashihara and Takashi Matsubara, “Inverse Heat Dissipation Model for…続きを読む
Lattice Boltzmann Simulation on Reaction and Transport Processes in Porous Media and its applictions for Large-scale Simulation
Affiliation: Department of Mechanical Engineering, Graduate School of Engineering
Authors：Shohji TSUSHIMA Affiliation：Department of Mechanical Engineering, Graduate School of Engineering Abstract：格子ボルツマン法による電気化学反応輸送解析手法を多孔質電極に適用し，随伴変数法を用いた最適化手法についての定式化ならびに実装を行い，反応量と圧力損失を評価関数とした最適化構造解析が実行できることを示した。 Publication related to your research: （International conference paper） D. Tanaka, T. Suzuki, S. Tsushima, “Numerical study of fluid behaviors in fibrous porous electrodes and optimization of electrode structure using lattice Boltzmann simulation”, The 13th TSME International Conference on Mechanical Engineering, December 2023.…続きを読む
