コンピューティクスによる物質デザイン : 複合デザインと非平衡ダイナミクス
ニュースレター No.1, November 2011

平成 23 年度第 1 回研究会

領域代表挨拶
2010 年度より 5 ヶ年の計画で、新学術領域「コンピューティクスによる物質デザイ
ン：複合相関と非平衡ダイナミクス」がス研究会予定タートした。本領域の発足に当たっては、多くの方々のご助言とサポートをいただいた。ここであらためて心から感謝の意を表したい。

2011 年度第１回勉強会

コンピューティクス（Computics）とい計算科学者のためのう聞きなれない言葉を訝しむ向きもあるか“ ｺﾝﾋﾟｭｰﾀの基本原理 ”もしれない。これは物質科学とくにコン日時：

ピュータを用いた計算物質科学と、コンコンピュータの発達は、こうした計算物

2011 年 11 月 7 日

ピュータ科学・工学とが融合した、新しい質科学の発展を間違いなく後押ししてい

16:00 ～ 19:00

学術分野を生み出し、育てることが、21る。だが、21 世紀の我々を取り巻くコン

11 月 8 日

世紀においては重要だという認識に基づいピュータ環境は、前世紀とは大きく異なっ

10:00 ～ 12:00ている。
コンピュータを用いた科学研究は、ている。数十年前、物質科学におけるコン会場：

理論的アプローチ、実験的アプローチに続

ピュータは、紙と鉛筆では解けない方程式

東京大学

く第 3 のアプローチとして、物質科学のを解く道具であり、そのためのプログラム( 工学部 6 号館 )分野においては 1980 年代より、その有用の作成は科学的営みではなく、技術的な作性が広く認識されてきている。実際、経験業であるという認識があったかもしれな的パラメータを用いずに物質の性質を明らい。だが、たとえば事業仕分けにおける蓮かにしていく、いわゆる第一原理計算は、舫議員の constructive critique に奮起して、物性科学領域横断研究会 多くの物質に適用され、その定量性と予見

今年 6 月にスパコン・トップ１を獲得し( 領域合同研究会 )性は物質科学の範疇を超え、科学と工学全た「京」は、64 万個の演算器からなるモ

日時：

般における有用性が認識されている。

ンスターである。このモンスターを使いこ第５回

2011 年 11 月 19 日

しかし、現状の第一原理計算で解明できなすには、理論科学における新しい手法の10:00 ～ 19:00

る自然現象は、多くの成功をおさめている

開拓、その数理的構造の本質解明あるいは11 月 20 日とはいえ、まだまだ限られている。それは異なるスキームへのマッピング、それに基9:30 ～ 16:10

現在の理論物理・化学の手法が、豊かな自づくアルゴリズムの開発、そしてそれをコ

会場：

然現象を捉えきるまで成熟していないこと

ンピュータ言語にインプリメントする技術

東北大学 ( 片平ｷｬﾝﾊﾟｽ )を意味している。さらにはその理論手法に的力が必要である。これは、ひとり物質科立脚した計算物質科学のアプローチが、ま学分野の研究者がよく為し得る業ではないだまだ伸びる余地を残していることを意味だろう。コンピュータ科学・工学分野の研している。ここに我々のチャレンジがある究者との緊密な融合により、ハードウェア・といえる。

ソフトウェアの特質を理解し、最適な計算コンピューティクスによる物質デザイン : 複合デザインと非平衡ダイナミクス
ニュースレター vol.1, November 2011

第3回
CMSI 若手技術交流会

手法を編み出すこと、あるいは逆に科学的本学術領域は、赤井久純大阪大学教授をチャレンジのために、最適なハードウェ代表として、2005 年度 -2008 年度においア・ソフトウェアを設計すること、が重要て遂行された「特定領域研究になってくる。こうした研究活動を、我々シミュレータ・量子デザイン手法の開発」

はコンピューティクス（computics）とよのミッションと関連している。われわれは、ぶことにした。

赤井特定領域研究の狙いをさらに発展さ次世代量子また、理論あるいは計算のアプローチだ

せ、コンピュータ科学・工学と計算物質科

日時：

けでは、健全な科学の進展は難しい。実験学との融合を達成し、さらには実験科学と2011 年 11 月 25 日

的アプローチとの緊密な協同が重要であの協同を促進させ、物質科学を、もう一段9:30 ～ 17:00

る。本学術領域では、上述の計算物質科学の高みに引き上げることを目指している。

17:00 ～ 19:00（情報分野とコンピュータ科学・工学分野の協同

そして何より重要なことは、そうした研究交換会）を促進するとともに、実験的研究分野との活動の営みのなかで、未来を担う若い研究

会場：共同を推進したい。物質における豊かな現者が、大きく羽ばたいていくことだと思う。

東京大学

象の切り口として、われわれは、「複合相( 駒場第 2 ｷｬﾝﾊﾟｽ )関と非平衡ダイナミクス」を提示している。

領域代表「複合相関」は、いわゆる電子相関に加え、東京大学大学院工学系研究科

ナノ構造体におけるナノ形状制御による物

押山淳2011 年度第２回性発現なども一例であろう。
「非平衡ダイｺﾝﾋﾟｭｰﾃｨｸｽ研究会

ナミクス」では、結晶成長、生体反応など

日時：に加え、光励起によるフェムト秒スケール

2012 年 3 月 16-17 日

での、時間軸を利用した物質デザインを目

会場：論んでいる。科学の発展は、手法あるいは( 未定 )アプローチの成熟によるところが大きいが、最終的なブレークスルーは、いわく言い難いひらめきに負うところが大きいように思う。本学術領域により、そのひらめきが促進されれば望外の喜びである。
本 学 術 領 域 で は、11 の 計 画 研 究 が2010 年度にスタートした。2011 年度には、5 件の実験的研究課題を含む、15 件の公募研究がスタートし、全部で 26 件の研究課題が遂行されている。いよいよ、「コンピューティクスによる物質デザイン」がスタートしたといえる。それら研究課題の代表者の思惑は、必ずしも領域代表の思惑とは一致しないかもしれない。それはむしろ歓迎すべきことである。研究のブレーク
スルーは serendipity によることがしばしばである。各研究プロジェクトが真摯にその興味を追求すれば、自ずと、わくわくする成果、有用な成果が得られることを確信している。

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研究会プログラム

10 月 7 日 ( 金 )10:25 ～ 10:30 押山淳（東京大学工学系研究科）：はじめに

10:30 ～ 11:00「ナノ構造形成・新機能発現における電子論ダイナミクス」押山班
押山淳（東京大学工学系研究科）：概略説明

古家真之介（東京大学工学系研究科）：(10:30 ～ 10:38)

実空間密度汎関数法プログラム RSDFT 開発の進捗と固体系への適用 (10:38 ～ 10:53)
11:00 ～ 11:30「第一原理分子動力学法による構造サンプリングと非平衡ダイナミクス」常行班
大谷実（産業技術総合研究所）：有効遮蔽媒質法の応用と拡張：より現実的な電気化学系の記述に向けて

11:30 ～ 12:00「密度汎関数法理論に基づく非平衡ナノスケール電気伝導ダイナミクス」渡邉班
渡邉聡（東京大学工学系研究科）：

密度汎関数法理論に基づく非平衡ナノスケール電気伝導ダイナミクス (11:30 ～ 11:45)
相馬聡文（神戸大学工学研究科）：

時間に依存する種々の外場中に置かれたナノ構造の電気伝導及びスピン伝導現象のシミュレーション(11:45 ～ 11:55)
13:00 ～ 13:30「プロトン・ミューオンで探る新物性と量子ダイナミクス」中西班
中西寛（大阪大学工学研究科）：ミューオン・水素がみる金属表面・サブ表面

平成 23 年度第 1 回研究会にて

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平成 23 年度第 1 回研究会にて

13:30 ～ 14:00「理論計算によるコイルドコイルを用いた機能性遷移金属蛋白質の演繹的デザイン」鷹野班
鷹野優（大阪大学蛋白質研究所）：

理論計算によるコイルドコイルを用いた銅蛋白質のデザインー銅複核活性中心の理論設計ー
14:00 ～ 14:30「多自由度・大規模系における反応と構造空間探索」倭班
倭剛久（名古屋大学理学研究科）：多自由度・複雑系における構造空間探索と反応（概要説明 ) (14:00 ～ 14:05)

光武亜代理（慶応大学理工学部）：多自由度・複雑系における構造空間探索 (14:05 ～ 14:30)

14:30 ～ 15:00「グラフェン構造を持ったシリコン平面二次元格子のエピタキシャル成長」平山班			平山博之（東京工業大学総合理工学研究科）：Silicene のエピタキシャル成長（実験）15:00 ～ 15:30「超短時間領域におけるグラフェンの電子・格子結合ダイナミクスの研究」北島班
北島正弘（防衛大学校理工学部）、武田淳（横浜国立大学工学研究院）、末光眞希（東北大学電気通信研究所）：

炭素系物質の面内 C=C 伸縮振動モードの時間領域観察
15:45 ～ 16:15「超高速レーザー分光によるカーボンナノチューブ・蛋白質複合体の実時間ダイナミクス」長谷班
長谷宗明（筑波大学数理物質科学研究科）：

超高速レーザー分光によるカーボンナノチューブ・蛋白質複合体の実時間ダイナミクス
16:15 ～ 16:45「ファン・デル・ワールス密度汎関数の開発と応用」濱田班
濱田幾太郎（東北大学原子分子材料科学高等研究機構）：ファン・デル・ワールス密度汎関数の開発と応用

16:45 ～ 17:15「高強度パルス光の伝播を記述するマルチスケール・シミュレータの開発」矢花班
矢花一浩（筑波大学計算科学研究センター）：

パルス光の伝播を記述する Maxwell-TDDFT マルチスケール・シミュレータの開発
17:15 ～ 17:45「量子多成分系分子理論の深化と物質デザインへの展開」立川班
立川 仁典（横浜市立大学生命ナノシステム科学研究科）：
量子多成分系分子理論の深化と物質デザインへの展開 (17:15 ～ 17:35)

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北 幸海（横浜市立大学生命ナノシステム科学研究科）：
量子モンテカルロ法による陽電子化合物の精密計算 (17:35 ～ 17:45)
17:45 ～ 18:15「ナノ接合での非弾性電流、局所加熱、熱散逸の第一原理シミュレーション」中村班			中村恒夫（産業技術総合研究所）：

第一原理伝導計算による pn 接合型分子の新しい整流機構と非弾性流の定量計算―計測とのコラボレーションー
18:15 ～ 18:45「新しい数理手法による大自由度物理計算アルゴリズム」星班
星健夫（鳥取大学工学研究科）：大自由度数理問題としての大規模電子状態計算

10 月 8 日 ( 土 )9:15 ～ 9:45「第一原理有効模型と相関科学のフロンティア」今田班
今田正俊（東京大学工学系研究科）：最近の歩み埴 （東京大学物性研究所）：Ba1-xKxFe2As2 の超高分解能レーザー ARPES

辛小口多美夫（大阪大学産業科学研究所）：SrFeO2 の X 線吸収スペクトル9:45 ～ 10:15「第一原理系励起状態の多体論と高転移温度超伝導物質デザイン」高田班
髙田 康民（東京大学物性研究所）：「第一原理からの多体問題」
10:15 ～ 10:45「スピンエレクトロニクス材料の探索」佐藤班
佐藤和則（大阪大学基礎工学研究科）, 藤本悟智人（大阪大学基礎工学研究科）, 吉田博（大阪大学基礎工学研究科）：

LiZnAs ベース磁性半導体の材料設計
小田竜樹（金沢大学理工学域）：MgO/M/Fe/Au(001)(M=Pd,Pt,Au) 接合の磁気異方性電界効果

10:45 ～ 11:15「自己組織化酸化物ナノスピントロニクス」田中班			田中 秀和（大阪大学産業科学研究所）, 佐藤 和則（大阪大学基礎工学研究科）, 岡田 浩一（大阪大学産業科学研究所）：
制御自己組織化による機能性酸化物多次元ナノ構造体の創出
11:15 ～ 11:45「スピノーダル分解を利用した新規スピントロニクス材料及びデバイス応用に関する研究」周班
周逸凱（大阪大学産業科学研究所）：
スピノーダル分解を利用した新規スピントロニクス材料及びデバイス応用に関する研究

13:00 ～ 13:30「ワニエ関数を軸とする準粒子自己無撞着法の新しい展開」小谷班			
小谷岳生（鳥取大学工学部）：新しいバンド計算法 PMT 法 (=LAPW+LMTO 法）の進展

13:30 ～ 14:00「シリコン中原子空孔の量子状態シミュレーション」斎藤班
斎藤峯雄（金沢大学理工研究域）：シリコン中 10 原子空孔の第一原理計算

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14:00 ～ 14:30「分割統治法に基づく大規模電子状態計算法の確立と分子動力学法への応用」下條班			
下條冬樹（熊本大学自然科学研究科）：

分割統治法に基づく大規模電子状態計算法の確立と分子動力学法への応用
14:30 ～ 15:00「超高速・超低消費電力物質科学シミュレーション方式の研究開発」稲葉班		
稲葉真理（東京大学情報理工学系研究科）, 石井康雄：エクサマシンアーキテクチャと、その要素技術としての階層化メモリ
15:15 ～ 15:45「大規模並列環境における数値計算アルゴリズム」高橋班			
15:15 ～ 15:25 高橋大介（筑波大学システム情報工学研究科）：

ペタスケール計算環境における FFT ライブラリ
15:25 ～ 15:35 今村
15:35 ～ 15:45 多田野俊幸（電気通信大学情報理工学研究科）：GPGPU 技術の線形計算への展開
寛人（筑波大学システム情報工学研究科）：

複数右辺ベクトルをもつ連立一次方程式に対する高速・高精度 Block Krylov アルゴリズムの開発
15:45 ～ 16:15「計算物質科学の基盤となる超大規模系のための高速解法」張班
曽我部知広（愛知県立大学情報科学研究科）：大規模シフト線形方程式の数値解法について

16:15 ～ 16:45「高速ロバストランダムウォークの設計に基づく物質デザイン」小野班			
小野
16:45		

廣隆（九州大学経済学研究院）：物質生成・加工のダイナミクスに対するランダムウォークモデル
おわりに領域代表

ニュースレター 編集部 / 連絡先

東京大学大学院工学系研究科物理工学専攻

名古屋大学大学院理学研究科 物質理学専攻

押山 淳

倭領域ホームページ URL

電話／ファックス

http://computics-material.jp/

Email: yamato@nagoya-u.jp

剛久
052-789-2914