計算材料科学におけるデータ科学とマルチスケール・シミュレーション
東北大・理・物理

川勝年洋

川勝年洋

自己紹介

1988年

京都大学大学院工学研究科数理工学専攻
博士後期課程 単位認定退学「発熱反応を伴う分子動力学シミュレーション」

1988年

九州大学理学部物理学科 助手「高分子系の相転移現象の連続場の理論」

1989年

工学博士（京都大学）

1994年

東京都立大学理学部物理学科「相転移ダイナミクス」

1998年

名古屋大学大学院工学研究科計算理工学専攻 助教授「高分子材料設計プラットフォーム開発」（OCTA）

2001年

東北大学大学院理学研究科物理学専攻 教授「複雑流体のマルチスケールシミュレーション」（超々PJ、ポスト「京」PJ、SIP、CREST等）「計算物質科学人材育成」（PCoMS)

現在に至る

助教授

計算物質科学人材育成コンソーシアム(PCoMS）(代表：久保教授）
Professional development Consortium for Computational Materials Scientists（代表機関 東北大学）
大阪大学
ﾅﾉｻｲｴﾝｽﾃﾞｻﾞｲﾝ
教育研究ｾﾝﾀｰ

東北大学
金属材料研究所
IMR
Tohoku Univ.

東京大学
物性研究所
ISSP
Univ. of Tokyo

自然科学研究機構
分子科学研究所
IMSINSD
Osaka Univ.

材料科学

物性科学

分子科学

材料ﾃﾞｻﾞｲﾝ学

単一の学問領域を超え、材料開発の階層を超える人材の育成
次世代研究者育成事業（NPD事業）

イノベーション創出人材育成事業（IPD事業）

Next Generation Professional Development

Innovative Professional Development

産官学の幅広い分野で、計算物質科学の研究成果・技術の汎用化と次世代の計算物質科学分野のグローバルアカデミックリーダーとなる若手研究者（助教相当以上）の育成と支援 イノベーション創出のパイオニアとなるDCとPDの育成と支援

連携プロジェクト

ポスト「京」,
2
MI I（物材機構), 元素戦略プロジェクト,データ駆動型材料探査ﾌﾟﾛｼﾞｪｸﾄ,大型実験施設連携連携機関

東芝, 日産アーク, 日本ゼオン, NEC, 宮城県産業技術総合センター, 金沢大学, 京都大学, 総合研究大学院大学, 豊橋
技術科学大学, 名古屋大学,(2017以降追加)富士通研究所, 日立金属冶金研究所, 日本製鉄

Microscopic Heterogeneous Structures （in Soft Materials)
Mesophases

Polymeric flows

Self-Consistent Field

http://imgur.com/GhX5vaS
H.Jinnnai

Blood flows

Lipid membranes

T.Kawakatsu

T.HondaSurface Element & Phase Field

http://www.menet-hiroshima.jp/kin-en/Illness/jyunkan.html.
H. Noguchi and G. Gompper, 2005.

Key Words: Heterogeneity, Interface(also in Hard Materials)

本日の澤田氏の講義資料より

Q. Du, et al. 2004.

Simulation Software OCTA（代表：土井正男教授）(1998-2002 Nagoya Univ., 2002-JACI)
nm(10-9m)

パラメタ渡しによるリンケージμm(10-6m)

Product Design

Finite element (MUFFIN)
Mean field theory (SUSHI)
Reptation dynamics (PASTA)
Coarse-grained MD (COGNAC)
Molecular Design

Important point: Compatibility between different scales/models(Data assimilation：データ同化)

Simulation Software OCTA（代表：土井正男教授）(1998-2002 Nagoya Univ., 2002-JACI)
nm(10-9m)μm(10-6m)

Product Design

Finite element (MUFFIN)
Mean field theory (SUSHI)
Reptation dynamics (PASTA)
Coarse-grained MD (COGNAC)
Molecular Design

超々PJ報告会資料より

Platform (Gourmet)

拡張OCTA (超々PJ)

データ科学のツール群

機械学習による物性予測ポスト「京」萌芽的課題「基礎科学の挑戦」（代表：久保百司教授）
複雑流動に関するマルチスケールシミュレーション手法とプラットフォーム(MSSP)の開発

MSSP

超並列分子動力学(MD)シミュレーション

Interface~ 1 μm~ 1010 粒子系

ミクロシミュレータ
比較
埋込
マルチスケール・モデル（SPH+MicS)

MicS

モデル埋め込みによるリンケージ

マルチスケール複雑流動 拘束条件
一般的なマルチスケール
流動シミュレータ(e.g. 質量保存則,(流体粒子法（SPH法）,運動量保存則)
有限体積法, etc.)
雲・雨滴生成カルマン渦列変形
応力
高分子流体:
分子モデル、動的自己無撞着場理論
ミクロシミュレータ(MicS)
マグマの流動気泡生成
気泡生成:+ 弾性変形/破壊（A-B連携）
分子モデル、
確率分布モデル
気泡生成
高分子流動

SIP –A3(リーダー： 岡部朋永教授)
Multiscale Modelling ofThermoplastic and Thermosetting Resins
Macroscopic scale (Mechanical properties)

Macroscopic
material constants

Mesoscopic scale (Phase separated structures)
Density functional theories(SCF & GL theories)

Microscopic scale (Reactions)Time evolution ofamorphization &crosslinking reactions
パラメタ渡しによるリンケージ（量子系でも同様）

本日の講演会の概要「計算材料科学＆マテリアルズ・インフォマティクス入門」
青柳 岳司 氏(産総研)
OCTA ＆ 超々PJ
「拡張OCTA―計算材料科学とデータ科学融合のためのツール」
Soft Materials & Simulation Tools

大野 かおる 氏（横浜国大）
ポスト「京」PJ「第一原理フェーズフィールド法」
澤田 英明 氏（日本製鉄）
PCoMS ＆「OpenMXの利用による計算材料科学」

ポスト「京」PJ

Hard Materials & Quantum Systems

藤堂 眞治 氏（東大）
ポスト「京」PJ & PCoMS「MateriApps LIVE!による物質科学シミュレーション」
Hard/Soft Materials & Simulation Tools