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JAISTのスパコンを使って世界最大級・
最先端シミュレーション研究に挑戦

前園研究室 MAEZONO Laboratory
准教授:前園 涼(Maezono Ryo)

E-mail:rmaezonojaist.ac.jp
[研究分野]
物質科学の理論とスパコンによるシミュレーション
[キーワード]
物性理論/量子化学/多体電子論/スーパーコンピュータ/マテリアル・インフォマティクス/モンテカルロ/第一原理計算

研究を始めるのに必要な知識・能力

理工系学部低学年の共通教育程度の数学、文献調査に最低限必要な英語、物質科学基礎分野の面白さに馴染める順応性、国際性の高い分野で通用する社交性、専門分野に拘泥しない高い知的好奇心。

この研究で身につく能力

客観性を第一に基礎方程式から数値計算を行う「第一原理」と呼ばれるアプローチによる研究分野です。「積極的な近似方針に基づく模型化アプローチ」とは異なり、得られた純朴なデータを前に、如何に考察を展開するかについては、とりわけ労力が要求されます。周到な先行研究調査と、これに基づく問題点の洗い出し/位置づけがなされない限り、考察事項を設定することも出来ず、研究をまとめ上げることが出来ません。これら一連は、企業などで指導的立場に立ってプロジェクトを主導する人材に必ず必要となる素養です。学位授与を伴う研究とは、高度に細分化された技術事項を習得する事ではなく、「きちんとした論拠に基づいて考える経験」を積む事であると考えて研究指導を行っています。

【就職先企業・職種】 重工や電力会社の情報通信部門、半導体素材合成の大手企業などに実績があります。

研究内容


写真1.JAISTは4台ものスパコンを保有するスパコン研究拠点です。

写真2.パーツから自作した廉価な自作並列計算機も運用し、超並列計算を肌で感じられる教育環境を整えています。

「マテリアル・インフォマティックスの科学」

 大量高速のデータ処理を可能とした情報科学は、物質科学分野の研究をも質的に変革させています。高々100種にも満たない地球上の原子の組合せを計算機上で仮想実現し、量子力学シミュレーションを網羅的に実行して、我々にとって機能性の高い未知の物質をデザインするという研究分野が、各国主導で本格化しています。量子力学的な世界は、我々の古典的直観からかけ離れた領域です。「計算してみないとわからない」シミュレーションが本質的な役割を担います。材料、バイオ、製薬といった産業界からも大きな関心がもたれています。

「高速大規模並列シミュレーション」

 当グループでは、量子多体系の理論と乱数による統計計算を巧妙に組合せた現代的手法/拡散モンテカルロ法で、従来法より極めて信頼性の高いナノテク・シミュレーションを進めています。近年ではGPUを用いた大幅な計算加速(GPGPU)にも成功事例を納め、この方面でのプログラミング実装にも力を入れています。

「シミュレーション科学の人材育成」

 次世代スパコン「京」などで知られるようにシミュレーション科学が益々重要性を増しています。最先端の高速計算に強く依存するシミュレーション科学では、物理学/化学などの基礎科学のみならず、大型計算機に関する深い素養なくしてはトップレベルの理論研究は遂行出来なくなってきています。JAISTが誇る我が国トップレベルの高速計算機群に慣れ親しみ、計算機科学に関する優れた系統的コースワークを経験した新しいタイプの「シミュレーション科学者」養成を目指しています。

主な研究業績

  1. 「密度汎関数理論の発展とマテリアルデザインへの応用」(シュプリンガー)§I.2.3「量子モンテカルロ法」
  2. 「計算力学シミュレーションハンドブック・超ペタスケールコンピューティングの描像」(丸善)§4.5「量子モンテカルロ法による電子状態計算の実用化」
  3. 原著論文については、研究室HPの研究業績ページを参照。Phys. Rev. B/ Phys. Rev. Lett./ J. Chem. Phys./ J. Comput. Chem./Appl. Phys. Lett.などに出版されています。

使用装置

JAIST所有のスパコン群
京スパコンなど共用スパコン
研究室所有の自作クラスタ型スパコン
研究室所有の自作ファイルサーバ群
マッキントッシュのパソコン群

研究室の指導方針

指導的社会人として学位所持者にふさわしい活躍ができる素養の習得を重視します。単に思いつきや発想だけで行動するのではなく、実現可能性や持続可能性を勘案して物事を策定する事、一つの考えだけを推し進めるのではなく、多数のオプションを比較勘案して批判的科学的に方策選択できる能力、日頃の生活管理も含めて、並走するプロジェクトを管理できる能力、それを裏付ける文書管理能力、ダイジェスト能力、表現語彙力などには日頃から厳しく指導を行っています。これら能力の向上に前向きな学生を歓迎します。

[研究室HP] URL:http://www.jaist.ac.jp/is/labs/maezono-lab/wiki/index.php

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