神の設計物「物質材料」にAIで挑戦する

マテリアルズAI研究室　Laboratory on Materials AI
准教授：市場 友宏（ICHIBA Tomohiro）

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［研究分野］
AI駆使した材料科学のシミュレーション問題解決
［キーワード］
人工知能、第一原理計算、スパコン、マテリアルズインフォマティクス、量子化学、多体電子論、モンテカルロ

研究を始めるのに必要な知識・能力

理工系学部共通教育程度の数学や文献調査に必要な言語・論理能力、材料科学諸問題の面白さに馴染める順応性、国際性高い分野で通用する社交性、専門に拘泥しない高い知的好奇心。

この研究で身につく能力

JAISTが誇るスパコン基盤の上で、AIや量子計算を駆使して材料科学の諸問題に挑戦します。人が作ったシステムではなく、神の創造物を理解する営みです。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/ 位置づけといった構想力・考察力が身につきます。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、「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】 素材産業・情報通信産業などのシミュレーション部門、海外国立研究所の常勤研究員、海外研究機関の博士研究員など

研究内容

【材料科学はAI挑戦課題の宝庫】

　大量高速のデータ処理を可能としたAI科学は、材料科学分野の研究を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、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世界中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。

【サービスを素材からデザインする時代に渇望される人材】

　ICTサービス産業の市場競争を勝ち抜くため、大手IT企業自らが、デバイス素材の独自開発に取り組みを始める時代になりました。かつての手作業による組み合わせ試行錯誤は、AI活用によるシミュレーション探索に置き換わり、材料開発自体が情報科学のプレイングフィールドに塗り替えられています。このような時代に渇望される人材を育成すべく、AIや量子計算を駆使した材料設計ソリューションに取り組んでいます。

【シミュレーションの予見信頼性を極める専門性】

　たとえば地図データを活用した経路予測がどれほど高速に発展しても、測量情報そのものが間違っていたら、それまでの知見は台無しになり、全てが塗り変わることになります。AI予測華々しい材料科学にも、そのような事情が存在します。我々のグループは、材料科学における「測量信頼性」のプロフェッショナルといえる国際的なプレゼンスを誇っています。

主な研究業績

1. 「動かして理解する第一原理計算(森北出版)」(共著単行本)
2. 原著論文については、研究室HPのメンバー項目ページを参照。JACS, Angewande, JCTC, Sci.Rep., Inorg.Chem., Phys.Rev.Mat., J.Chem.Phys., J.Comput.Chem., Appl.Phys.Lett. などのQ1ジャーナルに出版されています。

使用装置

JAIST所有のスパコン群や米国協働先のスパコン群
研究室所有の自作GPUサーバ
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