マテリアルズインフォマティクス・第一原理計算の基礎と材料研究への応用

受講対象・レベル

＜第1部＞
第一原理計算および情報科学・機械学習を活用した材料研究に関心がある方
マテリアルズ・インフォマティクスの活用を検討されている方

＜第2部＞
企業・研究機関での電子材料研究・開発業務に従事する研究者・技術者

必要な予備知識

物理学、化学、材料科学の知識（大学初等レベル程度）
第一原理計算、マテリアルズインフォマティクスの知識・興味を持っているとなおよい

習得できる知識

＜第1部＞
材料科学研究における情報科学・機械学習の活用方法
第一原理計算と情報科学・機械学習の連携による材料科学研究の方法

＜第2部＞
第一原理計算・マテリアルズインフォマティクスを基礎から応用までお伝えし，企業での電子材料研究等への活用を目指します。（受講者には、必要に応じて個別案件についても相談に応じます。）

セミナープログラム

＜第1部＞　第一原理計算とインフォマティクスを活用した半導体物質の理論解析（12：30～14：30）

【趣旨】
　近年、あらゆる学術分野・産業界において情報科学・機械学習の応用が注目されている。特に材料科学においてはマテリアルズ・インフォマティクスという新しい学術分野が確立し、材料科学の発展や材料開発の加速化に貢献している。
　本セミナーでは、半導体物質を対象とする第一原理計算・インフォマティクス応用の研究事例として、機械学習原子間ポテンシャルによる大規模シミュレーション、および、第一原理計算と組み合わせ最適化アルゴリズムとの連携による安定原子配置探索の研究成果を紹介する。研究成果の紹介と併せて、第一原理計算や機械学習の基礎知識、マテリアルズ・インフォマティクスの基本的な概念や用語を解説し、第一原理計算や情報科学・機械学習をどのように有効活用できるかを述べる。

【プログラム】
１． マテリアルズ・インフォマティクスの基礎
　　　1-1. マテリアルズ・インフォマティクスの概要
　　　1-2. 第一原理計算の基礎
　　　1-3. 機械学習の基礎
　　　1-4. ハイスループット計算
　　　1-5. 材料記述子
　　　1-6. 材料物性のモデル化

２． 機械学習原子間ポテンシャルによる半導体中の大規模点欠陥クラスターのシミュレーション
　　　2-1. Si半導体中の点欠陥
　　　2-2. 機械学習原子間ポテンシャル
　　　2-3. 第一原理計算を用いた全エネルギー・力の訓練データの作成
　　　2-4. 原子空孔クラスター予測の機械学習型原子間ポテンシャルの精度評価
　　　2-5. 大規模原子空孔クラスターの形成エネルギーの理論的評価
　　　2-6. 格子間Siクラスター予測の機械学習型原子間ポテンシャルの精度評価
　　　2-7. 大規模格子間Siクラスターの形成エネルギーの理論的評価

３． 第一原理計算と組み合わせ最適化アルゴリズムの連携による化合物半導体の安定原子配置の探索
　　　3-1. Ⅳ族混晶半導体
　　　3-2. 組み合わせ最適化アルゴリズム
　　　3-3. 第一原理計算と遺伝的アルゴリズムの連携方法
　　　3-4. SiGe混晶半導体の安定原子配置の探索
　　　3-5. SiGe混晶の安定構造における電子状態・物性解析

（質疑応答）

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＜第2部＞　企業での研究開発に活用できる、第一原理計算とマテリアルズインフォマティクスの手法と応用例（14：45～16：30）

【趣旨】
　企業（Panasonic）及び公的研究機関（JFCC）にて第一原理計算・マテリアルズインフォマティクスによる材料研究から製品設計，量産化，数値解析グループ長を務めた経験を有する講演者が，自身の経験に基づき，企業での電子材料研究（電池材料，誘電体材料等）に使える第一原理計算・マテリアルズインフォマティクスを基礎から応用まで講義致します．
　また，企業研究への第一原理計算・マテリアルズインフォマティクス応用研究成功のためのノウハウをお伝えします．

【プログラム】
０． 事前質問事項への回答

１． 第一原理計算
　　　1-1. 第一原理計算とは
　　　1-2. 第一原理計算で何ができるか？
　　　1-3. 計算環境の例
　　　1-4. 計算スキーム

２． 計算理論・計算手法
　　　2-1. 波動方程式を解くために
　　　2-2. Born-Oppenheimer（断熱）近似
　　　2-3. 分子の電子状態計算手法
　　　2-4. 密度汎関数法
　　　2-5. Kohn-Sham方程式
　　　2-6. 一電子（平均場）近似
　　　2-7. 局所密度近似（LDA）
　　　2-8. 一般化密度勾配近似（GGA）
　　　2-9. 波動関数をどう表現するか
　　　2-10. 領域の分割
　　　2-11. 平面波基底
　　　2-12. 擬ポテンシャル法とフルポテンシャル法

３． 第一原理計算を実施する環境整備
　　　3-1. どんな計算機を用意すべきか
　　　3-2. PCクラスター

４． 第一原理計算応用例
　　　4-1. 企業における実用的な第一原理計算
　　　4-2. 成功する企業における第一原理計算導入例と失敗する第一原理計算導入例

５． マテリアルズインフォマティクス
　　　5-1. マテリアルズインフォマティクスとは？
　　　5-2. マテリアルズインフォマティクスの問題点
　　　5-3. 企業における実用的なマテリアルズインフォマティクス

６． Q＆A

スケジュール：
12：30～14：30　第1部
14：30～14：45　休憩
14：45～16：30　第2部

※当日の進行状況により変動する場合がございます。

キーワード：
マテリアルズインフォマティクス,第一原理計算,半導体,電池材料,セミナー,講演,研修

セミナー講師

＜第1部＞
九州工業大学
大学院情報工学研究院 物理情報工学研究系 准教授 博士（工学）
野田 祐輔 氏

【ご専門】
物性物理学，計算材料科学，マテリアルズ・インフォマティクス

九州工業大学 データサイエンス・AI研究センター（兼担）

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＜第2部＞
一般財団法人 ファインセラミックスセンター
ナノ構造研究所 計算材料グループ グループ長 主幹研究員 博士（工学）
森分 博紀 氏

【ご専門】
第一原理計算を活用した材料研究

Panasonicにて電子材料材料研究，材料開発，電子部品開発に従事した後に，社命により京都大学に留学し，第一原理計算研究に従事．2001年博士学位取得後，第一原理計算チームを創設しチームリーダーに就任．2006年財団法人ファインセラミックスセンター入所し計算材料グループを創設しグループ長に就任．
マテリアルズインフォマティクスの国家プロジェクトであるMI2I，Liイオン電池国家プロジェクトLi-EAD，RISING2，RISING3など数多くの国家プロジェクトに参画し第一原理計算担当として活躍、現在に至る．

2003年度日本セラミックス協会　JCerSJ優秀論文賞
2004年度日本セラミックス協会　技術奨励賞

セミナー受講料

49,500円（税込、資料付）
■ 会員（案内）登録していただいた場合、通常1名様申込で49,500円（税込）から
　・1名で申込の場合、46,200円（税込）へ割引になります。
　・2名同時申込で両名とも会員登録をしていただいた場合、
　　49,500円（1名当たり 24,750円）（税込）です。


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受講について

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