東京大学産学連携プロポーザル

本研究室では，ソフトウェアに関する基礎理論とそのプログラム検証などへの応用についての研究を行っている。近年，交通システムや医療機器，電子商取引など世の中の多くのシステムがコンピュータソフトウェアによって制御されており，それらに欠陥があれば大惨事になりかねない。その一方でソフトウェアはますます大規模化・複雑化しており，テスト実行など従来のソフトウェア開発手法では品質の担保が難しくなっている。そこで，数理科学的な手法を用いて機械的にプログラムの検証や変換を行うことによってソフトウェアの信頼性や性能を向上しよう，というのが研究目的である。 以下、最近の研究テーマ例である。 　1.高階モデル検査：下記「連携希望テーマ」を参照 　2.プログラムの自動検証 　3.データ圧縮 　4.セキュリティプロトコルの自動検証 研究の成果の応用に関心を持つ企業・団体との連携を希望する。  

ベイズ統計，時空間モデル，情報幾何学など，統計的モデリングとそれに基づくデータ解析の方法について理論と応用の両面から研究している。特に数理統計学（ベイズ理論，予測理論）の研究と脳科学や地震学等のさまざまな分野における統計モデルの開発とモデルに基づくデータ解析を行っている。データサイエンスの方法は文理問わず多くの分野で課題解決・価値創造に有効である。データの利活用や数理モデリングに関心のある企業・団体との連携が可能である。

人の生活や社会，産業を支える新しいセンシング技術の創出を狙い、NEMS(Nanoelectromechanical systems)素子等のナノ構造やナノメカニカル構造体を利用したセンシングデバイス・システムに関する研究を行っている。 ナノメカニカル構造体は、ガス分子や光、熱、電磁気的作用など様々な微小量物質、微小物理量（センシング対象）に対し敏感にその共振特性を変化させるため、その変化量を検出，計測することにより、多様なセンシングデバイス・システムへの応用が期待される。 現在、荷電粒子ビーム技術（集束イオンビーム技術，電子ビーム技術）をベースにその実現のキーとなるナノ構造体やナノメカニカル構造体の作製技術に関する研究を行っている。また、ナノ構造体やナノ材料の物性や機能性，ナノメカニカル構造体の共振制御に関する研究を行い、センシングデバイスへの機能化を進めている。特に、ナノメカニカル構造体の“高感度性”とフォトニック構造の”光制御性”を複合的に活用し、光基礎物性のセンシングに関する研究を行い、生体ガスを利用した医療診断技術や環境化学物質の分析技術, 光波長安定化技術等の光通信技術の高度化に向けた研究を推進している。 これらの研究の応用・実用化に関心のある企業との連携が可能である。

専門分野は言語脳科学、脳計科学であり、人間を対象とする脳機能の解析、言語を中心とした高次脳機能のメカニズムの解析などの研究に取り組んでいる。 言語教育や言語コミュニケーション技術開発への応用に関心のある企業との連携を希望する。

本研究室では、自発的な揺らぎによって生じるリプロンやフォノンの波動観察、光場・電場ピンセットを用いた表界面の応答解析、微小液滴マニピュレーション法による流体挙動観察などの実験的手法により、コロイド溶液・液晶・ゲルのような柔らかい物質の物性計測および複雑流体系が示す特異なダイナミクスの分析に取り組んでいる。また、上記実験技術の高感度化や特殊環境下での測定に向けた改良を進めると同時に、電磁スピニング法を用いた新型粘度計などの開発にも着手し、産業分野・医療分野との連携研究を積極的に行っている。共同技術開発や成果の応用に関心のある企業との連携を希望する。

2009年にスタートし、開設12年になる我々の研究室では、経済・社会に関する洞察と高度な分析手法を組み合わせることで、技術経営学の領域で新境地を切り開き、また、世界のトップチームの一つとなることを目指しています。分析手法としては、技術経営領域でもその活用が期待されている機械学習・深層学習・表現学習、ネットワーク解析、自然言語処理等のデータサイエンス系の手法を中心とし、また、手法自体に関する基礎的な研究も重視しています。そうした手法を用いた考察の対象としては、大規模な学術ビックデータ、ソーシャルメディア、取引関係やM&A等を含む大規模な企業情報、列車を利用したトリップデータ、画像など、様々なものを扱っています。さらに、このような研究を進めるための外部連携として、「テクノロジー・インフォマティックス社会連携講座」や「事前学習言語モデルとネットワークの融合に基づく科学技術トレンド予測（NEDO/産業技術総合研究所）」の代表を務めるほか、データドリブンな経営の意思決定支援につながる技法やシステム開発などに関して多様な企業等と共同研究を行っています。  　研究に加えて、成果の発信や社会への貢献も重視しています。リサーチインテリジェンス等の国際会議で招待講演を行うほか、東京大学の未来社会協創(FSI)に関する様々な活動（グローバル・コモンズ、FSIビジョン形成、ASEANにおける持続可能な電化政策）、地方創成策や国土計画の政策立案への参加をしています。また、学術ビックデータの分析に関し開拓した技法群を実装したウエブシステム「学術俯瞰・未来予測システム」の東京大学内外への提供を行っています。これを用いることで大規模な学術論文・特許の自動分析を行うことができます。さらに、専門性の高い企業の方々との間での「産学協働教育」として起業家教育を進める「アントレプレナーシップ教育デザイン寄付講座」の運営を担っています。

この研究室では、化学の標準であるガウス型基底関数による密度汎関数法に基づき、タンパク質の正準分子軌道計算プログラムProteinDF/QCLObotを研究開発している。ソフトウエアはhttps://proteindf.github.ioにて公開中である。 この方法を用いると、例えば、図1のように古典計算とは明らかに差異のある精密な静電ポテンシャルや、図2のように機能を反映した分子軌道がタンパク質で計算できる。これらを解析することで、どのアミノ酸残基がそのタンパク質の物性に影響を与えているのかを電子レベルで解析することができる。 基礎研究のみならず、新規ペプチド・酵素設計といった応用研究で威力を発揮し、有意義な共同研究が実施できるものと考えられる。

物理シミュレーションを活用したシステムの創生を目指し、以下のような研究を行っている。 １．流体現象の解明と、製品の形状最適化 我々の身の回りには、詳細が解明されていない流体現象が多くある。それらを粒子法という新しいシミュレーション手法を用いて解明し、新しいシステムの構築および製品の形状の最適化を行う研究を行っている。例えば、液面形状が大きく変形する流れ（図１）や高い粘性をもつ流体（図２）の挙動や圧力などを計算することができる。計算方法の詳細については著書[1,2]を参照されたい。計算結果の動画はホームページ[3]上で見ることができる。 ２．防災・減災に関する研究 東日本大震災を受けて防災・減災の重要性が再認識されている。我々の研究室では海岸付近および陸上での津波の挙動を解析するシミュレーションを行っている。シミュレーション手法を活用し、防災・減災に貢献する研究を行う。これまでに、遡上する津波を局所的に高解像度で計算する手法を開発した（図３）。 ３．船舶と海洋構造物に関する研究 船体甲板上に海水が打ち込む現象や船体運動をシミュレーションする技術を開発した（図４）。これらの技術を活用して船舶と海洋構造物の安全性の評価と向上に関する研究を行なっている。 このような研究に興味のある企業・団体との共同研究の用意がある。 [1] 越塚誠一,柴田和也,室谷浩平,粒子法入門,丸善出版,2014年6月25日 http://www.amazon.co.jp/dp/4621088343/ref=cm_sw_r_tw_dp_jAMLtb0AF4V3R [2] S. Koshizuka, K. Shibata, M. Kondo and T. Matsunaga, “Moving Particle Semi-implicit Method, A Meshfree Particle Method for Fluid Dynamics", ISBN: 9780128127797, Academic Press (2018) [3] http://mps.q.t.u-tokyo.ac.jp/~shibata.kazuya/research/

材料界面の機能発現メカニズムの解明と設計を目指した先進材料研究と、原子分解能走査透過型電子顕微鏡の最前線を開拓する先端ナノ計測研究を車の両輪として研究を進めている。 現在以下のような研究テーマに取り組んでおり、研究成果の応用やナノ計測機器の活用などに関心の有る企業との連携を希望する。 　研究テーマ 　　セラミックス界面の原子・電子スケール機能発現メカニズムの解明と設計 　　新型検出器開発と新原理原子分解能電子顕微鏡手法開発 　　次世代透過型電子顕微鏡開発 　　電磁場直接観察手法の材料・デバイス応用

この研究室では、熱力学、ミクロ・マクロ物質輸送や電磁気学を基礎として、 ・細胞、医療検体、タンパク質の長期高品位保存 ・誘電分光による結合水の測定技術 ・電子機器の小型冷却、マイクロ蒸発器等の熱制御デバイス に関する研究を行っている。 これらの技術の共同開発、産業応用に関心のある企業との連携の用意がある。