最新研究情報一覧

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2011.12.01

太陽エネルギー変換を目指した化学からのアプローチ

太陽電池における新技術・新材料

教授・松村道雄、准教授・池田茂(太陽エネルギー化学研究センター)

 現在人類が消費しているエネルギーは約15TWであり、2050年にはその速度が30 TWにまで達すると予想されています。地球温暖化問題が深刻になる中、この差を埋める方法として、太陽エネルギー利用への期待が高まっています。その実現 のため、太陽電池の新技術・新材料の開発など、太陽エネルギーの有効利用についての研究を進めています。 結晶シリコンのテクスチャ化:シリコン太陽電池の効率向上のための重要な手法に、反射率を低下させる表面テクスチャ化(凹凸構造を形成するもの)がありま す。私たちは、金属微粒...

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2011.11.01

広帯域量子光インターフェース

ー長距離量子通信・大規模量子計算に道ー

教授・井元 信之、准教授・山本 俊、特任助教・生田 力三

 2011年11月Nature Communicationsに掲載された「Wide-band quantum interface for visible-to-telecommunication wavelength conversion」(DOInumber:10.1038/ncomms1544)の研究を紹介します。近年量子コンピューターや量子暗号の研究が注 目されています。これは量子物理と情報理論が結婚して生まれた突然変異というべき分野ですが、井元研では光と物質が絡む量子情報処理の研究を理...

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2011.10.01

不確実性の下での堅実で柔軟な最適化

ファジィ数理計画法による決定支援

教授・乾口 雅弘、准教授・西 竜志、助教・鶴見 昌代

 乾口研究室では、従来の決定科学やシステム技法に加え、情報科学や知能工学を導入した知的意思決定支援技術の開発を目指し、ファジィ数理計画法、ラフ集 合に基づくデータ解析、組合せ最適化と離散アルゴリズム、協力ゲーム理論などの方法と現実問題への応用を研究しています。ここではそれらのテーマの中から 「ファジィ数理計画法」に関する研究を紹介したいと思います。  「ファジィ」とは狭い意味では、境界がはっきりとしないことを表しますが、広い意味では、不確実であることを表します。一方、「数理計画法」は、資源制 約...

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2011.09.01

乱数による統計学

コンピュータ集約的統計学

教授:白旗 慎吾,准教授:坂本 亘,助教:廣瀬 慧,招聘研究員:藤木 美江

 コンピュータは統計的なデータ解析には必須の道具です。しかしながら、従来の方法は必ずしもコンピュータの存在を前提にはしていませんでした。統計学で は長い間、正規分布・2項分布・ポアソン分布やそれらから派生したt分布などの特定の分布を仮定して理論的にも実践的にも発展してきました。その理由は、 これらの分布は理論的に美しく、かつ多くの実際例に適合したからであり、コンピュータがあったからではありません。特に多変量分布では、正規分布以外に数 理的に美しく扱える分布はありませんでした。戦後の日本の工業製品...

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2011.08.01

心理的に安心できるヒューマノイドとは

工学と心理学の融合による包括的理解

教授:新井健生,准教授:前泰志,助教:田窪朋仁,大原賢一,特任助教:上出寛子

 人間の外見に似ているヒューマノイドは,人間と共に生きる将来のパートナーとして高い期待を寄せられています.新井研究室では,人間に安心感を与える ヒューマノイドを作るために,人間とロボットとの安心できる関係性とは何かについて,工学と心理学の両方の分野から研究をしています.  たとえば,ヒューマノイドのもっとも特徴的な動きといえば,やはり2本の足を使った自立歩行です.ただしそのような自立歩行においても,物理的な安全性 やエネルギーの効率性は重要となってきます.そのため,安全に緊急停止できる歩き方の制...

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2011.07.01

核スピンの増幅

高感度核スピン検出、量子コンピューティングに向けて

教授・北川 勝浩、助教・香川 晃徳、助教・根来 誠

 物質中の核スピンは電磁波によって比較的簡単に操作することができます。この性質を利用したNMR(核磁気共鳴)分光やMRI(磁気共鳴イメージング)は、化学物質や生体のさまざまな情報を得るために広く利用されています。  しかし、一つの核スピンが出す信号は非常に微弱で、有用な情報を得るには膨大な数の核スピンを必要とします。NMRやMRIで使われている電磁誘導による検出法では、最小でも百万個以上の核スピンが必要で、そのため微小なサンプルを分析することはできません。  もし、一つの核スピンの情報を、まわり...

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2011.06.01

医学と工学をむすぶ生体力学シミュレーション


教授・和田成生、准教授・宮崎 浩、助教・越山 顕一朗

 当研究室では、生体計測と様々な計算力学シミュレーションを組み合わせて、細胞から組織、器官に至る生体のマルチスケールな物理現象とそれに関わる生物 現象を統合的に理解する研究を行っています。これにより、生体の機能発現の基礎となる力学特性だけでなく、生体特有の力学的適応現象やリモデリングのメカ ニズムの解明を目指しています.また、得られた知見をもとに、病気の診断や治療、進行予測に生体力学シミュレーションを活用する新しい医療支援システムの 開発を行っています。  図Aは医用画像と計算力学解析を統合する...

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2011.05.01

ロボット工学の観点から人間を科学し、人間を支援する


教授・宮崎 文夫、講師・平井 宏明、助教・植村 充典

宮崎研究室では、人間とロボットの関係を考察し、両者の融合する過程を通して、人間の能力を拡大するシステムの構築を目指しています。現在、人間とロボッ トのインタラクションタイプに応じて多角的に研究を進めることで、人間を理解し、支援するための方法論の確立を行っています。 医学・生理学、人間工学、スポーツ科学等の人間を対象とした隣接分野から得られる断片的な知見や仮説を元に、近年、2つのロボットシステムを開発しました。 図 (a) に示したのは、人間の運動学習を支援する力覚提示ロボットです。人間の運動ス...

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2011.04.01

ナノメカニクスの新展開

-ナノ構造物の共振計測-

教授 平尾雅彦、 准教授 荻博次、 助教 中村暢伴

 代表的な寸法が10ナノメートル程度の物質を非接触で共振させ,その共振の様子から,ナノスケールの固体の力学的な性質を正確に探究する手法を開発する ことに成功しました.この手法により,これまで未解明であったナノスケールの固体の力学特性やその異常性が明らかとなってきました.私たちの研究室では, 正確な実験と理論計算とを融合させることにより,ナノスケールの物質の力学,ナノメカニクスにおける新展開を先導しています.  固体の重要な性質の一つに「弾性」があります.これは,固体が外力を受けて変形する際の変形...

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2011.02.01

半導体スピントロニクスのための計算機マテリアルデザイン

「同時ドーピング法」によるキュリー温度上昇法のデザイン

教授 吉田博、特任准教授 佐藤和則

 現在のエレクトロニクスでは情報処理を電子の流れを制御することで実現している。原理的にはプロセッサのサイズを小さくすることで電子の移動距離を短く できるので計算の高速化が可能である。しかしこのようなアプローチは電子デバイスのサイズが原子スケールにまで縮小されるともはや通用しなくなる。それに 加えてデバイスに用いられる絶縁層が薄くなるに従い漏れ電流が増大するためジュール熱による発熱が爆発的に増大し対応が困難となる。  このような現在のエレクトロニクスが抱える困難を電子のもつもう一つの自由度「スピ...

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2011.01.01

ガスハイドレートの物性と機能

地球環境・エネルギー資源問題の解決を目指して

教授・大垣一成、准教授・佐藤 博、助教・菅原 武

 ガスハイドレート(気体包接化合物)は、水分子が織りなす「かご」状構造の中に水素やメタンなどの分子を包接する(取り込む)ことで生成する固体結晶です。  私たちの研究グループでは、「ガスハイドレートは多量のガス分子を貯蔵できる」という利点を活かした水素や天然ガスなどのガス貯蔵・輸送技術、反応場と しての利用など数多くの技術を提案し、これらの技術開発にとって重要な基礎情報であるガスハイドレートの物性や特性などを明らかにしてきました。得られた 基礎情報はゴルフボール大の天然ガスハイドレート粒を連続的に...

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