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1 素材産業の計算化学への期待 東レ株式会社研究 開発企画部担当部長 山根深一

2 素材を取り巻く計算化学のキーワード Informatics IoT Robotics AI Material Analysis BigData Simulation Synthesis

3 国内の素材産業に関連したプロジェクト ( 一部 ) ビッグデータ, マテリアル インフォマティクス関係 科研費新学術領域 (2013~2017 年度 ) ナノ構造情報のフロンティア開拓 - 材料科学の新展開 科研費新学術領域 (2013~2017 年度 ) スパースモデリングの深化と高次元データ駆動科学の創成 JST-CREST(2013~2019 年度 ) 科学的発見 社会的課題解決に向けた各分野のビッグデータ利活用 SIP 革新的構造材料 (2014~2018 年度 ) マテリアルズインテグレーション領域 JST イノベーションハブ構築支援事業 (2015~2019 年度 ) 情報統合型物質 材料開発イニシアティブ JST さきがけ (2015~2018 年度 ) 理論 実験 計算科学とデータ科学が連携 融合した先進的 MI 基盤技術 人工知能関係 JST-CRESTさきがけ複合領域 (2013~2019 年度 ) ビッグデータ統合利活用のための次世代基盤技術の創出 体系化 ImPACT(2014~2018 年度 ) 量子人工脳を量子ネットワークでつなぐ高度知識社会基盤の実現脳情報の可視化と制御による活力溢れる生活の実現 SIP(2014~2019 年度 ) 自動走行システム NEDO 次世代ロボット中核技術開発 (2015~2019 年度 ) 革新的ロボット要素技術分野次世代人工知能技術分野 1 大規模目的基礎研究 先端技術研究開発 2 次世代人工知能フレームワーク研究 先進中核モジュール研究開発 3 次世代人工知能共通基盤技術研究開発 シミュレーション ポスト 京 重点課題 ImPACT 元素戦略触媒 電池研究拠点 機能統合 METI/NEDO 超超プロジェクト産総研計算科学センター /AI センター カテゴリ 健康長寿社会の実現 エネルギー問題 産業競争力の強化 東レ調べ

4 三井業際研 ビッグデータ活用研究委員会 報告書 (2014) より 東レで抽出 編集 事業者事例概要データ源ヤフー広告事業 ( ターゲッティング広告, マーケティング ) 会員情報,Web 閲覧履歴 既存事業における活用 新たな価値の創造 良品計画スマホアプリによるマーケティング会員情報, 購買履歴 ライオン自社メディアと実店舗との連携 Web, 販売, 会員情報, ソーシャル 大阪ガス緊急車両配備や保守部品在庫の最適化車両運用記録 (GPS), メンテ記録 富士通ホーム & オフィスサービス植物工場における生育データ管理生育環境 ( 気温, 湿度, 養分濃度等 ) オムロン工場現場における生産性向上製品個体別生産状況 地方自治体突発的豪雨への対応 ( 遠隔監視 ) 気象, 河川水位 ( 監視カメラ ) JR 東日本転轍機や踏切の遠隔監視センサー + 無線通信 トプコン GPS と連携した測量機管理システムセンサー +GPS ブリヂストン超大型タイヤの不具合予測タイヤ内部の圧力, 温度 JR 東日本ウォータービジネス ヤフー CCC 東芝テック 自販機売上データを活用した売上向上, 新製品開発顧客 ID(SUICA)+POS ネットデータ ( ヤフー ) とリアル店舗データ (Tポイントカード ) との連携 POSシステムとスマホとの連携による個客マーケティング Web, 実店舗販売, 会員データの相互利用 顧客 ID+POS 三井住友カードスマホとの連携による個客マーケティングカード利用記録 (NPO) 佐渡地域医療連携推進協議会 地域医療情報ネットワークの構築レセプト, 診療結果 ( 画像データ等 ) トヨタカーナビとセンターを繋いで様々なサービスを提供自動車走行データ, メンテ履歴等 日本海事協会船舶エンジンの状態監視システムセンサー 独自データに基づく事例が多い 先進企業ではデータの相互利用による価値創出も

5 BloombergBETA Big Data Landscape(2015) 参照 URL

6 The Current State of Machine Intelligence(2015) 参照 URL

7 京 の成果報告会より 物質 材料 化学 テーマ 第 1 回 (2014/10) オーラル : 第一原理計算によるLi 電池 SEI 形成に果たす添加剤の機能解析ポスター : スペクトルシミュレーションによる高分子有機半導体材料の設計粗視化分子動力学法を用いたゴムの大規模シミュレーション高分子材料の特性予測技術の開発大規模分子動力学法による接着界面現象に関する研究第一原理計算によるLi 電池 SEI 形成に果たす添加剤の機能解析 東レで抽出 編集 Technology Strategy Center 富士フイルム 住友化学住友ゴムトヨタTD 日東電工富士フイルムコベルコ科研 LiB 正極材の活性化エネルギー評価大規模粗視化 MDシミュレーションを用いた次世代高機能ポリマー材料の開発 JSR ミクロ相分離構造を有する高分子材料の物理的性質の解明日本ゼオン 第 2 回 (2015/10) ポスター : 大規模分子動力学法による接着界面現象に関する研究第一原理計算によるLi 電池用途各種添加剤の反応とSEIの機能解析大規模粗視化 MDシミュレーションを用いた次世代高機能ポリマー材料の開発 JSR スペクトルシミュレーションによる高分子有機半導体材料の設計全原子分子動力学法によるフェノール樹脂ネットワーク構造の研究ミクロ相分離構造を有する高分子材料の物理的性質の解明 Liイオン二次電池正極材料の劣化解析 日東電工富士フイルム 住友化学 住友ベークライト 日本ゼオンコベルコ科研

8 米国における MI テーマ 東レ調査 Technology Strategy Center 分類 金属アロイ Ni 系アロイ Mg 系アロイ 研究対象物質 材料 酸化物系ペロブスカイト (+ ドーパント ) 低分子 触媒 ( 遷移金属錯体 ) ペプチド 高エネルギー化合物 (HEM) 液体水 ( 氷 ) 銅 ( 流体 ) ナノ粒子ナノ構造体薄膜電池 ( 材料 ) 太陽電池 ( 材料 ) エレクトロニクス材料プロセス高分子系 金クラスター コアシェル材料 MOF Fe-Ga-Pd 系 Fe-Co-Ni 系 Li- 空気電池 ( 材料 ) Li 二次電池 Na 電池 n-cds/p-cds 系 Ⅱ-Ⅳ 族系 Ⅲ-Ⅴ 族系 有機系有機系 炭化水素系 Electrostatic Spray Deposition (ESD) PE PP poly-(2-vinylpyridine)/pmma/pema/ps+コロイダルシリカ Materials Research Society (MRS) のシンポジウム資料 (2012) より NEDO 技術戦略研究センター調べ コンピューターパワーを素材開発に活用できる環境が整いつつある 8

9 COCN 2014 提言革新的高機能分離素材の開発 高選択的分離 除去 吸着機能素材の開発 + 革新的分離プロセスの開発 Technology Strategy Center 高選択的遮蔽技術 環境分野 地球規模の課題の解決 水 空気 資源等の有効利用 医療分野 健康長寿社会の実現 先制治療 早期診断 予防医療 高選択的取り出し技術 情報 通信分野 産業競争力の維持 向上 電子デバイスの高機能化 発展 応用 分離とは ( 原理 ) 素材に対する溶解性 拡散性の差を利用して物質を選択する技術 [ 支配因子 ] 素材自体の構造 ( 空孔径 ) 分離素材 / 物質の相互作用 透過分子 溶解 膜 拡散 発展 応用 溶解 拡散理論 : 溶解 拡散 透過 透過 解明 / 深化 発展 応用 分析 評価 解析技術分野 溶解性に着目した革新的な分離素材分析 設計技術 先端的計測手法 高精度シミュレーション [ 分離の最適化 ] 複数パラメータの同時制御 ( システム化 ) が必要 参照 URL

10 マルチスケール計算科学の開発 東レ作成 10 CAE ms スケール間の統合 マルチスケール シミュレーション 製品 プラントスケールの構造や流動場, 物性をシミュレーション 有限要素法 平均場理論 時間スケール μs ns コンピューターケミストリー ( 計算化学 ) 原子 分子スケールのミクロな領域を厳密にシミュレーション 絡み合い動力学粗視化分子動力学 粗視化シミュレーション ps 分子動力学 メソスケールのモルフォロジーやレオロジー物性を計算 予測 fs 量子化学 nm μm mm 空間スケール

11 先進企業の取り組み Technology Strategy Center 参照 ; Georgia Institute of Technology The Future of Materials Science and Engineering: An Industry Perspective (2013) Jerry Young Director Materials & Fabrication Technology Boeing Research & Technology [Good] 素材産業の加速 発展によりサプライチェーンのハブとなるのか? or [Bad] ( 海外 ) トップメーカーによる素材産業の製造装置化が起こるのか?

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