拡散光トモグラフィは、近赤外線を用いて生体内部の異常部位を非侵襲的に診断する新しい医療技術です。この診断を高精度に行うための光輸送シミュレーションを、従来の100万倍以上の速さ（約2ミリ秒）で実行するAI（人工知能）モデルの開発に成功し、リアルタイム診断への道を切り拓きました。　近赤外線を使った「拡散光トモグラフィ」は、脳出血や悪性腫瘍などの疾患において、生体内部の異常部位を発見する診断技術として近年用いられています。この手法では、体を傷つけたり放射線を使うことなく、光を生体組織に照射して体内の異常を検出することができます。しかし、高精度な診断を行うには、光の伝わり方を記述する「光...

2005年4月に発生した福知山線脱線事故の原因を再検証するため、運転士が保持する知識構造をモデル化し、組織全体の振る舞いをシミュレーションしました。その結果、組織構成員の能力開発について誤った選択をしていたという組織マネジメントの失敗も、事故の原因であると結論づけました。　今から21年前の2005年4月25日にＪＲ西日本福知山線脱線事故が発生しました。兵庫県尼崎市の福知山線塚口駅―尼崎駅間の線路の曲線部に、上り快速電車が制限速度を大幅に超える時速116キロで進入し、先頭車両から5両目車両までが脱線、先頭車両と2両目車両が進行方向左側のマンションに衝突しました。この事故で乗客106人...

私たち人間は、自らの意志によって行動している個々の存在です。ところが、個々の人間が集まった組織や社会などでは、SNSの「バズる」「炎上」といった特定の情報が急速に拡散されていく現象のように、集団が一つの意志を持ったようにブームが生まれ、一斉に同じような行動をとることがあります。このような人間社会の動きの背景にある、基本法則・原理を読み解き、記述する学問分野が「社会経済物理学」です。 　システム情報系社会工学域の佐野幸恵准教授は、ブログやソーシャルメディアなどインターネット上に存在する膨大なデジタルデータを解析し、人間集団のふるまいを数理モデル化する研究に取り組んでいます。さらに...

創造のためのシミュレーション老朽化した高層ビルなどの発破解体計画や、地震や災害に強い建築物の構造を考えるには、 建物が倒壊する時のメカニズムを理解することが重要です。 そのために独自の計算手法を開発し、多くのシミュレーション研究を行ってきました。 その応用範囲は、ロボット機構の制御といった、意外な分野へも柔軟に広がっています。 倒壊シミュレーションを現実の建物で...

SC'25: Proceedings of The International Conference for High Performance Computing, Networking, Storage, and Analysis...

二次元空間上のマルチエージェント・シミュレーションにより、環境変動と個体の移動が人類の協力行動の進化を促進しうることを示しました。また、その背景には、環境変動と移動の相互作用が非協力的な集団の持続を妨げ、協力的な集団の形成を促すメカニズムが働いていることが分かりました。　協力行動は人間社会の基本的な特徴の一つです。本研究では、中期旧石器時代のアフリカにおける環境変動の激化が、人類の行動進化に影響を与えたという仮説に基づき、環境変動と個体の移動が協力行動の進化に及ぼす影響を検証しました。　本研究で用いたマルチエージェント・シミュレーション（人間など複数のエージェントの自律...

東アジアの冬に吹く北西のモンスーンが強い年には、北西太平洋の中緯度域の海が冷やされ、冷えた海が更にモンスーンを強める仕組みを解明しました。中緯度の大気と海の相互作用が日本の冬の年々変動に重要なことを示すもので、異常気象の要因解明や季節予報の精度向上につながると期待されます。　東アジアの冬に吹く北西の季節風（モンスーン）が強い年には、日本各地で厳しい寒さや大雪が発生し、社会や経済活動に大きな影響を与えます。これまで冬のモンスーンの強弱については、エルニーニョ現象やラニーニャ現象など熱帯域の海洋で発生する現象との関係が注目される一方で、中緯度の海洋との関係は十分に理解されていませんでし...

太陽光発電は天候に左右されやすく、計画通りの発電ができない場合、電力市場では「インバランス料金」と呼ばれる罰則的費用が発生します。本研究では、人工知能（AI）を用いて太陽光発電と蓄電池の運用を最適化する手法を開発し、従来に比べ最大47％のインバランス料金の削減を実現しました。　再生可能エネルギーの普及に伴い、太陽光発電と蓄電池を組み合わせた電力供給システムの活用が重要性を増しています。電力市場では、発電事業者は翌日に供給する電力量を「計画発電量」として提出し、これに基づいて取引を行います。しかし、太陽光による発電量は天候に左右されやすく、計画と実際の供給量にずれが生じると市場全体の...

ヒトの遺伝子調節を担うタンパク質である転写因子のゲノム結合データを精査し、未測定データが多数存在することを明らかにしました。これにより、データの偏りが研究や疾患理解に及ぼす影響と、今後の測定対象選択の戦略を提案しました。また、本成果を公開データベースとして整備しました。　ヒトのゲノムには約1,600種類の転写因子があり、400種類以上の組織・細胞型で遺伝子の働きを調節しています。その役割を理解するために重要な手法が、クロマチン免疫沈降シーケンス（ChIP-seq）です。しかしながら、抗体や細胞数などの制約からすべての組み合わせを網羅的に測定することは困難で、多くの重要な組織・細胞型...

宇宙初期のダークマターの分布や水素ガスの状態を理論計算で精密に再現し、当時の水素から放出された電波に、ダークマターの特性を示す"指紋"が刻み込まれていることを解明しました。月面など大気圏外に電波天文台を設置し、全天から届くこの電波を観測すれば、ダークマターの正体に迫れます。　私たちの宇宙は138億年前にビッグバンと呼ばれる灼熱の状態で誕生しました。その後、宇宙はいったん暗闇にとざされ、光輝く天体が誕生するまで「暗黒の時代」が続きます。暗黒時代の宇宙には、ダークマターとうっすらとした水素ガスが漂っていたと考えられています。まだ観測はされていませんが、このうっすらと漂っていた水素の原子...

2023年夏、東アジアは記録的な猛暑に見舞われました。この記録的な高温多湿を、周辺の海域で発生した未曾有の「海洋熱波」が大幅に増幅させていたことが、気象モデルを用いた数値シミュレーションによって初めて明らかになりました。　2023年夏、日本を始めとする東アジアは記録的な高温多湿に見舞われました。一方で、周辺海域では前例のない海洋熱波が発生していました。近年、大気と海洋で同時に熱波が発生する現象が世界的に注目されていますが、2023年夏の海洋熱波が陸上の熱波に具体的にどの程度、どのように影響したかは未解明でした。　本研究では、この疑問に答えるべく、領域気象モデルを用いた詳...

同じ時代、地域に生きていても、自分が見ている世界と他人が見ているそれは、同じではありません。その違いは、一人ひとりの経験や知識に起因します。世界中で起こっているさまざまな衝突や紛争も、根本的な原因はそこにあり、互いの背景や知識を知れば、避けられることは多いはずです。つまり、私たちは、自分に見えている範囲でしか思考できず、思考の自由度は持っている知識量に比例するのです。 　この世界には、個人の知識があり、社会や人類全体の知識があり、また、図書館や博物館、文書館には膨大なアーカイブ（記憶資源）があり、さらには、まだ発見されていない知識もどこかに眠っています。そのうち検索エンジンで見つけられるのはごくわずか。しかも、検索には知識に応じたバイアスがかかっており、見たい情報しか探し出すことはできません。人が持つ知識、社会が持つ知識、そして記録された知識を有機的に連結させて取り出せるようにすることが、知識情報学の大きな命題です。...

神経疾患の治療における歩行検査では、AIによる定量的解析が検討されていますが、学習用データセットの制約上、適用できる疾患や計測条件は限られていました。今回、生成AIと筋骨格シミュレーションを組み合わせた人工歩行データを活用し、より汎用的で精度の高い歩行解析モデルを実現しました。　歩行検査は、神経疾患の診断・予後・治療方針の決定において重要な役割を果たします。従来は目視による主観的な評価が主流でしたが、近年、AI技術の進展により、カメラなどの簡便なセンサを用いた定量的解析が可能になりつつあります。しかし、動画や健康データの性質上、AIモデルの学習に使えるデータは極めて限られており、解...

日本列島が位置する北半球の中緯度地域では、移動性の高気圧と低気圧によって天気の変化の多くが引き起こされています。岡島さんはその中でも、季節ごとの違いに注目して研究に取り組んできました。その一つが、春先によく発生する「南岸低気圧」です。...

ツクツクボウシのオスが互いに鳴き声を発する現象を分析しました。オス2匹を近くに置き、2種類の鳴き声を発するタイミングを調べたところ、一方が高潮音と呼ばれる鳴き声を出した直後に、もう一方が合の手と呼ばれる鳴き声を出すという、鳴き方の時間差に関する規則性を発見しました。　ツクツクボウシのオスは大きな声で鳴きますが、2種類の鳴き声が知られています。1つは高潮音と呼ばれ、「オーシンツクツク、オーシンツクツク」と聞こえるリズミカルな鳴き声です。もう1つが合の手と呼ばれるもので、「ジューッ」と聞こえる長めの鳴き声です。2匹のオスを近くに置くと、一方の高潮音に対して、もう一方が合の手を発する現象...

(Image by Shutterstock AIジェネレーター/Shutterstock) 　進化ゲーム理論にもとづくシミュレーションによって、環境変動の激化が協力の進化を促進しうることを示しました。この結果は、中期旧石器時代アフリカの激しい環境変動が人類の認知能力の向上につながったとする...