早稲田大学研究Discovery Saga

磁性体中に発現する「スキルミオン」と呼ばれる粒子状のナノ磁気構造体が無数に集まると、流体のように振る舞うことを発見しました。「スキルミオン流体」をアルファベットのHの形状をした磁性体素子に流すと、AND（論理積）やOR（論理和）に対応する論理演算ができることを数値シミュレーションにより発見しました。これらの流体挙動と論理演算機能は、位相幾何学的な磁化配列を持つスキルミオンが無数に集まった結果として現れる創発的な現象と機能です。この成果により、スキルミオン1個1個を制御する高度な技術が不要となり、スキルミオンの素子応用の研究・開発が促進されると期待されます。また...

キーワード：コンピューティング/情報システム/重金属/位相幾何学/キラル磁性体/ストークス方程式/ソリトン/トポロジー/幾何学/空間反転対称性の破れ/磁気構造/準粒子/対称性/熱揺らぎ/非線形/非対称性/揺らぎ/数値シミュレーション/キラル/スキルミオン/トポロジカル/空間反転対称性/磁性体/対称性の破れ/トランジスタ/メモリ/メモリ素子/強磁性/交換相互作用/電子回路/エネルギー効率/空間構造/ナノワイヤ/強磁性体/不揮発性メモリ/システム工学/シミュレーション/スピン/スピントロニクス/テクスチャ/トラップ/トルク/ナノサイズ/ナノスケール/ナノメートル/数値流体力学/積層構造/低消費電力/非線形性/流体力/流体力学/結晶構造/キメラ/層構造/スキル/統計的手法/力学的性質

他の関係分野：情報学環境学数物系科学化学総合理工工学農学

概要表示

折りたたむ

発表日：2025年10月26日

多様性に配慮した快適な温熱環境の実現に向け、4者で共同研究契約を締結

個人の温冷感を正確に予測する温熱快適性指標の構築と国際標準化を推進

三菱電機株式会社（東京都千代田区、執行役社長：漆間啓、以下、三菱電機）と学校法人早稲田大学（東京都新宿区、理事長：田中愛治、以下、早稲田大学）、デンマーク工科大学（コペンハーゲン、学長：Anders O. Bjarklev）は、シドニー大学（シドニー、理事長：David Thodey）を含む4者で、個人の温冷感を正確に予測する温熱快適性指標の構築と、その国際標準化に向けた取り組みを推進するための共同研究契約を締結しました。近年、生産年齢人口の減少などにより、働く人の健康や快適性、生産性などを考慮したオフィス環境の実現が求められています。オフィス環境を評価するための観点は多岐に...

キーワード：生理反応/温冷感/カーボンニュートラル/温熱環境/熱環境/被験者実験/カーボン/シミュレーション/数値モデル/制御システム/生産性/環境制御/発汗/体温調節/標準化

他の関係分野：複合領域総合理工工学農学

概要表示

折りたたむ

発表日：2025年10月23日

ENEOS社との包括連携【2025年度 PEP卓越大学院プログラム　高度技術外部実習を実施しました】

早稲田大学とENEOS株式会社（以下「ENEOS」）は、持続可能な未来社会の実現に向けて、双方が組織的に連携・協力してイノベーションを推進する包括連携活動を行っています※1。また、早稲田大学は、2018年度文部科学省卓越大学院プログラムにおいて、「パワー・エネルギー・プロフェッショナル育成プログラム」（以下「PEP」）に採択されました（2024年度の補助事業終了後も、2025年度より自走化のうえプログラムを継続運営）。このPEPでは、電力・エネルギー分野の生産から消費までの産業全体を幅広い視点でとらえ、積極的に展開できる人材を育成するための5年一貫の博士人材育成...

キーワード：キャリア/カーボンニュートラル/持続可能/カーボン/シミュレーション/電気化学/バイオ燃料

他の関係分野：工学農学

概要表示

折りたたむ

発表日：2025年10月23日

機械学習で結晶構造の予測精度を2倍に向上

医薬品や機能性有機材料の開発を加速する新手法を開発

早稲田大学データ科学センターの谷口卓也（たにぐちたくや）准教授、同大学大学院先進理工学研究科一貫制博士課程３年の深澤亮（ふかさわりょう）らの研究グループ（以下、本研究グループ）は、このたび機械学習を使って有機分子の結晶構造予測※１の成功率を向上させることに成功しました。有機分子の結晶構造を予測することは医薬品や機能性材料の開発に重要ですが、膨大な計算コストが課題でした。本研究では、機械学習を用いて有望な結...

キーワード：ニューラルネットワーク/ワークフロー/機械学習/最適化/対称性/量子化/計算機シミュレーション/相転移/太陽/分子構造/量子化学/量子化学計算/ディスプレイ/有機エレクトロニクス/有機太陽電池/有機半導体/分子性固体/有機分子/ACT/ファンデルワールス力/電子デバイス/有機EL/有機材料/ボトルネック/太陽電池/電気伝導/電子状態/電池/有機結晶/電気伝導性/シミュレーション/ニューラルネット/機能性材料/結晶化/多孔質/多孔質材料/半導体/インフォマティクス/構造予測/機能性/結晶構造/コンフォメーション/医薬品開発

他の関係分野：情報学数物系科学化学総合理工工学総合生物農学

概要表示

折りたたむ

発表日：2025年9月14日

「未来の博士フェス2025」にW-SPRINGプログラム支援学生が参加

2025年9月4日（木）、一橋大学一橋講堂にて「未来の博士フェス2025〜知の挑戦者たちへ―未来を拓く博士の力～」（主催：文部科学省、共催：国立研究開発法人科学技術振興機構）が開催されました。今年で3回目となる同イベントは、産業界、アカデミア、官公庁など多様な立場から、博士人材の価値と可能性を共有・発信し、共にその活躍の場を広げていくことを目的としており、博士課程学生によるショートプレゼンテーション、博士人材の多様なキャリアや活躍の可能性を探るパネルディスカッション、「博士を大切にする企業」によるピッチコンテスト、学生と企業が直接交流できるポスターセッション・企業ブースなどが行われました。...

キーワード：人工知能（AI）/ソフトウェア開発/プレゼンテーション/オープン・イノベーション/再生可能エネルギー/フィルム/キャリア/社会貢献/シミュレーション/電力系統/物質生産/微生物/不均一性/RNA/バイオフィルム/遺伝子/細菌

他の関係分野：情報学複合領域環境学化学工学総合生物農学

概要表示

折りたたむ

発表日：2025年8月18日

三菱電機株式会社（東京都千代⽥区、執行役社⻑：漆間啓）と株式会社三菱地所設計（東京都千代⽥区、代表取締役社⻑：谷澤淳一）と学校法人早稲田大学（東京都新宿区、理事長：田中愛治）は、「三菱電機ZEB関連技術実証棟『SUSTIE（サスティエ）』」（神奈川県鎌倉市／以下「SUSTIE」）が、米国暖房冷凍空調学会（ASHRAE）※0が主催する世界最大規模の環境建築の技術賞「ASHRAE Technology Awards Program」の新築オフィス部門（Commercial Buildings（new））において、アジア地域優秀賞「Regional Winner」（202...

キーワード：モノのインターネット（IoT）/位置情報/最適化/人工知能（AI）/多目的最適化/エネルギー消費量/健康増進/人間工学/太陽/太陽光/エネルギー消費/カーボンニュートラル/温熱環境/建築技術/省エネ/CO2排出量/太陽光発電/熱環境/カーボン/シミュレーション/デジタルツイン/プロトタイプ/ライフサイクル/環境情報/自然エネルギー/省エネルギー/生産性/二酸化炭素/BIM

他の関係分野：情報学複合領域数物系科学総合理工工学

概要表示

折りたたむ

発表日：2025年8月6日

異なるアモルファス材料系に意外な共通点

～酸化物にも密なランダム原子配列～

結合の性質が全く異なるアモルファス金属酸化物とアモルファス合金は、従来、別物であると考えられてきました。しかし近年、ランダム稠密充填構造※3という共通の性質を持つことが理論的に予想されました。今回、早稲田大学の平田秋彦（ひらたあきひこ）教授と産業技術総合研究所の西尾憲吾（にしおけんご）主任研究員らの研究グループは、原子レベルでの観察が可能な先端観測技術と原子座標データ解析法を駆使し、アモルファス金属酸化物中に、アモルフ...

キーワード：最適化/金属元素/多面体/データ解析/太陽/電子線/第一原理分子動力学/第一原理分子動力学法/トランジスタ/メモリ/半導体デバイス/非晶質/構造モデル/秩序構造/アモルファス/局所構造/金属ガラス/原子配列/材料設計/酸化ハフニウム/太陽電池/電子回折/電池/シミュレーション/ナノメートル/金属イオン/金属酸化物/酸化物/耐食性/第一原理/電子ビーム/動力学/半導体/分子動力学/分子動力学法/量子ビーム/結晶構造/技術革新/ジルコニウム

他の関係分野：情報学環境学数物系科学総合理工工学農学

概要表示

折りたたむ

発表日：2025年7月1日

多孔性結晶中のNaイオンの高速拡散機構を新たに提唱

－次世代ナトリウムイオン電池の新規正極の開発を加速－

東京科学大学（Science Tokyo）総合研究院化学生命科学研究所の館山佳尚教授、早稲田大学先進理工学研究科の伊藤暖大学院生（博士後期課程3年）らは、スーパーコンピュータ「富岳」（用語1）を用いた高精度計算により、Naイオン（Na+）電池（用語2）の有望な電極材料であるプルシアンブルー（PB、用語3）結晶におけるNa+の拡散機構とPB結晶の動的な無歪み性が室温以下の高速拡散に重要であることを提唱しました。これは「大きい孔が拡散に有利」という典型的な考え方を書き換え、また開発競争が加速するNaイオン電池の正極材料（用語4）設計指針を飛躍的に...

キーワード：スーパーコンピュータ/高エネルギー/水分子/物性理論/多孔性結晶/化学センサー/正極材料/材料科学/第一原理分子動力学/金属有機構造体/固体イオニクス/遷移状態/全固体電池/持続可能/温度依存性/動的挙動/イオン伝導/材料設計/電池/カリウム/シミュレーション/シミュレータ/センサー/ひずみ/リチウム/拡散係数/金属イオン/酸化物/持続可能性/自動車/性能評価/第一原理/長寿命化/電気化学/電気自動車/動力学/二次電池/分子動力学/量子力学/結晶構造/技術革新/ナトリウム/寿命/構造変化/創薬/配位子/分子動力学計算

他の関係分野：情報学数物系科学化学総合理工工学農学

概要表示

折りたたむ

発表日：2025年6月23日

下水サーベイランスの金銭的価値

全国規模の下水サーベイランスの金銭的価値を試算

感染症対策としての下水サーベイランス（下水中に存在するヒト由来ウイルスを検査・監視すること）には、従来の臨床検査に基づくサーベイランス（ヒトから検体を採取）と比べ、「早い・安い・うまい（上手い）」という３つの便益があります。特に感染症の流行をより早期（1～3週間）に検知できることは、高齢者施設等における臨床スクリーニング検査の実施タイミングの最適化に繋がることが期待できます。下水処理場での下水サーベイランスに基づく警報システムに従い、より適切なタイミングで実施されるCOVID-19の臨床スクリーニング検査は、高齢者施設（入居者100人、スタッフ60人）あたり31～...

キーワード：最適化/オプション/電子メール/下水処理/水処理/シナリオ/シミュレーション/モニタリング/航空機/政策研究/シミュレーション分析/病原体/オリンピック/パンデミック/感染症対策/死亡率/寿命/新型コロナウイルス/臨床検査/医療費/イミン/インフルエンザ/インフルエンザウイルス/サーベイランス/スクリーニング/抗原/ウイルス/疫学/感染症/公衆衛生/高齢者/新型コロナウイルス感染症/早期発見

他の関係分野：情報学複合領域工学農学

概要表示

折りたたむ

発表日：2025年6月5日

南海トラフ地震による災害廃棄物量は7～28万トン、処理には1.6年以上必要

災害廃棄物は、被災地の復旧や産業に深刻な影響を及ぼし、その処理速度は震災からの復興に要する時間、すなわちレジリエンス※1に直結します。南海トラフ地震では全国で約4.2億トン、東日本大震災の約21倍の災害廃棄物が発生すると推計されており、事前の合理的なマネジメント手法の確立が急務です。早稲田大学理工学術院の...

キーワード：仮想空間/機械学習/マルチハザード/レジリエンス/相互依存/自然災害/地球温暖化/確率論/南海トラフ/保存則/ケーススタディ/マネジメント/耐震性/耐震設計/耐震補強/地震断層/都市空間/道路ネットワーク/シナリオ/シミュレーション/ハザード/モデル化/沿岸域/感度解析/交通容量/構造設計/地震動/津波/東日本大震災/動的解析/南海トラフ地震/廃棄物/廃棄物処理/不確かさ/数理モデル化/ドローン/温暖化/妥当性

他の関係分野：情報学複合領域環境学数物系科学工学総合生物農学

概要表示

折りたたむ

発表日：2025年5月27日

寝具が睡眠中の暖かさに与える影響を定量化

良質な睡眠を得る環境条件に新たな知見

早稲田大学スマート社会技術融合研究機構研究助手の秋元瑞穂（あきもとみづほ）、同大学理工学術院教授の田辺新一（たなべしんいち）およびデンマーク工科大学の研究者らのグループは、寝具が睡眠中の暖かさに与える影響についてサーマルマネキンおよび人体モデルによる測定と検証を行いました。その結...

キーワード：生理反応/ブランケット/気候変動/温熱環境/熱環境/シミュレーション/シミュレーションモデル/リスク評価/数値モデル/発汗/パフォーマンス/体温調節/ストレス/睡眠

他の関係分野：複合領域数物系科学工学

概要表示

折りたたむ

発表日：2025年4月15日

力学系の内部構造を解析する深層学習を開発

～物理現象や複雑システムの理解や解析に期待～

北海道大学大学院情報科学研究院の松原　崇教授、早稲田大学理工学術院の吉村浩明教授、神戸大学大学院理学研究科の谷口隆晴教授、大阪大学大学院基礎工学研究科修士課程のコスロービアン・ラグミックアルマン氏らの研究グループは、機械系や電気系など様々な物理ドメインのシステムが結合した力学系*1を、高精度かつ統一的に表現できる新たな深層学習*2手法「ポアソン＝ディラックニューラルネットワーク（PoDiNNs）...

キーワード：電力制御/AI/ニューラルネットワーク/機械学習/最適化/深層学習/社会システム/微分方程式/偏微分方程式/対称性/計算機シミュレーション/内部構造/保存則/力学系/エナンチオマー/二量体/キラル/物理化学/キャパシタ/力制御/温度依存性/固体化学/単結晶/シミュレーション/ニューラルネット/マルチフィジックス/モデル化/ロボット/ロボット工学/結晶化/自動車/冗長性/振動解析/単結晶X線構造解析/X線構造解析/結晶構造/ニューロン/サリドマイド/医薬品開発/神経細胞

他の関係分野：情報学複合領域数物系科学化学工学総合生物農学

概要表示

折りたたむ

発表日：2025年4月7日

土壌中でのナノプラスチックの土粒子への吸着性を評価

土壌中ナノプラスチックの移動挙動の解明に一歩前進

立研究開発法人産業技術総合研究所（以下「産総研」という）ネイチャーポジティブ技術実装研究センター土田恭平研究員、原淳子研究チーム長、地圏資源環境研究部門井本由香利主任研究員、斎藤健志主任研究員、早稲田大学創造理工学部環境資源工学科川邉能成教授は土壌中ナノプラスチックの移動挙動の解明を目的として、ナノプラスチックの凝集性や土粒子への吸着性と、土壌種の特性やpHとの関係を明らかにしました。ナノプラスチ...

キーワード：産学連携/マイクロプラスチック/影響評価/化学物質/海洋/重金属/火山灰/スチレン/ポリスチレン/物質輸送/シミュレーション/シミュレーションモデル/プラスチック/マイクロ/化学工学/添加剤/比表面積/リン酸/生態系/土壌/土地利用/生物多様性

他の関係分野：複合領域環境学数物系科学化学工学農学

概要表示

折りたたむ

発表日：2025年4月3日

AIで有機結晶の機能を高出力化

機械学習を活用し、従来と比べ3.7倍大きい力を効率的に実現

早稲田大学データ科学センターの谷口卓也（たにぐちたくや）准教授、同大理工学術院の朝日透（あさひとおる）教授、同大大学院先進理工学研究科一貫制博士課程5年（研究当時）の石崎一輝（いしざきかずき）らの研究グループ（以下、本研究グループ）はこのたび、機械学習を使って光駆動有機結晶の発生力を向上させることに成功しました。従来の光駆動有機結晶は発生できる力が小さく、実用化に向け課題が残っていました。そこで本研究グループは、分子設計と実験条件最適化にそれぞれ機械学習を用い、その手法を組み合わせることで、より高い出力を効率的に得ることに成功しました。従来の少なくとも73倍のスピードで条件探索を...

キーワード：AI/機械学習/最適化/情報学/人工知能（AI）/産学連携/光エネルギー/環境技術/クリスタル/ハロゲン/相転移/太陽/分子構造/有機分子/ACT/材料科学/アミン/エネルギー効率/機械的特性/ベンゼン/光照射/ヤング率/有機結晶/アクチュエータ/シミュレーション/モーター/ロボット/遠隔制御/遠隔操作/環境負荷/機能性材料/結晶化/非接触/インフォマティクス/機能性/光制御/予測モデル/スクリーニング/分子設計

他の関係分野：情報学複合領域環境学数物系科学化学総合理工工学総合生物農学

概要表示

折りたたむ

発表日：2025年3月10日

地球規模の急激な寒冷化が酵素の進化を促進

40億年に渡る生物と地球環境の共進化の謎に迫る

共通祖先酵素から、現存の常温菌酵素をつなぐ進化経路上の11個の中間祖先酵素を復元したところ、高温に適した触媒特性から低温に適した特性への大きな変化は、21～25億年前の2つの連続した中間祖先の間で起こることを発見しました。低温に適した酵素では、高温に適した酵素では見られない活性部位が閉じた構造が存在し、開閉遷移のエネルギーコストと触媒反応に必要な活性化エネルギーが低減されることで、低温での触媒反応がより効率的になりました。今回の研究手法は、さまざまな酵素に適用することができ、生物とその酵素がどのように40億年に渡る地球環境の変化に適応し進化して...

キーワード：ブートストラップ/情報学/環境変化/産学連携/突然変異/温室効果ガス/海洋/高エネルギー/水分子/分子動力学シミュレーション/揺らぎ/温室効果/海底堆積物/気候変動/生命の起源/全球凍結/堆積物/地球化学/同位体/太陽/同位体比/氷床コア/二量体/アミド/触媒反応/耐熱性/タンパク質合成/ロイシン/遺伝情報/塩基配列/共進化/系統樹/進化生物学/超好熱菌/分子系統解析/環境適応/適応進化/分子系統/太陽光/反射率/遷移状態/脱水素/エネルギー効率/エネルギー消費/持続可能/省エネ/高温環境/地球環境/反応速度/活性化エネルギー/熱安定性/シミュレーション/トラップ/メタン/リサイクル/環境負荷/省エネルギー/動力学/同位体分析/二酸化炭素/分子動力学/極限環境/メタン菌/古細菌/好熱菌/タンパク質工学/技術革新/生態系/系統解析/酵素活性/生合成/微生物/アミノ酸配列/遺伝子工学/大腸

他の関係分野：情報学複合領域環境学数物系科学化学生物学総合理工工学総合生物農学