素材産業の計算化学への期待 - nedo ·...
TRANSCRIPT
2015-10-19
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Copyright Ⓒ 2015 TORAY All Right Reserved.
BigData
IoT
Simulation
MaterialAI
Synthesis
Informatics Robotics
Analysis
素材を取り巻く計算化学のキーワード
Copyright Ⓒ 2015 TORAY All Right Reserved.
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 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」
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
Copyright Ⓒ 2015 TORAY All Right Reserved.
※東レ調べ
三井業際研「ビッグデータ活用研究委員会」報告書(2014)より
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
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
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 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
ヤフー×CCC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
Web,実店舗販売,会員データの相互利用
東芝テック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
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
既存事業における活用
新たな価値の創造
Copyright Ⓒ 2015 TORAY All Right Reserved.
※東レで抽出・編集
BloombergBETA Big Data Landscape(2015)
参照URLhttp://www.shivonzilis.com/
The Current State of Machine Intelligence(2015)
参照URLhttp://www.shivonzilis.com/machineintelligence
Technology Strategy Center○第1回(2014/10) http://www.hpci-office.jp/pages/h2610_houkokukai
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 富士フイルム
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 住友化学
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 住友ゴム
高分子材料の特性予測技術の開発 トヨタTD
大規模分子動力学法による接着界面現象に関する研究 日東電工
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 富士フイルム
LiB正極材の活性化エネルギー評価 コベルコ科研
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) http://www.hpci-office.jp/pages/h2710_houkokukai
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 日東電工
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 富士フイルム
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 住友化学
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 住友ベークライト
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
Liイオン二次電池正極材料の劣化解析 コベルコ科研
「京」の成果報告会より「物質・材料・化学」テーマ
Copyright Ⓒ 2015 TORAY All Right Reserved.
※東レで抽出・編集
Technology Strategy Center
米国におけるMIテーマ
分類 研究対象物質・材料金属アロイ Ni系アロイ、Mg系アロイ
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 金クラスター、コアシェル材料
ナノ構造体 MOF
薄膜 Fe-Ga-Pd系、Fe-Co-Ni系
電池(材料) Li-空気電池(材料)、Li二次電池、Na電池
太陽電池(材料) n-CdS/p-CdS系、Ⅱ-Ⅳ族系、Ⅲ-Ⅴ族系、有機系
エレクトロニクス材料 有機系、炭化水素系
プロセス Electrostatic Spray Deposition (ESD)
高分子系 PE、PP、poly-(2-vinylpyridine)/PMMA/PEMA/PS+コロイダルシリカ
8
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
※東レ調査
Technology Strategy Center
COCN2014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
高選択的遮蔽技術 高選択的取り出し技術
+
【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
【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
膜
溶解拡散
透過
透過分子
×
発展・応用
解明/深化
発展・応用
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
[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
[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
【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
溶解・拡散理論: 溶解×拡散∝透過
参照URLhttp://www.cocn.jp/
粗視化分子動力学
平均場理論
量子化学
時間スケール
空間スケールnm μm mm
fs
ns
μs
ms
ps
有限要素法
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
コンピューターケミストリー (計算化学)
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
CAE
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
粗視化シミュレーション
マルチスケール計算科学の開発
分子動力学
絡み合い動力学
スケール間の統合→マルチスケール・シミュレーション
10※東レ作成
Copyright Ⓒ 2015 TORAY All Right Reserved.
Technology Strategy Center
先進企業の取り組み
参照;Georgia Institute of TechnologyThe Future of Materials Science and Engineering: An Industry Perspective (2013)Jerry Young Director Materials & Fabrication Technology Boeing Research & Technology
http://www.mse.gatech.edu/2013symposium
[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?