数理構造の抽出と保存を中心とした次世代エレクトロニクス材料設計基盤の創出
【研究分野】連携探索型数理科学
【研究キーワード】
数値解析 / 計算科学 / 量子ダイナミクス / 有機エレクトロニクス / 構造保存解法 / シミュレーション / 電子状態計算 / 数値計算 / 数理工学 / 物性
【研究成果の概要】
本研究では複雑化・巨大化し従来の設計プロセスでは限界に達しつつある次世代エレクトロニクス材料の新設計基盤の創出を目指して，数理構造の一貫性に基づく物理・数理モデル・数値計算の一体化した計算体系を探究した．その結果，構造保存的モデル縮減法の新規開発・検証，量子ダイナミクス計算のための高速な反復法の開発など，重要な要素技術開発を行ったあと，総合応用技術としてエネルギー保存型並列解法による量子ダイナミクス計算を行い本研究理念の実現性と有用性を確かめた．
【研究の社会的意義】
計算科学を援用するあらゆる現代科学・工学の場面で，問題の複雑化・巨大化に起因する計算複雑性・困難性の障害が顕在化している．従前は，高性能計算機の単調な性能向上によりその困難は先送りされたが，ムーアの法則の終焉が現実的問題となりつつある現在，数値シミュレーションには根本的な変化をもたらす必要がある．本研究は，数理科学的アプローチからこの困難を打開する一つの試みであり，エレクトロニクス材料設計のための量子ダイナミクス計算を例題にとり，従前よりも積極的に数理構造の一貫性を求めることで新しい数値計算体系を構築できることを示した．この理念は広く計算科学全体で有用である可能性があり波及効果が期待される．
【研究代表者】