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

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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

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※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

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※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

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※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

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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

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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？