限定性・偏向性のあるデータから新材料を推薦するシステムを開発

— 証拠理論を用いたシステムを開発し、新規合金薄膜材料合成で実証 —

2021.07.21

国立大学法人 北陸先端科学技術大学院大学 (JAIST)
国立研究開発法人 物質・材料研究機構 (NIMS)
国立研究開発法人 産業技術総合研究所 (AIST)
HPCシステムズ株式会社

北陸先端科学技術大学院大学・先端科学技術研究科 知識マネジメント領域のDAM Hieu-Chi教授、HUYNH Van-Nam教授、NGUYEN Duong-Nguyen助教、HA Minh-Quyet大学院生、NIMSの長田貴弘博士、知京豊裕博士、木野日織博士、産業技術総合研究所・機能材料コンピュテーショナルデザイン研究センターの三宅隆研究チーム長、HPCシステムズ株式会社のNGUYEN Viet-Cuong博士、およびCompiegne工科大学 (フランス) のDENOEUX Thierry教授らの共同チームは、証拠理論を用いたデータ駆動型アプローチによる新材料推薦システムを開発し、ハイエントロピー合金の研究開発への適用および実験検証により、薄膜で新たな単相合金薄膜材料の合成に成功しました。

概要

  1. 国立大学法人北陸先端科学技術大学院大学・先端科学技術研究科 知識マネジメント領域のDAM Hieu-Chi (ダム ヒョウ チ) 教授、HUYNH Van-Nam教授、NGUYEN Duong-Nguyen助教、HA Minh-Quyet大学院生、国立研究開発法人物質・材料研究機構の長田貴弘博士、知京豊裕博士、木野日織博士、国立研究開発法人産業技術総合研究所・機能材料コンピュテーショナルデザイン研究センターの三宅隆研究チーム長、HPCシステムズ株式会社のNGUYEN Viet-Cuong博士、およびCompiegne工科大学 (フランス) のDENOEUX Thierry教授らの共同チームは、証拠理論を用いたデータ駆動型アプローチによる新材料推薦システムを開発し、ハイエントロピー合金 (多数の元素からなる複雑な組成をもった合金) の研究開発への適用および実験検証により、薄膜で新たな単相合金薄膜材料の合成に成功しました。
  2. 現在、材料研究の短期化とコスト削減は急務です。従来の実験と計算に加えて、データから価値を引き出す新たなデータ駆動型材料開発手法が注目されています。材料の組成データは、合金を形成可能な成分の組み合わせ数が膨大であることに比べて、理論計算や実験での評価数が少ないという問題があります。実験条件や計算手法の違いで、一貫性がある解釈の難しい結果を含み、報告されたデータは成功例に偏っているという特徴を持ちます。このような限定性や偏向性のため、データ科学アプローチを用いた材料研究開発では、現存するデータに導かれた結果の精度や不確かさを定量的に評価することが非常に困難です。この点は、多くの場合に外挿プロセスが必要な新材料探索の実験では、コストがかかる実験の実施数を減らし、効率的に作製条件や組成組み合わせを決めることへの障害となっています。
  3. 本研究成果は、計算科学・実験科学・データ科学の融合を一歩進めたもので、汎用性が高く、さまざまな先端機能性材料の研究開発へ幅広く応用されることが期待できます。本研究は、イギリスの科学雑誌『Nature Computational Science』の掲載に先立ち、オンライン版 (7月19日付け : 日本時間7月20日) に掲載されました。
  4. また本研究は、科学技術振興機構 (JST) JST未来社会創造事業 探索加速型「共通基盤」領域研究開発課題「Materials Foundryのための材料開発システム構築とデータライブラリ作成 (研究開発代表者 : 知京 豊裕) 」 (No. JPMJMI18G5) の成果を活用して行われました。

掲載論文

題目 : Evidence-based recommender system for high-entropy alloys
著者 : Minh-Quyet Ha, Nguyen-Duong Nguyen, Viet-Cuong Nguyen, Takahiro Nagata, Toyohiro Chikyow,
Hiori Kino, Takashi Miyake, Thierry Denœux, Van-Nam Huynh, Hieu-Chi Dam
雑誌 : Nature Computational Science
掲載日時 : 2021年7月19日 (英国時間) にオンライン版に掲載
DOI : 10.1038/s43588-021-00097-w

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国立大学法人 北陸先端科学技術大学院大学
先端科学技術研究科　知識マネジメント領域　教授
ダム ヒョウ チ　　　　　　　　　
〒923-1292　石川県能美市旭台1-1
TEL : 0761-51-1731
E-Mail: dam=jaist.ac.jp
([ = ] を [ @ ] にしてください)
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機能性材料研究拠点 ナノ電子デバイス材料グループ・グループリーダー
長田 貴弘
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TEL : 029-860-4546
E-Mail: NAGATA.Takahiro=nims.go.jp
([ = ] を [ @ ] にしてください)
国立研究開発法人 産業技術総合研究所
材料・化学領域　機能材料コンピュテーショナルデザイン研究センター
研究チーム長
三宅　隆
〒305-8568 茨城県つくば市梅園1-1-1
TEL : 029-861-5204
E-Mail: t-miyake=aist.go.jp
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〒108-0022　東京都港区海岸3丁目9番15号 LOOP-X 8階
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