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関西学院大学 情報工学課程

シミュレーション研究室

  • 視覚化
  • SiCの結晶成長
  • 数式処理ソフト
  • ruby

惑星軌道や原子の動きなど目には見えないものを理解したいとき,あなたならどうしますか?

1 シミュレーション工学研究室では・・・

シミュレーションによって「物質・材料」の開発技術を確立します.
「見えないものを視る」をテーマに, 第一原理計算による省エネ材料の開発, 数式処理ソフトによる数学の簡単な習得, 視覚化ソフトによる物理現象の視覚化などに取り組む研究室. いずれも分かりやすさに主眼を置いて, 原子レベルの複雑な動きを コンピュータでシミュレーションする手法を開発しています. (担当教員:西谷滋人教授)

2 卓上スパコン

富岳百景って知ったはります? 今度新しく神戸に設置されるスパコンは今まであった「京」の 100倍の性能なので「富岳」という名前にしたそうです(たぶん). 私が初めて使った30年前スパコンは世界初のデスクサイドスパコンと宣伝していました(Stardent 3000 titanってやつです). その性能の1000倍ぐらいの計算速度を,今この文章を打っている MacBookは持っています. まさに,卓上スパコンを自由に使える時代です. 研究室では,さらに世界60位ぐらいに2018年までランクインしていたスパコンを使うことができます. それよりもすごいのは,同じ環境を研究室にある クラスターマシンで試すことが可能なこと. デスクトップPCから,クラスターマシン, 最新のスパコンまでが同じように使える. いやーーー,時代って進んでますよね.

3 例えば,こんな研究も行います・・・.

数式処理ソフトや視覚化ソフトにより, 研究のオイシイとこどりができます. 従来,金属や半導体などの材料を開発するには, 物理や化学を学び,基礎実験から複雑なプロセスまで, 長い修行課程が必要でした. しかし,それでは成功体験を味わう前に嫌になってしまいます. 当研究室では,数式処理ソフトや視覚化ソフトを活用し, 美味しいところを早い時期に摘み食いできるような 研究に取り組んでいます. 計算やシミュレーションを使うと, 実験では見えない微視的な機構や エネルギー変化を視覚化できるので, 新しい研究の方向や製品開発,原理解明に つながることがあります. また,実験には時間がかかりますが, 計算なら1週間程度で結果を出せるのです.

4 大学で学ぶ複雑な計算を高校生の皆さんが分かるように視覚化.

計算機材料学における, 物質の硬さや比熱などを算出する計算は, 高校数学を基準としていますが, いきなりその計算を見せても難しいと身構えてしまうでしょう. そこで,それらの物理現象を 高校生にも分かるように順を追って視覚化しようとしています. 複雑な計算式によって表現される物理現象は, 直感的に理解しがたい場合があります. しかし,数値計算ソフトを使えば簡単に計算結果を得られ, 視覚化することができるのです.

5 物理を学んでいない小学生にもケプラーの法則が分かるようになる.

見えないものを視覚化することは, 教育現場でも役立ちます. 例えば,ケプラーの法則を小学生に教えるとき, 「惑星は太陽を一つの焦点とする楕円軌道上を動きます.これが第一法則です.第二法則は・・・」 といった言葉で説明しても,イメージがわかず, 次の日には忘れてしまうでしょう. しかし,視覚化した動画を使って説明すれば, 簡単に理解できるのです.

6 教え合い,学び合うことが大切だから,グループで学習・研究に取り組む.

大学までの学習は一人一人の能力を高めることが主眼でした. でも,社会人ではチームで成果を出すことが求められます. そこでは,単なるコミュニケーションだけでなく, 学び合い教えあいが必要になってきます. そんな環境を促進するシステムを使うだけんでなく 作っていくことも目標にしています.

Author: 西谷@関学・理工・情報科学

Created: 2019-12-10 Tue 15:13

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