粒子法を用いた流体シミュレーションの研究を行っています。粒子法は気液界面の複雑な運動に特化した特徴があります。気液界面を伴う流れは自然や産業の至るところに現れるため、物理現象の学術的研究や企業での産業利用などで幅広い分野に応用されています。しかし、現在の技術ではまだ解析できない問題が数多く存在します。斬新なアイデアに基づく新規解法や最新の計算環境を駆使して、計算力学における人類未踏の領域に挑戦します。

環境・エネルギー問題という流動的かつ深刻な制約の中で、輸送・物流システムや人工物を構成する素材の力学特性・安全性・コスト・環境負荷といった性能全般を多角的に評価し、その比較結果や将来の変化の可能性などをわかりやすく提示することが重要と考え、次のような研究を行っています。(1)各種統計量の変化の要因を分析して未来像を予測し、持続可能社会のために効果的な対策技術を抽出しています。特に材料技術開発の効果が大きい運輸・産業部門において、各種新素材・新技術のLCAをもとに長期的省エネ・温暖化対策効果の評価を行っています。(2)運輸部門の省エネには軽量新素材が効果的であり、産業部門の省エネには資源の寿命を使い切る3Ｒ性の追求と非枯渇性資源の有効活用が効果的です。そこで、従来のエネルギー多消費型の人工物用材料に置き換えて持続可能社会を実現することを目標として、超軽量炭素繊維強化熱可塑性プラスチックス（CFRTP）の量産化技術やリサイクル技術等を開発しています。

原子・分子が多数集まってできている日常的サイズの物質の性質を理解・予測することに大きな成功をおさめてきた統計物理学の手法や発想を基盤に、生物・社会・経済などの物質以外の広い系における興味深い集団現象について研究しています。これらの大自由度システムにおける集団現象に興味がある、もしくは大規模複雑な系を分析したり理解するためのシステム論に興味がある人のチャレンジを待っています。

我が国の広大なEEZには海底熱水鉱床やメタンハイドレードなどの資源やエネルギーの存在が知られています。また、洋上風力発電、潮流・海流発電などの自然エネルギーの取得にも利用できます。私の研究室では、これらの可能性を花開かせ産業として成立させるための海洋技術政策を立案・提言することを最終目標としていますが、そのためには、これらの開発利用プロジェクトで鍵となる技術を見出しその技術の未来の姿を予測しなければなりません。そこで、海洋技術に関する研究開発を自ら行い、鍵となる技術の発掘を行い未来の姿を予測しようとしています。具体的には海流発電に関する研究をここ数年続けています。この研究では発電装置の開発を企業と共同で行うとともに、将来大きな発電ファームを構成する場合に問題となる課題とその解決法も研究しています。一方、期近な海洋技術の応用先として海底石油ガス開発の分野があります。ここでは、新しい海洋技術の激しい開発競争が国際的に行われています。そこで、この分野にも研究の枠を広げ、将来鍵となる海洋技術の発掘を行っています。

外部と自身の状態把握から判断・行動する人間のように、構造物自身が内外の状態を監視・診断し適切な運用を促す、スマートストラクチャを研究しています。神経となるセンサネットワークの情報が脳として働くプロセッサによって処理される構造システム、それがスマートストラクチャの原型です。またスマートストラクチャに強く軽い骨格を与えれば、さらに優れた効果が発揮されます。光ファイバを用いた高精度・分解能のセンシング技術、逆解析・人工知能を用いた診断技術、炭素繊維を用いた軽量材料・構造の研究に取り組み、高い効率性と信頼性が求められる海洋機器・船舶のほか、航空機・宇宙輸送機への適用を目指しています。スマートストラクチャの導入による新たな海洋開発・利用技術の創出が目標です。

海洋を知り利用し、そして航海・海上作業の安全を図るために、海流、波浪、海上風の観測・数値シミュレーション・機構解明・予測研究を行っています。日本近海を流れる黒潮の膨大なエネルギーを直接利用するためには、流れの特徴を海洋学的な観点からだけでなく、工学的に利用できる情報として表現する必要が有ります。衛星合成開口レーダー画像や高解像度シミュレーション結果から、例えば、カルマン渦、内部波ソリトン、島捕捉波など、力学的に興味深い島周辺の複雑な流れの現象について新しい見解を得ることが出来ました。また、異常波浪（フリーク波、ローグ波）の発生機構解明と船体応答解析のため、スーパーダウンスケール波浪モデル、非線形性を考慮した造波実験、ステレオカメラによる波高計測などを行っています。弱非線形波動の素過程に関する研究がベースですが、強い非線形性にも着目しています。そして、波力・海流発電の実現のためには、観測・シミュレーションに基づき、資源量・発電機性能評価を行い、規準の策定に産官学連携で取り組んできました。これらの知見は、帆主機従の大型貨物船の運航計画やセーリング競技等への応用に活かされています。そして、北極海や台風・爆弾低気圧下の波浪など、新たな脅威に関する研究を始めています。

高度情報化社会の発達により従来までは分析が困難だった、膨大な社会データを分析することが可能となってきました。このような、大規模な社会データに対して、データサイエンス、人工知能の技術を用いて、人間社会が持つ本質的な性質を明らかにし、新しい社会をデザインすることを目的として研究を行っています。研究対象は、WEB・ソーシャルメディア・観光情報・企業組織など、あらゆる社会データです。

我々の身の回りには、詳細が解明されていない現象が多くあります。それらの現象を物理シミュレーションを用いて解明し、新しいシステムの構築およびデザインの最適化を行う研究を行っています。これまでに、津波の遡上、船体周りの流れ、船体運動などを汎用的にまた効率的にシミュレーションする技術を開発しました。数値計算を活用してより安全で豊かな社会の実現に貢献する研究を行います。

持続可能な社会の実現に向けて、高効率な資源循環を実現するための技術開発を行っています。リチウムイオン電池などのE-waste、廃プラスチック、コンクリート廃材や製鋼スラグなど多様な廃棄物を対象として、粉砕から分離選別、有用元素の抽出に至る最適なプロセスの構築を産業への応用を前提として進めています。また、海底鉱物資源 (レアアース泥や海底熱水硫化物鉱床) の選鉱・製錬技術の構築により、フロンティア資源開発を後押ししたいと考えています。鉱山廃水や工業排水からの重金属除去や、二酸化炭素の人工固定といった環境に関わる技術開発も行っており、“環境に配慮した資源処理技術”の体系化を目指しています。

福島第一原子力発電所の事故を二度と起こさないために、何ができるでしょうか？　まずは、燃料溶融を伴う「シビアアクシデント」現象を解明する事が必要です。熱流体の挙動や材料、化学反応など非線形な複雑現象を解明する事で、世界の原子力発電所の安全に貢献できます。また、燃料溶融を起こさない高温ガス炉などの次世代原子炉に関する研究や、福島などの原子炉の廃炉に関するシステム研究を進め、世界の将来に大きく貢献する研究を進めています。研究ツールとしては、高輝度レーザーや10万分の1秒を記録できる超高速度カメラなどを駆使するとともに、様々なシミュレーションコードを用いた研究を進めます。机の上ではなく、現場中心主義で世界の現場を駆け巡る研究を進めています。研究室のもう一つのキーワードは「ビジュアリゼーション」可視化です。見えないものを見えるようにする可視化は、研究の基盤でもあり、研究の目標でもあります。研究室メンバは外国人の割合が50％を超えており、国内留学状態です。自ら新しい分野を開拓する「トレイルブレーザー」となる人材を育成していきたいと考えています。

"地球の鉱物資源は、地球が誕生して以来46億年間の海洋環境の変動や地殻の進化によって生成した、まさに地球の進化の産物と言えるものです。地球史の初期に縞状鉄鉱層ができたのは、マントルが今よりも高温で鉄に富んでいたからです。明治の日本の発展の礎となった別子鉱山は、現在とは全く違った無酸素の深海が発達することによって生成したようです。地球の進化の謎解きをすることによって有用元素の濃集メカニズムを解明し、日本の最先端産業に欠かせないレアメタル（特にレアアース）資源などを確保するための探査指針を得たいと日夜研究に励んでいます。またグローバルな環境問題を解決するために、地球表層で堆積した堆積物（堆積岩）に残された地球化学的証拠を解読し、さらに海底に噴出した火山岩と海水との化学反応やそれに伴う物質収支を考察して、地球表層環境変動の本質に迫りたいと考えています。また大気の二酸化炭素濃度の上昇による地球温暖化に歯止めをかけるための方策として、海嶺近傍の海洋地殻中に二酸化炭素をシンクさせることを提案しています。
"

宇宙開発に民間資本の活動は既に不可欠で、ベンチャー企業の数も一気に増えました。世界は月・小惑星・火星開発に向かっています。あと5年後に建設が始まる月周回の国際宇宙ステーション（月軌道プラットフォームゲートウェー）は、商業利用の拠点にもなるでしょう。地球外天体の開発は、新たな経済的価値の創造が勝負となりますが、そこには天体の組成や環境など正確な科学的知識が不可欠です。私たちはJAXAやNASAの惑星探査の成果を背景として、惑星科学に資源工学やAIの要素を含めた宇宙資源工学の研究をしています。まだ生まれたばかりの新しい分野ですから、面白い研究テーマは無限にあり、ビジネスチャンスもたくさんありそうです。起業したい人、新しい技術を創成したい人、研究者として世界で活躍したい人を募集中です。

地球や月・火星などの地下構造をイメージングする探査技術と、地下の動きを捉えるモニタリング技術の開発を行っています。地下の状態を捉えることがCO2地中貯留や地熱といったCO2削減やエネルギー開発にきわめて重要です。当研究室では、独自に開発した超小型震源装置を活用し、低コストで連続的に貯留層をモニタリングするシステムの構築に取り組んでおり、CO2地中貯留プロジェクトへの実用化を目指しています。また、防災に貢献すべく、日本列島全域で発生する地震や火山活動を予測するモニタリング技術も開発しています。近年、探査技術は地球だけでなく、宇宙での資源開発や基地建設でも求められるようになりました。当研究室では、宇宙探査向けの機器開発や宇宙で取得されたデータの解析も積極的に行っています。このような探査技術・モニタリング技術は、近年の機械学習等を利用したデータ解析手法、成長の著しいセンシング技術、GPUなどによる計算環境の大幅な向上に支えられ、加速的に進歩しています。

エネルギー資源の枯渇や供給途絶などの構造的・偶発的リスク、および環境制約の下で、エネルギーの安定供給を確保することは、経済・社会活動を維持する上で重要な課題です。とくに東日本大震災をうけ、エネルギーの上流から下流(生産・調達、輸送、配送、需要端)にわたるシステム全体の強靭化を通じて、エネルギー安全保障を確保することの重要性が再認識されています。様々なリスクや制約の下で、エネルギー安全保障問題の解決に役立つ方策を考えるには、エネルギー・環境技術のみならず、内外のエネルギー情勢や経済学などを幅広く理解し、俯瞰的に分析することが必要となります。当研究室では、エネルギー問題の本質を工学的視点、社会科学的視点から学際的に理解した上で、様々な数理的手法(数理計画法、計量経済分析等)を用いて計算機上にエネルギーモデルを構築し、その数値シミュレーション分析を通じて、その解決に資するエネルギー・環境技術の最適導入戦略や、エネルギー政策の分析に従事しております。数理的分析に興味があり、エネルギー問題に旺盛な好奇心をもつ人を期待しています。

エネルギーシステムと環境問題の現状をさまざまな側面から包括的に捉えるとともに、これらを取り扱うシステム手法を示し、環境調和型社会の形成に寄与する研究を行います。特にエネルギーを有効に利用することを念頭においた俯瞰的視点による学際的な研究を行っています。研究においては明確な問題意識を持つことから始めて、問題解決のために何が必要であるかを自ら考えることを心がけてほしいと思います。

テクノロジーの発達ー1980年代に端緒を開く衛星観測や2000年のArgo計画ーに伴い、人類が取得する海洋情報は飛躍的の増えました。しかしながら、海洋を知るだけでなく、利活用するという視点を持てば、海洋情報はまだまだ乏しいと言わざるを得ません。フロンティアである北極海での現場観測や、海洋情報を得るための海洋観測機器開発、海洋数値モデルや衛星データの利活用に取り組んでいます。

5GからBeyond5G へのサイバーインフラの進化
今後2030年頃の実現をめざすBeyond5Gの情報基盤技術や応用技術（VR/AR/MR、遠隔監視制御・自律協調制御など）の研究開発を行う。第5世代モバイル通信（5G）の特徴である大容量・低遅延・多数接続などの通信品質のさらなる向上だけではなく、情報通信の低消費電力化や安全性・信頼性の飛躍的向上、機械学習・AIにより障害を予測・自動修復をする自律性や、宇宙・海洋など未開拓領域への拡張性を高度化する研究開発を行う。また、ローカル5Gと呼ばれる、通信事業者ではない一般事業者が電波利用免許を取得し5Gの最先端の情報通信を自ら提供する施策を利用して、社会課題解決、および、それを支える次世代サイバーインフラの研究開発を行う。

データ駆動型設計
機械学習と計算力学を利用した産業製品の設計方法を研究しています。計算力学により機械製品の強度などの特性を計算します。多くのタイプや形状に対して計算を行ない、その結果を機械学習を用いて分析することで、良い設計に共通する特徴を抽出したり、最適な形状を見出すことを目指します。
データ駆動設計では特に三つのアプローチを研究しています；特性を事前に予測する性能予測、仕様を満たす形状を見出す形状創出、形状を微修正する形状修正です。それぞれ機械学習の回帰モデル、生成モデル、強化学習を用いています。

レーザーに代表される光、加速器に代表される量子ビームは社会生活・先端科学技術を支える基盤です。医療・産業・研究・インフラなど幅広く利用されており、それぞれの目的に合ったシステムとして用いられています。光・量子ビームは光科学・材料科学・加工技術・電気回路技術・真空技術・情報処理技術など幅広い分野の技術を結集することで成り立つ複雑なシステムです。この分野において新たなシステムを創成し、人々にさらなる豊かさと知見を生み出す基盤を創出することを目指しています。

新たな制度や技術が社会に埋め込まれたときに社会全体はどのように姿を変えるのか、予測するのは困難ですが、工学にとってたいへん重要な課題です。このような課題と向き合うために、都市動態や交通システムをメインターゲットとした社会シミュレーションに関する研究に取り組んでいます。同時に、大規模な問題にチャレンジするため、高性能計算技術の活用にも力を入れています。

複雑系の科学は、自然、物質、生命、社会、経済といったあらゆる事象を取りこみ展開していく、新たな「知」のパラダイムを創るための21世紀の科学だと言われている。複雑系の解析手段として、離散ミクロモデルを用いたコンピュータシミュレーションはもっとも有効になりつつある。私の研究室は、複雑流体、金融市場及び腫瘍発生という３つの方向で研究を進めています。

<p>エネルギー問題解決の切り札と考えられている核融合の実現に向けて、1億度のプラズマを閉じ込める核融合炉の炉材料とプラズマの相互作用が重要な課題となっています。核融合炉においてプラズマと材料が相互作用する領域（ダイバータ）では、最も融点が高いタングステンが高密度の水素やヘリウムからなるプラズマにさらされることになります。特にヘリウムは、タングステンの内部に入り込み、小さな泡（ナノバブル）を作り材料の劣化を招き、ある条件が満たされるとファズと呼ばれる綿毛になってしまうことがわかっています。この綿毛化が起こると材料が極めてもろくなり材料の寿命を劣化させるのみではなく、炉内で許容量が決まっている水素の同位体を多く吸蔵してしまう可能性があります。このようなプラズマ材料相互作用の研究を、ダイバータを模擬するプラズマ実験装置を用いて、プラズマ照射実験を行うとともに、プラズマの特性を診断する手法の開発を行います。また、ファズ金属や金属酸化物を用いて、高活性な光触媒材料の開発など機能性材料の創成を行います。</p>

物流分野では、トラックや船舶の自動化・自律化、トラックの隊列走行などの新技術導入が進んでいます。本研究室では、物流分野での新技術導入により高度物流システムが実現を想定し、貨物フロー、各輸送手段の運賃、各ステークホルダーの利潤、社会的便益などへの影響を評価するシミュレーションモデルを開発しています。また、物流システムでは荷主、輸送オペレータ、施設管理者など様々なステークホルダーが有機的に結びついているため、モデルではこれらの相互依存関係も考慮しています。開発したモデルを用いて、社会的総余剰などが最大化される社会的に望ましい物流システムのあり方を検討し、社会に提言することが目標です。

エネルギー・資源を「マネー」ではなく「技術」で買う時代です。尖った専門性を身につけていきましょう。

未知なる海洋で活動するには海洋工学の知恵とデータが示唆する実現象、両者の知見を結集することが必要です。着実な専門性と新しいものへのチャレンジ精神をもって主体的に研究に取り組んでもらえるようサポートしていきます。

本研究室では環境現象の物理・化学・生態学的モデリングおよびそれらの統合化による環境影響予測システムの構築を行い、真の環境調和システムの在り方を具体例をもって考えていきます。研究対象はCO2海底下貯留の環境影響評価、メタンハイドレートの生成・分解モデリング、CO2 ハイドレートを用いたCO2 海底下貯留、微細藻類培養フォトバイオリアクターの開発等があります。環境を守りながら海を利用する科学技術に興味のある人、是非一緒に研究しましょう。

絶対に安全な工学システムはありません。工学システムが潜在的に内在しているリスクを定性・定量的に理解することは、システムの安全性に真摯に向き合い、システム利用に関する意思決定を行う際の重要な要素の一つとなります。
原子力発電所のような大規模なシステムでは、リスクとして起こり得る事象は不確かさも大きく多岐に亘ります。これらを定性・定量的に評価するためには論理的な考察が可能な方法論が必要であり、関連する数値シミュレーション技術の開発と、それを援用したリスク評価手法の開発を行っています。
また、リスク評価から得られた情報にはどのような性質があり、意思決定にどのように関わるべきかを考察、検討することで、意思決定過程において効果的にリスク情報を活用できる素養を持った人材の育成を行っています。

異なる物性を持つ流体が混在する混相流は、原子炉をはじめとした工業分野や自然環境、人間の体内等、様々な時空間スケールにて生じる現象です。特に、気体と液体により形成される気液二相流の理解は、次世代原子炉や、熱交換機器、化石燃料輸送系等といったエネルギー・化学システム系統の設計や、安全な運転に重要となります。研究室では、混相流を軸とした実験・計算・理論の多角的なアプローチにより、次世代原子炉R&Dや産業技術イノベーションに向けたモデル開発を行います。国内プラント、電子機器メーカー、電力会社との共同研究をはじめ、国内外の研究室との交流を積極的に推進しています。

地球最後のフロンティアとも言われる深海に眠る鉱物資源「レアアース泥」や「マンガンノジュール」は、社会の持続的発展を支えることのできる新たな資源として注目されています。その効率的な探査・開発の鍵となるのは、それらがいつ、どこで、どのようにして生まれたか、つまり成因を解明することです。そこで、光学・電子顕微鏡によってフロンティア資源の物質的実体を明らかにし、さらに微化石分析や同位体分析を駆使して生成年代を決定する研究を実施しています。鉱物資源は大気、海洋、大陸、生物などの地球の構成要素が複雑に関わり合う「グローバル物質循環システム」の中で、さまざまな物質が循環し、有用元素が集まった結果生まれたものです。この巨大で複雑なシステムの中に、鉱物資源生成の支配要因を見出すことが、この研究の核心です。それを明らかにすることで、フロンティア資源の生成に適した、地形、年代、環境といった条件を制約し、さらには広大な地球から探査海域を絞り込み、効率的に資源を見つけ出すための新たな探査指針を打ち出すことを目指しています。

「ビックデータ」の時代と言われていますが、ビックデータから社会や企業経営にとって価値ある知見を引き出すためには、先端的な情報工学・ウェブ工学の知識だけでなく、社会や市場を深く理解し、分析のための仮説を立案する能力が欠かせません。工学と市場・社会双方を理解する学生を育てたいと考えています。

持続可能性といわれると地球温暖化などがすぐに頭に浮かぶかもしれませんが、昨今枯渇性資源の使い方がその制約条件ではないかという懸念が改めて高まってきています。鉱山からリサイクル、また法制度から消費者行動まで多様な側面からより持続可能な資源利用を具体的に社会実装するための研究を進めていきます。

物流研究は、現実に起きていることへの理解、モデリング・データハンドリング技術、そして経済等の背景知識が総合的に要求される分野です。これを地球規模で包括的に俯瞰するという試みに一緒に挑戦していければと思います。

環境拡張型産業連関分析により、市民の日常の生活で不可欠な商品・サービスについて、生産から消費されるまでのライフサイクルを通して用いられる多大なエネルギーを追跡することができる。そして、全ての消費に由来する環境影響は人類が地球に踏まえた「足跡」とみなすことができる。ビッグデータ時代を背景として機械学習などのデータ分析手法を用いて、共通な消費パターンまたはライフスタイルを持つ人口の特徴を抽出する研究を展開している。特に少子高齢化の時代に、人口属性の再分類によって特定の消費行動にカスタマイズした低炭素行動を普及させる研究が出来ればと思います。

「資源」とは、我々が経済的に採取・利用することのできる、有用元素や化合物の濃集体です。私は特に、レアメタル・レアアースを高濃度で含む海底鉱物資源を主なターゲットとし、化学分析・統計解析・数理モデリングなどの手法を用いて、自然界で何故そのような元素の異常濃集が生じるのかを明らかにしたいと考えています。資源が生まれるメカニズムの解明によって、有望な資源がどこにあるのかを理論的に絞り込むことができれば、広大な海洋に眠るフロンティア資源の効率的な探査につながります。また、地球表層における物質循環の観点から、気候変動問題に関する研究も行っています。特に、人類による化石燃料の燃焼のような、急激かつ大量の炭素放出に対して地球システムが元に戻ろうとする「負のフィードバック」の応答特性を定量的に理解したいと考え、過去の温室地球の痕跡を記録した深海堆積物の化学分析・データ解析や地球表層における元素循環のシミュレーションを行っています。「社会の持続的発展に必要な資源の確保」と「後世への豊かな地球環境の保全」という、人類が抱える2つの重要課題の解決に貢献したいと考え、なるべく俯瞰的な視座を意識しながら日々研究を進めています。

ウェブは、技術・経済・社会が一体となって急速に進化しています。さまざまなイノベーションが、ウェブを通じて起きています。この分野でも日本から世界に通用する研究ができればと思っています。

本研究室では、主にコンピュータを利用したシステム工学における様々な手法を用いて、特にエネルギーシステムの計画、解析、評価に焦点をあてた研究を行っています。具体的には、コンピュータ上に大規模数理計画問題として構築した世界エネルギー経済モデルを用いて、各種のエネルギー供給技術の導入可能性の評価や、エネルギーセキュリティーの向上策や地球温暖化対策などのエネルギー政策の経済性評価などを試みています。また、ゲーム理論や金融工学、そしてマルチエージェントシミュレーションの手法を用いて、電力市場の制度設計や、エネルギー調達の最適戦略立案などのエネルギーマネージメントの研究も行っています。全世界を対象にした今後100年間のエネルギー問題や、まだ実現されていない社会制度等を対象にするため、研究を進めるにあたっては、経済学などの工学以外の学問分野への関心と、異国の遠い将来をも慮る強靭な想像力が必要となります。

力学シミュレーション、最適設計をベースとして、その人工物と人間との相互作用を研究しています。スポーツの動作は、スポーツ用具と人間が相互に作用をしあう人工物と人間の連成系で、単に力学的なダイナミクスにとどまらず、個人差の考慮、心理的要因などが複雑に連成する問題です。個々にあった用具や動作の最適設計技術、ミスをしにくいロバストな設計技術を研究しています。 また、長期運用する人工物においては環境対応性、経年劣化に対する安全性が大きな問題となり、その社会における役割も考えたライフサイクル設計を行う必要があり、社会に適合した構造物の最適設計を行っています。

粉体の数値シミュレーションに関する研究を行っています。粉体は身近なものであり、製薬、化粧品、電池など、その応用事例を数え上げたら枚挙に暇がありません。特に、産業応用を目的とした粉体が係わる新しい物理モデルを開発しています。さらに、シミュレーション結果のリアルな可視化も追求しています。また、産学連携に熱心に取り組んでおり、産業の課題解決に挑戦しています。研究を通して、自ら開発した技術が産業に還元されていくのを実感できます。

HPC (High-Performance Computing) は、複雑人工物の設計や、自然界のダイナミックな挙動の予測に不可欠な技術となっています。ハードウェア性能の向上ともに、計算科学の発展は日進月歩でとてもエキサイティングです。機械、建築、電気、土木、など幅広い産業分野で必須の基盤技術として、多くの企業と共同研究を進めています。また、社会システムや個人の価値観をも取り込めるようなシミュレーションにも挑戦しています。

物理・生命原理や世界の成り立ちの理解は、新しい量子計測・センシング技術・イメージング手法の発明によって拡張されてきました。研究室では、光・原子核・電子などの様々な量子計測を高度化し、これまでにないセンシング手法を生み出すことで、複雑なシステムを理解し、原理を解明することを目指しています。またこれらの量子センシング技術は、システム・装置化することで悪性腫瘍の早期診断や治療などの医療技術として役立たせることができます。一緒に新しいアイデアを考え、実際に利用できる工学技術として実現し、新たな原理・現象を発見できる研究を進めていければと思います。

(1)原子力システムにおける物質挙動と人・組織との相互作用のモデリングと
(2)原子力安全向上に資する材料の開発、を研究テーマに掲げています。

テーマ１：社会インフラは、ライフサイクルを通じて保全し、性能向上を図ることが重要です。原子力発電所の場合、厳しい安全規制を受けることや、炉心近傍で使用される物質が放射線によって劣化することも考慮する必要があります。研究では、数十年相当の劣化や事故等を実験室レベルで再現し、プラントの性能や安全性を評価するための一連の仕組みを設計します。その過程で、特殊なハードウェアを含む複雑システムのマネジメントに必要なスキルを身に着けます。このテーマには規制制度や安全文化等の（いわゆる文系的な）アプローチから取り組むことも可能です。

テーマ２：革新的な製品の基盤になるのは革新的な材料・素材です。耐震性能の高い（又は可搬式の）核分裂炉を創るため、軽量化可能で照射劣化しない材料の開発を進めています。わずかに組成を変えた合金を微量ずつ膨大な数試作して、微小試験技術を使って系統的に測定することで、効率的にデータ駆動型の合金設計を目指します。様々な電子顕微鏡、加速器、ナノインデンテーション等の実験設備、計算状態図等のシミュレーション技術、実験データを使った機械学習等の中から学生の興味に合う部分を割り当てます。

研究室ではなるべく学生の興味を優先した活動ができるように心がけています。希望する学生には原子力関係の国際機関でインターンシップを行ったり、研究成果を国際標準化するための活動に参加したりする機会も提供します。多くの学生は、卒論の成果を学会等で発表しています。

人間が生活するために、地圏（地表や地下空間）では様々な開発行為がなされています。「環境・エネルギー」に関して、環境保全、廃棄物処理、固体資源やエネルギー開発など様々な面で地圏開発と関連があります。地圏の開発に関する研究分野のうち、(1)都市部での高度地下利用に関する研究、(2)エネルギーの安定供給を目指したエネルギー貯蔵技術に関する研究、(3)斜面など岩盤崩壊の予知に関する研究、(4)地殻材料の力学的性質の解明に関する研究、(5)開発機械と地殻材料（岩石・土質）のインターフェース（相互作用）に関する研究、(6)廃棄物の処分や有効利用に関する研究、などを原位置・室内試験、数値解析によって研究を行っています。最近では、岩盤が崩壊する際に発生する電磁波を観測することによる斜面崩壊や地震の予知や、建設発生土やPETボトルをコンクリートに再利用する研究開発、海底熱水鉱床の開発なども行っています。

放射性廃棄物、特に、高レベル放射性廃棄物の地層処分は、今後の原子力利用の継続の有無に関わらず、解決すべき課題です。そして、その実現のためには、百万年にもわたる超長期、廃棄物を安全に隔離する多重のバリアシステムを設計し、その挙動を評価する必要があります。このような処分システムの実現は、スクラップ＆ビルドに基づく通常の工学製品の設計とは全くことなる工学問題です。
研究室では、地質環境を含む処分システム内の放射性核種の化学挙動の解明を通して、処分の信頼性向上に貢献することを目的とした研究を展開しています。地下環境中には、核種と相互作用する様々な物質が存在しているため、核種がとりうる化学形は多岐にわたります。そのような核種が経験する反応をX線やレーザー光、そして，中性子などをプローブとして読み解き、モデル化していくことで、処分の安全評価に繋げていきます。また、このような研究を通して得られた知識・ノウハウを、福島第一原子力発電所事故由来した放射性核種による汚染や一般の有害物質による環境問題の解決へと展開させていきます。

地球規模の課題や原子炉事故を受けて、システムの安全を支える材料の重要性は高まっています。私たちは、将来のエネルギー源として期待される核融合炉や新型原子炉の開発、および原子炉の安全性向上に資する材料研究を進めています。極限環境における鉄鋼や金属材料の劣化のメカニズムを、微細組織分析と機械強度測定から解明し、材料開発に結びつけています。

環境・エネルギー・資源問題の解決、さらにはグリーントランスフォーメーション（GX）と持続可能な開発目標（SDGs）の実現に向けて、汎用移動体や風車等の超軽量化・量産化に寄与できる炭素繊維強化プラスチック（CFRP）をはじめとする新しい構造材料の特性評価・制御と社会実装に関する研究を行っています。CFRPの複雑な内部構造は材料特性に強く影響し、伝統的な力学モデルでは特性が予測できず、CAEによる寿命評価が困難で、社会実装が大きく制限されています。現状を打破するため、材料力学の知識とマルチスケール三次元X線CTなどの最新技術を融合し、成形プロセス・内部構造・力学特性において総合的・包括的な研究を展開しています。さらに、確率の視点から、統計学や機械学習の手法を用いて材料特性のバラツキの予測・制御を実現し、迅速な産業実装を目指しています。また、理論の精緻化を注目しながら、社会実装という目的を見据えて理論の適切な近似化も把握して、アナリシスとシンセシスの二つの視点から研究を行います。研究を通して、新たな分野へ新素材を適用するための学術的基盤の構築に参与し、広く展開している国際共同研究にも積極的に参加して、当該分野に寄与できる高度なグローバル人材の育成に目指したいと思っています。

資源循環を実現するための高度分離技術およびプロセス開発
資源循環型社会の構築は、SDGsの12番目の目標に明記されるように、世界的な課題の1つです。カーボンニュートラルを支える電池や太陽光パネル、マルチマテリアルの経済性のある資源循環プロセス構築を目指し、機械的・電気的な単体分離、物理選別、湿式および高温プロセスなどの化学的分離を最適に組み合わせ、新規分離技術またはプロセスを構築します。分離の評価には、高速カメラ・顕微鏡による直接観察や、X線・磁気分析を駆使した固体分析や溶液分析、ゼータ電位測定やAFM測定を駆使した界面分析などを駆使して、学術的な深化を目指します。将来的には、それら分離特性を製品製造にフィードバックし、社会を資源循環型社会へと変革することを目指しています。

人類の生活は様々な生態系サービスの上に成り立っています。生態系の持つ多様な機能をできる限り保全するとともに、劣化した生態系の修復、望ましい生態系の積極的な創出を図ることが必要です。特に、地球表面の約7割を占める海洋は、地球の気候、食料、エネルギーなどの問題に非常に重要な役割を担っています。本研究室では、人間活動の海洋環境への影響、海洋や沿岸域における生態系の保全・修復・創造技術、生態系の変化と社会システムの関連を解析・評価するための研究に取り組んでいます。手法としては、海の流れや生態系、それに関わる人間活動等をモデル化し、コンピュータ上でシミュレーションを行うことによって、物質の循環がどうなっているのかを調べたり、人類の活動によって海の環境に将来どのような変化が起こるのか、また逆に海洋を利用することによって社会や経済にどのような変化が生じるかを予測・分析します。

人類が直面している資源問題、環境問題を解決していくためには、地球をより良く知る必要があります。鉱物資源の形成は、地球のダイナミックな活動の結果と捉えることができ、資源がいつ、どこで、なぜ、どのように形成されたのかを知ることは、資源問題の解決のみならず、地球の活動とその結果としての表層環境の変遷を理解することにつながっています。
鉱床が形成されたプロセスと形成環境の手掛かりは、鉱床に関連した鉱石・岩石の化学組成に残されています。私は，様々なタイプの鉱床を化学的手法を用いて解析することを専門としており、レアメタル・レアアースをはじめとしたこれらの鉱石・岩石の化学組成を測定することで、元素の挙動を明らかにし、鉱物資源の成因を解明しようとしています。そして、このような鉱物資源の研究を通じて、地球の理解を深めていきたいと考えています。
現在、特に注目しているのが海底鉱物資源です。地球表面の7割を占める深海底には，多様な海底鉱物資源が豊富に存在することが知られており、我が国が持つ広大な排他的経済水域内にも、多くの海底鉱物資源が眠ると期待されています。しかし、その開発には探査や採掘などの課題を克服する必要があります。海底鉱物資源の効率的な探査法を確立することで、開発に資するとともに、分布の規則性やその背後にある地質学的な要因を明らかにし、資源形成のメカニズムを解明しようとしています。

システムの目的・機能・振る舞い・利害関係やサブシステム間の関係性を記述する方法論の構築、社会や産業における大規模かつ複雑なシステムの挙動をシミュレートするモデルの開発、複雑なシステムの問題を解決するための異分野の専門家間の深いコミュニケーションとコラボレーションを支援するチームワーク環境の構築という3つの項目に取り組んでいます。

様々なデータが溢れている…　しかし、誰かがビッグデータをドンと用意しているわけではなく、殆どは中途半端なデータがあちこちに見え隠れしているのが現代社会です。様々なデータ、ニュース、自分の知識や経験の新たな関係性を見出し、結合して意思決定に役立てる。そして製品、サービス、街などを創る戦略を生み出してゆく。このような思考と会話のプロセスについての研究を通じて、システム創りのできる「人」を育てています。

ジュール・ヴェルヌが深海に思いを馳せてから百数十年、人類の活動範囲は現に深海へと広がりつつあります。 私たちの研究室では、大水深海底資源の実用化を目指すとともに、海底下へのCO2隔離など、海底利用技術も含めた研究開発を進めています。人類の目指すべき社会を想像し、その実現に向けて最初の一歩を踏み出す、そんな気概を持った学生の皆さんの挑戦を待っています。

高分子材料の放射線照射効果を研究しています。高分子材料は、付加価値を与えるために積極的に放射線照射されることがある一方、放射線環境で使用されると劣化します。実用面だけでなく、基礎的にも放射線効果の理解は重要です。物質が放射線に照射されると、どの物性がどのくらい変わるかは、放射線の種類、エネルギー、環境要因等に大きく依存します。種々の放射線を照射し、様々な特性変化から、放射線効果を解析しています。

「データ流通エコシステムのダイナミクスの解明と制度設計」
異分野のデータを交換・取引するデータ流通市場及びそのエコシステムが次世代イノベーションの源泉として注目される一方、データ・法規制・ヒトの動的な相互作用の解明とそれに基づくルール作りは喫緊の課題です。本研究テーマでは頑健・安全なデータ流通市場とエコシステムの自律的成長に寄与する要素の創発的作用を解き明かし、市場整備のための制度設計に挑戦しています。

「未観測事象のデータ化支援技術の開発」
価値あるデータの流通と共有は行われつつも、未だ観測されていない事象を如何に観測し、データ化するのかという方法論と技術は未整備です。データを取得する人間の認知プロセスを集合知化することで、目的に応じたデータの収集・情報化・意思決定支援技術の開発を目指しています。

「自然」と「人間」が相互に及ぼし合う影響の把握と理解を目的として、自然界の環境情報を効率的、定量的に得るための新しいコンセプトの環境計測技術と情報処理技術の開発及び、社会への実装を進めています。再生可能エネルギーを利用する発電施設の導入や水産・観光・鉱物資源などの有効利用に付随する開発、地球温暖化などの気候変動に伴う環境の変化は世界共通の課題として認識されています。SDGs(Sustainable Development Goals)を掲げるこれからの国際社会において、施策の制定や多様なステークホルダー間で課題を議論する際に、客観的な環境データを充実させることは最も重要なアプローチの一つであり、そのための環境情報計測の重要性は、今後益々高まっていくと感じています。将来に向けて、責任感のある持続的な開発や自然環境の保全・修復などが適正に進められるように、環境情報計測の立場から真摯に取り組んでいきたいと思っています。

量子力学の原理を最大限利用して、新たな情報処理を行う「量子情報」の分野が著しく発展しています。このうちゲート型の量子コンピュータは量子ビットの原理実証から実用のための拡張化が求められる状況になっており、まさに工学の出番と言えます。我々はイオンを制御することで情報処理を行うことを目指しています。この技術を利用して、さまざまな応用を展開していきます。

日本を取り囲む海洋は、海洋エネルギーや海洋資源など、膨大なポテンシャルを秘めています。今後、日本周辺の海洋の利活用や開発がますます進展する中、その基盤となるのが船舶や海洋構造物などの浮体技術です。波の挙動を理解し制御することが、安全な海洋利用や技術開発の鍵となります。特に、巨大波中の浮体の挙動といった安全性を脅かす現象は極めて複雑で非線形です。大型水槽施設での浮体模型実験などを通じ、このような現象の解明に取り組んでいます。波浪やその中での浮体応答を理解し、解明していくことで、安全な海洋の利活用や開発に貢献していきたいと考えています。

プラズマの磁場閉じ込め実験を基盤とした研究を進めています。エネルギー問題が今世紀、ますます深刻になっていくことは想像に難くありません。核融合はこの問題に対する考え方を根本的に変えることを可能とするものです。核融合を起こすためには１億度を越える温度が必要で、燃料となる水素は「プラズマ」という電離した気体になります。このプラズマは生物ほどではないにしろ大変な複雑系ですし、核融合炉という工学システムもしかりです。１億度のプラズマを作るだけならできているのですが、核融合エネルギーの実現に向けて、まだまだ深い科学的理解（ものの見方）を獲得し、極限環境での高度な制御技術（ものの転がし方）を確立していかねばなりません。そのため、大型ヘリカル装置実験（岐阜県土岐市）を中核として、非線形性に満ちたプラズマの振る舞いを予測する物理モデルの構築と燃料サイクルなどのシステムダイナミクスの制御に取り組んでいます。

データを活用した実践的な社会システム・サービスの設計の研究を行っています。エネルギー、物流を軸として、金融、情報、経営な視点を含む幅広い視野の研究に興味のある仲間を募集します。

画像を応用したシステムの異常検知・診断の技術の開発と、医療と工学の融合分野としてして医用画像技術の開発を行っています。①原子力発電所等における監視カメラ動画像時系列データ解析を用いた内部脅威者妨害破壊行為の検知技術、②各種センサ信号の時系列解析による異常発生の予兆段階での検知、③放射線治療装置Ｘ線画像解析を用いた腫瘍位置＆形状追尾型放射線治療システム

深層学習・機械学習の本質はデータを使った入出力のモデル化ですが、General Purpose Technologyと言われることもあるように、非常に多くの領域に影響を与えています。日々生まれる新しい技術を活用した応用研究、また応用研究に根ざした次世代の基礎技術の開発を行います。