筑波大学計算科学研究センター（以下本センター）では、JCAHPC が運用するスーパーコンピュータ Miyabi（Miyabi-G: 1,120 ノード、GH200、78.8 PFLOPS, Miyabi-C: 190 ノード、Xeon CPU Max 9480、1.3 PFLOPS）及び本センターが運用するビッグメモリスーパーコンピュータ Pegasus （150 ノード、SPR、H100、不揮発性メモリ、8.1 PFLOPS） 、ユニファイドメモリスーパーコンピュータ Sirius (PACS12.0)（24 ノード、4×MI300A、11.9 PFLOPS）について、 Miyabi の 4%、 Pegasus、 Sirius の 10%を目安とした計算機資源を、 全国共同利用機関における社会貢献の一環として計算科学／工学、AI for Science/Engineering の推進のため産業利用に供することといたします。
応募に際しては以下のページをご確認ください。
筑波大学計算科学研究センター生命科学研究部門では、山口兆先生の特別講義を開催します。
お気軽にご参加ください。
題目：高原子価遷移金属オキソ結合の理論と生体関連酸化反応の学理解明：光合成水分解反応機構解明を目指して
講師： 山口 兆 先生（大阪大学量子情報・量子生命研究センター(QIQB））
日程：2026年３月19日（木）10:10~11:25（2限目）
場所：計算科学研究センター 会議室A
概要：高原子価遷移金属オキソ結合（M=O）のオキシルラジカル性（・M-O・）の起源を軌道対称性の破れの理論により解明し、P450、TauDなどの酸化反応機構解明への適用例を紹介する。さらに、高原子価・Mn-O・の関与する光合成水分解４電子酸化反応の学理解明の現状を解説する。
対象：理工学群および生命環境学群の学部生、大学院生、研究員、教員
世話人：庄司 光男
2026年3月16日
国⽴⼤学法⼈筑波⼤学
国⽴⼤学法⼈茨城⼤学
国⽴⼤学法⼈神⼾⼤学
国⽴⼤学法⼈東海国⽴⼤学機構名古屋⼤学
学校法⼈沖縄科学技術⼤学院⼤学
多くの光合成細菌にとって酸素は有害ですが、海洋性紅色非硫黄細菌は酸素存在下でも生育できます。この細菌において光合成を担うタンパク質複合体の構造をクライオ電子顕微鏡で観察したところ、新たな膜タンパク質を発見し、酸素存在下でも効率よくエネルギー変換できる仕組みの一端を解明しました。
光合成細菌は光合成の際に酸素を発生しませんが、太陽光エネルギーを高効率で化学エネルギーへ変換する能力を持ちます。また、植物が利用しない近赤外光を利用でき、淡水や海水、温泉など多様な環境に適応しています。中でも海洋性紅色非硫黄細菌 Rhodovulum sulfidophilum は、酸素存在下でも高い環境耐性を持つモデル生物です。しかし、その光捕集・エネルギー変換を担うタンパク質LH1-RC複合体が高効率な光合成を実現する仕組みは未解明でした。
本研究では、クライオ電子顕微鏡を用い、1.8 Åという極めて高い分解能でLH1-RC複合体を解析し、未知の膜タンパク質protein-3hを同定しました。さらに、この膜タンパク質の近傍には、ヘム（鉄を中心に持つ環状分子）に結合していない孤立した鉄が存在することを明らかにし、この鉄が電子伝達の中継点として機能する可能性を示しました。これらの知見は、光合成の理解を深めるとともに、遺伝子改変によるバイオテクノロジー応用や、硫化水素を含む排水処理など環境インフラ維持への貢献につながると期待されます。
Anyone can do dynamic docking, watching molecules bind in motion.
Researchers at the Center for Computational Sciences, University of Tsukuba, have developed an accessible platform to overcome the limitations of conventional static docking simulations, offering new avenues for education, training, and reproducible research in molecular recognition and supramolecular chemistry. Their Distance-Guided Fully Dynamic Docking (DFDD) platform is a cloud-ready simulation framework that enables students and researchers to explore dynamic docking, visualize molecular binding in motion, and understand how host-guest crystal structures emerge from molecular interactions.
Tsukuba, Japan—Understanding how molecules bind is central to chemistry, biology, and drug design. Nevertheless, most existing tools provide either static snapshots or require computational resources beyond the reach of many researchers and students. Molecular recognition is driven by continuous motion, with flexibility and solvent-mediated interactions playing key roles. However, molecular binding is often interpreted from static crystal structures in conventional docking methods, which typically treat molecules as rigid objects, resulting in many binding pathways remaining poorly captured. While the classical molecular dynamics (cMD) simulations can describe these continuous processes, their high computational cost and limited reproducibility constrain their widespread use.
This work demonstrates how realistic binding pathways and crystal-like structures can be accurately captured using short, reproducible simulations that run on accessible cloud platforms, also in the tablet, offering a practical framework with immediate applicability to learning, teaching, and research. Distance-Guided Fully Dynamic Docking (DFDD) reproducibly recovers binding structures that closely match experimentally determined crystal structures, while also revealing transient configurations that are inaccessible using static docking. DFDD achieved faster convergence, higher reproducibility, and substantially reduced computational effort compared to cMD simulations initiated from unbound states.
DFDD eliminates the need for specialized hardware or complex software installation. It is designed to run on widely accessible cloud platforms, such as Google Colab. By bridging static structural models and fully dynamic simulations, DFDD provides a practical educational and research framework, making dynamic docking accessible to all. With DFDD, everyone can watch molecules bind as crystal-like structures emerge from molecular motion. DFDD is freely available at: https://github.com/nyelidl/DFDD.
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This research was supported by JSPS KAKENHI Grant Numbers 21H05269 and 24K20888, the JST-CREST project (Grant Number JPMJCR20B3), and the Center for Quantum Information and Life Science (QiLS) at the University of Tsukuba.
Assistant Professor HENGPHASATPORN Kowit
Assistant Professor Lian Duan
Associate Professor HARADA Ryuhei
Professor SHIGETA Yasuteru
Center for Computational Sciences, University of Tsukuba
GitHub: https://github.com/nyelidl/DFDD
Google Colab: https://colab.research.google.com/drive/1FfTuVSykgsstjzN0nJN0ZQo1_tw0WXSe?usp=sharing
去る3月9日、本年度末で定年退職される朴泰祐教授（高性能計算システム研究部門）へ、計算科学研究センターフェローの称号が授与されました。
朴教授は、計算科学研究センターの前身である計算物理学研究センターの創設時より、センターで開発・運用された数々のスーパーコンピュータの研究開発に尽力され、高性能計算分野における教育・研究の進展に多大な貢献をされました。また、宇宙、物性、気象などのアプリケーション分野との共同研究や多くの国際的な共同研究を推進し、幅広い学術分野の発展に寄与されました。
計算科学研究センターにおいては、2019年度から2024年度までの6年間にわたりセンター長を務め、センターの管理運営ばかりでなく、日本の計算科学の推進において多大な貢献をされました。これらの功績により、計算科学研究センターからフェローの称号を授与されました。
■筑波大学計算科学研究センター フェローの一覧
http://www.ccs.tsukuba.ac.jp/ccs_introduction/teacher/fellow
重田センター長（左）より朴教授へ計算科学研究センターフェローの賞状を授与
計算科学研究センターフェローの賞状を手にする朴泰祐教授
浅野 裕樹 硏究員
地球環境研究部門
浅野さんは、地球環境研究部門の研究者です。都市気候と山岳気象、この2つを主な専門分野にしながら、近年は理科教育の研究にも励んでいます。幅広い興味関心を持つ浅野さんは、多分野において、さまざまな手法を用いた研究を行ってきました。今回は、その中で特に暑熱分野の研究に注目します。
（2026.2.19 公開）
当センターの日下研究室で開発された都市街区気象モデル「City-LES*」は、都市街区内の気温や風速、表面温度などを詳細に再現することができます。
図1：City-LESによってシミュレートされた東京駅周辺の地上気温分布（出典：日下研究室）
しかし、図のような現実の街でCity-LESを利用するには、1つのハードルが存在します。それは、シミュレーションを行う上で必要となる都市の三次元モデルの作成です。具体的には、建物などのデータの取得や処理、LESの実行に至るまでに、GIS（地理情報システム：Geographic Information System）の知識と使用経験が求められ、複雑な工程を踏む必要がありました。
City-LESの利用におけるハードルを下げることは、浅野さんが課題と感じてきた部分でした。その解決の糸口となったのが、竹中技術研究所の藤原邦彦さんが開発した、都市の三次元モデルを生成するPythonパッケージ「VoxCity」です。その大きな特徴は、データの自動取得による利便性と初心者でも扱いやすい操作性の高さにあります。VoxCityの活用により、シミュレーションに必要な土地利用や建物データは、クリック操作で簡単に取り出せるようになりました。都市名や地域を選べば、日本だけでなく世界各国の都市においてもデータ取得が可能となります。
図2：VoxCityによるデータ処理のフロー（出典：Fujiwara et al.(2025)）
VoxCityは、現在公開ページから誰でも利用することが可能。https://github.com/kunifujiwara/VoxCity
浅野さんが国際会議で藤原さんの発表を聞いたことをきっかけに、その技術をCity-LESにも応用できるのではないかと思い、声をかけたそうです。その結果、両技術を結びつけ、City-LESの利便性を高める共同開発へと発展しました。今までの複雑な手作業が大幅に削減され、より効率的にシミュレーションを行うことが可能となったのです。浅野さんは、引き続き暑熱環境評価の研究に取り組んでおり、この開発をきっかけにCity-LESのさらなるユーザー拡大を期待しています。
浅野さんは、City-LESなどの数値モデルを用いた研究だけでなく、観測や被験者実験といった、異なる手法での研究も行っています。Asano et al.(2022)では、筑波大学内における被験者実験を通じて、暑い屋外における歩行時間と知的生産性の低下の関係について示しました。実験の結果、被験者の屋外歩行後のテスト正答率は歩く前に比べて3.6％低下しました。また、女性よりも男性で影響が強く見られることや、睡眠時間が短いほど正答率が下がるといった結果も示されています。
図3：筑波大学内での被験者実験の様子（出典：Asano et al.(2022)）
プレスリリース：https://www.ccs.tsukuba.ac.jp/release20220222/
取材を通じて、最先端のシミュレーション実験（モデル）から実証的な実験（観測）まで、浅野さんの取り組む研究アプローチの幅広さが印象的でした。複数の軸を持ちながらも、探究心を持ってそれぞれを極めていこうとする浅野さんの今後の活動に、ますます期待が高まります。
（文・広報サポーター 野本実奈）
日時：2026年2月24日（火）13:30～16:30
会場：計算科学研究センターワークショップ室
計算科学研究センター 令和7年度年次報告会を行います。本年度も引き続きポスター発表となります。
2026.2.17 更新
| 所属部門 | 氏名 | コアタイム |
| 素粒子物理研究部門 | 藏増 嘉伸 | 13:30-14:30 |
| 素粒子物理研究部門 | 石塚 成人 | 14:30-15:30 |
| 素粒子物理研究部門 | 大野 浩史 | 15:30-16:30 |
| 素粒子物理研究部門 | 秋山 進一郎 | 動画対応 |
| 宇宙物理研究部門 | 大須賀 健 | 14:30-15:30 |
| 宇宙物理研究部門 | 森 正夫 | 15:30-16:30 |
| 宇宙物理研究部門 | 矢島 秀伸 | 13:30-14:30 |
| 宇宙物理研究部門 | 吉川 耕司 | 14:30-15:30 |
| 宇宙物理研究部門 | Alexander Wagner | 15:30-16:30 |
| 宇宙物理研究部門 | 福島 肇 | 13:30-14:30 |
| 原子核物理研究部門 | 中務 孝 | 14:30-15:30 |
| 原子核物理研究部門 | 清水 則孝 | 15:30-16:30 |
| 原子核物理研究部門 | 日野原 伸生 | 13:30-14:30 |
| 原子核物理研究部門 | 宮城 宇志 | 14:30-15:30 |
| 量子物性研究部門 | 大谷 実 | 15:30-16:30 |
| 量子物性研究部門 | 小泉 裕康 | 13:30-14:30 |
| 量子物性研究部門 | Tong Xiao-Min | 14:30-15:30 |
| 量子物性研究部門 | 前島 展也 | 15:30-16:30 |
| 量子物性研究部門 | 萩原 聡 | 13:30-14:30 |
| 生命科学研究部門・生命機能情報分野 | 重田 育照 | 14:30-15:30 |
| 生命科学研究部門・生命機能情報分野 | 谷 一寿 | 15:30-16:30 |
| 生命科学研究部門・生命機能情報分野 | 庄司 光男 | 13:30-14:30 |
| 生命科学研究部門・生命機能情報分野 | 原田 隆平 | 14:30-15:30 |
| 生命科学研究部門・生命機能情報分野 | Kowit Hengphasatporn | 動画対応 |
| 生命科学研究部門・分子進化分野 | 稲垣 祐司 | 15:30-16:30 |
| 生命科学研究部門・分子進化分野 | 中山 卓郎 | 14:30-15:30 |
| 地球環境研究部門 | 日下 博幸 | 13:30-14:30 |
| 地球環境研究部門 | ドアン グアン ヴァン | 15:30-16:30 |
| 高性能計算システム研究部門 | 朴 泰祐 | 14:30-15:30 |
| 高性能計算システム研究部門 | 高橋 大介 | 13:30-14:30 |
| 高性能計算システム研究部門 | 建部 修見 | 動画対応 |
| 高性能計算システム研究部門 | 額田 彰 | 15:30-16:30 |
| 高性能計算システム研究部門 | 辻 美和子 | 13:30-14:30 |
| 高性能計算システム研究部門 | 多田野 寛人 | 14:30-15:30 |
| 高性能計算システム研究部門 | 藤田 典久 | 15:30-16:30 |
| 計算情報学研究部門・データ基盤分野 | 天笠 俊之 | 15:30-16:30 |
| 計算情報学研究部門・データ基盤分野 | 塩川 浩昭 | 13:30-14:30 |
| 計算情報学研究部門・データ基盤分野 | 堀江 和正 | 14:30-15:30 |
| 計算情報学研究部門・データ基盤分野 | サーヴォン・ブー | 動画対応 |
| 計算情報学研究部門・計算メディア分野 | 亀田 能成 | 13:30-14:30 |
| 計算情報学研究部門・計算メディア分野 | 北原 格 | 15:30-16:30 |
| 計算情報学研究部門・計算メディア分野 | 謝 淳 | 13:30-14:30 |
The Center for Computational Sciences (CCS), University of Tsukuba, has solidified a significant partnership with the Korea Institute of Science and Technology Information (KISTI) on January 26, 2026.
KISTI is a national research institute in Korea responsible for the country’s scientific and technical information infrastructure and supercomputing.
Since 2014, CCS has jointly organized annual in-person winter schools and research exchange workshops with KISTI, alternately held in Japan and Korea. During the COVID-19 pandemic, these activities were temporarily suspended or held online.
Building on this renewed agreement, the two institutions will further strengthen information sharing, collaborative research, and encourage academic exchange, mainly in the field of high-performance computing (HPC), and will continue to work together to advance science.
筑波大学計算科学研究センター（CCS）は、2026年1月26日、韓国科学技術情報硏究院（KISTI）との部局間交流協定を締結しました。
KISTIは、韓国における科学技術情報の高度化を支えるとともに、国家スーパーコンピューティング基盤の構築・運用を担う国立研究機関です。
CCSは2014年以降、コロナ禍による一時的な中断やオンライン開催を経ながらも、毎年対面を基本として、KISTIと共同で日韓両国において交互に合同ウィンタースクールおよび研究交流ワークショップを開催しています。
今後も主にHPC分野の研究を軸に、情報交換や共同研究、人材交流をさらに深化させ、両機関が連携して科学の発展に貢献していきます。
1月21日、重田 育照教授（センター長）、朴泰祐教授（前センター長）、ドアン グアン ヴァン准教授（地球環境部門）、ならびにビタノバ・リディア博士（CCS共同研究員、Gate研究所所属）は、マリエタ・アラバジエヴァ ブルガリア駐日大使と会談しました。会合では、筑波大学とGate研究所の更なる連携に加え、イノベーション、研究教育、文化における国境を越えたパートナーシップを通じて、ブルガリアと日本の連携を強化する可能性について意見交換を行いました。
左から、筑波大学計算科学研究センター（CCS）ドアン・グアン・ヴァン准教授、GATE Institute研究員及び筑波大学CCS共同研究員のLidia Vitanova博士、駐日ブルガリア大使Marieta Arabadjieva氏、重田育照CCSセンター長、朴泰祐CCS前センター長・HAIRDESCセンター長
Researchers at University of Tsukuba conducted a three-year observational study (January 2019-December 2021) using a network of live cameras to monitor characteristic clouds around Mount Fuji, including cap clouds, Tsurushi clouds (mountain-wave lenticular clouds), and Hata clouds (clouds similar to banner clouds but meteorologically distinct). By systematically analyzing visual records together with meteorological data, the researchers—for the first time—scientifically verified the occurrence frequency and formation conditions of these clouds, which were previously understood only based on empirical hypotheses.
Tsukuba, Japan—Characteristic clouds, such as cap clouds, Tsurushi clouds (mountain-wave lenticular clouds), and Hata clouds (similar to banner clouds but meteorologically different), are frequently observed in the vicinity of Mount Fuji and are well known to the public. Despite their familiarity, the meteorological mechanisms and environmental conditions responsible for their formation have not been thoroughly investigated. In this study, researchers established a dedicated live-camera observation network surrounding Mount Fuji and conducted long-term monitoring to classify these clouds in detail and determine their occurrence frequency and associated meteorological conditions.
The analysis demonstrated that the dominant subtypes were the “summit-covering” type among cap clouds, the “elliptical” type among Tsurushi clouds, and the “horse’s mane” type among Hata clouds. Although cap clouds and Tsurushi clouds exhibited similar seasonal occurrence patterns, their vertical wind and humidity profiles differed markedly. In particular, Tsurushi clouds were associated with weak vertical wind shear and moist layers at high altitudes. The results confirmed that Tsurushi clouds are primarily generated by mountain waves, which are vertical atmospheric oscillations induced by airflow over topography. However, the influence of airflow convergence downstream of Mount Fuji, as suggested in some previous studies, is relatively small.
In contrast, Hata clouds displayed distinctly different seasonal and diurnal characteristics, occurring predominantly during winter under large vertical wind shear and moist layers at low altitudes. Moreover, these clouds differed fundamentally from the well-known banner clouds observed at the Matterhorn with respect to formation processes and structural features, indicating that Hata clouds constitute a distinct cloud category.
Overall, the study provides the first scientific validation of the characteristics of cap clouds, Tsurushi clouds, and Hata clouds, which have long been recognized but previously understood only through empirical knowledge, based on comprehensive observational data.
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This study was supported by JSPS KAKENHI (grant number: JP23H05494).
2026年度筑波大学計算科学研究センター「学際共同利用」プログラム（MCRP2026）の公募が始まりました。
詳しくは学際共同利用のページをご覧ください。
奮ってのご応募をお持ち申し上げます。
公募締切：2026年1月23日（金）
| タイトル | 講演者 | 所属 | |
| 10:00-10:05 | オープニング | ||
| 10:05-10:55 | 計算光バイオイメージング | ||
| 10:05-10:25 | 脳出血診断に向けた診断システムの開発 | 矢島 秀伸 | 筑波大学計算科学研究センター |
| 10:25-10:55 | 生体組織光学に基づく光治療のin silico評価 | 西村 隆宏 (オンライン | 大阪大学大学院情報科学研究科 |
| 10:55-11:45 | 睡眠ビッグデータ解析・自動診断 | ||
| 10:55-11:20 | Assessment of the Impact of Sleep Scoring on Arousal Detection Using Multitask and Transfer Learning in U-Net Models for In-Home EEG Signals | ネイラ・アルマンザ・ファン・カルロス | 筑波大学国際統合睡眠医科学研究機構 |
| 11:20-11:45 | 神経雪崩解析を用いた新規睡眠ステージ判定手法の開発 | 岡 楓莉 | 筑波大学情報理工学位プログラム |
|
11:45-13:00 |
（お昼休憩） | ||
| 13:00-13:50 | 計算生体分子医科学 | ||
| 13:00-13:25 | クライオ電子顕微鏡データから拓く創薬・生命科学シードの創出 | 谷 一寿 | 筑波大学計算科学研究センター |
| 13:25-13:50 | 生体内環境を模倣する計算モデルの開発と疾患研究への応用 | 原田 隆平 | 筑波大学計算科学研究センター |
| 13:50-14:40 | 3D Surgical Vision | ||
| 2025年度活動中間報告 | 北原 格 | 筑波大学計算科学研究センター | |
| 肘超音波画像に基づく異常検知および診断法 | 赤堀 史津香 | 筑波大学知能機能システム学位プログラム | |
| 2D/3D Registration for Intraoperative X-ray Guidance in Orthopedic Surgery | Pragyan Shrestha | 筑波大学エンパワーメント情報学プログラム | |
| 14:40-14:45 | クロージング |
Molecular simulations can reveal enzyme catalytic mechanisms and functionally relevant dynamics. Simulations can be used as computational ‘assays’ of activity, e.g. to predict drug resistance or effects of mutation, and to inform molecular design and protein engineering. Combined quantum mechanics/molecular mechanics (QM/MM) methods allow modelling of reactions in proteins, identifying transition states, intermediates and catalytic interactions. QM/MM simulations can reveal determinants of catalytic activity: e.g. showing the active site electric field determines carbapenemase activity of class A b-lactamases [1]. Electric fields are optimized in natural enzymes for specific catalytic activities and provide a guide for enzyme design [2]. Electric field calculations and molecular dynamics (MD) simulations can be included in evolutionary enzyme design to accelerate enzyme engineering and design [3]. Evolution, natural and directed, often introduces distal mutations [4]. Dynamical-nonequilibrium MD (D-NEMD) simulations are emerging as a powerful approach to predict distal sites that affect activity, revealing allosteric networks and binding sites, and positions associated with drug resistance [5]. D-NEMD simulations can identify sites for mutation for enzyme engineering [6]. Biomolecular simulations accelerate protein design workflows, complementing other computational design tools, contributing to the design, engineering and directed evolution of natural enzymes and de novo biocatalysts, and of redox proteins for biomolecular electronics. Simulations are also contributing to the emerging evidence that activation heat capacity is important in the temperature dependence of enzyme activity at different temperatures. Simulations identify the dynamical networks associated with evolution of activity and adaptation to different temperatures [4,5,6,7].
1. Electric Fields Are a Key Determinant of Carbapenemase Activity in Class A b-Lactamases. H. Jabeen et al. ACS Catalysis 14 7166 (2024)
2. Solvent channels and electric fields guide proton delivery to the active site of heme peroxidases. R. Suardiaz et al. Angewandte Chemie International Edition e202515743 (2025)
3. AI.zymes–A modular platform for evolutionary enzyme design. L. Merlicek et al. Angewandte Chemie International Edition 64 e202507031 (2025)
4. Epistasis arises from shifting the rate-limiting step during enzyme evolution of a β-lactamase. C. Fröhlich et al. Nature Catalysis 7 499 (2024)
5. Dynamical nonequilibrium molecular dynamics simulations reveal allosteric networks, signal transduction mechanisms, and sites associated with drug resistance in biomolecular systems. B. Balega et al. Molecular Physics 123 e2428350 (2024)
6. Dynamical Responses Predict a Distal Site that Modulates Activity in an Antibiotic Resistance Enzyme M. Beer et al. Chemical Science 15 17232 (2024)
7. Cooperative Conformational Transitions Underpin the Activation Heat Capacity in the Temperature Dependence of Enzyme Catalysis. E. Walker et al. ACS Catalysis 14 4379 (2024)
Coordinator: Kowit Hengphasatporn
＊第153回計算科学コロキウムは中止となりました（2026.1.14追記）＊
第153回計算科学コロキウムを開催いたします。多数のご来聴をお待ちしております。
講演タイトル：Enzyme Mechanism, Dynamics and Evolution — from Drug Resistance to Protein Design and Engineering
講演者：Prof. Adrian J. Mulholland (Centre for Computational Chemistry, School of Chemistry, University of Bristol)
Website: https://mulhollandgroup.wordpress.com/
日時：2026年1月21日（水）9:20-10:05
場所：計算科学研究センター ワークショップ室
言語：英語
Research Interests (proposed wording):
Computational enzymology, QM/MM simulations, reaction mechanisms, enzyme evolution, drug resistance, and computational design of biomolecular systems.
講演内容：
Molecular simulations can reveal enzyme catalytic mechanisms and functionally relevant dynamics. Simulations can be used as computational ‘assays’ of activity, e.g. to predict drug resistance or effects of mutation, and to inform molecular design and protein engineering. Combined quantum mechanics/molecular mechanics (QM/MM) methods allow modelling of reactions in proteins, identifying transition states, intermediates and catalytic interactions. QM/MM simulations can reveal determinants of catalytic activity: e.g. showing the active site electric field determines carbapenemase activity of class A b-lactamases [1]. Electric fields are optimized in natural enzymes for specific catalytic activities and provide a guide for enzyme design [2]. Electric field calculations and molecular dynamics (MD) simulations can be included in evolutionary enzyme design to accelerate enzyme engineering and design [3]. Evolution, natural and directed, often introduces distal mutations [4]. Dynamical-nonequilibrium MD (D-NEMD) simulations are emerging as a powerful approach to predict distal sites that affect activity, revealing allosteric networks and binding sites, and positions associated with drug resistance [5]. D-NEMD simulations can identify sites for mutation for enzyme engineering [6]. Biomolecular simulations accelerate protein design workflows, complementing other computational design tools, contributing to the design, engineering and directed evolution of natural enzymes and de novo biocatalysts, and of redox proteins for biomolecular electronics. Simulations are also contributing to the emerging evidence that activation heat capacity is important in the temperature dependence of enzyme activity at different temperatures. Simulations identify the dynamical networks associated with evolution of activity and adaptation to different temperatures [4,5,6,7].
1. Electric Fields Are a Key Determinant of Carbapenemase Activity in Class A b-Lactamases. H. Jabeen et al. ACS Catalysis 14 7166 (2024)
2. Solvent channels and electric fields guide proton delivery to the active site of heme peroxidases. R. Suardiaz et al. Angewandte Chemie International Edition e202515743 (2025)
3. AI.zymes–A modular platform for evolutionary enzyme design. L. Merlicek et al. Angewandte Chemie International Edition 64 e202507031 (2025)
4. Epistasis arises from shifting the rate-limiting step during enzyme evolution of a β-lactamase. C. Fröhlich et al. Nature Catalysis 7 499 (2024)
5. Dynamical nonequilibrium molecular dynamics simulations reveal allosteric networks, signal transduction mechanisms, and sites associated with drug resistance in biomolecular systems. B. Balega et al. Molecular Physics 123 e2428350 (2024)
6. Dynamical Responses Predict a Distal Site that Modulates Activity in an Antibiotic Resistance Enzyme M. Beer et al. Chemical Science 15 17232 (2024)
7. Cooperative Conformational Transitions Underpin the Activation Heat Capacity in the Temperature Dependence of Enzyme Catalysis. E. Walker et al. ACS Catalysis 14 4379 (2024)
世話人：Kowit Hengphasatporn
2025.11.25
国立大学法人筑波大学
富士山周辺に発生する笠雲、吊るし雲、旗雲などの特徴的な雲について、ライブカメラを用いた2019年1月から2021年12月まで3年間にわたる観測を実施し、そのデータを検証することで、これまで経験的な仮説にとどまっていたこれらの雲の発生頻度や発生条件を初めて科学的に明らかにしました。
(provided by Hiroyuki Kusaka)
富士山の周辺では、笠雲、吊るし雲、旗雲など、特徴的な雲がしばしば発生します。これらの雲は、多くの人々に親しまれる馴染み深い存在です。しかし、その発生条件や仕組みについては十分に解明されておらず、これまでの理解の多くは経験的な仮説にとどまっていました。
本研究では、富士山を囲むように独自にライブカメラ網を設置し、長期にわたる観察を行うことで、これらの雲をより詳細に分類し、それぞれの発生頻度や発生条件を明らかにしました。
その結果、笠雲の中では「接地笠」、吊るし雲の中では「楕円型」、旗雲の中では「馬のたてがみ型」が主要なタイプであることが分かりました。また、笠雲と吊るし雲は発生する季節や時刻が似ているものの、風速や湿度の鉛直分布が大きく異なること、さらに、吊るし雲の発生要因は主に山岳波（大気の上下振動）であり、一部で指摘されてきた「風が富士山を迂回後に収束する効果」の影響は小さいことが明らかになりました。また、旗雲は、笠雲や吊るし雲とは発生する季節・時刻・気象条件が大きく異なっていました。
本研究成果は、身近でありながら経験的な理解にとどまっていた笠雲、吊るし雲、旗雲の性質を、実際の観測データによって初めて科学的に検証したものです。
2025年11月21日
理化学研究所
神戸大学
筑波大学
理化学研究所（理研）数理創造研究センター数理基礎部門の平島敬也基礎科学特別研究員、神戸大学大学院理学研究科の斎藤貴之准教授、牧野淳一郎特命教授、筑波大学計算科学研究センターの吉川耕司准教授らの国際共同研究グループは、人工知能（AI）とスーパーコンピュータ「富岳」[1]のシステム全体（約15万ノード）を利用し、星や星間ガスなどを表す3,000億個の粒子を用いて星一つ一つまでを分解した世界最高解像度となる天の川銀河のシミュレーションを実現しました。
本研究成果により、天の川銀河の渦状腕構造（渦巻銀河が持つ、円盤上で中心から外側に向かって渦を巻いて伸びる腕状の構造）や、銀河内の元素の循環、太陽系や生命の材料の起源解明に貢献することが期待されます。
国際共同研究グループは、ボトルネックとなっていた超新星爆発[2]直後の急激な変化を、AIを用いたサロゲート・モデル[3]で高速予測しつつ、大規模並列化粒子法[4]向け汎用高性能ライブラリ（FDPS[5]）や多様なアーキテクチャ対応の最適化ツール（PIKG[6]）を統合し、銀河シミュレーションのためのコード「ASURA-FDPS-ML」の開発を行いました。その成果として、「富岳」だけでなく、GPU（画像処理装置）を搭載したスーパーコンピュータ「Miyabi」[7]のシステム全体（約1,000ノード）を用いた計算でも高い並列化効率を達成しました。この成果により、星一つ一つまで分解した天の川銀河サイズのシミュレーションを世界で初めて実現しました。
本研究は、国際会議「The International Conference for High Performance Computing, Networking, Storage, and Analysis（SC25）」（11月20日）において発表され、同論文集に掲載されました。
＜タイトル＞
The First Star-by-star N-body/Hydrodynamics Simulation of Our Galaxy Coupling with a Surrogate Model
＜著者名＞
Keiya Hirashima, Michiko S. Fujii, Takayuki R. Saitoh, Naoto Harada, Kentaro Nomura, Kohji Yoshikawa, Yutaka Hirai, Tetsuro Asano, Kana Moriwaki, Masaki Iwasawa, Takashi Okamoto, Junichiro Makino
＜雑誌＞
SC’25: Proceedings of The International Conference for High Performance Computing, Networking, Storage, and Analysis
11月16日から21日にかけて米国セントルイスで開催される SC25 (The International Conference for High Performance Computing, Networking, Storage, and Analysis; ハイパフォーマンスコンピューティング、ネットワーク、ストレージおよび解析についての国際会議）において、ブース出展（#2812）を行います。
17日のGala Openingでは、ブーストークも行います。センターのブースへぜひお越しください。
Booth Talk Schedule
@Booth #2812
Nov. 17 (Mon)
20:00-20:15
AMD’s engine inside Sirius (PACS12.0) at CCS of Tsukuba University
Brian Johnson, Senior Director of Business Development, HPC/AI GPU
20:15-20:30
New unified memory supercomputer at CCS with AMD MI300A: Sirius
Norihisa Fujita, University of Tsukuba
![[Cancel] 153rd Colloquium of the Center for Computational Sciences](https://www.ccs.tsukuba.ac.jp/wp-content/uploads/sites/14/2025/12/260121-fig1-825x262.png)