投稿者: 筑波大学計算科学研究センター

新たな原子系「多価ミュオンイオン」の観測に成功 ―宇宙観測検出器が捉えるエキゾチック原子の世界―

2025年6月19日
東京都公立大学法人 東京都立大学
国立研究開発法人 理化学研究所
国立大学法人 東北大学
大学共同利用機関法人　高エネルギー加速器研究機構
量子場計測システム国際拠点（WPI-QUP）
大学共同利用機関法人　自然科学研究機構核融合科学研究所
学校法人 立教学院
学校法人 中部大学
国立大学法人 東京大学
国立大学法人 筑波大学
J-PARCセンター

概要

東京都立大学大学院理学研究科 化学専攻の奥村拓馬 准教授、理化学研究所開拓研究所の東俊行 主任研究員（高エネルギー加速器研究機構量子場計測システム国際拠点特任教授）、同開拓研究所の橋本直 理研ECL研究チームリーダー（仁科加速器科学研究センター理研ECL研究チームリーダー）、高エネルギー加速器研究機構量子場計測システム国際拠点の早川亮大 研究員、同物質構造科学研究所の下村浩一郎 特別教授、自然科学研究機構核融合科学研究所研究部 プラズマ量子プロセスユニットの加藤太治 教授、東北大学大学院理学研究科 化学専攻の木野康志 教授、同研究科天文学専攻の野田博文 准教授、立教大学理学部物理学科の山田真也 准教授、中部大学の岡田信二 教授、外山裕一 特任助教、東京大学国際高等研究所カブリ数物連携宇宙研究機構の高橋忠幸 特任教授、筑波大学計算科学研究センターのTong Xiao-Min 准教授らによる研究グループは、最先端のX線検出器である「超伝導転移端センサーマイクロカロリメータ（Transition-Edge Sensor: TES）」（注1）を駆使し、新たなエキゾチック原子（注2）系「多価ミュオンイオン」の観測に成功しました。多価ミュオンイオンは、1つの原子核が少数の電子と負電荷を帯びた素粒子「負ミュオン」（注3）を同時に束縛した原子系です。これまで理論的には存在が予測されていましたが、実験的に直接観測されたのは今回が初めてです。多価ミュオンイオンは、正電荷をもつ原子核が異種の負電荷をもつ粒子を同時に束縛するという、他に類のないユニークな系であり、新たな量子少数多体系（注4）としての関心に加え、負ミュオンと原子・分子の相互作用を探る新たなプローブとしての可能性も秘めています。　本研究は、科学雑誌『Physical Review Letters』のEditors’ Suggestionに選ばれ、オンライン版（6月16日付）に掲載されました。

図１：本研究で観測した多価ミュオンイオン（μAr16+, μAr15+, μAr14+）の模式図。μAr16+, μAr15+, μAr14+は、負ミュオンに加えて電子をそれぞれ１, 2または3個束縛している。

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論文情報

タイトル：Few-electron highly charged muonic Ar atoms verified by electronic K x rays

著者：Okumura, T. Azuma, D. A. Bennett, W. B. Doriese, M. S. Durkin, J. W. Fowler, J. D. Gard, T.　Hashimoto, R. Hayakawa, Y. Ichinohe, P. Indelicato, T. Isobe, S. Kanda, D. Kato, M. Katsuragawa, N. Kawamura, Y. Kino, N. Kominato, Y. Miyake, K. M. Morgan, H. Noda, G. C. O’Neil, S. Okada, K. Okutsu, N. Paul, C. D. Reintsema, T. Sato, D. R. Schmidt, K. Shimomura, P. Strasser, D. S. Swetz, T. Takahashi, S. Takeda, S. Takeshita, M. Tampo, H. Tatsuno, K. Tőkési, X. M. Tong, Y. Toyama, J. N. Ullom, S. Watanabe, S. Yamada, and T. Yamashita

雑誌名：Physical Review Letters

DOI：10.1103/PhysRevLett.134.243001.

 

GATE-CCS international seminar

ブルガリアGATE研究所との共同研究協力の一環として、以下の日程でセミナーを開催いたします。

日時：2025年6月25日　日本時間16:00-17:00

場所：オンライン

講演者：Prof. Dessislava Petrova-Antonova (GATE)

タイトル： Urban Digital Twins and Data Spaces: Shaping the Future of Sustainable Cities

要旨：Urban Digital Twins (UDTs) and Data Spaces have emerged as game-changing paradigms, facilitating the planning and development of sustainable cities. The presentation will take the audience on a journey into the future of cities, where UDTs are central to creating smarter, more resilient, and environmentally conscious urban solutions. It will showcase the synergy between UDTs and Data Spaces and their transformative potential to address pressing urban challenges and enable new business products and services. From reducing air pollution and fostering eco-friendly environments to mitigating climate change impacts and designing efficient, accessible, and sustainable mobility systems, the presentation will highlight how cities and communities can be reshaped for a better tomorrow.

 

GATE-CCS international seminar

We will hold an internal Lab2Lab seminar between the GATE Institute and the Center for Computational Sciences (CCS).

Date: 25th, June 2025

Time: 10:00–11:00 (EET), 16:00–17:00 (JST)

Venue: online

 

Schedule: 

1. Open remarks, Dr. Doan and Dr. Vitanova (5 min)

2. Presentation (25 min):

Presenter (GATE): Prof. Dessislava Petrova-Antonova

Topic: Urban Digital Twins and Data Spaces: Shaping the Future of Sustainable Cities

Urban Digital Twins (UDTs) and Data Spaces have emerged as game-changing paradigms, facilitating the planning and development of sustainable cities. The presentation will take the audience on a journey into the future of cities, where UDTs are central to creating smarter, more resilient, and environmentally conscious urban solutions. It will showcase the synergy between UDTs and Data Spaces and their transformative potential to address pressing urban challenges and enable new business products and services. From reducing air pollution and fostering eco-friendly environments to mitigating climate change impacts and designing efficient, accessible, and sustainable mobility systems, the presentation will highlight how cities and communities can be reshaped for a better tomorrow.

3. Q&A (30 min)

【受賞】朝比奈助教らがHPCIソフトウェア賞奨励賞を受賞

計算科学研究センターに在籍していた研究者らが中心となって開発した一般相対論的輻射磁気流体シミュレーションコード「UWABAMI+INAZUMA」がHPCIソフトウェア賞奨励賞を受賞し、令和7年5月30日（金）に授賞式が行われました。

この賞は、一般社団法人HPCIコンソーシアム（https://www.hpci-office.jp/）が、大規模計算などの計算科学分野の発展に貢献したソフトウェアのうち特に有益と認められたソフトウェアの開発者・団体、あるいは普及に貢献した者・団体を奨励することを目的に設立したものです。 

本賞は開発者の中でも40歳以下の若手が対象となるもので、センターからは朝比奈雄太助教（現：東北大／応募時はCCS）が受賞しました。

関連リンク　https://hpci-c.jp/hrdevelop/award.html　

[ウェブリリース]シャペロン内における化学的性質の多様性が基質タンパク質の安定化に重要である

2025年6月16日
筑波大学計算科学研究センター

概要

シャペロンは、基質となるタンパク質の折りたたみを補助する生体分子です。これまで、シャペロンが基質タンパク質をその内部空間に「閉じ込める」ことが、折りたたみを補助するメカニズムとして注目されてきました。一方、シャペロン内の化学的性質や親水性についても重要性が示唆されてきましたが、定量的な評価は行われてきませんでした。そこで本研究では、シャペロンの内の多様な化学的性質を再現した構造モデルと単一の化学的性質からなるコントロールモデルを作成し、内部における基質タンパク質の安定性を比較しました。その結果、化学的性質を再現したモデルが最も内部のタンパク質を安定化させたことから、シャペロン内の化学的多様性が折りたたみを補助するうえで重要な役割を果たすことがわかりました。

研究内容と成果

はじめに、シャペロンの立体構造を解析し、内径と化学的性質を調査しました。シャペロンの構造情報と我々の研究グループがこれまでに発表したプログラム※1基づき、シャペロンの内径と化学的性質を反映させた CEMM (Chaperonin Environment-Mimicking Model）と呼ばれる球状のモデルを作成しました。また、化学的な多様性を持たないコントロールとして、単純な親水性、疎水性のモデルも作成しました。次に、折りたたまれた立体構造が決定されているタンパク質について、分子動力学（MD）シミュレーション※2により、上記のモデル内部における立体構造を調査しました。その結果、単純なモデルと比較して、CEMMはタンパク質の正しく折りたたまれた構造を最も安定化させていました。このことから、シャペロン内の化学的性質も構造安定化に重要であることが明らかになりました。さらに、各モデル内部のタンパク質構造を詳細に解析したところ、CEMMが反映する化学的性質の多様性により、基質タンパク質との過剰な相互作用が抑制され、天然構造が安定化していることがわかりました。以上の結果から、シャペロン内の化学的多様性が基質タンパク質との適切な相互作用バランスを担保し、その構造安定化に寄与していると考えられます。

今後の展開

本研究の成果は、シャペロンがタンパク質の折りたたみを補助する仕組みについて、従来までの「親水性が機能発現の要因である」という考え方に対し、「多様な化学性質こそが構造安定化の鍵である」という新たな視点を提示するものです。今回は小型の基質タンパク質を対象としましたが、今後はより大きく複雑なタンパク質系への適用を通じて、シャペロン機能における化学的多様性の重要性を、より定量的かつ一般的に評価していく予定です。さらに、CEMMはシャペロン内部環境を低コストで再現可能な計算モデルであるため、今後は折りたたみ不全による病原性変異の予測や、環境における安定なタンパク質設計など、実用的な応用研究に発展することが期待されます。

本研究で使用した新規モデル（CEMM）とコントロールモデル（Non-PolarおよびPolar）

用語解説

  1. 筑波大学計算科学研究センター Web リリース (2024年10月4日)：生体内の特殊な環境を計算科学的に再現するプログラムを開発
  2. 分子動力学計算：コンピューター上でタンパク質の「ダイナミクス」をシミュレーションする手法。生体分子を構成する原子に作用する相互作用をもとに運動方程式を数値的に解くことで、そのダイナミクスを高い時空間分解能で追跡可能。

研究資金

本研究は、科研費による研究プロジェクト（JP22J0421、JP23K16989、23H04879、23H02427、JP21K06094）の一環として実施されました。また、本研究成果は筑波大学計算科学研究センターの学際共同利用プログラム Pegasus、Cygnus（プロジェクトコード：LSC、MOBIO、BIOSIM）を利用して得られたものです。

掲載論文情報

【題　名】 Investigation of Chemical Properties within Chaperonins in Stabilizing Substrate Protein Conformations Using Biomolecular Environment-Mimicking Model

【著者名】 Yasuda. T1,2., Yoshino. O3., Shigeta. Y4., Harada. R4.

  1. 理工情報生命学術院 生命地球科学研究群 生物学学位プログラム 博士後期課程（投稿時）
  2. 日本学術振興会特別研究員（投稿時）
  3. 理工情報生命学術院 生命地球科学研究群 生物学学位プログラム 博士前期課程（投稿時）
  4. 計算科学研究センター

【掲載誌】 The Journal of Physical Chemistry Letters

【掲載日】 2025年6月14日

【DOI】      10.1021/acs.jpclett.5c00855

 

[ウェブリリース]次期ユニファイドメモリ型スーパーコンピューターの導入を発表

2025年6月12日
筑波大学計算科学研究センター

ポイント

  • 倍精度浮動小数点の理論ピーク演算性能は11.9 PFlops
  • AMD Instinct MI300A APUによりCPUとGPUがHBM3にキャッシュコヒーレントでアクセス可能
  • CPUとGPU間のメモリ転送が不要になり、演算効率が向上
  • 計算ノードに512 GiBの大容量メモリを搭載し、大規模アプリケーション、大規模言語モデルの実行をサポート


概要

筑波大学計算科学研究センターは、本日NEC製の新型ユニファイドメモリ型スーパーコンピュータを導入することを発表します。


新型スーパーコンピュータは計算ノードにAMD Instinct MI300A APUを4基搭載し、400Gbps InfiniBand NDR 4本で接続されます。MI300A APUでは、CDNA 3 GPU、24コアEPYC Zen 4 CPU、128GiB HBM3 が同一パッケージに搭載されます。GPUは14,592ストリームプロセッサ、912マトリックスコア、228演算ユニットをもち、倍精度マトリックス(FP64)ピーク性能は122.6TFlopsになります。CPUは3.7GHz、24コアであり、倍精度浮動小数点の理論ピーク演算性能は1.42 TFlopsになります。HBM3は広帯域メモリでピークバンド幅は5.3 TB/sです。


新型ユニファイドメモリ型スーパーコンピュータは24台の計算ノードで構成され、全体での倍精度浮動小数点の理論ピーク演算性能は11.905 PFlopsです。


ユニファイドメモリ型スーパーコンピュータでは、CPUとGPUがHBM3にキャッシュコヒーレントでアクセス可能で、CPUとGPU間のメモリ転送が不要です。これにより、飛躍的な演算効率の向上が期待されるだけではなく、GPUによる最適化のコストが大幅に低下します。計算ノードでは 512 GiBの大容量メモリを搭載し、大規模アプリケーション、大規模言語モデルを効率的な実行をサポートします。
既設Pegasusスーパーコンピュータとも200Gbps InfiniBand HDRで相互接続し、一体的な運用を行います。本システムの導入は2026年2月28日を予定しています。

 

諸元

全体

理論総演算性能 11.905 PFlops
計算ノード数 24
相互結合網 InfiniBand NDRによるフルバイセクションネットワーク
並列ファイルシステム 5.2PB DDN EXAScaler (100 GB/s)

計算ノード

APU AMD Instinct MI300A x 4
SSD 3.84TB PCIe Gen5 NVMe SSD x 4
ネットワーク InfiniBand NDR (400Gbps) x 4

 

原子核の形状は「アーモンド」－定説を覆し、70年経て浮かび上がった真の姿－

2025年6月2日
理化学研究所
東京大学
筑波大学

概要

理化学研究所（理研）仁科加速器科学研究センター 核構造研究部の大塚 孝治 客員主管研究員（東京大学名誉教授）、東京大学 大学院理学系研究科附属原子核科学研究センターの角田 佑介 特任研究員、筑波大学 計算科学研究センターの清水 則孝 准教授らの共同研究グループは、量子論に基づいて、原子核の形と回転に関する新たな理論体系を提示しました。

この成果は、70年近く信じられてきた原子核の形状と回転の描像とは異なり、教科書の書き換えにもつながるものです。

多くの原子核の形は球形ではなく、楕円体に変形しています。球形から大きく変形した原子核では、断面の一つが円形であるラグビーボール型の軸対称変形[1]が起きるとされてきました。

本研究では、量子論と核力[2]の性質に基づいて原子核の変形の様子を解き明かしました。多くの原子核では三つの主軸の長さが全て異なる楕円体となっており、どの断面も円形にならないアーモンド型の3軸非対称変形[1]が起きていることが理論的に明らかになりました。スーパーコンピュータ「富岳」[3]によるシミュレーションにより、このアーモンド型の描像から得られる結果が既存の実験データと一致しました。原子核の変形について多くの研究者が長く信じてきた見方が大きく転換することになり、それは安定超重元素[4]の探索などにも役立つと期待されます。

本研究は、学術雑誌『European Physical Journal A』（6月2日付：日本時間6月2日）に掲載されました。

従来のラグビーボール型の原子核（b）と本研究成果のアーモンド型の原子核（c）

 

原論文情報

T. Otsuka, Y. Tsunoda, N. Shimizu, Y. Utsuno, T. Abe, and H. Ueno, “Prevailing Triaxial Shapes in Atomic Nuclei and a Quantum Theory of Rotation of Composite Objects”, European Physical Journal A, 10.1140/epja/s10050-025-01553-1

発表者

理化学研究所
仁科加速器科学研究センター 核構造研究部
客員主管研究員 大塚 孝治（オオツカ・タカハル）
（東京大学名誉教授）

東京大学 大学院理学系研究科附属原子核科学研究センター
特任研究員 角田 佑介（ツノダ・ユウスケ）

筑波大学 計算科学研究センター
准教授 清水 則孝（シミズ・ノリタカ）

 

用語説明

1.軸対称変形、3軸非対称変形
原子核の形状は球体や楕円体である。楕円体には主軸が3本あり、その中の最も長い主軸以外に、残りの2本の主軸の長さが等しい場合に軸対称と呼ばれる。一方、残りの2本の長さが異なると3軸非対称と呼ぶ。軸対称な楕円体変形では、円形の断面に垂直な軸の長さが円の直径よりも長いが、短い場合もあり得る。軸対称変形をプロレート変形、3軸非対称変形をオブレート変形と呼ぶ。実際の原子核ではプロレート変形が圧倒的に多く、本研究でもプロレート変形を暗黙の前提として想定している。

2.核力、テンソル力
陽子と中性子を総称して核子と呼び、核子の間に働く力を核力という。電磁気力や重力ではなく、強い相互作用の分類に属する。核力には中心力成分に加えて、重要な成分としてテンソル力がある。それは2個の核子のスピンや相対位置が独特の結合をしているときにのみ働き、核力を特徴付ける性質の一つである。

3.スーパーコンピュータ「富岳」
スーパーコンピュータ「京」の後継機。2010年代に、社会的・科学的課題を解決することで日本の成長に貢献し、世界をリードする成果を生み出すことを目的とし開発が始まった。電力性能、計算性能、ユーザーの利便性・使い勝手の良さ、画期的な成果創出、ビッグデータやAIの加速機能の総合力において世界最高レベルのスーパーコンピュータとして2021年3月に共用を開始した。現在「富岳」は日本が目指すSociety 5.0を実現するために不可欠なHPCインフラとして活用されている。

4.安定超重元素、超重元素
超重元素は原子番号104のラザホージウム（Rf）以降の元素を指す。原子番号114のフレロビウム（Fl）の中性子数184付近の同位体に安定な（あるいは準安定な）超重元素があるのではないかと考えられ、探索の努力が続けられている。理研が発見した原子番号が113のニホニウム（Nh）も超重元素の一つである。

 

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第12回JCAHPCセミナー

最先端共同HPC基盤施設（JCAHPC: Joint Center for Advanced High Performance Computing）は 筑波大学計算科学研究センターと 東京大学情報基盤センターが共同で2013年に設立した組織です。
両センターは本施設を連携・協力して運営することにより，最先端の計算科学を推進し，我が国の学術及び科学技術の振興に努めています。その一環として，国内外の研究者・技術者をお招きして「JCAHPCセミナー」を開催しています。

今回は Ohio State University の Prof. DK Panda をお招きしてご講演いただきます。そのほか，筑波大・東大両センターの教員から関連した講演があります。講演は英語で実施されます。 

日程: 6/25（水）15:00-18:00
場所: 東京大学柏キャンパス・情報基盤センター　第2総合研究棟3階315会議室 / オンライン
参加登録

プログラム:

15:00-16:00

Designing High-Performance and Scalable Middleware for the Modern HPC and AI Era
[Abstract]

 DK Panda
(Ohio State University)
16:00-16:30

Performance Evaluation of System-Allocated Memory on NVIDIA GH200
[Abstract]

 藤田典久
（筑波大学・計算科学研究センター/JCAHPC）
16:30-16:40 休憩  
16:40-17:10 High Performance Center-Wide Heterogeneous Coupling Computing with WaitIO
[Abstract]		 住元真司
（東京大学・情報基盤センター/JCAHPC）
17:10-17:40 オープンディスカッション  
17:40-18:00 Miyabi見学  

Abstract

Designing High-Performance and Scalable Middleware for the Modern HPC and AI Era

This talk focuses on challenges and opportunities in designing middleware for HPC and AI (Deep/Machine Learning) workloads on modern high-end computing systems. The talk initially presents the challenges in co-designing HPC software by considering support for dense multi-core CPUs, high-performance interconnects, GPUs, and DPUs. Advanced designs and solutions (such as RDMA, in-network computing, GPUDirect RDMA, on-the-fly compression) to exploit novel features of these emerging technologies and their benefits in the context of MVAPICH libraries (http://mvapich.cse.ohio-state.edu) are presented. Next, the talk focuses on MPI-driven solutions for the AI (Deep/Machine Learning) domains to extract performance and scalability for popular Deep Learning frameworks, large out-of-core models, and GPUs. MPI-driven solutions to accelerate data science applications like Dask are also highlighted. The talk concludes with an overview of the activities in the NSF-AI Institute ICICLE (https://icicle.osu.edu/) to address challenges in designing future high-performance edge-to-HPC/cloud software for AI-driven data-intensive applications over the computing continuum.

Performance Evaluation of System-Allocated Memory on NVIDIA GH200

NVIDIA GH200 is a tightly coupled module equipped with a Grace CPU and a Hopper GPU with NVLink-C2C. NVLink-C2C connects the CPU and the GPU while maintaining cache coherence. GH200 provides a new unified memory, System Allocated Memory (SAM), which features memory migration between the two processors over the proprietary bus. In this talk, I will present a preliminary performance evaluation of the GH200 memory system on the Miyabi-G system including memory page migration and inter-node performance using InfiniBand and MPI.

High Performance Center-Wide Heterogeneous Coupling Computing with WaitIO

In this presentation, we will introduce h3-Open-SYS/WaitIO (abbreviated as WaitIO), a high-performance communication library that connects multiple MPI programs for heterogeneous coupled computing. WaitIO provides an inter-program communication environment between MPI programs and supports different MPI libraries corresponding to various interconnects and processor types. In this presentation, we will introduce the history of WaitIO development and examples of its application in related projects, including the JSC Collaboration Project and the JHPC-quantum Project. In the JHPC-quantum Project, we will also discuss the current development status of WaitIO-Router, which realizes center-wide communication among multiple systems, including the Quantum Computer on a wide-area network connected by SINET6.

 

biography

Prof. DK Pand

DK Panda is a Professor and University Distinguished Scholar of Computer Science and Engineering at the Ohio State University. He is serving as the Director of the ICICLE NSF-AI Institute (https://icicle.ai). He has published over 500 papers. The MVAPICH MPI libraries, designed and developed by his research group (http://mvapich.cse.ohio-state.edu), are currently being used by more than 3,450 organizations worldwide (in 92 countries). More than 1.9 million downloads of this software have taken place from the project’s site. This software is empowering many clusters in the TOP500 list. High-performance and scalable solutions for Deep Learning frameworks and Machine Learning applications from his group are available from https://hidl.cse.ohio-state.edu. Similarly, scalable, and high-performance solutions for Big Data and Data science frameworks are available from https://hibd.cse.ohio-state.edu. Prof. Panda is a Fellow of ACM and IEEE. He is a recipient of the 2022 IEEE Charles Babbage Award and the 2024 IEEE TCPP Outstanding Service and Contributions Award. More details about Prof. Panda are available at http://www.cse.ohio-state.edu/~panda.

 

Assistant Prof. Norihisa FUJITA

Norihisa Fujita received PhD degree from University of Tsukuba in 2016. From April 2016 to October 2019, he was a postdoctoral researcher at Center for Computational Science, University of Tsukuba, Japan. Since November 2019, he has been an assistant professor at Center for Computational Science, University of Tsukuba, Japan. His research interests include high-performance computing, accelerators, system architecture, high-speed networks, reconfigurable architecture and system software. He is a member of IEEE and IPSJ.

 

Prof. Shinji SUMIMOTO

Shinji Sumimoto is a project professor at the University of Tokyo’s Supercomputing Research Division in 2022 after 36 years in industry. He developed PMv2 for SCore in the RWCP project (1997-2001), then moved to Fujitsu Laboratories, where he commercialized PC clusters such as the PC Riken Super Combined Cluster and the University of Tsukuba PACS-CS Cluster (2001-2006), and contributed to the K project to develop interconnects and system architectures. At Fujitsu, he led the development of Fujitsu MPI and FEFS (2007-2011), and led Arm HPC open source software activities as a senior architect for the successor to Fugaku (2012-2022). His research focuses on HPC system software and high-performance communications, covering processor architecture, communications hardware, Linux kernel, and MPI communications libraries. He has been involved in MPI standardization (3.0-4.1) since 2009. Sumimoto is participating in the heterogeneous computing “h3-Open-BDEC” project (2019-2023) and the JHPC-quantum project (2023-2028), and is developing h3-Open-SYS/WaitIO and its Router variant. Sumimoto received his Bachelor of Engineering from Doshisha University (1986) and his PhD in Engineering from Keio University (2000, PhD thesis).

CCS at University of Tsukuba and GATE institute at Sofia University Strengthen Ties, Cited in Japan–Bulgaria Joint Statement

On May 20, Prime Minister ISHIBA Shigeru held a meeting with H.E. Mr. Rumen RADEV, President of the Republic of Bulgaria, who is currently visiting Japan. During the meeting, the two leaders affirmed their commitment to strengthening cooperation across a wide range of fields, including security and economic affairs. Following the summit, both leaders signed the “Joint Statement on the Establishment of a Strategic Partnership between Japan and the Republic of Bulgaria,” thereby elevating the bilateral relationship to a new Strategic Partnership.
(Source: Ministry of Foreign Affairs website: https://www.mofa.go.jp/erp/c_see/bg/pageite_000001_00001.html)

Article 23 of “Pillar 2: Economy, Business, Research and Development, Innovation” in the joint statement highlights the interdepartmental exchange agreement between the Center for Computational Sciences (CCS) at University of Tsukuba and Big Data for Smart Society Institute (GATE) at Sofia University. The statement affirms the two countries’ intent to further promote cooperation in industry, technology, and science.

The CCS remains committed to advancing collaborative research with GATE, particularly in the field of meteorology—an area vital to the development of smart cities and smart societies. This collaboration will include joint research, information sharing, and personnel exchanges, all aimed at contributing to societal progress.

For more information about the MOU signing ceremony with GATE, please visit the following link:
https://www.ccs.tsukuba.ac.jp/news240430e/

From left to right: Dr. Lidia Vitanova, GATE Institute researcher and University of Tsukuba CCS co-researcher; Prof. Taisuke BOKU, former director of the CCS; H.E. Mr. Rumen RADEV, President of the Republic of Bulgaria; Prof. Sylvia Ilieva, Director of GATE Institute, Sofia University; H.E. Ms. Marieta Arabadjieva, Ambassador of Bulgaria to Japan

筑波大学CCSとソフィア大学GATEとの連携強化　日・ブルガリア共同声明にも明記

石破総理大臣は、5月20日、日本を訪問中のブルガリアのルメン・ラデフ大統領と会談し、安全保障や経済などの幅広い分野における協力の強化を確認しました。会談終了後、両首脳は、両国関係を新たに「戦略的パートナーシップ」へと格上げする「日・ブルガリア戦略的パートナーシップ構築に関する共同声明」に署名しました （外務省HP：https://www.mofa.go.jp/mofaj/erp/c_see/bg/pageit_000001_00001.html）。

同共同声明の「第2の柱：経済、ビジネス、研究開発およびイノベーション」の第23項では、筑波大学計算科学研究センターと、ソフィア大学傘下のGATE（Big Data for Smart Society Institute）との部局間交流協定が紹介され、「産業、技術および科学に関する協力を一層促進することを決定する」と明記されました。

筑波大学計算科学研究センターでは、今後もGATEとの連携を通じて、スマートシティやスマートソサエティの構築にも不可欠な気象分野を中心に、共同研究、情報共有、人的交流を促進し、社会への貢献を目指す研究を推進してまいります。

GATEとのMOU（覚書）調印式の詳細については、以下のリンクをご覧ください：
https://www.ccs.tsukuba.ac.jp/news240430/

左から、GATE Institute研究員及び筑波大学CCS共同研究員のLidia Vitanova博士、朴泰祐前CCSセンター長、Rumen Radevブルガリア共和国大統領、ソフィア大学GATE Institute所長 Sylvia Ilieva教授、駐日ブルガリア大使Marieta Arabadjieva氏

 

Job opening of Assistant Professor (fixed term) position in CCS, University of Tsukuba

Background of the recruitment and description of the project

In the Research Area of Scientific Transformation A, titled “Materials Science of Mesohierarchies,” researchers are engaged in various fields including supramolecular chemistry aimed at constructing hierarchical structures in the mesoscopic domain; technologies and theoretical frameworks for designing and creating mesohierarchical materials; structure visualization techniques; technologies for manipulating energy levels between nanostructures via strong resonator coupling; and methods for analyzing the unique mechanical properties exhibited by mesohierarchical structures. Researchers focusing on the analysis of these mechanical properties are not only pursuing their own lines of investigation but are also actively collaborating with each other.

Work content and job description

A fixed-term Research Assistant Professor position is available under the support from the Research Area of Scientific Transformation A, “Materials Science of Mesohierarchies.” The successful candidate will conduct research on the mechanisms of structure formation and functional expression in mesohierarchical materials, utilizing materials informatics, molecular simulations, and/or quantum chemical calculations. In addition, the appointee will be expected to engage in teaching and research supervision in the Graduate School of Science and Technology, as well as the Faculty of Science and Technology, depending on their qualifications. A willingness to collaborate with experimental researchers is essential.

Assigned department

Center for Computational Science

Application period

2025/05/20~2025/06/19 Deadline for receipt

 

For more information, please see the link below.

https://jrecin.jst.go.jp/seek/SeekJorDetail?id=D125051251&ln=1

 

生命科学研究部門　助教（任期付）公募（締切6月19日）

業務内容

マテリアルズインフォマティクス、分子シミュレーション、量子化学計算などを用いたメゾヒエラルキー物質の構造形成・機能発現メカニズムに関する研究を実施する、任期付き助教を募集します。

募集の背景、プロジェクトの説明

学術変革領域研究A「メゾヒエラルキーの物質科学」では、メゾスコピック領域での階層構造構築を目指す超分子化学、メゾヒエラルキー材料創成技術/設計理論、構造可視化技術、共振器強結合によるナノ構造間のエネルギー準位の操作技術、そして構築したメゾヒエラルキー構造が示す特徴的な力学的特性の解析技術の研究者が各々の研究を行うとともに、積極的に共同研究を実施しています。

仕事内容・職務内容

学術変革領域研究A「メゾヒエラルキーの物質科学」において、マテリアルズインフォマティクス、分子シミュレーション、量子化学計算などを用いたメゾヒエラルキー物質の構造形成・機能発現メカニズムに関する研究を実施する、任期付き助教を募集します。また、応募者の適性を判断して、大学院理工情報生命学術院,および理工学群において、教育・研究指導を担当していただきます。実験研究者との共同研究に意欲的に取り組んで頂ける方を希望します。

配属部署

計算科学研究センター

募集期間

2025年05月20日~2025年06月19日 必着

応募方法

詳細は以下のJ-RECINをご覧ください。

 https://jrecin.jst.go.jp/seek/SeekJorDetail?id=D125051251&ln=0

 

スーパーコンピュータとAIによるごみ焼却時の撹拌条件の最適化 -熟練オペレーターを代替する実証プロジェクトを開始-

2025年5月14日
国立大学法人筑波大学
エクシオグループ株式会社
国立大学法人北海道大学
守山市

ごみ焼却施設の設置者である滋賀県守山市協賛のもと、筑波大学、エクシオグループ株式会社、北海道大学は、共同研究契約を締結し、ごみ焼却施設における最適なごみ攪拌条件をAI（人工知能）を用いて判定するシステムの開発と社会実装に関する研究プロジェクトを、令和6年9月1日から現場調査等を続けており、令和7年５月より活動を本格化します。

ごみ焼却施設では、安定した燃焼を維持するため、熟練のオペレータにより、焼却対象ごみがごみピット内で最適な状態に撹拌されています。一方、人材不足の問題から、ごみの最適な撹拌を人の手によらず自動化することが、重要な課題となっています。本プロジェクトでは産官学が連携し、熟練のオペレータによる撹拌技術の代替手法を確立するため、最適なごみ撹拌条件をスーパーコンピュータによってAI判定するシステムの社会実装を目指します。
　本プロジェクトでは、エクシオグループが守山市に建設したごみ処理施設「もりやまエコパーク環境センター」を実証サイトとして、北海道大学と筑波大学が共同開発したAI判定プログラムを、筑波大学のスーパーコンピュータPegasus上に実装します。

プロジェクトの背景と取り組み

労働人口減少に伴う慢性的な人材不足や地方財政のひっ迫により、公共事業の民間活用や効率化が推奨されています。廃棄物処理事業の中でも高度な施設管理が求められるごみ焼却施設では、熟練したオペレータにより、ごみを最適な状態に攪拌し、適切なタイミングで焼却炉へ投入することで、安定した燃焼を維持しています。しかしながら、将来的には熟練したオペレータが不足し、効率的な焼却施設の運営に支障をきたすことが懸念されています。

本プロジェクトでは、筑波大学、エクシオグループ株式会社、北海道大学、滋賀県守山市が、産官学の枠を越えて連携することで、各々の専門・得意分野を持ち寄り、上述した課題解決を目指します。具体的には、守山市のごみ処理施設「もりやまエコパーク環境センター」を実証実験拠点として、システムの研究開発を進め、オペレータ不足解消や焼却施設の運転効率化を達成する方法を検討します。ごみ処理プラントのマルチモーダルデータ計測、スーパーコンピュータを用いたプラント状況（ごみ種別や攪拌度や、ごみを焼却炉へ投入するタイミング）を認識するAI、VR（仮想現実）を用いた作業支援UI（ユーザーインターフェイス）などの構築を通じ、熟練オペレータの作業支援、もしくは、一部を代替するシステムの実現、および、その社会実装と研究成果の社会還元を目指します。

期待される波及効果

AIモデルによる焼却施設運転の高度化・効率化を達成するシステムのプロトコルを開発することで、同様の課題を抱えた全国の焼却施設への水平展開が進むと期待されます。また、実証実験を通じて獲得された産官学連携のノウハウをベースに、スーパーコンピュータを用いた社会課題の解決を目指した研究開発が加速するという学術的な発展も期待できます。

参画者

筑波大学　計算科学研究センター　北原 格※、謝 淳（※北海道大学大学院工学研究院客員教授兼務）
エクシオグループ株式会社　電気・環境・スマートエネルギー事業本部　早川俊一、山本晃康
北海道大学　大学院工学研究院　廣吉 直樹、有馬 孝彦
守山市環境生活部環境センター　羽場 宏典、髙木 覚

研究資金

本プロジェクトにおけるスーパーコンピュータでの実装研究は、筑波大学の「AI時代における計算科学の社会実装を実現する学際ハブ拠点」事業の支援を受けて行われます。
また、本プロジェクトはエクシオグループ株式会社が北海道大学に設置している寄附分野（北海道大学大学院工学研究院環境循環システム部門グローバル開発情報学分野）の活動の一環であり、本分野の支援を受けて行われます。

問い合わせ先

筑波大学 計算科学研究センター 広報・戦略室

エクシオグループ株式会社 経営企画部コーポレート・コミュニケーション室 広報担当

北海道大学 社会共創部広報課 広報・渉外担当

守山市 環境生活部 環境センター

 

 

 

 

 

細胞内相分離によるプリンヌクレオチド合成の活性化 －生体内プリン量を適切に保つ仕組みと治療応用の可能性－

2025年5月1日
国立大学法人群馬大学
国立大学法人筑波大学

 

群馬大学（群馬県前橋市）未来先端研究機構の高稲正勝助教（当時）は筑波大学計算科学研究センターの森田陸離研究員（当時）、群馬大学生体調節研究所の吉成祐人助教および西村隆史教授との共同研究により、細胞内でプリンヌクレオチド（注1）（以下、プリン）合成が活性化する仕組みの一端を解明しました。

プリンはエネルギー代謝や核酸合成に関与する、生物にとって重要な代謝産物ですが、その合成を調節する仕組みは十分には解明されていませんでした。今回、研究チームはプリン合成の化学反応の一部を触媒する酵素が、細胞内の液-液相分離現象（注2）により動的な凝縮体を形成することを発見しました（図1）。また分子動力学シミュレーション（注3）から、凝縮体形成は酵素反応の効率を高めることが予測されました。この凝縮体形成は環境中のプリン塩基の量に依存し、実際に凝縮体を形成できない変異体酵素を持つ細胞では、プリン合成活性が低下していました。

プリンの過剰生産は高尿酸血症や痛風を誘発するほか、多くのガン細胞ではプリン合成が異常亢進しています。本研究成果により生体内のプリン量を減少させる阻害剤の標的となる分子が同定され、痛風やガンの治療薬の創発に繋がる可能性があります。

研究成果は2025年4月10日、米国のオープンアクセスジャーナル PLOS Biology 誌に掲載されました。

 

用語解説

注１）プリンヌクレオチド（purine nucleotide）

細胞の中で使われる重要な分子の一種で、遺伝情報を伝えるDNAやRNAの材料になり、生命活動に欠かせない役割を担っている。

注２）液-液相分離（liquid-liquid phase separation）

均質な液体が互いに異なる2つの液体相に分かれる現象。細胞内で膜を持たない構造体（液滴あるいは凝縮体）を形成する原動力となる。細胞内の多くの生物学的プロセスで重要な役割を果たしている。

注３）分子動力学シミュレーション（molecular dynamics simulation）

原子や分子の動きをコンピュータ上で計算し、予測する手法。化学反応がどのように進行するか、あるいは特定の化学物質がどのように相互作用するかなどを調べることができる。

 

プレスリリース全文はこちら

掲載論文

【題名】
Phase separation of the PRPP amidotransferase into dynamic condensates promotes de novo purine synthesis in yeast（PRPPアミドトランスフェラーゼの動的凝縮体への相分離は酵母内のプリン新規合成を促進する）
 
【掲載誌】 
PLOS Biology
 
【DOI】
10.1371/journal.pbio.3003111

 

 

【受賞】塩川浩昭准教授が令和7年文部科学大臣表彰 若手科学者賞を受賞

計算情報学研究部門の塩川 浩昭准教授が令和7年度 科学技術分野の文部科学大臣表彰若手科学者賞を受賞されました。

受賞業績名：大規模データの超高速分析アルゴリズムに関する研究

表彰式は4月15日に文部科学省3階 講堂で開催される予定です。

 

関連URL（文部科学省　令和7年度科学技術分野の文部科学大臣表彰受賞者等の決定について）https://www.mext.go.jp/b_menu/houdou/mext_01503.html

 

 

Associate Professor Doan Quang-Van to contribute to IPCC Special Report on Climate Change and Cities

Doan Quang Van, an expert from the Center for Computational Sciences, has been appointed as a lead author for the Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) Special Report on Climate Change and Cities.
 
Associate Professor Doan is one of just four lead authors from Japan and among 100 global experts from 50 countries. He was selected from more than 1,200 nominations submitted by governments and international organizations to contribute to this significant publication by IPCC—the United Nations body responsible for assessing climate change science. Scheduled for release in 2027, the report will synthesize recent scientific research and propose practical solutions to tackle the challenges of climate change in urban environments.
 
For the first time, the IPCC is dedicating an entire report to cities, recognizing their central role in both contributing to and mitigating climate change. To kickstart the work, lead authors gathered in Osaka, Japan, last week (March 10-14) to define the report’s key priorities.
 
“Urban areas are responsible for 70% of global greenhouse gas emissions while producing 80% of global GDP,” says A/Prof. Doan. “This report is designed to help cities become climate-resilient by providing decision-makers with clear, science-backed strategies.”
 
He adds: “By linking climate science with policy, we can give global and local leaders the knowledge they need to act on climate risks effectively. At the same time, this report will help identify critical knowledge gaps that will shape future research.”
 
A/Prof. Doan is a recognized researcher in atmospheric science and urban climate modeling. He specializes in computational methods for high-resolution climate simulations and urban extreme weather and climate. As an Associate Professor at the University of Tsukuba’s Center for Computational Sciences, he has been pioneering the integration of physics-based modeling with AI techniques to improve climate research.
 
Internationally, A/Prof. Doan collaborates with major urban climate research institutions. He serves as a board member of the Board on Urban Environment at the American Meteorological Society from 2020 and leads several research initiatives on urban climate prediction and AI/ML applications under the World Meteorological Organization. His work on the IPCC Special Report highlights the critical role of computational science in advancing knowledge of urban climate change and developing solutions for climate-resilient cities worldwide.

 

Assoc. Prof. Doan (seventh from the left) and Chapter 2 fellow lead authors of the IPCC Special Report.
Assoc. Prof. Doan (second from left) with IPCC Working Group II Co-chair Prof. Winston Chow (fourth from the right) and fellow lead authors of the IPCC Special Report.

 

 

ドアン・クアン・ヴァン准教授、IPCC特別報告書『気候変動と都市』に貢献

計算科学センターの研究者であるドアン　グアン　ヴァン准教授が、気候変動に関する政府間パネル（IPCC）の特別報告書『気候変動と都市』の主任著者に任命されました。

ドアン准教授は、日本から選ばれた4名の主任著者の一人であり、50カ国から集まった100人の世界的な専門家の一員です。彼は、各国政府や国際機関から提出された1,200件以上の推薦の中から選出され、IPCCによるこの重要な出版物に貢献することになりました。IPCCは気候変動を科学的に評価する国連の機関であり、本報告書は2027年に公開予定で、最新の科学的研究を統合し、都市における気候変動の課題に対する実用的な解決策を提案することを目的としています。

今回、IPCCが都市に特化した報告書を発表するのは初めてのことです。報告書執筆の開始にあたり、主任著者たちは先週（3月10日～14日）、大阪に集まり、報告書の主要な優先課題を策定しました。 「都市は世界の温室効果ガス排出量の70％を占める一方で、世界のGDPの80％を生み出しています」とドアン准教授は述べています。「本報告書は、気候変動に適応できる都市の持続可能な発展のために、各国政府に対して明確で科学的根拠に基づいた戦略を提供することを目的としています。」 さらに、「同時に、本報告書は今後の研究の方向性を決定する上で重要な知識のギャップを特定するのにも役立ちます」と付け加えました。

ドアン准教授は、都市気候モデリングの分野で高い評価を受ける研究者です。彼は、高解像度気候シミュレーションや都市域における極端気候・気象を専門としています。筑波大学計算科学センターの准教授として、物理のモデルとAI技術の統合を推進し、気候研究の発展に貢献しています。

国際的にも、ドアン准教授は主要な気候研究機関と協力しています。彼は、アメリカ気象学会（AMS）の都市環境委員会の委員を務め、世界気象機関（WMO）の下で都市気候予測やAI/ML応用に関する複数の研究プロジェクトを主導しています。彼のIPCC特別報告書への貢献は、都市気候変動の理解を深めることに寄与します。また、気候変動に適応した持続可能な都市を構築するための解決策を開発する上で、計算科学の重要な役割を強調するものとなるでしょう。

Assoc. Prof. Doan (seventh from the left) and Chapter 2 fellow lead authors of the IPCC Special Report.
Assoc. Prof. Doan (second from left) with IPCC Working Group II Co-chair Prof. Winston Chow (fourth from the right) and fellow lead authors of the IPCC Special Report.

 

 

【受賞】大須賀教授が2024年度日本天文学会欧文研究報告論文賞を受賞

宇宙物理研究部門の大須賀 健教授が、2024年度の日本天文学会欧文研究報告論文賞を受賞しました。

受賞論文は以下のとおりです。
“The origins and impact of outflow from super-Eddington flow”
Takaaki Kitaki, Shin Mineshige, Ken Ohsuga, and Tomohisa Kawashima
Vol. 73 (2021), No. 2, pp. 450–466

日本天文学会　欧文研究報告論文受賞者一覧

2024 CCS-KISTI ワークショップ

韓国科学技術情報研究院（KISTI）と研究交流会を開催します。

日程: March 28 (Fri), 2025
場所: Zoom 

プログラム: 

10:00-10:10

 opening remarks
10:10-10:30  Multi-GPU Parallelization for Large-Scale Flow Simulations Ki-Ha Kim
10:30-10:50   Development of a GPU-accelerated AMR hydrodynamics code Hajime Fukushima
10:50-11:10  Autotuning framework for HPC applications on exascale computers Oh-Kyoung Kwon
11:10-11:30  Parallel Implementation of Number-Theoretic Transform on GPU Clusters Daisuke Takahashi
  lunch break  
13:00-13:20  Introduction to the Newly Established KISTI-6 Supercomputer Ji-Hoon Kang
13:20-13:40   CCS Research Update and New Supercomputer Miyabi Taisuke Boku
13:40-14:00  A Variant of VQE for Tight-binding Simulations of Finite-size Perovskite Supercell Dongkeun Lee

14:00-14:20

  Floquet-Weyl Semimetal Induced by a Circularly Polarized Laser Nobuya Maeshima
14:30-14:50  Climate change in cities: How do we predict it and address underlying uncertain Doan Quang Van
14:50-15:10  Experiences in Lattice Boltzmann Method with Open-Source Code Minwoo Kim
15:10-15:20 closing remarks

2024 CCS-KISTI Workshop

Date: March 28 (Fri), 2025
Venue: Zoom 

Schedule: 

10:00-10:10

 opening remarks
10:10-10:30  Multi-GPU Parallelization for Large-Scale Flow Simulations Ki-Ha Kim
10:30-10:50   Development of a GPU-accelerated AMR hydrodynamics code Hajime Fukushima
10:50-11:10  Autotuning framework for HPC applications on exascale computers Oh-Kyoung Kwon
11:10-11:30  Parallel Implementation of Number-Theoretic Transform on GPU Clusters Daisuke Takahashi
  lunch break  
13:00-13:20  Introduction to the Newly Established KISTI-6 Supercomputer Ji-Hoon Kang
13:20-13:40   CCS Research Update and New Supercomputer Miyabi Taisuke Boku
13:40-14:00  A Variant of VQE for Tight-binding Simulations of Finite-size Perovskite Supercell Dongkeun Lee

14:00-14:20

  Floquet-Weyl Semimetal Induced by a Circularly Polarized Laser Nobuya Maeshima
14:30-14:50  Climate change in cities: How do we predict it and address underlying uncertain Doan Quang Van
14:50-15:10  Experiences in Lattice Boltzmann Method with Open-Source Code Minwoo Kim
15:10-15:20 closing remarks