投稿者: 筑波大学計算科学研究センター

第149回計算科学コロキウムを、1月22日（水）11:00より開催します

第149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。
※本セミナーに先駆けて第147回計算科学コロキウムが開催されます。ぜひ合わせてご参加ください。
 
講演タイトル: Supramolecular Chemistry of Macrocycles Focusing on the Precise Assembly of Molecular Binding Units
講演者: Assist. Prof. Takashi Nakamura
(Department of Chemistry, Institute of Pure and Applied Sciences, University of Tsukuba)
日時: 2025年1月22日 (水) 11:00 – 12:00
場所: 計算科学研究センター 会議室A
言語: 英語

Takashi Nakamura

Takashi Nakamura received his Ph.D. in 2013 from the University of Tokyo under the supervision of Prof. Mitsuhiko Shionoya. He joined the laboratory of Prof. Akira Harada at Osaka University as a postdoctoral fellow in 2013. He worked as an assistant professor with Prof. Tatsuya Nabeshima at University of Tsukuba since 2014. Since 2021, he has been a principal investigator of Supramolecular Chemistry Group as a Tsukuba Top Runner Assistant Professor at University of Tsukuba. He received the Chemical Society of Japan Award for Young Chemists in 2020, and the Young Scientists’ Award in the Commendation for Science and Technology by the Minister of Education, Culture, Sports, Science and Technology, Japan in 2022. Since 2024, he has been leading a JST PRESTO project as its principal investigator. His current research interest is the precise construction of supramolecules and exploration of their functions.

要旨

Natural receptor proteins can selectively bind substrates within a pocket surrounded by multiple amino acid residues. During the recognition process, relatively weak intermolecular interactions, such as hydrogen bonds, act synergistically to achieve high selectivity. In contrast, it has been challenging for synthetic receptors to achieve precise molecular binding by arranging multiple interaction sites in an unsymmetrical manner.

     Our group has developed novel macrocyclic receptors with precise recognition capabilities based on two key strategies: (A) the assembly of metal coordination sites and (B) the desymmetrization of molecular components. Specifically, I will present our recent progress on cyclic oligomers of chelate complexes capable of multipoint coordination, and cyclodextrin derivatives equipped with hydrogen bonding sites such as amide and carboxyl groups.

References

  1. (a) Commun. 2017, 8, 129. (b) Chem. Commun. 2019, 55, 2421–2424. (c) Eur. J. Inorg. Chem. 2021, 308–313. (d) Inorg. Chem. 2023, 62, 12886–12894. (e) Chem. Commun. 2024, 60, 1281–1284.
  2. (a) Am. Chem. Soc. 2019, 141, 6462–6467. (b) Inorg. Chem. 2019, 58, 7863–7872. (c) Inorg. Chem. 2024, 63, 12697–12702. (d) Chem. Commun. 2025, 61, 921–924.
  3. (a) Commun. 2019, 55, 3872–3875. (b) Chem. Lett. 2020, 49, 493–496. (c) Angew. Chem. Int. Ed. 2021, 60, 3080–3086. (d) Chem. Sci. 2025, 16, 171–181.
  4. (a) In revision.

世話人: 重田育照、Kowit Hengphasatporn

第148回計算科学コロキウム「HPCと量子コンピューティングの融合」を、2月4日（火）14:00より開催します

第148回計算科学コロキウム「HPCと量子コンピューティングの融合」を開催いたします。多数のご来聴をお待ちしております。

日時: 2025年2月4日 (火) 14:00-15:30
場所: 計算科学研究センター ワークショップ室
講演タイトル: 量子コンピュータと量子HPC連携プラットフォーム構築プロジェクトJHPC-Quantum
講演者: 佐藤 三久（理化学研究所計算科学研究センター　量子HPC連携プラットフォーム部門長）
概要：理化学研究所計算科学研究センターでは、量子コンピュータを導入し、スパコンと連携させる量子HPC連携プラットフォームを構築する、JHPC-Quantumプロジェクトを推進している。本講演では、量子コンピュータとは何か、を簡単に解説し、JHPC-Quantumプロジェクトについて紹介する。

講演タイトル: 量子HPC連携プラットフォームのソフトウェア構築〜プログラミング環境とミドルウェアについて
講演者: 辻 美和子（理化学研究所計算科学研究センター　量子HPC連携プラットフォーム　ユニットリーダー）
概要：近年の量子コンピュータの進化はめざましく、量子コンピュータをスーパーコンピュータのアクセラレータとして活用することで、さまざまな分野での計算能力の拡大が期待される。スーパーコンピュータと量子コンピュータは全く異なる環境で動作するため、これらを連携させるためには多くの取り組みが必要となる。本講演では、連携のためのソフトウェアとプログラミング環境に焦点を当て、われわれの設計を紹介し、実装や予備評価の結果を示す。

言語: 日本語


世話人: 朴泰祐

 

Observation of candidate giant resonance corresponding to double beta decay – Pioneering a new research field using heavy ion reactions

Summary

A research group led by Akane Sakaue, teaching assistant and Kentaro Yako, Associate Professor at the Center for Nuclear Study, Graduate School of Science, The University of Tokyo, Tomohiro Uesaka, Director of the Nuclear Dynamics Research Group, RIKEN Nishina Center for Accelerator-Based Science, Shinsuke Ota, Associate Professor at the Research Center for Nuclear Physics, Osaka University, Juzo Zenihiro, Associate Professor at the Graduate School of Science, Kyoto University, and Noritaka Shimizu, Associate Professor at the Center for Computational Sciences at the University of Tsukuba has observed a candidate of new excitation mode of nuclei called the double-Gamow-Teller giant resonance.

In this study, a heavy ion beam of 12C at the RIKEN RI Beam Factory was irradiated to a 48Ca target, and the newly developed double charge exchange (12C, 12Be(0+2 )) reaction was measured in order to identify transitions in which the Gamow-Teller transition of converting a neutron into a proton occurs twice in 48Ca.

The results of this study may provide clues to the nuclear response involved in neutrino-less double beta decay. 

See more details –> https://www.s.u-tokyo.ac.jp/en/press/10581

Journal

Journal name
Progress of Theoretical and Experimental Physics
Title of paper

二重ベータ崩壊に類似した巨大共鳴状態の候補を観測

2024年12月23日
東京大学
理化学研究所
筑波大学
大阪大学
京都大学

発表のポイント

  • 48Ca原子核が二重ガモフ・テラー遷移によって48Tiに遷移する反応の二重微分断面積を測定した。
  • 重イオンビームを用いた二重荷電交換反応（12C,12Be(0+2)）を用いることにより、二重ガモフ・テラー遷移を選択的に誘起するとともに、励起エネルギー領域を広くカバーするような測定を行った。
  • ニュートリノを伴わない二重ベータ崩壊の核行列要素の値に制限を与える可能性がある。

発表概要

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阪上朱音教務補佐員、矢向謙太郎准教授、理化学研究所仁科加速器科学研究センター核反応研究部の上坂友洋部長、大阪大学核物理研究センターの大田晋輔准教授、京都大学大学院理学研究科の銭廣十三准教授、筑波大学計算科学研究センターの清水則孝准教授らによる研究グループは、二重ガモフ・テラー巨大共鳴状態とよばれる原子核の新しい励起モードの候補を発見しました。

本研究では、理化学研究所RIビームファクトリーで得られる重イオンビームを48Ca標的に照射し、新たに開発した二重荷電交換反応（12C, 12Be(0+2)）を用いることで、48Ca中の1個の中性子が1個の陽子に変換されるガモフ・テラー遷移が二回起こった遷移を同定しました。

この研究成果はニュートリノを伴わない二重ベータ崩壊に関わる原子核応答を知る手がかりになる可能性があります（図1）。

図1：二重ガモフ・テラー巨大共鳴のイメージ 二重ベータ崩壊する原子核48Caは、自然界ではゆっくりと二重ベータ崩壊して48Tiに変化する。原子核ビームを用いて48Ca核にエネルギーを与えると、ガモフ・テラー巨大共鳴（既知）や二重ガモフ・テラー巨大共鳴（未発見）が現れる。

 

プレスリリース全文はこちら

 

掲載論文

【題名】Candidate for the double Gamow-Teller giant resonance in 48Ca studied by the (12C, 12Be(0+2)) reaction at 250 MeV/nucleon
 
【掲載誌】Progress of Theoretical and Experimental Physics
 
【DOI】10.1093/ptep/ptae174

 

計算メディカルサイエンス事業部公開シンポジウム2024

筑波大学計算科学研究センター計算メディカルサイエンス事業部では，最先端の計算科学を医学と連携させる「医計連携」を推進し，物理学，生命科学およびデータ基盤，情報メディア分野の計算科学と医学，産業界が連携し，最新の計算手法，画像処理技術ならびに機械学習，深層学習等を用いて，計算科学による医療技術を開拓する取り組みを進めています．このため，(1)計算生体分子医科学，(2) 睡眠ビッグデータ解析・自動診断，(3) 3D Surgical Vision，(4) 計算光バイオイメージングのプロジェクトチームを設置し，学内外の連携とチーム間連携を図り研究を推進してきました．
　計算メディカルサイエンス事業部公開シンポジウム2024では，各プロジェクトからの最近の成果を報告するとともに，関連分野の研究者を交えた議論を行います．興味をお持ちの皆様の参加をお待ちしております．

計算メディカルサイエンス事業部公開シンポジウム2024

日時：　2024年12月23日（月）13:30-17:10
場所：　計算科学研究センター 1F 会議室A

  タイトル 講演者 所属
13:30-13:35 オープニング    
13:35-14:25 計算生体分子医科学    
  QM/MM計算に基づく自由エネルギー摂動法 の開発と創薬応用 八木 清 筑波大学 数理物質系化学域
  ディープラーニングを用いた環状ペプチドのスクリーニング Duan Lian 筑波大学大学院 物理学学位プログラム
14:25-15:15 睡眠ビッグデータ解析・自動診断    
  これまでの研究活動の振返り 北川博之 筑波大学国際統合睡眠医科学研究機構
  レム睡眠のリアルタイム自動検出に関する研究 佐野史弥 筑波大学情報理工学位プログラム
15:15-15:30 （休憩15分）    
15:30-16:20 3D Surgical Vision    
  2024年度活動報告 北原格 筑波大学計算科学研究センター 
  整形外科手術における3D術前計画と手術支援システムの開発 吉井雄一 東京医科大学
  RayEmb: Arbitrary Landmark Detection in X-Ray Images Using Ray Embedding Subspace Pragyan Shrestha 筑波大学エンパワーメント情報学プログラム
16:20-17:10 計算光バイオイメージング    
  近赤外線癌診断の高精度化に向けた時間依存型円偏光波輸送シミュレーション 市村一晟 筑波大学大学院 理工情報生命学術院 物理学学位プログラム
  円偏光散乱によるがん診断評価技術 西沢望 北里大学
17:10-17:15 クロージング    

 

147th Colloquium of the Center for Computational Sciences

147th Colloquium

Title: Bridging Chemistry and Materials: From Molecular Recognition to Emerging Supramolecular Innovations
Speaker: Dr. Thanthapatra Bunchuay (Department of Chemistry and Center of Excellence for Innovation in Chemistry Faculty of Science, Mahidol University, Thailand)
Date: 22 January 2025
Time: 10:00-11:00
Venue: Center for Computational Sciences, Meeting room A
Language: English

Thanthapatra Bunchuay

Thanthapatra (Valentine) Bunchuay, a recipient of the Royal Thai Scholarship (2004 – 2018), graduated from Mahidol University (Thailand) with a first class honour B.Sc. degree in 2011 and M.Sc. degree in chemistry in 2014. Having finished his D.Phil.in November 2018, he is now working as associate professor in organic chemistry (supramolecular chemistry) at Mahidol University where he has started The SupraValentine Research Lab. His research focuses on synthetic supramolecular chemistry of macrocyclic molecules and investigations of their host-guest behavior via suite spectroscopic techniques. Novel macrocycles are also used as the basis of functional materials for applications in sensing, extraction and recovery, delivery, and soft materials.

Abstract :

Since the pioneering work of Cram, Lehn, and Pedersen laid the foundation for supramolecular host-guest chemistry, macrocyclic motifs have been indispensable tools in molecular assembly. Their accessibility and well-established complementarity for a diverse range of guest molecules have made them central to the field. In 2008, Ogoshi and collaborators introduced a breakthrough in macrocyclic chemistry with the synthesis of a novel family of macrocycles, the pillararenes. These unique structures, named for their pillar shape, consist of cyclic oligomers (n = 5–15) of dialkylated hydroquinone monomers linked by methylene spacers at the 2,5-positions. This arrangement creates a highly symmetric and rigid cavity with exceptional properties, propelling pillararenes to prominence in supramolecular chemistry and nanomaterials. This seminar will first introduce the fundamental aspects of pillararene chemistry followed by highlight recent advances made by the SupraValentine Laboratory at MUSC, covering synthetic methodologies, host-guest interactions, molecular assemblies, and applications in nanomaterials. In the second half, the focus will turn to other innovative supramolecular host designs, emphasizing their structural diversity and applications in recognizing cations, anions, and ion pairs.

References

  1. Ruengsuk, K. Khamphaijan, P. Pananusorn, A. Docker, J. Tantirungrotechai, M. Sukwattanasinitt, D. J. Harding, and T. Bunchuay, Chem. Commun., 2020, 56, 8739-8742

  2. Pananusorn, A. Ruengsuk, A.Docker, K. Khamphaijun, K. Sirivibulkovit, M. Sukwattanasinitt, J.Tantirungrotechai, P. Saetear, T. Limpanuparb, T. Bunchuay, ACS Appl. Mater. Interfaces, 2022, 14, 5, 6810–6817

  3. Todee, T. Chutimasakul, K. Junthod, A. Docker, P. Saetear, M. Kongkaew, T. Ratvijitvech, J. Tantirungrotechai, T. Bunchuay, Mater. Chem. Front., 2022, 6, 3023-3032

  4. Todee, P. Sanae, A. Ruengsuk, P. Janthakit, V. Promarak, J.Tuntirungrotechai, M. Sukwattanasinitt, T. Limpanuparb, D. J. Harding, T. Bunchuay, Chem. Asian J., 2024, 19, e202300913.

  5. Junthod, B. Todee, K. Khamphaijun, T. Chutimasakul, T. Sangtawesin, T. Ratvijitvech, J. Tantirungrotechai, U. Suriya, and T. Bunchuay, ACS Appl. Polym. Mater., 2024, 6, 12, 7124–7136

Coordinator : SHIGETA Yasuteru, Kowit Hengphasatporn

第147回計算科学コロキウムを、1月22日（水）10:00より開催します

第147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。
※本セミナーに続けて第149回計算科学コロキウムが開催されます。ぜひ合わせてご参加ください。

講演タイトル: Bridging Chemistry and Materials: From Molecular Recognition to Emerging Supramolecular Innovations（超分子化学を通じた機能性材料の設計と開発）
講演者: Dr. Thanthapatra Bunchuay
(Department of Chemistry and Center of Excellence for Innovation in Chemistry Faculty of Science, Mahidol University, Thailand / タイ, マヒドン大学 理学部 化学科および化学イノベーション卓越センター)
日時: 2025年1月22日 (水) 10:00 – 11:00
場所: 計算科学研究センター 会議室A
言語: 英語

Thanthapatra Bunchuay

Thanthapatra (Valentine) Bunchuay, a recipient of the Royal Thai Scholarship (2004 – 2018), graduated from Mahidol University (Thailand) with a first class honour B.Sc. degree in 2011 and M.Sc. degree in chemistry in 2014. Having finished his D.Phil.in November 2018, he is now working as associate professor in organic chemistry (supramolecular chemistry) at Mahidol University where he has started The SupraValentine Research Lab. His research focuses on synthetic supramolecular chemistry of macrocyclic molecules and investigations of their host-guest behavior via suite spectroscopic techniques. Novel macrocycles are also used as the basis of functional materials for applications in sensing, extraction and recovery, delivery, and soft materials.

要旨:

Since the pioneering work of Cram, Lehn, and Pedersen laid the foundation for supramolecular host-guest chemistry, macrocyclic motifs have been indispensable tools in molecular assembly. Their accessibility and well-established complementarity for a diverse range of guest molecules have made them central to the field. In 2008, Ogoshi and collaborators introduced a breakthrough in macrocyclic chemistry with the synthesis of a novel family of macrocycles, the pillararenes. These unique structures, named for their pillar shape, consist of cyclic oligomers (n = 5–15) of dialkylated hydroquinone monomers linked by methylene spacers at the 2,5-positions. This arrangement creates a highly symmetric and rigid cavity with exceptional properties, propelling pillararenes to prominence in supramolecular chemistry and nanomaterials. This seminar will first introduce the fundamental aspects of pillararene chemistry followed by highlight recent advances made by the SupraValentine Laboratory at MUSC, covering synthetic methodologies, host-guest interactions, molecular assemblies, and applications in nanomaterials. In the second half, the focus will turn to other innovative supramolecular host designs, emphasizing their structural diversity and applications in recognizing cations, anions, and ion pairs.

References

  1. Ruengsuk, K. Khamphaijan, P. Pananusorn, A. Docker, J. Tantirungrotechai, M. Sukwattanasinitt, D. J. Harding, and T. Bunchuay, Chem. Commun., 2020, 56, 8739-8742

  2. Pananusorn, A. Ruengsuk, A.Docker, K. Khamphaijun, K. Sirivibulkovit, M. Sukwattanasinitt, J.Tantirungrotechai, P. Saetear, T. Limpanuparb, T. Bunchuay, ACS Appl. Mater. Interfaces, 2022, 14, 5, 6810–6817

  3. Todee, T. Chutimasakul, K. Junthod, A. Docker, P. Saetear, M. Kongkaew, T. Ratvijitvech, J. Tantirungrotechai, T. Bunchuay, Mater. Chem. Front., 2022, 6, 3023-3032

  4. Todee, P. Sanae, A. Ruengsuk, P. Janthakit, V. Promarak, J.Tuntirungrotechai, M. Sukwattanasinitt, T. Limpanuparb, D. J. Harding, T. Bunchuay, Chem. Asian J., 2024, 19, e202300913.

  5. Junthod, B. Todee, K. Khamphaijun, T. Chutimasakul, T. Sangtawesin, T. Ratvijitvech, J. Tantirungrotechai, U. Suriya, and T. Bunchuay, ACS Appl. Polym. Mater., 2024, 6, 12, 7124–7136

世話人: 重田育照、Kowit Hengphasatporn

146th Colloquium of the Center for Computational Sciences

146th Colloquium

Title:  Introduction to HPC with Julia
Speaker: Dr. Valentin Churavy (Johannes-Gutenberg University Mainz & University of Augsburg)
Date: 13 December 2024
Time: 15:30-16:30
Venue: Center for Computational Sciences, Meeting room A / online
Language: English

Abstract:
Julia is a modern high-performance programming language for scientific computing. It features a unique blend of performance and usability, together with modern staples like accelerated computing and automatic differentiation. In this talk, I will provide a brief introduction of Julia as a language, how to use Julia for performance portable accelerated computing, and a brief introduction to the automatic differentiation landscape in Julia.


Coordinator : OHNO Hiroshi 

 

 

第146回計算科学コロキウムを、12月13日（金）15:30より開催します

第146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。
なお、本セミナーは学術変革領域研究(A)「学習物理学の創成」主催セミナーをセンターで共催するものです。

講演タイトル: Introduction to HPC with Julia
講演者: Dr. Valentin Churavy (Johannes-Gutenberg University Mainz & University of Augsburg)
日時: 2024年12月13日 (金) 15:30 – 16:30
場所: 計算科学研究センター 会議室A / オンライン
（Zoom URLはセンター内に展開します。
その他ご希望がありましたら pr[at]ccs.tsukuba.ac.jpまでお尋ねください。）
言語: 英語

要旨:

Julia is a modern high-performance programming language for scientific computing. It features a unique blend of performance and usability, together with modern staples like accelerated computing and automatic differentiation. In this talk, I will provide a brief introduction of Julia as a language, how to use Julia for performance portable accelerated computing, and a brief introduction to the automatic differentiation landscape in Julia.

世話人: 大野浩史

学際ハブ拠点スパコンお試し利用を開始

筑波大学計算科学研究センターは、文部科学省の令和5年度 共同利用・共同研究システム形成事業「学際領域展開ハブ形成プログラム」において「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」として採択されました。本事業では、スーパーコンピュータと計算科学手法を用いた問題解決において、産官学の連携による新たな需要の開拓と、企業における計算科学手法の導入の裾野を広げることを大きな目的としています。

学際ハブ拠点の事業の一環として、「スパコンを使いこなせるのか、現在社内で行っている計算がスパコンで高速化できるのか」といった不安を抱える企業の方に、無料でスパコンの利用機会を提供する「学際ハブ拠点スパコンお試し利用」プログラムを開始します。初心者向けの入門動画やサポートもあり、本センターの関連分野の教員と連携して進めていただくことで、スムーズにスパコン利用を始められるように支援します。

詳しくは以下のページをご参照ください。

学際ハブ拠点スパコンお試し利用

【受賞】佐藤准教授が第１９回凝縮系科学賞を受賞

量子物性研究研究部門の佐藤駿丞准教授が、第１９回凝縮系科学賞を受賞しました。
受賞理由は「光駆動非平衡電子ダイナミクスの理論的研究」です。
2024年11月26日(火)～27日(水)に神戸大学で開催された第18回物性科学領域横断研究会 (領域合同研究会)にて表彰式が行われました。
授賞式の様子 （左から、常行真司教授、佐藤准教授、福山秀敏教授、秋光純教授）
 
 

研究トピックス「穴場に暮らす共生微生物」を公開

計算科学研究センター（CCS）に所属する教員・研究員の研究をわかりやすく紹介する「研究者に聞くー研究トピックス」に「vol.19 穴場に暮らす共生微生物」を公開しました。

「研究者に聞くー研究トピックス」

生命科学研究部門の中山助教の研究を紹介しています。

「穴場に暮らす共生微生物」

【すぐわかアカデミア。】動画公開

国立大学共同利用・共同研究拠点協議会が2020年4月より動画配信している「知の拠点【すぐわかアカデミア。】」の No.110 として、筑波大学計算科学研究センターの動画が公開されました。

計算情報学研究部門計算メディア分野の北原教授協力のもと、スーパーコンピュータPegasusを活用した計算科学分野とスポーツ科学分野の融合による「スポーツ計算科学」の研究事例について紹介しています。

穴場に暮らす共生微生物

中山 卓郎 助教

生命科学研究部門 分子進化分野

中山先生は、生命科学研究部門分子進化分野の研究者です。中山先生は、高校の生物の授業がきっかけで、“細胞内共生”に関心を持ちました。共生説によると、好気性細菌やシアノバクテリアが細胞内に取り込まれ、ミトコンドリアや葉緑体として細胞の一部になったとされています。ミトコンドリアや葉緑体の誕生は約20～10億年前の出来事ですが、同様の進化は現代の微生物にも起こり得るものです。この気づきから始まった中山先生の“共生微生物”に関する研究を、ダイジェストで紹介します。

（2024.11.26 公開）

拓かれた微生物研究への扉

私たちは、多くの動植物に囲まれて生活しています。身近な動植物といえば、ヒトや犬、鳥、虫、樹木、草花など、肉眼で見えるものを思い浮かべると思います。しかし、実際にはそれは生物のごく一部に過ぎず、肉眼では見ることのできない微生物が圧倒的に多く存在しています。その数はおよそ1028にも達し、宇宙の星の数（1023）よりも多いとされています。微生物は水中や土壌中、ヒトの腸内など、あらゆる環境に生息しています。こうした点からも、地球を代表する生物は微生物と言っても過言ではありません。微生物を理解することが、地球上の生命全体の解明に繋がるのです。

図1：身の回りの微生物。微生物はいたるところに、多量に存在している。

微生物については、まだ解明されていない部分が多くあります。大半の微生物は“培養”が難しいため、実験や解析を行うことも難しく、これまでの研究は限られていました。しかし、2000年代に次世代シーケンサーが登場し、状況は一変します。次世代シーケンサーはDNAの塩基配列を短時間で大量に解析する装置です。この装置の発展に伴って、少ないサンプルでも解析が可能となり、培養せずとも研究ができるようになりました。つまり、この装置で微生物のゲノムを解読することにより、生物学的な性質を推測できるようになったのです。次世代シーケンス解析では膨大なデータが得られ、その解析には高性能計算機が必要です。近年の高性能計算機の発展も、微生物研究に大きく貢献しています。

図2：生物学研究の流れ。従来は細胞の培養と実験により知見を得ていたが、近年は次世代シーケンスと大規模計算により知見が得られるようになった。

未確認微生物を探せ！

研究技術の進展により、微生物に関する知識は急速に拡充されています。しかし、その多くは単独で生活する微生物に関する知識です。実は、多くの微生物は他の生物と共生しているのですが、共生微生物については未解明な部分がたくさん残されています。特に、異なる系統の微生物間の共生関係は未開の分野であり、ほとんど研究されていません。

図3に、共生シアノバクテリアの一例を示します。このシアノバクテリアは渦鞭毛藻というまったく別の微生物の中にいます。しかし、ただ写真を見ただけでは、これが本当に共生関係なのか、偶然その時に渦鞭毛藻の中にいたのかは判断できません。では、これをどう区別すれば良いのでしょうか？

図3：海洋微生物の一種であるOrnithocercus magnificusから発見された新種の共生シアノバクテリア。Ornithocercus magnificusの鞭毛内に生息するシアノバクテリアは、最終的にOrnithocercus magnificusに食べられる運命にあると考えられている。

現在、次世代シーケンサーの普及により、膨大な環境DNA（特定の環境に生育する生物の配列をまとめて解析したデータ）が蓄積されつつあります。これには多様な生物学的情報が埋もれている可能性があり、未確認微生物を探すうえでは非常に有用です。中山先生は、この環境DNAの可能性に着目し、共生シアノバクテリアについて調べました。

解析の手順は次の通りです。まず、渦鞭毛藻の中で見つかったシアノバクテリアのゲノムを解読し、どのような配列が含まれているかを確認しました。次に、公共のデータベースに蓄積された環境DNAを利用しました。環境DNAには、同じ場所の海水に存在する微生物のDNAが細胞サイズごとにふるいにかけられ、それぞれのサイズに対応する生物のDNAが集められたデータがあります。このデータを用いて、解読したシアノバクテリアのゲノム配列が、どの細胞サイズ区分の環境DNAに多く含まれているかを調べました。

その結果を図4に示します。通常、ある生物のゲノムは、その生物の細胞サイズ区分から最も多く検出されます。例えば、単独で生活するシアノバクテリアのゲノムは、細胞サイズ0.8〜5 µmのサンプルで最も多く検出されています。一方で、中山先生が発見した共生シアノバクテリアのゲノムは、80%以上が細胞サイズ20〜180 µmのサンプルから検出されました。この細胞サイズ区分は、宿主である渦鞭毛藻と一致します。もし共生シアノバクテリアが常に渦鞭毛藻にくっついていなければ、このような結果にはならないはずです。したがって、中山先生が発見したシアノバクテリアは、渦鞭毛藻と共生していることが示されました。さらに解析を進めた結果、このシアノバクテリアは、世界中の海洋に広く分布しているにもかかわらず、これまで発見されていなかった新しい系統であることが明らかになりました。

図4：細胞サイズで区分したサンプルにおいて、ゲノムが検出された割合

中山先生の発見は、微生物学分野の常識を覆す革新的なものでした。ここで、中山先生のコメントを紹介します。

― この発見をきっかけに共生微生物が注目され、研究人口が増えると嬉しいですね。茨の道かもしれませんが、新種の微生物を発見する喜びを仲間と共有したいです。いつか地球上の微生物をすべて発見し、生物全体を見渡すことのできる日が来ることを願っています。

もし興味を持ったなら、中山先生と一緒に共生微生物の研究を始めてみませんか

（文・広報サポーター　松山理歩）

さらに詳しく知りたい人へ

最先端共同HPC基盤施設のスーパーコンピュータMiyabiがTOP500で国立大学最高性能に認定

１．発表者：最先端共同HPC基盤施設
           （筑波大学計算科学研究センター、東京大学情報基盤センター）

２．発表のポイント：

  1. 超並列GPUクラスタ型計算機Miyabiが2024年11月のTOP500リストにおいて国立大学スーパーコンピュータとして最高性能システムにランク
  2. 学術目的スーパーコンピュータとして「富岳」に次ぐ国内第2位の高性能システムを実現
  3. 最先端のGPU・CPU両搭載モジュールを国内で初めて採用
  4. 筑波大学と東京大学の共同による調達、運用、富士通株式会社によるシステム構築

３．発表内容：

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とが共同運営する、最先端共同HPC基盤施設（JCAHPC：Joint Center for Advanced High Performance Computing、施設長：朴泰祐、http://jcahpc.jp）が運用し、富士通株式会社が構築した超並列GPUクラスタ型スーパーコンピュータMiyabiがLinpack性能46.8 PFLOPSを達成し、2024年11月のスーパーコンピュータ性能ランキングを示すTOP500リスト（http://www.top500.org）において、国立大学のスーパーコンピュータとして最高性能システムとして登録され、また国内における学術目的のスーパーコンピュータとして「富岳」に次ぐ第2位の性能を達成しました。

最先端共同HPC基盤施設は、筑波大学及び東京大学により共同運営されると共に、2大学が共同してスーパーコンピュータの調達・運用を行う、国内唯一の試みです。同システムは東京大学柏キャンパス内の情報基盤センターに設置されますが、システムの調達・導入・運用及び主な利用プログラム運用等の全てを2大学が共同で実施します。同システムは米エヌビディア社の最新技術であるGPUとCPUを単一モジュールにパッケージしたGH200 Grace-Hopper Superchipを1,120台搭載したMiyabi-G（倍精度ピーク演算性能78.8 PFLOPS）と、米インテル社のHBM搭載高性能プロセッサIntel Xeon CPU Max 9480を380台搭載したMiyabi-C（倍精度ピーク演算性能1.3 PFLOPS）という2つのシステムからなります。今回、TOP500において国内第2位の性能となったのは、これらのうちMiyabi-Gを用いて計測された結果です。

Miyabi-Gに用いられているGrace-Hopper Superchipは、単一のモジュールにGrace CPUとH100 GPUの両方を搭載し、これらの間をNVIDIA NVLink-C2Cと呼ばれる超高速ネットワークで結合したもので、従来のGPU搭載計算ノードに比べ遥かに高速なGPU-CPU間通信を実現しただけでなく、両者の間でメモリ参照を自由に行う共有アドレス空間の利用をハードウェアで実現しました。Miyabi-GはこのGrace-Hopper Superchipをスーパーコンピュータに利用した国内初のシステムとなりました。

同システムは、革新的ハイパフォーマンス・コンピューティング・インフラ（HPCI）及び両大学が個別に実施する各種利用プログラムの下、国内最高性能のGPU搭載スーパーコンピュータ資源として共同利用に供され、次世代の様々な科学技術分野の研究開発を飛躍的に推進します。また、最先端計算科学の研究だけでなく、計算科学及びHPC分野の人材育成にも利用され、各分野の今後の発展に貢献します。本システムの導入及び運用により、筑波大学計算科学研究センター及び東京大学情報基盤センターは、なお一層の社会貢献に寄与していきます。

JCAHPCの初代システムであるOakforest-PACS（OFP，2016 – 2022年）は、主として計算科学シミュレーションに使われておりました。今後はそれに加え、2015年以降東京大学が推進してきた「計算・データ・学習」融合における成果と知見、及び筑波大学が進めるAIの支援による計算科学の推進といったコンセプトをMiyabiの上で展開していき、生成AI等による科学技術の更なる革新である「AI for Science」の実現を目指します。また、経済産業省・新エネルギー・産業技術総合開発機構事業の一環として実施されている「計算可能領域の開拓のための量子・スパコン連携プラットフォームの研究開発（JHPC-Quantum，理化学研究所・ソフトバンク（http://jhpc-quantum.org/））」の一環として利用され、世界に先駆けて量子・スパコンハイブリッド連携による新しい科学の開拓に向けて、ソフトウェア開発、計算資源提供の両面から貢献します。

４．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
E-mail: pr [at] ccs.tsukuba.ac.jp

東京大学情報基盤センター　広報担当
E-mail: itc-press [at] itc.u-tokyo.ac.jp

５．リリース用画像資料：

>> 全文PDFはこちら

SC24 にてブース出展を行います

11月17日から22日にかけて米国アトランタで開催される SC24 (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（#4421）を行います。
18日のGala Openingでは、東京大学情報基盤センター（ITC）と合同でブーストークも行います。筑波大学と東京大学が共同で設置運営する最先端共同HPC基盤施設（JCAHPC）に、新たに導入するスーパーコンピュータについての講演を行います。両センターのブースへぜひお越しください。

Booth Talk Schedule
@Booth #4421
Nov. 18 (Mon)

19:10- Taisuke Boku (U. Tsukuba/JCAHPC)
19:25- Jack Wells (NVIDIA)
19:40- Kengo Nakajima (U. Tokyo/JCAHPC)

Booth Talk Schedule
@Booth #4323
Nov.18(Mon)

20:00- Jim Lujan (LANL)
20:15- Toshihiro Hanawa (U. Tokyo/JCAHPC)
20:30- Robert Triendl (DDN)

SC24 Exhibition Booth#4421

◆SC24 Exhibition will be held on November 18-22.
#4421 CCS/JCAHPC, The University of Tsukuba
#4323 ITC/JCAHPC, The University of Tokyo

◆We will have several booth talk sessions in each University’s booth at SC24!

Booth Talk Schedule
@Booth #4421
Nov. 18 (Mon)

19:10- Taisuke Boku (U. Tsukuba/JCAHPC)
19:25- Jack Wells (NVIDIA)
19:40- Kengo Nakajima (U. Tokyo/JCAHPC)

Booth Talk Schedule
@Booth #4323
Nov.18(Mon)

20:00- Jim Lujan (LANL)
20:15- Toshihiro Hanawa (U. Tokyo/JCAHPC)
20:30- Robert Triendl (DDN)

 

 

Postdoctoral researcher (Division of Particle Physics)

Affiliation:

Center for Computational Sciences, University of Tsukuba (Division of Particle Physics)

 

Research field, Content of work:

Computational particle physics. In collaboration with Profs. Yoshinobu Kuramashi and Shinichiro Akiyama, the successful candidate will conduct research on lattice field theories using the tensor network approach related to the research project “New development of computational particle physics with tensor network approach” supported by Grant-in-Aid for Scientific Research (A) (Principal Investigator: Yoshinobu Kuramashi, Co-Investigator: Shinichiro Akiyama). The applicant will be expected to have expertise, skills, and experience on the lattice field theory and related numerical computations.

 

Starting date:

As soon as possible after a hiring decision is made (negotiable).

             

Terms of employment:

Full-time position with possibility of renewal annually, up until March 31, 2028, upon evaluation of the progress. The annual salary will be determined based on the regulations of the University, taking account of the career of the employee.

 

Qualifications:

An applicant needs to have a Doctoral Degree or Ph.D at the start of employment.

 

Application materials:

  1. Curriculum Vitae (with photograph)
  2. List of research activities (Separate refereed and non-refereed papers in the list)
  3. Reprints of major papers (no more than 3, photocopies acceptable, 1 copy each)
  4. Summary of research activities (up to about 1000 words)
  5. Research plan after the appointment (up to about 1000 words)
  6. Two Reference letters or contact information of the two letter writers
  7. Self-Declaration on Specific Categories (the prescribed form can be downloaded from https://www.ccs.tsukuba.ac.jp/reqdocuments/)
  8. Consent for the handling and extraterritorial transfer of personal data in accordance with the EU-General Data Protection Regulation (GDPR) (*Submit this form only if you are a resident of member countries of the European Economic Area or the United Kingdom, the prescribed form can be downloaded from https://www.ccs.tsukuba.ac.jp/reqdocuments/)

 

Selection process:

After screening the application documents, qualified applicants will be invited to have an online interview in Japanese or English.

 

Selection period:

Until the position is filled

 

Where to submit:

Please write “Application for A Postdoctoral Position in Particle Physics” on the subject and send a zip file with a password for the documents 1.-8. in the pdf format via e-mail to application-pp[at]ccs.tsukuba.ac.jp ([at] should be replaced by @). The password is separately sent to kuramasi[at]het.ph.tsukuba.ac.jp ([at] should be replaced by @ as well).

Reference letters should be sent in pdf format via e-mail to application-pp[at]ccs.tsukuba.ac.jp ([at] should be replaced by @). Please write “Letter-XXX” (XXX is the applicant’s name) on the subject.

 

Who to make contact:

Prof. Yoshinobu Kuramashi
Chief, Division of Particle Physics
Center for Computational Sciences
University of Tsukuba
Tel: +81-29-853-4469
Email: kuramasi[at]het.ph.tsukuba.ac.jp ([at] should be replaced by @)

 

Miscellaneous:

  • The personal information in the application documents will be used solely for the purpose of selection. After the selection all the personal information will be properly deleted.
  • The Center for Computational Sciences has been approved as a Joint Collaborative Research Center by the Ministry of Education, Culture, Sports, Science and Technology. We promote interdisciplinary computational sciences, including joint use of our supercomputer systems. The University of Tsukuba conducts its personnel selection process in compliance with the Equal Employment Opportunity Act.
  • The University of Tsukuba has established “University of Tsukuba Security Export Control Regulations” based on “Foreign Exchange and Foreign Trade Act”, and conduct strict examination when employing foreign nationals, persons from foreign universities, companies, government agencies, etc., or persons who fall under a specific category.

素粒子物理研究部門 研究員 （締切 適任者が決まるまで）

○公募人員： 研究員　１名

○所属組織：計算科学研究センター（素粒子物理研究部門）

○専門分野：科学研究費補助金・基盤研究 (A)「テンソルネットワーク法が拓く計算素粒子物理学の新たな展開」(代表：藏増嘉伸，研究分担者：秋山進一郎)に関する理論研究に従事する。代表および研究分担者との連携のもと，テンソルネットワーク法を用いた格子上の場の理論の数値的研究を推進する。格子上の場の理論の専門的知見を有し，関連する数値計算の経験があることが望ましい。

○着任時期：決定後できるだけ早い時期（応相談）

○任期：年度更新、最長2028年3月31日まで

○給与： 年俸制（給与等雇用条件は本学の規定による）。候補者の職務経験等を加味し、本学規程に基づいて号俸を決定。

○応募資格： 博士の学位を有する方もしくは着任時期までに取得見込の方

○提出書類：

１）履歴書（写真貼付）

２）全業績リスト（査読論文とその他を区別すること）

３）主な論文別刷（3編以内、コピー可、各１部）

４）これまでの研究の概要（最大2000字程度）

５）着任後の研究に関する抱負（最大2000字程度）

６）本人についての意見を求め得る方2名の氏名及び連絡先、もしくは推薦書2通

７）特定類型自己申告書（本学所定様式https://www.ccs.tsukuba.ac.jp/reqdocuments/）

８）ＥＵ―般データ保護規則（GDPR）に基づく個人データの取扱い及び域外移転に関する同意書（※欧州経済領域の構成国及び英国在住者のみ必ず提出、本学所定様式https://www.ccs.tsukuba.ac.jp/reqdocuments/）

 

○選考方法： 提出書類に基づいた書面選考を実施し、通過者は日本語または英語でオンライン面接を行います。

○応募期間：適任者の採用が決まるまで

○応募方法： 提出書類1)−8)のPDFファイルをzipファイルにまとめてパスワードをかけ、電子メールの添付ファイルとして、下記のアドレス
　　　application-pp[at]ccs.tsukuba.ac.jp（[at]を@に置き換える）
にお送りください。zipファイルのパスワードは、別途下記のアドレス
　　　kuramashi[at]het.ph.tsukuba.ac.jp（[at]を@に置き換える）
にお送りください。ファイルサイズの合計が10MBを超える場合は、問い合わせ先に連絡してください。メールの件名は、「素粒子物理研究員応募書類」としてください。メール送信後，２日以内に受領確認のメールが届かない場合は、問い合わせ先に連絡してください。

推薦書は、作成者が下記のアドレス
　　　application-pp[at]ccs.tsukuba.ac.jp（[at]を@に置き換える）
に直接電子メールの添付ファイルとして送付してください。メールの件名は、「〇〇氏推薦書」または「Letter-〇〇」（〇〇は応募者の氏名）としてください。

○問合せ先：筑波大学計算科学研究センター素粒子物理研究部門主任　藏増嘉伸 
Tel: 029-853-4469
Email: kuramasi[at]het.ph.tsukuba.ac.jp（[at]を@に置き換える）

○その他：　

  1. 応募書類に含まれる個人情報は、本人事選考のみに使用し、他の目的には一切使用しません。選考終了後はすべての個人情報を適切に破棄します。
  2. 計算科学研究センターは、文部科学省共同利用・共同研究拠点に認定されており、計算機共同利用を含む学際計算科学を推進しています。筑波大学では男女雇用機会均等法を遵守した人事選考を行っています。
  3. 本学では、「外国為替及び外国貿易法」に基づき、「国立大学法人筑波大学安全保障輸出管理規則」を定め、外国人、外国の大学・企業・政府機関等出身者又は特定類型該当者の雇用に際し厳格な審査を実施しています。