計算科学研究センターでどんな研究ができる? 物理学類編

計算科学研究センター(CCS)は、物理学類、生物学類、地球学類、情報科学類、工学システム学類の5つの学類と関連しています。今回は、物理学類と関連する先生の研究をピックアップしてご紹介します。
(2024.1.16公開)


物理学類で教えている先生が所属しているのは、素粒子物理研究部門宇宙物理研究部門原子核物理研究部門量子物性研究部門、そして生命科学研究部門 生命機能情報分野です。

素粒子物理研究部門は、すべての物質の最小の構成要素である素粒子(クォーク)に働く「強い力」を計算で解明する研究を行っています。
宇宙物理研究部門は、星や銀河の誕生、宇宙大規模構造の形成進化、ブラックホールの形成進化などを、コンピュータシミュレーションを用いて研究しています。
原子核物理研究部門は、原子核の構造や反応の謎を数値計算を用いて解明し、また中性子星(パルサー)の構造・現象を量子力学から理解するための研究を進めています。
量子物性研究部門は、超電導体、絶縁体、金属など多くの異なる性質を有する物質の性質を解明し、新しい材料の開発などを目指して研究を行っています。
生命科学研究部門 生命機能情報分野は、「タンパク質」「DNA」「RNA」などを対象に、コンピュータシミュレーション技術や理論解析法を開発し、生命科学の理論研究を進めています。物理学類と生物学類からこのグループの研究室に進むことができます。

それぞれに関連する研究紹介記事や動画は、以下をご覧ください。

素粒子(クォーク)の謎に迫る格子QCDシミュレーション

・教員インタビュー 「究極の物質状態クォーク・グルーオンプラズマに迫る

・教員インタビュー 「素粒子理論にテンソルネットワークで挑む

・学生(大学院生インタビュー) 「CCSで学ぶ vol.2

初期宇宙、超巨大ブラックホール……観測と支え合うシミュレーション研究

・教員インタビュー 「世界初の6次元シミュレーションを解く!

・教員インタビュー 「球状星団誕生の謎を解き明かす

・学生(大学院生)インタビュー 「CCSで学ぶ vol.1

・学生(大学院生)インタビュー 「CCSで学ぶ vol.6

・動画 「ブラックホール どこまでわかったのか? なにがわかっていないのか?

医療と宇宙の学際連携

・動画 「計算光バイオイメージング

原子核の形? 分裂・融合・エネルギー

・教員インタビュー 「謎の粒子ニュートリノの質量解明に迫る2重ベータ崩壊

・教員インタビュー「仮想粒子を用いて原子核の実態に迫る!

・動画 「原子核の形はどのように決まるのか?

・Webサイト「さわれる核図表

光と物質の相互作用 、燃料電池、そして量子コンピュータ

・教員インタビュー 「光と電子の相互作用で導くアト秒科学!

・教員インタビュー 「超伝導の新しい理論の提案 そして量子コンピュータへ

生命の起源から創薬研究へ

・教員インタビュー 「生命の起源を宇宙に探る

・学生(大学院生)インタビュー 「CCSで学ぶ vol.5

・動画 「COVID-19関連タンパクに対する統合的インシリコリポジショニング (日本語字幕版)

 

 

計算科学研究センターでどんな研究ができる? 情報科学類編

計算科学研究センター(CCS)は、物理学類、生物学類、地球学類、情報科学類、工学システム学類の5つの学類と関連しています。今回は、情報科学類と関連する先生の研究をピックアップしてご紹介します。
(2024.1.16公開)


情報科学類で教えている先生が所属しているのは、高性能計算システム研究部門計算情報学研究部門 データ基盤分野の二つです。
高性能計算システム研究部門は、スーパーコンピュータの性能アップを目指すべく、メモリ、ネットワーク、プログラミング言語、計算アルゴリズムなどコンピュータに関わるあらゆる分野の研究を行っています。
計算情報学研究部門 データ基盤分野は、大量のデータを高速に処理する技術や、ビッグデータの中から有用な情報を見つけ出す技術の研究を行っています。

それぞれに関連する研究紹介記事や動画は、以下をご覧ください。

スーパーコンピュータの開発

・教員インタビュー記事 「高性能計算科学の未来を切り開く新たな扉:FPGA技術

・教員インタビュー記事 「GPUlコンピューティングことはじめ

・教員インタビュー記事 「『City-LES』の高速化をめぐるストーリー

・学生インタビュー 「CCSで学ぶ vol.4

・動画 Cygnus紹介 「Cygnus(日本語字幕)

・動画 オンライン一般公開「スーパーコンピュータと計算科学

・動画 オンライン一般公開「計算機室に潜入!

・動画 「歴代スーパーコンピュータ

ビッグデータ利活用

・教員インタビュー記事 「ビッグデータを一瞬で解析する! 賢い計算アルゴリズムの開発

・教員インタビュー記事 「機械学習で日本の医療現場を救いたい

・動画 「睡眠ビッグデータ解析・自動診断

 

 

2023 KISTI-CCS Workshop

Date: Feb. 20th (Tue), 2024
Venue: Hall B247, B1, Yonsei University Baekyang-Nuri (The Commons), Korea

Schedule: 

Time

Title

Speaker

affiliation

13:00 – 13:20

Registration

   

13:20 – 13:40

Welcome Ceremony

Minjoong Jeong

Taisuke Boku

 

13:40 – 14:00

Research Activity Update of CCS, University of Tsukuba

Taisuke Boku

CCS, University of Tsukuba

14:00 – 14:20

PaScaL_TDMA 2.0: A Parallel and Scalable Tri-Diagonal Matrix Algorithm on Multi-GPU Architectures

Jihoon Kang

KISTI

14:20 – 14:40

Tensor network approach for lattice field theories in particle physics

Shinichiro Akiyama

CCS, University of Tsukuba

14:40 – 15:00

high-performance computer based anslysis in biomedical research

Hyojung Paik,

KISTI

15:00 – 15:20

Coffee Break

   

15:20 – 15:40

First-principles electron dynamics simulation for attosecond physics

Shunsuke Sato

CCS, University of Tsukuba

15:40 – 16:00

Massively scalable quantum circuit simulations with high performance computing

Hoon Ryu

KISTI

16:00 – 16:20

Tacking PDE problems with variational quantum algorithms

Minjin Choi

KISTI

16:20 – 16:40

Long Road to OFP-II, New Supercomputer on JCAHPC introducing GH200

Toshihiro Hanawa

University of Tokyo

16:40 – 17:00

Coffee Break

   

17:00 – 17:20

Multi-GPU-Based Real-Time Large-Eddy Simulations for Urban Microclimate

Mingyu Yang

Yonsei University

17:20 – 17:40

Accelerating HPC Applications with GPUs and FPGAs

Ryohei Kobayashi

CCS, University of Tsukuba

17:40 – 18:00

Next Generation of a Parallel Optimized Cosmological Model – DARWIN Project

Yonghwi Kim

KISTI

2023 KISTI-CCS 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。本年は韓国での開催となります。
同時開催となるHPCウィンタースクールについては別途掲載しています。

Date: Feb. 20th (Tue), 2024
Venue: Hall B247, B1, Yonsei University Baekyang-Nuri (The Commons), Korea

プログラム

Time

Title

Speaker

affiliation

13:00 – 13:20

Registration

   

13:20 – 13:40

Welcome Ceremony

Minjoong Jeong

Taisuke Boku

 

13:40 – 14:00

Research Activity Update of CCS, University of Tsukuba

Taisuke Boku

CCS, University of Tsukuba

14:00 – 14:20

PaScaL_TDMA 2.0: A Parallel and Scalable Tri-Diagonal Matrix Algorithm on Multi-GPU Architectures

Jihoon Kang

KISTI

14:20 – 14:40

Tensor network approach for lattice field theories in particle physics

Shinichiro Akiyama

CCS, University of Tsukuba

14:40 – 15:00

high-performance computer based anslysis in biomedical research

Hyojung Paik,

KISTI

15:00 – 15:20

Coffee Break

   

15:20 – 15:40

First-principles electron dynamics simulation for attosecond physics

Shunsuke Sato

CCS, University of Tsukuba

15:40 – 16:00

Massively scalable quantum circuit simulations with high performance computing

Hoon Ryu

KISTI

16:00 – 16:20

Tacking PDE problems with variational quantum algorithms

Minjin Choi

KISTI

16:20 – 16:40

Long Road to OFP-II, New Supercomputer on JCAHPC introducing GH200

Toshihiro Hanawa

University of Tokyo

16:40 – 17:00

Coffee Break

   

17:00 – 17:20

Multi-GPU-Based Real-Time Large-Eddy Simulations for Urban Microclimate

Mingyu Yang

Yonsei University

17:20 – 17:40

Accelerating HPC Applications with GPUs and FPGAs

Ryohei Kobayashi

CCS, University of Tsukuba

17:40 – 18:00

Next Generation of a Parallel Optimized Cosmological Model – DARWIN Project

Yonghwi Kim

KISTI

 

 

金夜サイエンスカフェ 1月26日の回を開催します

つくばサイエンスツアーオフィスが主催する『金夜サイエンスカフェ』、1月26日(金)の回を計算科学研究センターが担当します。このサイエンスカフェは、つくば市内に数ある研究教育機関がコラボして開催するサイエンスカフェとなっております。
参加費無料、予約不要です。皆様振るってご参加ください。

場所:co-en(つくば市吾妻1-10-1 つくばセンタービル1F)
日時:2024年1月26日(金)19:00-20:00
タイトル: スーパーコンピュータで挑む ~素粒子の世界と気象のお話~
登壇者: CCS 素粒子物理研究部門 助教 大野 浩史 氏
        地球環境研究部門 助教 ドアン グアン ヴァン 氏
ファシリテーター:CCS サイエンスコミュニケーター 関谷 薫  氏

3月8日まで毎週金曜開催です(休催日あり)。
詳しくはつくばサイエンスツアーオフィスのHPをご覧ください。

可逆性小児急性肝不全の発症機序の解明-治療薬開発に向けた道筋-

2023年12月27日

国立大学法人東北大学
国立大学法人熊本大学
国立大学法人筑波大学

【発表のポイント】

  • 可逆性小児急性肝不全の原因の一つはミトコンドリア酵素のMTU1遺伝子の変異ですが、疾患発症の仕組みは不明でした。
  • MTU1遺伝子の疾患関連変異の作用を検討し、変異がミトコンドリアtRNA硫黄修飾(注1)の低下を引き起こすことで発症に寄与することを明らかにしました。また、MTU1変異の種類によって硫黄修飾障害率が異なり、病態の重篤度に大きく影響することが分かりました。
  • MTU1タンパク質を分解してしまうCLPP(注2)遺伝子の発現を抑制することで、に成功しました。


【概要】

  可逆性小児急性肝不全は、重度の肝機能低下を主症状とする希少小児疾患であり、出生後まもなく発症し死に至るケースも報告されています。可逆性小児肝不全の原因としてMTU1遺伝子の変異が知られています。一方、患者で報告されているMTU1遺伝子の変異は非常に多様であり、それぞれの変異が疾患の発症に与える影響は不明でした。

東北大学加齢医学研究所の魏范研教授、Raja Norazireen Raja Ahmad研究員らは、熊本大学大学院生命科学研究部富澤一仁教授、筑波大学計算科学研究センター重田育照教授らとの共同研究により、可逆性小児肝不全患者で報告されている17種類のMTU1遺伝子変異の作用を明らかにしました。これらの変異はMTU1の酵素活性とタンパク量の低下を引き起こすことで、MTU1によるミトコンドリアtRNA硫黄修飾を大きく障害し、ミトコンドリアでのタンパク質翻訳とエネルギー代謝の低下原因となることがわかりました。

また、MTU1タンパク量低下の原因は、CLPPによる分解であることを突き止めました。さらに、CLPPの機能抑制がMTU1タンパク量の増加を介して、ミトコンドリアtRNA硫黄修飾の回復に成功し、MTU1の分解抑制が可逆性小児肝不全の治療につながる可能性が示されました。

本研究結果は2023年12月19日付の欧科学誌Nucleic Acids Researchに掲載されました。

 

プレスリリース全文はこちら

 

掲載論文

【題名】
Pathological mutations promote proteolysis of mitochondrial tRNA-specific 2-thiouridylase 1 (MTU1) via mitochondrial caseinolytic peptidase (CLPP)
 
【掲載誌】
Nucleic Acids Research
 
【DOI】
10.1093/nar/gkad1197

 

 

Postdoctoral researcher (Division of Nuclear Physics) 2

Position: Postdoctoral Researcher

Affiliation: Nuclear Physics Research Division, Center for Computational Sciences, University of Tsukuba

Research field and mission: The position is supported by KAKENHI (Grant-in-Aid) for Scientific Research (B) “Properties of inhomogeneous neutron-star matter and origin of pulsar glitches” (PI: T. Nakatsukasa), expecting the successful candidate to join the project to perform theoretical and numerical researches associated with the inhomogeneous nuclear matter.

Start of the term: At the earliest opportunity after April 1, 2024.

Employment Duration: The contract is for a single year and can be renewed until the end of March 2026.

Salary: Based on the University’s payment standards and determined by applicant’s ability and background.

Working hours: Full-time, Discretionary Labor System with social insurances and commuting allowance

Qualifications: Applicants having a Ph.D. degree or those expected to obtain a Ph.D. degree by the expected date of appointment.

Required documents:

  1. CV including contact information
  2. List of research achievements (Mark three major publications)
  3. Research history and research plans
  4. Names, affiliations, and contact information for two persons who can give their opinions on the applicant (or two letters of recommendation)
  5. Possible date of appointment
  6. Consent to Processing and Extraterritorial Transfer of Personal Data under GDPR (only required for persons located in the countries that make up the European Economic Area or in the United Kingdom of Great Britain and Northern Ireland. The template form can be downloaded from https://www.ccs.tsukuba.ac.jp/reqdocuments/ )

Deadline for application: January 21, 2024 (in JST)

Submission of the documents:
Send all the documents 1)-6) by email as a single attached PDF file, to nakatsukasa[at]nucl.ph.tsukuba.ac.jp. ([at] should be replaced by @)
(Recommendation letters can be directly emailed from the recommender, with the subject as “Letter for ****”.)

Contact: Takashi Nakatsukasa
Center for Computational Sciences, University of Tsukuba, Tsukuba 305-8577, Japan
Email: nakatsukasa[at]nucl.ph.tsukuba.ac.jp ([at] should be replaced by @)

Miscellaneous:

    1. After screening of documents, an online interview will be conducted if needed.
    2. Our center has been certified as a Joint Usage / Research Center by the Ministry of Education, Culture, Sports, and Technology, and promotes interdisciplinary computational sciences. The University of Tsukuba conducts personnel selection in compliance with the Equal Employment Opportunity Act.
    3. Based on the “Foreign Exchange and Foreign Trade Act,” our university has established the “Security Export Control Regulations,”. We conduct strict examinations, when we employ foreigners, people from foreign universities, companies, government agencies, etc.

原子核物理研究部門 研究員公募(締切1月21日)

公募人員: 研究員 1名

所属組織:計算科学研究センター(原子核物理研究部門)

専門分野:科研費・基盤研究(B)「非一様中性子星物質の物性とパルサー・グリッチ起源の解明」(研究代表者:中務孝、研究分担者:飯田圭、関澤一之)に参画し、非一様核物質の研究を実施する。核物質・原子核構造等の量子多体系に関わる数値的研究の経験があることがあることが望ましい。

着任時期: 2024年4月1日以降のできるだけ早い時期(応相談)

任期:2年、年度更新。

給与・勤務条件: 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。常勤、裁量労働制適用。社会保険、及び通勤手当あり。

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(含連絡先)
    2. 全業績リスト(主要論文3編に印)
    3. 研究の概要及び着任後の研究計画
    4. 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
    5. 着任可能時期
    6. 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。必要に応じて(オンライン)面接。

応募期間:2024年1月21日(日)締切

応募方法:提出書類を一つのPDFファイルにまとめて電子メールの添付ファイルとして、nakatsukasa[at]nucl.ph.tsukuba.ac.jp([at]を@に置き換える)に送付。(推薦書は、作成者が直接電子メールで送付しても良い。ただし件名を「***氏推薦書」、「Letter for ***」などとする。)

問合せ先:筑波大学計算科学研究センター 中務 孝
Email: nakatsukasa[at]nucl.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。
  4.  

137th Colloquium of the Center for Computational Sciences

137th Colloquium

Date: 15 January 2024
Time: 14:00-15:30
Venue: Center for Computational Sciences, Workshop Room 
Language: English

14:00-14:45 Challenges for Extreme Scale Sparse Matrix computing 【Abstract
  Prof. Serge G. Petiton (University of Lille and CNRS, France)
14:45-15:30

High Performance Learning with the Unite and Conquer Approach Abstract

 

Prof. Nahid Emad (University of Paris-Saclay/Versailles, France)

Abstract1:

Exascale machines are now available, based on several different arithmetic (from 64-bit to 16- 32 bit arithmetics, including mixed versions and some that are no longer IEEE compliant) and using different architectures (with network-on-chip processors and/or with accelerators). Brain-scale applications, from machine learning and AI for example, manipulate huge graphs that lead to very sparse non-symmetric linear algebra problems. Moreover, those supercomputers have been designed primarily for computational science, mainly numerical simulations, not for machine learning and AI. New applications that are maturing after the convergence of big data and HPC to machine learning and AI would probably generate post- exascale computing that will redefine some programming and application development paradigms. End-users and scientists have to face a lot of challenge associated to these evolutions and the increasing size of the data.

In this talk, after a short description of some recent evolutions having important impacts on our results, in particular about programming paradigms. I present some results obtained on the still #1 supercomputer of the HPCG list, Fugaku, for sequences of sparse matrix products, with respect to the sparsity and the size of the matrices, on the one hand, and to the number of process and nodes, on the other hand. Then, I introduce two opensource generators of very large data, allowing to evaluate several methods using very large graph-sparse matrices as data sets for several application evaluations.

 

Abstract 2

The ever-increasing production of data requires new methodological and technological approaches to meet the challenge of their effective analyses. We highlight the omnipresence of certain linear algebra methods such as the eigenvalue problem or more generally the singular value decomposition in machine learning techniques. A new machine learning approach based on Unite and Conquer methods, used in linear algebra, will be presented. The important characteristics of this intrinsically parallel and scalable technique make it very well suited to multi-level and heterogeneous parallel and/or distributed architectures. We also highlight the very strong interactions between machine and deep learning methods and sparse linear algebra and present a promising approach in this area. Experimental results demonstrating the interest of these approaches for efficient data analysis in the case of clustering, cybersecurity and road traffic simulation will be presented.

Coordinator : Boku Taisuke

第137回計算科学コロキウムを、1月15日(月)14:00より開催します

第137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。

概要: 第137回計算科学コロキウム
日時: 2024年1月15日(月) 14:00-15:30
場所: 計算科学研究センター ワークショップ室
言語: English

14:00-14:45 Challenges for Extreme Scale Sparse Matrix computing 【Abstract
  Prof. Serge G. Petiton (University of Lille and CNRS, France)
14:45-15:30

High Performance Learning with the Unite and Conquer Approach Abstract

 

Prof. Nahid Emad (University of Paris-Saclay/Versailles, France)

 

要旨1:

Exascale machines are now available, based on several different arithmetic (from 64-bit to 16- 32 bit arithmetics, including mixed versions and some that are no longer IEEE compliant) and using different architectures (with network-on-chip processors and/or with accelerators). Brain-scale applications, from machine learning and AI for example, manipulate huge graphs that lead to very sparse non-symmetric linear algebra problems. Moreover, those supercomputers have been designed primarily for computational science, mainly numerical simulations, not for machine learning and AI. New applications that are maturing after the convergence of big data and HPC to machine learning and AI would probably generate post- exascale computing that will redefine some programming and application development paradigms. End-users and scientists have to face a lot of challenge associated to these evolutions and the increasing size of the data.

In this talk, after a short description of some recent evolutions having important impacts on our results, in particular about programming paradigms. I present some results obtained on the still #1 supercomputer of the HPCG list, Fugaku, for sequences of sparse matrix products, with respect to the sparsity and the size of the matrices, on the one hand, and to the number of process and nodes, on the other hand. Then, I introduce two opensource generators of very large data, allowing to evaluate several methods using very large graph-sparse matrices as data sets for several application evaluations.

 

要旨2

The ever-increasing production of data requires new methodological and technological approaches to meet the challenge of their effective analyses. We highlight the omnipresence of certain linear algebra methods such as the eigenvalue problem or more generally the singular value decomposition in machine learning techniques. A new machine learning approach based on Unite and Conquer methods, used in linear algebra, will be presented. The important characteristics of this intrinsically parallel and scalable technique make it very well suited to multi-level and heterogeneous parallel and/or distributed architectures. We also highlight the very strong interactions between machine and deep learning methods and sparse linear algebra and present a promising approach in this area. Experimental results demonstrating the interest of these approaches for efficient data analysis in the case of clustering, cybersecurity and road traffic simulation will be presented.

 

世話人: 朴泰祐

 

 

Postdoctoral researcher (Division of Nuclear Physics)

Position: Postdoctoral Researcher

Affiliation:
Nuclear Physics Research Division, Center for Computational Sciences, University of Tsukuba

Research field and mission:
The position is supported by JST Exploratory Research for Advanced Technology program “ERATO Sekiguchi Three-Nucleon Force Project” (the TOMOE Project), expecting the successful candidate to join the project as a member of Quantum Many-body Precise Computation Group.
https://www.jst.go.jp/erato/research_area/ongoing/jpmjer2304.html

Perform theoretical and numerical researches associated with the TOMOE project. Experiences in researches in nuclear structure/reaction and numerical/computational approaches to quantum many-body theory are desired.

Start of the term: At the earliest opportunity after April 1, 2024.

Employment Duration:
The contract is for a single year and can be renewed until the end of March 2029 at the maximum, depending on the evaluation. However, the renewable period may be subject to change depending on the candidate’s ability, workload at the time of expiration of the contract, work performance, work attitude, and the continuation of the budget on which the employment is based.

Salary: Based on the University’s payment standards and determined by applicant’s ability and background; roughly 4M-7M JPY

Working hours: Full-time, Discretionary Labor System
Social insurances, commuting allowance

Qualifications: Applicants having a Ph.D. degree or those expected to obtain a Ph.D. degree by the expected date of appointment.

Required documents:
1) CV including contact information
2) List of research achievements (Mark three major publications)
3) Research history and research plans
4) Names, affiliations, and contact information for two persons who can give their opinions on the applicant (or two letters of recommendation)
5) Possible date of appointment
6) Consent to Processing and Extraterritorial Transfer of Personal Data under GDPR (only required for persons located in the countries that make up the European Economic Area or in the United Kingdom of Great Britain and Northern Ireland. The template form can be downloaded from https://www.ccs.tsukuba.ac.jp/reqdocuments/

Document screening: (Online) interview may be performed.

Deadline for application: January 18, 2024 (in JST)

Submission of the documents:
(1) Submit via JREC-in portal
   URL: https://jrecin.jst.go.jp/seek/SeekJorDetail/Changelang?id=D123121311&lang=1
If (1) is difficult,
(2) Send all the documents 1)-6) by email as a single attached PDF file, to apply[at]nucl.ph.tsukuba.ac.jp. ([at] should be replaced by @)

Recommendation letters can be directly emailed from the recommender, with the subject as “Letter for ****”.

Contact:
Takashi Nakatsukasa
Center for Computational Sciences, University of Tsukuba, Tsukuba 305-8577, Japan
Email: apply[at]nucl.ph.tsukuba.ac.jp ([at] should be replaced by @)

Miscellaneous:
– After screening of documents, an online interview will be conducted if needed.
– Our center has been certified as a Joint Usage / Research Center by the Ministry of Education, Culture, Sports, and Technology, and promotes interdisciplinary computational sciences. The University of Tsukuba conducts personnel selection in compliance with the Equal Employment Opportunity Act.
– Based on the “Foreign Exchange and Foreign Trade Act,” our university has established the “Security Export Control Regulations,”. We conduct strict examinations, when we employs foreigners, people from foreign universities, companies, government agencies, etc.

原子核物理研究部門 研究員公募(締切1月18日)

公募人員: 研究員 1名

所属組織:計算科学研究センター(原子核物理研究部門)

専門分野
JST戦略的創造研究推進事業「ERATO 関口三体核力プロジェクト」(通称:TOMOEプロジェクト)に、量子多体精密計算グループのメンバーとして参画。プロジェクトについては以下を参照。
https://www.jst.go.jp/erato/research_area/ongoing/jpmjer2304.html
(科研費等の他の研究資金の獲得や研究機関における研究・教育業務に従事できる可能性あり)
原子核構造・反応に関わる専門的知識に加え、数値的研究の経験があることがあることが望ましい。

着任時期: 2024年4月1日以降のできるだけ早い時期(応相談)

任期:年度更新、評価により最長2029年3月31日まで。ただし、予算の存続状況等により再契約可能期間が変更になる可能性あり。

給与・勤務条件: 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。
常勤、裁量労働制適用。社会保険、及び通勤手当あり。

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(含連絡先)
2) 全業績リスト(主要論文3編に印)
3) 研究の概要及び着任後の研究計画
4) 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
5) 着任可能時期
6) 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。必要に応じて(オンライン)面接。

応募期間:2024年1月18日(木)締切

応募方法
(1) JREC-in portal から提出
    URL: https://jrecin.jst.go.jp/seek/SeekJorDetail/Changelang?id=D123121311&lang=0
これが困難な場合には、
(2) 提出書類を一つのPDFファイルにまとめて電子メールの添付ファイルとして、apply[at]nucl.ph.tsukuba.ac.jp([at]を@に置き換える)に送付。

推薦書は、作成者が直接電子メールで送付しても良い。ただし件名を「***氏推薦書」、「Letter for ***」などとする。

問合せ先
筑波大学計算科学研究センター 中務 孝
Email: apply[at]nucl.ph.tsukuba.ac.jp([at]を@に置き換える)

その他

・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。

・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。

・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。

研究トピック「生命の起源を宇宙に探る」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.15 生命の起源を宇宙に探る」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 生命機能情報分野の庄司教授の研究を紹介しています。

生命の起源を宇宙に探る

生命の起源を宇宙に探る

庄司 光男 教授

生命科学研究部門 生命機能情報分野

庄司先生は、生命科学研究部門の研究者です。生体内で特に重要なはたらきを担うタンパク質や核酸に注目し、生命の根本原理を探求しています。最近の興味の対象は、多くの謎に包まれている“生命の起源”。その謎のひとつを世界で初めて解き明かしました。

(2023.12.15 公開)

 

生命の起源は宇宙にあり

タンパク質は生物を構成する重要な分子であり、20種類のアミノ酸の組み合わせで作られています。このうち19種類のアミノ酸は、鏡で写した分子とはそっくりだけれども決して重なることのない鏡像異性体(L体・D体)を持つキラル分子1)です。実験室で合成するとL体とD体は等量ずつ生成されますが、生体内ではL体のみが選択的に使われています。どうしてL体のみが使われるようになったのかについては、これまで解明されていませんでした。

この問題を解決する仮説のひとつに、宇宙起源説があります。一部の隕石からL体アミノ酸が過剰に検出されていることから、宇宙ではL体アミノ酸の方が生成しやすい環境が整っていると考えられます。もし、地球上のアミノ酸が隕石によってもたらされたものだとすれば、地球上の生物がL体アミノ酸で作られていることも不思議ではありません。

では、本当に宇宙でL体アミノ酸が過剰にされるのでしょうか? その要因として、円偏光2)によりD体アミノ酸の選択的分解が寄与するのではないか、と以前から提唱されていました。しかしながら、19種類のアミノ酸に共通してD体が分解される波長帯の光や分子機構は特定されていませんでした。それを世界で初めて明らかにしたのが庄司先生です。

 

インスピレーションは宇宙物理学者からのある情報

庄司先生のグループでは、様々な種類のアミノ酸に対して光吸収特性を計算科学的に調べる数値実験を行いました。しかし、多くのアミノ酸に共通してL体過剰をもたらす波長帯を見つけることはなかなかできませんでした。同じ計算科学研究センターに所属する宇宙物理学者の梅村 雅之 名誉教授に相談したところ、銀河形成初期には“ライマンアルファ輝線”という光が強く放出されることを教えてもらったといいます。そしてついに、アミノ酸が合成される途中段階の分子(アミノ酸前駆体)のひとつである“アミノニトリル”に、この“ライマンアルファ輝線”が当たったときに、すべてのアミノ酸前駆体でL体過剰になることを突き止めました。

以上のL体アミノ酸過剰が宇宙で生成され、地球にもたらされるまでの一連のメカニズムは、図1にまとめてあります。

図1:L体アミノ酸過剰生成メカニズムの概略図。① 銀河中心から円偏光化されたライマンアルファ輝線が放射される。② ダスト粒子表面に存在するアミノニトリルにライマンアルファ輝線が当たることにより、D体アミノニトリルが選択的に分解され、L体の比率が高くなる。③ ダスト粒子が集積して小惑星になると、星の中心で核融合反応が進み、表面温度が上昇する。すると、小惑星表面にあるアミノニトリルはL体過剰の状態を保ったままアミノ酸に加水分解される。④ 小惑星間の衝突により生じた断片は、隕石として地球に落下する。隕石中にはL体過剰アミノ酸が保存されており、原始地球にL体過剰アミノ酸がもたらされる。

 

生命誕生までには長いステップがあります(図2)。今回、庄司先生が解明したメカニズムは、生命誕生の2段階目です。そこから先の段階については、まだ何も分かっていません。「生命誕生に至る全分子機構を解明する」という決意を胸に、今日も庄司先生はデスクに向かいます。

図2:生命誕生への階段。無機物から細胞が作られるまでには、全部で12ステップ存在する。「生体構成要素分子の生成と濃縮」→「ホモキラリティ」→ ・・・ →「DNA・RNA生成」と続き、最後には「細胞内での協調的動作」という壁が立ちはだかっている。

(文・広報サポーター 松山理歩)

 

用語

  1. キラル分子:自分自身とそれを鏡で映した分子(鏡像体)を重ね合わせることができない分子。キラル分子は右手と左手のような関係にある。
  2. 円偏光:光は電磁波の一種であり、互いに直交する電場と磁場が振動しながら空間を伝播する。電場(磁場)振動方向が回転している光を円偏光という。

さらに詳しく知りたい人へ

 

予想以上の窒素ガスが初期の宇宙に存在―炭素、酸素に対する大幅な超過―

2023年12月11日

東京大学宇宙線研究所
国立天文台科学研究部
筑波大学

発表のポイント

◆ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡の大規模高感度観測データを用い、129 億年から134 億年前の初期の宇宙に3 つ、炭素、酸素に対する窒素の比率が異常に多い銀河があることを発見しました。
◆現在の宇宙の天の川銀河と比較しても3 倍以上の多さで、恒星の内部で元素が作られて超新星爆発で宇宙空間に拡散するというこれまでの理論では説明できない数値です。
◆その比率は恒星の外層にあるガスの成分に近いので、これらのガスだけが恒星から流れ出たか、ブラックホールによって引き剥がされて宇宙空間に放出された可能性があり、初期の宇宙についての新たな謎を提起したと言えます。

発表の概要

 東京大学宇宙線研究所の磯部優樹大学院生と大内正己教授らによる研究グループは、129億年から134億年前の宇宙にある3つの銀河で、炭素と酸素に対して窒素が異常に多いことを明らかにしました。ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡の赤外線観測で得られた非常に高い精度のデータを詳しく解析して測定した酸素、炭素に対する窒素の存在比は、現在の太陽系はもとより、私たちの天の川銀河と比べても3倍以上に及びます。このことは、これまで一般的に考えられていた元素の主な供給メカニズム(恒星の内部で元素が作られて超新星爆発で宇宙空間に拡散すること)とは異なるプロセスが初期の宇宙で起こっていることを意味し、ビッグバン直後の宇宙に新たな謎がもたらされました。

129億年から134億年前の初期宇宙にある3つの銀河のうち、ちょうこくしつ座の方向にある1つの銀河(GLASS_150008)とその周りの画像 これらの画像はジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡で撮影されました。(クレジット: NASA, ESA, CSA, Isobe et al.)

掲載論文

【題名】
JWST Identification of Extremely Low C/N Galaxies with [N/O]≳0.5 at z∼6-10 Evidencing the Early CNO-Cycle Enrichment and a Connection with Globular Cluster Formation
 
【掲載誌】
The Astrophysical Journal
 
【DOI】
10.3847/1538-4357/ad09be

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免疫を担う抗体は、離合集散して安定性を保っていた~新たなパターンで4つの抗体が結合する会合体を発見、 原子レベルで特定することに成功~

2023年11月30日
国立大学法人 奈良先端科学技術大学院大学
国立大学法人 筑波大学
国立大学法人 大分大学
兵庫県公立大学法人 兵庫県立大学
国立研究開発法人 科学技術振興機構(JST)

概要

奈良先端科学技術大学院大学 先端科学技術研究科 物質創成科学領域の廣田 俊 教授、博士後期課程2年生の酒井 隆裕と、筑波大学 計算科学研究センターの重田 育照 教授、大分大学 研究マネジメント機構の一二三 恵美 教授、兵庫県立大学 大学院理学研究科の緒方 英明 教授の共同研究グループは、免疫反応で病原体など異物を認識して攻撃する抗体について、抗体同士が新たなパターンで結合(会合)している会合体を発見しました。抗体は長短2本のたんぱく質(免疫グロブリン)がセットで「Y字」型の上部(可変領域)で抗原を認識します。今回の発見で、その短い方のたんぱく質である抗体軽鎖の可変領域で4つの抗体が会合して4量体を形成する状態が単量体の状態との平衡状態で存在していることが分かりました。さらに、その会合状態を原子レベルで明らかにし、新たな様式で会合体を形成することを突き止めました。

今回の成果は、抗体の安定性向上と新規抗体医薬品の開発に役立つ研究として期待されます。

抗体は新型コロナウイルス感染症の拡大で大きく注目され、製薬および医療用途の両方で目覚ましい成功を収めています。しかし、抗体は容易に凝集し、抗原を認識する能力が損なわれるという問題があります。さらに、間違った立体構造で折り畳まれたたんぱく質は凝集しやすく、疾患を引き起こす可能性があり、抗体軽鎖が凝集して発症する疾患に「AL(免疫グロブリン性)アミロイドーシス」があります。こうしたことから、抗体軽鎖の凝集様式を解明することは大変重要ですが、抗体の凝集体の会合状態に関する原子レベルの詳細情報は限られています。

廣田 教授らは、カラムクロマトグラフィーというたんぱく質の大きさを分析する方法とX線結晶構造解析という分子の立体構造を調べる方法を用いました。まず、会合と解離の平衡状態を取る抗体軽鎖を見つけました。次に、4量体の試料について結晶化に成功し、大型放射光施設「SPring-8」の放射光X線を使って分子構造を原子レベルで特定しました。その結果、可変領域が分子間で同じ立体構造の一部を交換する現象である3Dドメインスワッピングにより会合し2量体を形成すること、この2量体がさらに2量化することで4量体を形成することが明らかとなりました。3Dドメインスワッピングした2量体同士の相互作用界面には多くの疎水性アミノ酸残基が存在し、この水分子の影響を妨げる疎水性相互作用が4量体を安定化させていました。今回の研究成果により明らかになった抗体の新しい会合様式は、抗体分子の会合の阻害、酵素による抗体分解の阻害、抗体医薬品の開発などに役立つ情報です。

可変領域の4量体構造と3Dドメインスワッピングした2量体界面での 疎水性アミノ酸残基の分布。

この成果は、2023年12月8日(金)(日本時間)にオンライン発行される「Nature Communications」誌に掲載されます。

掲載論文

【題名】 
Structural and Thermodynamic Insights into Antibody Light Chain Tetramer Formation through 3D Domain Swapping
 
【掲載誌】
Nature Communications


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[closed]Postdoctoral researcher (Division of Particle Physics)

*Recruitment has closed

Title:

Postdoctoral researcher

Affiliation:

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

Research field, Content of work:

Computational particle physics. In collaboration with Prof. Hiroshi Ohno, the successful candidate will conduct research on lattice field theories incorporating the machine learning approach related to the research project “Fusion of Computational Physics and Machine Learning” supported by Grant-in-Aid for Transformative Research Areas (A) (Principal Investigator: Akio Tomiya). The applicant will be expected to have expertise, skills, and experience on one of the followings:

  1. lattice field theory and related numerical computations,
  2. machine learning, especially generative models, and related numerical computations.

Starting date:

April 1st, 2024 or later, as soon as possible (negotiable).             

Terms of employment:

Full-time position with possibility of renewal annually, up until March 31, 2027, 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 3 major papers (photocopies acceptable, no more than 3, 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 hohno[at]ccs.tsukuba.ac.jp ([at] should be replaced by @ as well).

Reference letters should be sent in the 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:

Dr. Hiroshi Ohno

Tel: +81-29-853-8745

Email: hohno[at]ccs.tsukuba.ac.jp ([at] should be replaced by @)

Prof. Yoshinobu Kuramashi

Tel: +81-29-853-4469

Email: kuramasi[at]het.ph.tsukuba.ac.jp ([at] should be replaced by @)

Miscellaneous:

  1. 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.
  2. 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.
  3. 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.