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金子弘昌 准教授
「原子から、地球まで」
を
一つの数式で
表したい。
応用化学科 データ化学工学研究室 金子弘昌 准教授
人が持っている知识や知见をデータ化し、それを学习することで化学の新たな実験结果を予测する人工知能。金子先生が研究するのは、そんな人工知能を作るデータ化学工学という领域です。この研究领域と出会った背景からその魅力についてお话しいただきました。
何で上を目指すのか。
中高生时代の将来の梦は高校の先生になること。そのための受験を考えていたのですが、担任の先生から「せっかく受験するなら、もっと上を目指せ」と勧められ、志望校を変更し难関大学へ进学することになりました。高校生の顷から数学が得意科目だったので、その世界で上を目指そうと考えていましたが、大学では自分よりももっと优秀な学生がいることを知りました。数学では上を目指せない、自分が上を目指せる领域はあるのか、それが大学入学后に私が掲げたテーマでした。
まず考えたことはひとつの领域で上を目指すのでなく、数学と何かを掛け合わせた领域を探すこと。自分は数学以外の何に関心があるのか。その问いに対する答えは、地球温暖化、土壌汚染、食粮危机など环境に関することでした。数学と环境にまたがる学问を探したところ出会ったのが、いま私が研究している化学工学という领域です。
あらゆる実験を数式化する。
ノーベル赏を获るような基础的な研究をするのが一般的な化学。その化学を実用的に使うのが化学工学です。化学工学が目指すところは「原子から、地球まで」。目に见えない分子から私たちを取り巻く环境、そして地球までを扱う学问です。化学の世界で実験は不可欠ですが、必ずしも実験室の中だけでできるわけではありません。化学プラントでの実験、自然环境の中における化学的な仕组みの検証、要素が复雑になればなるほどシミュレーションのパターンが求められます。そして実际に実験をすると物质が枯渇する可能性もあります。私の研究室ではその様なあらゆる実験を数式化し、人工知能で立証できるようなシステムを検讨しています。
そして、いまは私の研究内容を広く外に开いていくことを意识しています。学生はもちろん共感してくれる仲间や公司さまとともに社会に还元できればと考えています。自分が上を目指す、それも大事なことですが、谁かの役に立つこと。自らの研究が世の中に感谢されていることが、いまでは私の研究のモチベーションになっています。
人工知能の一歩先へ。
私には、原子から、地球までを一つの数式で表したいという梦があります。そして私の研究室には学生の数だけ梦があります。私の研究室で大切にしていることは、成果はもちろんですが、研究に取り组むことで学生自身が成长できたかということ。そして学生とともに研究しているからこそ、梦につながる新しい视点や発想を得ることができ、私自身の成长にもつながっています。
研究において仮説を立てることは、梦と同様にワクワクします。自らが立てた仮説を検証し、その结果を踏まえ、また仮説を立てる。それこそが研究の本质であり醍醐味だと私は思います。そして人工知能の领域を拡张する仮説を立てられるのは人间だけであり、それが人间の役割と言えるかも知れません。人工知能が考えつかないことを考えることを喜びに、これからも研究と向き合っていきたいと思っています。
化学や化学工学における人工知能?プログラミングについて书いた书籍です。化学や化学工学における人工知能はまだまだ新しい领域なので、より多くの人にこの研究の可能性を知ってもらいたいと思い执笔しました。そしてこれらの书籍が私の研究に新たなつながりをつくっています。
自席でプログラミングに取り组む
数式によるモデル化
学生と共同研究をしている公司に出向くことも
研究室は学生との対话の场
スタッフについて
応用化学科 データ化学光学研究室金子弘昌准教授
2011年东京大学大学院工学系研究科修了。博士（工学）。2017年明治大学理工学部に専任讲师として着任。2020年より现职。データ化学工学研究室にて、统计学?情报学?データ解析?机械学习を駆使して人工知能やモデルをつくることで、暗黙知を形式知化したり、その形式知を活用して新たな设计をしたりする、化学?化学工学の研究をしている。
研究内容
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直接的逆解析法の开発
日々実験を繰り返す分子?材料の研究開発や、シミュレーションを繰り返すプロセス開発において、必要なことは、目的変数yの目標値を達成させるための説明変数xの値を即時的に提案すること。本研究では、分子設計?材料成形?プロセス設計におけるyの値からxの値を直接的に予測する手法 (直接的逆解析法) を開発した。
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様々な材料を対象とした材料设计と実験での検証
本研究では、公司や大学との共同研究などを通して、様々な种类の材料を対象に材料设计を行っている。材料ごとに予测精度の高いモデルを构筑する検讨をしたり、活性?物性?特性の目标値を达成する材料の合成条件などを设计したりしている。さらに、材料の合成条件を设计した后の実験による検証、その検証结果を活用した次の材料の设计にも取り组んでいる。
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プロセス状态の推定、异常検出?异常诊断
本研究では、装置やプラントにおけるプロセス状态を推定、モニタリング、装置やプラントで起きる异常をあらかじめ検知、予测したり、検出された异常の原因を诊断したりする研究に取り组んでいる。また、ソフトセンサーも活用してプラントの先の状态を予测することもしている。
主要な业绩
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2022.11 論文 / 単著Direct prediction of the batch time and process variable profiles using batch process data based on different batch times, Computers & Chemical Engineering,
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2022.10 著書 / 単著化学?化学工学のための実践データサイエンス―笔测迟丑辞苍によるデータ解析?机械学习
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2021.06 著書 / 単著Pythonで学ぶ実験計画法入門 ベイズ最適化によるデータ解析
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2021.05 著書 / 単著笔测迟丑辞苍で気軽に化学?化学工学
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2019.10 著書 / 単著化学のための Pythonによるデータ解析?機械学習入門