カタチと機能の関係を解析する

波田野明日可講師 ― 心筋細胞のマルチフィジックスシミュレーション

　心臓は全身に血液を送る重要な臓器であり、その機能は約10億の心筋細胞一つ一つが収縮することで成り立っています。長さ約100µm程の心筋細胞を更に拡大してみると、2µmの筋節と呼ばれる収縮ユニットと、エネルギー供給を担うミトコンドリアが規則的に並んでいます。心臓の収縮機能の低下の際には、この規則的な構造が乱れていることが多数報告されていますが、因果関係は分かっていません。当研究室では、心筋細胞内の微細な立体構造を三次元の電子顕微鏡画像から再現し、その構造内で生じるイオンの動き、細胞膜の電気的活動、ミトコンドリアからのエネルギー供給、収縮ユニットで生じる力とそれに伴う変形を、コンピューター上で統合的に解析する研究に取り組んでいます。バイオの技術により1つのタンパク質の異常が心臓の機能をどう変えるか、実験的な解明が進んでいます。シミュレーションを用いて、機能の変化に至るメカニズムを明らかにしていきます。

数値シミュレーションの基盤を支える

田中健一郎准教授 ― 数学的理論を基にした高性能な数値計算法の開発

　工学では、技術開発の際、物理法則や現象の数理モデルがしばしば基礎となります。これらを記述する数学的な方程式は一般に複雑で厳密解が書き下せませんが、実用上は解を近似的にでも計算しなくてはなりません。このため様々な分野で数値計算によるシミュレーションが重要となっています。特に近年は、扱うデータ量の増加とコンピューターの能力の増大に伴い、大規模な計算を高速かつ高精度に行う必要性が増しています。
　我々は、このような数値計算のための手法を、数学的理論に基づいて開発・解析しています。このような分野を数値解析といいます。数値解析は、美しい数学的理論があると同時に多くの現実的場面で役に立つため、基礎研究から応用まで様々な切り口の研究が展開できる面白い分野だと思います。

量子物性が拓く未来

齊藤英治教授 ― テクノロジーを駆使して「物理法則」を創る

　従来、科学技術研究の中心は物質の性質を支配する「物理法則」の研究とその応用でした。しかし、今や私たちは、これらの「法則」を自ら創造できる時代に入っています。物質の性質は、その内部で自由に動ける電子のミクロな運動によって定まります。この運動を決定する主要な要素は、原子スケールからマイクロメートルスケールにおける対称性やトポロジーという特性にあります。現代の技術を用いてこれらを意図的に設計することで、様々な物質の性質を支配する基本ルールを創出し、新たな物質系の開発や、さらにはエネルギー変換や量子情報処理技術への応用につなげる研究を進めています。

留学生との協働による日本人学生の国際化

学生の英語力向上と多文化交流をサポート

　工学部・工学系研究科では学生の国際化のための様々な活動を展開しています。アカデミック・ライティング、アカデミック・プレゼンテーションの授業では研究成果を発表するのに必要な英語力を鍛えます。英語論文やキャリアドキュメントへのフィードバックを行うライティングセンター(ERIC)も運営しています。課外授業としては、英語学校の提供する英会話・TOEFLの授業を放課後にキャンパスで受けられるSpecial English Lessonを運営しています。多文化交流のプログラムとして、お弁当を持ってラウンジに行くだけで留学生と交流ができるInternational Loungeを行っています。いずれのプログラムでも留学生がアシスタントとして本領を発揮し、本学学生に多文化を体験させてくれます。

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・航空宇宙推進学計画および製図

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