将来はなんでもコンピュータで結果予測！？

コンピュータで模擬的に計算

これまで科学の世界で研究と言えば「理論」と「実験」でした。ところが最近は「計算機シミュレーション」という手法が新たに加わり、研究の未来を明るくしています。これは「コンピュータシミュレーション」とも呼ばれ、紙と鉛筆では計算が困難な複雑な事象を、コンピュータで模擬的に計算するというものです。演算速度が30年間で100万倍速くなると言われる半導体技術の進歩は目覚しいものがあります。年を追うごとに計算スピードが速いものが開発されるわけで、コンピュータは今や複雑系の研究には欠かせない存在です。

計算だけで結果を予測

この計算機シミュレーションにおける第1目標は実験の再現です。既存の実験データをもとに計算を行い、同じ結果になるかどうかを確かめます。再現が可能になれば実験を行わなくても計算だけで結果が予測できるわけですが、処理能力がアップした現段階でも、まだまだこの計算には膨大な時間を要します。例えば、タンパク質の折りたたみ構造を解析しようとするとき、少なくとも1秒間程度の時間で起こる現象のシミュレーションを行わないと、どのように折りたたまれているのかはわかりません。しかし汎用コンピュータでは丸1日かけても1億分の1秒間程度なので、1億日という膨大な計算時間が必要です。それでも30年で100万倍速くなったことを考えると、あと30年で1秒間に起こる現象がじゅうぶん追えそうです。たった1秒ではありますが、生命現象が起こる時間スケールとしては多くの場合じゅうぶんな時間なのです。これまでわからなかったことが、どんどん解明できるようになりつつあります。

見えないものも見えるように

このほか、計算機シミュレーションではその結果をコンピュータグラフィックスで画像にすることが可能なため、実験ではあまりに小さくて見ることができなかった原子の運動を、瞬間ごとに把握できるという利点もあります。“机上の空論”が“机上の現実論”になる日もそう遠くはないのかもしれません。

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先生情報 / 大学情報

名古屋大学理学部物理学科教授岡本祐幸先生

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物理学、生物物理学、化学、計算科学

メッセージ

数学・物理学・化学・生物学などは、昔の分類だと思います。いろいろな分野で基礎を固めたら、新しい分野にどんどん踏み込んで行ってほしいです。若いあなたには無限の可能性がありますから、ひとつの分野にとらわれないほうがいいと思います。私が所属するのは物理学科ですが、海外の国際会議に招待されるのは化学会のほうが多いです。アメリカでは私がやっているような分野は化学専門の人のほうが多いのです。化学や生物学を学ぶにしても、物理学や数学の基礎知識は必ず役に立ちます。自分の可能性を拘束せず、幅広く勉強してください。

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名古屋大学は、研究と教育の創造的な活動を通じて、豊かな文化の構築と科学・技術の発展に貢献してきました。「創造的な研究によって真理を探究」することをめざします。また名古屋大学は、「勇気ある知識人」を育てることを理念としています。基礎技術を「ものづくり」に結実させ、そのための仕組みや制度である「ことづくり」を構想し、数々の世界的な学術と産業を生む「ひとづくり」に努める風土のもと、既存の権威にとらわれない自由・闊達で国際性に富んだ学風を特色としています。この学風の上に、未来を切り拓く人を育てます。