自然界の見えないことを可視化・予測するシミュレーション技術

観測できない現象を可視化する

現実世界では、実際に観察や計測が難しい現象がたくさんあります。こうした現象の可視化や予測に活躍するのがコンピュータシミュレーションです。例えば、顕微鏡を使えば血液中にある赤血球を見ることができますが、赤血球が受けている力の分布や損傷、周りの流れの特徴といった細胞の力学は見ることができません。そのため細胞をコンピュータで再構築し、基礎となる物理をシミュレーションで検証する研究が行われています。

赤血球が壊れる仕組みを調べる

赤血球は柔らかい細胞で、正常な体内の血流では損傷が起きることはほとんどありません。しかし、人工心臓や人工透析の機械に血液を通す場合、体の中と特性が違う流れを受ければ、赤血球が損傷・破裂し、貧血の原因になることがあります。このような赤血球の損傷・破裂を防止するために、赤血球の損傷をシミュレーションで再現する研究が行われています。生物学的な力学実験の結果をもとに赤血球の数値モデルを作り、引張試験や周りに流れの印加により発生する力分布を赤血球膜の全体に計算します。また、膜の各構成物に関する前提条件を変化することで、詳細なメカニズムを解明しようとしています。

リンゴ果樹園の様子を予測する

スマート農業の技術の一部で、リンゴ果樹園をシミュレーションする研究も行われています。ドローンを使って、実際のリンゴ果樹園の画像と奥行情報のデータを収集し、深層学習を使ってコンピュータ上で3次元の仮想リンゴ果樹園を作ります。仮想リンゴ果樹園ができると、天気や果樹の状態を再現し、自由に変えることもできるようになります。その中で栽培の不調をシミュレーションで対策を比較し、検証していくのです。
これらのシミュレーション技術は、医療や農業だけでなく、気候変動などの大規模な問題解決にも貢献するものと期待されています。

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先生情報 / 大学情報

岩手県立大学ソフトウェア情報学部ソフトウェア情報学科データ・数理科学コース講師ステファニーニックス先生

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シミュレーション学、生体力学

メッセージ

いろいろな経験を積んでいき、自分にとって「ピンとくるもの」を見つけてみましょう。高校時代には、周りからの期待があり、プレッシャーに感じるかもしれません。それでも周りのことはあまり気にせず、いろいろなことにチャレンジしてください。例えば私の場合は、小さい頃から病気に興味があって生物学を勉強し、数学やコンピュータが好きでシミュレーションの分野に挑戦し始めました。自分のやりたいことが見つかったら、それを追求していってほしいです。

岩手県立大学に関心を持ったあなたは

大学は「知識」を得る場であるだけではなく、「人生の目的」を考える場であり、これからの人生で自分は何をなすべきかを探求する場でもあります。人はそれぞれ固有の素質と能力を持っています。それをいかに見出し、育成していくかが教育の最大課題であると考えています。この大学での貴重な学習期間に、自己の能力と個性を伸ばし、適性を見出すことに努めてください。本学の教職員は、全力を挙げてこれに協力します。