研究体制
創発PO・創発アドバイザー一覧
創発PO：堀 宗朗（海洋研究開発機構 付加価値情報創生部門 部門長）
【専門分野】計算地震工学、応用力学
カリフォルニア大学サンディエゴ校でPh.D.取得後、2001年東京大学地震研究所教授（～2018年）、2012年同巨大地震津波災害予測研究センター長、2012年理化学研究所計算科学研究機構ユニットリーダ、2018年海洋研究開発機構理事補佐を経て、2019年同部門長。内閣府SIPプログラムディレクタ（第1期・第2期防災分野）などを歴任。2020年文部科学省科学技術賞などを受賞。国際誌の主編集者等を歴任。専門は計算地震工学と応用力学。地震動・地震応答解析の理論と手法の開発、スパコンを使う都市全体の地震・津波の被害予測シミュレーションの開発、i-Constructionでのインフラデータの高度利用システムの開発等に関わる研究を行っている。
創発アドバイザー（五十音順）
- 大崎 純
- 京都大学 大学院工学研究科 教授
- 小熊 久美子
- 東京大学 大学院工学系研究科 准教授
- 清野 純史
- 京都大学 名誉教授
- 越村 俊一
- 東北大学 災害科学国際研究所 教授
- 谷本 潤
- 九州大学 大学院総合理工学研究院 教授
- 藤原 章正
- 広島大学 IDEC国際連携機構:PHIS 教授
- 松井 佳彦
- 早稲田大学 ナノ・ライフ創新研究機構 研究院客員教授
- 宮里 心一
- 金沢工業大学 工学部 教授
- 野城 智也
- 高知工科大学 システム工学群 教授
- 矢吹 信喜
- 大阪大学 大学院工学研究科 教授
創発研究者一覧（堀パネル）
2022年度採択
（堀パネル）
災害時都市活動支援のためのsoftware2.0型シミュレータの構築
リアルタイム観測データを生かした交通シミュレーションの技術開発に取り組みます。活動需要予測の高精度化のため、高自由度下での行動モデル探索技術を開発します。同時に、モデルパラメータのリアルタイム更新に向け、パラメータ推定の高速化を目指します。高精度な活動需要予測によって、時々刻々と状況がかわる非常時において、臨機応変な都市・交通マネジメントを可能にします。
（堀パネル）
新興感染症に備えるマルチスケール感染現象学の構築
本研究では、生体細胞スケールから社会システムスケールにおける感染現象の数理構造を抽出、シームレスに連結し、新たな学理「マルチスケール感染現象学」を構築することを目指します。各スケールの境界面で各種の保存則を満足した接続モデルを開発･提案することで新興感染症の流行における各種の要因を加味した包括的な感染予測を可能にします。
（堀パネル）
CO2鉱物化法を用いた誘発地震抑制技術の基礎的検討
地下深部における工学プロジェクトの増加によって誘発地震の活発化が予想され、地震活動を抑制することができる技術の開発が急務となっています。本研究は、超臨界CO2を断層領域に注入し、嫌気性微生物によって固化（鉱物化）させることで誘発地震の発生を抑制する技術の開発を目的としています。この技術は、将来的に岩盤改良技術、地下深部の嫌気性微生物の特性解明、断層を利用したCO2地下貯留など多分野へ応用が期待されます。
（堀パネル）
コンクリート構造物性能評価のDXによる革新的維持管理/設計
本研究は、多様なステークホルダーにより蓄積されるインフラ構造物の管理・点検データを統合して自動生成された入力を用いて、コンクリート構造物のありのままの化学-物理挙動を予測するライフスパンシミュレーションを実施し、性能評価結果を提示することに取り組みます。データプラットフォームを利用するなどして、開発シミュレーション技術を管理主体の特性に応じて維持管理/設計に実装することに取り組みます。
（堀パネル）
バイオフィルム微生物の分離培養と増殖制御技術の開発
微生物が形成するヌルヌルとしたバイオフィルムと呼ばれる集合体は、水の再利用に不可欠な膜処理において問題となっています。本研究では、バイオフィルムの原因微生物を特定し、その微生物を死滅させることで、バイオフィルム形成を防止する技術の開発を目指します。バイオフィルムは色々なところで問題となっており、本技術はそれらの解決に貢献するこれまでにないアプローチであり様々な応用が期待されます。
（堀パネル）
都市・交通・活動の共進化の数理
なぜ都市には多様な活動や空間パターンが存在する一方で、似たり寄ったりの均質な相似形を見せることもあるのでしょうか。都市が固有性と均質性を同時に有するメカニズムを長期間にわたる都市・交通・活動の実証データから、最節約相互作用原理に基づく新しいデータサイエンスの方法論を用いて明らかにします。都市と活動・交通行動の共進化数理モデルを構築し、 都市・交通・活動を分析する新たな共通言語となることを目指します。
2021年度採択
（堀パネル）
浮体式大規模構造物の高効率制振発電技術の開拓
四方を海で囲まれた我が国では海洋での自然エネルギーの有効利用が温室効果ガス排出量実質ゼロの目標達成のために必要不可欠であり、遠浅の海域が少ない日本近海では、着床式でない浮体式洋上風車の開発が求められています。そこで、本研究では浮体式の弱点である振動を低減するため、振動エネルギーを波力発電により吸収し振動制御も同時に行う制振発電装置を開発し、信頼性と安全性を飛躍的に向上させた浮体式洋上風車の実用化を目指します。
（堀パネル）
計算科学と水災害伝承の融合による未曽有災害の予見
近代科学観測や物理モデルを用いた現在の洪水・氾濫防災計画は、過去50年程度の観測に基づく推定であり、再現期間が100年を超える未曾有災害を想定できない可能性があります。本研究は、未活用の災害伝承ビッグデータと古気候に基づく数値計算を融合し、過去の激甚災害まで考慮した防災計画を実現し国土強靭化に貢献すると共に、伝承を数値計算でビッグデータ化する「数値計算・社会科学」分野を創成します。
（堀パネル）
革新的VLPsの創成が拓くウイルス浄水処理の新展開
本研究では、高感度に定量可能な遺伝子結合金ナノ粒子を内部に封入した革新的ウイルス様粒子（革新的VLPs）を創製し、これを用いた培養法に依存しない全く新しいウイルス浄水処理性評価法を構築します。これにより、培養法が確立されていない培養困難な病原ウイルスの浄水処理における除去特性を詳細に把握すると共に、培養困難なウイルスを含む多種多様な病原ウイルスを高度・高効率に除去可能な浄水処理の実現を目指します。
（堀パネル）
巨大閉鎖空間近未来都市の火災安全設計
本研究では、巨大閉鎖空間災害時のパニックやフリーズを含めた避難意思決定モデルの再構築を目指します。巨大閉鎖空間火災時、多様な避難者（性別・年齢・多国籍・病歴等災害弱者）を個々で評価することも重要ですが、心理状況や避難挙動を加味した群衆避難解析を行い、現在抱える閉鎖空間災害は勿論のこと、将来の巨大閉鎖空間災害避難に活用することを目標とします。
（堀パネル）
空間経済分析枠組の再構築
本研究は、現実に観測されてきた「都市人口分布の変化（ミクロな変化）」と「都市規模分布の冪乗則（マクロな規則性）」の両方を再現できる、過去に類を見ない政策評価手法を開発することを目的としています。そのために、既存の空間経済分析枠組を根本から再構築し、「実現象との整合性」を確保し、「社会基盤整備や地域・都市政策がもたらす長期的効果の空間分布の把握」を可能かつ容易にする政策分析の基盤を確立させます。
（堀パネル）
微生物を活用した居住者自身が行う建築材料の診断及び高耐久化方法の提案
本研究では微生物を活用して、居住者自身が建築物の性能を気軽に測ることができ、ニーズに応じて回復できる技術の開発に取り組みます。建築材料の表層部に生息する微生物は水分量やpH、養分となる有機物の付着状況により種類や量が変化すると推察されます。本研究では微生物の生息状況の変化から建築材料の経年劣化診断を行う方法を提案し、空隙を閉塞させる特徴を持つ特殊な微生物により表層部の緻密化、高耐久化を目指します。
（堀パネル）
AIを活用した社会基盤構造物の高精度健全性診断
道路、鉄道、空港などの社会インフラを末永く安全・快適に活用するためには、目には見えない構造物内部の劣化を早期発見することが重要です。本研究は、デジタル制御加振器を用いた高精度の非破壊検査技術とAIを搭載した走行式点検装置を開発します。この装置により、新幹線軌道、高速道路、橋梁、空港滑走路などを広範囲かつ高速に点検できるとともに、AIに必要な大量のデータを効率よく集めて点検精度の向上に繋げます。
（堀パネル）
気候変動適応支援のための超高解像度全球河川防護データの構築
本研究では、河川の堤防高さデータを数十m格子ごとの超高解像度で示す世界初の堤防データセットを作ることに挑戦します。作成した現在の河川堤防の情報を反映した世界の河川シミュレーションにより、これまで適切なハザードマップが存在しなかった世界の地域において、水災保険などを提案するための基礎情報を得ることができるようになります。
（堀パネル）
BDEC完全解析の創出～社会基盤を例に
微分幾何学・計算機科学に基づいた適切な曲線座標系と離散化を導入することで構造物の数値解析を高速化し、BDEC (Big Data & Extreme Computing)システム上で構造物の高詳細モデルのアンサンブル解析を実現します。これにより、材料特性などの不確実性の陽な考慮による数値解析の信頼性向上、構造物の局所的な変形・損傷の状態とその推移の合理的評価が可能になると期待されます。
（堀パネル）
道路路面下の全自動三次元透視技術の完成
従来目視できるインフラ表面状態などの「可視空間情報」の構築が研究の主流でしたが、次の時代に革新をもたらすのは地中構造物や構造物内部の異常など直接目では見えない「非可視空間情報」の構築、つまり「見えないところの見える化」技術です。本助成では路面下を地中レーダーで計測した後に道路橋RC床版の内部損傷および埋設管・空洞などの三次元位置を私がこれまで開発してきた基幹的要素技術を統合・発展・改良し無人で構築する「道路路面下の全自動三次元透視技術」の実現を目指します。
（堀パネル）
複雑現象の革新的数値解析パラダイムによる減災設計戦略
構造物の高度な耐津波「減災」設計実現には、波力の他に、津波漂流物の衝突など、複数の物理現象を考慮した複雑な数値解析が必要ですが、これらを統一的に扱う方法論は確立していません。本研究では、数値解析の数理に立ち帰り、「マルチフィジックス解析」、「並列解析」、「機械学習技術による高速化」を包括した革新的数値解析パラダイムを創成します。減災のみならず、様々な分野の複雑現象解析を統一的に扱う方法論を提示し、発見的シミュレーションが当たり前の世界へと歩みを進めます。
2020年度採択
（堀パネル）
都市域風環境の革新的評価手法の研究開発
都市域に発生する風は再現性が非常に低いランダムな現象であることから、十分に長く観測することではじめて、風の強さと発生頻度を正しく予測することができます。しかし、そのための長時間の観測が、実験や数値解析の試行負荷を非常に大きくしています。そこで、都市域の強風や弱風を予測する風環境評価を具体例として、ランダム性の高い現象の強さと発生頻度を、長時間観測を行わずに推定する新しい評価方法を提案します。
（堀パネル）
地球外での建設にも利用可能な次世代コンクリートの開発
どこにでもある砂を用いて、コンクリートの代替となる建設材料を製造する方法を開発します。アルコールと触媒を用いて、砂表面の化学結合の切断と再生を制御することで、砂同士を直接接合します。これにより、世界的なコンクリートの原料不足の解決や、セメントの製造で発生する大量のCO2排出の削減に貢献します。砂の成分は地球上でも月や火星上でも大きくは変わらないことから、月面基地など宇宙開発での応用も期待できます。
（堀パネル）※2022年6月卒業
数値社会空間予測の創発による社会変革の先導
激甚化する傾向にある巨大水災害を始めとした人類文明史上未曾有の災厄から私たちの社会を守るためには、気象などの自然現象のみならず、経済活動・避難行動といった社会現象をも含めてその未来を予測することが重要です。本研究ではこれまで天気予報で培われてきた未来予測手法の技術開発を加速させ、自然と社会を一体として観測・予測・制御する新たな技術「数値社会空間予測」を生み出し、人類の持続可能な発展に貢献します。
（堀パネル）
データリッチな海洋への挑戦とそれに基づく台風高波の実態解明
台風による高波に関して、これまでのような観測の少ないData Poorな海洋から豊富な観測のあるData Richな海洋への方向転換を、最新の技術の活用した観測および地震波という全く違った観点からの観測手法で挑戦します。Data Richな海洋の知見から波浪を含む台風モデリングの刷新により、高波および高潮、さらに台風自体の予報および将来想定を劇的に改善させ、想定外の台風災害の低減を目指します。
（堀パネル）
データとモデルの統合によるインフラの実耐震性の学習
構造物の加速度応答観測により、耐震性に寄与する特性を中小地震の際に学習し、いざ大地震が発生した際には変形量や構造特性を推定し、被災状況や残存する耐震性を即座に把握しようとするものです。クラシカルで難しい実問題を、耐震・構造工学とデータサイエンスを合わせて解決します。マルチハザードに対する総合的なインフラ状況把握、災害耐性評価を簡易で安価な手段で現実的に構築しようとする将来展望の一部を成すものです。
（堀パネル）
複雑多様なリスクに対応する知能化インフラの研究
老朽化、人々の活動様式の変化、自然災害の多様化による「複雑で多様なリスク」に対する既存インフラ構造物の「保有性能判断」を高い信頼性で効率的に行うことを目指す。コンピュータビジョンによるセンシングと機械学習・AIでの「知能化」技術による「データ同化」で、実構造物の劣化損傷状態を考慮する「デジタルツイン」を構築し、リスク荷重を確率論的に扱う「性能解析」を効率化する代替モデル計算基盤を確立する。
（堀パネル）
「深海底地盤工学」確立に向けた革新的技術開発
将来の深海底地盤の大規模利活用に向け、「海底地盤の状態を評価し、利活用に繋げるための革新的技術開発」を行います。まず、海底軟弱地盤の力学モデルを構築するとともに、地盤-構造物間で生じる相互作用のモデル化を進めます。その上で、インフラ施工時の力学的インパクトが地盤に与える影響評価を進める中で、海底資源開発やインフラ整備へ向けた技術を蓄積し、深海地盤における新たな学問体系の構築に挑戦します。
（堀パネル）
災害時QoL維持のためのワイヤレス給電と情報提供システムの相利共生法
大雨や地震、台風、噴火などの災害が国内外において発生し、被災した場合には昨日までの平和な日常から一変した被災生活を強制されることになります。被災生活においては、日常的に用いてきたスマートフォンをはじめとする情報端末は、電池切れでほぼ数日中に使えなくなります。本研究では、このような災害時の生活の質（QoL: Quality of Life）維持に役立つワイヤレス給電と災害情報提供システムの相利共生法に関する基盤研究を行います。
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