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49 ニュース

2023-08-23
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ソバゲノムの解読－高精度ゲノム解読がソバの過去と未来を紡ぐ－

2050年の世界人口は97億と予想され、イネ、コムギ、トウモロコシなどの三大穀物への食料の依存が問題視されています。これに対し、食料としての価値が高いにもかかわらず研究が遅れ、未開発のポテンシャルが秘められたままの「孤児作物」への関心が増しています。次世代シーケンシング技術による孤児作物のゲノム解読は、その効率的な育種を促進し、飢餓の撲滅や栄養改善などのSDGs達成への重要なステップとなることが期待されています。ジェフリ・フォーセット（iTHEMS上級研究員）を含む国際共同研究グループは、孤児作物の一つであるソバのゲノム配列を染色体レベルで高精度に解読することにより、ソバのゲノムの進化と栽培ソバの起原を解き明かしました。さらに、予測された遺伝子をゲノム編集技術に依存しない手法で改変しました。その結果、これまで世界に存在しなかったモチ性ソバを開発することに成功しました。またソバの繁殖様式を他殖性から自殖性へ転換させることにより、新たな自殖性ソバの開発にも成功しました。本研究で用いられた育種方法は、ゲノム編集技術に未対応な多種多様な孤児作物の改良に貢献することが期待されます。詳細は、関連リンクから、京都大学のプレスリリース記事をご覧ください。
2023-06-22
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極端現象の制御シミュレーション実験－極端気象制御に向けた新理論－

理化学研究所（理研）計算科学研究センターデータ同化研究チームの三好建正チームリーダー（開拓研究本部三好予測科学研究室主任研究員、数理創造プログラム副プログラムディレクター）、キウェン・ソン大学院生リサーチ・アソシエイト（研究当時）、名古屋大学のセルジュ・リシャール教授の共同研究チームは、低次元の理想実験により、極端な大雨や高温などの極端現象の発生を防ぐ制御可能性を明らかにしました。本研究成果は、激甚化しつつある台風や豪雨を制御し、極端風水害の脅威を軽減するための理論研究の発展に貢献すると期待できます。詳細は、関連リンクをご覧下さい。
2023-06-20
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誤り耐性機能を持たない量子コンピュータの有用性を実証

量子コンピュータは、ある種の問題において、古典的な計算に比べて大幅な高速化を実現することが期待されています。しかし、誤り耐性機能を持った量子回路の実装は未だ困難です。Yantao Wu氏（理研iTHEMS）とIBMおよびUC Berkeleyのチームが共同で発表した最近の論文では、古典コンピュータでは不可能な規模の問題について、誤り耐性機能を持たない量子コンピュータ（IBM-Q 127量子ビット）を用いた計算が可能であることを実証しました。横磁場イジング模型の時間ダイナミクスにおいて強い量子もつれがある状態では、テンソルネットワーク法などの古典的な近似計算手法が破綻しているにもかかわらず、量子コンピュータが正しい結果を与えることが示されました。これは、誤り訂正機能が無い現在においても、量子コンピュータの有用性を実証するものです。同時に、今回の量子コンピュータの計算結果は、古典的近似計算手法の開発を促進するものであり、量子計算と古典計算の両方のアプローチの進展に寄与します。
2023-06-14
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リコーと理化学研究所、文献データから技術トレンドの変化点を可視化する独自のアルゴリズムを開発

株式会社リコー（社長執行役員：大山晃）と、理化学研究所数理創造プログラム（iTHEMS：Interdisciplinary Theoretical and Mathematical Sciences Program／青山秀明客員主管研究員、相馬亘客員研究員）はこのたび、既存の技術文献データから新しいトレンドの変化点を定量的に測定し把握するアルゴリズムを、共同研究により開発しました。詳細は、関連リンクよりリコーグループのウェブサイトをご覧下さい。
2023-03-31
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取引ネットワークの相関テンソルによる暗号資産の価格バーストの予測 ―安心して使える暗号資産とデジタル経済の実現にむけて―

暗号資産は、デジタル経済の時代に欠かせない存在となりつつあります。理研と京大の共同研究では、ネットワークの数理科学を駆使することによって、マネーロンダリングや詐欺などの異常事象の検出、価格バーストの予知を行う理論的研究に取り組んでいます。池田裕一（京都大学総合生存学館教授）、アビジット・チャクラボルティ（同特定助教/iTHEMS客員研究員）、初田哲男（理化学研究所数理創造プログラムディレクター）の研究グループは、暗号資産の取引ネットワークに対応する相関テンソルのスペクトルを解析する新規手法を開発して、相関テンソルの最大特異値が暗号資産の価格と有意な負の相関を示すことを発見しました。この発見を用いて、価格バーストの早期指標を提供できる見通しを得ました。詳細は、関連リンクから京都大学のプレスリリース記事をご覧ください。
2022-12-02
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極低温の量子流体中に現れる普遍的な力－量子揺らぎが導く原子超流動体中の分子間力－

万有引力の法則に代表されるように、「物質間に働く力」という概念は、物理学において重要な位置を占め続けてきました。新潟大学自然科学系（理学部）の本郷優助教（理化学研究所数理創造プログラム客員研究員）とドイツ・ハイデルベルク大学の藤井啓資研究員・Tilman Enss 教授の国際共同研究グループは、極低温の量子流体中に浮かべられた粒子間に、長距離ではファンデルワールス力と呼ばれる分子間力と同じ力が働くことを理論計算から明らかにしました。レーザー技術によって絶対零度近く（数十ナノケルビン程度）まで冷却された原子集団は、量子状態を高精度に制御可能な系として近年注目されており、ミクロな世界における力を調べる上でも格好の舞台となっています。本研究は、極低温で実現する原子超流動体中の不純物粒子に、量子揺らぎに起因した普遍的な長距離力が作用することを新たに明らかにしたものです。詳細は下記の関連リンクより新潟大学のホームページをご覧ください。
2022-10-27
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クォーク物質を重力波で探る－中性子星合体後の重力波から超高密度物質の痕跡を読み取る－

理化学研究所（理研）数理創造プログラムのホワン・ヨングジア研修生、開拓研究本部長瀧天体ビッグバン研究室の長瀧重博主任研究員（理研数理創造プログラム副プログラムディレクター）、大阪大学インターナショナルカレッジのバイオッティ・ルカ准教授、東北大学大学院理学研究科の古城徹准教授らの国際共同研究グループは、連星中性子星の合体に対して一般相対性理論に基づいた数値シミュレーションを行い、合体後に放出される重力波の波形から1cm³当たり1兆kgを超える超高密度物質の性質が詳細に読み取れることを示しました。本研究成果は、重力波天文学において、中性子星の内部構造や超高密度物質の性質の解明に貢献すると期待できます。詳細は、関連リンクをご覧ください。
2022-08-29
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新型コロナウイルス感染者の隔離短縮は可能か？－隔離終了タイミング検証のシミュレータを開発－

国立大学法人東海国立大学機構名古屋大学大学院理学研究科の岩見真吾教授（兼理化学研究所数理創造プログラム客員研究員）は、米国インディアナ大学の江島啓介助教らとの共同研究で、抗原検査により新型コロナウイルス（COVID-19）感染者の隔離を終了するタイミングを検証するためのシミュレータ（シミュレーションのためのソフトウエア）を新たに開発しました。これにより、決められた回数の抗原検査の陰性結果をもって、早期にCOVID-19感染者の隔離を終了できる、柔軟で安全な隔離戦略が提案できるようになります。感染者隔離は感染拡大を防ぐ重要な手段です。長期にわたる隔離は二次感染のリスクを下げる一方で、隔離される人やそれを支える社会も様々な負担を被ります。研究グループは、開発したシミュレータを用いて、"感染性のある患者の隔離を（早く）終了してしまうリスク"と"感染性を失った患者を不要に隔離してしまう期間（隔離に関わる負担）"の計算に成功しました。この結果、リスクと負担を同時に抑えるための個人差を考慮した適切な隔離戦略を、抗原検査を用いて実施する方法を提案できるようになりました。感染予防対策を徹底しつつ社会活動を再開・維持するウィズコロナの時代を迎えるにあたり、抗原検査をうまく利用することで教育活動や社会活動を安全に実施することができるようになります。現在、臨床・疫学データや経験則に基づいた異なる隔離基準が国ごとに採用されている状況に対して、本研究は、数理モデルに基づいた、日本のみならず世界的に求められている柔軟な隔離ガイドラインの確立に貢献できると期待されます。詳細は関連リンクより名古屋大学研究成果発信サイトをご覧ください。
2022-06-06
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進化・生態ダイナミクスの共通法則－生物の個体群変化を物理学的な関係式で記述する－

理化学研究所（理研）生命機能科学研究センター生体非平衡物理学理研白眉研究チームの足立景亮基礎科学特別研究員（数理創造プログラム基礎科学特別研究員）、理研数理創造プログラムの入谷亮介研究員、濱崎立資上級研究員（開拓研究本部濱崎非平衡量子統計力学理研白眉研究チーム理研白眉研究チームリーダー）の研究チームは、情報理論・統計物理学の手法を用いることで、進化・生態系の個体群ダイナミクスを扱う理論モデルにおいて幅広く成り立つ関係式を提案しました。本研究成果は、進化や生態系における複雑な個体数の時間的変化を統一的枠組みによって理解することにつながると期待できます。詳細は関連リンクをご覧ください。
2022-05-09
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巨視的な遷移における速度限界の発見－連続の式に基づく統一的アプローチ－

理化学研究所（理研）開拓研究本部非平衡統計力学理研白眉研究チームの濱崎立資理研白眉研究チームリーダー（数理創造プログラム上級研究員）は、「巨視的な遷移」を伴うような物理的過程において有用となる「速度限界」、すなわち遷移速度に関する不等式を新たに発見しました。本研究成果は、量子多体系の熱平衡化の時間スケールなどをはじめとする非平衡統計力学へ示唆を与えると同時に、巨視的な量子系の制御など、近年重要となっている量子技術の基礎的な理解に貢献することが期待できます。続きは関連リンクをご覧ください。
2022-05-09
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トンガ海底火山噴火のラム波を鮮明に可視化－ひまわり8号が捉えた波の全貌－

理化学研究所（理研）計算科学研究センターデータ同化研究チームの三好建正チームリーダー（開拓研究本部三好予測科学研究室主任研究員、数理創造プログラム副プログラムディレクター）、大塚成徳研究員（開拓研究本部三好予測科学研究室研究員、数理創造プログラム研究員）の研究チームは、気象衛星ひまわり8号の画像を用いて、2022年1月に発生したトンガの海底火山噴火に伴う音波の一種である「ラム波」を鮮明に可視化する手法を独自に開発しました。さらに、この画像からラム波を自動抽出する手法を開発し、到達時刻分布や地上気圧観測との関係を明らかにしました。本研究成果は、火山噴火などに伴う大気波動やそれに伴う潮位変動の科学的理解と実況監視、観測データと大気・海洋の大規模計算との融合によるシミュレーションの高度化や将来的な予測手法の開発に貢献すると期待できます。続きは関連リンクをご覧ください。
2022-04-01
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理化学研究所数理創造プログラム、東京大学教養学部と京都大学理学部オンライン授業を用いた新しい大学間連携講義を開設

理化学研究所（理研）数理創造プログラムおよび東京大学教養学部、京都大学理学部は、2022年4月より大学間連携オンライン講義システムを新たに開設し、両学部生を対象として数理科学のさまざまな側面に関する授業を開始します。東京大学、京都大学の教員だけでなく、理研をはじめとする研究機関に所属する若手研究者が連続講義を行い、受講者はそれぞれの大学の科目として履修し、単位を取得できます。この新しい形態の講義により、受講者は学部の早い段階で現代社会の基盤となる数理科学の基礎と応用を最前線の研究者から学ぶことができます。同時に、大学の壁を越えた若手人材の育成が可能となります。授業の中で若手研究者と学生が活発な議論を行うことで、基礎科学研究の発展はもちろんのこと、将来の社会におけるイノベーションを生み出す人材育成にもつながると期待できます。詳細は関連リンクをご覧ください。
2022-03-31
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制御シミュレーション実験－気象制御に向けた新理論－

理化学研究所（理研）計算科学研究センターデータ同化研究チームの三好建正チームリーダー（開拓研究本部三好予測科学研究室主任研究員、数理創造プログラム副プログラムディレクター）、キウェン・ソン大学院生リサーチ・アソシエイトの研究チームは、気象制御に向けた制御シミュレーション実験の新理論を考案しました。本研究成果は、激甚化しつつある台風や豪雨を制御し、極端風水害の脅威を軽減するための理論研究の発展に貢献すると期待できます。続きは、関連リンクをご覧ください。
2022-03-09
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デジタル量子シミュレーションによる高電荷シュヴィンガー模型の負の弦の張力

通常電荷の正負が同じ粒子の間には斥力（反発し合う力）、正負が反対の粒子の間には引力（引っぱり合う力）が働くことが知られています。ところが最近、このような「電荷の正負が反対の粒子間には引力が働く」という「常識」が、特殊な状況下では必ずしも成り立たないということが指摘されていました。本多正純基礎物理学研究所助教、谷崎佑弥同助教、伊藤悦子理化学研究所協力研究員、菊池勇太ブルックヘブン国立研究所研究員（現・Cambridge Quantum Computing Japan研究員）らの研究グループは、シュウィンガー模型と呼ばれる1次元量子系において、電荷が反対の粒子間に斥力が働く状況を、数値シミュレーションにより実現することに成功しました。これは量子計算機で用いられるアルゴリズム（量子アルゴリズム）の新たな応用であり、通常の方法では解析が困難だった初期宇宙の時間発展や、有限密度領域における初期宇宙の相構造などの重要な問題の理解に貢献していくことが期待されます。詳細は関連リンクの京都大学のプレスリリース記事をご覧ください。
2022-03-07
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シミュレーションで線状降水帯の豪雨予測精度を改善－もしも最新鋭気象レーダで九州全土を覆えたら－

理化学研究所（理研）計算科学研究センターデータ同化研究チームの三好建正チームリーダー（開拓研究本部三好予測科学研究室主任研究員、数理創造プログラム副プログラムディレクター）、前島康光特別研究員らの共同研究チームは、2020年7月に豪雨をもたらした線状降水帯の予測に対し、最新鋭のフェーズドアレイ気象レーダを仮想的に九州全土に展開した場合の有用性を評価し、線状降水帯による豪雨発生の予測精度を大きく改善できることを示しました。本研究成果は、地球規模の温暖化により脅威を増す線状降水帯の予測精度の向上や、被害の軽減に向けた新しい予測技術や観測システムの提案につながると期待できます。続きは、関連リンクをご覧ください。
2022-01-24
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シグナル伝達による多様な細胞応答の起源－実験と理論の融合による反応特性の決定

細胞が外界のシグナル分子を受け取る受容体の1つのグループに、ERBB1、ERBB2、ERBB3、ERBB4からなるERBBファミリーがあります。ERBB受容体は、シグナル分子を受け取ると、互いに結合やリン酸化などの反応を行い、これをきっかけに細胞の増殖や分化などの多様な応答が起こります。ところが、4種のERBBの結合反応やリン酸化反応の詳細は計測が難しく、シグナルに対する多様な応答がどのように作り出されるのかわかっていませんでした。これに対し、京都大学ウイルス・再生医科学研究所の望月敦史教授、理化学研究所の岡田崇上級研究員、宮城拓研究員（研究当時）、佐甲靖志主任研究員、廣島通夫研究員らの研究グループは、ERBBの組成を様々に変えた細胞と複数のシグナル分子を用いた計測実験を行い、ERBBの可能な反応を全て取り込んだ数理モデルを適用することで、4種のERBBの反応の性質やシグナルによる反応の変化を初めて特定しました。さらに、数理解析を進め、応答の多様性に本質的な役割をになう反応を明らかにしました。ERBBの反応の詳細が分かったことで、将来的には増殖や分化などのシグナル伝達が引き起こす応答を制御できる可能性があります。詳細は関連リンクの京都大学のプレスリリース記事をご覧ください。
2021-12-27
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複雑な化学反応ネットワークを単純化する－ホモロジー代数を用いた縮約手法の確立－

理化学研究所（理研）数理創造プログラムの広野雄士客員研究員、岡田崇上級研究員、宮﨑弘安上級研究員、日高義将客員研究員の研究チームは、「ホモロジー代数」という数学の手法を用いて、複雑な化学反応ネットワークを単純化するための新たな縮約手法を開発しました。本研究成果により、複雑な化学反応ネットワークを、その重要な性質は保ちつつ、より小さなネットワークへと単純化し、効率的に解析することが可能になります。本研究は物理学者、数学者、生物学者から成る研究チームによるもので、分野横断的なアプローチの有効性を示す例となっています。続きは、関連リンクをご覧ください。
2021-12-15
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ブラックホールが奏でる「普遍的な和音」－ブラックホールの揺らぎによる一般相対性理論の検証に向けて－

理化学研究所（理研）数理創造プログラムの大下翔誉基礎科学特別研究員は、ブラックホールの振動パターンのうち、最も励起されやすい振動パターンの「普遍的な組み合わせ」を理論計算から明らかにしました。本研究成果は、ブラックホール連星の合体直後に伝搬する時空のひずみ（重力波）の観測データによるブラックホールの重さや回転速度の測定や、アインシュタインの一般相対性理論の精密な検証に貢献すると期待できます。続きは、関連リンクをご覧ください。
2021-10-20
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熱帯雨林樹木“フタバガキ”の乾燥応答遺伝子の数が増加していた－ゲノム解読から気候変動対策へ－

横浜市立大学木原生物学研究所清水健太郎客員教授（チューリッヒ大学教授兼任）、マレーシア森林研究所 Kevin Kit Siong Ng 主任研究員、Soon Leong Lee 遺伝学グループ長、国際農林水産業研究センター小林正樹主任研究員、理化学研究所数理創造プログラムジェフリ・フォーセット上級研究員、金沢大学西山智明助教、株式会社ヒューマノーム研究所瀬々潤代表取締役らの研究グループは、地球環境にとっても輸入木材としても重要な熱帯樹種フタバガキ科樹木のゲノムを解読しました。雨に恵まれた東アジア熱帯に生育しているにもかかわらず、予想外なことに乾燥応答遺伝子が増加しており、熱帯での稀な乾燥の重要性が明らかになりました。地球環境変動によって、熱帯ではエルニーニョ・南方振動と関連する大規模乾燥が深刻化しており、本研究の成果の持続的林業と熱帯雨林保全へ向けた応用が期待されます。詳細は横浜市立大学のウェブサイトをご覧下さい。
2021-09-17
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植物の多種共存を説明する新たなメカニズムの発見－開花前の自家受粉の進化が引き起こす進化的救助－

岡山大学学術研究院環境生命科学学域（工）の勝原光希助教（当時所属：神戸大学大学院人間発達環境学研究科）、東京都立大学大学院理学研究科の立木佑弥助教、理化学研究所数理創造プログラムの入谷亮介研究員（当時所属：University of California Berkeley, University of Exeter）、神戸大学大学院人間発達環境学研究科の丑丸敦史教授は、個体ベースモデルを用いたシミュレーションを行い、同じ種の送粉者を共有し競争関係にある植物2種において、個体数の少ない種でより高い自家受粉率が進化することで個体数が増加に転じる進化的救助が発生し、それによって2種の長期的な共存が促進されることを明らかにしました。本結果は、複数の植物種が同所的に開花して共存できる理由にまったく新しい理論を加えると共に、植物で多様な繁殖戦略が進化してきた要因についても新たな視点を与えるものです。陸上生態系の根幹を支える植物の多様性の創出・維持メカニズムを理解することは、生物多様性の源泉の理解のみならず、生態系と調和した持続可能な社会形成を考える上でも不可欠であり、基礎・応用の両面において重要な知見であるといえます。詳細は関連リンクから岡山大学のプレスリリースをご覧ください。
2021-08-31
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スパコンで予言する魅惑の新粒子「チャームダイオメガ」－クォーク6個状態の謎の解明に新たな1ページが加わる－

理化学研究所（理研）数理創造プログラムの杉浦拓也特別研究員、初田哲男プログラムディレクター、土井琢身専任研究員含む研究グループは、チャームクォーク6個からなる新粒子「チャームダイオメガ（ΩcccΩccc）」の存在を理論的に予言しました。続きは、関連リンクをご覧ください。
2021-05-27
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お金の流れのネットワーク構造を世界で初めて解明

青山秀明客員主管研究員を含む共同研究グループが、最新のビッグデータ・ネットワーク科学を用いて、地方銀行の企業口座間のお金の流れの構造を解明することに成功しました。詳細は関連リンクをご覧ください。
2021-05-11
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ほとんどオスを産まないハチの謎を解明

入谷亮介研究員を含む共同研究グループがオスを数パーセントしか産まないハチの謎を解明しました。詳細は関連リンクをご覧ください。
2021-03-12
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ブラックホールを情報ストレージとして一人一個持ち歩ける未来が来るかもしれない？

Useless Prototyping Studio第1弾プロトタイプ「Black Hole Recorder」完成科学的理論を元に空想し、未来の情報ストレージデバイスをプロトタイピング。 ―3月14日（日）～21日（日）まで日本科学未来館にて期間限定特別公開― 一見役に立たないプロトタイプで、未知への好奇心が未来をつくる可能性を可視化する「Useless Prototyping Studio」（ユースレス・プロトタイピング・スタジオ）は、第1弾プロトタイプとして、未来の情報ストレージデバイス「Black Hole Recorder」(ブラックホール・レコーダー)を制作しました。また、本日3月12日公開の特設サイトにてその概要や、背景情報などを公開します。さらに、一般の皆様にご覧いただける機会として、ブラックホールの基礎理論を構築した２名の科学者、アルベルト・アインシュタインの誕生日であり、スティーブン・ホーキングの命日である3月14日（日）から、東京都江東区の日本科学未来館にて「Black Hole Recorder」を期間限定で特別公開します。 Black Hole Recorderは、ブラックホールを制御し、情報を蓄積できるデバイスとして利用する未来を見据えて開発された、ブラックホールストレージのプロトタイプ(模型)です。蓄音機をモチーフに、膨大なデータを録音することができるデバイスという設定です。また大容量の情報を蓄えるだけでなく、取り込んだ情報を取り出すことも可能です。人間は、数千年前に文字を発明して以降、情報を記録する媒体と技術を紙・印刷・写真・蓄音機・映像・データと進化させてきました。近年、どれだけ大量の情報を蓄えられるかの開発がされています。そして将来、ブラックホールを情報ストレージとして活用し、ポケットに入れて持ち運ぶ時代の可能性が考えられます。
2021-02-24
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Press Release from Chandra, NuSTAR and INAF on 34th Happy Birthday of SN1987A

The paper "Indication of a Pulsar Wind Nebula in the hard X-ray emission from SN 1987A" by Dr. Shigehiro Nagataki (Deputy Program Director, iTHEMS), Dr. Masaomi Ono (Research Scientist, iTHEMS) and Mr. Akira Dohi (Junior Research Associate, iTHEMS) was published in the NASA and INAF press releases on February 23, 2021 (SN1987A's 34th birthday!). The following is a message from Dr. Nagataki; "We detected high-energy X-rays by NuSTAR, which are likely to come from activities of pulsar wind nebula of SN1987A (it has been a big mystery why the neutron star in SN1987A has not been detected for 34 years since Prof. Koshiba et al. detected neutrinos at the birth of proto-neutron star in SN198A). Our paper will be published by Astrophysical Journal Letters this week."
2021-02-10
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ネットワーク上の情報の流れをダイアグラムで表現する新理論を開発！

九州大学数理・データサイエンス教育研究センター/芸術工学研究院の森史助教と理化学研究所（理研）数理創造プログラムの岡田崇上級研究員の研究チームは、ブーリアンネットワーク上の情報の流れをダイアグラムに基づいて展開する新しい理論を開発しました。詳細は関連リンクをご覧ください。
2021-02-04
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多くのブランドが多くの手段を駆使する複雑な市場競争を理解する

明治大学商学部水野誠教授らの研究グループ（理化学研究所数理創造プログラム青山秀明客員主管研究員等）が経済物理学から生まれた新手法をマーケティングデータに適用する方法を開発しました。詳細は、関連リンクをご覧ください。
2020-12-09
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理研iTHEMS、一見役に立たないプロトタイプで人の心をインスパイアする「Useless Prototyping Studio」プロジェクトを発足

科学者の理論・仮説をもとにそれらが未来を一変させる可能性をプロトタイプとして具現化する。ティザーサイトにて第1弾予告「ブラックホールは、未来の情報ストレージ？」を本日公開。国立研究開発法人理化学研究所数理創造プログラム（理研iTHEMS）は、一見役に立たないプロトタイプで人の心をインスパイアするプロジェクト「Useless Prototyping Studio」（ユースレス・プロトタイピング・スタジオ）を、本日12月9日（水）より発足します。また本日公開のティザーサイト（URL https://uselessprototyping.jp ）にてプロジェクト概要、およびプロトタイプ第1弾の予告「ブラックホールは、未来の大容量情報ストレージ？」を公開します。プロジェクトの概要「Useless Prototyping Studio」は、科学と世界の新しい関係づくりを目的に、「一見役に立たない」けれど人の心をインスパイアするプロトタイプをつくるデザインスタジオです。科学者の「未知への好奇心」から導き出された科学的理論・仮説をもとに、それらが未来を一変させる可能性を空想して、プロトタイプとして具現化することで、科学が持つ未来へのポテンシャルを可視化します。このスタジオは、理研iTHEMSがクリエイティブ・ブティック「SCHEMA」および「addict」などと共同して活動を開始します。今後プロジェクトの進捗に応じて、パートナーや参画メンバーは順次拡大していく予定です。 ― 「Useless Prototyping Studio」概要 ― 【名称】Useless Prototyping Studio （読み方：ユースレス・プロトタイピング・スタジオ）【URL】https://uselessprototyping.jp 【開設日】2020年12月9日（水）よりティザーサイト開設【テーマ】プロトタイプ第1弾テーマ　「ブラックホールの中は、どうなっているのか？」【プロトタイプ第1弾発表】2021年3月初旬予定【プロジェクト参画メンバー】　理研iTHEMS 　SCHEMA 　addict
2020-11-19
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宇宙の距離を測定する最長の“ものさし” －キロノバと同時発生するガンマ線バーストが新標準光源に－

理化学研究所（理研）数理創造プログラムのマリア・ダイノッティ上級研究員、長瀧重博副プログラムディレクターらの国際共同研究グループは、「キロノバと同時発生するガンマ線バースト（GRB）」が宇宙の距離を測る「標準光源」として有効であることを発見しました。本研究成果は、GRBを用いた宇宙論を開拓する可能性を示しており、今後、GRBを用いて宇宙のダークエネルギーやダークマターのエネルギー密度の推定が可能になると期待できます。
2020-11-09
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アカデミスト、理化学研究所数理創造プログラム（iTHEMS）と共同でオンラインイベント「君は本当にブラックホールを知っているか？」を開催

アカデミスト株式会社（本社：東京都新宿区、代表取締役CEO：柴藤亮介、以下アカデミスト）は2020年12月6日（日）、理化学研究所数理創造プログラム（所在地：埼玉県和光市、プログラムディレクター：初田哲男、以下iTHEMS）と共同でオンラインイベント「君は本当にブラックホールを知っているか？～最新理論や観測結果からノーベル物理学賞解説まで！現役物理学者に学ぶ最新ブラックホール入門～」を開催いたします。【イベント詳細】日時：2020年12月6日（日）14:00〜16:00 場所：オンライン（Zoomウェビナー）※ 申込者に事前に招待URLをお伝えいたします参加費：無料（途中参加・退室可）対象者：どなたでもご参加いただけます主催：iTHEMS、アカデミスト後援：株式会社理研数理、大阪大学基礎理学プロジェクト研究センター理論科学研究拠点、SCHEMA / addict（ADKクリエイティブ・ワン）
2020-10-27
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理研、理研鼎業、JSOLからの出資で株式会社理研数理を設立

－アカデミアとビジネスの協働による新たなイノベーションプラットフォームの構築－理化学研究所（理研）、株式会社理研鼎業、株式会社JSOLは、共同で株式会社理研数理（りけんすうり）を2020年10月1日付で設立しました。理研にとっては、初となるベンチャーへの出資です。我が国唯一の自然科学の総合研究所である理研が100年を超える歴史で培った研究開発能力のうち、理研からの出資によって初めて市場へ投入されるものは最先端の機器でも薬でもなく「数理科学分野における最高峰の頭脳そのもの」となりました。理研数理は「社会の基本的な問題解決に数理科学を最大限活用する企業」を目指します。
2020-10-27
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理化学研究所開拓研究本部、数理創造プログラムと東京大学宇宙線研究所マルチメッセンジャー分野の拡充を目指す研究連携協定を締結

By October 22, RIKEN Cluster for Pioneering Research, iTHEMS and Institute for Cosmic Ray Research concluded a research collaboration agreement to further promote research cooperation in the field of multi-messenger cosmic ray physics, including joint research and personnel exchanges.
2020-08-03
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「初田哲男×大隅良典×隠岐さや香オンライン座談会 -『役に立たない』科学が役に立つ」を8/22に開催！

アカデミスト株式会社（本社：東京都新宿区、代表取締役CEO：柴藤亮介、以下アカデミスト）と理化学研究所数理創造プログラム（所在地：埼玉県和光市、プログラムディレクター：初田哲男、以下iTHEMS）は、2020年8月22日（土）13時より「初田哲男×大隅良典×隠岐さや香オンライン座談会 -「役に立たない」科学が役に立つ」を共同開催いたします。
2020-07-10
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自然界の「ムダの進化」が生物多様性を支える－生物種の個体数増加に寄与しない利己的な性質の進化が導く多種共存－

生物の装飾や求愛行動などの適応的特徴の進化は、その個体にとっては有利でも、種全体の増殖率への貢献は期待できないことから、種の繁栄にとっては、いうなれば「ムダの進化」です。東北大学大学院生命科学研究科の近藤教授、クイーンズランド大学山道上級講師のほか、兵庫県立人と自然の博物館、理化学研究所数理創造プログラム、京都大学、千葉大学、琉球大学、弘前大学、東京大学の研究者からなる共同研究グループは、この「ムダの進化」こそが、自然界で競争排除を生じにくくしている要因である可能性を理論的に示しました。本研究では、これまで生物多様性との関係が省みられることのなかった要因が、種多様性の維持にとって重要であることを明らかにしたという斬新な成果を得ました。
2020-07-09
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蒸発するブラックホールの内部を理論的に記述

理化学研究所（理研）数理創造プログラムの横倉祐貴上級研究員らの共同研究チームは、量子力学と一般相対性理論を用いて、蒸発するブラックホールの内部を理論的に記述しました。本研究成果は、ブラックホールの正体に迫るものであり、遠い未来、情報を蓄えるデバイスとしてブラックホールを活用する「ブラックホール工学」の基礎理論になると期待できます。本研究は、オンライン科学雑誌『Universe』（6月4日付）に掲載されました。
2020-03-05
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新たなハイパー原子核「グザイ・テトラバリオン」－グザイ粒子の振る舞いを精密計算で解き明かす－

理化学研究所（理研）仁科加速器科学研究センターストレンジネス核物理研究室の肥山詠美子室長（九州大学大学院理学研究院教授）、量子ハドロン物理学研究室の土井琢身専任研究員、理研数理創造プログラムの初田哲男プログラムディレクター、京都大学基礎物理学研究所の佐々木健志特任助教らの国際共同研究グループは、グザイ粒子1個と核子3個からなる新たなハイパー原子核（ハイパー核）「グザイ・テトラバリオン」の存在を理論的に予言しました。詳細は関連リンクをご覧ください。
2019-09-04
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日本のサラブレッド370頭のゲノム解析:サラブレッドが速く走れる遺伝的背景を解明

サラブレッドは、より高い競走能力を獲得するべく品種改良されてきました。ごく限られた数の優秀な牡馬（オス）のみが、種牡馬として自分の遺伝子を子孫に残すことができます。本研究では、このような人為的な選択を継続した結果、サラブレッドのゲノムがどのように進化したかを解明しました。まず、ゲノム全体において非常に強いインブリーディング（近親交配）の痕跡を確認しました。また、ゲノム中の特定の領域において、強い人為選択の痕跡を発見しました。この領域には、おそらく競走能力に関わる遺伝子が存在するものと思われます。すなわち、サラブレッドが他の品種に比べて速く走れる、その理由がこの領域に存在するということです。その他にも、ゲノムワイド関連解析という統計手法を使って競走能力の個体差に関わる遺伝子の候補を見つけました。ゲノム情報を品種改良に活用することが、近い将来に可能になることを示唆します。
2019-08-02
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Is your Supercomputer Stumped? There May Be a Quantum Solution

The recent paper by Jason Chang* (iTHEMS/UCB/LBNL), Shigetoshi Sota* (R-CCS) and their collaborators in US, "Quantum annealing for systems of polynomial equations" (Nature Scientific Reports, 9 (2019) 10258), was press-released on Aug.1, 2019 with a headline - Is your Supercomputer Stumped? There May Be a Quantum Solution - (*) Both Jason and Shigetoshi are members of the iTHEMS QCoIn Working Group.
2019-04-11
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量子化されたエネルギー吸収率の観測に成功

理化学研究所（理研）数理創造プログラムの小澤知己上級研究員、ハンブルグ大学のクラウス・センシュトック教授とクリストフ・ヴァイテンベルグシニア・サイエンティスト、ブリュッセル自由大学のネイサン・ゴールドマン教授らの国際共同研究グループは、トポロジカル物質における量子化されたエネルギー吸収率の観測に成功しました。本研究成果は、エネルギー吸収率の測定が物質のトポロジカルな性質を調べる普遍的手法として使えることを示しています。今回、研究チームは、レーザーで作った格子の中に極低温まで冷却されたカリウム原子の集団を閉じ込めたときに、この現象を観測しました。実験では、格子を時計回りに揺らした場合と反時計回りに揺らした場合のエネルギー吸収率の差に注目し、それが格子のトポロジカル不変量であるチャーン数という整数と直接関係していることを示しました。
2019-04-03
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ガンマ線バーストのスペクトルと明るさの相関関係の起源

理化学研究所（理研）開拓研究本部長瀧天体ビッグバン研究室の伊藤裕貴研究員、長瀧重博主任研究員、数理創造プログラムのドナルド・ウォレン研究員、金沢大学理工研究域数物科学系の米德大輔教授らの国際共同研究グループは、国立天文台、理化学研究所、京都大学基礎物理学研究所のスーパーコンピュータを用いて、宇宙最大の爆発現象である「ガンマ線バースト」におけるスペクトルと明るさの相関関係（米徳関係）を、数値シミュレーションによって理論的に再現することに成功しました。
2019-02-21
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体内時計を安定化する新しい仕組みを発見

Shingo Gibo (Postdoctoral Researcher, iTHEMS) and Gen Kurosawa (Senior Research Scientist, iTHEMS) have published a press release.
2018-12-18
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巨大ブラックホール周辺の磁場を初めて測定

理化学研究所（理研）数理創造プログラムの井上芳幸上級研究員らの共同研究チームは、国立天文台などが国際協力で運用する「アルマ望遠鏡」を用いて、「巨大ブラックホール」周辺に存在する「コロナ」からの電波放射を観測することで、コロナの磁場強度の測定に初めて成功しました。本研究成果は、これまでの巨大ブラックホール周辺構造の理解に再考を迫るものと考えられます。銀河中心にある巨大ブラックホール周辺には、太陽と同じように高温プラズマのコロナが存在します。太陽のコロナは磁場によって加熱されていることから、ブラックホールのコロナの加熱源も磁場だと考えられていました。しかしこれまで、ブラックホール周辺の磁場は観測されておらず、その真相は謎に包まれていました。2014年に共同研究チームは、コロナからの電波放射の存在を予言し、それが観測できれば磁場測定が可能となり、コロナの加熱機構を解明できることを理論的に示していました。今回共同研究チームは、アルマ望遠鏡を用いて、90～230ギガヘルツ（GHz、1ギガは10億）の電波帯域で二つの活動銀河の中心領域を高感度・高分解能で観測しました。その結果、自らの予言どおり、いずれの巨大ブラックホールからもコロナ由来の電波放射を捉えることに成功しました。そして、その電波放射成分から計算によって導かれたコロナの磁場強度は、従来の理論予測よりもはるかに小さく、磁場ではコロナを十分に加熱できないことが判明しました。
2018-10-16
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The First Telescope of a New Observatory for High-Energy Gamma-Ray Astronomy Makes its Debut

Several iTHEMS members are actively involved in a brand-new, cutting edge astronomical project, called the Cherenkov Telescope Array (CTA). CTA will be the foremost global observatory for very high-energy gamma-ray astronomy over the next decade and beyond and will be the first ground-based gamma-ray astronomy observatory open to the world-wide astronomical and particle physics communities. The scientific potential of CTA is extremely broad: from understanding the role of relativistic cosmic particles to the search for dark matter. With its ability to cover an enormous range in photon energy from 20 GeV to 300 TeV, CTA will improve on all aspects of performance with respect to current instruments. From iTHEMS, Susumu Inoue and Yoshiyuki Inoue in particular have been actively contributing to the science case studies of multi-messenger transient phenomena and supermassive black holes as members of the CTA Consortium. On Wednesday, 10 October 2018, more than 200 guests from around the world gathered on the northern array site of the CTA to celebrate the inauguration of the first prototype Large-Sized Telescope (LST). The telescope, named LST-1, is intended to become the first of four LSTs on the north site of the CTA Observatory, which is located on the existing site of the Instituto de Astrofisica de Canarias’ (IAC’s) Observatorio del Roque de los Muchachos located in the municipality of Villa de Garafia on the island of La Palma. The plan for the site also includes 15 Medium-Sized Telescopes (MSTs). The LSTs will expand the science reach to cosmological distances and fainter sources with soft energy spectra. Both the repositioning speed and the low energy threshold provided by the LSTs are critical for CTA studies of transient gamma-ray sources in our own Galaxy and for the study of active galactic nuclei and gamma-ray bursts at high redshift.
2018-09-11
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An unstable isotope Technetium-98 (98Tc) could be synthesized by neutrinos emitted from supernova explosions

A joint research group consisting of Masaomi Ono, a Research Scientist at RIKEN, and others has theoretically predicted that an unstable isotope Technetium-98 (98Tc) could be synthesized by neutrinos emitted from supernova explosions. Supernovae are important events in the evolution of stars and galaxies, but the details of how the explosions occur are still unknown. This research found a method to investigate the role of electron anti-neutrinos in supernovae. By measuring the amount of 98Ru (an isotope of Ruthenium) in meteorites, it should be possible to estimate how much of its progenitor 98Tc was present in the material at the time when the Solar System formed. The amount of 98Tc in turn is sensitive to the characteristics, such as temperature, of electron anti-neutrinos in the supernova process; as well as to how much time passed between the supernova and the formation of the Solar System. (This work appeared in Physical Review Letters on Sept. 4, 2018.) Caption: We can estimate the age of heavy elements in the primordial Solar System by measuring the traces left in meteorites by specific radioactive nuclei synthesized in certain types of supernovae. Credit: NAOJ (National Astronomical Observatory of Japan)
2018-07-26
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銀河中心「巨大ガンマ線バブル」の謎に迫る -1000 万年前の大爆発を X 線で検証-

井上芳幸（数理創造プログラム上級研究員）を含む、早稲田大学理工学術院の片岡淳（かたおかじゅん）教授らの研究チームは、東京大学・理化学研究所・金沢大学と共同で、銀河中心から噴出するガンマ線バブルとX線で見られる巨大ループ構造が、ともに1000万年前に起きた大爆発の痕跡である証拠を突き止めました。バブルが膨張する際に周囲の高温ガスを圧縮・加熱し、巨大ループ構造を形成したと考えられます。研究チームは2013年から５年にわたり、日本のX線天文衛星「すざく」を中心とした系統的な観測と解析を行いました。いまは穏やかな銀河系も1000万年前には活発に爆発を繰り返し、激しい進化を遂げてきた様子が明らかになりました。
2018-07-20
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天の川銀河を包むプラズマの起源を解明

理化学研究所（理研）開拓研究本部玉川高エネルギー宇宙物理研究室の中島真也基礎科学特別研究員と数理創造プログラムの井上芳幸上級研究員らの国際共同研究グループは、天の川銀河を包む高温プラズマの性質と空間分布を調べ、その起源が銀河円盤部からの噴き出しであることを明らかにしました。天の川銀河を構成する要素は、私たちの目(可視光）に見える星だけではありません。X線を使って観測すると、数百万度もの高温プラズマが天の川銀河全体を包み込んでいる様子が見えます。しかし、この高温プラズマの起源は、これまでよく分かっていませんでした。今回、国際共同研究グループは、日本のX線天文衛星「すざく」を用いて、全天100カ所以上の観測データを解析し、高温プラズマの温度・密度・元素組成などの物理的性質を調べました。その結果、銀河内で起きた「超新星爆発」により加熱された高温プラズマが、銀河の随所から噴き出していることを解明しました。この高温プラズマはゆっくりと冷えて再び銀河の中へ戻っていくことから、銀河内の物質循環に重要な役割を果たしていると考えられます。
2018-06-22
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数理モデルによる細胞分裂期の染色体ダイナミクスを解析

理化学研究所理論科学連携研究推進グループ階層縦断型理論生物学研究チームの境祐二特別研究員（研究当時）、開拓研究本部望月理論生物学研究室の立川正志専任研究員、望月敦史主任研究員らの研究グループは、細胞周期の分裂期に見られる染色体の形成と分離のダイナミクスについて数理モデルを用いて解析し、染色体の形成と分離において「コンデンシン」が果たす役割を理論的に解明しました。本研究成果は、理論と実験のグループが協力することにより、長年の謎であった染色体の形成と分離のダイナミクスの完全解明に貢献すると期待できます。今回、研究グループは、染色体凝縮に中心的な役割を果たすタンパク質複合体であるコンデンシンの機能を、クロマチンとの相互作用として表現する数理モデルを構築しました。そして分子動力学計算を用いてシミュレーションすることで、染色体の形成や分離のダイナミクスにコンデンシンが果たす役割について解析しました。その結果、染色体の形態と分離速度の間に強い相関があることが明らかになりました。これは、コンデンシンが棒状の染色体の形成を通して、染色体分離のダイナミクスを制御している可能性を示しています。
2018-06-05
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中性子の寿命の仕組みを垣間見る

理化学研究所（理研）仁科加速器科学研究センター理研BNL研究センター計算物理研究グループのエンリコ・リナルディ理研BNLセンター研究員、数理創造プログラムのチアチェン・チャン研究員（ローレンス・バークレー国立研究所研究員）らの国際共同研究グループは、世界最高性能のスーパーコンピュータを複数用いて、中性子の寿命を決めている「軸性電荷gA」の最も精密な計算を実現し、これまでの実験値とほとんど矛盾しないことを示しました。今後、さらに計算の高精度化を進めることで、理論計算と実験結果に差異が生じれば、それは素粒子物理学の標準理論を超える新しい物理学の兆候となるか、あるいは原子核内の世界に対する私たちの理解を根本的に変えることとなります。中性子は原子核内では安定ですが、原子核外に取り出されると15分程度で陽子に転換してしまいます。「ベータ崩壊」と呼ばれるこの転換は、中性子を構成する素粒子のクォークやグルーオンと、標準理論における弱ゲージボソンの相互作用によって引き起こされます。通常の電荷が光と物質の相互作用の強さを表すように、gAは弱ゲージボソンと物質の相互作用の強さを表します。近年、gAと中性子寿命は二つの実験手法で非常に精密に測定されていますが、両手法で得られた中性子寿命の間には約9秒の差があり、この差は私たちの知らない崩壊モードの存在の可能性を示しています。今回、国際共同研究グループは、スーパーコンピュータと最新の計算アルゴリズムを用いて、中性子寿命を決めるgAに対して、「量子色力学」に基づく精密な理論計算に成功し、実験値とほとんど矛盾しない結果を得ました。本研究は、英国の科学雑誌『Nature』の掲載に先立ち、オンライン版（5月30日付け：日本時間5月31日）に掲載されます。
2018-05-24
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新粒子「ダイオメガ」－スパコン「京」と数理で予言するクォーク6個の新世界－

理研、京都大学、大阪大学、日本大学の研究者による共同研究グループ「HAL QCD Collaboration」は、スーパーコンピュータ「京」を用いることで、新粒子「ダイオメガ（ΩΩ）」の存在を理論的に予言しました。本研究成果は、素粒子のクォークがどのように組み合わさって物質ができているのかという、現代物理学の根源的問題の解明につながると期待できます。

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