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神林 奨; 千原 順三
Physical Review E, 53(6), p.6253 - 6263, 1996/06
被引用回数：16 パーセンタイル：58.49(Physics, Fluids & Plasmas)量子論的HNC近似を用いた密度汎関数法に基づいて、第1原理的分子動力学法を開発した。密度汎関数法はイオン電子混合系としての液体金属は、2体力のみで相互作用する中性液体として分子動力学を行えることを証明する。しかしその相互作用は液体中のイオン配列に依存したものになる。この原理に基づき、原子番号だけを与えればその液体金属の構造を定めることのできる第1原理的分子動力学法を作り上げた。これを融点近傍の5つのアルカリ金属(Li、Na、K、Rb、Cs)に適用し実験と極めてよく一致した結果を得た。この方法ではイオンイオン相関、イオン電子相関、原子間相互作用、液体中のイオンのエネルギーレベル等を自己無撞着に定めることができる。
神林 奨; 千原 順三
Molecular Simulation, 16, p.31 - 46, 1996/00
被引用回数：4 パーセンタイル：17.31(Chemistry, Physical)従来のカーパリネロの理論による分子動力学法とは異なった、新しい第1原理的分子動力学法(QHNC-MD法)を考案した。QHNC-MD法では、液体金属中の電子及びイオンに関する動径分布関数と有効イオン間ポテンシャルに対する量子的HNC方程式を、古典的分子動力学シミュレーションを用いて解く方法である。この方法では、分子動力学シミュレーションによって得られるイオン間分布関数と有効イオン間ポテンシャルを自己無撞着に決定することが可能である。また、QHNC-MD法による有効イオン間ポテンシャルの収束計算は高速であり、しかも、数千から数万個の規模のシミュレーションが可能である。この点はカーパリネロ手法と大きく異なる部分である。液体アルカリ金属に関するQHNC-MDシミュレーションから得られた静的構造因子は、X線・中性子線実験の結果と極めて良く一致し、従来のQHNC方程式の近似解に見られる欠点を取り除くことが可能となった。
秋元 正幸; 樋口 健二; 久米 悦雄; 神林 奨; 大谷 孝之; 海老原 健一
JAERI-Research 95-014, 125 Pages, 1995/03
JAERI-Research-95-014.pdf:6.26MB
日本原子力研究所情報システムセンターでは、1987年からHASPと名付けた人工知能とロボティクスに関する研究を行っている。これは、知能ロボット、知能化プラントの基盤技術を研究開発するもので、その内容は、命令理解システムの試作、視覚認識、2足歩行ロボットの動作シミュレーション、施設形状データベースの作成、被曝線量計算、さらに被曝線量計算等のモンテカルロ計算の高速化を目的としたモンテカルロ計算装置の設計・試作などである。本報告では、平成5年度のHASPの研究内容について記述する。
神林 奨; 千原 順三
Physical Review E, 50(2), p.1317 - 1324, 1994/08
被引用回数：28 パーセンタイル：74.82(Physics, Fluids & Plasmas)等温アンサンブルの分子動力学シミュレーションを用いて、液体アルゴン及び液体アルミニウムのブリッジ関数の計算を行った。ブリッジ関数は液体理論における積分方程式に含まれており、従来、自己無撞着に決定できなかった相関関数である。ここでは、4000粒子及び32000粒子の計算機実験から2体分布関数を求め、この結果とHNC近似のクロージャ関係式とを組み合わせ積分方程式を解くことでブリッジ関数を計算した。この方法から得られたブリッジ関数は、シミュレーションに用いた粒子数、カットオフ半径にほとんど依存しないことが明らかになるとともに、小規模なシミュレーションによって得られた2体分布関数を遠方に外挿することに利用可能なことがわかった。また、計算機実験において避けることのできない粒子間ポテンシャルのカットオフによる2体分布関数の誤差が、本手法によるブリッジ関数を用いることで除去可能なこともわかった。さらに、2体分布関数を正確に計算することが可能となったため、第一原理的な粒子間ポテンシャルの計算への適用可能性を示すことができた。
秋元 正幸; 樋口 健二; 藤井 実; 久米 悦雄; 神林 奨; 海老原 健一; 大谷 孝之
JAERI-M 94-051, 109 Pages, 1994/03
日本原子力研究所は、1987年からHASP(Human Acts Simulation Program)と名付けた人工知能とロボティックスに関する研究を10年計画で開始した。これは、知能ロボット、知能化プラントの基盤技術を研究開発するものである。その内容は、命令理解システムの試作、視覚認識、2足歩行ロボットの動作シミュレーション、施設形状データベースの作成、被曝線量計算、さらに被曝線量計算等のモンテカルロ計算の高速化を目的としたモンテカルロ計算装置の設計・試作などである。本報告は、平成4年度のHASPの作業内容について記述する。
神林 奨; 樋渡 保秋*
Physical Review E, 49(2), p.1251 - 1259, 1994/02
被引用回数：20 パーセンタイル：66.71(Physics, Fluids & Plasmas)逆ベキポテンシァルによって相互作用するソフト球液体について、等温分子動力学シミュレーションを実行した。このシミュレーション結果を用いて、液体の動的性質が、ポテンシァルの芝のやわらかさ(ソフトネス)によって、どのように変化するかを考察した。粒子拡散を特徴付ける自己拡散係数は、ソフトネスにほとんど依存せず、平均粒子間距離と熱速度によってスケーリング可能なことがわかった。一方、時間依存の粒子拡散を示す速度相間関数は、やわらかいポテンシァルほど振動的な相関を示し、メモリー関数による解析によって、これが粒子の協調的な運動によることがわかった。協調的な粒子運動の解析では、動的構造因子を計算し、やわらかなポテンシァルほど、音波のモードが広い波数領域にわたって存在することが明らかになった。これらの動的性質のソフトネス依存性は、前者のポテンシァルがかたく、後者のポテンシァルがやわらかいという不活性ガスと液体アルカリ金属の違いとよく対応しており、従来の静的性質での結果とよい一致を示した。
樋口 健二; 浅井 清; 秋元 正幸; 神林 奨; 徳田 伸二; 長谷川 幸弘*; 浅見 暁*; 佐々木 誠*
Comput. Assist. Mech. Eng. Sci., 1, p.191 - 204, 1994/00
粒子モデルを扱ったモンテカルロ計算等の数値シミュレーションの高速化を目指して開発されたモンテカルロ装置の設計思想、アークテクチャ及び性能評価結果について述べる。モンテカルロ装置の特長は、(1)数値演算に対するベクトル処理機能、(2)粒子分類を高速に行うための特殊パイプライン、(3)間接番地データ参照に関して強化されたロード/ストア・パイプライン及び(4)個々の粒子の振る舞いが独立であることを利用した並列処理機能にある。3つの粒子輸送モンテカルロ・コード、3次元相対論的プラズマ粒子シミュレーション・コード及び分子動力学シミュレーション・コードに対する装置の実効性能及び解析結果について述べる。
千原 順三; 神林 奨
Journal of Physics; Condensed Matter, 6, p.10221 - 10236, 1994/00
被引用回数：16 パーセンタイル：70.11(Physics, Condensed Matter)QHNC法と分子動力学法を組み合わすことで、アルミニューム液体のイオン配列・電子構造の第1原理的な計算を行った。この計算法では、電導電子の交換効果(LFC)を外部から持ち込んでいるが、計算結果はこれとして何を採用するかに依存することが分った。アルカリ金属の計算に用いたGeldart-VoskoのLFCを用いると実験結果とよい一致が見られた。
神林 奨; 樋渡 保秋*
Molecular Simulation, 12(3-6), p.421 - 430, 1994/00
被引用回数：3 パーセンタイル：14.84(Chemistry, Physical)逆ベキポテンシァルによって粒子間相互作用が記述されるソフト球モデルについて、粒子数13,500個の等温分子動力学シミュレーションを実行した。このシミュレーションによって得られた2体分布関数を用いて、液体の分布関数理論において重要なブリッジ関数を数値的に計算した。計算結果とRogers-Young(RY)近似およびMHNCS近似とを比較したところ、RY近似では、過冷却領域における振動的なブリッジ関数の特徴を再現できないが、MHNCS近似では、この特徴を非常によく再現していることが明らかになった。RY近似およびMHNCS近似の違いは、前者に基本ダイアグラムによって示される粒子相関が含まれておらず、後者に含まれている点である。シミュレーションから得られた結果は、過冷却状態において、基本ダイアグラムによって表される粒子相関がきわめて重要であることを示している。
秋元 正幸; 樋口 健二; 藤井 実; 久米 悦雄; 神林 奨; 海老原 健一
JAERI-M 92-198, 129 Pages, 1993/01
日本原子力研究所は、1987年からHASP(Human Acts Simulation Program)と名付けた人工知能とロボティックスに関する研究を10年計画で開始した。これは、知能ロボット、知能化プラントの基盤技術を研究開発するものである。その内容は、命令理解システムの試作、視覚認識、2足歩行ロボットの動作シミュレーション、施設形状データの作成、被曝線量計算等のモンテカルロ計算の高速化を目的としたモンテカルロ計算装置の設計・試作などである。本報告は、平成3年度ののHASPの作業内容について記述する。
神林 奨; 阿部 康昭*
Proc. of the Joint Int. Conf. on Mathematical Methods and Supercomputing in Nuclear Applications,Vol. 1, p.398 - 407, 1993/00
自然言語を理解する能力を備えたプラント保守用自律型移動ロボットを実現する第1段階として、日本語で記述された命令文からロボット行動列を生成する命令理解プロトタイプ・システムを開発した。プロトタイプシステムでは、認識-判断-実行の3つの処理を巡回的に行なう推論エンジンによって、命令理解(自然言語理解)と問題解決の能力を統合している。この巡回的な推論エンジンの採用によって、外界の情報およびロボットの自己状態にしたがった適切な処理(たとえば自然言語処理)を起動することができる。動的に変化するロボットの外界状態に柔軟に対応するために不可欠な複数問題プランニング能力が、巡回的推論エンジンと、各命令文に対する自然言語処理および問題解析の中間結果を保持する推論パケットを併用することによって、達成された。本論文では、命令理解プロトタイプシステムの要素技術である日本語理解、問題解決、および複数の問題解決を実現する手法、そして、プロトタイプシステムによるシミュレーション結果についてまとめたものである。
神林 奨
JAERI-M 92-181, 126 Pages, 1992/12
逆べきポテンシャルによって粒子間相互作用が表されるソフト球モデルに対して、液体理論の積分方程式と等温分子動力学シミュレーションを適用し、平衡状態にある過冷却液体の構造・熱物性・動的性質を求め、得られた結果がポテンシァルパラメータのとり方に対してどのような依存性を示すか考察した。積分方程式を用いた解析では、熱力学的自己無撞着近似の1つであるRY近似と新たに提案したMHNCS近似を用いて、過冷却液体の構造と熱物性を求めた。RY近似の結果にKacポテンシァルと呼ばれる引力の効果を取り込むことにより得られた温度・エントロピー曲線から、極度の過冷却領域では、液体が安定に存在しないことがわかった。また、MHNCS近似の結果は、コンピュータシミュレーションの結果ときわめて良く一致し、過冷却液体の構造的特徴が基本ダイアグラムによって導かれることを示した。2成分溶液の相分離に対する安定性や、1成分液体の動的性質をソフト球モデルによって計算した結果、柔らかい芯のポテンシァルが液体アルカリ金属の性質に対応し、堅い芯のポテンシャルが液化不活性気体の性質に対応することが明らかになった。
神林 奨; 樋渡 保秋*
Physical Review A, 46(2), p.1014 - 1021, 1992/07
被引用回数：3 パーセンタイル：28.5(Optics)2成分短距離斥力ポテンシャル(ソフトコアモデル)系の2体分布関数および熱力学的性質を、MHNCS積分方程式を用いて計算した。粒子間ポテンシァルは、逆べきポテンシァルとKacポテンシァルを組み合せ、逆べきを4,6,9,12と変化させた。計算された2体分布関数から、濃度-濃度構造因子を求め、圧力=0における2成分液体の安定性を調べた。2体ポテンシャルの芯が柔かい場合、凝固点近傍で強い相分離の傾向があらわれ、このような溶液の過冷却状態を作ることが困難であることがわかった。一方、ポテンシァルの芯がかたい場合は、過冷却状態においても溶液が安定であった。また、濃度-濃度構造因子の濃度依存性から求めた混合エネルギーが、アルカリ金属間の混合液体の実験値と、非常によく一致することが明らかになった。
神林 奨
JAERI-M 92-080, 45 Pages, 1992/06
分子動力学法を用いたコンピュータシミュレーションは、物理、化学、生物学など広範な分野において、実験測定や理論計算と相補的な研究手法として定着しつつある。分子動力学法は、ニュートンの運動方程式を数値的に解くことにより、多数の古典粒子からなる体系の運動の様子を数値的に再現する手法である。1980年代に入り、分子動力学法の技術的改良がなされ、実験測定との比較に便利な温度や圧力が一定という条件でのシミュレーションが可能となった。本報告では、まず、分子動力学法の概要をまとめ、次にソフト球モデルを対象として新規に開発した分子動力学シミュレーションコードISIS(isokinetic simulation of soft-spheres)について述べる。ISISコードは、一般的なミクロカノニカルアンサンブルのシミュレーションとともに、束縛法を用いた温度一定のシミュレーションを可能としている。また、運動方程式の逐次積分に第5次の差分式を用いて数値誤差を小さく抑え、粒子間力の計算時間を短縮するために簿記法を用いている。
神林 奨; G.Kahl*
Europhysics Letters, 18(5), p.421 - 426, 1992/03
被引用回数：19 パーセンタイル：72.97(Physics, Multidisciplinary)ミクロカノニカルアンサンブルの分子動力学シミュレーションを用いて、融点近傍の液体セシウムの動的性質を考察した。シミュレーションの熱力学的条件は、308K、1.8321g/cm
であり最新の中性子実験のものと等しい。原子間ポテンシァルは、擬ポテンシャル理論を使って作成した。シミュレーション結果から得られた動的性質は、平均2乗変位、密度相関関数および動的構造因子である。中性子実験から得られた動的構造因子との比較では、短波長領域(=0.1
)を除いて、よい一致を得た。密度相関関数、動的構造因子から求めた音速は、正の分散関係を持つ。静的構造因子の第1ピークの波長より長い波長領域では、音波の伝播は、観測されなかった。動的性質や、熱力学的性質・静的性質は、実験値と非常に良い精度で一致した。
浅井 清; 藤井 実; 樋口 健二; 久米 悦雄; 大谷 孝之; B.H.Fair*; 神林 奨; 秋元 正幸
JAERI-M 91-101, 176 Pages, 1991/06
日本原子力研究所は、1987年からHASP(Human Acts Simulation Program)と名付けた人工知能とロボティックスに関する研究を10年計画で開始した。これは、知能ロボット、知能化プラントの基盤技術を研究開発するものである。その内容は、自然言語理解、経路探索、視覚認識、ソリッド・モデルによるプラントの三次元モデル化、二足歩行ロボットの動作シミュレーションと映像化、被曝線量計算、これらに加えて被曝線量計算等のモンテカルロ・シミュレーションの高速化を目的とするモンテカルロ計算装置の設計・試作などである。本報告は、平成2年度のHASPの作業内容について記述する。
神林 奨; 樋渡 保秋*
Physical Review A, 42(4), p.2176 - 2183, 1990/08
被引用回数：5 パーセンタイル：36.54(Optics)2成分短距離斥力ポテンシャル(ソフトコアモデル)系の2体分布関数および熱力学的性質を、MHNCS積分方程式を用いて計算した。MHNCS方程式は、1成分ソフトコア系について提案してもので、その解は安定な液体から過冷却液体にいたるまで分子動力学シミュレーションの結果と良く一致する。2成分系に対する計算結果でも、同様に、分子動力学シミュレーションと非常に良い一致が得られた。また、2体分布関数を用いて、混合系の混ざり方の指標となる濃度-濃度構造因子を計算した。この結果、混合系を構成する粒子の直径比および構成比率が、構造因子に強く影響し、系の安定性を決めるパラメータとなることが明らかになった。
浅井 清; 藤井 実; 上中 淳二*; 神林 奨; 樋口 健二; 久米 悦雄; 大谷 直之*; 秋元 正幸
JAERI-M 90-060, 102 Pages, 1990/03
日本原子力研究所は、1987年からHASP(Human Acts Simulation Program)と名付けた人工知能とロボティックスに関する研究を10年間計画で開始した。これは、知能ロボット、知能化プラントの基盤技術を研究開発するものである。その内容は、自然言語理解、ロボット動作計画、神経ネットワーク手法によるパターン認識、ソリッド・モデルによるプラントの三次元モデル化、二足歩行ロボットの動作シミュレーションと映像化、被爆線量計算、ロボット視覚計算の高速化を目的とするモンテカルロ計算装置の設計・試作などである。本報告書は平成元年度のHASPの作業内容について記述する。
神林 奨; 樋渡 保秋*
Physical Review A, 41(4), p.1990 - 1996, 1990/02
被引用回数：18 パーセンタイル：68.26(Optics)液体理論における積分方程式を用いて、短距離斥力ポテンシャル(ソフトコアモデル)系の過冷却状態における2体分布関数を計算した。本計算では、MHNC方程式を過冷却状態に適用するため、ブリッジ関数に4点グラフ相関を導入した。この積分方程式を用い、2つのポテンシャル系について、それぞれ2体分布関数を求めた。計算結果を、同じポテンシャルを用いた計算機実験と比較すると、2体分布関数の第2ピークの分裂を再現している。第2ピークの分裂は、計算機実験では顕著に現れているが、従来の解析的手法(RY,MHNC)では得られなかったものである。また、ブリッジ関数の計算に、VP-100を用い、高速な計算を実現した。
神林 奨; 樋渡 保秋*
Journal of Non-Crystalline Solids, 117-118, p.92 - 95, 1990/00
被引用回数：5 パーセンタイル：43.46(Materials Science, Ceramics)液体理論における積分方程式を用いて、短距離圧力ポテンシャル(ソフトコアモデル)系の過冷却状態における二体分布関数を計算した。本計算で用いた積分方程式は一成分プラズマに適用されたもので、中距離の相関を適切に取り込んでいる。この相関を計算するには6重の多重積分を行う必要がある。本件は、この計算をVP-100上で行い、高速な計算を可能とする。計算結果は、同じポテンシャルを用いた計算機実験の結果ときわめて良い一致を見る。特にガラス転移点近傍で、二体分布関数の第二ピークの分裂が観測される。これは、計算機実験では顕著に現れる特徴であるが、将来の解析的手法では得られなかったものである。
