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森下 祐樹; 宮村 浩子; 佐藤 優樹; 松原 潤*; Sumali, B.*; 満倉 靖恵*
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, p.170368_1 - 170368_16, 2025/03
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Instruments & Instrumentation)原子炉施設の廃止措置には、アルファ線放出核種(Pu、Am、Cmなど)やベータ線放出核種(
Cs、
Sr-Yなど)を含むさまざまな放射性核種が存在するため、作業員に重大な内部被ばくリスクをもたらすという課題がある。従来の測定法では、複数の測定器が必要であり、特に高ガンマ線環境では時間がかかる。これらの問題に対処するため、我々は、アルファ粒子とベータ粒子の同時検出を可能にする、シリコン光電子増倍管とスチルベンシンチレータ検出器を統合した遠隔アルファ・ベータ識別測定システムを開発した。本研究では、さらに機械学習技術、特にサポートベクターマシン(SVM)を組み込んで自動識別を行い、ユーザー定義の閾値の必要性をなくし、一貫した操作条件を確保した。このシステムは既知の放射線源でテストされ、アルファ粒子とベータ粒子に対して96%以上の分類精度を示した。また、移動中の測定でも効果的に汚染源が特定され、リアルタイム分析が可能であることが確認された。この革新的なアプローチは、放射線の安全性と原子力廃止措置作業の効率性を高め、人の立ち入りが制限されている環境では特に有益である。
Se from combined conversion-electron and 
-ray spectroscopySmallcombe, J.; Garnsworthy, A. B.*; Korten, W.*; Singh, P.*; Muir, D.*; Pr
chniak, L.*; Ali, F. A.*; Andreoiu, C.*; Ansari, S.*; Ball, G. C.*; et al.
Physical Review C, 110(2), p.024318_1 - 024318_16, 2024/08
被引用回数：1 パーセンタイル：0.00(Physics, Nuclear)In the selenium isotopes various shape phenomena are present, in particular the emergence of a dominant oblate deformation in the most neutron-deficient isotopes has been observed. The scenario of shape coexisting oblate and prolate bands has been proposed across the isotopic chain, with the crossing point of such bands being located near Se, where no coexistence has yet been identified. To determine the presence or absence of any low-lying 
state in Se, confirm the level structure, and interpret the nuclear deformation with theoretical models. A combined internal conversion electron and -ray spectroscopy study was undertaken with the SPICE and TIGRESS spectrometers at the TRIUMF-ISAC-II facility. Nuclear models were provided by the Generalised Triaxial Rotor Model (GTRM) and the collective Generalised Bohr Hamiltonian (GBH). Despite a comprehensive search, no evidence was found for the existence of a state below 2 MeV in Se. Significant discrepancies to the previously established positive parity level scheme were found. GBH calculations using UNEDF1 mass parameters were found to reproduce the revised low-lying level structure well. Se does not have a well defined axial shape. The 2
state at 1601 keV resembles a quasi- excitation rather than a member of a shape coexisting band; the presence of such a band is all but ruled out.
Goux, P.*; Glessgen, F.*; Gazzola, E.*; Singh Reen, M.*; Focillon, W.*; Gonin, M.*; 田中 智之*; 萩原 開人*; Ali, A.*; 須藤 高志*; et al.
Progress of Theoretical and Experimental Physics (Internet), 2023(6), p.063H01_1 - 063H01_15, 2023/06
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Physics, Multidisciplinary)We investigated the angular correlation of two -rays emitted in neutron capture at the Materials and Life Science Experimental Facility of J-PARC. The 14 Ge crystals in a cluster detector and one coaxial Ge crystal were employed. We obtained angular correlation functions for two -rays emerging in the electromagnetic transitions of the capture reactions on 
Gd and 
Gd. We found mild angular correlations for the strong, but rare transitions from the resonance state to two excited levels with known spin and parities. In contrast, angular correlations was negligibly small for arbitrary pairs of two -rays produced in the majority of transitions in continuum states.
0 transition strength for 
Se using the SPICE spectrometerSmallcombe, J.; Garnsworthy, A. B.*; Korten, W.*; Singh, P.*; Ali, F. A.*; Andreoiu, C.*; Ansari, S.*; Ball, G. C.*; Barton, C. J.*; Bhattacharjee, S. S.*; et al.
Physical Review C, 106(1), p.014312_1 - 014312_9, 2022/07
被引用回数：5 パーセンタイル：61.57(Physics, Nuclear)The selenium isotopes lie at the heart of a tumultuous region of the nuclear chart where shape coexistence effects grapple with neutron-proton pairing correlations, triaxiality, and the impending proton dripline. In this work a study of Se by internal conversion electron and -ray spectroscopy was undertaken with the SPICE and TIGRESS arrays. New measurements of the branching ratio and lifetime of the 
state were performed yielding a determination of 
milliunits. Two state mixing calculations were performed that highlighted the importance of interpretation of such 
strength values in the context of shape-coexistence.
Unc, A.*; Altdorff, D.*; Abakumov, E.*; Adl, S.*; Baldursson, S.*; Bechtold, M.*; Cattani, D. J.*; Firbank, L. G.*; Grand, S.*; Gudjonsdottir, M.*; et al.
Frontiers in Sustainable Food Systems (Internet), 5, p.663448_1 - 663448_11, 2021/07
被引用回数：52 パーセンタイル：94.23(Food Science & Technology)本レビュー論文では、関連分野を研究する科学者の意識調査と既存文献の調査を実施し、地球温暖化の加速が寒冷な北方地域を地域および世界の農業セクター拡大にとってますます魅力的なターゲットにしていることを明らかにした。ただし、こうした活動の持続可能な長期的発展は、信頼性のある関連知見に対し全てのステークホルダーが容易にアクセスできる場合にのみ実現できる、という共通認識があることも明らかになった。特に、北方地域における農業の拡大は、温室効果ガス収支や生物多様性、生態系サービスに対し、負の影響をもたらす傾向にあることが明らかになってきている。以上より、寒冷な北方地域における農業の拡大と強化は、社会的な向上とニュートラルな環境影響とを両立できる計画の下で遂行される必要がある。
井戸村 泰宏; 伊奈 拓也*; Ali, Y.*; 今村 俊幸*
第34回数値流体力学シンポジウム講演論文集(インターネット), 6 Pages, 2020/12
ジャイロ運動論的トロイダル5次元full-fオイラーコードGT5Dにおける半陰解法差分計算用に新しいFP16(半精度)前処理付き省通信クリロフソルバを開発した。このソルバでは、大域的集団通信のボトルネックを省通信クリロフ部分空間法によって解決し、さらに収束特性を向上するFP16前処理によって袖通信を削減した。FP16前処理は演算子の物理特性に基づいて設計し、A64FXで新たにサポートされたFP16SIMD処理を用いた実装した。このソルバをGPUにも移植し、約1,000億格子のITER規模計算の性能を富岳(A64FX)とSummit(V100)で測定した。従来の非省通信型ソルバに比べて、新しいソルバはGT5Dを
倍加速し、富岳とSummitの両方で5,760CPU/GPUまで良好な強スケーリングが得られた。
are metabolically diverse compared to gut microbiome and some have a novel nitrogenase paralogM
heust, R.*; Castelle, C. J.*; Matheus Carnevali, P. B.*; Farag, I. F.*; He, C.*; Chen, L.-X.*; 天野 由記; Hug, L. A.*; Banfield, J. F.*
ISME Journal, 14(12), p.2907 - 2922, 2020/12
被引用回数：69 パーセンタイル：95.99(Ecology)We reconstructed 94 draft-quality, non-redundant genomes from diverse animal-associated and natural environments. Genomes group into 12 clades, 10 of which previously lacked reference genomes. Groundwater-associated are predicted to be capable of heterotrophic or autotrophic lifestyles, reliant on oxygen or nitrate/nitrite-dependent respiration of fatty acids, or a variety of organic compounds and Rnf-dependent acetogenesis with hydrogen and carbon dioxide as the substrates. Genomes from two clades of groundwater-associated often encode a new homologous group of nitrogenase-like proteins that co-occur with an extensive suite of radical SAM-based proteins. We identified similar genomic loci in genomes of bacteria from the Gracilibacteria and Myxococcus phyla and predict that the gene clusters reduce a tetrapyrrole, possibly to form a novel cofactor. The animal-associated clades nest phylogenetically within two groundwater-associated clades. Thus, we propose an evolutionary trajectory in which some adapted to animal-associated lifestyles from groundwater-associated species via genome reduction.
井戸村 泰宏; 伊奈 拓也*; Ali, Y.*; 今村 俊幸*
Proceedings of International Conference for High Performance Computing, Networking, Storage, and Analysis (SC 2020) (Internet), p.1318 - 1330, 2020/11
被引用回数：2 パーセンタイル：46.63(Computer Science, Information Systems)5次元ジャイロ運動論モデルに基づく次世代核融合実験炉ITERのマルチスケールfull-
シミュレーションは核融合科学において最も計算コストが大きい問題の一つである。本研究では、新しい混合精度省通信クリロフ法を用いてジャイロ運動論的トロイダル5次元オイラーコードGT5Dを高速化した。演算加速環境における大域的集団通信のボトルネックを省通信クリロフ法によって解決した。これに加えて、A64FXにおいて新たにサポートされたFP16SIMD演算を用いて設計された新しいFP16前処理により、反復(袖通信)の回数と計算コストの両方を削減した。富岳とSummitにおける1,440CPU/GPUを用いた1,000億格子のITER規模シミュレーションに対して、提案手法の処理性能は従来の非省通信クリロフ法に比べてそれぞれ2.8倍, 1.9倍高速化され、5,760CPU/GPUまで良好な強スケーリングを示した。
小野寺 直幸; 井戸村 泰宏; Ali, Y.*; 山下 晋; 下川辺 隆史*; 青木 尊之*
Proceedings of Joint International Conference on Supercomputing in Nuclear Applications + Monte Carlo 2020 (SNA + MC 2020), p.210 - 215, 2020/10
本研究では、ブロック型局所細分化(AMR)法に基づくPoisson解法のGPU高速化を実施した。ブロック型AMR法はGPUに適したデータ構造であり、複雑な構造物で構成された原子炉等の解析に必須な解析手法である。これに、最新の前処理手法であるマルチグリッド(MG)法を共役勾配(CG)法へと組み合わせることで、計算の高速化を実現した。MG-CG法を構成する計算カーネルをGPUスーパーコンピュータであるTSUBAME3.0上にて測定した結果、ベクトル-ベクトル和、行列-ベクトル積、およびドット積の帯域幅は、ピークパフォーマンスの約60%となり、良好なパフォーマンスを実現した。更に、MG法の前処理手法として、3段のVサイクル法および各段に対してRed-Black SOR法を適用した手法を用いて、
格子点の大規模問題の解析を実施した結果、元の前処理付きCG法と比較して、反復回数を30%未満に削減すると共に、2.5倍の計算の高速化を達成した。
井戸村 泰宏; 伊奈 拓也*; Ali, Y.*; 今村 俊幸*
Proceedings of Joint International Conference on Supercomputing in Nuclear Applications + Monte Carlo 2020 (SNA + MC 2020), p.225 - 230, 2020/10
ジャイロ運動論的トロイダル5次元オイラーコードGT5Dにおける半陰解法差分ソルバ向けに新しいFP16(半精度)前処理付き省通信型クリロフソルバを開発した。このソルバでは、大域的集団通信のボトルネックを省通信型クリロフ部分空間法を用いて解決し、FP16前処理を用いて収束特性を改善することで袖通信の回数を削減した。FP16前処理は演算子の物理特性に基づいて設計され、A64FXにおいて新たにサポートされたFP16SIMD演算を用いて実装された。本ソルバは富岳(A64FX)とSummit(V100)に移植され、JAEA-ICEX(Haswell)に比べてそれぞれ
63倍, 29倍のソケットあたり性能の向上を達成した。
Au; The Two-state mixing effectVenhart, M.*; Balogh, M.*; Herz
, A.*; Wood, J. L.*; Ali, F. A.*; Joss, D. T.*; Andreyev, A. N.; Auranen, K.*; Carroll, R. J.*; Drummond, M. C.*; et al.
Physics Letters B, 806, p.135488_1 - 135488_6, 2020/07
被引用回数：6 パーセンタイル：50.34(Astronomy & Astrophysics)The extremely neutron-deficient isotopes 
Au were studied by means of in-beam -ray spectroscopy. Specific tagging techniques, 
-decay tagging in Au and isomer tagging in 
Au, were used for these studies. Feeding of positive-parity, nearly spherical states, which are associated with 2
and 3
proton-hole configurations, from the 1
proton-intruder configuration was observed in Au. Such a decay path has no precedent in odd-Au isotopes and it is explained by the effect of mixing of wave functions of the initial state.
小野寺 直幸; 井戸村 泰宏; Ali, Y.*; 下川辺 隆史*; 青木 尊之*
計算工学講演会論文集(CD-ROM), 25, 4 Pages, 2020/06
原子力機構では3次元多相流体解析手法としてJUPITERを開発している。本研究では、JUPITERの圧力Poisson方程式解法として、適合細分化格子(AMR)を用いたマルチグリッド前提条件付き共役勾配法(P-CG)を開発した。計算の高速化として、全ての計算カーネルはCUDAを用いて実装すると共に、GPUスーパーコンピュータ上にて高い性能を発揮する様に最適化した。開発したマルチグリッド圧力Poisson解法は、オリジナルのP-CG法と比較して約1/7の反復回数で収束することが確認された。また、TSUBAME3.0上で8から216GPUまでの強スケーリング性能測定により、更なる3倍の高速化が達成された。
Al-Shayeb, B.*; Sachdeva, R.*; Chen, L.-X.*; Ward, F.*; Munk, P.*; Devoto, A.*; Castelle, C. J.*; Olm, M. R.*; Bouma-Gregson, K.*; 天野 由記; et al.
Nature, 578(7795), p.425 - 431, 2020/02
被引用回数：291 パーセンタイル：99.46(Multidisciplinary Sciences)Phage typically have small genomes and depend on their bacterial hosts for replication. We generated metagenomic datasets from many diverse ecosystems and reconstructed hundreds of huge phage genomes, between 200 kbp and 716 kbp in length. Thirty four genomes were manually curated to completion, including the largest phage genomes yet reported. Expanded genetic repertoires include diverse and new CRISPR-Cas systems, tRNAs, tRNA synthetases, tRNA modification enzymes, initiation and elongation factors and ribosomal proteins. Phage CRISPR have the capacity to silence host transcription factors and translational genes, potentially as part of a larger interaction network that intercepts translation to redirect biosynthesis to phage-encoded functions. Some phage repurpose bacterial systems for phage-defense to eliminate competing phage. We phylogenetically define seven major clades of huge phage from human and other animal microbiomes, oceans, lakes, sediments, soils and the built environment. We conclude that large gene inventories reflect a conserved biological strategy, observed across a broad bacterial host range and resulting in the distribution of huge phage across Earth's ecosystems.
-decay properties of 
FrGhys, L.*; Andreyev, A. N.; Huyse, M.*; Van Duppen, P.*; Antalic, S.*; Barzakh, A.*; Capponi, L.*; Cocolios, T. E.*; Cubiss, J.*; Derkx, X.*; et al.
Physical Review C, 100(5), p.054310_1 - 054310_13, 2019/11
被引用回数：14 パーセンタイル：75.77(Physics, Nuclear)The aim of this work was to investigate the -decay properties of Fr and daughter products. Neutron-deficient francium nuclei are produced at ISOLDE-CERN bombarding a UCx target with 1.4 GeV protons. Due to the very high statistics and the high beam purity, improved decay data for 
Fr and its daughters were obtained. The observation of crossover transitions positioned the isomeric high-spin level of 
At at an excitation energy of 265(3) keV. Half-life values of 4.47(5) s and 1.28(10) s were extracted for the ground state and isomeric state of At and 52(3) ms for the ground-state decay of 
Fr.
Ali, Y.*; 小野寺 直幸; 井戸村 泰宏; 伊奈 拓也*; 今村 俊幸*
Proceedings of 10th Workshop on Latest Advances in Scalable Algorithms for Large-Scale Systems (ScalA 2019), p.1 - 8, 2019/11
被引用回数：11 パーセンタイル：93.84(Computer Science, Theory & Methods)大規模線形問題の反復法ソルバはCFDコードで共通に用いられる。前処理付共役勾配(P-CG)法は最も広く用いられている反復法の一つである。しかしながら、P-CG法では、特に演算加速環境において、大域的集団通信が重要なボトルネックとなる。この問題を解決するために、省通信版のP-CG法がますます重要になっている。本論文では多相CFDコードJUPITERにおけるP-CG法と前処理付チェビシェフ基底省通信CG(P-CBCG)法を最新のV100GPUに移植する。全てのGPUカーネルは高度に最適化され約90%のルーフライン性能を達成し、ブロックヤコビ前処理はGPUの高い演算性能を引き出すように再設計し、さらに残された袖通信のボトルネックは通信と計算のオーバーラップによって回避した。P-CG法とP-CBCG法の全体性能は大域的集団通信と袖通信の省通信特性によって左右され、GPUあたりのノード間通信帯域が重要となることが示された。開発したGPUソルバはKNLにおける以前のCPUソルバの2倍に加速され、Summitにおいて7,680GPUまで良好な強スケーリングを達成した。
Matheus Carnevali, P. B.*; Schulz, F.*; Castelle, C. J.*; Kantor, R. S.*; Shih, P.*; Sharon, I.*; Santini, J.*; Olm, M. R.*; 天野 由記; Thomas, B. C.*; et al.
Nature Communications (Internet), 10, p.463_1 - 463_15, 2019/01
被引用回数：48 パーセンタイル：88.22(Multidisciplinary Sciences)The metabolic platform in which microbial aerobic respiration evolved is tightly linked to the origins of Cyanobacteria (Oxyphotobacteria). Melainabacteria and Sericytochromatia, close phylogenetic neighbores to Oxyphotobacteria comprise both fermentative and aerobic representatives, or clades that are capablee of both. Here, we predict the metabolisms of Margulisbacteria from two distinct environments and Saganbacteria, and compare them to genomes of organisms from the related lineages. Melainabacteria BJ4A obtained from Mizunami site are potentially able to use O
and other terminal electron acceptors. The type C heme-copper oxygen reductase found in Melainabacteria BJ4A may be adapted to low O levels, as expected for microaerophilic or anoxic environments such as the subsurface. Notably, Melainabacteria BJ4A seems to have a branched electron transport chain, with one branch leading to a cytochrome d ubiquinol oxidoreductase and the other one leading to the type C heme-copper oxygen reductase. Both these enzymes have high affinity for O, thus are adapted to low O levels. These contemporary lineages have representatives with fermentative H-based metabolism, lineages capable of aerobic or anaerobic respiration, and lineages with both. Our findings support the idea that the ancestor of these lineages was an anaerobe in which fermentation and H metabolism were central metabolic features.
小野寺 直幸; 井戸村 泰宏; Ali, Y.*; 下川辺 隆史*
Proceedings of 9th Workshop on Latest Advances in Scalable Algorithms for Large-Scale Systems (ScalA 2018) (Internet), p.9 - 16, 2018/11
被引用回数：10 パーセンタイル：92.71(Computer Science, Theory & Methods)計算の高速化に向けて適合細分化格子(AMR)法を適用した格子ボルツマン法(LBM)に対して、通信削減マルチタイムステップ法(CRMT)を提案した。本手法はテンポラルブロッキング法に基づく定式化を行うことで、GPU計算で大きなボトルネックとなる通信回数の削減が可能となる。東京工業大学のTSUBAMEおよび東京大学のReedbushスーパーコンピュータにて性能測定を実施した結果、通信コストが64%に削減され、200GPUまでの弱および強スケーリング結果が改善された。以上の高速化により、2km四方の計算領域に対して1m解像度の風速5msの実時間解析が可能であることが示された。
Al
ground stateHeylen, H.*; De Rydt, M.*; Neyens, G.*; Bissell, M. L.*; Caceres, L.*; Chevrier, R.*; Daugas, J. M.*; 市川 雄一*; 石橋 陽子*; Kamalou, O.*; et al.
Physical Review C, 94(3), p.034312_1 - 034312_5, 2016/09
被引用回数：39 パーセンタイル：90.95(Physics, Nuclear)フランスGANIL研究所にて、中性子過剰核
Alの電気的四重極モーメントの高精度測定を
-NQR法を用いて行った。この領域の不安定核では、
Mgでは中性子数20魔法数が消滅しており、
Siでは中性子数20魔法数が保たれていることが知られている。その中間にあるAlで魔法数が消滅しているか否かは大きな興味を持たれているが、これまでの実験では魔法数消滅の程度に対する決定的なデータは存在しなかった。この実験では、魔法数の消滅の程度に敏感と考えられている電気的四重極モーメントを高精度で測定し、
mbが得られた。この値を殻模型計算と比較したところ、Alでは魔法数が50%以上消滅していることが明らかになった。
Lohrmann, A.*; 岩本 直也*; Bodrog, Z.*; Castelletto, S.*; 大島 武; Karle, T. J.*; Gali, A.*; Prawer, S.*; McCallum, J. C.*; Johnson, B. C.*
Nature Communications (Internet), 6, p.7783_1 - 7783_7, 2015/07
被引用回数：168 パーセンタイル：97.06(Multidisciplinary Sciences)A new single photon source (SPS) was found in hexagonal silicon carbide (SiC), and the luminescence from the SPS could be controlled by the operation of the pn diode. The SPS showed electro-luminescence (EL) with spectra between 700 and 850 nm (zero phonon line: 745 nm) and the EL could be easily observed at even room temperature (RT). Also, the SPS has very high thermal stability and can be observed even after 1800 
C annealing. The luminescence from the SPS was also observed by photo-luminescence measurements at RT. From Ab initio calculation, it was proposed that the silicon antisite defects beneath cubic SiC inclusion are a reasonable structure for the SPS although the identification of the SPS has not yet done.
Widmann, M.*; Lee, S.-Y.*; Rendler, T.*; Son, N. T.*; Fedder, H.*; Paik, S.*; Yang, L.-P.*; Zhao, N.*; Yang, S.*; Booker, I.*; et al.
Nature Materials, 14(2), p.164 - 168, 2015/02
被引用回数：504 パーセンタイル：99.58(Chemistry, Physical)Single silicon vacancy (V
) in silicon carbide (SiC) was studied from the point of view of single photon source for quantum computing. The V centers were created in high purity semi-insulating hexagonal (4H)-SiC by 2 MeV electron irradiation with fluences up to 5
10
/cm
. No subsequent annealing was carried out. A couple of solid immersion lens (SIL) with 20 
m diameter were created on samples by ion milling using 40 keV Ga focused ion beam. A typical home-built confocal setup was used after optimizing for emission in the wavelength range around 900 nm. As a result, optically detected electron spin resonance (ODMR) for V was observed at room temperature (RT). Using ODMR, Rabi oscillations were also observed, and the Rabi frequency increased with increasing applied-magnetic field. In addition, spin relaxation time T
and T were detected to be 500 s and 160 s, respectively.
