Updated on 2026/04/29

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takahashi akira
 
Organization
Institute of Integrated Research Materials and Structures Laboratory Assistant Professor
Title
Assistant Professor
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Degree

  • Doctor of Engineering ( 2017.3   Kyoto University )

  • Master of Engineering ( 2014.3   Kyoto University )

  • Bachelor of Engineering( ( 2012.3   Kyoto University )

Research Interests

  • Computational Materials Database

  • Machine Learning

  • Inorganic Material

  • Materials Informatics

  • First-principles Calculation

Research Areas

  • Nanotechnology/Materials / Inorganic compounds and inorganic materials chemistry

  • Nanotechnology/Materials / Inorganic materials and properties

  • Nanotechnology/Materials / Metallic material properties

Research History

  • Institute of Science Tokyo   Materials and Structures Laboratory   Assistant Professor

    2024.10

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    Country:Japan

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  • Tokyo Institute of Technology   Materials and Structures Laboratory   Assistant Professor

    2018.4 - 2024.9

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    Country:Japan

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Papers

  • Target Material Property‐Dependent Cluster Analysis of Inorganic Compounds

    Nobuya Sato, Akira Takahashi, Shin Kiyohara, Kei Terayama, Ryo Tamura, Fumiyasu Oba

    Advanced Intelligent Systems   6 ( 12 )   2024.8

     More details

    Authorship:Corresponding author   Publishing type:Research paper (scientific journal)   Publisher:Wiley  

    The cluster analysis of materials categorizes them according to similarities based on the features of materials, providing insight into the relationship between the materials. Conventional cluster analyses typically use basic features derived from the chemical composition and crystal structure without considering target material properties such as the bandgap and dielectric constant. However, such approaches do not meet demands for grading materials according to properties of interest simultaneously with chemical and structural similarities. Herein, a clustering method grouping similar materials in terms of both the target properties and basic features is proposed. The clustering is compared considering the cohesive energy with that considering the bandgap of metal oxides, showing that their categorizations are clearly different. Further, several clusters classified by the bandgap are analyzed, and coordination environments related to each range of the bandgap are revealed. The clustering for the electronic static dielectric constant identifies a cluster involving several perovskite‐type oxides and balancing with the bandgap near the Pareto front. The method enables analyses with different viewpoints from those of the conventional clustering and feature importance analyses by taking the relationship between the target property and the basic features into account.

    DOI: 10.1002/aisy.202400253

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  • Theoretical and data-driven approaches to semiconductors and dielectrics: from prediction to experiment

    Fumiyasu Oba, Takayuki Nagai, Ryoji Katsube, Yasuhide Mochizuki, Masatake Tsuji, Guillaume Deffrennes, Kota Hanzawa, Akitoshi Nakano, Akira Takahashi, Kei Terayama, Ryo Tamura, Hidenori Hiramatsu, Yoshitaro Nose, Hiroki Taniguchi

    Science and Technology of Advanced Materials   2024.12

     More details

    Publishing type:Research paper (scientific journal)  

    DOI: 10.1080/14686996.2024.2423600

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  • Carrier generation and compensation mechanism in La2SnO2S3

    Teruya Nagafuji, Koshiro Osuna, Kota Hanzawa, Tomoya Gake, Soungmin Bae, Zhongxu Hu, Takayoshi Katase, Akira Takahashi, Hidenori Hiramatsu, Fumiyasu Oba

    Journal of Materials Chemistry C   2024

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    Publishing type:Research paper (scientific journal)  

    DOI: 10.1039/D4TC01116C

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Books

  • マテリアルズ・インフォマティクスが拓く材料開発の新潮流 = Materials informatics : new frontiers of materials development

    高橋亮( Role: Contributor第3編第8章 機械学習とハイスループット第一原理計算による半導体・誘電体材料探索システムの開発 (p83–p91))

    シーエムシー出版  2025.12  ( ISBN:9784781318844

     More details

    Total pages:X, 289p   Language:Japanese  

    CiNii Books

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  • ベイズ最適化の活用事例

    高橋亮( Role: Contributor第4章6節 機械学習とハイスループット第一原理計算を用いた自律的材料探索 (p278-p288))

    技術情報協会  2025.3  ( ISBN:9784867980668

     More details

    Total pages:424p   Language:Japanese  

    CiNii Books

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MISC

  • Deep Learning-Based Extraction of Promising Material Groups and Common Features from High-Dimensional Data: A Case of Optical Spectra of Inorganic Crystals

    Akira Takahashi

    Arxiv   2510.17123   2025.10

     More details

    Authorship:Lead author, Corresponding author   Language:English  

    We report an interpretation method for deep learning models that allows us to
    handle high-dimensional spectral data in materials science. The proposed method
    uses feature extraction and clustering analysis to categorize materials into
    classes based on similarities in both spectral data and chemical
    characteristics such as elemental composition and atomic arrangement. As a
    demonstration, we apply this method to an atomistic line graph neural network
    (ALIGNN) model trained on first-principles calculation data of 2,681 metal
    oxides, chalcogenides, and related compounds for optical absorption spectrum
    prediction. Our analysis reveals key elemental species and their coordination
    environments that influence optical absorption onset characteristics. The
    method proposed herein is broadly applicable to the classification and
    interpretation of diverse spectral data, extending beyond the optical
    absorption spectra of inorganic crystals.

    DOI: 10.48550/arXiv.2510.17123

    arXiv

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    Other Link: http://arxiv.org/pdf/2510.17123v1

  • 機械学習とハイスループット第一原理計算による自律的材料探索 Invited Reviewed

    高橋亮

    セラミックス   59 ( 11 )   766   2024.11

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    Language:Japanese   Publishing type:Article, review, commentary, editorial, etc. (scientific journal)  

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Presentations

  • 機械学習を用いた物質分類と有望物質群の特徴抽出 Invited

    高橋亮

    2025年第72回応用物理学会春季学術講演会  2025.3 

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    Language:Japanese   Presentation type:Oral presentation (invited, special)  

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  • 材料探索に向けた大規模計算材料データベースの構築と活用の手法 Invited

    高橋亮

    接合科学共同利用・共同研究拠点 先導的重点課題「特異な構造を内包したマイクロ接合部の高機能・高信頼化に関する研究」第2回勉強会 〜接合部の組織と界面理解に向けた計算科学・データ科学の活用〜  2024.3 

     More details

    Language:Japanese   Presentation type:Public lecture, seminar, tutorial, course, or other speech  

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  • 第一原理計算と機械学習を用いた自律的材料探索および材料設計指針の構築 Invited

    高橋亮

    第4回DxMT Innovation Spotlight セミナー  2025.2 

     More details

    Language:Japanese   Presentation type:Public lecture, seminar, tutorial, course, or other speech  

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  • 転移学習を用いた自律的計算材料スクリーニング手法の開発

    高橋亮, 紅野圭汰, 熊谷悠, 大場史康

    日本金属学会2024年春期(第174回)講演大会  2024.3 

     More details

    Language:Japanese   Presentation type:Oral presentation (general)  

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  • 対象物性に基づいた材料分類と有望材料群に共通した特徴の抽出

    高橋亮, 熊谷悠, 工藤航, 大場史康

    第34回日本MRS年次大会  2024.12 

     More details

    Language:Japanese   Presentation type:Oral presentation (general)  

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  • 複数物性を考慮した自動的な物質分類及び有望物質群の特徴抽出手法の開発

    高橋亮, 熊谷悠, 工藤航, 大場史康

    日本金属学会2025年春期(第176回)講演大会  2025.3 

     More details

    Language:Japanese   Presentation type:Oral presentation (general)  

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  • 物性予測機械学習モデルに基づく物質分類法の開発 Invited

    高橋亮

    第35回日本MRS年次大会  2025.11 

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    Language:Japanese   Presentation type:Oral presentation (invited, special)  

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Research Projects

  • 点欠陥再構成構造の網羅的理論予測と機能開拓

    Grant number:24K21683  2024.6 - 2026.3

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  挑戦的研究(萌芽)

    大場 史康, 高橋 亮

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    Grant amount:\6370000 ( Direct Cost: \4900000 、 Indirect Cost:\1470000 )

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  • オキシカルコゲナイドの欠陥学理の構築とワイドギャップ半導体の設計・開拓への展開

    Grant number:24H00376  2024.4 - 2028.3

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(A)

    大場 史康, 平松 秀典, 高橋 亮

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    Grant amount:\47580000 ( Direct Cost: \36600000 、 Indirect Cost:\10980000 )

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  • 機械学習とハイスループット第一原理計算による自律的な半導体材料探索システムの開発

    Grant number:24K08562  2024.4 - 2027.3

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(C)

    高橋 亮

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    Grant amount:\4680000 ( Direct Cost: \3600000 、 Indirect Cost:\1080000 )

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  • 第一原理計算と機械学習を用いた自律的無機材料スクリーニングシステムの開発

    2022.11 - 2024.3

    大倉和親記念財団  大倉和親記念財団 研究助成 

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    Authorship:Principal investigator  Grant type:Competitive

    Grant amount:\1500000 ( Direct Cost: \1275000 、 Indirect Cost:\225000 )

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  • ワイドギャップ半導体におけるケミカルドーピングの学理構築と新材料開拓

    Grant number:20H00302  2020.4 - 2025.3

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(A)

    大場 史康, 野瀬 嘉太郎, 高橋 亮, 平松 秀典

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    Grant amount:\44590000 ( Direct Cost: \34300000 、 Indirect Cost:\10290000 )

    ハイスループット第一原理計算とその物性データの機械学習により、無機化合物における固有点欠陥の形成挙動・電子状態と様々な形態でのドーパント添加によるキャリアドーピングの有効性を、半導体としての応用に関わる種々の基礎物性と併せて俯瞰的に考察し、ワイドギャップ半導体の設計・探索の指針を構築することを最終目的として研究を推進した。本年度は、引き続き基礎物性・安定性・キャリアドーピングの予測技術の高度化を進めるとともに、特定の既知・新規物質の基礎物性と点欠陥・キャリア形成挙動の詳細な考察、ハイスループットスクリーニングの実行、予測された物質の合成と電子・光学物性評価を継続した。とくに、Ga2O3-Al2O3固溶体について、多様な局所環境における酸素空孔の形成エネルギー及び電子状態の俯瞰的な解析を行うことで、半導体合金系における点欠陥の制御指針に関する知見を得た(Applied Physics Express誌に出版)。また、キャリアドーピング限界の理解に有用である真空準位に対する価電子帯上端位置(イオン化ポテンシャル)と伝導帯下端位置(電子親和力)について、約3千種類の酸化物無極性表面を対象にハイスループット第一原理計算を行い、そのデータを用いてニューラルネットワークによる予測モデルを構築することで、イオン化ポテンシャルと電子親和力の傾向の俯瞰的な解析を行った(Journal of the American Chemical Society誌に出版)。また極性表面・ヘテロ界面のバンド位置の予測手法を開発し、典型的な半導体の極性表面・ヘテロ界面についてその有効性を確認した(Physical Review Materials誌に出版)。

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Teaching Experience

  • 情報処理概論演習

    2018 Institution:東京工業大学

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