2026/08/05 更新

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タカハシ アキラ
高橋 亮
takahashi akira
所属
総合研究院 フロンティア材料研究所 准教授
職名
准教授
連絡先
メールアドレス

学位

  • 博士(工学) ( 2017年3月   京都大学 )

  • 修士(工学) ( 2014年3月   京都大学 )

  • 学位(工学) ( 2012年3月   京都大学 )

研究キーワード

  • 計算材料データベース

  • 機械学習

  • 無機材料

  • マテリアルズインフォマティクス

  • 第一原理計算

研究分野

  • ナノテク・材料 / 無機物質、無機材料化学

  • ナノテク・材料 / 無機材料、物性

  • ナノテク・材料 / 金属材料物性

経歴

  • 東京科学大学   総合研究院フロンティア材料研究所   准教授

    2026年6月 - 現在

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  • 東京科学大学   総合研究院フロンティア材料研究所   助教

    2024年10月 - 2026年6月

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    国名:日本国

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  • 東京工業大学   科学技術創成研究院フロンティア材料研究所   助教

    2018年4月 - 2024年9月

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    国名:日本国

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論文

  • 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, Yu Kumagai, Arata Takamatsu, Fumiyasu Oba

    Advanced Intelligent Discovery   2026年6月

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    担当区分:筆頭著者, 責任著者   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1002/aidi.202600007

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  • 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年8月

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    担当区分:責任著者   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元: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年12月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    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年

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1039/D4TC01116C

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書籍等出版物

  • 強誘電体研究の新展開 : 材料開発から誘電体ナノ特性、計算科学、次世代デバイス開発まで

    高橋亮( 担当: 分担執筆 範囲: 第4章第1節 自動第一原理計算と機械学習を用いた高誘電率材料の探索 (p379–p391))

    エヌ・ティー・エス  2026年3月  ( ISBN:9784860439132

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    総ページ数:3, 10, 548, 11, 図版62p   記述言語:日本語  

    CiNii Books

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  • 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( 担当: 分担執筆 範囲: 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年12月  ( ISBN:9784781318844

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    総ページ数:X, 289p   記述言語:日本語  

    CiNii Books

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  • ベイズ最適化の活用事例

    高橋亮( 担当: 分担執筆 範囲: 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年3月  ( ISBN:9784867980668

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    総ページ数:424p   記述言語:日本語  

    CiNii Books

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MISC

  • ZEBRA-Prop: A Zero-Shot Embedding-Based Rapid and Accessible Regression Model for Materials Properties

    Ryoma Yamamoto, Akira Takahashi, Kei Terayama, Yu Kumagai, Fumiyasu Oba

    2026年3月

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    出版者・発行元:arXiv  

    Large language models (LLMs) exhibit substantial potential across diverse scientific disciplines, including materials science. A property prediction framework, ZEBRA-Prop (Zero-Shot Embedding-Based Rapid and Accessible Regression Model for Materials Properties), is presented here as an extension of LLM-Prop. In contrast to LLM-Prop, which requires task-specific fine-tuning of the LLM, ZEBRA-Prop eliminates fine-tuning, thereby reducing computational cost and enabling rapid model training. The framework employs MatTPUSciBERT, an LLM specialized for materials science, to enhance predictive capability. Multiple textual embeddings are incorporated through a learnable weighting mechanism, which alleviates the context-length constraints inherent in LLM-Prop and facilitates effective integration of diverse textual representations. Evaluation is conducted using two datasets: the TextEdge dataset (approximately 140,000 entries) and an in-house dataset (approximately 2,000 entries) derived from the Materials Project database, with physical properties obtained from first-principles calculations. The predictive performance of ZEBRA-Prop is close to that of LLM-Prop, while the training time is reduced by approximately 95%. The performance improvements are attributable to three principal factors: domain-specific LLM utilization, diversified textual descriptions, and systematic text preprocessing. ZEBRA-Prop constitutes a scalable and computationally efficient framework for materials property prediction and supports accelerated materials discovery, particularly under limited computational resources.

    DOI: 10.48550/ARXIV.2603.26060

    arXiv

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    その他リンク: https://arxiv.org/pdf/2603.26060v1

  • 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 招待 査読

    高橋亮

    セラミックス   59 ( 11 )   766   2024年11月

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    記述言語:日本語   掲載種別:記事・総説・解説・論説等(学術雑誌)  

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講演・口頭発表等

  • 機械学習を用いた物質分類と有望物質群の特徴抽出 招待

    高橋亮

    2025年第72回応用物理学会春季学術講演会  2025年3月 

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    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

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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 招待

    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年3月 

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    記述言語:日本語   会議種別:公開講演,セミナー,チュートリアル,講習,講義等  

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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 招待

    高橋亮

    第4回DxMT Innovation Spotlight セミナー  2025年2月 

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    記述言語:日本語   会議種別:公開講演,セミナー,チュートリアル,講習,講義等  

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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年3月 

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    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

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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年12月 

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    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

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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年3月 

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    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

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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 招待

    高橋亮

    第35回日本MRS年次大会  2025年11月 

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    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

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  • 深層学習モデルの特徴抽出とクラスタリングによる光吸収スペクトルデータベースの解釈

    高橋亮, 熊谷悠, 高松新, 大場史康

    金属学会 2026年春期(第178回)講演大会  2026年3月 

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    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

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共同研究・競争的資金等の研究課題

  • 点欠陥再構成構造の網羅的理論予測と機能開拓

    研究課題/領域番号:24K21683  2024年6月 - 2026年3月

    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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    配分額:6370000円 ( 直接経費:4900000円 、 間接経費:1470000円 )

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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

    研究課題/領域番号:24H00376  2024年4月 - 2028年3月

    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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    配分額:47580000円 ( 直接経費:36600000円 、 間接経費:10980000円 )

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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

    研究課題/領域番号:24K08562  2024年4月 - 2027年3月

    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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    配分額:4680000円 ( 直接経費:3600000円 、 間接経費:1080000円 )

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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年11月 - 2024年3月

    大倉和親記念財団  大倉和親記念財団 研究助成 

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    担当区分:研究代表者  資金種別:競争的資金

    配分額:1500000円 ( 直接経費:1275000円 、 間接経費:225000円 )

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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

    研究課題/領域番号:20H00302  2020年4月 - 2025年3月

    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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    配分額:44590000円 ( 直接経費:34300000円 、 間接経費:10290000円 )

    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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担当経験のある科目(授業)

  • 情報処理概論演習

    2018年 - 現在 機関名:東京工業大学

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