このたび、東工大教員8名が、平成30年度科学技術分野の文部科学大臣表彰において「科学技術賞」、「若手科学者賞」を受賞しました。

科学技術分野の文部科学大臣表彰には、「科学技術賞」を始め、特に優れた成果をあげた者を対象とする「科学技術特別賞」、高度な研究開発能力を有する若手研究者を対象とした「若手科学者賞」等があります。

「科学技術賞」は科学技術分野で顕著な功績をあげた者を対象としたもので、「開発部門」、「研究部門」、「科学技術振興部門」、「技術部門」、「理解増進部門」に分かれて表彰されています。

「若手科学者賞」は、萌芽的な研究、独創的視点に立った研究等、高度な研究開発能力を示す顕著な研究業績をあげた40歳未満の若手研究者を対象としています。

日ごろの研究活動、研究成果を認められ、本学からは1名が科学技術賞を、7名が若手科学者賞を受賞しました。

今年度受賞した本学教員は以下のとおりです。

科学技術賞（研究部門）

淺田雅洋 科学技術創成研究院 未来産業技術研究所 教授

若手科学者賞

• 奥住聡 理学院 地球惑星科学系 准教授
• 竹内一将 理学院 物理学系 准教授
• 那須譲治 理学院 物理学系 助教
• 鎌田慶吾 科学技術創成研究院 フロンティア材料研究所　准教授
• 庄子良晃 科学技術創成研究院 化学生命科学研究所 准教授
• 阪口基己 工学院 機械系 准教授
• 志村祐康 工学院 機械系 准教授

科学技術賞（研究部門）

• 淺田雅洋 Masahiro Asada｜研究者検索システム 東京工業大学 STAR Search
• 浅田研究室
• 工学院 電気電子系
• 未来産業技術研究所

若手科学者賞

• 奥住聡 Satoshi Okuzumi｜研究者検索システム 東京工業大学 STAR Search
• 奥住研究室
• 理学院 地球惑星科学系

• 竹内一将 Kazumasa Takeuchi｜研究者検索システム 東京工業大学 STAR Search
• 竹内研究室
• 理学院 物理学系

• 那須譲治 Joji Nasu｜研究者検索システム 東京工業大学 STAR Search
• 那須譲治ウェブサイト
• 古賀研究室
• 理学院 物理学系

• 鎌田慶吾 Keigo Kamata｜研究者検索システム 東京工業大学 STAR Search
• 原・鎌田研究室 ―研究室紹介 #51―｜材料系 News｜物質理工学院 材料系
• 原・鎌田研究室
• 物質理工学院 材料系
• フロンティア材料研究所

• 庄子良晃 Yoshiaki Shoji｜研究者検索システム 東京工業大学 STAR Search
• 福島研究室
• 物質理工学院 応用化学系
• 化学生命科学研究所

• 阪口基己 Motoki Sakaguchi｜研究者検索システム 東京工業大学 STAR Search
• 井上・阪口研究室
• 工学院 機械系

• 志村祐康 Masayasu Shimura｜研究者検索システム 東京工業大学 STAR Search
• 店橋・志村研究室
• 工学院 機械系

• 平成30年度科学技術分野の文部科学大臣表彰受賞者等の決定について｜文部科学省
• 東工大関係者9名が平成29年度科学技術分野の文部科学大臣表彰で「若手科学者賞」を受賞｜東工大ニュース
• 東工大教員3名が平成29年度科学技術分野の文部科学大臣表彰で「科学技術賞」を受賞｜東工大ニュース
• 東工大教員8名が平成28年度科学技術分野の文部科学大臣表彰で「若手科学者賞」を受賞｜東工大ニュース

4月3日、大岡山キャンパスにて平成30年度入学式が執り行われました。今年度の入学者数は、学士課程1,139名、大学院課程1,939名（修士課程1,697名（専門職学位課程を含む）博士後期課程242名）の計3,078名です。

学士課程入学式は10時30分から、大学院課程入学式は14時から、アカデミックガウンを身にまとった学長、来賓の方々、役員、各学院長、リベラルアーツ研究教育院長、科学技術創成研究院長、附属図書館長の入場で始まりました。末永隆一氏の指揮のもと本学管弦楽団が行進曲を演奏する中、厳かな入場となりました。開式のアナウンス後、本学混声合唱団コールクライネスとともに列席者一同で大学歌を斉唱しました。

大学院課程新入生へは、「私の目の前にいる才能ある皆さんは、基礎科学、材料科学、IoT（Internet of Things）時代のデバイス・システム、エネルギー科学に興味を持っているかもしれません。本学はこれらの分野で長い歴史と数多くの成果を生み出してきました。あるいは、人工知能や深層学習を含んだサーバーフィジカル・ソシアルシステム、持続的社会インフラ、細胞生物学やバイオインフォマティクスを含む生命科学などに興味をもっているかもしれません。本学はこれらの分野に、より注力しようとしています。皆さんが抱いている大志がどんなものであれ、夢を叶えるにふさわしい場所を選ばれました。東工大の最先端の研究はこれまで以上に多様で学際的になっています。そして、今日から皆さんもこの多様な最先端研究を担う一員です。皆さんは東工大の学生として、多様性と自律性を自由に享受できるようになりました。そして、世界は皆さんのリーダーシップを必要としています。皆さんは既にあらゆる意味でリーダーであり、さらにスキルを磨き発揮していかれることと思います。皆さんがそれぞれの情熱を追求し、専門分野を習得して下さい。どのように取り組もうとも、それらは社会にポジティブなインパクト、それも皆さんが想像する以上のポジティブなインパクトをもたらすと思います」と語りました。

その後来賓の方々を代表して、本学同窓会「一般社団法人蔵前工業会」の石田義雄 理事長、株式会社安川電機の津田純嗣 代表取締役会長より祝辞をいただきました。

続いて来賓紹介、本学役員・部局長紹介が行われ、その後、新入生総代よりこれから始まる東工大生活での抱負が力強く宣誓されました。

大岡山キャンパスは、桜とともに新入生やそのご家族の晴れやかな笑顔で溢れました。

新入生のみなさま、入学おめでとうございます。

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4月1日、益一哉学長が就任し、新執行部が発足しました。新執行部は世界最高の理工系総合大学の実現に向けて東工大改革の方向性を継承し、また指定国立大学法人として教育研究水準の著しい向上とイノベーション創出により、本学をさらに発展させるべく取り組んでいきます。

新体制の発足にあたり4月5日、益学長および理事・副学長4名は東工大大岡山キャンパス東工大蔵前会館で就任記者会見を実施しました。学長就任の挨拶と新執行部紹介の後、益学長が「世界最高の理工系総合大学を目指して－指定国立大学法人として－」と題して、本学の新たな教育・研究・社会連携等の取り組みについて発表しました。さらに出席した記者の質問に答え、具体的な運営方針を明らかにしました。

発表のポイント ―東工大の指定国立大学法人構想―

会見で益学長は、まず、本学が進めてきた教育、研究、ガバナンスにおける改革の概略と成果を紹介しました。そしてこの改革を基盤に、更なる飛躍を目指す指定国立大学法人構想について次のように説明しました。

今回の教育改革によって気概を持った学生が増えてきており、学生の興味・関心に最大限に応えるべく、教育内容の更なる充実を図ります。具体的には、リーダー人材を育成するための卓越した大学院の形成や産業界との共同研究の場を活用した新しい博士教育を導入します。また、学士課程のうちから博士を目指す特別プログラム「B2D（Bachelor to Doctor、バチェラー トゥー ドクター）プログラム」の構築等により、学生主体の学びを強化し、新しい社会や産業を切り拓くことができる人材を輩出していきます。

世界の大学に伍するためには、今後より一層の競争力強化、幅広い卓越性が必要です。そのために、本学の底力ともいうべき研究の強みを生かして、「新・元素戦略」「統合エネルギー科学」「ディジタル社会デバイス・システム」の3分野を重点分野と設定し、これらの分野における世界的な拠点の構築を目指します。さらに海外での産学連携や情報発信のための拠点「Tokyo Tech ANNEX（トーキョーテック アネックス）」を世界各地に順次設置するとともに、大学の根本となる基礎研究を推進するため、若手研究者が研究に専念できる「基礎研究機構」を整備します。

本学の研究成果等をもって社会に貢献するための一つの仕組みとして、学外に「Tokyo Tech Innovation（トーキョーテック イノベーション）」を設置し、戦略的な産学連携の推進とコンサルティング機能の拡充を行います。また、ベンチャーキャピタル等と連携したGAPファンドによるベンチャー支援を強化します。さらに、社会の進展に対応した新たな知の獲得を目指す社会人のための、高度リカレント教育を充実していきます。

本学の指定国立大学法人構想は、アカデミアとしての教育研究の充実のみならず、「科学技術のファシリテーター」として未来社会像をデザイン・提案していく役割を新たに付加していることが特徴です。その中核を担う組織として、「未来社会DESIGN機構」を設置します。未来社会DESIGN（デザイン）機構では、社会の専門家と連携して、豊かな未来社会像＝“ちがう未来”を描き、そして実現するために求められる研究領域の創成に取り組みます。

上記の新しい取り組みを進めるため、経営力と財務基盤の強化も行います。産学連携の強化や資産の有効利用による自己収入の増加を図るとともに、学長の業務の一部を代わりに行う「総括理事・副学長」を設置しました。これにより、学長はこれまで以上に学外の業務に時間を充てることができ、組織的な産学連携の推進や同窓会との連携強化など、積極的な社会連携を展開します。そして、得られた資金を教育研究基盤に持続的に投入する好循環を構築します。

ワクワクするキャンパスをつくりたい

発表の最後に益学長は、「それぞれの自由な発想を尊重し、教職員・学生がそれぞれのベストなパフォーマンスを発揮できるような教育・研究環境を実現し、新しい時代を切り拓く、ワクワクするようなキャンパスをつくりたいと考えています。そして社会が必要とする課題に応え、その向こうにある社会（未来社会）にも貢献しようと考えています」と語りました。

本学はこれから新執行部体制のもと、教職員・学生がTeam東工大として広く社会と連携し、新しい価値の創造に努めていきます。

• 国立大学法人東京工業大学指定国立大学法人構想の概要
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• 理事・副学長就任挨拶｜東工大ニュース
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3月31日、生命理工学院 生命理工学系の山田拓司研究室は、サイエンスカフェ「腸内細菌ってなんだ？2018春」を開催しました。

サイエンスカフェとは、科学技術の分野で従来から行われている講演会やシンポジウムとは異なり、科学の専門家と一般の人々が、比較的小規模な場所で科学について気軽に語り合う場をつくろうという試みです。一般市民と研究者を繁ぎ、科学の社会的な理解を深める新しいコミュニケーションの手法として、世界で注目されている活動です。

ヒトの腸内には、1,000種100兆個体の細菌が共生していると言われています。近年、腸内細菌の解析技術が飛躍的に向上し、これらの細菌を網羅的に調査する事が可能になり、さまざまな発見が相次いでいます。そうした目に見えない細菌たちの活動や仕組みを子どもたちに分かりやすく学んでもらおうと、本サイエンスカフェは学生たちが開発した腸内細菌ボードゲームなどを使って行われています。JCHM^※学生会員によるサイエンスカフェはすっかり定例化し、地域の子どもたちに広く認知されるようになりました。

今回は大岡山キャンパス緑が丘6号館の緑が丘ホールにて開催され、約50名が参加しました。最初に学生が腸内細菌の仕組みについて説明をした後、実際にゲームが行われました。未就学児から中学生まで幅広い年代の子どもたちがボードゲームに参加しましたが、学生スタッフらは、年齢差に関係なく楽しんでもらえるよう工夫し、お互いがコミュニケーションを取れるように努めました。

「腸内細菌ってなんだ？」は今後も定期的に開催し、一般の方々にサイエンスを身近に楽しんでいただく機会を提供し続けていきます。

※

JCHM : Japanese Consortium for Human Microbiome（腸内環境の全容解明と産業応用のコンソーシアム）

• 山田 研究室
• サイエンスカフェ「腸内細菌ってなんだ？」―2017年7月 開催報告│東工大ニュース
• サイエンスカフェ「腸内細菌ってなんだ？」開催報告│東工大ニュース
• サイエンスカフェ「腸内細菌ってなんだ？2」開催報告│東工大ニュース
• サイエンスカフェ「腸内細菌ってなんだ？」開催報告│東工大ニュース
• 東工大生オリジナル 腸内細菌ボードゲーム「バクテロイゴ」発売決定│東工大ニュース
• JCHM 日本人腸内環境の全容解明と産業応用プラットフォーム

要点

• 両生類や魚類における大きな欠損を完全に再生する仕組みを解明
• 皮膚再生の過程をゼブラフィッシュで観察
• ヒトなどの皮膚疾患の治療、再生医療に新たなヒント

概要

東京工業大学 生命理工学院 生命理工学系の柴田恵里大学院生（博士後期課程3年・研究当時）と川上厚志准教授らの研究グループは、モデル動物であるゼブラフィッシュを用いて、皮膚が瘢痕^[用語1]を残さず、きれいに再生するための細胞群の働きを観察することに成功した。

魚類やイモリなどの両生類は、驚異的な組織再生能力を持っており、四肢やヒレを失っても元通りの組織を再生することができる。今回、研究グループでは、ゼブラフィッシュのヒレが再生する間の表皮細胞に注目。どのようなプロセスを経て、完全にヒレが元通りになり、瘢痕がない皮膚がどう再生されるのかについて、細胞を蛍光標識して追跡する方法で調べた。

その結果、従来考えられていた傷口付近にある皮膚細胞が脱分化^[用語2]することで幹細胞になり再生が始まるわけではなく、基底層の幹細胞や表層の分化細胞が、それぞれ増殖して、同じタイプの細胞を生産、それを欠損部に供給して皮膚を再生していることがわかった。さらに再生過程では、皮膚の広範囲で細胞増殖が活性化して細胞を供給することで、新たな皮膚がダイナミックに再構成されることが判明した。

本研究から、完全な皮膚再生は脱分化のような特殊な方法を用いることはせずに、基底層の幹細胞などが自己複製することで、皮膚再生が起きていることが示された。

研究成果は、英国の生物医学・生命科学誌である「ディベロプメント（Development）」のオンライン版に2018年4月3日に公開された。

背景

魚類やイモリなどの両生類は、高い組織再生能力を持っており、手足などの器官を失っても、瘢痕を残さずに完全に元の形状と同じ組織を再生できる。組織の再生や恒常性の仕組みの解明は、ここ最近の生物学における大きな課題の1つで、この解明により、ヒトの再生医療への応用の可能性が期待されている。組織が再生する際、細胞がどのような仕組みで、どのような源から供給されているのか、これまでほとんどわかっていなかった。

近年、遺伝学的な手法を用いて、再生のために働いている細胞を蛍光標識する方法で、組織の修復や再生における細胞系譜の解明が進んできた。

研究成果

研究グループでは、ゼブラフィッシュのヒレの再生をモデルにして、遺伝学的な細胞標識法（Cre-loxP部位特異的組み換え）により、再生組織の細胞を蛍光に標識して（図1）、長期にわたって追跡した。その結果、傷口付近にあった上皮細胞が、いくつかの異なった運命をたどることが判明した。

まず傷口にやってくる上皮細胞の第一群は、傷口を塞いだ後、数日以内に細胞死を起こし消失した。遅れてやって来た第二の上皮細胞群は、再生した皮膚を作る細胞になった。

しかしながら、これらの再生した皮膚細胞の多くは、1週間から2週間程度経つとヒレの末端へ向かって押し出され消失する。皮膚細胞がどこから新たに供給されたのかを調べると、再生過程では、広範囲の皮膚で、幹細胞を含む細胞の増殖が活性化することで新たな上皮細胞が多数供給されていることがわかった。

また、興味深いことに再生過程における皮膚細胞は、脱分化して幹細胞に戻って再生するような特別なプロセスは経ずに、すでにある基底層の幹細胞や表層の分化細胞がそれぞれ、個性を保ったまま増殖して皮膚を再生していくことが明らかとなった。

今後の展開

本研究により、瘢痕が残らない、きれいで完全な皮膚再生の仕組みを明らかにすることができた。

ヒトを含む他の脊椎動物でも、基底層の幹細胞の自己増殖を制御することで、皮膚の再生が可能になると考えられる。今回新たにわかった皮膚再生の仕組みは、ヒトでも同じように働いていれば、将来的には、様々な皮膚疾患の原因解明、再生医療研究等で利用されることが期待される。

論文情報

掲載誌 :	Development
論文タイトル :	Heterogeneous fates and dynamic rearrangement of regenerative epidermis-derived cells during zebrafish fin regeneration
著者 :	Eri Shibata, Kazunori Ando, Emiko Murase, and Atsushi Kawakami
DOI :	10.1242/dev.162016

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• 研究者詳細情報（STAR Search） - 川上厚志 Atsushi Kawakami
• 生命理工学院 生命理工学系
• 研究成果一覧

要点

• 道路網情報から、都市の社会的、経済的活性度を表す中心地理論を開発
• 本理論を世界の92都市に適用し、その妥当性を検証
• 従来手法と比較し準備が容易であり、今後都市計画などへの適用が期待

概要

東京工業大学 科学技術創成研究院のペッター・ホルメ（Petter Holme）特任教授らは、都市と周辺の道路網の構造によって都市の活性度を評価する手法を開発した。幾何学的尺度Innessを定義し、出発点と目的地の最短と最速経路を評価・分析することで、都市とその周辺部の結合度を幾何学的分布で示した。さらに、この手法を世界の92の大都市とその周辺に適用し、都市の発展レベルを3種類に分類、社会経済的な相関を示すことに成功した。これにより、都市の活性度が道路網から容易に分かるようになった。都市とその周辺の活性度は普通、人口や物流、生産高などの社会的、経済的な指標に着目するのに対し、今回開発した手法はより簡便に把握することができる。

本研究成果は2017年12月20日、英国誌「Nature Communications」に掲載された。

研究の背景と経緯

今回の研究成果は中心地理論^[用語1]に関するものである。これは、中心都市とその周辺地域の機能と規模を幾何学的な分布で示す地理学上の理論であり、1930年代にドイツの地理学者ヴァルター・クリスタラー（Walter Christaller）によって開発された。日本でも高度成長期には各地の都市計画などに利用された。これには、中心都市とその周辺地に関する多数の経済的、地理的データなどが必要だったが、これらの繁雑な準備が不要となる今回の研究成果は新しい中心地理論として注目される。

研究内容

都市中心地と周辺部の結合の強さを表現するため、幾何学的尺度Inness を定義した。図1-aで都市の中心地cから半径r（2、5、10、15、20、30 km）の距離にある円周に沿って36点を設け、この中から出発地Oと目的地Dを選ぶ。このODペアに対しインターネット上の地図情報（Open Source Map API^[用語2]）を参照し、生活道路などの最短経路（赤）と幹線道路などの最速経路（青）を選ぶ（図1-b）。ODペア（測地距離s）は都市中心から半径r、都市中心から見た出発地Oと目的地Dの間の角度をθとする。図1-cで示すように、（赤の内点と直線の測地線^[用語3]で区切られたポリゴン^[用語4]）から（青の外点と測地線で区切られたポリゴン）の差を Inness と定義する。Innessが正の場合はODペアの測地線より経路が内側にあり、負の場合は外側にある。ODペアの経路と測地線の関係から、図1-dに示すようにポリゴンの形状は3つのケースがある。Innessが正であれば赤で塗られた領域が広く、負であれば青で塗られた領域が広くなる。

図2は世界の92都市について、平均的なInnessを示したものである。最短/最速経路について都市中心から見込む角度θについて、Innessの平均値と標準偏差を示す。都市中心地付近（r=2 km）ではInnessはほぼ0であり、これは経路が市中の生活道路であるためと推定される。一方、郊外になると（r=10、30 km）、Innessの変動も大きくなる。これは、中心地に向かう幹線道路や環状道路、バイパス道路などの影響と思われる。

このようにして得られたInnessは靴紐のアルゴリズム^[用語5]によって、地図上にポリゴンの集合として配置される。

それではInnessを用いて、世界の92都市の分類してみよう。都市の面積は様々なため正規化^[用語6]し、Innessの平均値と標準偏差値をプロットすると、3つのグループに分類できた（図3）。2つの値がともに低いLLグループにはベルリン、パリ、東京などの大都市が入る。道路の全長が長く、地理的制約が少なく、周辺との接続性もよく、インフラ整備も進んでいる。図3左中のベルリンでは、Innessが正の領域が偏りなく広がり、うすい赤で表示されている。これから分かるように都市機能は分散し、中心地と見なされる点は見当たらない。一方、平均値と標準偏差値がともに高いHHグループは、図3右のカルカッタを例にすると、中心部のInnessは正でしかも濃い赤の領域が広がっている。これは、道路のインフラ整備が不充分で、周辺部との接続性が限定され、主要な交通経路は都市の中心地を経由することになり、中心地の混雑が予想される。また、平均値が低く標準偏差の高いLHグループは、LLとHHグループの中間的性格も含むが、地理的制約による要因も無視できない。例えば、図3中のムンバイは大陸に隣接した島にあり、中心部はInnessが適度な正でうすい赤の領域が広がっているが、周辺部とは橋で接続されるため遠回りせねばならず、Innessは負で青い領域が広がっている。

次に、各都市の最短経路と最速経路について分析した。前者は地理的制約によるが、後者は環状線や高速道路などの社会的発展指標と関連している。ある都市の正規化した最短経路のInnessと最速経路のInnessのピアソン相関係数ρ^[用語7]を求めた。道路網が未整備だと、最短経路と最速経路は大差ない経路となり、両者は正の相関がありρは1に近づく。一方、自動車幹線道路が整備されると最短経路と最速経路は別ルートとなり、両者の相関関係は小さくなりρは0に近づく。その値を昇順に並べたものが図4のRank of citiesである。

これらのデータをk平均法^[用語8]や自然分類法^[用語9]によりTYPE I、TYPE II、TYPE IIIに分類すると、TYPE IはグループLL、TYPE IIはグループLH、TYPE IIIはグループHHにほぼ対応している。そして図4右に、相関係数ρと1人当たりGDPの関係を示したように、これらの間には明確な相関があることが分かった。このことから、Innessは都市の地理的な評価のみならず、社会経済的な指標にもなり得ることが確かめられた。

今後の展望

本方式で中心地理論を展開するには、基本的にはインターネット上の最新の地図情報（Open Street Map database）があればよい。従来は地図情報に加えて、社会経済的指標を示すデータ（例えば、地域内の学校数、工場数、余裕電話台数など）が必要であり、これらは時代とともに変化するため、その設定は容易でなかった。本方式は、現状の都市周辺の活性度を評価するだけでなく、将来の道路網整備が地域全体に与える効果を予測する手段となる可能性がある。

本研究の一部は、東京工業大学が展開しているワールド・リサーチ・ハブ・イニシアティブ（WRHI）によって行われた。WRHIは「世界の研究ハブ」を目指す組織として、世界トップレベルの研究者を招へいし、国際共同研究の加速と分野を超えた交流を実施している。

論文情報

掲載誌 :	NATURE COMMUNICATIONS | 8: 2229
論文タイトル :	Morphology of travel routes and the organization of cities
著者 :	Minjin Lee, Hugo Barbosa, Hyejin Youn, Petter Holme, Gourab Ghoshal
DOI :	10.1038/s41467-017-02374-7

• プレスリリース 都市の活性度を道路網の構造によって評価 ―社会的、経済的な指標による分析よりも簡便な手法を開発―
• 研究者詳細情報（STAR Search） - ホルメ ペッター Petter Holme
• 東京工業大学 科学技術創成研究院 （IIR）
• WRHI - Tokyo Tech World Research Hub Initiative
• 工学院 情報通信系
• 研究成果一覧

生命理工学院 生命理工学系 基礎生物学教室では、東工大基金による支援事業の一つ「理科教育振興支援」の後援を受け、主に小・中・高校生を対象に、科学に触れ合ってもらう公開教室を不定期で開催しています。昨年度は、大岡山キャンパスにて科学教室を3回開催しました。

「なぜ植物には葉っぱがあるの？」

夏休み中の8月27日に、小学生を対象とした科学教室「なぜ植物には葉っぱがあるの？」を開催し、多くの親子が参加しました。

大岡山キャンパス内で葉を採集し、葉の主な構造である気孔や葉脈を顕微鏡で観察したり、葉脈を蛍光色素で染めたりしました。また、薬品処理をして葉肉を取り除いた葉脈の栞を作って、持ち帰りました。

「進化論と利他行動」

※1

囚人のジレンマとは、個々にとっての最適戦略が全体にとっての最適戦略にはならない「ジレンマ」状態を表すモデルの一つです。自身の「利益」を最大化するために、あえて自己を犠牲にする利他行動を選択した方が良いケースがあることが示されます。

※2

タカ・ハトゲームとは、ゲーム理論における最も有名なゲームの1つです。このゲームでは、各プレイヤーはそれぞれ鷹戦略（利己行動）と鳩戦略（利他行動）を選択して対戦させます。その対戦結果を各プレイヤーの「利益」とみなし、そこからそれぞれの適応度を求めます。つまり各プレイヤーの適応度は、どのような戦略を取るか（利己行動か利他行動か）で決まってきます。

「海の生物の行動観察」

工大祭2日目の10月8日には小学生の親子を対象に「海の生物の行動観察」を実施しました。

アサリの海水ろ過作用、ムール貝のエラの機能、ヤドカリの引っ越し、ウミホタルの発光を親子で観察しました。直接観て、手で触れることによって、特徴的な海の生物の構造と行動から生息環境を理解することができます。海辺の生物がどのような行動をして、生活をしているのかを知り、様々な環境の中で生活している生き物のためにも自然環境を大事にすることを伝えました。

今年も基礎生物学教室では、小・中・高校生が科学にふれる教室の開催を予定しています。

• 理科教育振興支援｜基金による支援事業｜東京工業大学基金｜東工大への寄附
• 科学教室「進化論と利他行動 ～あなたは困っている人を助けるか？～」開催報告｜東工大ニュース
• 科学教室「棘皮動物の不思議な世界」開催報告｜東工大ニュース
• 科学教室「細胞分裂の観察」開催報告｜東工大ニュース
• 東京工業大学 生命理工学院 生命理工学系 基礎生物

東京工業大学では、2015年より文部科学省・国立研究開発法人 科学技術振興機構（JST）の「革新的イノベーション創出プログラム」COI^※の『以心電心』ハピネス共創社会構築拠点として研究開発を進めてきましたが、JSTの了承を経て研究テーマを見直し、4月1日より拠点名と組織名を下記のとおり変更しました。

新拠点では、「目指すべき将来の姿」として『サイレントボイスとの共感』を新たな目標とし、これまで取り組んできたセンシング技術を中心に、新規に組み込むデバイス技術等の研究開発と組み合わせ「地球インクルーシブセンシング」に対する研究開発を推進し、社会実装を目指す計画です。

※

「革新的イノベーション創出プログラム」では、ハイリスクではあるが実用化の期待が大きい異分野融合・連携型の基盤的テーマに対して集中的な支援を行い、産学が連携する研究開発チームを形成しています。

COIは、センター・オブ・イノベーション・プログラムの略。10年後の目指すべき社会像を見据えたビジョン主導型のチャレンジング・ハイリスクな研究開発を最長で9年間支援するプログラムです。

• 地球インクルーシブセンシング研究機構（EISESiV）
• センター・オブ・イノベーション（COI）プログラム｜国立研究開発法人 科学技術振興機構
• 革新的イノベーション創出プログラム（COI STREAM）｜文部科学省

3月13日に実施した平成30年度学士課程一般入試 後期日程（第7類）において、総合問題^※の問題文中に誤記があったことが判明いたしました。

このことを受け、該当する設問及び関連する設問については満点を与える取扱いとし、その上で、合格者判定を改めて行った結果、新たに4名を合格者といたしました。そのうち、本学入学を希望する合格者については本年度の第7類への入学を認め、すでに開始している授業等に対応できるよう修学上の配慮を行ってまいります。

なお、新たな4名の合格者に対しましては既に連絡を行い、今後のご意向を確認させていただいているところでございます。

• 平成30年度学士課程一般入試 後期日程（第7類）における合格再判定について
• 別紙1 入試問題
• 別紙2 入試問題の解説

※

総合問題とは、後期日程（第7類）の第2段階選抜において本学が実施する個別学力検査のことであり、高等学校までに学ぶ理系科目（化学基礎及び化学）を中心とした設問により、基礎学力及び論理的な思考力を評価するものです。

3月6日に、大岡山キャンパス本館理学院第2会議室において、平成28年度東工大教育賞の授与式が行われました。

この賞は、教員の教育方法及び教育技術の向上を図り、より優れた教育を推進することを目的として制定されたもので、今回で15回目となります。

授与式では、最優秀賞に選ばれたリベラルアーツ研究教育院の三ツ堀広一郎准教授、谷岡健彦教授、弓山達也教授、中野民夫教授のほか受賞者に対して、三島良直学長（当時）から賞状及び報奨金（目録）が授与されました。

平成28年度東工大教育賞受賞者一覧

教育に関して優れた業績を挙げたとして、次の79名（11件）が選ばれました。

（所属は受賞当時、所属順・敬称略）

• 「より優れた教育の推進に」平成27年度東工大教育賞授与式を実施｜東工大ニュース
• 「より優れた教育の推進に」東工大教育賞授与式を実施｜東工大ニュース

要点

• アパタイト型酸化物イオン伝導体^[用語1]には格子間酸素が存在せず、Si空孔が存在
• 高いイオン伝導度の要因は結晶構造中に存在する酸化物イオンの不安定化だった
• 高性能な燃料電池やセンサー、酸素分離膜などの開発につながると期待

概要

東京工業大学 理学院 化学系の藤井孝太郎助教、八島正知教授らの研究グループは、名古屋工業大学 大学院 生命・応用化学専攻の福田功一郎教授、新居浜工業高等専門学校 生物応用化学科の中山享教授、名古屋工業大学の石澤伸夫名誉教授、総合科学研究機構（CROSS）中性子科学センターの花島隆泰研究員、日本原子力研究開発機構 J-PARCセンターの大原高志研究主幹と共同で、アパタイト型酸化物イオン伝導体が示す高いイオン伝導度の要因を原子レベルで初めて明らかにした。この材料は、近年注目されている固体酸化物形燃料電池（SOFCまたはSOFCs）やセンサー、酸素分離膜^[用語2]などへの応用が可能で、今後エネルギー・環境問題を解決する糸口になる可能性がある。

従来、アパタイト型酸化物イオン伝導体の高いイオン伝導度は、結晶構造中の格子間酸素^[用語3]の存在が要因であると言われてきたが、今回の実験では格子間酸素の存在は確認されず、その代わりにシリコン（Si）空孔があり、結晶構造中に存在する酸化物イオンが特定の方向に広く分布することが高イオン伝導度の構造的要因であることを明らかにした。本成果は、英国王立化学会が発行する材料化学の国際誌Journal of Materials Chemistry. Aに2018年4月16日に先行公開され、電子版と冊子版が刊行予定である。

研究の背景

エネルギー・環境問題を解決するためには、高効率、低予算で安全性の高い次世代のエネルギー源を開発する必要がある。特に固体酸化物形燃料電池は、その中核を担うと期待されている。固体酸化物形燃料電池は高温領域でしか機能しないため、より低温で高効率に動作可能になることが望まれている。そのためには600℃以下の中低温でより高い酸化物イオン伝導度をもつ酸化物イオン伝導体を開発する必要がある。

1995年に中山享教授らは、アパタイト型酸化物イオン伝導体La_9.333+xSi₆O_26+2x/3（La：ランタン、Si：シリコン、O：酸素、xは過剰La量）を発見した^[文献1]。このLa_9.333+xSi₆O_26+2x/3は、中低温で非常に高い酸化物イオン伝導度を示すことから固体酸化物形燃料電池の固体電解質やセンサー、酸素分離膜等への応用が期待されている材料だ。特にLaを過剰にした組成（以下La過剰組成）La_9.333+xSi₆O_26+2x/3は、基本組成La_9.333Si₆O₂₆に比べてより高い酸化物イオン伝導度を示すが、その要因は格子間酸素O_2x/3の存在によるとされてきた。しかしながら、実験的な証拠は確かでなく、そのイオン伝導メカニズムはよくわかっていなかった。その後、2008年に八島正知教授らは高温でMgを添加したLa_9.333Si₆O₂₆の結晶構造と酸化物イオン拡散経路を調べた^[文献2]。また、2013年に福田功一郎教授らは、単結晶X線回折実験で、格子間酸素でなくSi空孔があることを見出した^[文献3]。しかし、X線回折で格子間酸素を検出するのは困難だった。そのため、結晶構造の格子間酸素モデルLa_9.333+xSi₆O_26+2x/3とSi空孔モデルLa_9.333+x (Si_6-3x/4□_3x/4）O₂₆（□：Si空孔）のどちらが正しいのかは議論になっており、イオン伝導メカニズムは未解明のままだった。

研究内容と成果

研究グループは、基本組成であるLa_9.333Si₆O₂₆およびLaを過剰にした組成La_9.565（Si_5.826□_0.174）O₂₆の単結晶を合成した。単結晶中性子回折と単結晶X線回折^[用語4]によりLa_9.333Si₆O₂₆とLa_9.565（Si_5.826□_0.174）O₂₆の結晶構造を解析した。単結晶中性子回折実験には大強度陽子加速器施設J-PARC（ジェイパーク、Japan Proton Accelerator Research Complex）^[用語5]の物質・生命科学実験施設にある特殊環境微小単結晶中性子構造解析装置（SENJU）（図1）を利用した。その結果、過去の多くの文献でその存在が示唆されていた格子間酸素の存在は確認されず、代わりにSi空孔（La_9.565（Si_5.826□_0.174）O₂₆の□で表現）が存在していることを示すことができた。さらに研究グループは、量子化学計算により一般的に不安定であると考えられていたSi空孔が安定に存在しうることも示した。

図1.

大強度陽子加速器施設J-PARCの物質・生命科学実験施設に設置されている特殊環境微小単結晶中性子構造解析装置（SENJU）の（a）外観図、（b）実際の装置、（c）測定した回折写真

イオン伝導度を測定した結果、La過剰組成La_9.565（Si_5.826□_0.174）O₂₆におけるc軸方向（図2）に沿ったイオン伝導度は基本組成La_9.333Si₆O₂₆よりも400℃で26倍高かった。このイオン伝導度向上の理由は、活性化エネルギーの低下に起因することが、イオン伝導度の測定によりわかった。活性化エネルギーの低下は結晶構造内でc軸に沿って直線的に並んだ酸化物イオン（図2中でO4とラベルしている酸化物イオン。3個のLaから成る三角形によってO4は囲まれている。）のc軸方向への空間分布が広がっていることと相関があった。La過剰組成では基本組成に比べて、La三角形の中心に存在する酸化物イオンO4とLaとの距離が短くなってO4が不安定化し、c軸方向にO4の空間分布が広がることで、酸化物イオン伝導の活性化エネルギーが低くなり、高いイオン伝導度を引き起こすことを見出した。

これまで、アパタイト型酸化物イオン伝導体の高いイオン伝導度の要因は格子間酸素であると長い間信じられてきた。今回、様々な文献のデータを整理したところ、本研究はこの定説をくつがえし、「結晶構造中にある酸化物イオンの不安定化によるイオン伝導度向上」という新しい概念が成立することがわかった。この新概念は、酸素（酸化物イオン）の高精度の構造情報を正確に引き出すことができる単結晶中性子回折法によって、初めて明らかにすることができた。

図2.

単結晶中性子回折法で明らかにしたアパタイト型酸化物イオン伝導体La_9.333Si₆O₂₆およびLa_9.565（Si_5.826□_0.174）O₂₆の結晶構造と高いイオン伝導度発現の要因

今後の展望

アパタイト型酸化物イオン伝導体が示す高いイオン伝導度の要因が明らかになったことで、今後のアパタイト型酸化物イオン伝導体の開発が促進され、革新的な燃料電池やセンサー、酸素分離膜などの開発につながると期待される。また、今回判明したイオン伝導に関与する酸化物イオンの不安定化によってイオン伝導の活性化エネルギーが低下するという新しいコンセプトは、今後のイオン伝導体全般の開発に大きく寄与する概念だ。

論文情報

掲載誌 :	Journal of Materials Chemistry A
論文タイトル :	High oxide-ion conductivity by the overbonded channel oxygens in Si-deficient La9.565（Si5.826□0.174）O26 apatite without interstitial oxygens
著者 :	Kotaro Fujii, Masatomo Yashima,* Keisuke Hibino, Masahiro Shiraiwa, Koichiro Fukuda, Susumu Nakayama, Nobuo Ishizawa, Takayasu Hanashima and Takashi Ohhara（* 問い合わせ先著者）
DOI :	10.1039/C8TA02237B

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要点

• 電力の安定供給に欠かせない、電力ネットワークの発電機群の同期現象を世界で初めて理論解明
• ネットワークの対称性が発電機群を同期させることを証明し、電力ネットワークの集約モデルを構築。発電機群の振る舞いの効率的解析、制御系の最適設計が可能に
• 再生可能エネルギーの大量導入にも耐えうる電力網設計への発展に期待

概要

東京工業大学 工学院 システム制御系の石崎孝幸助教と井村順一教授は、ノースカロライナ州立大学のNSF ERC FREEDMシステムセンター^[用語1]のアラーニャ・チャクラボッティ准教授との共同研究で、電力ネットワークのモデリング・解析・制御に関する一連の研究成果をグラフ理論^[用語2]で検討し、ネットワーク結合された発電機群の同期^[用語3]を実現するための基本原理を明らかにしました。この原理に基づき、送電網で複雑に結合された発電機群の振る舞い（回転子の位相角や連結点の電圧値など）を効率的に解析・制御できる、電力ネットワークの集約モデル^[用語4]を構築する手法を世界に先駆けて開発しました。

日本では太陽光発電など再生可能エネルギーによる発電の大量導入が見込まれています。これに伴う課題として、再生可能エネルギーは、天候や気候といった気象条件の変化で発電量が不規則に変動するため、電力系統に組み込まれた際に、電力供給の安定性を損なうと考えられてきました。

発電機群の回転子の位相角が揃う「同期現象」の解析は、電力の安定供給を実現するために不可欠です。再生可能エネルギーの普及が進むと、火力発電など従来型発電機群の同期現象を詳細に解析する必要性はますます高まると予想されます。しかし、これまでの発電機群の同期現象の解析は、数値シミュレーションによるものが主流でした。理想的な送電ネットワークと発電機群の正確な同期について、その原理を理論的に明らかにした研究は、今回が世界初といえます。

本研究では、グラフ理論におけるネットワークの対称性（グラフの自己同型性）^[用語5]が発電機群の同期を特徴づけることを理論的に証明しました。さらに、この送電網の解析に基づき、オームの法則やキルヒホッフの法則^[用語6]などの物理法則に従う電力ネットワークの集約モデルの構築手法を開発しました。

本成果は、再生可能エネルギーの送電網への大量導入によりさらなる複雑化が予想される将来の電力システムに対応し、電力を安定供給するための解析・制御手法を開発する基盤として、その発展が期待されます。

本研究成果は、2018年4月26日（日本時間）に米国電気電子学会誌「Proceedings of the IEEE」のオンライン速報版で公開されました。

本成果は、以下の事業・研究領域・研究課題によって得られました。

研究の背景

火力発電所など複数の発電機群の回転子の位相角が揃う「同期現象」は、電力の安定供給に深く関係することが知られています。具体的には、ある発電機が同期しなくなると、その発電機や周辺の発電機は安定に運転することができなくなり、最悪の場合、停電などの重大な事象が引き起こされます。このような観点から、電力システムにおける発電機群の同期現象の解析は非常に重要でした。

特に今後、太陽光発電など再生可能エネルギーの大量導入を見据える日本においては、効率的な発電・送電に関わる同期現象の解析の必要性はこれまで以上に高まることが予想されます。再生可能エネルギーは、天候や気候といった気象条件の変化によって発電量が不規則に変動してしまい、発電機群の同期を維持することがより難しくなると予想されるためです。

発電機群の同期現象の解析は従来、数値シミュレーションに基づくアプローチが主流でした。どのような送電ネットワークを構築すれば発電機群が適切に同期するか、その原理を理論的に明らかにした研究はこれまでにありませんでした。

研究成果

本研究では、電力ネットワークのモデリングや安定性解析、安定化制御などに関する一連の研究成果を、グラフ理論という数学理論の観点から検討しました。グラフとは、頂点と辺で構成されるネットワーク構造の概念です。これを電力ネットワークに当てはめると、連結点はグラフの頂点として、連結点の間を結ぶ送電線はグラフの辺として表現できます。解析の結果、グラフ理論におけるネットワークの対称性が、送電網と一体となった（ネットワーク結合した）火力発電所の発電機群の同期を実現する基本原理であることを明らかにしました。

さらに、この基本原理に基づき、複雑にネットワーク結合された発電機群の振る舞い（回転子の位相角や連結点の電圧値など）を効率的に解析・制御するための新たな電力ネットワークの集約モデルの構築手法を世界に先駆けて開発しました。

送電網でネットワーク結合された発電機の振る舞いは、微分方程式と代数方程式をまとめた複雑な方程式（微分代数方程式）により表現されます。このうち、微分方程式はニュートンの運動の第二法則から導かれる“発電機の時間変化”を表現し、代数方程式はオームの法則やキルヒホッフの法則から導かれる“送電網の連結点における電力バランス”を表現します。

この微分代数方程式の解析は、Kron縮約（Kron Reduction）と呼ばれる簡略化手法によって、数学的に等価な微分方程式モデル（Kron縮約モデル）に変形して行われることが一般的でした。しかし、このような既存のアプローチでは、連結点の電圧を表す変数を削除することにより、送電網を表す代数方程式を消去してしまいます。すなわち、Kron縮約モデルは、オームの法則やキルヒホッフの法則などの物理法則を反映した送電網のネットワーク構造が直接的には見えない形式で表現されてしまいます。このため、既存のアプローチは、送電網のネットワーク構造と発電機群の同期現象の関係を解析するのに不向きでした。

これに対して、本研究ではグラフ理論に基づき、代数方程式に含まれる送電網のネットワーク構造を対称性の観点から解析しました。代数方程式を消去しないで、送電網の連結点の電圧の同期にも着目して発電機の振る舞いを解析した結果、送電網の対称性（図1）が発電機群の同期を実現する基本原理であることを明らかにしました。

さらに、同期している発電機群とそれらを結合する送電網を同時に集約するという新たな着想を加え、数学的にも物理的にも妥当な集約モデルを構築できました（図2）。従来の集約モデルは連結点の電圧変数が消去されたKron縮約モデルから構築されていたため、現実の電力ネットワークにおいて成り立つ物理法則が反映されていませんでした。本成果は、これまで数学寄りの観点から研究されてきた集約という概念を、電力ネットワークという物理システムにいかに適用すべきかを真に考えることよって実現されたといえます。

今後の展望

本成果は、大規模で複雑な電力システムに対応し、電力の安定供給を実現するための解析・制御手法を開発する基盤として、その発展が期待されます。

今後は、コンバータなどを含めたより複雑な電力システムへの展開や、発電機群の同期現象を近似的に解析する理論の構築を目指します。

論文情報

掲載誌 :	Proceedings of the IEEE
論文タイトル :	Graph-Theoretic Analysis of Power Systems
著者 :	Takayuki Ishizaki, Aranya Chakrabortty, Jun-ichi Imura
DOI :	10.1109/JPROC.2018.2812298

• プレスリリース 電力ネットワークの同期は対称性がカギ ―再エネ普及時の安定供給につながる、世界初の理論解明―
• 井村研究室
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東京工業大学は、指定国立大学法人としての使命を実現するため、超スマート社会（Society 5.0）^※の実現を推進する「超スマート社会推進コンソーシアム」を設立し、参加機関と連携して人材育成から研究開発までを統合した、新たな次世代型社会連携教育研究プラットフォームを構築します。

従来の共同研究や社会実装を目的としたコンソーシアムとは異なり、オープンエデュケーションとオープンイノベーションの融合を目指しています。今後参加機関を募集し、2018年10月にコンソーシアムを発足する予定です。

本コンソーシアムの趣旨・目的

超スマート社会推進コンソーシアムは、来たる超スマート社会を支えるリーダーを養成するために、人材育成から研究開発までを統合した次世代型社会連携教育研究プラットフォームを、産官学が連携して共創することを目的として設立するものです。具体的には、以下の6項目を本コンソーシアムの目的に掲げています。

（1）

民間企業、政府系団体、アカデミアなど多様な職種・業種間の議論の場を提供し、超スマート社会の実現を産官学が連携して推進すること

（2）

超スマート社会を担う人材を育成するため、産官学が協同で次世代の体系的な教育カリキュラム・教育連携体制を創出すること

（3）

超スマート社会の実現に必要なサイバー空間とフィジカル空間を架橋・融合する教育プログラムを設計し、参加機関の担当者が直接人材育成に携われる機会を提供すること

（4）

超スマート社会時代の企業の人材戦略と学生の学修内容が整合する新たな就業体験（インターンシップ）および就職支援のあり方を提案・実現すること

（5）

企業の人材育成方針を踏まえ、次世代を担うエリート社員や新人社員教育のために多様なリカレント教育プログラムを設計し提供すること

（6）

超スマート社会の構築に必要となる多様な知識・技術・分野に精通した大学教員がコーディネートすることで、教員と複数の参加機関を含めた異分野融合型共同研究を促進すること

本コンソーシアムの組織構成と参加機関との関係

超スマート社会推進コンソーシアムは、コンソーシアム全体の運営を担う全体運営会議に加え、目的（1）を実施する超スマート社会推進委員会、目的（2）から（5）を実施する社会連携教育運営委員会、目的（6）を実施する異分野融合研究推進委員会から構成されています。

本コンソーシアムに参加する東工大の主な教員

本コンソーシアムには、東工大の4つの学院（理学院、工学院、情報理工学院、環境・社会理工学院）、および科学技術創成研究院から多数の教員が参加します。教員の研究分野は、超スマート社会の実現に必要となる量子科学、サイバー空間、フィジカル空間の全ての分野を網羅しており、民間企業等は本コンソーシアムに参加することで超スマート社会の実現に必要となる技術を先取りできます。また参加機関のニーズに応じて、異分野を融合させた研究チームを構成することで、参加機関と東工大が連携して社会貢献を推し進めます。

※

超スマート社会（Society 5.0）：サイバー空間（仮想空間）とフィジカル空間（現実空間）が通信ネットワークを介して高度に融合されたシステムに、量子コンピュータと人工知能（AI）から成る頭脳を投入することで実現される、経済発展と社会的課題の解決を両立する、人間中心の社会（Society）を指します。

• プレスリリース 超スマート社会推進コンソーシアムを設立 ―超スマート社会次世代人材育成への新しい社会貢献を共創―
• 東京工業大学 超スマート社会推進コンソーシアム

「皆さんの『ヘンリー五世指数』はどのくらいでしょう」。コーディネーターであるリベラルアーツ研究教育院の谷岡健彦教授の問いかけで、ワークショップ参加メンバーの自己紹介がスタートしました。

2018年2月8日～3月8日に大岡山キャンパス西9号館で開催された全5回のワークショップは、昨年の『マクベス』に続く「声に出してシェイクスピア」シリーズの第2弾、史劇編としては第1作にあたります。このシリーズは、レクチャーで学び、自ら声に出して読み、さらに演じるという一連の流れで作品の魅力に迫っていくものです。

今回は、東工大生、教職員、近隣住民を含め39名の参加者が、演劇経験の有無、年齢、性別を問わず、歴史劇『ヘンリー五世』を存分に楽しみました。第1回から第4回にかけては、リベラルアーツ研究教育院の小泉勇人准教授によるシェイクスピアの映画化をめぐってのレクチャーと、俳優の下総源太朗氏のナビゲートによるワークショップの2部編成で行われ、最終回となる第5回は本ワークショップの集大成として発表会を開催しました。

各回のレクチャーでは、『ヘンリー五世』の位置づけ、映画化「オリヴィエ版」と「ブラナー版」の二つの比較などについて考察しました。また、声の強弱やリズム感の指導を受けながら英語での朗読も行われ、参加者から喜ばれました。

また、4チームに分かれてのワークショップでは、原作から抜粋されたテキストを、映画の予告編のようなインパクトのある作品を目指し、10分ほどに再構成していきました。主軸としたのは、ヘンリー五世が仲間を鼓舞するシーンで有名な「クリスピアン・スピーチ」です。下総氏のアドバイスによって平板だった芝居が活き活きとしたものに変化し、参加者は芝居の演出の面白さを実感したようです。

そして、最終回の、聴衆を招いての発表会では、チームごとのユニークな演出による作品が上演されました。いずれも、わずか4回のワークショップで作られたものとは思えない完成度で、講師からも聴衆からも高い評価を得ました。

発表会が終わった後には、参加者から「あまり馴染みのない作品でしたが、想像以上に個性的な登場人物が多数登場し、参加メンバーのキャラクターをうまく活かせました」「やはり、声に出して演ずるための作品ですね」「開催時間以外にも連絡を取り、脚本に手を入れるのは大変でしたが、楽しかったです」といった感想を聞くことができました。

下総氏は2018年5月17日（木）からの新国立劇場での『ヘンリー五世』の出演が決定しています。また、5月28日（月）には東工大でこの上演作品をめぐるシンポジウムを開催する予定です。

「声に出してシェイクスピア」シリーズは、第3弾の検討が始まりました。リベラルアーツ研究教育院が提供する、東工大の伝統あるシェイクスピア学が新たな展開を迎えます。今後のワークショップにも、ぜひご期待下さい。

• 外国語便りvol.2（2018年2月発行）掲載記事「声に出してシェイクスピア―悲劇編その１―『マクベス』
• ヘンリー五世 新国立劇場

平成29年度「東工大の星」支援（英語名称：Support for Tokyo Tech Advanced Researchers【STAR】）の採択者2名が決定しました。

「東工大の星」支援とは、東工大基金を活用し、将来、国家プロジェクトのテーマとなりうる研究を推進している若手研究者や、基礎的・基盤的領域で顕著な業績をあげている若手研究者へ大型研究費の支援を通じて、次世代を担う本学の輝く「星」を支援するものです。

「東工大の星」支援の概要

第5回目の今回は、2名の「星」が学長及び研究・産学連携本部長の協議により選考されました。

所属部局	担当系	職名	氏名
生命理工学院	生命理工学系	准教授	山田 拓司
科学技術創成研究院	化学生命科学研究所	助教（受賞当時、現・准教授）	横井 俊之

• 山田研究室
• ナノ空間触媒研究ユニット
• 平成28年度「東工大の星」支援STAR　採択者決定｜東工大ニュース
• 平成27年度「東工大の星」支援STAR　採択者決定｜東工大ニュース
• 平成26年度「東工大の星」支援STAR　採択者決定｜東工大ニュース
• 平成25年度「東工大の星」支援STAR　採択者決定｜東工大ニュース
• 研究者支援｜基金による支援事業｜東工大への寄附
• 「東工大の星」支援【STAR】｜賞・支援事業｜東京工業大学 研究・産学連携本部

2017年10月28、29日の2日間、米国スタンフォード大学のデザインスクール（Hasso Plattner Institute of Design at Stanford University、通称「d.school」）の講師3名のファシリテーションによるワークショップ「d.school comes to Tokyo Tech （d スクール カムズ トゥー トーキョーテック）2017」を開催しました。本ワークショップは2013年から毎年開催しており、今回で4回目となります。参加者は、本学 グローバルリーダー教育院（以下、AGL）の所属学生に加え、東京大学、一橋大学、大阪大学、東京外国語大学、慶應義塾大学の学生の計40名の学生が参加しました。

ワークショップ概要

• ファシリテーター ： 昨年に引き続き、トーマス・ボース氏、デイヴィット・ジャンカ氏、スコット・ウィットフト氏

• 使用言語 ： 英語

参加者は応募者約68名から、多様性と英語力を考慮し40名を選抜しました。 40名の「出身大学別」「男女別」「大学院生・学部生別」「日本人学生・海外学生別」「専攻別」の内訳は下記の通りです。

東京には国内、海外を含め、毎年数百万人レベルの人々が訪れます。3年後の2020年には東京オリンピックも開催され、より多くの海外旅行者が東京を訪れることと思います。海外からの旅行者は、東京で、どんな経験をしたいのでしょうか？初めての観光客は有名な場所を訪れたいでしょうし、日本文化をより味わいたい人もいるでしょう。また、学生や研究者など勉学に励みたい人もいるでしょうし、仕事で成果をあげたい人もいるでしょう。東京への訪問者は何を求めているのでしょうか。新たな体験を作り出す余地はあるのでしょうか。将来、東京を訪れる意味を再考してみてはどうでしょうか。また、東京に住んでいる人は、ホストとしての役割を改めて考えてみませんか。

ワークショップの様子

2人1組になって、相手の財布の中身を見せ、その理由や意味を説明してもらい、相手の興味や考えを理解する（共感を探る練習）。

今回のテーマである「海外旅行者の東京体験を再設計する（Redesign the Tokyo Visitor Experience!）」では、海外から東京に来た渡航者のニーズや思いを掘り起こし、東京での体験を再設計することを目的としています。学生は4人1組、10グループに分かれて取り組みます。

自由が丘、代官山、渋谷、大井町など海外からの渡航者がいそうな町に行き、東京での新たな体験について質問します。初対面の人に、こちらの意図を説明し、協力してもらうのですが、かれらの本音を引き出し、empathize（共感）に持っていくのは簡単ではありません。

インタビュー結果をもとに、チーム内でインタビュー結果の解釈・考察を共有し、課題を設定します。何が問題になっているのか、解決できるとどうなるのかをディスカッションしていきます。

課題を解決するアイデアをできるだけ多く出します。ここでは、実現性や技術的課題はあまり考慮する必要はありません。できるだけ多く案出し、メンバーの投票によってインパクトのあるアイデアを選び出します。

上記で選定したアイデアを形にして可視化します。模造紙、ボール紙、モール、割り箸などを使って作っていきます。そのアイデアを実際に使うシーンを想定し、誰がどのように使い、どのような効果があるのかを中心に考えます。

試作品（サービス）を他者に試してもらい、思索の評価とフィードバックをもらいます。学内外の学生や社会人にテスターをお願いしました。1チームにつき、3～4人のテスターの方から試作品のフィードバックをもらい、そのフィードバックから「ニーズのメカニズム」を検討し、プロトタイプの変更を行います。最終的に、修正したもの（サービス）を寸劇スタイルで発表します。参加した他の学生や講師から、疑問点、さらなる改良点等のコメントをもらいます。

参加者のコメント

※

D＝博士後期課程、M＝修士課程、B＝学士課程

グローバルリーダー教育院 山田圭介特任教授のコメント

デザイン思考とAGL山田道場

AGLには、選抜試験をクリアした学生が、「リーダーシップ」を身につけるための環境である「道場」に所属します。在籍する学院・系・コースにおける専門分野の高度な知識や能力を修得しつつ、「道場」で、志向や専門分野を異にする学生同士でのディベー卜やグループワークを重ねていくことで、「自主性」を核とするマインドセットを養い、実社会において自身の価値となる発想力や実践力、そして、いかなる場面でも応用の利く対話カや合意形成力を身につけます。

「デザイン思考」は、イノベーションを生み出す「ハウ・ツー」として紹介されたり、理解されたりしているかもしれません。特に「emphasize（共感） - define（問題定義） - ideate（創造）- prototype（プロトタイプ） - test（テスト）」の5 ステップを踏襲することに注目が集まりがちですが、この5 ステップに新規性があるわけではなく、むしろ、新製品開発や新規市場開拓を行っている方は意識せずとも行っている「当たり前」のステップです。

デザイン思考の根幹は、自分は新たな価値を創出できる、という認識を持つこと（マインドセットの構築）と、ニーズを構築する「理由」を探り出す能力の醸成にあり、そこには、論理性は勿論、さらに論理を超えた飛躍力が求められます。

• Creative Confidence（クリエイティブ コンフィデンス） ： 「新たなアイデア（解決策）を出せる」という個人のマインドセットの構築
• User Centric（ユーザー セントリック） ： ユーザーのニーズの「理由」を抽出し課題を設定する考え方と能力の醸成

新たな価値を生み出すためにリーダーシップを重視する山田道場では、その基礎となるコンセプトを体に染み込ませることが重要と考えています。「課題設定」「発想」「仮説検証」を繰り返す「デザイン思考」は格好の題材です。

山田道場では、本ワークショップ以外にも、マクロ的アプローチによる「政策立案シミュレーション」、ウェブ開発をツールにする「プログラミング・ブートキャンプ」、スキャニングと強制発想という手法をとる「未来洞察」、視点を変え発想力を呼び起こす「EGAKU」、そして、それらの要素を使いこなし、課題設定と仮説検証を繰り返し、事業の価値を作り出す「リーン・ローンチパッド」、などのワークショップ群を用意し、所属学生が、自分独自の「リーダーシップ」を身につけられる環境を用意しています。

• デザイン思考ワークショップ d.school comes to Tokyo Tech｜国際交流TOPICS ｜国際交流
• スタンフォード大学デザインスクール講師による「デザイン思考」講演会 開催報告｜東工大ニュース
• グローバルリーダー教育院（AGL）
• 山田道場の概要｜グローバルリーダー教育院（AGL）
• 道場activity｜グローバルリーダー教育院（AGL）

4月19日、東京工業大学附属図書館2階の学習スペースにて、東工大の支援のもと、スーパーサイエンスハイスクール（SSH）^※1プログラムの海外交流事業の一環として数学のワークショップが開催されました。

本ワークショップは、高大接続教育^※2の授業を能動的学習（アクティブ・ラーニング）方式で行うだけでなく、さらにそれを英語で行うという先進的な試みです。

4回目の開催となる本年度は、タイ国プリンセス・チュラポーン・サイエンス・カレッジ・チェンライ校から12名、および東京学芸大学附属高校から13名、合計25名の高校生が参加し、本学 理学院 数学系の山田光太郎教授によるワークショップ「レッツ カウント（Let's count）!」が行われました。

まず「数学」とはなにかを問うことから始まります。数学の研究とは、誰も知らない「定理」を見つけるということです。たくさんの定理や事実のなかで、日本とタイの高校生たちはどのようなものを知っているのかを振り返り、高校で学ぶ数学は1,000年以上も前に先人たちが積み上げてきたものであることを確認しました。

そして本題である「ものを数えること」に移ります。山田教授はりんごとデコポンを取り出してテーブルの上に置き、「テーブルの上にはいくつあるか」と問いました。すると「全部で12個」、「6個のりんごと6個のデコポン」、「2種類の果物」など、答えが分かれました。このように、問の答えは「何を同じものとみなすか」によって変わるのです。

続いて、座標平面上の円について考えました。座標平面の上に円は無限個存在しますが、そのうちのひとつを決定するにはどのような情報を与えればよいのでしょうか。同じテーブルの生徒同士で議論し、中心と半径を与えればよいという結論を導きました。中心は座標を表す2つのパラメータ、半径はひとつのパラメータを与えればよく、円をひとつに決定するために必要な情報は3つのパラメータであるということがわかりました。すなわち、座標平面上の円を数えるには、3次元の情報が必要であるということです。

さらに、その中で合同な円を同じものとみなすのに必要な情報は何次元か、相似な円を同じものとみなすと必要な情報は何次元か、みんなで考えました。再び高校生の議論は白熱し、それぞれ1次元、0次元という答えにたどり着きました。

ついで、話題は円から三角形に移行します。座標平面の上の三角形を決定するには何次元の情報が必要か、その中で合同な三角形を同じものとみなすと何次元か、相似な三角形を同じものとみなすと何次元か、みんなで議論しました。問題設定が複雑になったため、円のときよりも高校生たちは頭を悩ませていましたが、知恵を出し合って議論を進めてゆくうちに、それぞれ答えを導くことに成功しました。三角形を決定するには3つの頂点を決めればよく、各頂点はその座標を表す2つのパラメータで決定するため、全部で6次元の情報が必要です。

• 高大連携授業、タイと日本の高校生による「2進法ワークショップ」を開催｜東工大ニュース
• スーパーサイエンスハイスクール（SSH）｜科学技術振興機構
• プリンセス・チュラボーン・サイエンス・カレッジと交流事業｜東京学芸大学附属高等学校
• 研究者詳細情報（STAR Search） - 山田 光太郎 Kotaro Yamada

要点

• 固体基板上のナノギャップ電極と剛直分子ワイヤで長距離共鳴トンネル現象を観察
• 4ナノメートルを超える分子ワイヤの共鳴トンネル現象を室温で世界で初めて確認
• 1つの分子で電気信号をON/OFFできる分子共鳴トンネルトランジスタ開発に道

概要

東京工業大学 科学技術創成研究院／元素戦略研究センターの真島豊教授と東京大学 大学院理学系研究科の中村栄一特任教授、神奈川大学 理学部の辻勇人教授の研究グループは、室温（27℃）での分子ワイヤの長距離共鳴トンネル現象^[用語1]を世界で初めて確認した。

固体基板上のナノギャップ電極のギャップ間に剛直な構造の分子ワイヤを導入した素子の微分コンダクタンス^[用語2]のピーク電圧の観察から、このギャップ間の電気伝導が分子ワイヤの共鳴トンネル現象で説明できることを明らかにした。これは、1つの分子で電気信号をON/OFFできる分子共鳴トンネルトランジスタなどへの応用を可能にするものだ。

今回用いた分子ワイヤは、4.3ナノメートルの長さを有する炭素架橋分子ワイヤ（COPV6）^[用語3]と呼ばれる構造のπ共役系分子^[用語4]で、微分コンダクタンスのピークは、この分子の最高被占有軌道（HOMO）^[用語5]とHOMO-1、最低空軌道（LUMO）^[用語5]とLUMO+1のそれぞれの軌道に対応していることを確認した。

本成果は、半導体量子井戸構造の量子化準位において観察される共鳴トンネル現象が、4ナノメートルを超える分子ワイヤのエネルギー準位でも実現できることを示唆している。今後、分子構造や素子構造を最適化することで、分子軌道を電界変調する分子共鳴トンネルトランジスタの実現が期待できる。

この研究では、剛直分子ワイヤを東京大学と神奈川大学で合成し、長距離共鳴トンネル現象を東京工業大学が確認した。米国の科学誌「ACS Omega（エーシーエスオメガ）」に、5月11日にオンライン公開された。

研究成果

発光材料や電子材料として、有機エレクトロニクスの研究に長年用いられているオリゴフェニレンビニレン（OPV）は柔らかい分子ワイヤだ。一方、辻教授や中村特任教授らが開発した炭素架橋オリゴフェニレンビニレン（COPVn）は、炭素原子を用いてOPV骨格を架橋した剛直平面構造を有するπ共役分子ワイヤである。このような剛直分子ワイヤは、最高被占有軌道（HOMO）と最低空軌道（LUMO）間のエネルギーギャップ（HOMO-LUMOギャップ）をユニット数で制御でき、剛直性に起因してエネルギー準位が揺らがないために共鳴トンネル現象が観察されると予想されていた。

固体基板上に分子ワイヤを実現するためには、分子ワイヤの長さに合致したギャップ長を持つナノギャップ電極を用意する必要がある。真島教授らは、これまで電子線リソグラフィという手法で25ナノメートルのギャップ長を有する初期金電極構造を作製し、その表面にナノスケールの無電解金めっき（ELGP）^[用語6]を行うことにより、めっきの自己停止機能^[用語7]でギャップ長を分子長に合わせて無電解金めっきナノギャップ電極を高収率に作製できる手法を開発してきた。この無電解金めっきナノギャップ電極は、ナノギャップ電極として極めて安定な構造を有する。

走査電子顕微鏡（SEM）で、図1にあるような4ナノメートルのギャップ長を有するナノギャップ電極構造を観察した。このナノギャップ電極を有する基板を、両末端にチオール基を有するCOPV6分子溶液中に浸漬して、ギャップ間に分子ワイヤを吸着させる。ギャップ間に分子ワイヤが吸着すると、電流―電圧特性において電流が流れなかった素子に電流が流れるようになる。

ナノギャップ電極間に分子ワイヤが片側のみ化学吸着した状態（図1中に概略図）で、電流―電圧特性を測定したところ、図1に示すような4つの微分コンダクタンスピークを含む電流―電圧特性を低温（9K）で繰り返し観察できた。さらに、室温においても似通った微分コンダクタンスピークを観察できた。

この現象を解析したところ、図2（c）に示すようなバンド図となっていることが明らかになった。これは、分子ワイヤの分子軌道エネルギー準位（HOMMO-1、 HOMO、 LUMO、 LUMO+1）と左側の金電極のフェルミエネルギーが-1.41 V、 -1.16 V、 1.19 V、 1.41 Vで、それぞれ同じレベルに揃った時に共鳴トンネル現象が起き、分子軌道エネルギー準位を介して、左側の金電極に電子が共鳴トンネルし、微分コンダクタンスがピークになる（図1）。

背景

分子トランジスタは、化学合成により一意性のある数ナノメートルサイズのπ共役分子を半導体材料として用いるため、5ナノメートル以下の構造ゆらぎの無い次世代トランジスタとして期待されている。これまでナノギャップ電極は、エレクトロマイグレーション法などを用いて作製されてきたが、電極構造が安定しないため、極低温での特性の報告があるものの、室温動作は難しかった。共鳴トンネル現象は、量子井戸の準位に相当する分子軌道を介したトンネル現象として、本研究グループも含めて報告していたが、より高度な優れた性能としてのトランジスタ動作が期待できる長距離共鳴トンネル現象は、これまで確認されていなかった。

研究の経緯

無電解金めっきナノギャップ電極に、剛直分子ワイヤを化学吸着し、電流ー電圧測定を行ったところ、分子ワイヤのエネルギー準位を介した長距離共鳴トンネル現象として説明でき、室温でも動作することを明らかにした。

本研究は、文部科学省「元素戦略プロジェクト＜研究拠点形成型＞」（研究総括：細野秀雄 東京工業大学 科学技術創成研究院／元素戦略研究センター 教授）の一環として行われた。

今後の展開

固体基板上で安定に動作する分子共鳴トランジスタの実現を目指す。真島研究室では最近、無電解めっき技術を用いてナノギャップ電極のギャップ長を分子長にあわせて制御し、ゲート変調を可能とするナノギャップ電極を作製する技術を開発している。このナノギャップ電極間に分子ワイヤを挿入したトランジスタ構造を作製し、1つの分子で電気信号をON/OFFできる分子共鳴トンネルトランジスタを実現していきたい。

論文情報

掲載誌 :	ACS Omega
論文タイトル :	Coherent Resonant Electron Tunneling at 9 and 300 K through a 4.5 nm Long, Rigid, Planar Organic Molecular Wire
著者 :	Chun Ouyang, Kohei Hashimoto, Hayato Tsuji, Eiichi Nakamura, and Yutaka Majima
DOI :	10.1021/acsomega.8b00559

• プレスリリース 分子ワイヤの長距離共鳴トンネル現象を室温で確認 ―分子共鳴トンネルトランジスタの実現に期待―
• 真島研究室 ―研究室紹介 #60―
• 真島・東（康）研究室
• 研究者詳細情報（STAR Search） - 真島豊 Yutaka Majima
• 東京工業大学 元素戦略研究センター
• 東京工業大学 科学技術創成研究院（IIR）
• フロンティア材料研究所
• 物質理工学院 材料系
• 研究成果一覧

科学技術創成研究院 先進エネルギー国際研究（AES）センターは、「AES News」No.13 2018春号を発行しました。

AESセンターは、従来の大学研究の枠組みを越えて、企業・行政・市民などが対等な立場で参加する「オープンイノベーション」プラットフォームを推進しています。ここでは、低炭素社会実現のための研究プロジェクトを創生し、社会実装することをその大きな目的の一つとしています。

季刊誌「AES News」は、本センターの活動をより多くの方々にご理解いただき、また、会員および本学教職員の連携を深めるため、年4回発行しています。

ニュースレターの入手方法

• 東京工業大学科学技術創成研究院 先進エネルギー国際研究センター
• ニュースレター「AES News」No.12 2018冬号発行
• ニュースレター「AES News」No.11 2017秋号発行

情報理工学院 数理・計算科学系の松岡聡特任教授が、米国計算機学会（ACM）より2018年高性能並列分散計算アチーブメント アワード（2018 HPDC Achievement Award、以下HPDCアチーブメント アワード）を受賞しました。

HPDCアチーブメント アワードは、高性能並列分散計算の分野における、博士後期課程学生を始めとする若い世代の貢献意識を高め、また、コミュニティのイメージ向上に顕著な貢献をしたことに対して与えられる賞です。また、ACM HPDCは最も査読レベルの高い国際会議としても知られています。

今回の受賞は、松岡教授の並列および分散システム用の高性能システムおよびソフトウェアツールの設計、実装、および応用に関する先駆的な研究に対して、授与されました。

2018年6月11日（月）から15日（金）にかけて米国で開催される第27回HPDC国際シンポジウム（ACM HPDC2018）にて、受賞式と記念講演が予定されています。

松岡教授からのコメント

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