覚醒プロジェクト

「覚醒プロジェクト」PMに聞く

「まだ誰もやっていないことに挑戦を」覚醒PM・北陸先端大の谷池俊明教授

国立研究開発法人産業技術総合研究所（産総研）による若手ディープテック研究者を支援するプロジェクト「覚醒プロジェクト」が、2024年度の研究実施者を募集している。学士取得から15年以内の若手研究者を対象に独創的な研究開発テーマを募集し、採択された研究者には300万円の支援や産総研の最先端設備、プロジェクトマネージャー（PM）による伴走などが提供される。応募は5月7日まで、同プロジェクトの公式サイトで受付中だ。
材料・化学分野のPMとして採択者の支援に当たる北陸先端科学技術大学院大学教授の谷池俊明氏に、材料分野におけるイノベーションのトレンドと応募者への期待を聞いた。

北陸先端科学技術大学院大学 教授
谷池俊明氏

2004年日本学術振興会特別研究員。2006年東京大学大学院理学系研究科博士課程を修了後、北陸先端科学技術大学院大学の助教に着任。2013年より北陸先端科学技術大学院大学の准教授として研究室を主宰。2020年より教授, マテリアルズインフォマティクス国際研究拠点長を兼務し、現在に至る。主に、触媒や高分子などを対象としたハイスループット実験技術の開発や、ハイスループット実験と機械学習を併用した大規模な材料探索に取り組んでいる。

最小投資でのマテリアルイノベーションを追求

——谷池先生のご専門と、最近の材料分野のトレンドについてご紹介いただけますか。

谷池　私たちの研究テーマは、「最小投資でのマテリアル・イノベーションを追求する」ということです。

　他の自然科学の分野でも基本的に同様だと思いますが、材料分野の研究では1人の先生が過去の経験や勘、センスによって立てた仮説を学生やスタッフが一生懸命実験して分析し、その仮説をどんどん良くしていくという、仮説検証のサイクルに従うのが一般的です。この仮説検証サイクル自体は自然科学に不可欠な方法ですが、2つ課題があると考えています。1つは地球規模の大きな課題において、これまでにない解決策を考えるときに、これまでと同じように経験と勘に頼った仮説立案で果たして十分なのか？ という疑問です。仮説を立てられるセンスを身につけるためには長い期間が必要です。もう一つは、1つ1つの研究レベルで見たときには、秤量して合成し、精製して分析、後片付けするといった一連の実験を繰り返す検証作業に時間がかかるということです。

　そこで私たちの研究室では、検証のマンパワーと仮説立案のセンスに過度に依存した仮説検証サイクルからの脱却を目指しています。人、時間、資金のすべてにおいて最小投資のマテリアル・イノベーションを起こす方法を研究しているわけです。

谷池氏の研究内容（提供資料）

——そのために開発されたのが、「ハイスループット実験装置」というわけですね。

谷池　そのとおりです。ハイスループット実験とは、データの実験時間あたりの回転数が従来法と比べて非常に高い実験のことです。例えば触媒の場合だと私たちは20並列で実験しています。反応条件もさまざま変えて実験をするので、20種類の触媒に対して200の反応条件、合計4000パターンくらいの実験を1日で回します。

　私は実験だけでなくシミュレーションも用いますが、第一原理計算のようなシミュレーションは計算可能な時間とサイズのスケールに限界があります。例えば、量子化学計算を使う場合、サイズはせいぜい10nm（ナノメートル）で、時間はせいぜいミリ秒、あるいはマイクロ秒です。そのため、シミュレーションよりも実験が主な手段になります。

ハイスループット実験の概要（提供資料）

——先生が取り組んでいる「マテリアルズ・インフォマティクス」についてもご説明いただけますか。

谷池　ハイスループット実験によって得られた非常に多くのデータを人間が見て、そこから経験則を取り出すにはとても時間がかかります。そこで、機械学習などのAI技術を使って仮説を抽出する取り組みが進んでいます。こうしたデータ駆動型の材料科学を「マテリアルズ・インフォマティクス」と呼びます。その狙いは、人間には理解できない複雑性を機械に学ばせることで、材料開発を加速することです。

　マテリアルズ・インフォマティクスは2010年ごろに誕生しましたが、数年経つと機械学習に必要な学習データが質・量ともに足りないことが明らかになりました。文献データを拾ってきても、それぞれの研究者が独自の方法で独自の興味を追っており、その中で良いデータだけを公開しているためです。そこで私たちの研究室ではハイスループット実験装置を自ら作り、自ら高品質なデータを大量に生み出して、材料探索を進めています。

　この分野でのトレンドは大きく2つあり、1つは標準的なデータプロトコルを作って共有し、最終的にビッグデータを目指すというもの。もう1つは、研究室でハイスループット実験を実施し、データを自分たちで取るというものです。この場合、もっともコストのかかる実験のコストをどこまで下げられるかがカギになります。ロボットを使って実験を自動化し、得られた結果に基づいて次の条件を決めて、ロボットが勝手に動く——そうしたクローズドループを実現するのが最先端の取り組みですね。民間企業の研究においても、自動化あるいはハイスループット化がトレンドとなっています。

「覚醒」は手厚い支援の下でチャレンジできる貴重な機会

——谷池先生は今回、材料・化学分野のPMとして覚醒プロジェクトに参画されます。覚醒プロジェクトへの思いをお聞かせください。

谷池　覚醒プロジェクトは、手厚い支援の下、それぞれが所属する研究室では難しい研究テーマに若いうちからチャレンジできる、とても貴重な機会だと捉えています。

　私自身、学部時代は化学工学を学び、修士時代は量子力学を学びました。そして博士時代は表面化学、触媒化学、計算化学を研究し、助教時代は触媒と高分子について研究してきました。これだけさまざまことに取り組み、その中で感じた研究に対する大きな問題を捉えて、2013年に化学研究の仮説検証の方法を一新するという、まだ誰もやったことがない研究テーマを定めました。

　いま振り返ると、それまでの分野転向で身につけた異なる専門や技能がとても役に立っていると感じます。また、仮説検証という、特定の材料に限らない問題に着目できたのも、いろんな材料を扱っていたからでしょう。このように、研究者はキャリアの中で独自の視点や経験を培い、独創的な研究を築いていくものだと私は考えています。覚醒プロジェクトはそのよいきっかけになるのではないでしょうか。

——谷池先生が担当される材料・化学分野の応募者に期待することは何でしょうか。

谷池　私の専門であるデータ駆動型アプローチに関する研究テーマの応募を歓迎しますが、まだ誰もやっていないこと、提案していないことにぜひチャレンジしてほしいですね。

　マテリアルズ・インフォマティクスは、情報科学と材料科学の学際領域です。学際領域に身を置いて、いろいろな研究者と関わり合うことで、勇気づけられ、刺激を与える新しい研究が生まれてくると思います。

——PMとして、研究実施者に対してどのような支援をしたいと考えていますか。

谷池　研究内容に関しての助言はもちろんですが、私自身、分野転向に次ぐ転向でキャリアを模索してきた人間ですので、若い研究者の独自性を尊重したいと考えています。一緒になって考え、勇気づけるようなアドバイスがしたいですね。

　昨今は学際化と言われますが、私の場合は勝手に研究をしていたら、いつのまにか学際領域の中にいました。いろいろなチャレンジをして、新しい分野を取り入れなければならないこともあります。そうした経験を伝えたいと考えています。

北陸先端科学技術大学院大学 教授の谷池俊明氏（インタビューはオンラインで実施した）

——最後に、覚醒プロジェクトへの応募を考えている方へのメッセージをお願いします。

谷池　キャリアを変える、あるいは今後のキャリアに対する視点を変える、またとないチャンスです。一見突飛に見えるチャレンジでも、勇気を持ってどんどん応募してください。完成度の高い申請書を書き上げた方の努力は否定しませんが、多少荒削りでも大胆な発想があれば、いい方向へブラッシュアップできるはずです。

　もちろん、実際にやってみると、当初思い描いていたような形にならないこともあるでしょう。チャレンジングな研究は周囲に理解してもらないこともあります。ですが、試行錯誤で得た経験や人とのつながりは、研究者にとってかけがえのない財産になるはずです。みなさんの大胆な提案に期待しています。

覚醒プロジェクト募集概要

応募締切：2024年5⽉7⽇（火）12：00
応募対象：
大学院生、社会人（大学や研究機関、企業等に所属していること）
※2024年4月1日時点で、学士取得後15年以内であること。
対象領域：
・AI
・生命工学
・材料・化学
・量子
研究実施期間：
2024年7月１日（月）〜2025年3月31日（金）　※9カ月間
支援内容：
・1研究テーマあたり300万円の事業費（給与＋研究費）を支援
・AI橋渡しクラウド（AI Bridging Cloud Infrastructure, ABCI）やマテリアル・プロセスイノベーション プラットフォーム（Materials Process Innovation, MPIプラットフォーム）などの産総研保有の最先端研究施設を無償利用
・トップレベルの研究者であるプロジェクトマネージャー（PM）による指導・助言
・事業終了後もPMや参加者による情報交換の場（アラムナイネットワーク）への参加

応募・詳細：
覚醒プロジェクト公式サイト