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≪次世代市場トレンド≫
マテリアルDXシリーズ(2)~計算科学とシミュレーション技術~(3~34ページ)
~シミュレーション技術の精度向上や新材料設計の効率化を推進し
革新的な材料開発を実現~
1.計算科学とシミュレーション技術はマテリアルDXの中核的技術
2.計算科学とシミュレーション技術の手法
2-1.ミクロスケール:第一原理計算と量子化学計算
2-2.メソスケール:分子動力学法とモンテカルロ法
2-3.マクロスケール:有限要素法とフェーズフィールド法
2-4.最適化と探索:ベイズ最適化と逆設計
2-5.統合的アプローチ:マルチスケールモデリングとデータ駆動設計
3.マテリアルDXにおける計算科学とシミュレーション技術の市場規模予測
【図・表1.マテリアルDXにおける計算科学とシミュレーション技術の
国内およびWW市場規模予測(金額:2025-2050年予測)】
4.マテリアルDXにおける計算科学とシミュレーション技術に関連する企業・研究機関の取組動向
4-1.MI-6(エムアイシックス)株式会社
(1) MI-6の基本的なサービス
【図1.MI-6の基本的なサービス概要】
①「Hands-on MI®」
【図2.「Hands-on MI®」サービスで提供している種々のMIアプローチの例】
②「miHub®」
【図3.研究者の探求と成果を引き出すMIプラットフォーム「miHub®」の概要】
③ Lab Automation
(2)素材産業発展のためのMI-6の取り組み
① MI Conference
②「miLab」
4-2.公益財団法人 計算科学振興財団(FOCUS)
(1) FOCUSの主な事業の概要
【図4.FOCUSの主な事業】
(2)課題解決の取組
①データ不足
(a)マテリアル先端リサーチインフラ(ARIM)事業
(b)データ創出・活用型マテリアル研究開発プロジェクト(DxMT)
(c)科学研究向けAI基盤モデルの開発・共用(AGIS)
②計算資源不足
【図5.「富岳」の次世代となる新たなフラッグシップシステムの
開発・整備スケジュール】
③人材不足
【図6.兵庫県マテリアルズ・インフォマティクス研究会への参画】
(3)産業利用拡大の取組
【図7.「富岳」 と FOCUSスパコンの活用】
4-3.国立大学法人東京大学
(1)マテリアル先端リサーチインフラ(ARIM)
(2)「ARIM-mdxデータシステム」:材料研究向け実験・シミュレーションの統合データプ
【図8.「ARIM-mdxデータシステムの概要】
(3)「ARIM-mdxデータシステム」の特色
①実験データと計算データを一元管理、フルリモートで解析
【図9.データを一元集約する「ARIM-mdxデータシステム」のコンセプト】
②実験データの収集・共有の効率化
【図10.データ取り出し+クラウドへの転送+データ振り分けのフロー】
③高性能データ解析環境の整備
④他の研究機関との連携
4-4.国立研究開発法人日本原子力研究開発機構(JAEA)
(1)機械学習×分子動力学で高精度・大規模・高速計算を実現
【図11.機械学習分子動力学法を用いた酸化トリウムの融解シミュレーション】
(2)機械学習分子動力学法の適用事例
①ガラスの無秩序構造の中に潜む新たな秩序を発見
【図12.シリカガラスの機械学習分子動力学法シミュレーション結果】
②放射性元素の土壌への吸着メカニズム
【図13.放射性元素の土壌への吸着構造を決定する要因】
③セシウムの粘土鉱物への吸着メカニズム
【図14.粘土鉱物の構造と複数の吸着サイトを模したセシウムの粘土鉱物への
吸着メカニズムの模式図】
4-5.学校法人早稲田大学
(1)シンボリック回帰を用いた化学原理・法則の自動抽出
【図15.遺伝的プログラミングの模式図】
【図16.シンボリック回帰を理想気体の状態方程式へ適用した事例】
(2)量子化学計算と機械学習を活用した化合物自動同定システムの開発
【図17.スペクトル情報を用いた化合物同定システムのフロー】
(3)量子化学計算における精度保証システムの開発
【図18.候補化合物の自動生成フロー】
5.マテリアルDXにおける計算科学とシミュレーション技術の課題と将来展望
5-1.課題
(1)高精度と計算コストのトレードオフ
(2)モデルの妥当性と検証の困難さ
(3)人材不足と分野横断の困難性
5-2.将来展望
(1)マルチスケール統合の深化
(2) AIとの融合による知識の拡張
(3)計算科学の産業応用の拡大
触力覚(ハプティクス)市場性探索(2) ~世界の触力覚センサの市場予測とメーカー動向~(35~56ページ)
~触覚センサ/力覚センサ/感圧センサ/次世代触力覚センサの
2035年市場予測・需要分野別動向・メーカー40社動向~
1.世界の触覚センサの特長とメーカーの動向
1-1.触覚センサの特長
1-2.国内触覚センサのメーカー14社別方式・特長
【表1.国内メーカー別/触覚センサの方式・特長一覧①】
1-3.海外触覚センサのメーカー6社別方式・特徴
【表2.海外メーカー別/触覚センサの概要一覧】
1-4.触覚センサの需要分野別使用状況
(1)医療分野で活用される触覚センサ
(2)FAロボット分野で有望視される国内メーカーの触覚センサ
2.世界の力覚センサメーカーの動向
2-1.国内力覚センサのメーカー12社別方式・特長
【表3.国内メーカー別/力覚センサの方式・特長一覧】
2-2.海外力覚センサ11社のメーカー別概要
【表4.海外メーカー別/力覚センサの概要一覧】
2-3.国内/海外 力覚センサ各社の動向
(1)国内力覚センサメーカーの動向
(2)国内力覚センサ内製メーカーの動向
(3)海外力覚センサメーカーの動向
2-4.力覚センサ期待の需要先ロボット・自動車
2-5.ロボット用力覚センサ各社の動向6軸力覚センサ
3.触覚・力覚センサ市場の動向と市場規模推移予測
【図・表1.触覚・力覚センサWW市場規模予測(数量・金額:2022-2035年予測)】
4.感圧センサ市場の実態と将来
4-1.感圧センサの概要
【表5.触覚センサと感圧センサとの比較】
4-2.国内感圧センサのメーカー11社別方式・特長
【表6.国内メーカー別/感圧センサの方式・特長一覧】
4-3.海外感圧センサメーカー5社別概要
【表7.海外メーカー別/感圧センサの概要一覧】
4-4.感圧センサ市場の動向と市場規模推移予測
【図・表2.感圧センサWW市場規模予測(数量・金額;2022-2035年予測)】
4-5.国内感圧センサ市場推移・予測
【図・表3.感圧センサ国内市場規模予測(数量・金額;2022-2035年予測)】
5.次世代触力覚センサ市場の動向と将来
5-1.フレキシブル触覚センサの需要動向・アプリ動向
【表8.フレキシブル触覚センサの需要動向・アプリ動向】
5-2.フィルム式圧力分布センサの新潮流と企業動向
(1)触覚センサ/感圧センサ/フィルム式圧力分布センサの比較
【表9.触覚センサ/感圧センサ/フィルム式圧力分布センサの比較表】
(2)株式会社ジャパンディスプレイの開発動向
(3)舌圧コントローラ開発
5-3.光ファイバー触覚センサの新潮流と企業動向(ニッタ株式会社)
5-4.三次元力ベクトル分布触覚センサ(GelForce)市場の実態と将来
《注目市場フォーカス》
分子ロボティクス(57~98ページ)
~ナノスケールでの精密操作に基づく分子レベルの自律的な機能制御
により、材料合成や医療分野における革新的なアプローチを提供~
1.分子ロボティクスとは
2.分子ロボティクスの際立った技術
2-1.DNAナノテクノロジー
2-2. 分子モーター・アクチュエーター
2-3.分子論理回路と情報処理機構
3.分子ロボティクスが展開される分野
3-1.医療・バイオテクノロジー分野
3-2.ナノマニュファクチャリング分野
3-3.環境センシング・モニタリング分野
3-4.情報処理・知能材料分野
4.分子ロボティクスに関する市場規模予測
【図・表1.分子ロボティクスの国内およびWW市場規模予測(金額:2025-2030年予測)】
【図・表2.分子ロボティクスの分野別WW市場規模予測(金額:2025-2030年予測)】
5.分子ロボティクスに関連する企業・研究機関の取組動向
5-1.学校法人関西大学
(1)分子ロボティクス研究の進化と到達点
①0th Generation:Molecular Spider(分子スパイダー)
②1st Generation:Amoeba Robots(アメーバ型ロボット)
③2nd Generation:Slime Robots(スライム型ロボット)
④3rd Generation:Multi-cellular Robots(多細胞型ロボット)
⑤4th Generation:Hybrid Molecular Robots(ハイブリッド分子ロボット)
【図1.分子ロボティクスの進化シナリオ】
(2) DNAを足場とした光エネルギー伝送路の開発
①DNAを足場とした生物発光共鳴エネルギー移動(BRET)システムの開発
【図2.BRETシステムの比較。従来のシステム(左)とDNAを足場として発光タンパク質の近傍に蛍光色素を配置した新開発システムdsBRET (右)】
②DNAに固定した発光タンパク質を分子内単分子励起光源とするエネルギー伝送系の構築
【図3.dsBRETシステム。青(上)、緑(中)、赤(下)の発色が伝達される】
③dsBRETシステムのディスプレイデバイスへの応用
【図4.マルチカラーdsBRETシステムの例】
5-2.国立大学法人九州工業大学
②新原理コンピュータの実現に向けた分子知能システムの構築
(1)分子スケールでの学習機構の実装
(2)回路設計:古典的条件付けの再現および応答の可塑性・忘却機構
【図5.条件反射回路 [1]】
(3)実験的検証と今後の展開
5-3.国立大学法人群馬大学
【図6.人工細胞の構築】
【図7.細胞膜におけるリン脂質の非対称分布】
【図8.非対称膜リポソームを利用したタンパク質輸送】
【図9. リン脂質ーオレオシン非対称膜小胞の形成】
【図10.リン脂質ーオレオシン非対称膜小胞の分裂モデル】
5-4.学校法人慶應義塾大学
(1)遺伝子回路の数理モデル化
【図11.遺伝子の転写・翻訳機構を用いた細胞内のAND演算回路】
【図12.遺伝子負帰還回路を用いた振動子の例 [1]】
(2)分子通信システムの制御
【図13.複数のナノロボットが分子通信チャネルを介して相互に通信する
マルチエージェント分子通信システムの概念図】
(3)マイクロ流体プラットフォーム
【図14.HILシミュレーション用マイクロ流体プラットフォーム [3]】
5-5.国立大学法人東京科学大学
(1)分子ロボティクスの設計原理
【図15.分子ロボティクスの背景と基本的な枠組み
https://link.springer.com/rwe/10.1007/978-3-642-41610-1_189-1】
(2) DNAハイドロゲル:分子構造設計されたソフトボディ
(3)人工代謝系という駆動原理:DASHの設計思想
(4)マイクロ流体場における渦形成とパターン生成
【図17.同化プロセスの実装。(a)DNAの合成はRCA反応により、(b)集合はマイクロ流体デバイス内での渦の発生を利用して行なわれる。論文[2]をもとに改変 Reproduced/modified from Hamada et al., Science Robotics, DOI: 10.1126/scirobotics.aaw3512 (2019), AAAS.】
【図18.DASHによる構造生成(同化プロセス)。論文[2]をもとに改変 Reproduced/modified from Hamada et al., Science Robotics, DOI: 10.1126/scirobotics.aaw3512 (2019), AAAS.】
(5)「スライム」のように動く「知的」マテリアル
【図19.スライム型分子ロボットの原型。(a)移動ビヘイビア。(b)競争ビヘイビア。スケールバーは染色したDNAの蛍光強度を示す。論文[2]をもとに改変 Reproduced/modified from Hamada et al., Science Robotics, DOI: 10.1126/scirobotics.aaw3512 (2019), AAAS.】
(6)技術と社会をつなぐ場
5-6.大学共同利用機関法人自然科学研究機構 分子科学研究所
(1)背景と課題
(2)研究のアプローチ
【図20.暗視野顕微鏡によるDNAナノ粒子モーターの軌跡観察実験の模式図 [1]】
(3)モーターの改良と成果
【図21.反応速度論と幾何学モデルに基づく1粒子トラッキング実験の
運動再現シミュレーション構成 [1]】
(4)今後の展望
6.分子ロボティクスに関する課題と将来展望
6-1.課題
(1)設計と制御の困難性
(2)信頼性・再現性の確保
(3)スケーラビリティと大量生産
(4)安全性・倫理的配慮
(5)他技術との統合課題
6-2.将来展望
(1)「生体模倣」から「超生体機能」へ
(2)創薬・医療分野における実装化
(3)分子インテリジェンスとAIの融合
(4)環境応答型マテリアルとの融合展開
(5)社会実装と制度整備の進展
《注目市場フォーカス》
SDVにおけるAIの利用動向(2)(99~113ページ)
~2025年頃の車載アプリはAI利用の黎明期~
1.前回までのまとめ
1-1.自動車分野のAI利用の傾向
1-2.車載ソフトウエアから見たSDV
①2018年頃の車載ソフトウエア
②2025年頃の車載ソフトウエア
③数年後の車載ソフトウエアを予測
1-3.SDVの2つの流れ
2.SDVプラットフォームにおけるAIの利用状況
2-1.2025年頃の車載ソフトウエアの区分
【図1.API区分による各アプリケーション模式図】
【図2.2025年頃の車載ソフトの区分】
2-2.アプリケーションソフト群
(1)異なるナビゲーションシステムベンダーのアプリケーション事例
【表1.トヨタT-Connectナビキット初期画面メニュー1(無料アプリの例)】
【表2.トヨタのボディ系アプリ】
【表3.NissanConnectの事例】
【表4.Carplayの無料アプリの事例】
【表5.Android Autoの無料アプリの事例】
(2)異なるアプリケーションの総括
【表6.アプリケーション群のまとめ】
(3)2025年頃の車載アプリのAI利用状況
【表7.各アプリケーションのAI利用状況】
【表8.各アプリケーションのAI利用状況】
【表9.各アプリケーションのAI利用状況】
≪タイムリーコンパクトレポート≫
放熱部材市場(114~117ページ)
~新たな業界の開拓や技術アップ迫る
熱+必要性能を搭載しデジタル時代の後押し役へ~
1.放熱部材とは
2.市場概況
3.セグメント別動向
3-1.ベイパーチャンバー市場
3-2.放熱ギャップフィラー市場
4.注目トピック
4-1.EV増加や車自体の電装化が功を奏し、放熱部材の自動車分野への需要が伸長していく
5.将来展望
【図1.放熱部材世界市場規模予測(金額:2023-2028年予測)】