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各大学の人気コース紹介

このコーナでは、JOCW加盟大学で公開されているコースの中から人気の高いコース・注目していただきたいコースをご紹介します。

第6回は大阪大学と東京工業大学です。


大阪大学

大阪大学では、2005年5月よりオープンコースウェアを開始し、現在までに約20コースの講義資料が掲載されております。開始以来、毎月20,000件以上のアクセスがあります。
掲載されている20コースのうち、英語のみで作成された教材がいくつかあります。
今回はその中から、基礎工学部・基礎工学研究科、草部浩一先生の「Theory in Materials Science」と大学院工学研究科、生命先端工学専攻、生物工学講座、「バイオテクノロジー・ファンダメンタルズ」をご紹介させて頂きます。担当教官は福井希一教授です。福井教授はまた「現代GP:国際的な人材養成に資するコンテンツの開発」にも積極的に取り組んでおられます。

Theory in Materials Science

「授業担当教員からの紹介文」

量子力学に基づいた物質の電子状態シミュレーションは、第一原理電子状態計算手法の革新的開発に支えられて、高精度な物質構造予測とそれに基づいた人工的物質設計を可能にしていると言うことが出来る。既に、医薬品開発における量子化学シミュレーションの成功例などが知られているが、固体物性論が取り扱う各種絶縁体・金属などの無機・有機結晶には多様な機能性材料が含まれており、工業的応用範囲も広い。本講座では、量子シミュレーションによる物質設計を目指して、基礎理論から適用事例の紹介までに関する教材を提供している。物質構造変化を利用した設計の典型例として圧力合成に関するシミュレーションを取り上げ、磁性理論に立脚した物質構造への磁性付与を方法論として解説した後に磁性体設計を例示した。そして、高次機能性材料開発の鍵として期待されている電子相関効果とその取り扱いについて、基礎理論の発展を含めた紹介を行なっている。

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バイオテクノロジー・ファンダメンタルス

「授業開発教員からの紹介文」

本講義は当初、教育COEで予算化されたもので、タイ王国における大阪大学との学術交流協定校のマヒドン大学、チュラロンコン大学の学生に対して我国が得意とするバイオテクノロジーの広範な分野での基礎教育をe-Learningにて行うことを目的に開発されたものです。講義は"Handai Cyber University"のタイトルの下、大阪大学からマヒドン大学、チュラロンコン大学へ英語を用いてインストラクター主導型講義で行われました。現在ではe-Learningにおける講義にタイ側の教員も多数参加し、受講生もタイ側の学生のみならず、大阪大学生命先端工学専攻における国際(英語)コースの学生も履修しています。本講義の特色としましては、長足の進歩を遂げているバイオテクノロジーの様々な分野に於ける基礎的な知識の修得を中心としつつ、最先端の息吹を感じることができる内容を講義に加えていることがあげられます。

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バイオテクノロジー・ファンダメンタルス

Prof. S. Kanaya

Functional and structural characteristics of extremozymes and their adaptation mechanisms


東京工業大学

東京工業大学では, 2006年4月より本学のシンボルである燕にちなんで名づけられた TSUBAME (Tokyo-tech Supercomputer and Ubiquitously Accessible Mass-storage Environment) と呼ぶスーパーコンピュータを導入・運用しています。 TSUBAMEは2007年6月時点で世界のスーパーコンピュータランキングである Top500で第9位にランキングされており (導入時には第7位), アジアで最高性能を誇っています。 また,TSUBAMEは単純に従来型のスパコンではなく, 次世代の計算科学者を育成する教育活動から日常の研究活動,さらには 事務系のサービスホスティングまで,学内外の幅広いサービスを提供する 「みんなのスパコン」として活用されています。 今回,本学からご紹介させていただく講義は, 日頃TSUBAMEを教育・研究の両面で積極的に活用している 青木 尊之教授による「計算物理工学」です。 スパコンを駆使して計算力学の分野で数々のビジュアリゼーションを手がけ、 コンテストでの受賞経験も豊富な青木教授が, さまざまなシミュレーションの動画やインタラクティブなプログラムを 教育用の素材として活用し,受講者の理解を促しつつ進める講義の 雰囲気の一端を味わっていただければ幸いです。

講義担当者からの一言

  OCW は「静」の講義であり、教室で行うのは「動」の講義だと考えています。 講義テキストは共通ですが、教室まで足を運んでくれた学生にテキストの 棒読み的な講義をしては申し訳ありません。教室では、その場で例題プログラムを コンパイル・実行して見せ、講義で学んだ内容の理解を深めることができます。 さらにスパコンで計算した計算結果の動画や、講義の延長線上にある最先端の研究も できるだけ紹介し、学習のモティベーションを高く持って頂きたいと考えています。 一方、OCW で配信する講義テキストにも例題プログラムをリンクし、内容を 自習できるように配慮しています。例題プログラムの数は40以上ありますので、 意欲のある人ならば多くの内容を身に付けることができます。 補足資料も適宜掲載したいと思っています。

講義内容

  理工学で重要な現象はしばしば偏微分方程式で記述されています。数学的に 解けない方程式をコンピュータの四則演算のみで近似的に精度良く解く方法を 講義します。一例として、非線形偏微分方程式であるKdV方程式を インタラクティブに数値計算するJavaのアプレットを以下に掲載しました。 空間勾配が負の値の場所は勾配がより急峻になるにつれて多数の孤立した波 (ソリトン)に分散します。右に伝播するソリトン波と左に伝播する ソリトン波が衝突すると、波の高さが低くなることが分ります。線形波動ならば、 波の高さは足し算になるはずなのに非線形波動の不思議なところです。 さらに衝突したあとに互いにすり抜けて元の高さに戻ることも確認でき、 ソリトンの性質を実感できます。ソリトンは電子回路でも発生したり、 光通信などでも実際に利用されています。  右側に上昇する気泡流のシミュレーションを動画にして掲載しました。  最先端の数値計算手法を駆使すると、空気と水を含む流れを忠実に  解くことができます。計算時間はかかりますが、スパコンの進歩により、  気泡の合体・分裂や揺らめきながら上昇する現象も捉えることができます。  動画はレイ・トレーシング法によりリアルに可視化しています。


Please add java plugin.

KdV 方程式の数値計算

(Java Appletの実行には Java Runtime Environment が必要です)



気泡流シミュレーション動画
( 視聴にはFlashプラグインが必要です)

 

   


  【問合せ先】

  • 日本オープンコースウェア・コンソーシアム事務局