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トポロジカルデータ解析 (TDA) と材料設計への応用

超基礎からわかる

トポロジカルデータ解析 (TDA) と材料設計への応用

~パーシステントホモロジーで構造解析・特徴量抽出を実践~
オンライン 開催

アーカイブ配信で受講をご希望の場合、視聴期間は2026年4月15日〜29日を予定しております。
アーカイブ配信のお申し込みは2026年4月27日まで承ります。

概要

本セミナーでは、近年、様々な分野で活用が広がるトポロジカルデータ解析 (位相的データ解析:TDA) について取り上げ、解決できる課題、ホモロジーの考え方、パーシステントホモロジー、パーシステント図の読み方、適用例 (アモルファス材料・高分子メルト) など、基礎・手法・応用について分かりやすく解説します。

開催日

  • 2026年4月14日(火) 13時00分16時30分

受講対象者

  • 材料研究・材料設計・解析に携わる研究者・技術者
  • 研究計画の立案、テーマ選定、外部委託・投資判断に関わる方 (研究企画、DX/AI推進、事業開発、R&D管理職)
  • 画像 (顕微鏡・X線・CT等) や分子シミュレーション (MD) から、前処理として形の特徴量を抽出して機械学習に活かしたい方
  • 研究計画の立案・テーマ選定・外部委託/投資判断に関わる方
  • 研究企画、DX/AI推進、事業開発、R&D管理職など広い視野で意思決定を行う立場の方

修得知識

  • どのデータ・課題でTDA/PHが有効かを判断できる基準、手法選定/外部委託の判断材料として使える知識
  • 分子配置データ (ポイントクラウド) やグレイスケール画像からトポロジカル特徴量 (PD、ヒストグラム等) を抽出し、機械学習の前処理に組み込む基礎
  • パーシステンス図の読み取り (対角線距離、階層性、ノイズ識別、幾何学的拘束)、材料設計の指針に落とし込む方法
  • 新しいPHの活用例として、ポテンシャルエネルギー面× 関数PHの適用イメージを掴み、構造遷移/活性化エネルギーを共通言語で説明できるようになる

プログラム

 近年、トポロジカルデータ解析 (TDA) やパーシステントホモロジー (PH) は、材料構造解析・画像解析・分子シミュレーションなど多様なデータに対して従来手法では抽出が難しい“形の特徴量”を定量化できるとして注目されています。一方で「数学が難しそう」という印象から導入判断が進まないケースも少なくありません。
 本セミナーでは、数学的抽象表現を極力抑え、材料研究で本当に役立つ視点に絞ってTDA/PHの最小限の基礎を解説します。
 まず、なぜTDAが必要になるのか (閾値依存・マルチスケール・“できる/できない”の視点) を共有し、次にホモロジーの直感、PHの考え方、パーシステンス図の読み方を実例ベースで丁寧に紐解きます。最後に、結晶・液体・アモルファス・高分子の構造解析から、反応経路のような関数データへの展開まで、材料設計・手法選定につながる適用シナリオを具体的に示します。実行者には実装の基礎を、意思決定者には判断材料を提供する構成です。

  1. 物質科学を意識したTDAが必要になる理由
    1. トポロジカルデータ解析の特徴
    2. 物質科学・データ科学との関係性
    3. TDAが解決する課題の典型例
  2. 非数学者向け「ホモロジーの最小限の考え方」
    1. ホモロジーが扱う対象 (連結・リング・空隙)
    2. ホモロジーのアイデア (境界とサイクルの直感)
    3. 穴を定義するための材料 (パーツ) :単体・単体複体
    4. 穴を何とみなすか?のルール (ベッチ数/“境界の境界=0”)
  3. PHの基本アイデアと読み取り方
    1. 対象2種:ポイントクラウド/スカラー関数 (グレイスケール画像など)
    2. PHの考え方:フィルトレーション/生誕 (birth) と死滅 (death)
    3. パーシステンス図 (PD) の読み取り
      • 対角線距離
      • 階層性
      • ノイズ
    4. PDの特徴:幾何学的拘束、多体分布の視点、ヒストグラム化
  4. 材料・化学への応用例
    1. 材料構造の典型例 (結晶・液体・気体) のPD (ポイントクラウド)
    2. アモルファス材料への適用 (ポイントクラウド)
    3. 高分子メルトへの適用 (ポイントクラウド)
    4. 化学反応経路図への応用 (関数PH)
    • 質疑応答

講師

  • 中村 壮伸
    国立研究開発法人 産業技術総合研究所 マテリアルDX研究センター
    主任研究員

主催

お支払い方法、キャンセルの可否は、必ずお申し込み前にご確認をお願いいたします。

お問い合わせ

本セミナーに関するお問い合わせは tech-seminar.jpのお問い合わせからお願いいたします。
(主催者への直接のお問い合わせはご遠慮くださいませ。)

受講料

1名様
: 45,000円 (税別) / 49,500円 (税込)
複数名
: 22,500円 (税別) / 24,750円 (税込) (案内をご希望の場合に限ります)

案内割引・複数名同時申込割引について

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案内および割引をご希望される方は、お申込みの際、「案内の希望 (割引適用)」の欄から案内方法をご選択ください。

「案内の希望」をご選択いただいた場合、1名様 40,000円(税別) / 44,000円(税込) で受講いただけます。
複数名で同時に申込いただいた場合、1名様につき 22,500円(税別) / 24,750円(税込) で受講いただけます。

  • R&D支援センターからの案内を希望する方
    • 1名様でお申し込みの場合 : 1名で 40,000円(税別) / 44,000円(税込)
    • 2名様でお申し込みの場合 : 2名で 45,000円(税別) / 49,500円(税込)
    • 3名様でお申し込みの場合 : 3名で 67,500円(税別) / 74,250円(税込)
  • R&D支援センターからの案内を希望しない方
    • 1名様でお申し込みの場合 : 1名で 45,000円(税別) / 49,500円(税込)
    • 2名様でお申し込みの場合 : 2名で 90,000円(税別) / 99,000円(税込)
    • 3名様でお申し込みの場合 : 3名で 135,000円(税別) / 148,500円(税込)

ライブ配信対応セミナー / アーカイブ配信対応セミナー

  • 「Zoom」を使ったライブ配信またはアーカイブ配信セミナーのいずれかをご選択いただけます。
  • お申し込み前に、 Zoomのシステム要件テストミーティングへの参加手順 をご確認いただき、 テストミーティング にて動作確認をお願いいたします。
  • 開催日前に、接続先URL、ミーティングID​、パスワードを別途ご連絡いたします。
  • セミナー開催日時に、視聴サイトにログインしていただき、ご視聴ください。
  • タブレットやスマートフォンでも受講可能ですが、機能が制限される場合があります。
  • ご視聴は、お申込み者様ご自身での視聴のみに限らせていただきます。不特定多数でご覧いただくことはご遠慮下さい。
  • 講義の録音、録画などの行為や、権利者の許可なくテキスト資料、講演データの複製、転用、販売などの二次利用することを固く禁じます。

ライブ配信セミナーをご希望の場合

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    万が一、部外者が侵入した場合は管理者側で部外者の退出あるいはセミナーを終了いたします。

アーカイブ配信セミナーをご希望の場合

  • 当日のセミナーを、後日にお手元のPCやスマホ・タブレッドなどからご視聴・学習することができます。
  • 配信開始となりましたら、改めてメールでご案内いたします。
  • 視聴サイトにログインしていただき、ご視聴いただきます。
  • 視聴期間は2026年4月15日〜29日を予定しております。
    ご視聴いただけなかった場合でも期間延長いたしませんのでご注意ください。

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