ハチの巣や雪の結晶など自然界には様々なパターンが存在します。研究室では、自然・生命・社会現象に現れる非線形現象を題材とし、数理モデルを用いてそれらを解析・研究します。

多項式の集まりの中で、特に良い性質を持つ「グレブナー基底」の研究をしています。さまざまな分野に応用可能で、多くの数式処理ソフトウェアに実装されています。

円周率を3.14を用いて計算するように、複雑な関数を扱いやすい関数で近似する理論が関数近似理論です。関数近似理論により、関数の特性を明らかにします。

微分幾何学は、微分積分などを使って図形の性質を研究する分野。幾何の感覚を取り入れた微分積分の発展形という面もあり、物理学や工学にも応用されます。

図形の性質を調べる数学分野である幾何学は、測量や天体の運行を調べるために始まり、現代でも数理科学の一分野として発展しています。対称空間上の関数の研究を行っています。

アフィン空間をはじめとする代数多様体と呼ばれる、幾つかの多項式の解集合としてあらわすことのできるような図形について、対称性などの観点から研究しています。

例えばスーパーなどでの生鮮食品の値動きなどを、何らかの規則性を持っているのかどうかを統計的に研究。社会、人文、自然科学の諸問題をビッグデータを用い解明します。

世界は光と物質でできています。レーザー分光の手法を用いて、物質が色を持つ仕組みや光を発する仕組みなど、光と物質との相互作用によって起こるさまざまな現象を探究します。

結晶から構成された基板上に超高真空中で原子を並べて作ったごく薄い膜を交互に積層させた人工格子について、性質の解明や新しい性質を持った人工格子の作成、その応用を研究。

観測装置を搭載した人工衛星の開発に携わり、Ｘ線天文衛星による観測データから、超新星残骸について研究しています。次世代のミッション搭載を念頭にＸ線検出器の開発を推進。

宇宙からの赤外線を捉えることで銀河誕生やダークマターの謎など、現代の宇宙物理学が抱える大きな課題に取り組みます。ブラックホールが出した光を人工衛星により観測します。

最先端の光技術を用いて、単発現象の初期過程を超高速の時間スケールから追跡する新規分光法を開拓し、異分野融合の基礎研究を行います。

物質の性質を支配する電子の振る舞いを、コンピュータで理論的に解析するための新しい計算プログラムを開発し、宝石の色の起源や照明などの発光材料の発光起源を研究します。

新しい発想に基づく有機合成反応の開発に取り組み、新現象を見いだすことに挑んでいます。また、見いだした新現象の理解と解釈に取り組みます。

分子の構造や分子のまわりの環境を鋭敏に反映する振動分光法を駆使し、液体・溶液から結晶、生きた細胞、バイオフィルムまで幅広く研究を展開しています。

最先端のナノテクノロジーの手法を駆使して分子を自在に操り、革新的な材料を開発。次世代エレクトロニクスへの応用や環境エネルギー問題の解決をめざしたナノ材料を合成します。

地殻の重量のうちおよそ半分、体積にすると実に9割を占める酸素とその化合物である酸化物の研究を推進。身の回りにある多種多様な酸化物を包括的に理解することをめざします。

タンパク質の立体的な構造をＸ線結晶構造解析法で決定し、それらの構造からどのようにしてタンパク質の機能や生命の機能がもたらされるかを研究しています。

ナノスケールの大きさを持つ物質・材料の電子物性を理論・計算によって解明し、ナノスケールの領域で顕著に起きる特異な電子物性について、機能物性を予測し理論的設計します。

コンピュータを用いて分子レベルの観点から実際の現象に対する計算解析を行います。燃料電池電極やその燃料である水素の製造触媒における現象解明、理論的設計に取り組みます。

高容量の有機硫黄ポリマーをはじめとする2次電池の正極材料、高性能性・生産性・耐久性に優れた半導体材料など、エネルギー関連材料の分析を行い、新規材料の設計をめざします。

有機小分子や高分子から無機物質、有機無機複合材料、炭素材料などさまざまな物質を対象に、大容量・急速充電を実現する蓄電池材料の開発研究を行っています。

次世代の電子・光素子の構成材料として炭素原子の二次元シートであるグラフェンなどの二次元物質とそれらの複合材料を研究。社会の持続発展に役立つ素子の開拓にも挑戦します。

ナノレベルで構造制御した材料研究によって、液体燃料から直接発電する「燃料電池」など、100年後の暮らしを支える技術やエネルギーの実現を時間軸で考え、開発します。

ナノ構造を持つ人工磁石は天然の磁石にはない性質や機能をもちます。これらの磁性材料を原子レベルで解析し改良することで、豊かで持続可能な未来の実現をめざします。

半導体を利用し、原子の大きさが認識できる極微小のナノ領域を舞台に、三次元的な立体構造を自在につくる研究を推進。将来の情報通信を支えるデバイス・チップ作成に生かします。

ワイドバンドギャップ半導体、特に電気エネルギーのロスを大幅に削減できる可能性を持つシリコンカーバイドと呼ばれる化合物半導体単結晶の結晶成長や欠陥物理を研究します。

いかにうまくエネルギーを使うか、というパワーエレクトロニクスに関するマテリアル研究を推進。ワイドギャップ半導体材料「ダイヤモンド」を取り上げ課題解決をめざします。

電気抵抗がゼロとなる超電導線材を用いた送電ケーブルや強磁場マグネットなどの新製品開発を行い、次世代のエネルギー社会や電動旅客輸送社会の実現をめざします。

さまざまなモノがいろいろな形でつながるユビキタス社会の実現を支えるのが半導体デバイスです。多様な材料・プロセス技術を駆使して、革新的デバイスの創出をめざします。

情報通信を行う際に、どのように情報の変換（符号化）をすればよいのかを考えるとともに、それによって達成できる効率・信頼性・安全性の限界について検討します。

自動車や家電製品に組み込まれるコンピュータの設計やプログラミングの研究、およびシステムプログラムの不具合やセキュリティの欠陥を自動的にテストする研究を行います。

高度情報化、記憶媒体の大容量化、通信の高速化等に伴い、形成された大規模データから埋もれた知識を発掘するデータマイニングの基礎・応用を通してその技術の育成を図ります。

情報ネットワーク、大規模ネットワーク、次世代インターネット異種のネットワークなどによって構成される、大規模で高度な情報システムを実現するための研究に取り組んでいます。

21世紀は、ヒトの「夢や欲求」に焦点があたる時代背景を踏まえ、エンタテインメント性に関する研究、「感動」のメカニズムの分析や生成に関する研究を総合的に展開しています。

計算機に人間のような問題解決能力を持たせるための研究を行います。数理論理学をベースに、目的に合わせて問題を抽象化・形式化し、それを扱う適切な推論機構を構築します。

「役に立つ数学」を旗頭に、数理を用いてアルゴリズム設計の理論や困難性の解明に挑戦。人工知能やビッグデータなどの現実の課題の解明にも取り組んでいます。

映像・音楽などにおいて、色や音や動きの特徴を解析。新しいコンテンツを生成するために画像計測・マルチスペクトル・CG・音楽認知理解・生理心理計測など多方面から研究。

インターネットなど大規模システムの設計や制御、新材料開発のためのビッグデータ解析、リアルなCG製作などの諸分野で性能を左右するアルゴリズムの研究を推進します。

バーチャルリアリティ技術を基盤として、コンピュータをはじめとする人工物を使う側である人間の特性に着目したインタフェイスを構築し、人類の知的活動を支援する研究を推進。

日常生活を記録し、蓄積されたデータを後から検索・利用して人の能力の増強を図る「体験メディア」を中心に、人と人のインタラクションの支援をはじめとする課題に取り組みます。

生物の運動解析を基に、筋骨格モデル構築や3D解析による運動能力の推定を行い、それを基に軽量で柔らかな人工筋アクチュエータを開発。生物型ロボットなどへの応用を図ります。

個人のライフスタイルに合ったサービスの創造をめざし、“人と共存するロボット開発”をテーマに、人との協調動作が可能なロボット制御技術の開発に取り組みます。

役立つメカトロシステム、特に移動機能について研究します。さまざまな要求性能に対し、機械・制御など幅広い分野の知識を総合して、最適な解（＝システムデザイン）を創出します。

音声認識・合成などのヒューマンインタフェース技術と、それを背後で支える知能処理との連携を理論・工学レベルで研究。人と自由に会話できるコンピュータの開発に取り組みます。

植物と土壌微生物との相利的相互作用「共生」を担う分子システムを、植物と微生物の双方からのアプローチで解明。共生の持つ生物機能の利用に向けた技術開発にも取り組みます。

原始生命に最も近いといわれる高度好熱菌（超好熱菌）の性質を調べ、生命誕生の謎を探っています。また、発酵食品をつくる食品微生物の機能を高める研究も進めています。

地球上に生物が生きていられるのは、独立栄養生物が光合成によって絶えず有機物を生産するからです。その20％を担う海洋性珪藻類の秀でた能力について研究しています。

計算論的神経科学の一つの目標は、「マインド・リーディング」ができるほどに神経細胞の電気信号を解読すること。信号のパターンを解読できる仮説を立てるのが醍醐味です。

優れた乾燥耐性・高温耐性を有するＣ4型光合成植物の中で、比較的最近Ｃ4型への進化を遂げたキク科植物を使い、Ｃ4化を引き起こす遺伝子の解明をめざします。

体長1ミリの線虫をモデルとして、動物の発生過程における器官形成の分子構造を研究します。線虫の研究から人の器官形成や疾病のメカニズムに迫ります。

ヒトなどの各種未分化正常細胞やマウスを用いて細胞分化・組織構築の分子基盤とその制御実態への研究を分子レベルで展開。その結果を医療応用へ検討します。

世界的に有名な遺伝病で、治療法がない嚢胞性線維症の治療法開発をめざした基礎研究を実施。CFTRという膜タンパク質の分解およびフォールディングの分子メカニズムを解明。

さまざまなイメージング手法を取り入れ、脳内環境・神経シナプス伝達にかかわる機構とその破綻により生じる疾患に注目した基礎研究に取り組みます。

人間の心臓血管系や脳神経系などの生理情報、日常生活中の行動や身体活動に関する情報を詳細に数理解析することで、ヒトの体や心の健康を評価する技術を医工学連携で開発。

発色や触媒活性の中心となる金属錯体をターゲットに、三次元構造を精密に制御して、環境や刺激に応じて色が変わる金属錯体の開発と原理の解明に取り組みます。

環境に優しく、持続成長が可能なグリーン・サスティナブル・ケミストリー（GSC）の理念に則り、触媒を駆使し簡単に炭素－炭素結合を作る有機合成化学の新手法を開発します。

地球表層に存在するさまざまな試料を解析し、地球環境問題にアプローチします。中でも人類が放出した有害金属元素の地球表層での循環とその影響を評価します。

物理（光学・ナノテクノロジー）、化学（界面・分析）、生物などの研究を融合し、健康や環境にかかわる物質を対象にした新しい微量検出システム、高感度観察システムの構築をめざします。

炭素－炭素結合に注目し、医薬や農業、電子材料、高分子材料に活用できる新しい機能性有機化合物、生理活性天然有機化合物の合成を目標に、新しい合成反応や合成技術を開発。

光合成や太陽電池など、我々の生活に重要な役割を果たす光と物質の関係に注目し、ナノメートルの小さい領域や1つの分子について、光との相互作用を研究します。

有機合成化学をベースとして、高機能性有機材料を創出します。電気を通すプラスチックや眩い光を放つフィルム、特殊な樹脂など独自性のある次世代材料の開発に取り組みます。

国内外の設計・施工・運用といった建築生産システムを調査し、地域性を考慮した建築生産のあり方について研究しています。