日本語 English
| 開講年度/ Academic YearAcademic Year |
20242024 |
| 科目設置学部/ CollegeCollege |
理学部/College of ScienceCollege of Science |
| 科目コード等/ Course CodeCourse Code |
CC106/CC106CC106 |
| テーマ・サブタイトル等/ Theme・SubtitleTheme・Subtitle |
分子動力学シミュレーション入門 |
| 授業形態/ Class FormatClass Format |
対面（全回対面）/Face to face (all classes are face-to-face)Face to face (all classes are face-to-face) |
| 授業形態（補足事項）/ Class Format (Supplementary Items)Class Format (Supplementary Items) |
対面（体調不良者のために、1-13回はオンラインと併用） |
| 授業形式/ Class StyleCampus |
講義/LectureLecture |
| 校地/ CampusCampus |
池袋/IkebukuroIkebukuro |
| 学期/ SemesterSemester |
秋学期/Fall semesterFall semester |
| 曜日時限・教室/ DayPeriod・RoomDayPeriod・Room |
金4/Fri.4 Fri.4 ログインして教室を表示する（Log in to view the classrooms.） |
| 単位/ CreditsCredits |
22 |
| 科目ナンバリング/ Course NumberCourse Number |
CHE3610 |
| 使用言語/ LanguageLanguage |
日本語/JapaneseJapanese |
| 履修登録方法/ Class Registration MethodClass Registration Method |
科目コード登録/Course Code RegistrationCourse Code Registration |
| 配当年次/ Assigned YearAssigned Year |
配当年次は開講学部のR Guideに掲載している科目表で確認してください。配当年次は開講学部のR Guideに掲載している科目表で確認してください。 |
| 先修規定/ Prerequisite RegulationsPrerequisite Regulations |
|
| 他学部履修可否/ Acceptance of Other CollegesAcceptance of Other Colleges |
履修登録システムの『他学部・他研究科履修不許可科目一覧』で確認してください。 |
| 履修中止可否/ Course CancellationCourse Cancellation |
〇（履修中止可/ Eligible for cancellation） |
| オンライン授業60単位制限対象科目/ Online Classes Subject to 60-Credit Upper LimitOnline Classes Subject to 60-Credit Upper Limit |
|
| 学位授与方針との関連/ Relationship with Degree PolicyRelationship with Degree Policy |
各授業科目は、学部・研究科の定める学位授与方針（DP）や教育課程編成の方針（CP）に基づき、カリキュラム上に配置されています。詳細はカリキュラム・マップで確認することができます。 |
| 備考/ NotesNotes |
This course will discuss molecular dynamics simulation (MD), an important computational method of determining a molecule’s structure, properties, and functions. The students wil learn how to perform MD simulations, as well as the the theory behind them and their potential applications.
The molecular dynamics (MD) simulation is a computational method to simulate dynamical behaviors of molecules. In MD, the forces acting upon component atoms of molecules are calculated and used to calculate their motion in real time. The MD method is applied to a wide variety of substances including water, liquid crystals, proteins, DNA, and so on, to give conjectures as to their stable structure, their dynamic structure, and their energy state. In this class, students will be taught how to perform MD simulation. In addition, the theory and algorithms behind it, as well as its practical applications, will be discussed. This lecture will mostly focus on the classical MD method, which is based on classical mechanics; however, the ab initio MD method based on quantum mechanics and combination of AI and MD will also be introduced. During the lectures, simulation calculations will often be run. Practice makes perfect in this subject; as such, good attendance and punctual report submissions are a must. Students will be required to take a test to gauge their level of understanding at the end.
| 1 | 講義の概要・分子動力学概論 |
| 2 | 分子動力学とは・古典力学の復習・時間積分（前） |
| 3 | 時間積分（後） |
| 4 | 境界条件と初期構造・エネルギーと力の計算（前） |
| 5 | アンサンブル・結果の解析 |
| 6 | ＊ 古典分子動力学実習（１）分子アニメーション作成 |
| 7 | ＊ 古典分子動力学法実習（２）トラジェクトリーの作成 |
| 8 | ＊ 古典分子動力学法実習（３）熱平衡状態での速度分布関数 |
| 9 | ＊ 古典分子動力学法実習（４）熱平衡状態での運動エネルギー分布 |
| 10 | 古典分子動力学法の応用（前） |
| 11 | 古典分子動力学法の応用（後） |
| 12 | 第一原理分子動力学法 |
| 13 | 人工知能と分子動力学法 |
| 14 | 最終テスト |
板書 /Writing on the Board
スライド（パワーポイント等）の使用 /Slides (PowerPoint, etc.)
上記以外の視聴覚教材の使用 /Audiovisual Materials Other than Those Listed Above
個人発表 /Individual Presentations
グループ発表 /Group Presentations
ディスカッション・ディベート /Discussion/Debate
実技・実習・実験 /Practicum/Experiments/Practical Training
学内の教室外施設の利用 /Use of On-Campus Facilities Outside the Classroom
校外実習・フィールドワーク /Field Work
上記いずれも用いない予定 /None of the above
ほぼ毎回の課題レポートが，講義の予習・復習になるので，必ず提出すること。講義は、高校と大学教養レベルの数学、物理学、情報科学（計算機プログラミング）、化学、生物学の知識を前提として行うので、足りない部分は適宜自習して補うこと。
Be sure to submit each assigment report, as it will serve as preparation and review for the lecture. The lecture assumes knowledge of math, physics, informatics (computer programming), chemistry, and biology at the high school and college liberal arts level; hence, any knowledge that is lacking should be supplemented by self-study.
| 種類 (Kind) | 割合 (%) | 基準 (Criteria) |
|---|---|---|
| 平常点 (In-class Points) | 100 |
随時出題されるレポート(50%) 出席態度(20%) 最終テスト(Final Test)(30%) |
| 備考 (Notes) | ||
| 授業計画で＊をつけた4回は，出席しない場合はレポート点も0点になるので，注意。また，未提出レポートが3件以上の学生は，自動的にD判定（不可）。 | ||
| No | 著者名 (Author/Editor) | 書籍名 (Title) | 出版社 (Publisher) | 出版年 (Date) | ISBN/ISSN |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 古明地勇人 | 『分子動力学法の基礎』 | CBI eBookシリーズ | 2023 | 9784910628066 |
情報基礎（化）履修済み、または同等のプログラミング技術を身につけていること。
テキストは、以下から無料でダウンロードできる。https://cbi-society.org/home/pub_ebook.html
分子動力学シミュレーション法は、分子の構造・物性・機能を理解するため重要な方法の一つである。この講義では、分子動力学法の原理・実行方法・応用を学習する。
This course will discuss molecular dynamics simulation (MD), an important computational method of determining a molecule’s structure, properties, and functions. The students wil learn how to perform MD simulations, as well as the the theory behind them and their potential applications.
分子動力学(Molecular dynamics, MD）法は，分子シミュレーション法の一つである。MD法では，分子あるいは分子集合体の構成原子に掛かる力を計算しながら，運動方程式を時々刻々解いて，その分子系の時間発展を記述し，そこから，分子系の安定構造，動的構造，エネルギー状態などを議論することができる。MD法は，水，液晶，タンパク質，DNAなど，様々な物質の解析に用いられている。この授業では，MD法の原理，アルゴリズム，実行方法を学びながら，その応用事例にも触れる。
古典力学に基づいた古典MD法を中心に講義するが，それに加えて、量子力学に基づいた第一原理MD法や人工知能とMDの融合についても触れる予定である。
講義中，実際にシミュレーション計算をなどを行うことが多く，「実習」に近い科目であるので，毎回出席し、レポートを提出すること。授業最終日に、理解度を試すテストを行う。
The molecular dynamics (MD) simulation is a computational method to simulate dynamical behaviors of molecules. In MD, the forces acting upon component atoms of molecules are calculated and used to calculate their motion in real time. The MD method is applied to a wide variety of substances including water, liquid crystals, proteins, DNA, and so on, to give conjectures as to their stable structure, their dynamic structure, and their energy state. In this class, students will be taught how to perform MD simulation. In addition, the theory and algorithms behind it, as well as its practical applications, will be discussed. This lecture will mostly focus on the classical MD method, which is based on classical mechanics; however, the ab initio MD method based on quantum mechanics and combination of AI and MD will also be introduced. During the lectures, simulation calculations will often be run. Practice makes perfect in this subject; as such, good attendance and punctual report submissions are a must. Students will be required to take a test to gauge their level of understanding at the end.
| 1 | 講義の概要・分子動力学概論 |
| 2 | 分子動力学とは・古典力学の復習・時間積分（前） |
| 3 | 時間積分（後） |
| 4 | 境界条件と初期構造・エネルギーと力の計算（前） |
| 5 | アンサンブル・結果の解析 |
| 6 | ＊ 古典分子動力学実習（１）分子アニメーション作成 |
| 7 | ＊ 古典分子動力学法実習（２）トラジェクトリーの作成 |
| 8 | ＊ 古典分子動力学法実習（３）熱平衡状態での速度分布関数 |
| 9 | ＊ 古典分子動力学法実習（４）熱平衡状態での運動エネルギー分布 |
| 10 | 古典分子動力学法の応用（前） |
| 11 | 古典分子動力学法の応用（後） |
| 12 | 第一原理分子動力学法 |
| 13 | 人工知能と分子動力学法 |
| 14 | 最終テスト |
板書 /Writing on the Board
スライド（パワーポイント等）の使用 /Slides (PowerPoint, etc.)
上記以外の視聴覚教材の使用 /Audiovisual Materials Other than Those Listed Above
個人発表 /Individual Presentations
グループ発表 /Group Presentations
ディスカッション・ディベート /Discussion/Debate
実技・実習・実験 /Practicum/Experiments/Practical Training
学内の教室外施設の利用 /Use of On-Campus Facilities Outside the Classroom
校外実習・フィールドワーク /Field Work
上記いずれも用いない予定 /None of the above
ほぼ毎回の課題レポートが，講義の予習・復習になるので，必ず提出すること。講義は、高校と大学教養レベルの数学、物理学、情報科学（計算機プログラミング）、化学、生物学の知識を前提として行うので、足りない部分は適宜自習して補うこと。
Be sure to submit each assigment report, as it will serve as preparation and review for the lecture. The lecture assumes knowledge of math, physics, informatics (computer programming), chemistry, and biology at the high school and college liberal arts level; hence, any knowledge that is lacking should be supplemented by self-study.
| 種類 (Kind) | 割合 (%) | 基準 (Criteria) |
|---|---|---|
| 平常点 (In-class Points) | 100 |
随時出題されるレポート(50%) 出席態度(20%) 最終テスト(Final Test)(30%) |
| 備考 (Notes) | ||
| 授業計画で＊をつけた4回は，出席しない場合はレポート点も0点になるので，注意。また，未提出レポートが3件以上の学生は，自動的にD判定（不可）。 | ||
| No | 著者名 (Author/Editor) | 書籍名 (Title) | 出版社 (Publisher) | 出版年 (Date) | ISBN/ISSN |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 古明地勇人 | 『分子動力学法の基礎』 | CBI eBookシリーズ | 2023 | 9784910628066 |
情報基礎（化）履修済み、または同等のプログラミング技術を身につけていること。
テキストは、以下から無料でダウンロードできる。https://cbi-society.org/home/pub_ebook.html