次世代AIで磁性材料のエネルギー損失の原因を解明～省エネルギーな次世代EV開発への応用に期待～〔東京理科大学,筑波大学,岡山大学,京都大学〕

[画像1: https://prcdn.freetls.fastly.net/release_image/72793/3314/72793-3314-cd4ffc1199c0ef27ace23eb413b29123-1956x1122.jpg?width=536&amp;quality=85%2C75&amp;format=jpeg&amp;auto=webp&amp;fit=bounds&amp;bg-color=fff ]東京理科大学と筑波大学、岡山大学、京都大学の共同研究成果プレスリリースです。2025（令和7）年 8月 13日国立大学法人岡山大学https://www.okayama-u.ac.jp/＜発表のポイント＞- 次世代の説明可能AI「拡張型自由エネルギーモデル」で、磁性材料のエネルギー損失の原因を明らかにしました。- 実用材料である無方向性電磁鋼板を対象に、損失の原因を顕微鏡画像上で直接「見える化」することに成功しました。- トポロジーと熱力学の融合で、環境エネルギー材料を解析する汎用的なAI技術を創出しました。◆概 要 東京理科大学 先進工学部 マテリアル創成工学科の谷脇三千輝 氏（2024年度修士課程修了）、小嗣真人教授らの研究グループは、次世代の説明可能AI「拡張型自由エネルギーモデル」を用いて、実際の磁性材料のエネルギー損失の原因を明らかにしました。 電気自動車（EV）の心臓部であるモーターでは、磁性材料が発生する「エネルギー損失（鉄損）」が、大きな効率低下の原因となっています。この損失はモーター全体の約30％を占め、世界規模では年間約6億トンのCO2排出に相当する深刻な課題です。しかしこれまで、その損失のメカニズムは詳しく解明されておらず、材料設計のボトルネックとなっていました。 そこで本研究では、モーターに広く使われる無方向性電磁鋼板（NOES）を対象に、次世代の説明可能AI「拡張型自由エネルギーモデル」を用いて解析しました。本モデルは、数学のトポロジーと熱力学の自由エネルギーの概念を組み合わせて、構造―機能―因果をホワイトボックス的に接続できるモデルです。 解析の結果、エネルギー損失が増大する場所を、顕微鏡画像上に可視化することができました。特に、これまで一括りにされてきた複雑な磁壁の役割を見分けて、その位置を「見える化」することに、世界で初めて成功しました。これは、実際の材料に潜んでいた知見を引き出す、新たなアプローチとなります。 今回の手法は、物理とデータ科学を融合した次世代の説明可能AIであり、「AI for Science（AI4Science）」を象徴する技術です。熱力学の汎用性を活かして、磁性材料に限らず、半導体デバイスや電池材料など、多様な環境エネルギー材料への展開も期待されます。今後はエネルギー利用の最適化を通じて、未来社会の実現に貢献していきます。 本研究成果は、2025年7月15日に国際学術誌『Scientific Reports』に、オンライン掲載されました。[画像2: https://prcdn.freetls.fastly.net/release_image/72793/3314/72793-3314-5f0df875b4cc27dee41b5803462b101c-800x536.jpg?width=536&amp;quality=85%2C75&amp;format=jpeg&amp;auto=webp&amp;fit=bounds&amp;bg-color=fff ]従来の研究手法（上）と今回の研究手法（下）の対比◆論文情報 雑誌名： Scientific Reports 論文タイトル： Automated identification of the origin of energy loss in nonoriented electrical steel by feature extended Ginzburg-Landau free energy framework 著者： Michiki Taniwaki, Ryunosuke Nagaoka, Ken Masuzawa, Shunsuke Sato, Alexandre Lira Foggiatto , Chiharu Mitsumata, Takahiro Yamazaki, Ippei Obayashi, Yasuaki Hiraoka, Yasuhiko Igarashi, Yuta Mizutori, Sepehri Amin Hossein, Tadakatsu Ohkubo, Hisashi Mogi, Masato Kotsugi DOI： 10.1038/s41598-025-00357-z URL： https://www.nature.com/articles/s41598-025-00357-z※本研究の一部は、日本学術振興会（KAKENHI）科学研究費助成事業（A）（21H04656）、文部科学省革新的パワーエレクトロニクス創出基盤技術研究開発事業（助成番号 JPJ009777）、および科学技術振興機構（JST-CREST・助成番号 JPMJCR21O1）の助成を受けて実施したものです。◆発表者谷脇三千輝 東京理科大学大学院 2024年度修士課程修了長岡竜之輔 東京理科大学大学院 博士課程1年増澤賢 東京理科大学大学院 2022年度修士課程修了佐藤駿丞 東京理科大学大学院 2022年度修士課程修了Alexandre Lira Foggiatto 東京理科大学 先進工学部 マテリアル創成工学科 助教三俣千春 筑波大学 数理物質系 教授、東京理科大学 マテリアル創成工学科 客員教授山崎貴大 東京理科大学 総合研究院 助教大林一平 岡山大学 学術研究院 異分野融合教育研究領域（AI・数理） 教授平岡裕章 京都大学 高等研究院 教授・センター長五十嵐康彦 筑波大学 システム情報系 准教授水鳥雄太 筑波大学大学院 システム情報系 2023年度修士課程修了Sepehri Amin Hossein 物質材料研究機構 磁性・スピントロニクス材料研究センター グループリーダー大久保忠勝 物質材料研究機構 磁性・スピントロニクス材料研究センター 副センター長小嗣真人 東京理科大学 先進工学部 マテリアル創成工学科 教授◆詳しい研究内容について 次世代AIで磁性材料のエネルギー損失の原因を解明～省エネルギーな次世代EV開発への応用に期待～ https://www.okayama-u.ac.jp/up_load_files/press_r7/press20250715-1.pdf[画像3: https://prcdn.freetls.fastly.net/release_image/72793/3314/72793-3314-455bd65bd7f6d1f5387ded21d55cdca7-1486x220.png?width=536&amp;quality=85%2C75&amp;format=jpeg&amp;auto=webp&amp;fit=bounds&amp;bg-color=fff ]◆本件お問い合わせ先＜研究に関する問い合わせ先＞ 東京理科大学 先進工学部 マテリアル創成工学科 教授 小嗣真人＜報道・広報に関する問い合わせ先＞ 東京理科大学 経営企画部 広報課 TEL：03-5228-8107 FAX：03-3260-5823 筑波大学 広報局 TEL：029-853-2040 FAX：029-853-2014 岡山大学 総務部 広報課 TEL：086-251-7292 FAX：086-251-7294 京都大学 広報室国際 広報班 TEL：075-753-5729 FAX：075-753-2094＜岡山大学の産学官連携などに関するお問い合わせ先＞ 岡山大学研究・イノベーション共創機構 産学官連携本部 〒700-8530 岡山県岡山市北区津島中1-1-1 岡山大学津島キャンパス 本部棟1階 TEL：086-251-8463 E-mail：sangaku◎okayama-u.ac.jp ※ ◎を@に置き換えて下さい https://www.orsd.okayama-u.ac.jp/＜岡山大学の研究機器共用（コアファシリティ）などに関するお問い合わせ先＞ 岡山大学研究・イノベーション共創機構 機器共用推進本部 〒700-8530 岡山県岡山市北区津島中1-1-1 岡山大学津島キャンパス 本部棟1階 TEL：086-251-8745、086-251-8746 FAX：086-251-8748 E-mail：cfp◎okayama-u.ac.jp ※ ◎を@に置き換えて下さい https://fspp.kikibun.okayama-u.ac.jp/＜岡山大学のスタートアップ・ベンチャーなどに関するお問い合わせ先＞ 岡山大学研究・イノベーション共創機構 スタートアップ・ベンチャー創出本部 〒700-8530 岡山県岡山市北区津島中1-1-1 岡山大学津島キャンパス 本部棟1階 E-mail：start-up1◎adm.okayama-u.ac.jp ※ ◎を@に置き換えて下さい https://venture.okayama-u.ac.jp/ 岡山大学メディア「OTD」（アプリ）：https://prtimes.jp/main/html/rd/p/000000011.000072793.html 岡山大学メディア「OTD」（ウェブ）：https://prtimes.jp/main/html/rd/p/000000215.000072793.html 岡山大学オリジナルグッズ Online Shop：https://okadaigoods.official.ec/ 岡山大学統合報告書2024：https://prtimes.jp/main/html/rd/p/000002801.000072793.html 岡山大学SDGsホームページ：https://sdgs.okayama-u.ac.jp/ 岡山大学SDGs～地域社会の持続可能性を考える（YouTube）：https://youtu.be/Qdqjy4mw4ik 岡山大学Image Movie (YouTube)：https://youtu.be/pKMHm4XJLtw 岡山大学地域中核・特色ある研究大学強化促進事業（J-PEAKS）：https://j-peaks.orsd.okayama-u.ac.jp/ 産学共創活動「岡山大学オープンイノベーションチャレンジ」2025年7月期共創活動パートナー募集中：https://prtimes.jp/main/html/rd/p/000003222.000072793.html[画像4: https://prcdn.freetls.fastly.net/release_image/72793/3314/72793-3314-cd022c509388426b49ccbe765cf37f8d-1904x1064.jpg?width=536&amp;quality=85%2C75&amp;format=jpeg&amp;auto=webp&amp;fit=bounds&amp;bg-color=fff ][画像5: https://prcdn.freetls.fastly.net/release_image/72793/3314/72793-3314-8baa5dc369a90938808cbe49a64cdfbd-1713x697.jpg?width=536&amp;quality=85%2C75&amp;format=jpeg&amp;auto=webp&amp;fit=bounds&amp;bg-color=fff ]国立大学法人岡山大学は、国連の「持続可能な開発目標（SDGs）」を支援しています。また、政府の第1回「ジャパンSDGsアワード」特別賞を受賞しています。地域中核・特色ある研究大学として共育共創を進める岡山大学にご期待ください- 岡山大学 文部科学省「地域中核・特色ある研究大学強化促進事業（J-PEAKS）」に採択～地域と地球の未来を共創し、世界の革新の中核となる研究大学：岡山大学の実現を加速とともに世界に誇れる我が国の研究大学の山脈を築く～https://prtimes.jp/main/html/rd/p/000001935.000072793.html[画像6: https://prcdn.freetls.fastly.net/release_image/72793/3314/72793-3314-9cf50a79ce7d0f9de07ca1cd8197f870-2348x2700.jpg?width=536&amp;quality=85%2C75&amp;format=jpeg&amp;auto=webp&amp;fit=bounds&amp;bg-color=fff ]企業プレスリリース詳細へ : https://prtimes.jp/main/html/rd/p/000003314.000072793.htmlPR TIMESトップへ : https://prtimes.jp