Course Name Year Term Period Faculty / Graduate School All Instructors Credits
30419:[2025 Fall]Computational Chemistry (M) 2025 Fall Mon5 College of Life Sciences TAKAHASHI TAKUYA 2

Campus

BKC

Class Venue

Forest201

Language

日本語

Course Outline and Method

・従来実験科学としての色彩の濃い化学だったが、近年いわゆる計算機の発達により化学研究において計算の占める部分がどんどん広がり今や理論計算抜きには化学を論じることは不可能なまでになった。また多くの生命科学分野においても、計算機化学の根本にある計算科学や理論化学、特に機械学習に代表される情報科学的手法は不可欠になっている。

・そこで本講義ではこの計算機化学の基礎となる分子力学や量子化学の基礎を簡単に説明し、具体的なシミュレーション手法である分子動力学法とモンテカルロ法に関して講義を進める。

・次に計算機化学のもう一つの柱である分子軌道法および密度班関数法についても触れ、さらに最近急激に発展している機械学習の基礎とタンパク質構造予測等の応用に関しても簡単に紹介する。

・manaba+Rを活用して、毎回、確認テストを行う。また簡単なレポート提出等を課す場合もある。詳細はmanaba+R にて連絡する。


Student Attainment Objectives

①分子力学法,②分子動力学法,③モンテカルロ法 ④分子軌道法および汎関数法について、その原理と基礎となる計算手法を理解する。
また、これら計算機化学の手法がどのような化学現象に応用可能かを判断できる。

Recommended Preparatory Course

化学1・2(熱力学、分子に関する基礎知識)、物理1・2(力学、運動方程式、電荷など)、生物科学1・2、生化学1・2、物理化学1・2、数理生物学(ベクトルと行列、微分方程式)、生命物理科学など
基礎的な物理化学系の科目や関連する実験科目
  

Course Schedule

Lecture/Instructor(When there are multiple instructors) Theme
Keyword, References and Supplementary Information

本科目は+R授業対象科目。第1回に+R授業を実施。詳細はmanaba+Rを参照

1
分子力学法(1)分子のエネルギー関数

分子力場とは何か

2
分子力学法(2)エネルギーの極小化

3
分子動力学法(1)分子動力学法のシステム

4
分子動力学法(2)運動方程式の数値解法

5
分子動力学法(3)分子動力学の技法

6
分子動力学法(4)物理量の計算

7
分子動力学法(5)溶媒効果と熱力学量の計算

8
モンテカルロ法(1)メトロポリスの方法

9
モンテカルロ法(2)アンサンブル

10
分子軌道法の応用(1)古典計算と量子計算

11
分子軌道法の応用(2)化学反応

12
計算機化学の最前線と将来(1)

機械学習 Deep Learningの基礎

13
計算機化学の最前線と将来(2)

機械学習 Deep Learningの応用

14
計算機化学の最前線と将来(3)

到達度の確認
講義のまとめ

Class Format

原則として対⾯形式で実施する

Recommendations for Private Study

毎回、レジュメに目を通す
レジュメを中心に、参考書や参考になるwwwページなども参照して、必ず予習復習し、毎週、提出する

Grade Evaluation Method

Kind Percentage Grading Criteria etc.
Final Examination (Written) 0

Report Examination
(A report to be submitted by the unified deadline)
0

Exams and/or Reports other than those stated above, and Continuous Assessment 
(Evaluation of Everyday Performance in Class)
100

・以下の1~3を総合的に評価します。
1. 確認テスト、到達度検証テスト
2. 授業への取り組み状況
3. 指示されたレポート等の提出物の提出状況とその内容

なお、成績評価を受けるためには、2/3以上の各回授業への参加が必要です。授業への参加は、教材資料へのアクセス、課題への対応状況から判断します。
・質疑応答等講義への積極的な参加等を総合的に評価します。

Grade Evaluation Method (Note)

日常点では、授業への改善提案など積極的な授業参加者には加点し、私語・ゲームなど授業妨害行為は厳しく減点する

Advice to Students on Study and Research Methods

事前に履修しておくことが望まれる科目の基本的な内容(特に物理化学や数学の初歩)を理解できていない人は、できるだけ予習しておくように願います。
また授業中の私語や携帯など、周りの人たちの迷惑になる行為をする人は大幅に減点になるので、要注意。

Textbooks

Textbooks (Frequency of Use, Note)

Reference Books

Title Author Publisher ISBN Code Comment
タンパク質計算科学 神谷 成敏, 肥後 順一, 福西 快文, 中村 春木 共立出版 4320056949
アトキンス物理化学要論 P.W.Atokins 東京化学同人 4807906496
アトキンス物理化学(上) P.W.Atokins 東京化学同人 4-8079-0529-5
アトキンス物理化学(下) P.W.Atokins 東京化学同人 4-8079-0530-9
化学・生命科学系のための物理化学 R.Chang 東京化学同人 978-4-8079-0563-8

Reference Books (Frequency of Use, Note)

Web Pages for Reference

How to Communicate with the Instructor In and Out of Class(Including Instructor Contact Information)

Communication Paper,Learning Management System (manaba+R),Talk with Students,Other (Separate instructions will be provided)

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