本ページはバンド計算の歴史の概観(含む、筆者の
バンド計算関連履歴)に関してのページです。バンド計算手法に関し
ての書籍は多いのですが、その歴史についてを概観、解説するものが、ほとん
どないことが分かり、本ページを企図した次第です。
尚、敬称は略させて頂いております。何卒ご理解下さい。
- 目次
- 年表
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まだ作成途上です。一部不確かなものも残っていま
す。
誤った記述や、情報等がある場合は、遠慮なく
御指摘下さい。
大きな爆発
火の発見
_____________________________________19世紀頃、バベッジの解析機関、階差機関。
1927年、Born-Oppenheimer近似[断熱近似]。
1934年、Wignerの[論文](おそらく最初の交換相関項の表式?)。
1937年、Slaterの[論文](最初のAPWに関しての論文?)。
_____________________________________1939年、アタナソフによる最初の実際に動く専用コンピューターが出現。
_____________________________________1940年代、最初の実際に動くコンピューターが出現。
_____________________________________1946年、最初の汎用コンピューター(ENIAC、エッカート等)が出現。
1947年、Korringaの[論文](最初のKKRに関しての論文?)。
1950年代前半、有限要素法が出現(まだバンド計算分野[実空間法]では利用されてはいない)。
________________________________________________1954年〜2004年、[TCM50周年(沿革)](前園氏訳出)。
_____________________________________1954年頃、FORTRAN誕生(バッカス、IBM)。
________________________________________________1957年4月1日、[物性研]発足。
________1962年、筆者誕生。
1963年、Herman、Skillmanによる原子の電子状態計算に関しての[本]が出る。
[書籍]F. Herman and S. Skillman, "Atomic Structure Calculations", Prentice-Hall Inc., Englewood Cliffs, N. J.,(1963)
1964年、Hohenberg、Kohnの論文(密度汎関数法)。
1965年、Kohn、Shamの論文(密度汎関数法:Kohn-Shamの理論)。
1965年、有限温度に対する、Merminの論文。
1965年、L. HedinがGW近似を開発。
1960年代、KKR法、APW法がバンド計算の主流となる。
1967年、CPA法の[出現](P. Soven)。
[書籍]T. L. Loucks, 'Augmented Plane Wave Method'(Benjamin/Cummings, 1967)
当時、擬ポテンシャルはまだ経験的なものしかなかった。
(参考)J. M. Ziman, "The Calculation of Bloch Functions", SOLID STATE PHYSICS Vol. 26, 100頁、図34での各手法の相関関係図は参考になる。
[書籍]「固体電子論」、山下次郎著、朝倉書店(1973)
1975年、O. K. Andersenの[論文](LMTO法、LAPW法:線形化法の出現)。
_____________________________________1970年代、いわゆるスーパーコンピューターの出現(クレイ社〔SGIと合併後、ベクトル部門は売却される。←調査中〕のものは有名)。
_____________________________________CRAY-1(1976年、ベクトルパイプライン、他にCyber205など)
1970年代最後半頃、FLAPW関連の[論文]が世に出る。
[書籍]V. L. Morruzi, J. F. Janak and A. R. Williams, 'Calculated Electronic Properties of Metals'(Pergamon, New York 1978)
1979年、ノルム保存型[擬ポテンシャル][出現]。
___1980年、圧力制御の分子動力学法
1981年、SIC(J. Perdew and A. Zunger)の先駆的な[論文]?(バンド計算への最初の計算例?)。
___1981年、応力制御の分子動力学法
1982年、BHSの[論文]。
1984年、[DFPT](1984年、Zein、1987年、Baroni等)。
1984年、(おそらく最初の)TDDFTの[論文](E. Runge and E. K. U. Gross)。
___1984年、温度制御の分子動力学法
[書籍]H. Skriver, 'The LMTO method'(Springer-Verlag, 1984)
________1985年、筆者卒研(青学)でバンド計算(KKR-CPA法)を始める。
1985年、カー・パリネロ法[出現]。
1985年、GW近似(M. S. Hybertsen and S. G. Louie)の最初の[適用]。
1986年、ベドノルツ、ミューラーによる発見を端諸に、いわゆる高温超伝導ブーム始まる。バンド計算も盛んに行なわれるが、強相関系を扱うことの難しさが顕在化(露見?)する。
________________________________________________1986年頃?、CAMMフォーラム(コンピューターによる
材料開発・物質設計を考える会)始動。
________1988年、筆者物性[研]の寺倉研に入る(FPMDの開発、計算。筆者D論)。
1988年、多体問題へのアプローチ(S. Fahy, X. W. Wang and S. G. Louie、これが最初の[もの]?)。
_____________________________________1980年代、ベクトル型スーパーコンピューター全盛の時代。
1989年、APW型カー・パリネロ法[出現]。
1989年、雑誌「固体物理」<計算物理>特集号(Vol. 24, No.3[277], 1989)
1990年頃、最適化擬ポテンシャル出現。[Ref]
1990年、ウルトラソフト擬ポテンシャル(D. Vanderbilt)出現。[Ref]
________1991年、筆者無機材研に入所。
1991年、LSDA+U法(V. I. Anisimov, J. Zaanen and O. K. Andersen)出現(バンド計算への最初の応用?)。
______________1992年、計算規模:Si(111)-7x7に達する。[Ref]
_____________________________________1992年9月30日、日本で最初のホームページ誕生(KEKで公開)。この頃、横浜でCAMSE92が開催されていた。
1993年、結晶固体における電気分極の理論(R. D. King-Smith and D. Vanderbilt)。
1994年、PAW法(P. E. Blöchl)[出現]。
1994年、B3LYP[出現]。
________________________________________________1994年頃?、Psi-k始動(旧アドレス:http://psi-k.dl.ac.uk/)。
80年代後半(?)〜1990年代、実空間手法出現。
________1995年度、筆者NCPS95作成。
________________________________________________1995年11月、計算物質科学フォーラム(CMS)始動。
________1996年、5月23日、筆者ウェブページ開設。現存する一番古い[トップページ](1996年10月頃)
________________________________________________1996年5月、計算物質科学フォーラム(CMS)ウェブページ[始動]。
________1997年度、筆者NCPS97へバージョンアップ。
_____________________________________1990年代後半、PCクラスターが本格化する。
1998年、W. Kohn[先生]ノーベル化学賞受賞(密度汎関数理論)。
________________________________________________1998年、第一回第一原理電子状態計算アジアワークショップ、JRCAT、つくば(日本)で開催(〜第16回)。
________________________________________________1999年11月、第一回計算物質科学フォーラム研究会開催(筆者も参加)。
________2000年、2月中旬頃、筆者ウェブサイトのバックアップ(予備)[サイト](3/15現在、2019に自動転送により事実上アクセス不能となる)開設。
________2000年度、筆者NCPS2Kへバージョンアップ。(2001年春〔2000年度末〕の物理学会年次大会〔中央大学〕で配布)
2000年、APW+lo法(lo: Local Orbital)出現[論文]。
________2001年、4月無機材研→独法化+金材研(つくば)と統合。
________これにより、名称も物質・材料研究機構、物質研究所へと変更。
________________________________________________2001年4月、産業技術総合研究所、計算科学研究部門発足。
________________________________________________2002年3月、JRCAT解散(含む理論部門)。
________________________________________________2001年10月15日、物質・材料研究機構 計算材料科学研究センター及び、その下に第一原理物性グループ、第一原理反応グループ等発足。
________2001年、10月初旬頃、筆者ウェブサイト[メイン]復活。
________同10月15日、筆者所属、物質・材料研究機構、計算材料科学研究センター、第一原理反応グループと併任。
2001年、超伝導物質MgB2の発見に伴い、DFPTを使ってフォノン振動数、フォノン状態密度、転移温度等を求めたバンド計算関連論文が多数出る(特に国外から)。
________________________________________________2001年、Σxcネットワークページ立ち上がる(現在はアクセス不能)。
________2002年、4月1日、筆者、計算材料科学研究センター、第一原理反応グループ専任となる。
________2002年、4月14日、筆者独自ドメインウェブ[サイト](BandStructure.jp)開設。
______________2002年、計算規模:リボザイム(リボ核酸)の酵素反応機構の計算。[Ref]
________________________________________________2002年9月17日〜21日、コンピュテーショナル・マテリアルズ・デザイン(CMD)ワークショップ開催(国際高等研究所)。以後、第2回〜第37回まで開催。今度は第38回(開催予定)。
2002年、LAPW法でストレスを扱った[論文]。
______________2002年、計算規模:Wet DNA(C228N96O144P24Na24H264*138(H2O))に達する。[Ref]
________2003年、計算材料科学研究センター、第一原理物性グループが関係する、戦略基盤ソフトウェアのナノシミュレープロジェクト。
________2003年、計算材料科学研究センター、第一原理反応グループによる公開ソフト、ルーチン、データ群[SANZEN](既に閉鎖)立ち上がる。
2003年、HSE[出現]。
2004年、雑誌「固体物理」<計算機ナノマテリアルデザイン>特集号(Vol. 39, No. 11, 2004)
________________________________________________2005年5月15日〜5月19日、第11回WIENWORKSHOP: WIEN2005が京都大学、福井謙一記念研究センター(日本)で開催。
________________________________________________2005年10月24日、25日、VASP WORKSHOP in Kyoto:京都大学、福井謙一記念研究センター(日本)で開催。
2005年、世界物理年
______________2005年、計算規模:シリコン(Si)五千原子中の砒素(As)不純物(一個)の計算。使用計算機は地球シミュレータ。手法は、Advance/PHASE。
________2006年、4月1日、計算材料科学研究センター→計算科学センターとなる。筆者も計算科学センターへ配置換。
________2006年、5月23日、最初の筆者ウェブページ作成から10年。現在のページ。
2006年夏、WIEN2k(FLAPWのコードパッケージ)、1000ライセンスを達成。
________________________________________________2006年末、QQC-BBS役目を終える(深く感謝)。
________________________________________________1957年〜2007年、物性研(ISSP)発足50周年。
_____________________________________2007年3月、バッカス氏(FORTRAN開発者)死去。
________2007年、4月14日、筆者独自ドメインウェブ[サイト](BandStructure.jp)開設5周年。
2007年夏、W. H. Butler先生NIMS賞授賞(←巨大磁気抵抗の理論的予言。関連論文:W. H. Butler, X.-G. Zhang, T. C. Schulthess and J. M. MacLaren, "Spin-dependent tunneling conductance of Fe|MgO|Fe sandwiches", Phys. Rev. B63, 054416(2001)[VASP][Layer KKR])。
________________________________________________2007年10月29日〜31日、第十回第一原理電子状態計算アジアワークショップ(広島大学、日本)。
________________________________________________2007年12月8日、第二回計算物質科学フォーラム研究会(日本大学本部)。
2007年、おそらくバンド計算関連で最も著者数が多い論文(と思われる):"A. Aravindh, et al., Solid State Communications 144 (2007) 273" ← "Summer School on Electronic Structure Methods and Applications"(JNCASR、印度、手法は、Quantum-ESPRESSO)
______________2007年、計算規模:シリコン(Si)一万原子中(正確には、10648原子)の砒素(As)不純物(一個)の計算。使用計算機は地球シミュレータ。手法は、Advance/PHASE。2007年度ゴードン・ベル賞候補(4件、賞は逃す)となる。
________2008年、2月末、筆者ウェブサイト[メイン]が、新[アドレス]へ移行。
________________________________________________2008年夏、バンド構造等データベース(Electronic Structure Database[NRL])が利用不可となる。
________________________________________________Electronic Structures Database(2/16、2018、復活しているのを確認。gmu.eduのD. A. Papaconstantopoulos先生による)
________________________________________________2008年9月1日〜3日、第1回アジアCMDワークショップ(フィリピン)。以後、第2回まで開催。
2009年夏、ASE code got commit number 1000
2009年8月、M. Parrinello[先生]、R. Car先生: The 2009 Dirac Medal and Prize awarded. ←参考:[CP法]
2009年10月、M. Parrinello[先生]、R. Car先生: Car and Parrinello Named 2009 Fernbach Winners.
________________________________________________2010年9月12日〜16日、Psi-k Conference2010(開催地:ベルリン、独)[終了]。
2010年11月、"Prof. J. P. Perdew Is One of World's Most Cited"(Thomson Reutersによる)。
2011年3月11日東日本(東北、関東太平洋岸)がマグニチュード9の地
震に見舞われる。同時に起こった原発事故も重なり、関東方面の電力事情が逼
迫する。このため多くのスーパーコンピュータの稼働が一時的に止まり、稼働
開始後も部分的な稼働(縮退運転)を強いられる。→スパコンの停止は多くの
第一原理計算が実行出来なくなることを意味した(勿論、事情は仕方ないし、
代替方法はあるが、、、)。
________________________________________________2011年4月1日、物質・材料研究機構 理論計算科学ユニット(〔旧〕計算科学センター)及び、その下に材料特性理論グループ(〔旧〕第一原理反応グループ)、量子物性シミュレーショング
ループ等発足。
_____________________________________2011年6月、次世代スパコン「京」(神戸)がTOP500で一位(8.162ペタフロップス)となる。
2011年3月11日に起こった東日本大震災+福島第一原発事故による電力
事情の逼迫により、同年7月1日から関東において厳しい電力使用制限が課さ
れていた。勿論、研究機関や大学のスパコンも例外でなく、多くのところで縮
退運転や一部稼働停止となっていた(通常運転のままのところもあった)。こ
の状況は2011年9月初旬頃まで続いた。
________________________________________________2011年10月31日〜11月2日、第14回第一原理電子状態計算アジアワークショッ
プ(東大、本郷)。
2011年、世界化学年
2011年頃、マテリアルズ・インフォマティクスの黎明期(←米国)[参考ページ(NIMS)]
_____________________________________2011年〜2012年、次世代スーパーコンピューター”京”の出現、TOP500で一位となる(2012年6月にIBMのセコイア〔米国ローレンス・リバモア研究所〕に抜かれる)。
2012年初夏頃、WIEN2k(FLAPWのコードパッケージ)、2000ライセンスを達成。
_____________________________________第一原理計算によるものではないが、細菌1個の一生をシミュレーションで完全に再現する(米国スタンフォード大学などによる)。
______________2012年、計算規模:炭素(C)一千万原子の計算(arXiv:1210.1531←題目:"Ten-million-atom electronic structure calculations at the K computer with a massively parallelized order-N theory")。使用計算機は京コンピュータ。手法は、ELSES(←オーダーN法)。
2013年初頭頃、"CASTEP achieves $30 million in sales":CASTEPの売り上げ3千万ドルに達する。
________________________________________________2013年、MateriApps(*)(物質科学シミュレーションのポータルサイト、CMSI)立ち上がる。
2013年7月、[MateriAppsLive](CMSI)登場。
________________________________________________2014年11月10日、11日、International Symposium on Extended Molecular Dynamics and Enhanced Sampling: Nose Dynamics 30 Years、開催地:慶応大学三田キャンパス(東京)、詳細は案内ページ参照。
2014年、Prof. Michael Payne(University of Cambridge):2014 Swan Medal
________________________________________________2015年11月9日〜11日、第18回第一原理電子状態計算アジアワークショップ(物性研〔柏、千葉、日本〕)[終了]。
________2015年、4月、物質・材料研究機構:独立行政法人→国立研究開発法人へ法人分類の名称が変更される。
________2015年、7月、物質・材料研究機構に、情報統合型物質・材料研究拠点[*](情報統合型物質・材料開発イニシアティブ←マテリアルズ・インフォマティクス
関連)が設置される。
________2015年、11月、産総研に、機能材料コンピュテーショナルデザイン研究センターが設置される。
________________________________________________2016年4月1日、物質・材料研究機構 理論計算科学ユニットは同年3月31日で閉鎖。材料特性理論グループ(〔旧〕第一原理反応グループ)、量子物性シミュレーショングループは、国際ナノアーキテクトニクス研究拠点所属となる。
(記録更新)2016年、バンド計算関連で最も著者数が多い論文(と思われる):"K. Lejaeghere, et al., "Reproducibility in density functional theory calculations of solids", Science Vol. 351, Issue 6280 25 March 2016"←2007年の論文の著者数は数えてみたところ67名だった。今回の論文の著者数は、69名。
_____________________________________2016年4月、Walter Kohn先生死去。
NCPS95が公開されてから20年(公開は1995年度で、実際は1996年に公開したものと思われる〔←調査中〕)。
筆者が最初のウェブページを開設してから20年(←1996年5月23日)。
2017年、雑誌「固体物理」<第一原理からの物性シミュレーション>特集号(Vol. 52, No. 11, 2017)
ここ最近、収束の速さや計算の速さでなく、精度(結果の品質)の高さに注目が集まる(例:A. Gulans, A. Kozhevnikov, C. Draxl, "Microhartree Precision in Density-Functional-Theory Calculations", arXiv:1803.00776.)。
________________________________________________2018年4月1日、物質・材料研究機構 国際ナノアーキテクトニクス研究 料特性理論グループが分割して再編される。筆者が所属する方のグループ名は、ナノ計算材料科学グループとなる。
________________________________________________2018年4月、MateriApps(物質科学シミュレーションのポータルサイト、ISSP)のアドレス変更。
2018年初夏頃、WIEN2k、3000ライセンスを達成。
________geocitiesのサービス終了のための移行作業開始(2018年12月)。←まだテスト(試行)段階。
2018年、Walter Kohn Prize(←httpsページ)
________geocitiesのサービス終了のための移行作業が続く(2019年1月)。自動転送を設定(2019年3月14日夜)。geocities側の更新も事実上停止(2019年3月15日)。”リンクアドレス変更”の通知作業ほぼ終了(2019年3月21日)。geocitiesのサービス終了。移行作業もほぼ完了(2019年4月1日)。
________2019年、3月末、筆者ウェブページ(www.geocities.co.jp/Technopolis/4765/)閉鎖(geocitiesのサービス終了のため)。
_____________________________________2019年4月、「ポスト「京」の製造を開始」のプレスリリース(←httpsページ)記事(富士通株式会社)。
2019年4月、MateriApps関連活動が文部科学大臣表彰科学技術賞(科学技術振興部門)を受賞。
_____________________________________2019年5月23日、スーパーコンピュータ「京」後継機の名称が、”富岳”と決まる。
2019年7月、Gerbrand Ceder先生(「第一原理計算に基づくデータ駆動型材料研究の先駆け」、Computational and Experimental Design of Emerging materials Research group〔←httpsページ〕)、Pierre Villars先生(「無機材料データベースPauling Fileの開発」)がNIMS Award受賞(参照:NIMSのプレスリリース〔←httpsページ〕)
_____________________________________2019年8月16日、スーパーコンピュータ「京」計算資源の共用終了(同30日にシャットダウン)。
_____________________________________2019年12月2日、スーパーコンピュータ「富岳」の出荷開始(富士通株式会社)。同年12月3日、スーパーコンピュータ「富岳」の搬入開始(理研)。
2020年4月8日、昨日夕刻、新型コロナウィルス蔓延に関して、緊急事態宣言が発令される(日本)。
_____________________________________2020年4月、新型コロナウイルス対策を目的としたスーパーコンピュータ「富岳」の優先的な試行的利用 実施課題の追加について(R-CCS、理研)。
______________2020年、最初の量子コンピュータ(量子マシン)によるシリコンの計算:(arXiv:2006.03807←題目:"Quantum computation of silicon electronic band structure")。
2020年5月、2020年9月開催の日本物理学会秋季大会が、オンライン開催となる。他にもオンライン開催となる会議・会合・ワークショップ・スクール(学校)・チュートリアル(講習会)等あり。
2020年、M. Parrinello[先生]: 2020 European Chemistry Gold Medal
________2020年6月15日、DICE(NIMS)、MDR(NIMS)、一般への公開開始。
2020年6月、The story of Psi-k: From CCP9 to Psi-k(2020年6月)
_____________________________________2020年6月、スーパーコンピューター”富岳”、TOP500、HPCG、HPL-AI、Graph500で世界第一位となる。11月も一位となる。
2020年2月後半〜12月末、国内外で新型コロナウィルスが流行。多くのバンド計算関連の会議・会合・ワークショップ・スクール(学校)・チュートリアル(講習会)等が中止/延期/オンライン開催となる。PSI-K Conferenceは、2022年8月に延期。
_____________________________________2021年3月9日、スーパーコンピュータ「富岳」の共用開始。
________2021年、5月23日、最初の筆者ウェブページ作成から25年。現在のページ。
________2021年、7月8日、最初の筆者ウェブページ上でカウンター設置から25年。現在のページ。
_____________________________________2021年7月下旬、東京大学とIBM、日本初のゲート型商用量子コンピューターを始動(東大のプレスリリース記事)。
2022年3月、MateriApps LIVE! wins Open Source Excellence Award from SourceForge MateriApps LIVE!
_____________________________________2022年5月中旬、量子コンピューターによるヒュッケル分子軌道計算(東大のプレスリリース記事)。
________________________________________________2022年8月22日〜25日、Psi-k Conference(開催地:SwissTech Convention Center, EPFL, Lausanne〔スイス〕)[終了]。
______________エクサスケール時代における電子構造計算コードのロードマップ:(https://arxiv.org/abs/2209.12747←題目:"Roadmap on Electronic Structure Codes in the Exascale Era")。
______________Exhaustive search for optimal molecular geometries using imaginary-time evolution on a quantum computer: (arXiv:2210.09883).
_____________________________________2022年12月、ポータブル量子コンピュータ(常温で動作、2ビット。中国のSpinQ Technologyが開発)が119万円で発売される。詳細はニュース記事(ITmedia記事)参照。
_____________________________________2023年2月上旬、光機能性物質のエネルギーを求めるための量子コンピューターを用いた新たな計算手法 - スピン保存量子回路の設計と制約条件自動調整変分量子固有値法(VQE/AC法)を開発 - (慶應大のプレスリリース記事)。
________2023年、3月31日、筆者、物質・材料研究機構を定年退職する(引続き、最雇用)。
2023年5月、MateriApps関連活動がHPCIソフトウェア賞(普及部門賞)最優秀賞を受賞。SALMONが、HPCIソフトウェア賞開発部門賞奨励賞を受賞。
______________A decade of Density Functional Theory in Kenya: (arXiv:2311.06628).
今は昔
2024年4月、尾崎泰助教授(尾崎研)が文部科学大臣表彰科学技術賞(研究部門)を受賞。
コロナ禍から4年。
2021年1月〜2024年10月中旬(現在)、国内外で新型コロナウィルスが流行は一見下火となっている。多くのバンド計算関連の会議・会合・ワークショップ・スクール(学校)・チュートリアル(講習会)等がハイブリッド開催/オンライン開催/延期/中止となる(なった)。
________________________________________________2025年春頃、第46回CMDワークショップ開催予定。
________________________________________________2024年10月28日〜10月30日、第25回第一原理電子状態計算アジアワークショップ、開催地:University of Ulsan, Haesong Hall(韓国)で催予定。詳細は案内ページ参照(参考ページ)。
より大規模な系へ(オーダーN法、ハイブリッド法など)。
より高い精度へ(LDAを越える試み、誤差評価など)。
従来困難だった対象へのアプローチ(複雑な化学反応や触媒反応、ナノ構造、高分子、タンパク質、DNA、生物〔ウィルス〕など)
新しいアプローチ(TDDFT、有限温度、非断熱、非調和項、励起状態、多体問題、強相関など)、データベース化(+マテリアルズ・インフォマティクス、ビッグデータ、機械学習、AI(?))とその利用。
新しい計算機(量子コンピューター、DNA〔分子〕計算機)。
_____________________________________大規模並列コンピューターの時代(→例:次世代スパコン〔ポスト「京」→「富岳」→「?」〕)。
アボガドロ数(参考文献:伊藤伸泰、「アボガドロ数への挑戦」、日本物理学会誌、第67巻、第7号(2012年7月号)、478頁)
参考資料1:応用物理、第69巻 第8号 (2000) 965頁、「20世紀における計算物理と将来展望」、寺倉清之、表1(969頁)
参考資料2:日本物理学会誌、第64巻 第4号 (2009) 241頁、「第一原理電子状態計算の現状と課題:概観」(特集「電子状態の第一原理計算の現状と課題」)、今田正俊、常行真司、寺倉清之、表1(242頁)
参考サイト:量子力学の歴史ページ(立川先生による←サービス提供終了のためアクセス不能)
参考サイト2:[インターネット歴史年表](httpsページ、JPNICのページ)
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