Updated on 2025/04/01

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NISHIGUCHI Koji
 
Organization
Graduate School of Engineering Civil and Environmental Engineering 1 Associate professor
Graduate School
Graduate School of Engineering
Undergraduate School
School of Engineering Architecture
Title
Associate professor
Contact information
メールアドレス
Profile
NHK Science View (Broadcast on March 12, 2024):
The Dream of Generative AI Engineering - Koji Nishiguchi, Nagoya University
https://www3.nhk.or.jp/nhkworld/en/shows/2015315/

Degree 1

  1. Doctor of Engineering （ 2015.9   Hiroshima University ） 

To the head of Degree.▲

Research Interests 6

  1. Computational mechanics

  2. high-performance computing

  3. Eulerian method

  4. Fluid-structure interaction problem

  5. nonlinear structure dynamics

  6. 3D generative AI

To the head of Research Interests.▲

Research Areas 4

  1. Informatics / High performance computing

  2. Informatics / Computational science

  3. Manufacturing Technology (Mechanical Engineering, Electrical and Electronic Engineering, Chemical Engineering) / Fluid engineering

  4. Manufacturing Technology (Mechanical Engineering, Electrical and Electronic Engineering, Chemical Engineering) / Mechanics of materials and materials

To the head of Research Areas.▲

Current Research Project and SDGs 3

  1. Eulerian unified simulation method for structure and fluid dynamics for supercomputers and its industrial applications

  2. 3D generative AI based on structural simulations computed by supercomputer

  3. Large-scale topology optimization methods suitable for supercomputers

To the head of Current Research Project and SDGs.▲

Research History 7

  1. Nagoya University   Associate professor

    2023.4

  2. RIKEN   Center for Computational Science   Visiting Researcher

    2020.9

    　 More details

    Country：Japan

  3. Nagoya University   Lecturer

    2020.9 - 2023.3

    　 More details

    Country：Japan

  4. University of Yamanashi   Department of Mechanical Engineering, Faculty of Engineering   Visiting researcher

    2018.6

    　 More details

    Country：Japan

  5. RIKEN   RIKEN Center for Computational Science   Postdoctoral Researcher

    2018.4 - 2020.8

    　 More details

    Country：Japan

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To the head of Research History.▲

Education 3

  1. HIROSHIMA UNIVERSITY   Doctoral course, Graduate School of Engineering   Vehicle & Environmental Systems Program

    2011.4 - 2015.9

    　 More details

    Country： Japan

  2. Hiroshima University   Master's Course, Graduate School of Engineering   Civil & Environmental Engineering Program

    2008.4 - 2010.3

    　 More details

    Country： Japan

  3. Hiroshima University   SCHOOL OF ENGINEERING   CLUSTER 4 (Civil Engineering and Architecture)

    2004.4 - 2008.3

    　 More details

    Country： Japan

To the head of Education.▲

Professional Memberships 6

  1. International Association of Computational Mechanics

  2. THE JAPAN SOCIETY FOR COMPUTATIONAL ENGINEERING AND SCIENCE

  3. THE JAPAN SOCIETY OF MECHANICAL ENGINEERS

  4. SOCIETY OF AUTOMOTIVE ENGINEERS OF JAPAN

  5. JAPAN SOCIETY OF CIVIL ENGINEERS

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Committee Memberships 14

  1. 日本計算工学会   マルチメソッド・新数値解析手法開拓研究会 主査  

    2022.4   

    　 More details

    Committee type：Academic society

    https://www.jsces.org/activity/research/multimethod/

  2. 日本計算工学会   第29回計算工学講演会実行委員会委員  

    2023.11 - 2024.6   

    　 More details

    Committee type：Academic society

  3. The Japan Society for Computational Engineering and Science (JSCES), Japan Association for Computational Mechanics   Secretary General, The 4th International Conference on Computational Engineering and Science for Safety and Environmental Problems (COMPSAFE2025)  

    2023.9 - 2025.7   

    　 More details

    Committee type：Academic society

  4. 日本計算工学会   第28回計算工学講演会実行委員会委員  

    2022.11 - 2023.6   

    　 More details

    Committee type：Academic society

  5. 日本計算工学会   会誌委員会 幹事  

    2022.8   

    　 More details

    Committee type：Academic society

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To the head of Committee Memberships.▲

Awards 9

  1. 第27回計算工学講演会 グラフィクスアワード最優秀賞

    2022.6   日本計算工学会   骨折予防の為の粘弾性構造と空気の強連成解析

    　More details

    Award type：Award from Japanese society, conference, symposium, etc.  Country：Japan

  2. 第27回計算工学講演会 グラフィクスアワード動画賞

    2022.6   日本計算工学会   骨折予防の為の粘弾性構造と空気の強連成解析

    　More details

    Award type：Award from Japanese society, conference, symposium, etc.  Country：Japan

  3. JSCES Graphics Award (Special Award: Meshman Data Science Award)

    2021.5   The Japan Society for Computational Engineering and Science (JSCES)  

    　More details

    Country：Japan

    Largely deformed structure-fluid interaction simulation for fracture prevention floor

  4. JSCE Applied Mechanics Young Researcher Paper Award

    2019.6   Applied Mechanics Committee, Japan Society of Civil Engineers  

    Koji Nishiguchi

    　More details

    Award type：Honored in official journal of a scientific society, scientific journal  Country：Japan

  5. JSCE Applied Mechanics Symposium Award

    2016.12   Applied Mechanics Committee, Japan Society of Civil Engineers  

    Koji Nishiguchi

    　More details

    Award type：Award from Japanese society, conference, symposium, etc.  Country：Japan

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Papers 29

  1. Topology Optimization for Large-Scale Unsteady Flow with the Building-Cube Method Reviewed

    Ryohei Katsumata, Koji Nishiguchi, Hiroya Hoshiba, Junji Kato

    International Journal for Numerical Methods in Engineering   Vol. in press   2025

    　More details

    Authorship：Corresponding author   Language：English   Publishing type：Research paper (scientific journal)  

    DOI： 10.1002/nme.70016

    DOI： 10.1002/nme.70016

  2. Multiscale Topology Optimization Applying FFT‐Based Homogenization Reviewed

    Masayoshi Matsui, Hiroya Hoshiba, Koji Nishiguchi, Hiroki Ogura, Junji Kato

    International Journal for Numerical Methods in Engineering   Vol. in press   2025

    　More details

    Language：English   Publishing type：Research paper (scientific journal)  

    DOI： 10.1002/nme.70009

    DOI： 10.1002/nme.70009

  3. Plate manufacturing constraint in topology optimization using anisotropic filter Invited Reviewed

    Yuji Wada, Tokimasa Shimada, Koji Nishiguchi, Shigenobu Okazawa, Makoto Tsubokura

    Computer-Aided Design   Vol. 180   page： 103823   2024.11

    　More details

    Language：English   Publishing type：Research paper (scientific journal)  

    DOI： https://doi.org/10.1016/j.cad.2024.103823

    DOI： https://doi.org/10.1016/j.cad.2024.103823

    Other Link： https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0010448524001507

  4. Generative model of three-dimensional shapes incorporating structural mechanics Reviewed

    Issei Toida, Koji Nishiguchi, Naoya Chiba, Yuji Wada, Rio Yokota, Hiroya Hoshiba, Junji Kato

    Transactions of the Japan Society for Computational Engineering and Science   Vol. 2024 ( 1 ) page： 20241010   2024.6

    　More details

    Authorship：Corresponding author   Language：Japanese   Publishing type：Research paper (scientific journal)  

    DOI： https://doi.org/10.11421/jsces.2024.20241010

    DOI： https://doi.org/10.11421/jsces.2024.20241010

    Other Link： https://www.jstage.jst.go.jp/article/jsces/2024/1/2024_20241010/_article/-char/en

  5. Eulerian finite volume method using Lagrangian markers with reference map for incompressible fluid–structure interaction problems Reviewed International coauthorship

    Koji Nishiguchi, Tokimasa Shimada, Christian Peco, Keito Kondo, Shigenobu Okazawa, Makoto Tsubokura

    Computers & Fluids   Vol. 274   page： 106210   2024.2

    　More details

    Authorship：Lead author,　Corresponding author   Language：English   Publishing type：Research paper (scientific journal)  

    DOI： https://doi.org/10.1016/j.compfluid.2024.106210

    DOI： https://doi.org/10.1016/j.compfluid.2024.106210

    Other Link： https://doi.org/10.1016/j.compfluid.2024.106210

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Books 8

  1. オイラー型構造解析：超並列計算と3D生成AIへの展開

    西口浩司，岡澤重信（ Role： Joint author ,  全章の執筆）

    丸善出版  2025.1  （ ISBN:978-4-621-31074-8 ）

    　More details

    Total pages：140   Responsible for pages：全章   Language：Japanese Book type：Scholarly book

    Other Link： https://www.maruzen-publishing.co.jp/item/b306275.html

  2. The Future of Computational Engineering in Designing Innovative Vehicle Body Structures

    Shigenobu Okazawa, Koji Nishiguchi（ Role： Joint author）

    2024.3 

    　More details

    Total pages：7   Language：Japanese Book type：Textbook, survey, introduction

    We explore the potential of computational engineering to create new functions in vehicle body structures, by addressing some topics such as data compatibility, humanfriendly structures, Eulerian methods, and 3D generative AI. We argue that computational engineering is evolving from a replacement for experiments to a driver of innovation for vehicle body structures, and that it is essential to incorporate data science, such as machine learning and AI, into computational engineering. We also demonstrate some examples of numerical simulations using supercomputers and Eulerian methods, as well as the feasibility study of 3D generative AI that takes into account structural mechanical parameters. We conclude by outlining the research challenges and opportunities for the future of computational engineering for vehicle body structures.

  3. 特集 オイラー記述による固体 / 構造解析 「企画主旨」

    西口浩司（ Role： Sole author）

    日本計算工学会  2023.1 

    　More details

    Total pages：1   Language：Japanese Book type：Textbook, survey, introduction

  4. 特集 オイラー記述による固体 / 構造解析　「超並列計算に適したオイラー型構造 - 流体統一解法」

    西口浩司（ Role： Sole author）

    日本計算工学会  2023.1 

    　More details

    Total pages：6   Language：Japanese Book type：Textbook, survey, introduction

  5. 大規模スパコンが拓く次世代のものづくり

    坪倉誠, 大西慶治, 西口浩司, 李崇鋼, ラフールバレ, 王威翔（ Role： Joint author）

    シミュレーション，Vol.38，No.2  2019.6 

    　More details

    Language：Japanese

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Presentations 196

  1. Conference on Advanced Topics and Auto Tuning in High-Performance Scientific Computing Invited International conference

    Koji Nishiguchi

    2025 Conference on Advanced Topics and Auto Tuning in High-Performance Scientific Computing  2025.3.22 

    　More details

    Event date： 2025.3

    Language：English   Presentation type：Oral presentation (invited, special)  

    Country：Taiwan, Province of China  

  2. オイラー型構造流体連成解法とその産業応用 Invited

    西口浩司

    日本建築学会「シェル・空間構造」セミナー2024：連成問題とその周辺  2025.3.5 

    　More details

    Event date： 2025.3

    Language：Japanese   Presentation type：Oral presentation (invited, special)  

    Venue：東京   Country：Japan  

  3. 3D生成AIによる構造設計の現在と未来 Invited

    西口浩司

    産業競争力懇談会  2025.1.24 

    　More details

    Event date： 2025.1

    Language：Japanese   Presentation type：Oral presentation (invited, special)  

    Venue：東京   Country：Japan  

  4. 3D生成AIによる構造設計の現在と未来 Invited

    西口浩司

    第45回関東CAE懇話会「対面で語ろう発想とCAE～設計の概念をどう変えてしまうのか～」   2024.12.2 

    　More details

    Event date： 2024.12

    Language：Japanese   Presentation type：Oral presentation (invited, special)  

    Venue：東京   Country：Japan  

  5. 超多ケース弾塑性シミュレーションによる3D生成AIの訓練と精度検証 Invited

    西口浩司

    第5回 スーパーコンピュータ「不老」ユーザ会  2024.10.2 

    　More details

    Event date： 2024.10

    Language：Japanese   Presentation type：Oral presentation (invited, special)  

    Venue：名古屋大学   Country：Japan  

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Research Project for Joint Research, Competitive Funding, etc. 7

  1. 次世代自動車設計のためのコンポーネント構造の超多ケース弾塑性解析と確率的深層生成モデルへの展開

    Grant number：hp230296  2023.10 - 2024.9

    令和5年度B期「富岳」利用研究課題 

    　 More details

    Authorship：Principal investigator  Grant type：Other

  2. 超並列構造解析による３次元点群の確率的深層生成モデル学習の基礎的研究

    2023.4 - 2024.3

    令和5年度上田記念財団研究助成金 

    　 More details

    Authorship：Principal investigator  Grant type：Competitive

    Grant amount：\2000000 （ Direct Cost: \1920600 、 Indirect Cost：\79400 ）

  3. 次世代自動車設計のためのコンポーネント構造の大変形・破断を伴う弾塑性解析

    Grant number：hp220249  2022.10 - 2023.9

    令和4年度B期「富岳」利用研究課題 

    　 More details

    Authorship：Principal investigator  Grant type：Other

  4. 自動車樹脂構造のオイラー型超並列構造解析

    2022.4 - 2023.3

    スズキ財団令和３年度科学技術研究助成（若手） 

    　 More details

    Authorship：Principal investigator  Grant type：Competitive

  5. 内水氾濫における建築物耐水性評価のための気液二相流の超並列計算法の研究

    2021.5 - 2022.5

    日比科学技術振興財団 令和3年度研究助成（一般課題） 

    　 More details

    Authorship：Principal investigator  Grant type：Competitive

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KAKENHI (Grants-in-Aid for Scientific Research) 2

  1. エクサスケールを見据えた流体・構造双方向連成問題に対する統一的解法の構築

    Grant number：19H04124  2019.4 - 2022.3

    科学研究費助成事業  基盤研究(B)

    坪倉 誠, 岡澤 重信, 西口 浩司, LI CHUNGGANG

    　 More details

    Authorship：Coinvestigator(s)  Grant type：Competitive

    次世代超並列計算機環境を想定して、流体運動と構造変形が双方向連成しあう問題を対象に、両者を統一的に扱う解析手法を構築する。流体・構造統一オイラー方程式を採用し、階層直交格子を適用することで、強連成問題に対して超並列スケーリングし、かつ複雑形状に対応できるアルゴリズムを研究開発する。流体と構造の界面捕捉にはラグランジュ粒子法を採用することで、既存のオイラー構造解析の欠点を回避し、膜やシェル構造への対応を可能とする。提案手法を産業界でみられる複雑形状を有するシェルや膜構造の空力不安定問題に適用することで、次世代デジタルエンジニアリング環境を支援するシミュレーションのフレームワーク構築を目指す。
    平成31年度～令和3年度の3年間で、研究課題1)流体・構造統一オイラー解法のフレームワーク構築、2)アルゴリズムの高速化と超並列チューニング、3)シェル構造物流体連成問題に対するMaterial Point Method（MPM法）の確立、4)ものづくり分野での実証解析に段階的に取り組む。1)3)に関しては，マーカー粒子を用いたオイラー型流体・構造統一解法に対してリファレンス・マップ法を新たに定式化し，その精度検証を行った． 2)については，「富岳」を用いて，先ず，単体性能の計測を行った．開発した圧縮性流体アルゴリズムに対して，ベンチマーク問題としてキャビティ計算を行った．1コアメモリグループ（CMG）に対して1MPIプロセスを割り当て，1ノード4CMG（4MPIプロセス）での性能を計測した結果，3.59倍の加速性能を得た．この時，ピーク性能に対して1CMGで7.09%，1ノードで6.38%の性能を得た．並列性能に対しては，1次元方向に領域を拡張した問題に対して，ウィークスケーリングを実施し，1ノードから27,648ノードまで解析を行った．この時，1ノードに対する27,648ノードのスケーリングは91.07%と良好な結果が得られた．これは単体性能，並列性能とも，この研究で提案している階層直交格子に基づくデータ構造とアルゴリズムの有効性を示すものである．尚，計算規模としては最大217億セル，4.5PFLOPSまで対応可能であることも確認できた．4)に対しては，昨年に引き続き，自動車課題としてボンネット付近から発生する狭帯域音（フィードバック音）の直接空力解析を行った．昨年度，「京」（0.2mm解像度，20億セル）で，狭帯域音の発生には成功したが，ピーク音圧等で実験との不一致があった．そこで今年度は0.1mm解像度，110億セルの解析を進め，改善の見通しが立った．
    1) 3)マーカー粒子を用いたオイラー型流体・構造統一解法に対してリファレンス・マップ法を新たに定式化し，その精度検証を行った．本研究の数値解析手法では，固体の構成方程式以外は有限体積法により空間方向に離散化され，空間固定の直交メッシュ上で計算される．一方，固体領域はマーカー粒子によって表され，マーカー粒子はリファレンス・マップと呼ばれる固体の初期の位置ベクトルおよび偏差応力テンソルの情報を保持する．本研究では，リファレンス・マップをマーカー粒子からオイラーメッシュに補間し，オイラーメッシュ上で変形勾配テンソルを計算することで，固体のひずみを評価する．構造-流体連成問題で頻繁に参照されるベンチマーク問題で本手法の妥当性と有用性を検証した．エネルギーの時刻歴，固体変形等を参照解と比較した結果，従来法と比較して高精度な数値解が得られていることを確認した．さらに，従来法では数値不安定が生じていた問題，すなわち固体と流体の界面において速度場が不連続な問題も安定的に計算が行えることが確認された．2)については，コストの高い粘性項と対流項について，カーネル部分の1CMGあたりの演算性能及びその上限見積もりを行った。上限見積値の計算は、ソース及びシステムのメモリアクセス量と演算数の比(Byte per Flop)を元に算出した。チューニングの成果により，粘性項のピーク性能比はオリジナル7.03%から13.95%に向上した。見積もり上は、更に2.7%ほどの向上が見込める。対流項については、ソースのメモリアクセス量と演算数の比がシステム値を下回るため、このカーネルはメモリスループットネックではない。従って、性能上限見積もり値を算出することはできないが、ソフトウェアパイプライニングやSIMD化といった演算性能チューニングにより大幅な性能向上が見込める。以上の通り，研究は予定通り進捗している．
    1)3)リファレンス・マップ法を用いた構造-流体連成解法は確立できたが，鋼構造などの固体のヤング率が高い問題の場合，固体の応力波による時間増分の制約が厳しくなり，膨大な時間ステップ数を要する．よって今後は，鋼構造などのより実用的問題の解析を可能とするため，固体の応力波による時間増分制約を緩和する必要がある．そこで，陰的時間積分法の導入，およびその時間増分の緩和効果を定量的に検証する予定である．また弾塑性などの変形履歴依存性のある金属材料を取り扱うために，履歴変数の新たな取り扱い方法を検討する．さらに今度のその重要性が増すと考えられる樹脂材料に関する導入を開始する．2)については，スパコン「富岳」を用いて，基本アルゴリズムの高速化と大規模並列化への対応をさらに進める．SIMD並列演算やキャッシュメモリを効率的に活用できるようチューニングすることで，最終的にはスパコン「京」に対してノード性能で100倍以上の加速を目指す．4)については，開発予定のシミュレーションフレームワークの有用性と実用性評価の為に、機械分野および土木・建築分野におけるものづくりでの実問題を対象に、そのFSを行う。実証解析課題として今年度は，建築物と周囲流との連成による建物加振問題に着目する．具体的には，連続体を仮定した柔構造物として角柱を対象に，流れと構造変形が強連成振動を起こす解析を行う．並行して連携機関による風洞実験を実施し，シミュレーション結果の精度検証を行い，手法の妥当性と実用化に向けた課題抽出を行う．

  2. Development of Eulerian method for large-scale coupled analysis of high Reynolds number flow and complex structure

    Grant number：20K19815  2020.4 - 2024.3

    Japan Society for the Promotion of Science  Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Early-Career Scientists  Grant-in-Aid for Early-Career Scientists

    Koji Nishiguchi

    　 More details

    Authorship：Principal investigator 

    Grant amount：\4290000 （ Direct Cost: \3300000 、 Indirect Cost：\990000 ）

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Industrial property rights 3

  1. 応力−ひずみ曲線式を出力するためのプログラム及びその装置並びに弾性材料の物性評価方法

    西口 浩司, 前田 和久

    　More details

    Applicant：日東電工株式会社

    Application no：特願2012-146552  Date applied：2012.6

    Announcement no：特開2014-010047  Date announced：2014.1

    J-GLOBAL

  2. 応力−ひずみ曲線式を出力するためのプログラム及びその装置

    前田 和久, 岡澤 重信, 西口 浩司

    　More details

    Applicant：日東電工株式会社, 国立大学法人広島大学

    Application no：特願2009-109605  Date applied：2009.4

    Announcement no：特開2010-256293  Date announced：2010.11

    J-GLOBAL

  3. 応力−ひずみ曲線式を出力するためのプログラム及びその装置、並びに、弾性材料の物性評価方法

    前田 和久, 岡澤 重信, 西口 浩司

    　More details

    Applicant：日東電工株式会社, 国立大学法人広島大学

    Application no：特願2009-109605  Date applied：2009.4

    Announcement no：特開2010-256293  Date announced：2010.11

    Patent/Registration no：特許第4852626号  Date issued：2011.10

    J-GLOBAL

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Teaching Experience (On-campus) 39

  1. Advanced Numerical Analysis

    2023

  2. Seminar on Structural Engineering 1C

    2023

  3. Seminar on Structural Engineering 1A

    2023

  4. Advanced Numerical Analysis

    2023

  5. Seminar on Structural Engineering 1D

    2023

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Teaching Experience (Off-campus) 12

  1. 工学院授業科目 機械宇宙特別講義（2018年1月19日）

    （Hokkaido University）

  2. 全学共通科目 計算科学が拓く世界（2017年6月7日）

    （Kyoto University）

  3. システム情報学研究科授業科目 CFD for industrial applications（2019年5月20日）

    （Kobe University）

  4. システム情報学研究科授業科目 CFD for industrial applications（2019年5月17日）

    （Kobe University）

  5. システム情報学研究科授業科目 CFD for industrial applications（2018年6月1日）

    （Kobe University）

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Social Contribution 9

  1. スーパーコンピュータと近未来のデジタル社会のお話

    Role(s)：Lecturer

    学校法人滝学園　滝中学校・滝高等学校  学校法人滝学園　滝中学校・滝高等学校 土曜講座  2023.7

  2. 産官学で働いてみて

    Role(s)：Lecturer

    日本計算工学会  第28回計算工学講演会学生向けランチョンセミナー  2023.6

  3. 第62回名大祭学術講演会：スーパーコンピュータ「富岳」で目指す、ものづくりのデジタル革命

    Role(s)：Lecturer

    第62回名大祭実行委員会  2021.6

    　More details

    Audience： Junior students,　High school students,　College students,　Graduate students,　Teachers,　Guardians,　General,　Company

    Type：Lecture

  4. Scalable fixed-mesh method for simulations of multi-material vehicle structures

    Role(s)：Lecturer

    RIKEN Center for Computational Science  The 187th R-CCS cafe  2019.12

    　More details

    Audience： Graduate students,　Researchesrs,　General,　Scientific,　Company

    Type：Lecture

  5. ミニ四駆少年が夢みた近未来のクルマづくり〜スパコン「富岳」で目指す自動車シミュレーション〜

    Role(s)：Lecturer

    理化学研究所 計算科学研究センター  2019年度一般公開 ミニ講演会  2019.11

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Media Coverage 4

  1. The Dream of Generative AI Engineering - Koji Nishiguchi, Nagoya University TV or radio program

    NHK  Science View  https://www3.nhk.or.jp/nhkworld/en/shows/2015315/  2024.3

  2. NHK BS1スペシャル「見えざる敵に挑む～ＡＩが迫る感染爆発～」 TV or radio program

    NHK BS1  NHK BS1スペシャル「見えざる敵に挑む～ＡＩが迫る感染爆発～」  https://www.nhk.jp/p/bssp/ts/6NMMPMNK5K/episode/te/G56MXP94XZ/  2020.6

  3. 科学エッセイ記事「科学の中身」：次世代スパコン、自動車設計を革新 Newspaper, magazine

    産業経済新聞社  産経新聞朝刊25面（関西版）  2018.6

  4. 統一的シミュレーションでものづくりの革新を目指す研究者 Promotional material

    理化学研究所  理研ニュース  2017.10

    　More details

    Author：Other 

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