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研究の現場から

研究・デザインのやりがい、苦労話、今後の夢・・・
日立の研究者・デザイナーが、自らが取り組んだ内容と今後の夢について語ります。

卓上型走査電子顕微鏡(SEM)を用いた抗原検査の高感度化システムを開発。医療に限らず、幅広い分野、領域に貢献できる可能性も。

イムノクロマトグラフィ法*1による抗原検査キットは抗原を簡便かつ迅速に検出できる。抗原の数が少ない場合でも走査電子顕微鏡(以下SEM: Scanning Electron Microscope)を用いれば、抗原に結合した金属マーカー粒子を直接観測できるため高感度な検査が可能にはなる。しかし、この方法には煩雑な作業や時間を要するという課題がある。ここで、SEMの原理とアプリケーションを研究開発する日立製作所 研究開発グループの2人が「卓上型SEMを用いた抗原検査の高感度化システム」を開発した。これにより、画像処理によって、SEMによる撮像位置を自動で認識し、判定ライン上の金属マーカー粒子数...
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hitachi-rd @ 研究開発
研究の現場から計測＆分析生命科学ヘルスケアウェルビーイング

日立の誇るキャピラリー電気泳動技術を用いた、 がん診断をはじめとする遺伝子変異を一度に多く検出する分子診断技術

がんをはじめとする遺伝子が関連する疾患では、診断や治療薬の選択などに遺伝子変異の検出が重要となっている。しかし、次世代シーケンサーによる遺伝子検査は高額で時間がかかるという課題がある。日立グループでは従来から遺伝子変異を検出するキャピラリー電気泳動装置の開発や販売を続けており、研究開発グループ ヘルスケアイノベーションセンタでは、この技術を活かした簡便で安価な遺伝子検査の開発に挑んでいる。横井崇秀、安藤貴洋 両主任研究員と万里千裕研究員に開発の進捗や目標を聞いた。 光技術とバイオの専門家がチームを組み、遺伝子変異の高感度検出に取り組む 安藤：大学では電子工学科で光のバイオ分野への応用研究...
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hitachi-rd @ 研究開発
研究の現場から計測＆分析生命科学ヘルスケアウェルビーイング

さまざまなプラントでの応用可能性にとどまらない「特性と目的を分離した学習」が実現する循環型社会への貢献

ごみ発電プラントでは高温高圧化による効率化が進んでいますが、従来の プラント制御における代表的な制御手法であるPID 制御では制御パラメータのミスマッチが生じやすい、つまりごみ質の変動と応答の遅い蒸気温度制御が適切なフィードバック制御を阻むという課題がありました。株式会社日立製作所（以下、日立）はこの課題を解決するため、実プラントでの試行錯誤運転を不要とし、過去の運転データから「プロセスの振る舞い」だけを分離して学習させ、モデル化する新しいAI学習・制御手法を開発しました。開発手法は強化学習と同じ理論的枠組みに基づいてはいますが、学習と制御が分離され...
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hitachi-rd_ @ 研究開発
研究の現場からAI＆データサイエンス制御＆メカトロニクス産業電力＆エネルギーサステナビリティサイバーフィジカルシステム

世界トップシェアの測長SEMで最先端半導体の開発を下支えしつつ、さらなる究極の高精度化の実現をめざす。

測長SEM（CD-SEM：Critical Dimension-Scanning Electron Microscope）は、走査型電子顕微鏡（SEM）の技術を応用することで、半導体のウェーハ上に形成された微細パターンの寸法計測用に特化した極めて高い精度を有する計測装置です。最終製品としての半導体が優れているかどうかは測長SEMの性能次第、ということになります。日立製作所と日立ハイテクはこの半導体測長SEMにおいて世界でトップシェアを維持しています。一方で半導体デバイスの微細化は生成AIブームなどを背景に、より微細なパターンをさらに安定して計測できる技術を必要としているのも事実。研究開発...
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hitachi-rd_ @ 研究開発
研究の現場から計測＆分析エレクトロニクス産業半導体電子顕微鏡

量子コンピュータの大規模化を支えるシャトリング量子ビット技術と、それを含む量子OS開発へアプローチ

未来のコンピュータとして期待される「量子コンピュータ」。その実現方法についてはさまざまな研究開発が行われ、多くの国や企業がしのぎを削る分野ですが、株式会社日立製作所（以下、日立）では、半導体技術を用いたシリコン量子コンピュータの開発を手掛けています。そうした中で、シリコン量子コンピュータの大規模化に向けて、日立は、大規模化の課題解決につながる「シャトリング量子ビット方式」という技術の開発を行っています。これらの研究を推進する研究開発グループのソフトウェア開発メンバーの二人、佐藤直人リーダ主任研究員と宮本篤志主任研究員の両名に、大規模なシリコン量子コンピュータの実用化に向けたソフトウェア面...
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研究の現場から先端ソフトウェア＆システムエレクトロニクスバックキャスト型研究開発デジタルと人・社会の共進化金融産業量子コンピュータ

血流感染症の原因菌の同定を通じて患者を助け、薬剤耐性菌の蔓延を防ぎたい

生命を脅かす血流感染症の治療には抗菌薬が欠かせない。一方で、抗菌薬の過剰使用で、世界では薬剤耐性菌の蔓延が社会課題となっている。現在では限られた情報と医師の経験に頼っている血流感染症の抗菌薬の選択を、日立の遺伝子検査技術で支援したい。そんな思いで新しい検査システムを開発する、研究開発グループ デジタルサービス研究統括本部 ヘルスケアイノベーションセンタ バイオシステム研究部の柳川善光リーダ主任研究員と清水沙彩氏に研究の進捗や目標を聞く 幅広い研究領域、多様なバックグラウンドを持つ研究者仲間が日立の魅力 柳川：大学時代は電子工学を専攻して、電子回路の研究をしていました。修士課程から博士課程...
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hitachi-rd_ @ 研究開発
研究の現場から生命科学計測＆分析ヘルスケアウェルビーイング薬剤耐性菌

シグナルとノイズを高度に分離することで実用性を高め、社会実装を加速させる、日立のノイズ除去技術の最先端

ノイズ（noise）を電気回路から完全に除去することは原理的に不可能ですが、高いレベルでノイズを制御することで、電子機器等の品質をより高いものに向上させることは可能です。つまりノイズ制御（あるいは除去）技術のレベルの高さがサービスや機器のレベルの高さに直結することになります。日立製作所（以下、日立）には半導体から鉄道まで、さまざまなスケールにおけるハイレベルなノイズ対策を開発してきた歴史があります。今回の「研究の現場から」では、このノイズ対策で社外から表彰を受けた2人の研究者が登場。1人はHEV/EV（ハイブリット自動車／電気自動車）向けのインバータのノイズ低減技術を実用化した研究開発グ...
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研究の現場からエレクトロニクス計測＆分析電力＆エネルギー産業モビリティElectromagnetic Compatibility

脱炭素シナリオシミュレータを駆使し、地域の環境・経済・ウェルビーイングを高次元でバランスさせるべく自治体と協創する

2050年のカーボンニュートラル実現に向けて政府が舵を切る中で、自治体にも脱炭素社会の実現に向けた取り組みが求められている。日立は、日立京大ラボが2017年に開発した起こり得る未来シナリオとそのシナリオ実現時に出現する「分岐点」を生成するAIシミュレーション技術を、自治体の脱炭素化に活用する「脱炭素シナリオシミュレーター」の開発と実証を進めている。地域の課題を可視化し、近い将来の地域の姿を構想しつつ、脱炭素に向けたシナリオづくりを支援するために役立つAIシステム、と考えればよい。望む未来からバックキャスティングした時に、重要なポイントになる「分岐点」をAIでシミュレートする「脱炭素シナリ...
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研究の現場からAI＆データサイエンスデザイン＆ユーザー／顧客エクスペリエンスデジタルサービスプラットフォーム都市・ビル電力＆エネルギー脱炭素合意形成

鉄道メタバースで、車両設計と保守・保全の世界観を大きく変える

車両を最適設計し、安全に運行させ、線路を的確に保守する――。日立製作所（以下、日立）では、そうした鉄道システムの制御と車両設計にメタバースを活用する研究を加速させている。これが「鉄道メタバース」だ。研究所内には、天井・壁・床を大型スクリーンで構成するメタバース空間が設置され、線路や車両の3D映像を映し出してさまざまな情報をオーバーレイしつつ、担当者が保守の状況について会話している状態がすでに再現されている。HMD（Head Mounted Display）は不要だ。さらに、線路の異常検知には生成AI (Generative AI)が裏で大活躍する。日立が取り組むメタバースの産業応用の一つ...
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研究の現場からAI＆データサイエンス先端ソフトウェア＆システム制御＆メカトロニクスモビリティ産業生成AIメタバース

患者さんへの負担が少ない、次世代の放射線療法を開発する

手術や薬物療法と並び、がんの三大治療とされる放射線療法では、がん細胞に放射線を集中的に照射して、がん細胞の遺伝子を傷つけ、死滅させる。手術とは異なり、臓器を温存できて、体への負担が少ないのが特徴だ。現在、早期がんの根治、進行がんの転移の治療、骨転移の痛みを抑える緩和的治療、薬物療法との組み合わせ（化学放射線療法）など、がんの種類やステージ・目的に応じ、放射線の種類や照射方法が異なる多様な放射線療法が行われている。今後ますます発展が期待される放射線療法。より高精度で使いやすい放射線療法の研究開発の現状と未来について、脱炭素エネルギーイノベーションセンタでプロジェクトチームを引っ張る沈麗萍シ...
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研究の現場からエネルギー生命科学材料科学＆生産現役100年社会ヘルスケアウェルビーイングバックキャスト型研究開発

ヒヤリハットと生体データの相関を導き出し、 人間が起こす事故削減に道筋をつける

人間が関わる作業で、事故をゼロにするのは困難だ。原因が明確にある事故ならば対策を施すこともできるが、作業者の小さな疲労やストレスが重なって引き起こすような事故は未然に防ぐことがさらに難しくなる。日立製作所では、作業者の生体データと事故につながるヒヤリハット事象との関係性の解析に取り組んできた。研究開発グループの田中主任研究員と伊藤研究員のチームの研究は、リアルタイムの生体データから事故リスクを推測するシステムの開発で、第一弾として、物流ドライバー向けのソリューションの提供に寄与してきた。 シンプルな法則に魅力を感じた青年と格好良さから研究者をめざした女性 田中：小さいころから自宅にコンピ...
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研究の現場からAI＆データサイエンス計測＆分析生命科学ヘルスケアモビリティヘルスケアインフォマティクスウェルビーイング

シリコン量子ドットの大規模化と精緻な制御のための強力な布石を開発。 量子コンピュータの早期実現への夢を紡ぐ。

量子コンピュータは、世の中を大きく変える可能性（potential）を持つ。政府・国立研究開発法人科学技術振興機構(略称：JST)が推進する「ムーンショット型研究開発事業」の目標6「2050 年までに、経済・産業・安全保障を飛躍的に発展させる誤り耐性型汎用量子コンピュータを実現」（構想ディレクター：大阪大学 大学院基礎工学研究科 北川 勝浩教授）の研究開発プロジェクトのひとつとして、日立製作所研究開発グループ 基礎研究センタ主管研究長の水野弘之がプロジェクトマネージャを務める「大規模集積シリコン量子コンピュータの研究開発」が採択された。研究チームでは、量子コンピュータの早期実現に向けた一...
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研究の現場から先端ソフトウェア＆システムエレクトロニクスバックキャスト型研究開発デジタルと人・社会の共進化金融産業量子コンピュータ
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