広く産学官にわたってグローバルに活躍するために必要な「俯瞰力」を養成することを目指す。物質科学の各分野について最先端の知識を修得し、自分の専門分野と周辺分野がどのように関連するか、あるいはし得るか、について深く考察するために、第一線で活躍する講師の方々にその分野の最前線を概観していただく。さらに、それらの講義を通して異分野間のコミュニケーションを円滑に進めるための具体的方法論を学ぶ。 This survey course is designed to enable students to develop the broad perspective that is required of global leaders working in and across industry, academia, and government. Students will gain knowledge and insight on advancements in each field of materials science research, given by leading researchers working on the frontline in those fields. This will allow students to consider how peripheral fields are related to their own area of expertise, and to consider the potential for forging bridges between related fields in the future. In addition, students will learn specific methodologies designed to facilitate smooth communication among different disciplines.

In production and consumption of materials, structural materials are dominant. Technological development in materials industry affects significant positive impacts in broad end uses. A newly developed high-performance materials fulfill higher design requirement, which makes more advanced product design possible. The first half of this class introduces production process of major materials and life cycle perspective on materials, especially structural materials. We discuss interactions amongst materials, finished products, economy, and environment in order to understand roles of materials in industrial metabolism. Global material flows and resource strategy are also introduced to give you a global vision on resources and materials. The latter half of this class introduces high-temperature materials for jet engine or gas turbine in the power plant. The processing and the necessary properties of high-temperature materials will be introduced to understand how they are designed.

Statistics and biometrics have emerged as crucial disciplines not only in agricultural sciences but also in various other fields. This significance is primarily attributed to three factors: Firstly, advancements in data measurement techniques have facilitated the collection of extensive and diverse biological and agronomic data that were previously unattainable. Secondly, the evolution of data science methodologies has enabled the integration and modeling of such collected data. Thirdly, the enhancement of computational capabilities has empowered the utilization of these methodologies. These advancements have rendered statistical and biometric methods indispensable for extracting insights from the vast and varied biological and agronomic datasets. Throughout this lecture series, a diverse array of biological and agronomic datasets will serve as illustrative examples to demonstrate various analytical methods. Delivered in a hands-on format, utilizing R, Python, and Matlab, the aim is to equip students with practical analysis skills. The initial portion of the course, spanning the first one-third, will focus primarily on techniques for summarizing, visualizing, and modeling relationships within multivariate datasets. In the subsequent one-third, students will delve into linear models, linear mixed models, local regression, and nonlinear models. Finally, in the last segment, students will explore image analysis, machine learning, and deep learning methods. While the course will cover a broad spectrum of methods, ranging from introductory to advanced levels, the emphasis will be on developing the capability to independently conduct analyses rather than on elaborating on the theoretical underpinnings of the methods.

This course aims to cultivate internationally competitive young researchers equipped with literacy and competency to become future leaders in industry and academia. The course deals with multidisciplinary application skills and the in-depth research in specialized fields so that students accomplish the ability to work in a broader spectrum and apply one’s skills to a multidisciplinary setting. The topics of the course include medical and biomedical robotics, medical high-tech industries, disease prevention, health care system, science technology and industrial policy, energy technology, and health security and community resilience.

地球惑星内部の高温高圧極限条件下における物質の構造・物性・相転移など、高圧鉱物物理学の必修項目を熱統計力学や量子化学の基礎的内容をもとに解説する。計算機シミュレーションを用いてこれらの性質を非経験的に、すなわち第一原理から予測する手法についても概説する。また、これらの地球惑星内部物質の性質から、地球や惑星の内部構造やダイナミクス、さらにはその形成と進化を如何に理解するか、その最先端を解説する。 The essence of high-pressure mineral physics, such as the structure and properties of the Earth and planetary materials under extremely high pressure and temperature conditions, is explained with the basics of thermodynamics, quantum chemistry, and statistical physics. By comparing mineral-physics data with geophysical observations, it will be clarified that the structure, dynamics, and evolution of the Earth and planetary interiors are controlled by the properties of their constituent materials.

地球惑星内部の高温高圧極限条件下における物質の構造・物性・相転移など、高圧鉱物物理学の必修項目を熱統計力学や量子化学の基礎的内容をもとに解説する。計算機シミュレーションを用いてこれらの性質を非経験的に、すなわち第一原理から予測する手法についても概説する。また、これらの地球惑星内部物質の性質から、地球や惑星の内部構造やダイナミクス、さらにはその形成と進化を如何に理解するか、その最先端を解説する。 The essence of high-pressure mineral physics, such as the structure and properties of the Earth and planetary materials under extremely high pressure and temperature conditions, is explained with the basics of thermodynamics, quantum chemistry, and statistical physics. By comparing mineral-physics data with geophysical observations, it will be clarified that the structure, dynamics, and evolution of the Earth and planetary interiors are controlled by the properties of their constituent materials.

生命現象を考える上で基本となる数理的な論理と解析法を紹介する。力学系の考え方、生命の起源に関するモデル、遺伝子発現、反応拡散系、Turingパタン、細胞のゆらぎ、非平衡の意義などについて解説し、そこから生命をシステムのレベルで理解する方法について具体例を交えて講義する。なお、解析、線形代数、統計力学の考え方を習得していることが望ましいが、生物系の学生の聴講も歓迎する。

ディスプレイに使われる液晶や食品に含まれるゲル、我々自身を含む生物は、共通して柔らかな（ソフト）性質を持つ。こうしたソフトな物質を構成する高分子やタンパク質などを、一般にソフトマターと呼ぶ。本講義では、ソフトマターが示す多様な相転移や物性を物理的に理解するための理論的枠組みについて解説する。またソフトマターは我々の身の周りに多く存在することから、その理論を適応可能な実例とその限界について紹介する、というスタイルで講義を進める。 講義の前半では、はじめに高分子(棒状/紐状分子)や高分子集合体である膜の物性について、その変形や力の釣り合い(Young-Laplace則)、弾性的性質、座屈現象について学ぶ。これらは、例えば液滴や泡などの安定性や、生物細胞の形態やDNAの折り畳みなどを考えるときに重要な要素となる。続いて液晶を取り上げる。液晶とは、細⻑い高分子が同じ向きに揃っている状態(相)であり、相転移によって現れる。液晶を用いたディスプレイの動作原理の背後には、フレデリクス転移という現象がある。これらの転移現象を、系の対称性や熱力学に基づいて理解することで、ソフトマターの基本的な考え方を学ぶ。 講義の後半では、相転移・相分離の物理を議論する。我々の身の回りでは、水が氷になるなど、様々な一次相転移（不連続な相変化）が起こっている。講義の前半で学ぶ液晶の配向相転移もその一例である。一次相転移による系の変化は、時間的に一瞬で終わるものではなく（水は一瞬では氷にならない）、実際には徐々に新しい相が形成されてゆく。この過程で相がドメイン構造をなし、魅力的なパターンが出現する。この講義では、統計力学の初歩的な知識から出発して、この相転移・相分離の動力学過程がいかに物理的に理解されるかを解説する。その後、水や高分子溶液の液体－固相転移、高分子混合系や近年注目されている細胞質の液液相分離などを例に、こうした物理的枠組みが適応できる領域と、できないが故に解決すべき課題について紹介する。

高分子，液晶，コロイド，ガラス，アクティブマターなどの「ソフトマター」は，近年，機能性材料として工業的に広く利用されるようになるとともに，生体構成物質および複雑系の典型例として基礎工学的関心を集めている。本講義では，これらの“ソフト”な材料をあつかう上で基本となる重要な概念や代表的な物性測定法を解説するとともに複雑流体に特徴的な興味深い現象を紹介する。 Soft materials, such as polymers, liquid crystals and colloids are widely employed recently as functional materials in industrial processes. In the lecture, we introduce the methodology and the physics of these materials. We also discuss typical and characteristic properties and phenomena seen in these soft matters.

4学期に開講された電磁気学の内容を受け、それをもとに物質中の電磁現象について学ぶ。第一の目標を静的な電場、磁場の下での物質の誘電性や磁性の理解とし、第二の目標を電磁波（動的な電磁場）下での物質の応答の理解とする。これらを通して日常的に体験できる電磁気現象や電子機器の仕組みなどを理解するための基礎を身につける。