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本研究室では、計算力学・最適設計・波動制御をキーワードに、数値シミュレーションを活用した新しい材料・構造の設計手法を研究しています。
主な研究テーマの一つであるトポロジー最適化では、「必要な性能を満たす最適な形状」をコンピュータが自動的に創り出す設計技術を研究しています。軽量で高強度な構造や、高性能な機械部品、機能性材料の設計など、ものづくりへの幅広い応用が期待されています。
また、クローキング（不可視化）やメタマテリアルの研究では、光・音・弾性波などの波動や、熱・応力などの物理現象の伝わり方を自在に制御する人工構造物の最適設計に取り組んでいます。波や熱流束を物体の周囲に回り込ませて物体を見えにくくする（観測しにくくする）技術や、振動・騒音を低減する構造、エネルギーを効率的に制御するデバイスの開発など、基礎研究から工学応用まで幅広いテーマを扱っています。
研究では、有限要素法（FEM）や数値解析、最適化アルゴリズム、プログラミングを活用し、理論とシミュレーションを組み合わせながら新しい設計手法を探究します。
「数学や物理が好き」「シミュレーションやプログラミングに興味がある」「最先端の設計技術や新しい数理の研究に挑戦したい」という学生を歓迎します。研究を通じて、自ら課題を発見し、解決策を創造する力を身につけることを目指します。
研究室での活動 Q&A
コアタイムはありますか？
平日10時から11時です。また週1回以上あるゼミなどの参加は必須です。
研究テーマはどのように決めますか？
基本は藤井からこれやって、と言われます。学生の希望がある場合は応相談です。実力不足だと研究テーマが格下げされます。
教員への進捗報告はどのようにやりますか？
口頭で藤井に週1回の簡単な報告が求められます。藤井を見かけた時にうまくつかまえてください。多くの場合、そのままディスカッションになります。加えて、プレゼンテーションにより毎月ゼミでの報告は必須です。
学会発表や論文執筆の機会はありますか？
かなりあります。成果が出た研究はほぼ必ずハイレベルな論文誌への投稿が求められます。また、大学院進学予定者は4年生のうちにほぼ全員が学会発表を経験します。特に論文の執筆はかなり大変なので、高いモチベーションと毎日コツコツ進める努力が不可欠です。
学業成績は重要ですか？
悪いよりは良い方がよいとは思いますが、むしろ研究へのモチベーシ動機や新しいことへの興味の方がはるかに重要です。成績に関係なく、主体的に動くことのできる人はそうでない人よりはるかに成果を出します。一方で、主体的に動くことのできない人は研究室での居場所がなかなか見つけられないというのが正直なところです。
藤井研究室は「ホワイト」な研究室ですか？
何もしなくても卒業できる研究室ではありません。むしろ、新しいことを求められるのでかなり勉強しなくてはいけません。ただし、それは学生に限られることではなく、教員も日々進歩し続けなくてはいけません。学生によっては下記のプロジェクトの主体となって研究を進めることも少なくありません。
現在進行中のプロジェクト
マルチスケールトポロジー最適化が拓く外部荷重に対する内部応力の反転機構の学理構築, 挑戦的研究(萌芽) 26K23807, 藤井雅留太（代表研究者）, 6,370千円, 2026年6月 - 2029年3月
マルチスケールトポロジー最適化が拓く外部荷重に対する内部応力の反転機構の学理構築, 挑戦的研究(萌芽) 26K23807, 藤井雅留太（代表研究者）, 6,370千円, 2026年6月 - 2029年3月
構造全体が連結した全一体型トポロジー最適化構造の創出を指向した制約対処法の構築, 二国間交流事業（オープンパートナーシップ共同研究・セミナー）JPJSBP120269917, 藤井雅留太（代表研究者）, 3,900千円 2026年4月 - 2028年3月
構造全体が連結した全一体型トポロジー最適化構造の創出を指向した制約対処法の構築, 二国間交流事業（オープンパートナーシップ共同研究・セミナー）JPJSBP120269917, 藤井雅留太（代表研究者）, 3,900千円 2026年4月 - 2028年3月
トポロジー最適化による熱源のロケーションカムフラージュ, 公益財団法人TAKEUCHI育英奨学会 2026年度（第12期）助成金 (Grant No.takeuchi2026-X-XX), 藤井雅留太（代表研究者）, 2,500千円, 2026年4月-2027年3月
トポロジー最適化による熱源のロケーションカムフラージュ, 公益財団法人TAKEUCHI育英奨学会 2026年度（第12期）助成金 (Grant No.takeuchi2026-X-XX), 藤井雅留太（代表研究者）, 2,500千円, 2026年4月-2027年3月
制振・防音を指向したトポロジー最適化と制約対処法の構築, 鹿島学術振興財団 研究者海外派援助（長期派遣） (Grant No.2026Exchange13), 藤井雅留太（代表研究者）, 3,150千円, 2026年4月-9月
制振・防音を指向したトポロジー最適化と制約対処法の構築, 鹿島学術振興財団 研究者海外派援助（長期派遣） (Grant No.2026Exchange13), 藤井雅留太（代表研究者）, 3,150千円, 2026年4月-9月
大学院生による学術論文（査読付）
Journal Metrics
Ryosuke Seki, Yuma Dazai, and Garuda Fujii*, Topology-optimized thermal cloaks for transient heat conduction, International Journal of Heat and Mass Transfer Vol. 261, p.128561 (2026).
Kyosuke Kuzuo and Garuda Fujii*, RBF-parameterized level-set boundary modeling for accelerating CMA-ES-based topology optimization with box constraint handling, Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering Vol. 449, Part B, p.118521 (2026).
Kengo Mizukami and Garuda Fujii*, Accelerating CMA-ES-based topology optimization through B-spline parameterized level-set method, Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering Vol. 445, p. 118158 (2025).
Seitaro Kato, Kohei Takejima, Zhiqian Song, and Garuda Fujii*, Density-based topology optimization for ITR-free thermal cloaks, International Journal of Heat and Mass Transfer Vol. 242, p. 126834 (2025).
Shin Tanaka and Garuda Fujii*, CMA-ES-based topology optimization accelerated by spectral level-set-boundary modeling, Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering Vol. 432, Part A, p. 117331 (2024).
Impact factor 2023 : 7.2
Kazuma Hirasawa, Iona Nakami, Takumi Ooinoue, Tatsunori Asaoka, and Garuda Fujii*, Experimental demonstration of thermal cloaking metastructures designed by topology optimization, International Journal of Heat and Mass Transfer Vol. 194, p. 123093 (2022).
Motoaki Ota and Garuda Fujii*, Mechanical unfeelability concentrator through topology optimization, Applied Physics Letters Vol. 120, Issue 1, p. 011103 (2022).
Impact factor 2021 : 3.791
高橋 正幸, 秋本 洋平, 藤井 雅留太*, 共分散行列適応進化戦略に基づいた音響クロークのトポロジー最適化, 日本機械学会論文集 Vol.84, No.859, p.17-00590 (2018).
坂本潤嗣*, 加藤貴幸, 藤井雅留太, 中村正行, 簡便性を備えたマイクロ～ミリオーダーの圧子押込み実験に基づく金属材料の力学特性同定手法の実用性評価—プレス加工への適用による実用性の検証—, 実験力学 Vol. 14, No. 4, pp. 264–270 (2014).
Impact factor 2014 : N/A
坂本潤嗣*, 藤井雅留太, 中村正行, 簡便性を備えたマイクロ～ミリオーダーの圧子押込み実験に基づく金属材料の力学特性同定手法の検討, 実験力学 Vol. 14, No. 4, pp. 257–263 (2014).
Impact factor 2014 : N/A
大学院生による国際会議講演
国際会議の概要
Seitaro Kato, Kohei Takejima, Yugo Kondo and Garuda Fujii, Density-based topology optimization for ITR-free thermal cloak, 16th World Congress on Computational Mechanics and 4th Pan American Congress on Computational Mechanics (WCCM-PANACM2024). [Minisymposium 1403 - New trends in topology optimization, W241777]
Ryosuke Seki, Yuma Dazai and Garuda Fujii, Topology optimized-thermal cloaks for transient heat conduction, 16th World Congress on Computational Mechanics and 4th Pan American Congress on Computational Mechanics (WCCM-PANACM2024). [Minisymposium 1403 - New trends in topology optimization, W242038].
大学院生・学生の受賞
大学院生・学生による国内学会講演
国内学会の概要
益子 出, 藤井 雅留太, 応力反転機構の三次元化, 日本機械学会 北陸信越支部 2026年合同講演会 [OS.10 次世代シミュレーション技術の開拓(1), 9:15 ～ 10:30(H室) [No. H212] ].
信州大学 長野工学キャンパス
(長野県, 長野市)
2026年3月6日～7日
市川 由都, 藤井 雅留太, KL展開されたレベルセット法とCMA-ESによるトポロジー最適化, 日本機械学会 北陸信越支部 2026年合同講演会 [OS.10 次世代シミュレーション技術の開拓(1), 9:15 ～ 10:30(H室) [No. H211] ].
信州大学 長野工学キャンパス
(長野県, 長野市)
2026年3月6日～7日
門田実里, 藤井雅留太, VAEによる設計変数空間の低次元化の試み, 日本機械学会 第38回計算力学講演会（CMD2025） [OS-01: 設計のための数理モデリング, 10:45 ～ 12:00 (第 1 室) [No. OS1-7] ] .
信州大学 長野工学キャンパス
(長野県, 長野市)
2025年9月24日～26日
古宮学樹, 藤井雅留太, ITRサーマルクロークの3次元モデルとFree-FEMによる3次元解析, 日本機械学会 北陸信越支部 2025年合同講演会 [OS.11 次世代シミュレーション技術の開拓(2), 9:30 ～ 10:30 [No. S1109] ] .
新潟大学 五十嵐キャンパス
(新潟県, 新潟市日本)
2025年3月7日～8日
門田実里, 藤井雅留太, VAEによる設計変数空間の低次元化の試み, 日本機械学会 北陸信越支部 2025年合同講演会 [OS.11 次世代シミュレーション技術の開拓(2), 9:30 ～ 10:30 [No. S1108]] .
新潟大学 五十嵐キャンパス
(新潟県, 新潟市日本)
2025年3月7日～8日
Song Zhiqian, 加藤誓太郎, 竹島康平, 藤井雅留太, CMA-ESと勾配制約に基づいた密度法によるITR-Freeサーマルクロークのトポロジー最適設計, 日本機械学会 北陸信越支部 2025年合同講演会 [OS.11 次世代シミュレーション技術の開拓(2), 9:30 ～ 10:30 [No. S1107]] .
新潟大学 五十嵐キャンパス
(新潟県, 新潟市日本)
2025年3月7日～8日
関 亮輔, 藤井雅留太, トポロジー最適化による過渡状態におけるサーマルクロークの設計, 日本機械学会 第37回計算力学講演会（CMD2024） [OS01-1 設計のための数理モデリング, 9:15 ～ 10:30 [No. OS-0104]] .
トークネットホール仙台
(宮城県, 仙台市日本)
2024年10月18日～20日
近藤 勇午, 竹島 康平, 藤井雅留太, ITR-Free サーマルクロークのトポロジー最適化, 日本機械学会 日本機械学会北信越支部 2024年合同講演会（総会・講演会&卒業研究発表講演会）[OS.4 次世代シミュレーション技術の開拓(1), 15:30 ～ 16:45 [No. S0405]] .
富山県立大学 射水キャンパス
(富山県富山市, 日本)
2024年3月8日～9日
関 亮輔, 太宰 悠真, 藤井雅留太, 非定常熱伝導におけるサーマルクロークのトポロジー最適化, 日本機械学会 日本機械学会北信越支部 2024年合同講演会（総会・講演会&卒業研究発表講演会）[OS.1 解析と最適設計(1), 15:30 ～ 16:45 [No. S0104]] .
富山県立大学 射水キャンパス
(富山県富山市, 日本)
2024年3月8日～9日
水上健吾, 藤井雅留太, B-spline を用いたレベルセット法による CMA-ES に基づくトポロジー最適化の高速化, 日本機械学会 第36回計算力学講演会（CMD2023）[OS-1 設計のための数理モデリング, 16：15 ～ 17：30 [No. OS-0101]] .
豊橋商工会議所
(愛知県豊橋市, 日本)
2023年10月25日～27日
葛尾京介, 藤井雅留太, Radial Basis Function表現とレベルセット関数によるCMA-ESに基づくトポロジー最適化の加速, 日本機械学会 第35回計算力学講演会（CMD2022）[OS-04 設計のための数理モデリング, 16:15 〜 17:45 [No. 4-01]] .
Zoom（オンライン）
(鹿児島大学 主催 )
2022年11月16日～18日
栢沼哲朗, 藤井雅留太, トポロジー最適化による対流と熱伝導を用いたサーマルウェーブ制御, 日本機械学会 最適化シンポジウム2022（OPTIS2022）[第5セッション, 11:00 〜 12:00 [No. U00024]] .
名古屋大学東山キャンパス
(愛知県名古屋市)
2022年11月12日～13日
田中進, 藤井雅留太, スペクトラルレベルセット法を用いた設計変数削減による CMA-ES に基づくトポロジー最適化の高速化, 日本機械学会 最適化シンポジウム2022（OPTIS2022）[第1セッション, 9:00 〜 10:20 [No. U00006]] .
名古屋大学東山キャンパス
(愛知県名古屋市)
2022年11月12日～13日
平沢一真, 中美伊織奈, 浅岡龍徳, 藤井雅留太, トポロジー最適化によるサーマルメタデバイスの性能実証実験, 日本機械学会 第31回 設計工学・システム部門講演会（D&S2021）[[OS3] 設計と最適化 Ⅳ, 13:40-14:40 [No. 2107]] .
オンライン・バーチャル会場
2021年9月15日(水) 〜 17日(金)
高橋正幸, 藤井雅留太, 秋本洋平, 中村 正行, CMA-ESを用いた音響クローキングデバイスのトポロジー最適化, 日本機械学会 第30回計算力学講演会（CMD2017）[OS04-3：形状・トポロジー最適化, 16:45 〜 18:15 [No. 184]] .
近畿大学 東大阪キャンパス
(東大阪市日本)
2017年9月16日～18日
高橋正幸, 藤井雅留太, 秋本洋平, 中村 正行, 進化的戦略を用いたカーペットクロークのトポロジー最適化, 日本機械学会 第26回 設計工学・システム部門講演会（D&S2016）[OS3-4 設計と最適化４, 12:50～14:10 [No. 2311]] .
慶應義塾大学 日吉キャンパス
(神奈川県横浜市日本)
2016年10月8日～10日
高橋正幸, 藤井雅留太, 秋本洋平, 中村 正行, CMA-ESを用いたトポロジー最適化と光デバイス応用, 日本機械学会 第29回計算力学講演会（CMD2016）[OS25-2 周期構造とシミュレーション技術(2), 10:45-12:00 [No. 292]] .
名古屋大学 東山キャンパス
(愛知県名古屋市日本)
2016年9月22～24日
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