2025/04/01 更新

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チエザナ ピエルイジ
CESANA PIERLUIGI
CESANA PIERLUIGI
所属
マス・フォア・インダストリ研究所 オーストラリア分室 准教授
理学部 数学科(併任)
数理学府 数理学専攻(併任)
マス・フォア・イノベーション連係学府 (併任)
職名
准教授
連絡先
メールアドレス
電話番号
0928024433
プロフィール
私の研究テーマは、材料科学と数学的分析の交差点にあります。 私は主に形状記憶合金の塑性と相変態の数学的モデリングに取り組んできました。 私は現在、AIと量子力学の手法を融合させてナノスケールで分子を設計することに取り組んでいます。
外部リンク

研究分野

  • 自然科学一般 / 数理解析学

  • 自然科学一般 / 応用数学、統計数学

  • 自然科学一般 / 半導体、光物性、原子物理

学位

  • 数学 ( 2009年10月 )

経歴

  • La Trobe University September 2015-March 2017 Oxford University September 2013-August 2015 Los Alamos NL May 2013-August 2013 Caltech November 2010-April 2013 BCAM -November 2010   

研究テーマ・研究キーワード

  • 研究テーマ: AI-assisted design and optimization of functional molecules

    研究キーワード: quantum chemistry, machine learning, deep learning, genetic algorithms

    研究期間: 2023年4月 - 2025年3月

  • 研究テーマ: Modeling of defects at the micro-scale

    研究キーワード: Disclination, dislocation, crystal plasticity, Calculus of Variations Gamma-convergence

    研究期間: 2023年4月 - 2025年3月

  • 研究テーマ: 日本学術振興会 科学研究費助成事業 新学術領域研究(研究領域提案型)

    研究キーワード: ミルフィーユ構造, キンク

    研究期間: 2021年4月 - 2023年3月

  • 研究テーマ: Automatized material discovery with the aid of AI and Machine Learning techniques.

    研究キーワード: Artificial Intelligence, Machine Learning, polymers

    研究期間: 2020年8月 - 2024年3月

  • 研究テーマ: キンク形成・キンク強化のメカニズムを解明することを明確な目標として掲げ,新しい材料強化原理の構築を目指す

    研究キーワード: ミルフィーユ構造, キンク

    研究期間: 2019年1月 - 2021年3月

  • 研究テーマ: 液晶エラストマーの弾性基盤の変分モデリング

    研究キーワード: 液晶, 液晶エラストマー, 弾性基盤

    研究期間: 2018年4月 - 2019年3月

  • 研究テーマ: このプロジェクトは、AIRIMAQフェローシップを受けてMath Institute Oxfordで行われました。 ネマチック液晶エラストマ基礎(サンドイッチ構造)に対する連続体モデルの数学的解析 マルテンサイト変態を模倣した界面の核形成と発展のためのフラグメンテーションスキームに基づく解析された確率モデル

    研究キーワード: 変分法、マルテンサイト

    研究期間: 2018年3月 - 2019年3月

論文

  • Space-time evolution of Volterra disclinations

    Pierluigi Cesana, Alfio Grillo, Marco Morandotti, Andrea Pastore

    2024年8月

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    The dynamics of a system of particles subject to a 4th order potential field
    modeling the space-time evolution of wedge disclinations is studied, focusing
    on finite systems of disclinations within a circular domain. Existence theorems
    for the trajectories of these disclinations are presented, considering both the
    dynamics without predefined preferred directions of motion in an isotropic
    medium and the dynamics in which the disclinations move parallel to predefined
    directions, modeling a crystalline material. The analysis is illustrated with a
    number of numerical solutions to demonstrate various relevant configurations.

    arXiv

    researchmap

    その他リンク: http://arxiv.org/pdf/2408.15457v1

  • Variational Solvers for Irreversible Evolutionary Systems

    Andrés A León Baldelli, Pierluigi Cesana

    under review   2024年4月

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  • SEMIDISCRETE MODELING OF SYSTEMS OF WEDGE DISCLINATIONS AND EDGE DISLOCATIONS VIA THE AIRY STRESS FUNCTION METHOD 査読 国際共著 国際誌

    Cesana, P; DE Luca, L; Morandotti, M

    SIAM JOURNAL ON MATHEMATICAL ANALYSIS   56 ( 1 )   79 - 136   2024年1月   ISSN:0036-1410 eISSN:1095-7154

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    担当区分:責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:SIAM Journal on Mathematical Analysis  

    We present a variational theory for lattice defects of rotational and translational type. We focus on finite systems of planar wedge disclinations, disclination dipoles, and edge dislocations, which we model as the solutions to minimum problems for isotropic elastic energies under the constraint of kinematic incompatibility. Operating under the assumption of planar linearized kinematics, we formulate the mechanical equilibrium problem in terms of the Airy stress function, for which we introduce a rigorous analytical formulation in the context of incompatible elasticity. Our main result entails the analysis of the energetic equivalence of systems of disclination dipoles and edge dislocations in the asymptotics of their singular limit regimes. By adopting the regularization approach via core radius, we show that, as the core radius vanishes, the asymptotic energy expansion for disclination dipoles coincides with the energy of finite systems of edge dislocations. This proves that Eshelby's kinematic characterization of an edge dislocation in terms of a disclination dipole is exact also from the energetic standpoint.

    DOI: 10.1137/22M1523443

    Web of Science

    Scopus

    arXiv

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  • Automatized Platform for Bandgap Optimization in Diarylethene Derivatives via Structural Substitutions

    Edoardo Fabbrini, Linh Thi Hoai Nguyen, Yasuhide Fukumoto, Yu Kaneko, Pierluigi Cesana

    2024年

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    担当区分:筆頭著者, 責任著者   記述言語:英語  

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  • Fully Automatized Optimization of Ring-Opening Reactions in Lactone Derivatives via Two-Step Machine Learning 査読 国際誌

    Nguyen, LTH; Fukumoto, Y; Cesana, P; Staykov, A

    The Journal of Physical Chemistry A, virtual special issue “Machine Learning in Physical Chemistry   127 ( 48 )   10159 - 10170   2023年11月   ISSN:1089-5639 eISSN:1520-5215

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    担当区分:責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Journal of Physical Chemistry A  

    Cyclization and cycloreversion of organic compounds are fundamental kinetic processes in the design of functional molecules, molecular machines, nanoscale sensors, and switches in the field of molecular and nanoelectronics. We present a fully automatic computational platform for the design of a class of five- and six-membered ring lactones by optimizing the ring-opening reaction rate. Starting from a minimal initial parent set, our algorithm generates iteratively cascades of pools of candidate lactone derivatives where optimization and down-selection are performed without human supervision. We employ the density functional theory combined with the transition state theory to elucidate the exact mechanism leading to the lactone ring-opening reaction. On the basis of the analysis of the reaction pathway and the frontier molecular orbitals, we identify a simple descriptor that can easily correlate with the reaction rate. Consequently, we can omit computationally expensive transition state calculations and deduce the reaction rate from simple ground-state and ionic calculations. To accelerate the platform, we use a data set of the order of 800 molecules to train machine learning models for the prediction of targeted chemical properties, reducing the computational time by a 90% factor. We developed an evolutionary algorithm capable of generating data sets 3 orders of magnitude larger than the initial parent set. Thus, we can explore a large domain of chemical space using minimal computational effort. Our entire platform is modular, and our current implementation for lactone can be further generalized to more complex systems via substitution of the quantum chemical and fingerprinting modules.

    DOI: 10.1021/acs.jpca.3c05887

    Web of Science

    Scopus

    PubMed

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講演・口頭発表等

  • Fully automatized optimization of ring-opening reactions in lactones via 2-step machine learning 国際会議

    Pierluigi Cesana

    ANZIAM  2024年2月 

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    開催年月日: 2024年2月

    記述言語:英語   会議種別:公開講演,セミナー,チュートリアル,講習,講義等  

    開催地:ANZIAM Conference, Adelaide   国名:オーストラリア連邦  

  • Mesoscale modeling of system of planar wedge disclinations and edge dislocations via the Airy Stress Function method 招待 国際会議

    pierluigi cesana

    n.a.  2024年2月 

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    開催年月日: 2024年2月

    記述言語:日本語   会議種別:公開講演,セミナー,チュートリアル,講習,講義等  

    開催地:Deakin University, Geelong, Australia   国名:オーストラリア連邦  

  • Fully automatized optimization of ring-opening reactions in lactones via 2-step machine learning 招待

    Pierluigi Cesana

    n.a.  2024年1月 

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    開催年月日: 2024年1月

    記述言語:英語   会議種別:公開講演,セミナー,チュートリアル,講習,講義等  

    開催地:Fukuoka, I2cner   国名:日本国  

  • Fully automatized optimization of ring-opening reactions in lactones via 2-step machine learning 招待 国際会議

    Pierluigi Cesana

    n.a.  2024年1月 

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    開催年月日: 2024年1月

    記述言語:英語   会議種別:公開講演,セミナー,チュートリアル,講習,講義等  

    開催地:APU Ritsumeikan, online   国名:日本国  

  • Fully automatized optimization of ring-opening reactions in lactones via 2-step machine learning 国際会議

    Pierluigi Cesana

    JSPS  2023年11月 

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    開催年月日: 2023年11月

    記述言語:英語   会議種別:公開講演,セミナー,チュートリアル,講習,講義等  

    開催地:JSPS-AAA Annual Workshop, Australian Academy of Science, Canberra   国名:オーストラリア連邦  

MISC

  • Machine Learning in Materials Chemistry: An Invitation 査読

    D. Packwood, #L.T.H. Nguyen, P. Cesana, @G. Zhang, A. Staykov, Y. Fukumoto, D. H. Nguyen

    An Invitation, Machine Learning with Applications   2022年6月

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    記述言語:英語   掲載種別:記事・総説・解説・論説等(学術雑誌)  

委員歴

  • Educational Affairs in charge of students’ International Activities  

    2019年10月 - 現在   

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    団体区分:その他

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  • IT Promotion Committee of IMI  

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  • Steering Committee of the Joint Research Center  

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  • Planning/Public Relations Committee of IMI  

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学術貢献活動

  • Speaker 国際学術貢献

    ANZIAM Conference  ( Adelaide, SA Australia ) 2024年2月

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    種別:大会・シンポジウム等 

  • Executive Committee member 国際学術貢献

    Forum Math for Industry 2023, a satellite conference of ICIAM2023  ( Fukuoka Japan ) 2023年8月 - 2023年9月

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    種別:大会・シンポジウム等 

  • Co-organizer 国際学術貢献

    Perspectives of Artificial Intelligence and Machine Learning in Materials Science, 2nd ed. ICIAM2023  ( Waseda University Japan ) 2023年8月

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    種別:大会・シンポジウム等 

  • Speaker

    8th Meeting on Theoretical and Applied Mechanics  ( online Japan ) 2023年3月

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    種別:大会・シンポジウム等 

  • Speaker 国際学術貢献

    JSIAM Conference  ( online Japan ) 2023年3月

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    種別:大会・シンポジウム等 

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その他

  • First non-Japanese grant recipient and organizer of a RIMS Gasshuku-style conference (held in Kyoto, October 2019)

    2019年10月

共同研究・競争的資金等の研究課題

  • Design of graphene for tailored functionalities: a novel mathematical approach

    研究課題/領域番号:24K06797  2024年4月 - 2027年3月

    科学研究費助成事業  基盤研究(C)

    Cesana Pierluigi

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    資金種別:科研費

    We create new mathematical methods to design graphene structures for specific applications. We predict shape and mechanical properties of graphene flocks with defects. We use machine learning to combine large-scale and nano-scale information to optimize the pattern of defects.

    CiNii Research

  • Understanding strengthening in mille-feuille structures via mesoscale modeling of structural and material instabilities 日本学術振興会 科学研究費助成事業 新学術領域研究(研究領域提案型)

    2021年4月 - 2023年3月

    JSPS 日本学術振興会 科学研究費助成事業 新学術領域研究(研究領域提案型) 

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    担当区分:研究代表者 

    Modeling and analysis of kink formation and elastic-material instabilities in elastic crystals.

  • Understanding strengthening in mille-feuille structures via mesoscale modeling of structural and material instabilities

    研究課題/領域番号:21H00102  2021年 - 2023年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  特別推進研究

    Cesana Pierluigi

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    担当区分:研究代表者  資金種別:科研費

    To understand the interplay of micro-scale defects (such as disclinations and dislocations) and macro-scale phenomena (such as strain-bands and kinks) in metals with mille-feuille structures. Ultimately, to understand the interplay of disclinations and kinks on materials strengthening.

    CiNii Research

  • Materials Informatics

    2020年8月 - 2024年3月

    Daicel co 

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    担当区分:研究分担者 

    AI-Based design of polymers with the aid of Machine Learning

  • Mesoscale modeling for disclinations toward a theory for kink and material strengthening (JSPS Kakenhi, innovative area)

    2019年4月 - 2021年3月

    JSPS 日本学術振興会 科学研究費助成事業 新学術領域研究(研究領域提案型) Apr, 2021 - Mar, 2023 

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    担当区分:研究代表者 

    Modeling of disclinations and kink formation in metals

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教育活動概要

  • ・大学院コース(年間平均10~30人)の指導
    ・国際理学コース (年間平均12人)
    ・博士課程及び修士課程学生(プロジェクト研究)の監督
    ・2018年留学生委員長-現在まで

担当授業科目

  • Selected Topics in Global Science Ⅶ

    2023年10月 - 2024年3月   後期

  • Seminar Series-PhD

    2023年4月 - 2024年3月   通年

  • 数理科学Ⅰ

    2023年4月 - 2023年9月   前期

  • Topics in Mathematical Sciences I

    2023年4月 - 2023年9月   前期

  • 国際科学特論Ⅶ

    2022年12月 - 2023年2月   冬学期

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他大学・他機関等の客員・兼任・非常勤講師等

  • 2020年  La Trobe University, Dept. of Mathematics and Statistics  区分:客員教員  国内外の区分:国外 

    学期、曜日時限または期間:On-going Honorary Research Fellow, 2017-

  • 2018年  Airimaq Fellow at the Math Institute at Oxford  区分:客員教員  国内外の区分:国外 

    学期、曜日時限または期間:6 months

  • 2018年  University of Cambridge (March 2019)  区分:集中講義  国内外の区分:国外 

    学期、曜日時限または期間:3 weeks

社会貢献・国際連携活動概要

  • ・マルテンサイト変態の確率的モデルに関するIMIとオックスフォード大学の国際共同研究
    ・AIRIMAQフェローシップの助成によるアプリケーション形状記憶合金の設計の研究
    ・IMI-CNRS(パリ)間の国際共同研究:ソフトロボット、センサー、アクチュエーター、プロテーゼなどの設計への応用
    ・株式会社ダイセルに対する、機械学習を利用した新しい分子の設計の、コンサルティングおよび指導

メディア報道

  • Interviewed by NIKKEI on international activities of IMI such as collaborations with Oxford. 新聞・雑誌

    nikkei  2018年9月

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    Interviewed by NIKKEI on international activities of IMI such as collaborations with Oxford.

学内運営に関わる各種委員・役職等

  • その他 Associate Professor