数理生物学・統計物理学という数学・生物学・物理学が交わる境界で研究をしています。まとめて数理科学と呼ばれたりもして、研究のどの場面でも基本的に数学は頻繁に現れます。数理科学では考察対象の”もの”が変わっても、同じような方法が使えることがあります。実際に生物多様性、感染経路は今までの研究に関連しています。工学的な応用はこれからの課題の一つです。
課題:農畜産業を救う工学
異なる”もの”に共通して使える数理科学
”かしこく”動くパワフルな農業機械
十勝の広大な畑作地帯で働く大型のトラクタや作業機はパワフルで魅力的です。しかし、農家数の減少にともない増加する耕地面積を少ない人材で栽培するには、かしこく動く機械とそれを管理するシステムが不可欠です。最新のテクノロジーを駆使した先進的農業と環境保全を両立させる未来のスマートシステムを開発していきます。
物理法則でデータのふるまいを調べる
物理学の法則を使うと、さまざまな自然現象を調べることができます。近年、経済活動から日常生活に関わるものまで、あらゆるものがデータ化されるようになり、そうした自然現象とは無関係と思われるデータも、実は物理法則で調べられることがわかってきました。物理学を学ぶ際の学習データを対象にして、その物理学的ふるまいを調べる研究に取り組んでいます。
寄生虫のライフサイクルを目で見る
生きたままの組織や細胞を見る技術をライブイメージングと言います。この技術によってターゲットとなるタンパク質に印をつけることができ、感染の仕組みを詳細に観察できるようになりました。私達はバベシア症に感染した赤血球内や媒介者であるマダニ体内でのバベシア原虫の発育機構などをこのライブイメージングによって解明しようとしています。
無機固体物質の新機能開発
ゼオライトや金属酸化物などの無機固体物質の細孔（小さい孔）とその内部に存在する金属イオンを利用したガス吸着、触媒反応、発光特性の効率化を目指し、新規材料の開発を行い、物質材料化学の分野から農畜産業に貢献したいと考えています。最近では天然物由来の材料にも着目しています。
効率的な資源循環のために適切な堆肥利用を
家畜のふん尿や生ゴミは作物育成に有効な有機肥料になります。しかし、不適切に管理すると逆に環境汚染の要因となってしまいます。そこで、適切なふん尿資源化と持続可能な循環システムを開発し、技能や技術を根付かせることも視野に入れた「環境と人にやさしい酪農体系」を構築したいと考えています。
氷のエネルギーを活用する
雪氷・凍土は物や空間を冷やす冷熱源として利用でき、電気を使わず低温・高湿度の室内環境を創り出すことができる。この室内環境は農作物の長期貯蔵に最適であることから、寒冷な気候で農業が盛んな北海道において使わない手はありません。私は氷の冷熱を効率良く利用できるアイスシェルターシステムについて研究開発を行っています。
積雪寒冷地における水と土と緑の保全
河川水質を指標として、持続的農業と水環境の保全を両立可能な農林地流域の土地利用のあり方を考察します。また、国土の保全・防災に貢献する緑化の役割として、草本植物の根系を含む土層の力学的特性と斜面の保全について研究しています。こうした「水と土と緑の保全」をつなぐ次世代の人材育成（高大連携・環境教育等）にも積極的に携わっています。
ロボット技術で農業の担い手不足に対抗
北海道でトラクタが導入されて約60年が経過し、農業機械の発達によって十勝の農業は我が国をリードする最先端の大規模農業に発展してきました。しかし、急速な少子高齢化による労働力不足は深刻で、大規模農業を維持、発展させるには無人トラクターのようなロボット技術を導入していくが一つの解決策だと考えています。