粒子群最適化（PSO）をベースとした高速組み込みDSPに関する研究

• 研究課題/領域番号: 26280017
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 一部基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 計算機システム
• 研究機関: 早稲田大学
• 研究代表者: 馬場 孝明 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (30367172)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 16,900千円 (直接経費: 13,000千円、間接経費: 3,900千円); 2016年度: 7,670千円 (直接経費: 5,900千円、間接経費: 1,770千円); 2015年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円); 2014年度: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円)
• キーワード: 粒子群最適化 / 計算機システム / 信号処理 / 群知能

研究成果の概要

本研究計画開発したPSOハードウェアエンジンの特徴は、粒子の収束状況に応じて複種のPSOアルゴリズムを適切に切替える「アダプティブ粒子情報更新モジュール」、パイプライン化に加えサブプロセッサを導入した「パイプライン式目的関数処理エンジン」、クロック信号に同期せず、任意のタイミングでデータを送信することで処理の並列化を図る「非同期制御ユニット」などを導入した点である。演算処理速度として、アーキテクチャ全体では10倍以上の向上を達成できた。

研究成果

• [国際共同研究] 国立成功大学(台湾)
• [雑誌論文] A Convolutional Neural Network with Incremental Learning (2017)
  • 著者名/発表者名: H. Tomimori, K.-T. Chen and T. Baba
  • 雑誌名: Journal of Signal Processing 巻: 21 ページ: 0-0
  • NAID: 130005815303
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Hardware Architecture for CORDIC with Improved Rotation Strategy (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Zhang, Y.-T. Liao, K.-T. Chen and T. Baba
  • 雑誌名: 信号処理 巻: 20 号: 4 ページ: 141-144
  • DOI: 10.2299/jsp.20.141
  • NAID: 130005165811
  • ISSN: 1342-6230, 1880-1013
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] A CORDIC Algorithm with Improved Rotation Strategy for Embedded Applications (2015)
  • 著者名/発表者名: K.-T. Chen, K. Fan, X. Han and T. Baba
  • 雑誌名: Journal of Industrial and Intelligent Information 巻: 3 号: 4 ページ: 274-279
  • DOI: 10.12720/jiii.3.4.274-279
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] A Particle Swarm Optimization with Adaptive Multi-Swarm Strategy for Capacitated Vehicle Routing Problem (2015)
  • 著者名/発表者名: K.-T. Chen, K. Fan, X. Han and T. Baba
  • 雑誌名: EAI Endorsed Transactions on Industrial Networks and Intelligent Systems 巻: 2 号: 5 ページ: 150285-150285
  • DOI: 10.4108/eai.17-9-2015.150285
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [学会発表] A Convolutional Neural Network with Incremental Learning (2017)
  • 著者名/発表者名: H. Tomimori, K.-T. Chen and T. Baba
  • 学会等名: 2017 RISP International Workshop on Nonlinear Circuits and Signal Processing (NCSP 2017)
  • 発表場所: Guam, USA
  • 年月日: 2017-02-28
  • 国際学会
• [学会発表] Performance Evaluation of Convolutional Neural Network for A Sentiment Analysis (2017)
  • 著者名/発表者名: K. Zou, K.-T. Chen and T. Baba†
  • 学会等名: 2017 RISP International Workshop on Nonlinear Circuits and Signal Processing (NCSP 2017)
  • 発表場所: Guam, USA
  • 年月日: 2017-02-28
  • 国際学会
• [学会発表] A Convolutional Neural Network Method for Solar Power Forecasting (2017)
  • 著者名/発表者名: Z. Qiu, K.-T. Chen, and T. Baba
  • 学会等名: 2017 RISP International Workshop on Nonlinear Circuits and Signal Processing (NCSP 2017)
  • 発表場所: Guam, USA
  • 年月日: 2017-02-28
  • 国際学会
• [学会発表] Optimized Parallel Architecture of Convolutional Neural Network (2017)
  • 著者名/発表者名: Y. Wu, K.-T. Chen and T. Baba
  • 学会等名: 2017 RISP International Workshop on Nonlinear Circuits and Signal Processing (NCSP 2017)
  • 発表場所: Guam, USA
  • 年月日: 2017-02-28
  • 国際学会
• [学会発表] Hardware Implementation of CORDIC with Unified Rotation Strategy (2017)
  • 著者名/発表者名: S. Wang, Y. Wu, K.-T. Chen and T. Baba
  • 学会等名: 2017 RISP International Workshop on Nonlinear Circuits and Signal Processing (NCSP 2017)
  • 発表場所: Guam, USA
  • 年月日: 2017-02-28
  • 国際学会
• [学会発表] A CORDIC with Unified Rotation Strategy (2016)
  • 著者名/発表者名: S. Wang, J. Yu, K.-T. Chen and T. Baba
  • 学会等名: 2016 IEEE Green Computing and Communications (GreenCom)
  • 発表場所: Chengdu, China
  • 年月日: 2016-12-15
  • 国際学会
• [学会発表] emi-Active TVA with SMA Wires for Electrical-Device Vibration Reduction (2016)
  • 著者名/発表者名: Y.-T Liao, K.-T. Chen, C.-Y. Lee and T. Baba
  • 学会等名: 2016 RISP International Workshop on Nonlinear Circuits and Signal Processing (NCSP 2016)
  • 発表場所: Hawaii, USA
  • 年月日: 2016-03-06
  • 国際学会
• [学会発表] A Particle Swarm Optimization with Hybrid Multi-Swarm Strategy (2016)
  • 著者名/発表者名: Y.-T. Liao, N. Akieda, K.-T. Chen and T. Baba
  • 学会等名: 2016 RISP International Workshop on Nonlinear Circuits and Signal Processing (NCSP 2016)
  • 発表場所: Hawaii, USA
  • 年月日: 2016-03-06
  • 国際学会
• [学会発表] Rain noise detection based on Kalman Filter for Image Processing (2016)
  • 著者名/発表者名: C.-A. Chen, Y.-T. Liao, K.-T. Chen, T. Baba
  • 学会等名: 2016 RISP International Workshop on Nonlinear Circuits and Signal Processing (NCSP 2016)
  • 発表場所: Hawaii, USA
  • 年月日: 2016-03-06
  • 国際学会
• [学会発表] A Decoding Method of AMSPSO for CVRPPD (2016)
  • 著者名/発表者名: Q. Liang, Y.-T. Liao, K.-T. Chen and T. Baba
  • 学会等名: 2016 RISP International Workshop on Nonlinear Circuits and Signal Processing (NCSP 2016)
  • 発表場所: Hawaii, USA
  • 年月日: 2016-03-06
  • 国際学会
• [学会発表] A Hardware Architecture of CORDIC with Improved Rotation Strategy (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Zhang, Y.-T. Liao, K.-T. Chen and T. Baba
  • 学会等名: 2016 RISP International Workshop on Nonlinear Circuits and Signal Processing (NCSP 2016)
  • 発表場所: Hawaii, USA
  • 年月日: 2016-03-06
  • 国際学会
• [学会発表] Hardware Implementation of AMSPSO based on Asynchronous Technology (2016)
  • 著者名/発表者名: K.-T. Chen, P. Wang, Y.-T. Liao and T. Baba
  • 学会等名: 2016 RISP International Workshop on Nonlinear Circuits and Signal Processing (NCSP 2016)
  • 発表場所: Hawaii, USA
  • 年月日: 2016-03-06
  • 国際学会
• [学会発表] ハイブリッド多粒子群最適化(HMSPSO)に関する研究 (2015)
  • 著者名/発表者名: 秋枝直弥, 陳奎廷, 馬場孝明
  • 学会等名: 第68回電気関係学会九州支部連合大会
  • 発表場所: 福岡大学
  • 年月日: 2015-09-26
• [学会発表] A Mechanism of Rain Noise Reduction based on Kalman Filter for Image Processing (2015)
  • 著者名/発表者名: Chi-An Chen, Jin-Yu Tong, Kui-Ting Chen and Takaaki Baba
  • 学会等名: 第68回電気関係学会九州支部連合大会
  • 発表場所: 福岡大学
  • 年月日: 2015-09-26
• [学会発表] An Asynchronous Hardware Structure of PSO with Adaptive Multi-Swarm Strategy (2015)
  • 著者名/発表者名: Peikun Wang, Kui-Ting Chen and Takaaki Baba
  • 学会等名: 第68回電気関係学会九州支部連合大会
  • 発表場所: 福岡大学
  • 年月日: 2015-09-26
• [学会発表] A CORDIC Algorithm with Improved Rotation Strategy for Embedded Applications (2015)
  • 著者名/発表者名: Kui-Ting Chen, Ke Fan, Xiaojun Han and Takaaki Baba
  • 学会等名: 4th International Conference on Industrial and Intelligent Information
  • 発表場所: Rome, Italy
  • 年月日: 2015-05-18 – 2015-05-19
• [学会発表] A Particle Swarm Optimization with Adaptive Multi-Swarm Strategy for Capacitated Vehicle Routing Problem (2015)
  • 著者名/発表者名: Kui-Ting Chen, Yijun Dai, Ke Fan, Takaaki Baba
  • 学会等名: 1st International Conference on Industrial Networks and Intelligent Systems
  • 発表場所: Tokyo, Japan
  • 年月日: 2015-03-02 – 2015-03-04
• [学会発表] Performance Analysis of AMSPSO on Capacitated Vehicle Routing Problem with Time Window (2015)
  • 著者名/発表者名: Kui-Ting Chen, Yijun Dai, Ke Fan, Takaaki Baba
  • 学会等名: RISP International Workshop on Nonlinear Circuits and Signal Processing
  • 発表場所: Kuala Lumpur, Malaysia
  • 年月日: 2015-02-28 – 2015-03-02
• [学会発表] Two-level Pipeline Structure of Particle Swarm Optimization (2015)
  • 著者名/発表者名: Ke Fan, Kui-Ting Chen, Peikun Wang and Takaaki Baba
  • 学会等名: RISP International Workshop on Nonlinear Circuits and Signal Processing
  • 発表場所: Kuala Lumpur, Malaysia
  • 年月日: 2015-02-28 – 2015-03-02
• [学会発表] A Hardware Implementation of Particle Swarm Optimization with Adaptive Multi-Swarm Strategy (2015)
  • 著者名/発表者名: Peikun Wang, Kui-Ting Chen, Ke Fan and Takaaki Baba
  • 学会等名: RISP International Workshop on Nonlinear Circuits and Signal Processing
  • 発表場所: Kuala Lumpur, Malaysia
  • 年月日: 2015-02-28 – 2015-03-02
• [学会発表] 瞬時トレーニング能力を備えた改良型ファジィニューラルネットワーク（FNN） (2014)
  • 著者名/発表者名: 夏 雷, 林 浩淼, 陳 奎廷, 馬場 孝明
  • 学会等名: 第67回電気関係学会九州支部連合大会
  • 発表場所: Kagoshima, Japan
  • 年月日: 2014-09-18 – 2014-09-19
• [学会発表] A High-Speed CORDIC Processor for PSO Application (2014)
  • 著者名/発表者名: Xiaojun Han, Kui-Ting Chen, Ke Fan and Takaaki Baba
  • 学会等名: 第67回電気関係学会九州支部連合大会
  • 発表場所: Kagoshima, Japan
  • 年月日: 2014-09-18 – 2014-09-19
• [学会発表] アダプティブ探索トポロジーを備えた多粒子群最適化(MSPSO)に関する研究 (2014)
  • 著者名/発表者名: 戴 毅君, 陳 奎廷, 范 珂, 馬場 孝明
  • 学会等名: 第67回電気関係学会九州支部連合大会
  • 発表場所: Kagoshima, Japan
  • 年月日: 2014-09-18 – 2014-09-19
• [学会・シンポジウム開催] RISP International Workshop on Nonlinear Circuits and Signal Processing (2016)
  • 発表場所: Hawaii, USA
  • 年月日: 2016-03-06