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Three Elemental Technologies and Computer-Aided Design for Stochastic Computing Circuits

Research Project

Project/Area Number 16K00080
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Research Field Computer system
Research InstitutionHiroshima City University

Principal Investigator

Ichihara Hideyuki  広島市立大学, 情報科学研究科, 准教授 (50326427)

Project Period (FY) 2016-10-21 – 2020-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help
¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2017: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2016: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Keywordsストカスティックコンピューティング / 論理回路設計 / フォールトトレランス / 乱数生成 / 画像処理 / ニューラルネットワーク / Stochastic Computing / Approximate Computing / 計算機システム / Dependable Computing / ディペンダブルコンピューティング / ディペンダブル・コンピューティング / 確率論
Outline of Final Research Achievements

Stochastic computing (SC), which is an approximate computation with probabilities, has attracted attention owing to its high fault tolerance and small area/power consumption. In this study, we studied three elemental technologies and a computer-aided design methodology for SC Circuits. The main two contributions are as follows: (1) for linear-finite-state-machine-based (linear-FSM-based) SC circuits, we proposed a state encoding scheme with two kinds of codewords, so that we can considerably enhance transient fault tolerance of linear-FSM-based SC circuits, and (2) we proposed a new design scheme where pseudo random number generation required for SC is achieved by utilizing the internal signals of peripheral logic circuits, so that we can greatly reduce the area size and power consumption of SC circuits.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

学術的には2つの点で意義があると考えている.1つは,本研究の着眼点の独自性である.ストカスティックコンピューティング(SC)回路の他の研究者は本研究のような観点で研究を行っていないため,SCの新たな可能性を開くことができたと考えられる.もう1つは,SC回路の耐故障性と面積・消費電力の点で,一定の効果が得られた点である.これは純粋にSC回路の研究の発展に貢献できている.社会的意義としては,SCの実用性が高まり,SC回路の適用範囲が広がったため,情報化社会を支える次世代コンピュータの候補として,SC回路の可能性が高まったことが挙げられる.

Report

(5 results)
  • 2019 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2018 Research-status Report
  • 2017 Research-status Report
  • 2016 Research-status Report
  • Research Products

    (16 results)

All 2020 2019 2018 2017 2016

All Presentation (16 results) (of which Int'l Joint Research: 5 results,  Invited: 4 results)

  • [Presentation] ストカスティックコンピューティングにおけるシグモイド関数実装法に関する考察2020

    • Author(s)
      可児冬弥, 瀬戸信明, 市原英行, 岩垣剛, 井上智生
    • Organizer
      FTC研究会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 線形有限状態機械に基づくストカスティック回路の耐過渡故障設計について2019

    • Author(s)
      市原英行, 前田有希, 福田基, 岩垣剛, 井上智生
    • Organizer
      機能集積情報システム研究会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] State Encoding with Stochastic Numbers for Transient Fault Tolerant Linear Finite State Machines2019

    • Author(s)
      Hideyuki Ichihara, Yuki Maeda, Tsuyoshi Iwagaki, Tomoo Inoue
    • Organizer
      IEEE International Symposium on Defect and Fault Tolerance in VLSI and Nanotechnology Systems
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 積の正負分離とシグモイド関数近似を用いたストカスティックニューラルネットワークの演算精度に関する一考察2019

    • Author(s)
      可児冬弥, 市原英行, 岩垣剛, 井上智生
    • Organizer
      FTC研究会
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] 耐過渡故障を指向した線形有限状態機械のストカスティック数による状態符号化2019

    • Author(s)
      前田有希, 市原英行, 岩垣剛, 井上智生
    • Organizer
      信学技報DC2018-81
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] Benefits and Challenges of Stochastic Computing Circuits2019

    • Author(s)
      Hideyuki Ichihara
    • Organizer
      The 5th International Forum on Advanced Technologies
    • Related Report
      2018 Research-status Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] ストカスティックコンピューティング回路の利点と課題2018

    • Author(s)
      市原英行
    • Organizer
      ソサイエティ大会講演論文集
    • Related Report
      2018 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] 周辺回路を利用したストカスティック数生成のための 信号線選択アルゴリズムの改良2018

    • Author(s)
      久保田直弥, 市原英行, 岩垣剛, 井上智生
    • Organizer
      FTC研究会
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] ストカスティックコンピューティングの近年の研究動向(仮)2017

    • Author(s)
      市原英行
    • Organizer
      DAシンポジウム
    • Place of Presentation
      山代温泉 ゆのくに天祥
    • Year and Date
      2017-08-30
    • Related Report
      2016 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] ストカスティック反復による積和演算アーキテクチャ2017

    • Author(s)
      杉野達美, 市原英行, 岩垣剛, 井上智生
    • Organizer
      電子情報通信学会VLD研究会
    • Place of Presentation
      沖縄県青年会館,那覇
    • Year and Date
      2017-03-01
    • Related Report
      2016 Research-status Report
  • [Presentation] ストカスティックコンピューティングのための 論理回路の内部信号を利用した乱数生成について2017

    • Author(s)
      藤葉麻紀, 久保田直弥, 市原英行, 岩垣剛, 井上智生
    • Organizer
      FTC研究会
    • Place of Presentation
      ANAホリデイ・インリゾート宮崎,宮崎
    • Year and Date
      2017-01-19
    • Related Report
      2016 Research-status Report
  • [Presentation] ストカスティックコンピューティングの研究動向2017

    • Author(s)
      市原英行
    • Organizer
      DAシンポジウム2017 -システムとLSIの設計技術-
    • Related Report
      2017 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] State Assignment for Fault Tolerant Stochastic Computing with Linear Finite State Machines2017

    • Author(s)
      Hideyuki Ichihara, Motoi Fukuda, Tsuyoshi Iwagaki, Tomoo Inoue
    • Organizer
      International Test Conference in Asia (ITC-Asia)
    • Related Report
      2017 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Stochastic Number Generation with Internal Signals of Peripheral Logic Circuits2017

    • Author(s)
      久保田直弥, 藤葉麻紀, 市原英行, 岩垣剛, 井上智生
    • Organizer
      デザインガイア
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] Impact of State Assignment on Error Resilient Stochastic Computing with Linear Finite State Machines2016

    • Author(s)
      Motoi Fukuda, Hideyuki Ichihara, Tsuyoshi Iwagaki, Tomoo Inoue
    • Organizer
      IEEE Workshop on RTL and High Level Testing
    • Place of Presentation
      安芸グランドホテル,広島
    • Year and Date
      2016-11-24
    • Related Report
      2016 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Stochastic Number Generation with Internal Signals of Logic Circuits2016

    • Author(s)
      Naoya Kubota, Hideyuki Ichihara, Tsuyoshi Iwagaki, Tomoo Inoue
    • Organizer
      The 20th Workshop on Synthesis And System Integration of Mixed Information technologies
    • Place of Presentation
      京都リサーチパーク,京都
    • Year and Date
      2016-10-24
    • Related Report
      2016 Research-status Report
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2016-10-24   Modified: 2021-02-19  

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