Research Project
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
人工内耳は音を電気刺激に変え，蝸牛管内に挿入された電極で直接聴神経を刺激することで脳に音を知覚させるインプラントである．現行の人工内耳の音声処理方法には，入力された音に対して短時間フーリエ変換によるスペクトル分析を行い，周波数成分の強度に従っていくつかの電極がその周波数に対応する聴神経へ電気パルスを送信する線形システムが用いられてられている．一方で生物の聴覚系は音声入力に対して非線形応答特性を呈することが知られており，現行の人工内耳ではそのような特性を再現することができない．本研究では蝸牛の非線形応答特性を考慮した小型・低消費電力人工内耳モデルを設計する．
本研究では、超低消費電力非同期順序回路人工内耳モデルの設計と実装及び実機実験を行う。本研究は、既存手法との比較を通して提案人工内耳モデルが消費電力や回路実装の観点で優れていることを示すことを目的とし、より効率の良い人工内耳回路の開発へ向けた基礎研究と位置づけられる。2021年度は主に次の2つのテーマに取り組んだ。（1）非同期式順序回路で実装される内耳モデルが呈する結合音現象に関する研究：これまでの研究では、内耳モデルの純音入力に対する非線形応答特性の調査に取り組んできた。当該年度では、内耳モデルの複合音入力に対する非線形応答特性の調査に取り組んだ。生物の耳は、異なる周波数成分を有する二音を聴取すると、それらの周波数成分の和の音や差の音を知覚できることが知られている。これらの音は結合音とよばれ、本研究では結合音現象を呈する非同期式順序回路内耳モデルを提案した。また、提案内耳モデルが従来のモデルに比べて高効率にハードウェア実装できることを示した。（2）非同期式順序回路で実装される位相発振器の結合系に関する研究：これまでの研究では、単一の非線形発振器による蝸牛のモデル化に取り組んできた。当該年度では、これらの発振器の結合系による蝸牛のモデル化を目標とした、非同期式順序回路で実装される位相発振器の結合系に関する予備的研究に取り組んだ。本研究では、非同期式順序回路で実装される位相発振器の結合系に基づいたCPGモデルを提案し、位相振動子の状態変数を非同期的に状態更新させることで、所望の歩行パターンをあらわす解が支配的になる場合があることを示した。
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
All 2022 2021 2020 2019
All Journal Article (8 results) (of which Peer Reviewed: 8 results, Open Access: 6 results) Presentation (8 results) (of which Int'l Joint Research: 6 results, Invited: 1 results)
Nonlinear Theory and Its Applications, IEICE
Volume: 13 Issue: 2 Pages: 434-439
10.1587/nolta.13.434
Volume: 13 Issue: 2 Pages: 391-396
10.1587/nolta.13.391
IEICE Electronics Express
Volume: 18 Issue: 18 Pages: 20210310-20210310
10.1587/elex.18.20210310
130008091835
Volume: 12 Issue: 3 Pages: 336-355
10.1587/nolta.12.336
130008060808
IEEE Transactions on Circuits and Systems II: Express Briefs
Volume: 68 Issue: 8 Pages: 2972-2976
10.1109/tcsii.2021.3063932
Volume: 69(3) Issue: 3 Pages: 1767-1771
10.1109/tcsii.2021.3108846
IEEE Access
Volume: 8 Pages: 139609-139624
10.1109/access.2020.3012706
IEEE Transactions on Circuits and Systems I: Regular Papers
Volume: Volume 67, Issue 6 Issue: 6 Pages: 1989-2001
10.1109/tcsi.2020.2971786
