Realization of Reconfigurable Brain Device and its Application to Autonomous Mobile Robot

• Project/Area Number: 23700264
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Research Field: Sensitivity informatics/Soft computing
• Research Institution: Kyushu Institute of Technology (2012-2013); Tokyo University of Agriculture and Technology (2011)
• Principal Investigator: TAMUKOH Hakaru 九州工業大学, 生命体工学研究科(研究院), 准教授 (90432955)
• Project Period (FY): 2011 – 2013
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2013)
• Budget Amount: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000); Fiscal Year 2013: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2012: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2011: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
• Keywords: 脳型計算機 / FPGA / 自律型ロボット / ニューラルネットワーク / 自己組織化マップ / WEBアプリ / TCP/IP / 仮想回路 / ソフトコンピューティング / hw/sw複合体 / TCP/IP回路 / 動画像圧縮伸長 / 学習機械 / 知能ロボティクス / 電子デバイス・機器 / 人工知能

Research Abstract

In order to realize a brain-like reconfigurable device, we have developed; (1) A reconfigurable platform based on a field programmable gate array (FPGA), (2) Virtual hardware circuits of self-organizing neural networks, (3) Applying them to an autonomous robots and web applications. We have evaluated the proposed platform through actual applications run on a real FPGA board based system.

Research Products

• [Journal Article] ニューラルネットワークのハードウェア実装とそのシステム化へのアプローチ (2013)
  • Author(s): 田向 権, 関根 優年
  • Journal Title: 日本神経回路学会誌 Volume: Vol.20, No.4 Pages: 166-173
  • NAID: 130003394603
• [Journal Article] 画像/音声認識・音声合成・並列演算・画像通信における論理回路による実装例 (2013)
  • Author(s): 関根 優年, 田向 権
  • Journal Title: 電子情報通信学会誌 Volume: Vol.92, No.2 Pages: 105-110
  • NAID: 110009586283
• [Journal Article] Hardware/Software Complex System Model for Brain Process by Configurable Circuits (2013)
  • Author(s): Masatoshi Sekine, Hakaru Tamukoh, and Jiang Li
  • Journal Title: International Journal on Computing Volume: Vol.3, No.1 Pages: 1-7
• [Journal Article] 画像音声認識・音声合成・並列演算・画像通信における論理回路による実装例 (2013)
  • Author(s): 関根 優年, 田向 権
  • Journal Title: 電子情報通信学会誌 Volume: vol.96, no.2 Pages: 105-110
  • NAID: 110009586283
• [Journal Article] Brain Process : Hardware/Software Complex System Using Logic Circuits in FPGA Array Named Vocalise (2012)
  • Author(s): Masatoshi Sekine, Hakaru Tamukoh, J. Li, K. Manabe, T. Suzuki, K. Okamot, B. Ogasawara, R. Uegaki, K. Fujita, Y. Atsumari
  • Journal Title: Journal of Procedia Engineering Volume: vol.50 Pages: 253-264
• [Journal Article] Brain Process: Hardware/Software Complex System Using Logic Circuits in FPGA Array Named Vocalise (2012)
  • Author(s): M. Sekine, Hakaru Tamukoh, J. Li, K. Manabe, T. Suzuki, K. Okamot, B. Ogasawara, R. Uegaki, K. Fujita, Y. Atsumari,
  • Journal Title: Procedia Engineering Volume: 50 Pages: 253-264
  • DOI: 10.1016/j.proeng.2012.10.030
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Rough-winner-take-all for Hardware Oriented Vector Quantization Alogrithm (2011)
  • Author(s): Hakaru Tamukoh, Keiichi Horio, Takeshi Yamakawa and Masatoshi Sekine
  • Journal Title: IEICE Electronics Express Volume: vol.8, no.11 Pages: 773-779
• [Presentation] Design of Networked hw/sw Complex System using Hardware Object Model and Its Application (2013)
  • Author(s): Hakaru Tamukoh and Masatoshi Sekine
  • Organizer: Proc. of 39th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society (IECON2013), pp.2250-2255
  • Place of Presentation: Vienna
• [Presentation] A TCP/IP Hardware Stack Directly Connectable to WEB Application Circuit (2013)
  • Author(s): Kotoko Fujita, Nadav Bergstein, Hakaru Tamukoh and Masatoshi Sekine
  • Organizer: Proc. of IEEE Symposium on Low-Power and High-Speed Chips (COOL Chips XVI), (CD-ROM)
  • Place of Presentation: Yokohama (Best Feature Award)
• [Presentation] Hardware/Software Complex System and Its Application (2013)
  • Author(s): Hakaru Tamukoh
  • Organizer: Proc. of the 13th Kyutech-Postech Joint Workshop on Neuroinformatics, pp.4-6
  • Place of Presentation: Pohan, Korea
• [Presentation] Design of Networked hw/sw Complex System using Hardware Object Model and Its Application (2013)
  • Author(s): Hakaru Tamukoh and Masatoshi Sekine
  • Organizer: Proc. of 39th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society (IECON2013)
  • Place of Presentation: Vienna
• [Presentation] A TCP/IP Hardware Stack Directly Connectable to WEB Application Circuit (2013)
  • Author(s): Kotoko Fujita, Nadav Bergstein, Hakaru Tamukoh and Masatoshi Sekine
  • Organizer: Proc. of IEEE Symposium on Low-Power and High-Speed Chips (COOL Chips XVI)
  • Place of Presentation: Yokohama
• [Presentation] Hardware/Software Complex System and Its Application (2013)
  • Author(s): Hakaru Tamukoh
  • Organizer: Proc. of the 13th Kyutech-Postech Joint Workshop on Neuroinformatics
  • Place of Presentation: Pohan, Korea
  • Invited
• [Presentation] シフトレジスタを用いた音声合成回路における発声過程のモデル化 (2012)
  • Author(s): 眞鍋慧太, 上垣利果, 田向 権, 関根優年
  • Organizer: 電子情報通信学会技術研究報告 ニューロコンピューティング研究会 (NC), vol.111, no.483, NC2011-157, pp.209-214
  • Place of Presentation: 東京,玉川大学
  • Year and Date: 2012-03-15
• [Presentation] 3次元FPGA アレイHPC システムへの数値演算回路の実装評価 (2012)
  • Author(s): 高橋 健一, 黎 江, 集 祐介, 嶋崎 俊輔, 田向 権, 関根 優年
  • Organizer: 電子情報通信学会技術研究報告 VLSI設計技術研究会 (VLD), vol.111, no.397, VLD2011-115, pp.141-146
  • Place of Presentation: 神奈川,慶応大学日吉キャンパス
  • Year and Date: 2012-01-26
• [Presentation] 移動型ロボットに統合する知能処理回路 (2012)
  • Author(s): 鈴木 拓也, 山崎 優作, 田向 権, 関根優年
  • Organizer: 電子情報通信学会技術研究報告VLSI 設計技術研究会 (VLD), vol.111, no.397, VLD2011-105, pp.83-88
  • Place of Presentation: 神奈川,慶応大学日吉キャンパス
  • Year and Date: 2012-01-25
• [Presentation] 動的再構成可能なSU(3)スピン回路を用いたロボット制御中枢の設計 (2012)
  • Author(s): 山崎 優作, 鈴木 拓也, 田向 権, 関根優年
  • Organizer: 電子情報通信学会技術研究報告 VLSI 設計技術研究会 (VLD), vol.111, no.397, VLD2011-104, pp.77-82
  • Place of Presentation: 神奈川,慶応大学日吉キャンパス
  • Year and Date: 2012-01-25
• [Presentation] 階層型画像特徴の学習機能を有する画像認識システム (2012)
  • Author(s): 有泉 政博, 小笠原 麦, 田向 権, 関根優年
  • Organizer: 電子情報通信学会技術研究報告 VLSI 設計技術研究会 (VLD), vol.111, no. 397, VLD2011-95, pp.25-30
  • Place of Presentation: 神奈川,慶応大学日吉キャンパス
  • Year and Date: 2012-01-25
• [Presentation] 子音・母音認識システムにおける音声前処理回路 (2012)
  • Author(s): 岡本 佳太, 田向 権, 関根 優年
  • Organizer: 電子情報通信学会技術研究報告 VLSI設計技術研究会 (VLD), vol. 111, no. 397, VLD2011-93, pp.13-18
  • Place of Presentation: 神奈川,慶応大学日吉キャンパス
  • Year and Date: 2012-01-25
• [Presentation] シフトレジスタを用いた音声合成回路における声道形状の決定 (2012)
  • Author(s): 眞鍋慧太, 上垣利果, 田向 権, 関根優年
  • Organizer: 電子情報通信学会技術研究報告 VLSI 設計技術研究会 (VLD), vol.111, no.397, VLD2011-92, pp.7-12
  • Place of Presentation: 神奈川,慶応大学日吉キャンパス
  • Year and Date: 2012-01-25
• [Presentation] WEB アプリに用いるFPGA 用IP : TCP/IP 回路 (2012)
  • Author(s): 藤田琴子, ベルグシュタイン ナダヴ,田向 権, 関根 優年
  • Organizer: 電子情報通信学会技術研究報告 VLSI 設計技術研究会(VLD), vol.111, no.397, VLD2011-91, pp.1-6
  • Place of Presentation: 神奈川,慶応大学日吉キャンパス
  • Year and Date: 2012-01-25
• [Presentation] Hardware Accelerated WEB Platform based on FPGA Array Server and Mobile FPGA Card (2012)
  • Author(s): Jiang Li, Hakaru Tamukoh and Masatoshi Sekine
  • Organizer: Proc. of 3rd International Conference on Internet Technology and Applications (iTAP2012), 4 pages (CD-ROM)
  • Place of Presentation: Wuhan, China
• [Presentation] 2D/3D FPGA Array for Brain Process and Numerical Computation (2012)
  • Author(s): Jiang Li, Kenichi Takahashi, Hakaru Tamukoh and Masatoshi Sekine
  • Organizer: Proc. of 8th International Conference on Natural Computation (ICNC'12), pp.16-19
  • Place of Presentation: Chongqing, China
• [Presentation] Live Demonstration : "Internet Booster"A Novel WEB Application Platform Accelerated by Reconfigurable Virtual Hardware Circuits (2012)
  • Author(s): Hakaru Tamukoh, Nadav Bergstein, Kotoko Fujita and Masatoshi Sekine
  • Organizer: Proc. of IEEE International Symposium on Circuit and Systems (ISCAS2012), p.76
  • Place of Presentation: Korea, (Live demonstration session)
• [Presentation] Distributed Computing Circuits in Scalable 2D/3D FPGA Array for 2D/3D Poisson Equation Problem (2012)
  • Author(s): Jiang Li, Kenichi Takahashi, Hakaru Tamukoh and Masatoshi Sekine
  • Organizer: Proc. of IEEE Symposium on Low-Power and High-Speed Chips COOL Chips XV, 2 pages (CD-ROM)
  • Place of Presentation: Yokohama (Best Feature Award)
• [Presentation] High-Performance WEB Application Accelerated by Networked hw/sw Complex System and Virtual Hardware Circuit (2012)
  • Author(s): Hakaru Tamukoh, Masatoshi Sekine
  • Organizer: Keynote Speech of Int. Symposium on Semiconductor Manufacturing Intelligence,6 pages (CD-ROM)
  • Place of Presentation: Taiwan
  • Invited
• [Presentation] 2D/3D FPGA Array for Brain Process and Numerical Computation (2012)
  • Author(s): Jiang Li, Hakaru Tamukoh and Masatoshi Sekine
  • Organizer: Proc. of 8th International Conference on Natural Computation (ICNC'12)
  • Place of Presentation: Chongqing, China
• [Presentation] Live Demonstration: "Internet Booster" A Novel WEB Application Platform Accelerated by Reconfigurable Virtual Hardware Circuits (2012)
  • Author(s): Hakaru Tamukoh, Nadav Bergstein, Kotoko Fujita and Masatoshi Sekine
  • Organizer: Proc. of IEEE International Symposium on Circuit and Systems (ISCAS2012)
  • Place of Presentation: Seoul, Korea
• [Presentation] High-Performance WEB Application Accelerated by Networked hw/sw Complex System and Virtual Hardware Circuit (2012)
  • Author(s): Hakaru Tamukoh, Masatoshi Sekine
  • Organizer: Int. Symposium on Semiconductor Manufacturing Intelligence(招待講演)
  • Place of Presentation: Taiwan, 國立精華大学（National Tsing Hua University）
• [Presentation] 3次元FPGAアレイHPCシステムへの数値演算回路の実装評価 (2012)
  • Author(s): 高橋 健一, 黎 江, 集 祐介, 嶋崎 俊輔, 田向 権, 関根 優年
  • Organizer: 電子情報通信学会技術研究報告 VLSI設計技術研究会 (VLD)
  • Place of Presentation: 慶応大学日吉キャンパス
• [Presentation] 移動型ロボットに統合する知能処理回路 (2012)
  • Author(s): 鈴木 拓也, 山崎 優作, 田向 権, 関根 優年
  • Organizer: 電子情報通信学会技術研究報告 VLSI設計技術研究会 (VLD)
  • Place of Presentation: 慶応大学日吉キャンパス
• [Presentation] 階層型画像特徴の学習機能を有する画像認識システム (2012)
  • Author(s): 有泉 政博, 小笠原 麦, 田向 権, 関根 優年
  • Organizer: 電子情報通信学会技術研究報告 VLSI設計技術研究会 (VLD)
  • Place of Presentation: 慶応大学日吉キャンパス
• [Presentation] WEBアプリに用いるFPGA用IP：TCP/IP回路 (2012)
  • Author(s): 藤田琴子, ベルグシュタイン ナダヴ, 田向 権, 関根 優年
  • Organizer: 電子情報通信学会技術研究報告 VLSI設計技術研究会 (VLD)
  • Place of Presentation: 慶応大学日吉キャンパス
• [Presentation] ネットワーク化されたhw/sw 複合体のためのReconfigurable TCP/IP Offload Engine (2011)
  • Author(s): 田向 権, ベルグシュタイン ナダヴ, 関根 優年
  • Organizer: 電子情報通信学会技術研究報告 スマートインフォメディアシステム研究会 (SIS), SIS2011-48, vol.111, no.342, pp.47-50
  • Place of Presentation: 山口,山口大学.SIS 研究会若手研究優秀賞 受賞
  • Year and Date: 2011-12-15
• [Presentation] Hardware Object モデルに基づくhw/sw 複合体システムの設計法と応用例 (2011)
  • Author(s): 田向 権, 有泉 政博, 高橋 健一, 山崎 優作, 眞鍋 慧太, Bergstein Nadav, 鈴木 拓也, 岡本 佳太, 番場 大貴, 黎 江,関根 優年
  • Organizer: LSI とシステムのワークショップ2011, pp.290-292
  • Place of Presentation: 福岡,北九州国際会議場
  • Year and Date: 2011-05-17
• [Presentation] ネットワーク化されたhw/sw複合体のためのReconfigurable TCP/IP Offload Engine (2011)
  • Author(s): 田向 権, ベルグシュタイン ナダヴ, 関根 優年
  • Organizer: 電子情報通信学会技術研究報告 スマートインフォメディアシステム研究会 (SIS)
  • Place of Presentation: 山口大学
• [Presentation] Hardware Objectモデルに基づくhw/sw複合体システムの設計法と応用例 (2011)
  • Author(s): 田向 権, 他
  • Organizer: LSIとシステムのワークショップ2011
  • Place of Presentation: 北九州国際会議場
• [Presentation] WEBアプリ回路と直結したTCP/IPスタック回路の性能評価
  • Author(s): 藤田 琴子, 田向 権, 関根優年
  • Organizer: 電子情報通信学会技術研究報告 VLSI設計技術研究会（VLD）
  • Place of Presentation: 福岡
• [Presentation] 階層型特徴学習機構を有する画像認識システムの回路化
  • Author(s): 小笠原 麦, 横田 怜, 田向 権, 関根優年
  • Organizer: 電子情報通信学会技術研究報告 リコンフィギャラブルシステム研究会
  • Place of Presentation: 福岡
• [Book] 進化技術ハンドブック第II 巻 応用編 : 情報・通信システム (2011)
  • Author(s): 電気学会進化技術応用調査専門委員会編(全体編集責任者 : 玄 光男・辻村泰寛)
  • Total Pages: 510
  • Publisher: (株) 近代科学社
• [Book] 進化技術ハンドブック第II巻 応用編：情報・通信システム (2011)
  • Author(s): 電気学会進化技術応用調査専門委員会編 (全体編集責任者：玄 光男・辻村泰寛)
  • Publisher: (株) 近代科学社
• [Remarks]
  • URL: http://www.brain.kyutech.ac.jp/~tamukoh
• [Remarks] 田向研究室
  • URL: http://www.brain.kyutech.ac.jp/~tamukoh/
• [Remarks] 田向研究室
  • URL: http://www.brain.kyutech.ac.jp/~tamukoh/
• [Remarks]
  • URL: http://kenkyu-web.tuat.ac.jp/Profiles/26/0002540/profile.html
• [Remarks]
  • URL: http://www.sekine-lab.ei.tuat.ac.jp/~tamukoh/