集積化ニュ-ロン計算機の基本的研究

1989 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 01633501
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 沢田 康次 東北大学, 電気通信研究所, 教授 (80028133)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 中島 康治 東北大学, 電気通信研究所, 助教授 (60125622) ; 室田 淳一 東北大学, 電気通信研究所, 助教授 (70182144) ; 野口 正一 東北大学, 電気通信研究所, 教授 (80006220)
• Keywords: ニュ-ロン計算機 / 集積化 / ニュ-ロン素子 / シナプス素子 / CMOS / シグモイド特性 / ADコンバ-タ- / 正確動作

Research Abstract

集積化ニュ-ロン計算機を製作するうえでの基礎的問題の主なものは、ニュ-ロン素子、シナプス、構成、外部との入出力である。本研究においては、構成は1チップ平面に限定し、外部からの制御をできるだけ少なくしたアナログ方式を採用した。従って、ニュ-ロンの特性及びシナプス荷重をどの様に製作するかが中心課題である。
ニュ-ロンは2対のcMOSトランジスタ-、シナプスは1対のcMOSトランジスタ-と1ケのnMOSトランジスタ-により構成することにした。ニュ-ロンは入力電圧の正負によって-5VからOVの間を遷移するシグモイド特性を持つこと又シナプスは入力に対して出力電圧は比例しその比例定数はnMOSのゲ-トサイズL/Wによって決定されるよう設計しシミュレ-ションで確かめた。又、プロセス中のパラメ-タ-のばらつきを補正する入力もとりつけた。パタ-ンサイズは加工の難易度から当面4μル-ルで設計した。高抵抗部の製作にはAsとBの打ち込みを試み、熱処理工程に対する安定性から後者を選ぶこととした。
製作したニュ-ロンは、設計通りのシグモイド特性を持つしきい値素子特性を示すことが判明した。又、シナプスは、わずかなオフセットが存在することが判りチャンネルド-ブを改良する必要があることが判った。以上の結果を基に、アナログADコンバ-タ-の製作を試みた。これは4ニュ-ロンと12シナプスからなる4ビットのものである。シナプスを対称的にするホップフィ-ルドの提案するモデルは誤動作が多く、非対称的な荷重にすることにより正解のみを与えるADコンバ-タ-を製作することが可能であることをシミュレ-ションによって確認し、これを集積化中であり間もなく動作測定が可能となる。
以上、本研究において集積化ニュ-ロン計算の基礎的研究を行い、その実用化に対する見通しをつけることができた。

Research Products

• [Publications] Yasuji Sawada,Hirohumi Yanai: "Associated memory network composed of neurons with hysteretic property" Neural Network. (1990)
• [Publications] Yasuji Sawada,Hirohumi Yanai: "Integrator neurons for analogue neural networks" IEEE.Trans.on Circuit and Systems.
• [Publications] 澤田康次,矢内浩文: "系列を連想する神経回路網モデルの性質" 電子情報通信学会論文誌D-II. (1990)