正解を与える可変シナプス集積化ニュ-ロチップの試作研究

1991 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 03555069
• 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)
• Keywords: ニュ-ロチップ / 可変シナプス / 対称結合神経回路網 / 非対称結合神経回路網 / 分散記憶

Research Abstract

研究実施計画に沿い、プログラマブル可変シナプスニュ-ラルネットワ-クの設計、ICパタ-ン構成、半導体NMOSプロセスによるマイクロチップ製作、ニュ-ラルネットワ-クの構築を行い、シナプス荷重の設定による回路網動特性の測定、解析を進めた。回路方式はこれまでの研究成果を踏まえ、パルス出力信号伝達とアナログ信号加算方式を取り、生体系のシステムに最も近い形を採用した。シナプス荷重値記憶にはSRAMを採用、4ビットのメモリを構成し対応した。ニュ-ロン用チップとシナプス用チップは分離することにより回路規模を変化できる方式とした。今年度製作された集積化ニュ-ロン数は200,シナプス数は360である。第1段階の小規模回路網測定においては最適値問題の解法を行い期待される動作を行うことが確認された。第2段階の対称結合回路における分散記憶の実験においてはハ-ドウェアとして初めて初期値設定を可能とする付加回路を構成し、初期値設定の後、回路がエネルギ関数の値を減少させて安定点に至る過程を詳細に追跡し、動作の解明を行った。第3段階として結合の対称性を破り、自走する回路網を構築した。この結果非対称結合回路網の状態としてFixed Point、Limit Cycle,Chaosの3状態が確認された。これらの状態を視覚的に表示するため、n次元空間を2次元空間へ投映する方法を提案し、上記の各状態に適用した。詳細は測定と解析は現在進行中であるが、今後の研究の方向付けを明白な形で提示することができた。さらに回路規模の増大も現在あわせて進行中である。現時点までの研究成果はシアトルの国際会議や神経回路網学会、電子情報通信学会の研究会、全国大会において発表、一部の結果は論文誌でも発表済みであり、今後引き続き学会誌等に順次発表して行く予定である。

Research Products

• [Publications] K.Nakajima,Y.Hayakawa.S.Sato,T.Nishimura.J.Murota,Y.Sawada: "Correct Reaction Neural Network and Its Implementation" International Joint Conference on Neural Networks,Seattle,U.S.A.II. A-894- (1991)
• [Publications] 佐藤 茂雄,湯峯 学,山 孝之,中島 康治,室田 淳一,沢田 康次: "パルス表現を用いた神経回路の設計とその集積化" 神経回路網学会第2回全国大会講演論文集. P6-15. 201- (1991)
• [Publications] 佐藤 茂雄,西村 聡彦,室田 淳一,中島 康治,沢田 康次: "A-Dコンバタを例とした非対称結合神経回路の構成とその集積化" 電子情報通信学会論文誌C-II. J75-C-II. 103-111 (1992)
• [Publications] 山 孝之,湯峯 学,佐藤 茂雄,室田 淳一,中島 康治,沢田 康次: "パルス伝達による可変シナプス型神経回路の集積化とその測定" 電子情報通信学会技術研究報告. NC91-82. 1-5 (1992)
• [Publications] 湯峯 学,山 孝之,佐藤 茂雄,室田 淳一,中島 康治,沢田 康次: "可塑性結合を持つアナログ動作パルス神経回路網の集積化" 1992年電子情報通信学会春季大会予稿集. 6. 79- (1992)
• [Publications] Y.Kondo Y.Sawada: "Functional Abilities of A Stochastic Logic Nearal Network" IEEE Transactions on Neural Networks. 3. (1992)