極微細ボルツマンマシンニューロン素子の試作

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09650375
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 赤澤 正道 北海道大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (30212400)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 呉 南建 北海道大学, 大学院・工学研究科, 助手 (00250481) ; 雨宮 好仁 北海道大学, 大学院・工学研究科, 教授 (80250489)
• Keywords: ニューラルネットワーク / ニューロン / ボルツマンマシン / 単電子

Research Abstract

ボルツマンマシンとは、(現有のコンピュータにとっては不得意である)非線形写像、最適化問題、連想動作を得意とするニューロネットワークの一種である。本研究の目的は、単電子回路における、トンネル現象の確率的性質を積極的に利用して、これまでになくコンパクトで低消費電力のボルツマンマシンニューロンを実現し、それをLSI化するための基礎的研究を行うことを目的とする。
本年度の実績については以下の通りである。
極微細ボルツマンアシンニューロン単電子回路の設計について最適化を行い、ニューロネットワーク動作において重要となる、アニーリングによる駆動が可能なニューロンの設計に成功した。単電子回路の持つ確率的な性質を、電子回路の駆動に利用することができることがわかった。さらに、複数のニューロンを接続して、ネットワークとしても問題なく動作することをコンピュータシミュレーションにより確認した。
基本素子構造を実現するための準備として、単電子トンネル接合の作製プロセスを最適化するために、絶縁基板上に形成した金属超薄膜(Ti,Ta)に対して、電気化学的方法により微細加工を行った。しかし、今のところまだ、加工のサイズと再現性において満足な制御ができていない。
試作する素子の構造について、材料の変更も合わせて再検討中である。

Research Products

• [Publications] M.Akazawa and Y.Amemiya: "Eliciting the Potential Functions of Single-Electron Circuits" IEICE Transactions on Electronics. E80-C・7. 849-858 (1997)
• [Publications] M.Akazawa, T.Yamada, and Y.Amemiya: "Computer-Aided Design of Single-Electron Boltzmann Machine Neuron Circuit" Technical Digest of 1997 International Conference on Simulation of Semiconductor Processes and Devices. 201-204 (1997)