コヒーレント波の干渉に基づく超並列計算:ホログラフィックコンピューティング

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10680339
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 熊沢 逸夫 東京工業大学, 大学院・情報理工学研究科, 助教授 (70186469)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 平林 晃 東京工業大学, 大学院・情報理工学研究科, 助手 (50272688) ; 小川 英光 東京工業大学, 大学院・情報理工学研究科, 教授 (50016630)
• Keywords: 光コンピュータ / 超並列計算機 / ホログラフィー / 干渉 / 波動 / 位相 / ニューラルネットワーク / 画像処理

Research Abstract

コヒーレントな波動の波源、及びその受信器を多数個空間内に配置するときに、その配置関係により波動の干渉の仕方が変わってくる。受信器が検出した信号を適当な非線形特性を持つ増幅器で変換し、波源へフィードバックすると、複雑な相互作用システムを構成できる。この相互作用システムを利用して超並列計算を行う「ホログラフィックコンピューティング」の基本原理を提唱し、その可能性を検証した。スクリーンに投影する赤と緑のスリット光を機械的に振動させて可干渉な光パターンを作り出し、多数の光源から投射される光パターンが受光位置に応じて、干渉の仕方を変え、異なる演算を行い得るようにシステムを構成した。コンピュータシミュレーションによってシステムの能力を検証したところ、AND、OR、XORの各基本演算、及び2進整数の乗算を実現できることが明らかとなった。本方式によれば、多数の光源から与えられる情報を無結線で統合し、演算器を全く要さずに波動の干渉という物理現象を利用して高速に計算を実行し得る。従来の光コンピュータでは重み付け総和を計算する際に、光学的マスクの透過率を変えて対応する場合が多かったが、提案する方式では干渉の仕方の違いによって、光学的マスクよりも精度良く、また単なる重み付けに留まらずにより複雑な演算を実行可能である。今回の基礎実験の成果を生かし、今後はより集積化に適したシステム構築を工夫することが課題となる。マルチメディアを主体として情報機器への搭載を目指して、画像処理等の特殊用途に限定して大規模な並列計算システムを構築することを計画している。

Research Products

• [Publications] 熊沢逸夫: "波動の相互干渉を利用した並列計算:無結線ニューラルネットワークの試作と動作検証" 第9回東京工業大学脳研究所シンポジウム講演予稿集. 9. 21-28 (1998)
• [Publications] 熊沢逸夫: "学習とニューラルネットワーク" 森北出版, 182 (1998)