2004 Fiscal Year Annual Research Report
マイクロ磁気センサアレイを用いた自己組織型ニューラルネットワークに関する研究
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15560294
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
内山 剛 名古屋大学, 工学研究科, 助教授 (00203555)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
鈴木 達也 名古屋大学, 工学研究科, 助教授 (50235967)
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| Keywords | ニューラルネットワーク / マイクロ磁気センサアレイ / 自己組織化 / 可変シナプス結合素子 / パルス密度変調回路 / 並列分散処理 / 発火率コーディング / 時間コーディング |
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| Research Abstract |
可変シナプス構造をマイクロ磁気センサアレイで構成するデバイスを創案した。ニューラルネットワークの自己組織能力を簡単に実現できるハードウェアのチップ化を目的とした、電子回路の試作および、パルスニューラルネットワークの基礎となるパルス密度変調回路部分のCMOS集積化をVDECの試作サービスにより行った。マイクロ磁気センサアレイを用いた可変シナプス素子とパルス密度変調回路で構成される神経回路網の基礎特性を調べた。具体的な研究実績の概要は以下の通りである。
1)コイルピックアップ型のMIセンサの構造を拡張したマイクロ磁気センサアレイによる可変シナプス素子を試作し、そのシナプス素子のパルス電流入力に対する演算特性を調べた。この素子の構造によれば長さ20mm、幅1mmの磁性線により1cm^2当たり約250万個のシナプス結合の作製が可能である。
2)マイクロ磁気センサアレイによるシナプス素子を用いた磁気帰還型パルス密度変調ニューロ回路を創案し、3入力型のニューロ回路を試作した。このニューロ回路は、スイッチドキャパシタ積分器、アナログスイッチ、C-MOSインバータ、およびmm素子等の少数の汎用半導体素子により構成できる。0.4μmのC-MOS標準プロセスを用いた場合、創案した電子回路により1cm^2に約50000個のニューロ素子の作製が可能である。この回路が、ニューロンの発火率コーディングだけでなく、発火間の同期、位相差などの時間コーディングも利用できる脳機能デバイスとなることを実証した。
3)0.4μmのC-MOSプロセスによる集積化ための設計をHSPICEを用いて行った。また実際にVDECの試作サービスにより、パルス密度変調回路部分を0.4μmのC-MOSプロセスによりIC化しその回路の評価を行った。
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