線虫神経回路網の集積回路化

2004 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15656086
• Research Institution: University of Yamanashi
• Principal Investigator: 加藤 初弘 山梨大学, 大学院・医学工学総合研究部, 助教授 (00270174)
• Keywords: 集積回路 / 線虫 / 神経 / LSI

Research Abstract

本研究は,線虫の神経回路網を模したCMOS集積回路システムの設計・試作・評価を3年計画で行うものである.中間年度に当たる本年度の目的は,神経回路網を集積回路に実装するためにプロトタイプチップの設計と試作を行うこと,さらに,集積回路を評価のための計測環境を整備することにある.
試作する集積回路としてアナログおよびデジタルの双方を検討しているが,基礎検討が先行しているデジタル方式を優先して設計と試作を行った.神経細胞であるニューロンは,シナプスを介して互いに連結しており,これらの信号を総和して一種の閾値処理を行っている.シナプスの機能は,SRAMにその重みを蓄えることで,ニューロン本体が持つ閾値処理の機能は加算器を利用することでデジタル回路として実現した.設計環境は昨年に整備したシステムを利用し,試作はVDEC(大規模集積システム設計教育研究センター)が提供しているサービスを利用した.試作を依頼した集積回路チップは既に入荷済みで,現在その評価を実行している最中である.
プロトタイプの試作としてはデジタル方式が先行しているが,基礎検討としてアナログ方式の検討も進行している.これは,昨年度に作成した線虫神経回路のデータベースをもとにその機能を解析しより自然に近い形で神経回路をエミュレートするチップを検討することに目的がある.現在,線虫の特徴的な動作であるタッチ反応系の動作を模倣できるアナログ回路方式の検討を行っている.
次の段階として,試作した集積回路チップの詳細な特性評価を進め,これをもとに設計の最適化を行うことを目標として研究を進めている.