2004 Fiscal Year Annual Research Report
進化型計算機能を有する自律再構成ハードウェアに関する研究
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16650010
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
堀口 進 東北大学, 大学院・情報科学研究科, 教授 (60143012)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小林 広明 東北大学, 情報シナジーセンター, 教授 (40205480)
福士 将 東北大学, 大学院・情報科学研究科, 助手 (50345659)
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| Keywords | 進化型計算回路 / 自律的再構成 / 故障補償回路 / 故障補償可能ハードウェア / 階層型ニューラルネットワーク / 重みシフト方式 |
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| Research Abstract |
VLSI技術の発展によりFPGAなどの可変結合論理アレイ素子を用いて動作環境に応じ機能を可変させるハードウェアシステムに関する研究が注目されている。本研究では、Static-FPGAやDynamic-FPGAなどのプログラマブル論理素子により実用規模システムに進化型計算を適用させ自律再構成が可能なハードウェアシステムの構築について研究を行ってきた。本年度は、実用規模階層型ニューラルネットワークに故障補償能力を持たせた再構成型ハードウェアシステムを構築した。大規模階層型ニューラルネットワークではニューロン故障やリンク故障が起こる可能性が高く、ニューラルネットワーク保証能力を保持するための自律再構成方式について詳しく検討した。
先ず、階層型ニューラルネットワークについて故障補償可能ハードウェアを実現する方式として重みシフト機能を考案した。実際に、重みシフト機能を組み入れた故障補償可能な階層型ニューラルネットワークシステムをFPGAにより構築した。次に、ハードウェア故障補償のみで回復できない階層型ニューラルネットワークに着目し、ハードウェアが自律的再構成を行う方式について検討した。そして、進化型計算回路を付加し、縮退したニューラルネットワークの重みを自律的に計算しする進化型計算ハードウェア方式を考案した。これらの方式をFPGAを用いて実際に構築し、進化型計算回路を付加した故障補償可能な自律再構成階層型ニューラルネットワークの有効性を明らかにした。
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