2019 Fiscal Year Annual Research Report
複雑系フォトニクスを用いた光リザーバコンピューティングの革新的展開
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19H00868
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| Research Institution | Saitama University |
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Principal Investigator |
内田 淳史 埼玉大学, 理工学研究科, 教授 (50327996)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
砂田 哲 金沢大学, 機械工学系, 准教授 (10463704)
菅野 円隆 埼玉大学, 理工学研究科, 助教 (10734890)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | リザーバコンピューティング / 応用光学・量子光工学 / 先端機能デバイス / 複雑系 / 超高速情報処理 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
近年の人工知能や機械学習に関するソフトウェアの著しい進展は、従来の情報化社会を未知の領域へと導いている。一方でCPUやGPUを搭載した現在のコンピュータを用いた場合、計算速度の限界や大幅な消費電力の増加が大きな課題として顕在化している。近年、機械学習の実装に適した新たなハードウェアの開発が盛んに行われており、リザーバコンピューティングと呼ばれる新たな概念の人工脳型ハードウェアが非常に注目されている。そこで本研究では、光リザーバコンピューティングにおいて複雑系フォトニクスの解析手法を元に、人工脳型ハードウェアとしての可能性を明らかにし、光と複雑系の長所を利用した新たな応用を切り拓くことを目的とする。特に、新たな光コンピュータとしてリザーバコンピューティングを利用する意義や、複雑なダイナミクスを用いる利点を明らかにする。
本年度の研究活動としては、 光リザーバコンピューティングの効率的な実装方法の開発を主に行った。特に、戻り光を有する半導体レーザを用いたリザーバコンピューティングの実装実験を行った。半導体レーザに外部鏡を付加して時間遅延ループを構成し、戻り光を半導体レーザへ戻した。時間遅延ループ内のレーザ出力振動を高速オシロスコープで検出して仮想ノード状態として用い、ノード状態の重み付き線形和を計算して出力することで、光リザーバコンピューティングを実験的に実現した。また、電気光遅延システムを用いたリザーバコンピューティングの実装を行った。一定強度の半導体レーザを電気光変調器へ注入し、その出力を光検出器で検出した。出力信号を電気光変調器のバイアス電圧へフィードバックさせ、時間遅延ループ内の出力信号を仮想ノード状態として利用することで、電気光遅延システムでのリザーバコンピューティングの実装実験に成功した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究課題は当初の計画通りに進展している。本年度の研究において、戻り光を有する半導体レーザを用いたリザーバコンピューティングの実装、および電気光遅延システムを用いたリザーバコンピューティングの実装に関して、多くの研究成果が得られており、順調に研究課題が遂行されている。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後の研究活動としては、 光リザーバコンピューティングの動作原理の解明や、光リザーバコンピューティングの効率的な実装方法の開発を主に行う予定である。具体的には、リアプノフ解析を用いたリザーバの情報処理性能の解析、過渡応答時系列に対するエントロピー評価と情報処理性能の解析、および光集積回路を用いた実装に関する研究課題を遂行する予定である。
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Research Products
(54 results)
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[Journal Article] 光を用いた意思決定メカニズム2020
Author(s)
成瀬 誠, Nicolas Chauvet, 内田 淳史, 砂田 哲, 内山 和治, 長谷川 幹雄, 堀 裕和
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Journal Title
電子情報通信学会誌
Volume: Vol. 103, No. 3
Pages: pp.290-297
Peer Reviewed
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[Journal Article] 光を用いた意思決定機能2020
Author(s)
成瀬 誠, Nicolas Chauvet, 内田 淳史, 砂田 哲, 内山 和治, 長谷川 幹雄, 堀 裕和
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Journal Title
光アライアンス
Volume: Vol. 31, No. 3
Pages: pp. 13-16
Peer Reviewed
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[Presentation] Decision Making by Photons2019
Author(s)
M. Naruse, N. Chauvet, A. Uchida, S. Huant, and H. Hori
Organizer
Conference Proceedings of the 1st International Conference on Multimedia Information Technology and Applications (MITA2019)
Int'l Joint Research / Invited
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[Presentation] Single hybrid plasmonic structures for efficient photon pair production at the nanoscale2019
Author(s)
N. Chauvet, M.Corny, G. Laurent, A. Drezet, G. Nogues, G. Dantelle, T.Gacoin, A. Uchida, H. Hori, S. Huant, G. Bachelier, and M. Naruse
Organizer
10th International Conference on Metamaterials, Photonic Crystals and Plasmonics (META2019)
Int'l Joint Research / Invited
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