2021 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, 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。
本年度の研究成果として、複数のリザーバを結合することによりリザーバコンピューティングの性能向上を達成した。特に並列と直列の両者の利点を生かしたハイブリッド型のリザーバコンピューティングを提案し、その有用性を示した。またマルチモード導波路型の光集積回路の製作を行い、時間方向と空間方向にノード状態を確保することで、リザーバコンピューティングの実装実験に成功した。さらには突発的な不規則振動現象における予測と予防の研究を行い、半導体レーザの戻り光の位相を制御することで、突発的振動発生の予防に成功した。
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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、複数のリザーバを結合することによりリザーバコンピューティングの性能向上を実現した。さらにマルチモード導波路型の光集積回路の製作を行い、時間方向と空間方向にノード状態を確保することで、リザーバコンピューティングの実装実験に成功した。このように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さらなる高機能化および小型化に関する研究開発を主に行う予定である。具体的には、深層・並列リザーバコンピューティングを用いた情報処理性能の向上を達成する。また、光ニューラルフィールドを用いた高密度リザーバコンピューティングの実装を行う。加えて、リザーバコンピューティングを用いた予測と推測を行う予定である。
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