2021 Fiscal Year Research-status Report
Intelligence of nano-material networks
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19KK0131
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
松本 卓也 大阪大学, 理学研究科, 教授 (50229556)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
葛西 誠也 北海道大学, 量子集積エレクトロニクス研究センター, 教授 (30312383)
赤井 恵 大阪大学, 理学研究科, 教授 (50437373)
谷 洋介 大阪大学, 理学研究科, 助教 (00769383)
玉木 孝 京都大学, 工学研究科, 研究員 (90815490)
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| Project Period (FY) |
2019-10-07 – 2023-03-31
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| Keywords | ネットワーク / ナノ物質 / 神経型情報処理 / リザバー計算 / 確率共鳴 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
引き続き、コロナ禍のために本研究の主眼である若手が数か月滞在して行う国際共同研究は実現できなかった。
前年度から引き続き行ってきたポリアニリンネットワークによるリザバー計算に関する論文のレフリー対応を行い、新たな実験を実施した。インピーダンス解析を詳細に行った結果、ポリアニリンネットワークは、高分子中のイオン拡散によるイオン伝導、電極界面の二重層におけるイオン伝導、ポーラロン生成による電子ホッピング伝導の３つの要素で、ほぼ完全に解析できることが明らかとなった。このうち、イオン拡散項がおよそ数ミリ秒の時定数を持ち、リザバー計算においてこの領域に特徴的な信号を取り扱えば高い音声認識率が得られることが分かった。この解析において、本研究の海外相手先であるUCLAのGimzewseki教授のもとで、解析法を学んできた博士課程学生が活躍し、Twenete-UCLA-日本の共同研究の成果として、論文はAdvanced Materials に掲載された。この成果は注目され、雑誌の扉絵に採用された。出版して半年間で、すでに７本の論文に引用されている。
また、Twente大学からの留学生が先鞭をつけた微細加工電極を用いた研究も順調に進んでいる。ナノギャップアレイ上に非線形電気特性を示す錯体の自己組織化膜を形成し、最近導入したインクジェット装置により微粒子架橋を形成することで、強い非線形性を示すネットワーク構造の構築に成功している。特に、奇数次の高調波や多電極間の信号の間に相互干渉効果が観測されており、リザバー計算への適用が期待される。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
松本は国際共同研究により、有機分子ネットワークによるリザバー計算に初めて成功し、音声認識を行った。論文はIF>30のハイインパクトジャーナルであるAdvanced Materialsに掲載された。葛西はアメーバにヒントを得た電子アメーバにより、巡回セールスマン問題を解くことに成功し、掲載論文はScientific Report誌において昨年度の最も読まれた物理系論文の一つに選ばれた。赤井は、リザバーのノイズ効果について成果を上げ、論文を出版した。
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| Strategy for Future Research Activity |
コロナ禍もまだ続いているが、外国出張が可能になってきたので、現地で直接共同研究を実施して研究を加速したい。
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| Causes of Carryover |
コロナ禍による半導体入手困難により、時間に依存する電気特性を取得するために必要なA/Dコンバータモジュールを購入できていないため。
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[Journal Article] In-Materio Reservoir Computing in a Sulfonated Polyaniline Network2021
Author(s)
Yuki Usami,Bram van de Ven,Dilu G. Mathew,Tao Chen,Takumi Kotooka,Yuya Kawashima,Yuichiro Tanaka,Yoichi Otsuka,Hiroshi Ohoyama,Hakaru Tamukoh,Hirofumi Tanaka,Wilfred G. van der Wiel,Takuya Matsumoto
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Journal Title
Advanced Materials
Volume: 33
Pages: 2102688
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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