Intelligence of nano-material networks

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19KK0131
• Research Category: Fund for the Promotion of Joint International Research (Fostering Joint International Research (B))
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 29:Applied condensed matter physics and related fields
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: Matsumoto Takuya 大阪大学, 大学院理学研究科, 教授 (50229556)
• 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, 大学院理学研究科, 教授 (50437373) ; 谷 洋介 大阪大学, 大学院理学研究科, 助教 (00769383) ; 玉木 孝 京都大学, 工学研究科, 研究員 (90815490)
• Project Period (FY): 2019-10-07 – 2023-03-31
• Keywords: 分子ネットワーク / ナノ物質 / 走査プローブ顕微鏡 / 神経型情報処理 / リザバー計算 / 確率共鳴

Outline of Final Research Achievements

The joint researches on neuromorphic devices using nanomaterials were performed with Twente University (The Netherlands), AGH University (Poland), UCLA (USA). The main subjects are exploring nonlinear electric properties focused on following three approaches. a) resonant tunneling through self-assembled Ru-complex monolayer with Au-nanoparticle bridge, b) electron hopping via conducting polymer grains under electric field concentration with bottle neck effect, c) electrochemical side-gate effect on ionic conduction in polymer networks. Nonlinear electric properties ware obtained in these approaches. The demonstration of voice recognition was achieved using approach c).

Free Research Field

分子のナノサイエンス・テクノロジーに立脚したインマテリアル計算

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

人工知能（AI）の発展とともに、その社会的な重要性はますます大きく深くなっている。しかし、現在のAIは、生物の脳の数学モデルをソフトウェアとして既存のデジタル計算機で実行するものであるので、AIの普及とともに、際限なく計算機資源とエネルギーを消費しつつある。しかし、一方では生物はわずかなエネルギーで高度な情報処理を実際に行っていることから、新たな情報処理の方法論が求められている。本研究は、神経ネットワークの機能をナノ物質で模倣することにより、デジタル計算機に頼らない情報処理が物質で可能であること、即ちインマテリアル計算の可能性を示し、その学理を構築することにある。社会的な意義は大きい。