2023 Fiscal Year Research-status Report
蝸牛の非線形特性を再現する自己適応的な小型・低消費電力サウンドプロセッサの開発
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22K21310
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| Research Institution | Kagawa University |
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Principal Investigator |
武田 健太郎 香川大学, 創造工学部, 助教 (10964174)
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| Project Period (FY) |
2022-08-31 – 2025-03-31
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| Keywords | 人工内耳 / 非線形回路 / FPGA |
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| Outline of Annual Research Achievements |
人工内耳は聴覚系に障がいを抱える人々の聴覚を補助する人工感覚器の一つである。ヒトの聴覚系は強い非線形性を呈することが知られているが、現行の人工内耳は線形システムに基づいており、十分な性能を有しているとは言えない。そこで本研究では、聴覚系の非線形特性を再現する人工内耳のための自己適応的な小型・低消費電力サウンドプロセッサの設計と実装及び実機実験を行う。本研究は、既存手法との比較を通して提案人工内耳モデルが消費電力や回路実装の観点で優れていることを示すことを目的とし、より効率の良い人工内耳回路の開発へ向けた基礎研究と位置づけられる。
２０２３年度では、エルゴード的セルオートマトンで実装される内耳モデルが呈する二音抑制現象に関する研究に取り組んだ。二音抑制現象とは、異なる周波数成分を有する二音を聴取すると、片方の周波数成分の音に対する聴取レベルがもう片方の周波数成分の音によって抑制される非線形現象のことである。当該年度では、（1）内耳で起こることが知られている二音抑制現象についての知見の収集、（2）二音抑制現象を呈するエルゴード的セルオートマトン内耳モデルの設計と数値シミュレーション、（3）設計されたモデルの解析やパラメータ推定、（4）設計されたモデルの回路実装と回路実験、（5）回路実装されたモデルと従来モデルとの比較、を実施することができた。さらに、これらの結果を基に内耳の基底膜モデルの結合系の検討を開始することができた。
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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
当該年度では、二音抑制現象を呈するエルゴード的セルオートマトン内耳モデルを提案し、提案内耳モデルが従来の内耳モデルに比べて高効率にハードウェア実装できることを示すことができた。また、前年度の成果と今年度の成果を学術論文として発表することができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度は、これまでの研究で設計したエルゴード的セルオートマトン内耳モデルを結合することによって大規模な内耳モデルへ拡張することを検討する。先行研究において、非線形振動子の結合系による内耳モデルは単一の非線形振動子による内耳モデルよりも複合音の入力に対する特性をより精緻に表現できることが示されている。このような知見を参考にして、エルゴード的セルオートマトン内耳モデルを結合することで複合音入力に対するモデルの非線形特性の改善に取り組む。その後得られた結果をまとめ、学術論文誌へ投稿する。
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| Causes of Carryover |
当該課題における２０２３年度の研究成果をまとめた論文を投稿する予定があるため、その投稿料や英文校正費に支出する必要がある。
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