2016 Fiscal Year Annual Research Report
Yuragi Electronics inspired by bio-system
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24226014
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
田畑 仁 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (00263319)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
関 宗俊 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (40432439)
松井 裕章 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (80397752)
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| Project Period (FY) |
2012-05-31 – 2017-03-31
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| Keywords | ゆらぎ / 生体模倣 / スピン / ニューロモルフィック / ブレインモルフィック |
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| Outline of Annual Research Achievements |
一般にコンピュータの特徴は、熱雑音に対して高エネルギーを用いて誤作動率を極めて低く押さえ、決定論的作動を高速に行うため一般に大きな消費電力を伴う。一方、生体情報処理の特徴は、熱ゆらぎ（生体ゆらぎ）を利用することによって、処理速度が低速であるが、熱雑音と同レベルの低エネルギーで確率的に動作する点にある。この生体における「ゆらぎの利用」を「情報処理」へ活用することにより、脳機能に代表される生体機能を備えた、従来には無い新しい情報処理システムを構築し、生体に学んだ超低消費電力デバイス創製研究を実施した。
当該デバイス実現に向けて、宝石としても知られる(熱力学的安定材料)ガーネット結晶に、磁性・非磁性イオンと局所格子歪を導入することで、“スピンゆらぎ”を導入・創発し、同材料系での室温動作を初めて実現した。これにより作製したスピン素子は、量子力学的効果に基づくスピン応答の高速性、ジュール熱損失が不可避の電流伝搬ではなくスピン角運動量伝搬（スピン流）による低消費電力性機能を併せ持つ新規脳型コンピュータ実現に道を拓き、エレクトロニクス分野における貴重な成果であると思われる。
さらにブレインモルフィック機能の１つとしてクラスターグラス状態に由来する“学習効果”を電気的信号とし取り出すことに成功した。スピンポンピングに対するグラス状態の逆スピンホール起電力は照射サイクル数に比例して増加する“学習効果”を示した。これは、脳の海馬シナプスの長期増強効果を模倣しているといえる。従来のシナプス模倣素子では実現できなかった、“忘却”機能を持っている。短期可塑性・長期増強・忘却機能の3つを併せ持つシナプス模倣素子を初めて単素子で試作した。
最後ノイズ駆動型のデバイスASICを作製した。チップは確率共鳴の3要素である微小信号入力、ノイズ発生器、非線形閾値判別器をデジタル回路により実装した。
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| Research Progress Status |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(75 results)
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[Book] Brain Edema XVI2016
Author(s)
Kuroiwa, Toshihiko; Tabata, Hitoshi; Xi, Guohua; Hua, Ya; Schallert, Timothy; Keep, Richard F;
Total Pages
4
Publisher
Springer International Publishing
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