2013 Fiscal Year Annual Research Report
メモリスタ・抵抗変化型メモリ素子のための新しい電子回路設計基盤の構築
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24360145
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
浅井 哲也 北海道大学, 情報科学研究科, 准教授 (00312380)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 電子回路 / メモリスタ / 抵抗変化メモリ / 反応拡散系 / シナプス / 神経細胞 |
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| Research Abstract |
本研究の目的は、不揮発メモリへの応用が盛んな電気回路素子「メモリスタ」のアナログ特性を利用する新しい電子回路の設計基盤を構築することである。メモリスタ（M）は、インダクタ（L）, キャパシタ（C）, 抵抗（R）に次ぐ第四の電気基本素子であり、論理回路応用に関する研究は進んでいるものの、アナログ電子回路応用のための学術的基盤は全く整えられていない。これまで申請者らにより設計／実証されてきたメモリスタを組み込んだアナログ電子回路をもとに、設計の基本となる考え方と回路理論を整理・発展させ、第四の電気基本素子を活用した新しい電子回路ための学術基盤を構築し、将来の電子回路工学・エレクトロニクスの発展に寄与することが本研究の目的である。
前年度に、メモリスタ回路設計に関する基本回路法則（電荷-コンダクタンス保存則と増減則）を定式化し、さらにその応用の一例として、興奮性回路（疑似神経細胞回路）の二次元アレイにおいて、興奮性回路同士を局所的に結合する素子としてメモリスタを用い、そこで発生する非線形現象・時空間パターンの発生の予測・観測を行った。本年度は、その成果をまとめ、二冊のメモリスタ関係の書籍の章執筆を行った。またその過程で、分子ナノ材料を用いた自己組織化デバイスの着想を得たため、そのモデル作成、基礎シミュレーションを行った。
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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
前年度までに、メモリスタの最も単純な単体モデルの動作が、質的にバイポーラReRAMのアナログ特性と同じであることが実験から確認でき、予測どおりの実験結果を得ることができた。さらに、メモリスタ単体のみだけではなく、それらを組み合わせた大規模ネットワーク（反応拡散ネットワーク）の動作も見込みどおりのものとなった。それらの研究成果を二冊のメモリスタ関係の書籍の章にまとめ、出版することができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
構築したメモリスタモデルおよび新着想の分子ナノ素子を用いて、学習型ニューラルネットを構築するための基礎検討を行う（メモリスタ以外の部分はFPGAを利用してその動作を模擬する）。また、メモリスタの大規模ネットワークにおいて、想定外のパターンが創発する条件について検討する。
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