ディジタル・高速・超低消費電力マンハッタン／ユークリッド距離検索連想メモリの研究

2015 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 25420332
• Research Institution: Hiroshima University
• Principal Investigator: Mattausch HansJ. 広島大学, ナノデバイス・バイオ融合科学研究所, 教授 (20291487)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2016-03-31
• Keywords: 電子デバイス・集積回路 / パターンマッチング / 特徴抽出

Outline of Annual Research Achievements

先端65nmのCMOS技術でのテストチップ試作、最初に平成26年度に終了する予定があった、を平成27年度に終了した。当初に予定されたマンハッタン及びユークリッド距離のパターンマッチングに加えて、スライディングウィンドウ技術により画像中の物体を検出するためSURF特徴ベクトル抽出をさらに含めた。作製されたテストチップを納品後に実験的に評価・検証した。そして、VLSIアーキテクチャの更なる向上の必要性、並びにCMOS回路の実装改善の必要性を調査した。
テストチップが期待どおりの機能および性能を示しているため、さらなるアーキテクチャまたは回路技術の改善が必要ではないことを決定した。0.5 Vの低い電源電圧までテストチップの全機能を確認することは出来た。1.0Vの通常の電源電圧では、リアルタイムのオブジェクト検出をVGAの画像サイズ（640×480ピクセル）までに実行することは可能だった。VGAフレームあたりの0.94mJエネルギー消費量は非常に小さい値であった、最も先進的な他研究と比べて8.7倍小さいである。160×90ピクセルまでのリアルタイム画像処理は0.5Vの電源電圧の場合が検証されたし、ピクセルあたりの42pJエネルギー消費は確認された。この成果は最高の他研究と比べて45倍優れている。
平成27年度の間にプロジェクトの結果は3つの国際会議、並びに４つの国際ジャーナル論文で掲載された。

Research Products

• [Int'l Joint Research] 中国科学院上海高等研究院/青島科技大学(China)
  • Country Name: China
  • Counterpart Institution: 中国科学院上海高等研究院/青島科技大学
• [Journal Article] k Nearest Neighbor Classification Coprocessor with Weighted Clock-Mapping-Based Searching (2016)
  • Author(s): F. An, L. Chen, T. Akazawa, S. Yamasaki, and H.J. Mattausch
  • Journal Title: IEICE Trans. on Electronics Volume: 3 Pages: 397-403
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Highly flexible nearest-neighbor-search associative memory with integrated KNN classifier, configurable parallelism and dual-Storage Space (2016)
  • Author(s): F. An, K. Mihara, S. Yamasaki, L. Chen, and H.J. Mattausch
  • Journal Title: Jpn. J. Appl. Phys. Volume: 4S Pages: 04EF10
  • DOI: 10.7567/JJAP.55.04EF10
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Reconfigurable VLSI implementation for learning vector quantization with on-chip learning circuit (2016)
  • Author(s): X. Zhang, F. An, L. Chen, and H.J. Mattausch
  • Journal Title: Jpn. J. Appl. Phys. Volume: 4S Pages: 04EF02
  • DOI: 10.7567/JJAP.55.04EF02
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] VLSI Realization of Learning Vector Quantization with HW/SW Co-design for Different Applications (2015)
  • Author(s): F. An, T. Akazawa, S. Yamazaki, L. Chen, and H.J. Mattausch
  • Journal Title: Jpn. J. Appl. Phys. Volume: ４S Pages: 04DE05
  • DOI: 10.7567/JJAP.54.04DE05
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] Dynamically Reconfigurable System for LVQ-Based On-chip Learning and Recognition (2016)
  • Author(s): F. An, X. Zhang, L. Chen, and H.J. Mattausch
  • Organizer: IEEE Int. Symposium on Circuits and Systems (ISCAS’16)
  • Place of Presentation: Montreal, Canada
  • Year and Date: 2016-05-24
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Word-parallel Associative Memory for k-Nearest-Neighbor with Configurable Storage Space of Reference Vectors (2015)
  • Author(s): F. An, K. Mihara, S. Yamazaki, L. Chen, and H.J. Mattausch
  • Organizer: IEEE Asian Solid-State Circuits Conference (ASSCC‘2015)
  • Place of Presentation: Xiamen, China
  • Year and Date: 2015-11-10
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Memory-based LVQ Neural Network with Dedicated Learning Circuit (2015)
  • Author(s): X. Zhang, F. An, L. Chen, and H.J. Mattausch
  • Organizer: 2015 International Conference on Solid State Devices and Materials (SSDM’2015)
  • Place of Presentation: Sapporo, Japan
  • Year and Date: 2015-09-29
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Associative Memory for Nearest Neighbor Search with High Flexibility of Reference-Vector Number Due to Configurable Dual-Storage Space (2015)
  • Author(s): F. An, K. Mihara, S. Yamasaki, L. Chen, and H.J. Mattausch
  • Organizer: 2015 International Conference on Solid State Devices and Materials (SSDM’2015)
  • Place of Presentation: Sapporo, Japan
  • Year and Date: 2015-09-29
  • Int'l Joint Research