2015 Fiscal Year Research-status Report
知識転移学習と仮想回路の融合による脳型計算機の確立と自律型ロボットへの応用
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26330279
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| Research Institution | Kyushu Institute of Technology |
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Principal Investigator |
田向 権 九州工業大学, 大学院生命体工学研究科, 准教授 (90432955)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
森江 隆 九州工業大学, 大学院生命体工学研究科, 教授 (20294530)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 脳型計算機 / Deep Learning / FPGA / ディジタルハードウェア / 論理回路 / RoboCup / ホームロボット |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，学習理論，ハードウェア，応用の3つの柱からなる．
学習理論班では，Deep Neural Networksの要素となるRestricted Boltzmann Machines（RBM）とAutoencoders（AE）に関して，回路化に適した改良版アルゴリズムを検討した．また，画像認識に用いられるConvolutional Neural Networks（CNN）について，重みを2値で表現可能なBinaryConnectの導入を行い，その基礎的な性能を確認した．
ハードウェア班では，AEの基本回路をVerilog HDLを用いて設計した．また，RBMに関して回路化を見越した基礎検討を行った．CNNについては，広く用いられているCNN用オープンソースであるCaffeから出力される学習済みネットワークのパラメタが格納されたCaffe modelを読み込んで，組込みマイコン上で実行モードを実現する仕組みを構築した．
応用班では，RoboCup@Homeで実際に用いている自律型ロボットへFPGAを導入した．Robot Operating System（ROS）からFPGA内部回路へ簡便にアクセスするROS-FPGAについて昨年度に続きブラッシュアップを行い，実際にロボットへ搭載して人物追跡用の画像認識回路を搭載して検証を行った．また，RoboCup@Homeロボット向け画像認識システムとして，大規模CNNの最終層のみを学習させる転移学習を用いて，照明をはじめとする環境変化に頑健な画像認識システムの構築を行った．
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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
AE，RBM，CNNについて基本回路の構築が進んでいる．転移学習に関してはソフトウェアレベルではあるが，ロボット向けの画像認識システムとして構築が出来ている．@ホームロボットの開発も順調であり，RoboCup Japan Open 2016 @ホームロボット実機リーグにおいて準優勝を果たした．以上より，総合的に判断して，本研究はおおむね順調に進展しているといえる．
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| Strategy for Future Research Activity |
引き続き研究計画に従い，学習理論，ハードウェア，応用に関して研究を進める．AEとRBMの回路化を重点的に進めると共に，ロボットへの搭載も行い，その基本機能を検証する．
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| Causes of Carryover |
特にFPGAボードとその開発環境に関して，現有の設備を利用して研究を進展できたため．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
翌年度分と合わせて，最新のFPGA開発用パソコン等の導入へと使用する計画である．
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[Presentation] VLSI Pulse-Coupled Phase Oscillator Networks toward Spike-based Computation2015
Author(s)
Hakaru Tamukoh and Takashi Morie
Organizer
The Second International Workshop on Brain-Inspired Information Communication Technologies (BIICT), 9th EAI International Conference on Bio-inspired Information and Communications Technologies (BICT)
Place of Presentation
New York City, United States of America
Year and Date
2015-12-03 – 2015-12-05
Int'l Joint Research / Invited
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