生体機能に範を求めた視覚ニューロチップの研究

• 研究課題/領域番号: 09045052
• 研究種目: 国際学術研究
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 大学協力
• 研究分野: 電子デバイス・機器工学
• 研究機関: 豊橋技術科学大学
• 研究代表者: 米津 宏雄 豊橋技術科学大学, 工学部, 教授 (90191668)
• 研究分担者: 崔 坪 慶北大学校センサー技術研究所, 副教授 ; 辛 長〓 慶北大学校, センサー技術研究所, 副教授 ; 孫 炳基 慶北大学校, センサー技術研究所, 教授 ; 朴 康司 豊橋技術科学大学, 工学部, 助教授 (10124736) ; 石田 誠 豊橋技術科学大学, 工学部, 教授 (30126924) ; SOHN Pyong-Ki Kyungpook National University, Sensor Research Center, Professor ; SHIN Jang-Kyu Kyungpook National University, Sensor Research Center, Associate Professor ; SHIN Pyong-Choi Kyungpook National University, Sensor Research Center, Associate Professor ; 辛 長奎 慶北大学校, センサー技術研究所, 副教授
• 研究期間 (年度): 1997 – 1998
• 研究課題ステータス: 完了 (1998年度)
• 配分額: 3,800千円 (直接経費: 3,800千円); 1998年度: 1,800千円 (直接経費: 1,800千円); 1997年度: 2,000千円 (直接経費: 2,000千円)
• キーワード: 視覚機能 / 網膜機能 / ビジョン・チップ / 局所明暗順応 / 動き検出 / オプティカル・フロー / ターゲット・トラッキング / ニューロ・チップ / シリコン網膜 / 適応機能 / 特徴抽出 / 自己組織化 / 視覚情報処理

研究概要

高度情報化社会に重要な視覚情報処理について、人間の視覚機能に範を求めて、デバイス・回路・ネットワークの研究を進め、将来の脳機能の超高集積回路(LSI)化の基礎技術を構築することを目指した。
網膜機能については、外網膜(視細胞、水平細胞、双極細胞)の機能を実現するアナログ集積回路を考案・試作した。シンプルな構造のMOS型チャネル抵抗を用いてグローバルな適応機能を実現した。さらに、局所的な明暗順応を実現する基本回路を開発した。
動き検出機能については、下等動物のモデルを基にしてアナログ集積回路を考案・試作し、一次元の動き方向と速度の検出ができることを確認した。そこでは、数桁に及ぶ広範囲な速度を簡単なネットワークで検出できることを明らかにした。さらに、二次元動き検出ネットワークについて、基本的な構成を検討した。動き検出を可能にするための、ターゲットを追跡する機能については、そのネットワークをモデル化し、シミュレーションによって動作を確認した。このとき、背景の動きを消すことができることも明らかにした。また、ネットワークを構成するための基本回路を考案し、SPICEシミュレーションによって動作を確認した。これらのネットワークの規模を大きくすると共に、現在のLSIに適応する設計に改良し、東京大学大規模集積システム設計教育研究センターに試作を依頼した。
慶北大学では、前年度に得られた外網膜の機能を大規模化したLSIップを企業において試作した。また、相互に訪問して、設計、試作、評価について検討すると共に韓国でのセンサー学会で招待講演および共同発表を行った。

研究成果

• [文献書誌] T.Asai, M.Ohtani and H.Yonezu: "Analog MOS Circuits for Motion Detection Based on Correlation Neural Networks" Jpn.J.Appl.Phys.38・4B (to be published). (1999)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] H.Yonezu, et al.: "Motion Detection with Bio-Inspired Analog MOS Circuits" Proc.of-the 5th Int.Conf.on Soft Computing and Information/Intelligent Systems. 1. 109-112 (1998)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] H.Yonezu, et al.: "Self-Organizing Network for Feature-Map Formation : Analog Integrated Circuit Robust to Device and Circuit Mismatch" J.Computers & Electrical Engineering. 24・1/2. 63-73 (1998)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] M.Ohtani, et al.: "An Analog Integrated Circuit for Motion Detection Based on Biological Correlation Model" Extended Abstracts of the 1998 Int.Conf.on Solid State Devices and Materials. 82-83 (1998)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] H.Ikeda, et al.: "A Novel Retina Chip with Simple Wiring for Edge Extraction" IEEE Photon.Technol.Lett.10・2. 261-263 (1998)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] H.Ikeda, et al.: "An Adaptive Silicon Retina Performing an edge extraction with a MOS-Type Spatial Wiring and Smart Pixel Circuits" Extended Abstracts of the 1997 Int.Conf.on Solid State Devices and Materials. 386-387 (1997)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] T.Asai, M.Ohtani and H.Yonezu: "Analog MOS Circuits for Motion Detection Based on Correlation Neural Networks" Jpn.J.Appl. (to be published).38・4B. (1999)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] H.Yonezu, et al.: "Motion Detection with bio-Inspired Analog MOS Circuits" Proc.of the 5th Int.Conf.on Soft Computing and Information/Intelligent Systens.
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] H.Yonezu, et al.: "Self-Organizing Network for Feature-Map Formation : Analog Integrated Circuit Robust to Device and Circuit Mismatch" J.Computers & Electrical Engineering.24・1/2. 68-73 (1998)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] M.Ohtani, et al.: "An Analog Integrated Circuit for Motion Detection Based on Biological Correlation Model" Extended Abstracts of the 1998 Int.Conf.on Solid State Devices and Materials. 82-83 (1998)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] H.Ikeda, et al.: "A Novel Retina Chip with Simple Wiring for Edge Extraction" IEEE Photon.Technol.Lett.10・2. 261-263 (1998)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] H.Ikeda, et al.: "An Adaptive Silicon Retina Performing an edge extraction with a MOS-Type Spatial Wiring and Smart Pixel Circuits" Extended Abstracts of the 1997 Int.Conf.on Solid State Devices and Materials. 386-387 (1997)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] H.Yonezu,et al: "Analog Motion Detection and Edge Detection Circuits Based on Biological Systems" Proc.of The Int.Symp.on Future of Intellectual Integrated Electronics. 399-400 (1999)
• [文献書誌] T.Asai,M.Ohtani and H.Yonezu: "Analog MOS Circuits for Motion Detection Based on Correlation Neural Networks" Jpn.J.Appl.Phys.(to be published). 38・4B. (1999)
• [文献書誌] H.Yonezu,et al.: "Motion Detection with Bio-Inspired Analog MOS Circuits" Proc.of the 5th Int.Conf.on Soft Computing and Information/Intelligent System. 1. 109-112 (1998)
• [文献書誌] H.Yonezu,et al.: "Self-Organizing Network for Feature-Map Formation:Analog Integrated Circuit Robust to Device and Circuit Mismatch" J.Computers & Electrical Engineering. 24・1/2. 63-73 (1998)
• [文献書誌] M.Ohtani,et al.: "An Analog Integrated Circuit for Motion Detection Based on Biological Correlation Model" Extended Abstracts of the 1998 Int.Conf.on Solid State Devices and Materials. 82-83 (1999)
• [文献書誌] H.Ikeda,et al.: "A Novel Retina Chip with Simple Wiring for Edge Extraction" IEEE Photon.Technol.Lett. 10・2. 261-263 (1998)
• [文献書誌] H.Yonezu, et al.: "Self-Organizing Network for Feature-Map Formation:Analog Integrated Circuit Robust to Device and Circuit Mismatch" J.Computers & Electrical Engineering. (発行予定). (1998)
• [文献書誌] H.Ikeda, et al.: "A Novel Retina Chip with Simple Wiring for Edge Extraction" IEEE Photon.Technol.Lett.,. 10・2. 261-263 (1998)
• [文献書誌] J-K.Shin, et al.: "A Novel Optical Adaptive Neuro-Device Using a Split-Gate MOS Transistor" Jpn.J.Appl.Phys.36・3B. 1407-1410 (1997)
• [文献書誌] T.Asai, et al.: "Analog Integrated Circuits for the Lotka-Volterra Competitive Neural Networks with a Winners-Share-All Solution" Proc.of the 6th Int.Conf.on Microelectronics for Neural Networks,Evolutionary & Fuzzy Systems,. 91-98 (1997)
• [文献書誌] H.Ikeda, et al.: "An Adaptive Silicon Retina Performing an Edge Extraction with a MOS-Type Spatial Wiring and Smart Pixel Circuits" Extended Abstracts of the 1997 Int.Conf.on Solid State Devices and Materials. 386-387 (1997)