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流体計算機を実装する:新規情報処理技術の創出

研究課題

研究課題/領域番号 15K16076
研究種目

若手研究(B)

配分区分基金
研究分野 感性情報学
研究機関東京大学 (2017)
京都大学 (2015-2016)

研究代表者

中嶋 浩平  東京大学, 大学院情報理工学系研究科, 特任准教授 (10740251)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2017年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2016年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2015年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
キーワードレザバー計算 / リカレントニューラルネットワーク / 非線形力学系 / ファラデー波 / レザバーコンピューティング / 機械学習 / ニューラルネットワーク / 大自由度力学系 / カオス / ソフトマテリアル
研究成果の概要

容器に入った液体に縦方向の加振を施すとファラデー波と呼ばれる水面波が生成される。この波のダイナミクスは、カオスを含むきわめて多様な時空間パターンを示すことが知られている。本研究テーマでは、このファラデー波を計算資源として活用することを考える。具体的には、レザバー計算と呼ばれる大自由度力学系を活用した新規情報処理技術に着目し、ファラデー波の時空間パターンに一部計算を実装させるシステム(流体計算機)を構成する。ここではまず、このシステムの応答特性から説明し、水面波のダイナミクスを活用してタイマー(時間間隔の制御)が構築できることを示した。また、その記憶容量についても定量的に解析した。

報告書

(4件)
  • 2017 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2016 実施状況報告書
  • 2015 実施状況報告書
  • 研究成果

    (48件)

すべて 2018 2017 2016 2015

すべて 雑誌論文 (8件) (うち国際共著 2件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 4件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (39件) (うち国際学会 6件、 招待講演 17件) 学会・シンポジウム開催 (1件)

  • [雑誌論文] Exploiting the dynamics of soft materials for machine learning2018

    • 著者名/発表者名
      Kohei Nakajima, Helmut Hauser, Tao Li, Rolf Pfeifer
    • 雑誌名

      Soft Robotics

      巻: in press 号: 3 ページ: 339-347

    • DOI

      10.1089/soro.2017.0075

    • NAID

      40021094011

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Soft timer: dynamic clock embedded in soft body2018

    • 著者名/発表者名
      Kohei Nakajima, Tao Li, Nozomi Akashi
    • 雑誌名

      In Robotic Systems and Autonomous Platforms (Elsevier)

      巻: in press

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Boosting computational power through spatial multiplexing in quantum reservoir computing2018

    • 著者名/発表者名
      Kohei Nakajima, Keisuke Fujii, Makoto Negoro, Kosuke Mitarai, Masahiro Kitagawa
    • 雑誌名

      arXiv:1803.04574

      巻: submitted ページ: 1-15

    • NAID

      130007509081

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] Effect of recurrent infomax on the information processing capability of input-driven recurrent neural networks2018

    • 著者名/発表者名
      Hisashi Iwade, Kohei Nakajima, Takuma Tanaka, Toshio Aoyagi
    • 雑誌名

      arXiv preprint arXiv:1803.05383

      巻: submitted ページ: 1-8

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] Harnessing Disordered-Ensemble Quantum Dynamics for Machine Learning2017

    • 著者名/発表者名
      Fujii Keisuke、Nakajima Kohei
    • 雑誌名

      Physical Review Applied

      巻: 8 号: 2 ページ: 024030-024030

    • DOI

      10.1103/physrevapplied.8.024030

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Muscular-Hydrostat Computers: Physical Reservoir Computing for Octopus-Inspired Soft Robots2017

    • 著者名/発表者名
      Kohei Nakajima
    • 雑誌名

      Brain Evolution by Design (Springer Japan)

      巻: 2017 ページ: 403-414

    • DOI

      10.1007/978-4-431-56469-0_18

    • ISBN
      9784431564676, 9784431564690
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 量子レザバーコンピューティングー量子実時間ダイナミクスの機械学習への応用ー2016

    • 著者名/発表者名
      藤井啓祐、中嶋浩平
    • 雑誌名

      信学技報

      巻: なし ページ: 1-4

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [雑誌論文] 流体計算機の記憶容量について2015

    • 著者名/発表者名
      中嶋浩平、青柳富誌生
    • 雑誌名

      信学技報

      巻: 115(300) ページ: 109-112

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 謝辞記載あり
  • [学会発表] 単一Izhikevichニューロンの情報処理能力2018

    • 著者名/発表者名
      窪田智之,中嶋浩平,高橋宏知
    • 学会等名
      医用・生体工学研究会「神経工学&バイオサイバネティクス」
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Solid-state NMR implementation of quantum reservoir computing2018

    • 著者名/発表者名
      M. Negoro, K. Fujii, K. Nakajima, K. Mitarai, M. Kitagawa
    • 学会等名
      APS March Meeting 2018
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Physical reservoir computing2018

    • 著者名/発表者名
      中嶋浩平
    • 学会等名
      マテリアル知能ワークショップ
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] softrobot 及び reservoir computing の数学の確立に向けて2017

    • 著者名/発表者名
      中嶋浩平
    • 学会等名
      自然知能セミナー(第12回): 自然知能と数学III
    • 発表場所
      長浜バイオ大学 (滋賀県、長浜市)
    • 年月日
      2017-03-22
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Measuring Information Transfer in Nonstationary Multivariate Time Series Driven by Instantaneous Inputs.2017

    • 著者名/発表者名
      H. Masui, K. Nakajima, K. Kitajo, T. Aoyagi
    • 学会等名
      JPS 2017 Spring Meeting
    • 発表場所
      大阪大学(大阪府、豊中市)
    • 年月日
      2017-03-17
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Recurrent infomax improves the memory capacity of recurrent neural network.2017

    • 著者名/発表者名
      H. Iwade, K. Nakajima, T. Tanaka, T. Aoyagi
    • 学会等名
      JPS 2017 Spring Meeting
    • 発表場所
      大阪大学(大阪府、豊中市)
    • 年月日
      2017-03-17
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Exploiting the dynamics of soft materials for machine learning2017

    • 著者名/発表者名
      Kohei Nakajima
    • 学会等名
      The 64th Japan Society of Applied Physics (JSAP) Spring Meeting, Molecular Electronics and Bioelectronics, "Soft Robots - towards integration and linkage among materials, electronics, and mechanics"
    • 発表場所
      PACIFICO Yokohama (神奈川県、横浜市)
    • 年月日
      2017-03-15
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Physical reservoir computing2017

    • 著者名/発表者名
      中嶋浩平
    • 学会等名
      第28回計測自動制御学会SI部門共創システム部会研究会・第11回内部観測研究会
    • 発表場所
      早稲田大学西早稲田キャンパス(東京都、新宿区)
    • 年月日
      2017-02-25
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Exploiting the dynamics of soft materials for machine learning2017

    • 著者名/発表者名
      中嶋浩平
    • 学会等名
      応用物理学会 有機分子・バイオエレクトロニクス分科会「生命知能から紡ぐ次世代コンピューティング ~分子エレ・バイオエレへの展開は可能か?~」
    • 発表場所
      東京大学駒場第IIキャンパス生産技術研究所大会議室(東京都、目黒区)
    • 年月日
      2017-02-21
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] やわらかいマテリアルのダイナミクスを用いた機械学習2017

    • 著者名/発表者名
      中嶋浩平
    • 学会等名
      CREST・さきがけ・数学協働プログラムの合同シンポジウム:「数学パワーが世界を変える」
    • 発表場所
      東京大学大学院数理科学研究科大講義室(東京都目黒区駒場3ー8ー1)
    • 年月日
      2017-02-11
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] スケーラブル固体分子核スピン系における量子レザバー計算の実装2017

    • 著者名/発表者名
      根来誠, 藤井啓祐, 中嶋浩平, 御手洗光祐, 北川勝浩
    • 学会等名
      量子情報技術研究会(QIT)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Physical reservoir computingの数理2017

    • 著者名/発表者名
      中嶋浩平
    • 学会等名
      「第8回横幹連合コンファレンス」(オーガナイズド・セッション:ミクロとマクロをつなぐ社会的知能・合理性)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Permutation entropy and transcripts in epileptic seizure time-series data2017

    • 著者名/発表者名
      Kohei Nakajima
    • 学会等名
      Advanced ECoG/EEG Analysis in Epilepsy (Post-Congress in the 51st Annual Congress of the Japan Epilepsy Society)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Physical Reservoir Computingと力学系の記憶容量について2017

    • 著者名/発表者名
      中嶋浩平
    • 学会等名
      Perspectives in random and non-autonomous dynamical systems (RIMS研究会「ランダム力学系の総合的研究」)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 量子レザバー計算のための空間多重化法の提案2017

    • 著者名/発表者名
      中嶋浩平, 藤井啓祐, 根来誠
    • 学会等名
      日本物理学会2017年秋季大会(岩手大学)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 量子レザバー計算の固体NMR実装2017

    • 著者名/発表者名
      根来誠, 藤井啓祐, 中嶋浩平, 北川勝浩
    • 学会等名
      日本物理学会2017年秋季大会(岩手大学)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 量子レザバー計算の固体NMR実装の性能評価2017

    • 著者名/発表者名
      藤井啓祐, 中嶋浩平, 根来誠, 北川勝浩
    • 学会等名
      日本物理学会2017年秋季大会(岩手大学)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Physical reservoir computingの展開:タコ足計算機から流体計算機まで2017

    • 著者名/発表者名
      中嶋浩平
    • 学会等名
      第16回情報科学技術フォーラム FIT2017展示会(東京大学本郷キャンパス2号館2階フォーラム)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Physical reservoir computing for soft robots2017

    • 著者名/発表者名
      中嶋浩平
    • 学会等名
      SIG-Soft Robotics研究会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Exploiting the dynamics of soft materials for machine learning2017

    • 著者名/発表者名
      Kohei Nakajima
    • 学会等名
      Workshop on Advanced Fabrication and Morphological Computation for Soft Robotics (in IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA) 2017, Singapore)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] softrobot 及び reservoir computing の数学2017

    • 著者名/発表者名
      中嶋浩平
    • 学会等名
      自然知能セミナー(第14回): 自然知能と数学IV
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] やわらかいマテリアルのダイナミクスを用いた機械学習法2016

    • 著者名/発表者名
      中嶋浩平
    • 学会等名
      分子系の複合電子機能第181委員会第25回研究会「ソフトマター物理の最前線と応用展開」
    • 発表場所
      東京大学本郷キャンパス 工学部6号館3階セミナー室A/D (東京都、文京区)
    • 年月日
      2016-12-02
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Recurrent infomax が input-driven recurrent neural network の計算能力へ及ぼす影響2016

    • 著者名/発表者名
      H. Iwade, K. Nakajima, T. Tanaka, T. Aoyagi
    • 学会等名
      The 19th Information-Based Induction Sciences Workshop (IBIS2016)
    • 発表場所
      京都大学百周年時計台記念館(京都府、京都市)
    • 年月日
      2016-11-16
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Physical reservoir computing for soft robots2016

    • 著者名/発表者名
      中嶋浩平
    • 学会等名
      第62回SIGMBI: 分子ロボティクスとマテリアルインテリジェンス (協賛: SIGNAC)
    • 発表場所
      慶応義塾大学日吉キャンパス来往舎 (神奈川県、横浜市)
    • 年月日
      2016-11-12
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ソフトロボットのための新規情報処理技術について2016

    • 著者名/発表者名
      中嶋浩平
    • 学会等名
      第219回JOEM研究会:ディープラーニングの次を目指した人工知能の最前線 =リザーバー計算の基礎と応用=
    • 発表場所
      東京大学先端科学技術研究センター4号館2階大講堂 (東京都、目黒区)
    • 年月日
      2016-10-12
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Physical Reservoir Computing2016

    • 著者名/発表者名
      中嶋浩平
    • 学会等名
      「自然知能セミナー(第9回):自然知能と複雑系科学」
    • 発表場所
      慶應義塾大学 日吉キャンパス 来往舎 大会議室 (神奈川県、横浜市)
    • 年月日
      2016-09-21
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Information processing using soft body dynamics2016

    • 著者名/発表者名
      Kohei Nakajima
    • 学会等名
      JSPS UK-Japan Workshop on Soft Robotics
    • 発表場所
      Sidney Sussex College, University of Cambridge, Cambridge, UK.
    • 年月日
      2016-07-14
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Physical reservoir computing: exploiting dynamical systems as information processing device2016

    • 著者名/発表者名
      Kohei Nakajima
    • 学会等名
      Mathematical Sciences Evening Seminar
    • 発表場所
      Enyu-gakusha, Hokkaido University (北海道、札幌市)
    • 年月日
      2016-06-29
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Physical reservoir computing from a dynamical systems point of view2016

    • 著者名/発表者名
      Kohei Nakajima
    • 学会等名
      minisymposia "Reservoir Computing and Laser Dynamics" in XXXVI Dynamics Days Europe 2016
    • 発表場所
      Corfu, Greece
    • 年月日
      2016-06-06
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Physical Reservoir Computingの展開2016

    • 著者名/発表者名
      中嶋浩平
    • 学会等名
      「非線形科学とその周辺」セミナー
    • 発表場所
      京都大学工学部2号館 003講義室 (地階) (京都府、京都市)
    • 年月日
      2016-05-09
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 流体タイマー:時間の情報を空間の情報としてエンコードする2016

    • 著者名/発表者名
      中嶋浩平, 青柳富誌生
    • 学会等名
      日本物理学会 (2016年第71回年次大会)
    • 発表場所
      東北学院大学泉キャンパス(宮城県仙台市)
    • 年月日
      2016-03-19
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] 量子レザバーコンピューティング2016

    • 著者名/発表者名
      藤井啓祐, 中嶋浩平
    • 学会等名
      日本物理学会 (2016年第71回年次大会)
    • 発表場所
      東北学院大学泉キャンパス(宮城県仙台市)
    • 年月日
      2016-03-19
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] 流体計算機の記憶容量について2015

    • 著者名/発表者名
      中嶋浩平, 青柳富誌生
    • 学会等名
      第3回CCS研究会
    • 発表場所
      京都大学稲盛財団記念館3階大会議室(京都府京都市)
    • 年月日
      2015-11-09
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] Information processing via soft materials2015

    • 著者名/発表者名
      Kohei Nakajima
    • 学会等名
      International Workshop (Novel biomimetic models: materials, soft robots and artificial intelligence) in CIAC2015
    • 発表場所
      函館市国際水産・海洋総合研究センター(北海道函館市)
    • 年月日
      2015-11-08
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Strange Non-chaotic Attractorの情報処理能力について2015

    • 著者名/発表者名
      中嶋浩平, 茶碗谷毅, 青柳富誌生
    • 学会等名
      日本物理学会(2015年秋季大会)
    • 発表場所
      関西大学千里山キャンパス(大阪府吹田市)
    • 年月日
      2015-09-16
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] 入力に誘導された力学系の分岐現象とその情報処理容量について2015

    • 著者名/発表者名
      宮田淳司, 中嶋浩平, 青柳富誌生
    • 学会等名
      日本物理学会(2015年秋季大会)
    • 発表場所
      関西大学千里山キャンパス(大阪府吹田市)
    • 年月日
      2015-09-16
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] 水面のダイナミクスを用いて実時間計算を実装する2015

    • 著者名/発表者名
      中嶋浩平, 青柳富誌生
    • 学会等名
      日本物理学会(2015年秋季大会)
    • 発表場所
      関西大学千里山キャンパス(大阪府吹田市)
    • 年月日
      2015-09-16
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] 流体計算機:水面のダイナミクスを用いた実時間計算の実装2015

    • 著者名/発表者名
      中嶋浩平、青柳富誌生
    • 学会等名
      第25回 日本神経回路学会 全国大会 (JNNS 2015)
    • 発表場所
      電気通信大学(東京都調布市)
    • 年月日
      2015-09-02
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] Physical Reservoir Computing2015

    • 著者名/発表者名
      Kohei Nakajima
    • 学会等名
      RIMS Workshop: Dynamical systems and its applications
    • 発表場所
      京都大学数理解析研究所420号室(京都府京都市)
    • 年月日
      2015-06-29
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会・シンポジウム開催] International Workshop, "Novel biomimetic models: materials, soft robots and artificial intelligence"2015

    • 発表場所
      Cephalopod International Advisory Council (CIAC2015), Hakodate Research Center for Fisheries and Oceans, Hakodate, Japan.
    • 年月日
      2015-11-08
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書

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公開日: 2015-04-16   更新日: 2019-03-29  

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