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脳の情報処理原理を応用した無線センサーネットワークアルゴリズムの研究

研究課題

研究課題/領域番号 16H01719
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 情報ネットワーク
研究機関大阪大学

研究代表者

若宮 直紀  大阪大学, 情報科学研究科, 教授 (50283742)

研究分担者 ペパー フェルディナンド  国立研究開発法人情報通信研究機構, 脳情報通信融合研究センター脳情報工学研究室, 副室長 (40359097)
寺前 順之介  京都大学, 情報学研究科, 准教授 (50384722)
ライプニッツ ケンジ  国立研究開発法人情報通信研究機構, 脳情報通信融合研究センター脳情報工学研究室, 主任研究員 (70437432)
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
33,020千円 (直接経費: 25,400千円、間接経費: 7,620千円)
2020年度: 6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円)
2019年度: 6,110千円 (直接経費: 4,700千円、間接経費: 1,410千円)
2018年度: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2017年度: 6,110千円 (直接経費: 4,700千円、間接経費: 1,410千円)
2016年度: 8,060千円 (直接経費: 6,200千円、間接経費: 1,860千円)
キーワード無線センサネットワーク / 情報通信工学 / ネットワーク / 情報工学 / 脳・神経
研究成果の概要

インパルス領域でセンシング、情報処理、通信の全てを実施する超低消費電力で超ロバストなオールインパルス無線センサネットワークの実現のため、センサノードにおける観測情報の符号化アルゴリズムならびに脳型の情報伝達・処理・抽出アルゴリズムを確立した。疎なインパルス信号の授受、高い信号間干渉などの制約下においても高信頼な通信、情報抽出が行えることを数値解析やシミュレーションによって示すとともに、実環境においても動作することを実機実験により検証した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

デバイスの構造や情報処理ならびに通信のアルゴリズムが極めてシンプルであることから低コスト、低消費電力でありながらも干渉や故障に対して非常にロバストな無線センサネットワークを容易に構築できることから、特に多数または高密度な環境でのセンシング情報収集を行う多様なアプリケーションの基盤技術として広く応用、展開が可能である。あわせて脳ならびに脳型の情報処理についても工学応用の観点での新たな知見を得ており当該分野の今後の発展に寄与するものである。

報告書

(6件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (42件)

すべて 2021 2020 2019 2018 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (4件) 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 2件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (33件) (うち国際学会 16件、 招待講演 7件) 産業財産権 (3件) (うち外国 1件)

  • [国際共同研究] Aalto University(フィンランド)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] Aalto University(フィンランド)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] Aalto University(Finland)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [国際共同研究] University of Namur(ベルギー)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [雑誌論文] Consideration on liquid structure contributing to discrimination capability of Liquid State Machine2020

    • 著者名/発表者名
      Tatsuro Sakaguchi and Naoki Wakamiya
    • 雑誌名

      Nonlinear Theory and Its Applications, IEICE

      巻: 11 号: 1 ページ: 36-59

    • DOI

      10.1587/nolta.11.36

    • NAID

      130007779376

    • ISSN
      2185-4106
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Effective Suppression of Pathological Synchronization in Cortical Networks by Highly Heterogeneous Distribution of Inhibitory Connections2016

    • 著者名/発表者名
      Hisashi Kada, Jun-nosuke Teramae, and Isao T. Tokuda
    • 雑誌名

      Frontiers in Computational Neuroscience

      巻: 10 ページ: 109-109

    • DOI

      10.3389/fncom.2016.00109

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 人工ニューラルネットワークにおけるべき則表現と学習則2021

    • 著者名/発表者名
      後藤裕也, 立川剛至, 寺前順之介
    • 学会等名
      日本物理学会第76回年次大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 結合振動子系において完全同期以外の安定平衡点を持つ密なネットワークの探索2021

    • 著者名/発表者名
      米田亮介, 立川剛至, 寺前順之介
    • 学会等名
      日本物理学会第76回年次大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Dual stochasticity in the cortex as a biologically plausible learning with the most efficient coding2020

    • 著者名/発表者名
      Jun-nosuke Teramae
    • 学会等名
      The 43rd Annual Meeting of the Japan Neuroscience Society
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] A biologically plausible and effective learning algorithm for spiking neural networks2020

    • 著者名/発表者名
      Kota Yamanaka and Jun-nosuke Teramae
    • 学会等名
      The 43rd Annual Meeting of the Japan Neuroscience Society
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] On high-density resource-restricted pulse-based IoT networks2020

    • 著者名/発表者名
      Ferdinand Peper, Kenji Leibnitz, Konstantinos Theofilis, Mikio Hasegawa, Naoki Wakamiya, Chiemi Tanaka, Jun-nosuke Teramae, Shinya Sekizawa, and Aohan Li
    • 学会等名
      IEEE Global Communications Conference
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Analysis of reservoir structure contributing to robustness against structural failure of Liquid State Machine2020

    • 著者名/発表者名
      Yuta Okumura and N. Wakamiya
    • 学会等名
      The 2nd International Workshop on Reservoir Computing
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 大脳皮質の二重の確率性に基づく生物学的に妥当な学習アルゴリズムと最適表現2020

    • 著者名/発表者名
      寺前順之介
    • 学会等名
      日本物理学会第75回年次大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 確率的教師あり学習における自発活動による破滅的忘却の抑制2020

    • 著者名/発表者名
      遠藤大輔, 寺前順之介
    • 学会等名
      日本物理学会第75回年次大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 確率的教師あり学習モデルにおける短期シナプス可塑性2020

    • 著者名/発表者名
      南拓也, 寺前順之介
    • 学会等名
      日本物理学会第75回年次大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Consideration on structural property for robust Liquid State Machine2019

    • 著者名/発表者名
      Yuta Okumura and Naoki Wakamiya
    • 学会等名
      International Symposium on Nonlinear Theory and Its Applications (NOLTA)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Consideration on Liquid Structure Contributing to Discrimination in Liquid State Machine2019

    • 著者名/発表者名
      T. Sakaguchi and N. Wakamiya
    • 学会等名
      The 7th Korea-Japan Joint Workshop on Complex Communication Sciences (KJCCS 2019)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 脳の情報処理メカニズムを応用した情報通信システム2019

    • 著者名/発表者名
      若宮直紀
    • 学会等名
      第66回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] インパルス無線センサネットワークにおける脳型情報処理2019

    • 著者名/発表者名
      若宮直紀
    • 学会等名
      2019年電子情報通信学会総合大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Reinforcement Learning for Visual Attention with Scalable Size of Attentional Field2018

    • 著者名/発表者名
      Yutaro Murata, Jun-nosuke Teramae, Naoki Wakamiya
    • 学会等名
      The 28th Annual Conference of the Japanese Neural Network Society (JNNS2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Analysis of LSM-Based Event Detection in Impulse-Based Wireless Sensor Networks2018

    • 著者名/発表者名
      D. Kamei and N. Wakamiya
    • 学会等名
      The 2018 International Symposium on Nonlinear Theory and Its Applications (NOLTA 2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Error-Correction in Neuro-inspired Spike Signaling2018

    • 著者名/発表者名
      F. Peper
    • 学会等名
      電子情報通信学会複雑コミュニケーションサイエンス研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] リキッドステートマシンの弁別能力に寄与する構造的特性に関する考察2018

    • 著者名/発表者名
      坂口達郎, 若宮直紀
    • 学会等名
      電子情報通信学会ニューロコンピューティング研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] リキッドステートマシンの構造欠損による弁別能力の低下を抑制する構造的特性に関する考察2018

    • 著者名/発表者名
      奥村祐太,若宮直紀
    • 学会等名
      電子情報通信学会複雑コミュニケーションサイエンス研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Spike-based Communication Networks with Error-Correcting Capability2018

    • 著者名/発表者名
      F. Peper, K. Leibnitz, M. Hasegawa, and N. Wakamiya
    • 学会等名
      日本神経回路学会誌, 25巻, 4 号, pp.157-164
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 脳のネットワークから脳に触発された情報ネットワーク2018

    • 著者名/発表者名
      F. Peper, T. Shimokawa, K. Leibnitz, and B. Seymour
    • 学会等名
      情報通信研究機構研究報告脳情報通信融合研究特集,Vol. 64,No. 1,pp.51-58
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Neuromorphic Sensor Networks: Towards an Internet of Everythings?2018

    • 著者名/発表者名
      F. Peper
    • 学会等名
      The 3rd Workshop on Bio-inspired Energy-Efficient Information Systems
    • 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] Communication Protocols for Highly Restricted Nodes2018

    • 著者名/発表者名
      F. Peper
    • 学会等名
      NII Shonan Meeting Seminar 114: Resilient Machine-to-Machine communication
    • 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] Consideration on separation property of impulse-based wireless sensor networks2018

    • 著者名/発表者名
      D. Kamei, and N. Wakamiya
    • 学会等名
      The 6th Korea-Japan Joint Workshop on Complex Communication Sciences
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Impluse-based wireless sensor network2017

    • 著者名/発表者名
      Naoki Wakamiya
    • 学会等名
      International Conference and Business Expo on Wireless & Telecommunication
    • 発表場所
      Munich(Germany)
    • 年月日
      2017-07-20
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Evaluation of Binary Sensing with Adaptive Thresholds in Spiking Wireless Sensor Networks2017

    • 著者名/発表者名
      F. Peper, K. Leibnitz, T. Shimokawa, J. Teramae, A. Kasamatsu, S. Tanaka, N. Wakamiya
    • 学会等名
      電子情報通信学会 ASN研究会
    • 発表場所
      東京大学(東京)
    • 年月日
      2017-05-25
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] An efficient sleep/wake-up protocol for localization in impulse wireless sensor networks2017

    • 著者名/発表者名
      H. Kubota, J. Teramae, and N. Wakamiya
    • 学会等名
      The 23rd Asia‐Pacific Conference on Communications
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 再帰的な選択的注意モデルにおける注意領域サイズの強化学習2017

    • 著者名/発表者名
      2.村田悠太朗, 寺前順之介, 若宮直紀
    • 学会等名
      電子情報通信学会ニューロコンピューティング研究会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] インパルス無線センサネットワークの分離性に関する考察2017

    • 著者名/発表者名
      亀井大登,若宮直紀
    • 学会等名
      電子情報通信学会複雑コミュニケーションサイエンス研究会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Impulse-based Wireless Sensor Network2017

    • 著者名/発表者名
      N. Wakamiya
    • 学会等名
      International Conference and Business Expo on Wireless & Telecommunication
    • 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] Average consensus in asymmetric broadcasting wireless sensor networks through gossiping2016

    • 著者名/発表者名
      F. Peper, K. Leibnitz, T. Shimokawa, M.-A. Remiche
    • 学会等名
      ACM International Workshop on Mobile Ubiquitous Systems, Infrastructures, Communications and AppLications 2016 (held under MobiQuitous’16)
    • 発表場所
      広島国際会議場(広島)
    • 年月日
      2016-11-28
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] localization and area localization in impulse-radio wireless sensor networks2016

    • 著者名/発表者名
      H. Kubota, J. Teramae, and N. Wakamiya
    • 学会等名
      IEEE SENSORS 2016
    • 発表場所
      オーランド(アメリカ)
    • 年月日
      2016-10-30
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 無線センサネットワークにおける再帰的ベイズ推定を用いたマルチホップ位置推定2016

    • 著者名/発表者名
      寺前順之介, 若宮直紀
    • 学会等名
      電子情報通信学会 CCS研究会
    • 発表場所
      余市町中央公民館(北海道)
    • 年月日
      2016-08-09
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] インパルス無線センサネットワークによる検出事象領域の推定手法の提案2016

    • 著者名/発表者名
      久保田遥,寺前順之介,若宮直紀
    • 学会等名
      電子情報通信学会 IN研究会
    • 発表場所
      機械振興会館(東京)
    • 年月日
      2016-05-19
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [産業財産権] Communication Method and Network System2021

    • 発明者名
      ペパー、ライプニッツ、下川、長谷川、黒田
    • 権利者名
      情報通信研究機構、東京理科大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2021
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 外国
  • [産業財産権] 通信方法およびネットワークシステム2018

    • 発明者名
      ペパー、ライプニッツ、下川、長谷川、黒田
    • 権利者名
      情報通信研究機構、東京理科大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 公開番号
      2020-014093
    • 出願年月日
      2018
    • 取得年月日
      2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [産業財産権] 通信方法およびネットワークシステム2018

    • 発明者名
      ペパー,ライプニッツ,下川,長谷川,黒田
    • 権利者名
      ペパー,ライプニッツ,下川,長谷川,黒田
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2018-134365
    • 出願年月日
      2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書

URL: 

公開日: 2016-04-21   更新日: 2022-01-27  

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