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組込みシステム設計への近似計算の積極適用による効果的省エネルギー化手法

研究課題

研究課題/領域番号 17H04677
研究種目

若手研究(A)

配分区分補助金
研究分野 計算機システム
研究機関東京工業大学

研究代表者

原 祐子  東京工業大学, 工学院, 准教授 (20640999)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
13,910千円 (直接経費: 10,700千円、間接経費: 3,210千円)
2019年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2018年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円)
2017年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
キーワード近似計算 / ハードウェア/ソフトウェア協調設計 / Internet of Things / Approximate Computing / 組み込みシステム / 組込みシステム / ソフトウェア解析 / 教師なし学習 / 計算機システム
研究成果の概要

IoTアプリケーションの多くは、最終結果に大きな影響を与えずに、計算の一部を近似可能と言う特徴を持つ。これまでも、信号処理において人が知覚できない誤差を許容する実装が行われてきたが、設計者の経験と勘に頼るところが多く、体系化されていなかった。本研究は積極的・体系的にアプリケーションの許容誤差を活用する、組込みシステムの新たな設計パラライムを構築することを目指す。まず、近似計算の静的解析フレームワークSSA-ACを構築した。さらに、3つのIoTアプリケーションに近似計算を適用し、従来の組込みハードウェア設計より効率的な高速化・エネルギー削減を実現したことで、本研究の有効性を実証した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究成果によって、積極的かつ体系的に近似計算を適用するための解析手法を初めて構築した。本手法はハードウェア/ソフトウェアによらず適用でき、組込みシステム全体の設計を効率化できる。また、3つのアプリケーションの実装例から、従来手法に勝る有効性を実証した。両研究成果とも社会的意義は大きい。また、初めての定性的解析モデルの構築、および、専用ハードウェア設計に勝るエネルギー高効率なアクセラレータ設計を実現したことから、学術的意義も高く評価され、一流国際論文誌から両成果を発表済みである。

報告書

(4件)
  • 2020 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
  • 研究成果

    (13件)

すべて 2020 2019 2018 2017 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 4件、 招待講演 1件) 図書 (1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] A Circuit-Level Amoeba-Inspired SAT Solver2020

    • 著者名/発表者名
      Naoki Takeuchi, Masashi Aono, Yuko Hara-Azumi, and Christopher L. Ayala
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Circuits and Systems II: Express Briefs

      巻: 67 号: 10 ページ: 2139-2143

    • DOI

      10.1109/tcsii.2019.2951181

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] FPGA-based Hardware/Software Co-design of a Bio-inspired SAT Solver2020

    • 著者名/発表者名
      Anh Hoang Ngoc Nguyen, Masashi Aono, and Yuko Hara-Azumi
    • 雑誌名

      IEEE Access

      巻: 8 ページ: 49053-49065

    • DOI

      10.1109/access.2020.2980008

    • 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] Structural exploration of stochastic neural networks for severely-constrained 3D memristive devices2018

    • 著者名/発表者名
      Achararit P., Hida I., Marukame T., Asai T., and Hara-Azumi Y.
    • 雑誌名

      Nonlinear Theory and Its Applications, IEICE

      巻: 9 号: 4 ページ: 466-478

    • DOI

      10.1587/nolta.9.466

    • NAID

      130007490648

    • ISSN
      2185-4106
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Real-Time Routing for Wireless RelayFronthaul with Vehicle-Mounted Radio Units2020

    • 著者名/発表者名
      Yu Nakayama, Yuko Hara-Azumi, Anh Hoang Ngoc Nguyen, Daisuke Hisano, Yoshiaki Inoue, Takayuki Nishio, and Kazuki Maruta
    • 学会等名
      IEEE Vehicular Technology Conference (VTC)-Spring
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 組込みシステムにおける近似計算を用いたデータクラスタリング高速化2019

    • 著者名/発表者名
      君島 舜, フランシスクス マルセル サトリア, 原 祐子
    • 学会等名
      電子情報通信学会 VLSI設計技術研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] SEA-AC: Symbolic Execution-based Analysis towards Approximate Computing2018

    • 著者名/発表者名
      Sara Metwalli and Yuko Hara-Azumi
    • 学会等名
      ACM Student Research Competition (SRC) in conjunction with the 51st IEEE/ACM International Symposium on Microarchitecture (MICRO))
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] On the Neuromorphic 3D Devices for Locally-Connected Convolutional Neural Network2018

    • 著者名/発表者名
      Paniti Achararit, Itaru Hida, Tetsuya Asai, and Yuko Hara-Azumi
    • 学会等名
      The 28th Annual Conference of the Japanese Neural Network Society
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 近似データ再利用に基づく組込みシステムのアクセラレータ設計2018

    • 著者名/発表者名
      原 祐子
    • 学会等名
      電子情報通信学会ソサイエティ大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Approximate Data Reuse-based Processor: A Case Study on Image Compression2017

    • 著者名/発表者名
      Hisashi Osawa and Yuko Hara-Azumi
    • 学会等名
      15th IEEE/ACM Symposium on Embedded Systems for Real-Time Multimedia
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Amoeba-inspired SAT Solvers on FPGA through High Level Synthesis2017

    • 著者名/発表者名
      Anh Nguyen Hoang Ngoc and Masashi Aono and Yuko Hara-Azumi
    • 学会等名
      VLSI設計技術研究会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Systematic Analysis Framework of Variables Significance towards Approximate Computing2017

    • 著者名/発表者名
      Sara Ayman Metwalli and Yuko Hara-Azumi
    • 学会等名
      VLSI設計技術研究会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [図書] Stochastic Computing: Techniques and Applications2019

    • 著者名/発表者名
      Hsuan Hsiao, Jason H. Anderson, and Yuko Hara-Azumi
    • 総ページ数
      215
    • 出版者
      Springer
    • ISBN
      9783030037291
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [備考] 原研究室ホームページ

    • URL

      http://www.cad.ict.e.titech.ac.jp/

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書

URL: 

公開日: 2017-04-28   更新日: 2022-01-27  

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