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深層学習向けニューラルネットワークチップの研究開発

研究課題

研究課題/領域番号 17K00083
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 計算機システム
研究機関熊本大学

研究代表者

尼崎 太樹  熊本大学, 大学院先端科学研究部(工), 准教授 (50467974)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2019年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2018年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2017年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
キーワードAIチップ / ニューラルネットワーク / DNNアクセラレータ / エッジ端末 / リコンフィギャラブル / 深層学習 / 重み2のべき乗化 / 高速シリアル通信 / ディープラーニング / リコンフィギャラブルシステム / ニューラルネットワークチップ
研究成果の概要

本研究では,DNNの多種多様な用途・構造に対応するため再構成性を備えたAIアーキテクチャを研究開発し,低コスト,高ユーザビリティ,高速かつ超低消費電力なリコンフィギャラブルAIアクセラレータの回路構造を明らかにした.また,レイアウト設計レベルで性能評価を行った.AlexNetモデルを実装した際の動作周波数は350MHzであった.これらを加味した電力効率は883 [FPS/W]であった.本研究で開発されたアーキテクチャをベースに,MobileNetなどの新しいAIエッジコンピューティング向けのモデルへの対応を進める予定である.

研究成果の学術的意義や社会的意義

提案する深層学習チップの特徴は,NNの複雑さや規模に応じてHW構成を最適化できる点にある.特に,演算精度に着目してHW量を削減する回路最適化できる点が重要なポイントである.現在の深層学習は人工知能の先駆けに過ぎず,人間の知能に近づけるには膨大な計算量をいかに高速,低電力でできるかがカギとなる.一方,GPGPUや商用FPGAなどの汎用デバイスを用いたアプローチではこれらに対し限界が来るのは明らかである.提案する深層学習チップ開発を通して,IoTにおけるエッジサイドでの利用に対し、用途に合わせた最適化な形で処理を実行できる枠組みを示した.

報告書

(4件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (16件)

すべて 2020 2019 2018 2017 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (10件) 備考 (3件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] EVALUATION OF ROUTING AREA REDUCTION FOR FINE-GRAINED OVERLAY VIRTUAL FPGA2020

    • 著者名/発表者名
      Theingi Myint, Ito Takanori, Motoki Amagasaki, Qian Zhao, Masahiro Iida
    • 雑誌名

      International Journal of Innovative Computing, Information and Control

      巻: 16 ページ: 0-0

    • 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] A SLM-based Overlay Architecture for Fine-grained Virtual FPGA2020

    • 著者名/発表者名
      Theingi Myint, Motoki Amagasaki, Qian Zhao, Masahiro Iida
    • 雑誌名

      IEICE Electronics Express (ELEX)

      巻: 16 ページ: 0-0

    • NAID

      130007772826

    • 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
  • [学会発表] 演算精度を考慮したDNN設計フレームワークの開発2019

    • 著者名/発表者名
      木山真人
    • 学会等名
      電子情報通信学会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Performance Evaluation of Fine-grained Virtual FPGA Based on SLM Architecture2019

    • 著者名/発表者名
      Theingi. Mint
    • 学会等名
      Proc. of IEEE Symposium on COOL Chips 22
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] A Novel SLM-based Virtual FPGA Overlay Architecture2019

    • 著者名/発表者名
      Theingi. Mint
    • 学会等名
      Proc. of IEEE International Symposium on Embedded Multicore/Many-core Systems-on-Chip
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Characteristic Similarity Using Classical CNN Model2019

    • 著者名/発表者名
      Masato Kiyama
    • 学会等名
      Proc. of IEEE International Symposium on Embedded Multicore/Many-core Systems-on-Chip
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 高速シリアル光通信を用いたCNN分割実装の検討2018

    • 著者名/発表者名
      千竈純太郎・中原康宏・尼崎太樹・久我守弘・飯田全広・末吉敏則
    • 学会等名
      電子情報通信学会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Resources Utilization of Fine-grained Overlay Architecture2018

    • 著者名/発表者名
      Theingi Myint(Kumamoto)・Qian Zhao(Kyutech)・Motoki Amagasaki・Masahiro Iida・Toshinori Sueyoshi
    • 学会等名
      電子情報通信学会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] CNN accerarator using power-of-two weight and pruning2018

    • 著者名/発表者名
      中原康宏・千竈純太郎・尼崎太樹・飯田全広・久我守弘・末吉敏則
    • 学会等名
      電気・情報関係学会九州支部連合大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] CNN implementation using High Speed Optical Serial Links2018

    • 著者名/発表者名
      千竈純太郎・中原康宏・尼崎太樹・飯田全広・久我守弘・末吉敏則
    • 学会等名
      電気・情報関係学会九州支部連合大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 2のべき乗近似とプルーニングを用いたCNN向けFPGAアクセラレータ2018

    • 著者名/発表者名
      宇都宮誉博,尼崎太樹,飯田全広,久我守弘,末吉敏則
    • 学会等名
      電子情報通信学会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 重みの2のべき乗近似を用いたCNNのFPGA実装に関する一検討2017

    • 著者名/発表者名
      宇都宮誉博,尼崎太樹,飯田全広,久我守弘,末吉敏則
    • 学会等名
      電子情報通信学会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [備考]

    • URL

      http://www.arch.cs.kumamoto-u.ac.jp/index.html

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [備考] Arch研究ホームページ

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [備考] 熊本大学コンピュータアーキテクチャ研究室

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [産業財産権] ニューラルネットワークの回路及びニューラルネットワーク演算方法2019

    • 発明者名
      尼崎太樹; 飯田全広; 中原康宏; 千竈純太郎
    • 権利者名
      尼崎太樹; 飯田全広; 中原康宏; 千竈純太郎
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2019-196326
    • 出願年月日
      2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2021-02-19  

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