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HDLRuby: a new high productivity hardware description language targeting next generation edge computing architectures for IoT

研究課題

研究課題/領域番号 18K11284
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分60060:情報ネットワーク関連
研究機関有明工業高等専門学校

研究代表者

Gauthier Lovic  有明工業高等専門学校, 創造工学科, 准教授 (90535717)

研究分担者 石川 洋平  有明工業高等専門学校, 創造工学科, 准教授 (50435476)
白鳥 則郎  中央大学, 研究開発機構, 機構教授 (60111316)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2021年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2020年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2019年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2018年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
キーワードハードウエア記述言語 / デジタル回路 / エッジコンピューティング / Ruby言語 / コンパイラー / シミュレータ / HDL / Edge Computing / FPGA / Design Exploration / Simulation / Ruby Language / HW design / Framework / Libraries / Evaluation / Edgfe computing / Neural network / Translation / HW simulation / Edge computing / IoT / Productivity
研究成果の概要

研究はエッジコンピューティング装置を実装する設計者の生産性の向上を目標とし,デジタル回路の高速設計できる言語とフレームワークであるHDLRubyの開発と促進である.
フレームワークは次のものを含む:既存のデジタル回路合成ツールは新しい言語をサポートしないためにHDLRuby記述を合成可能な標準言語コード(Verilog HDL,VHDL)に変換するコンパイラ,対応する回路の実装の前HDLRuby記述を実行できるシミュレータと,複雑な回路の短い記述のための汎用要素のライブラリ.
HDLRubyは多数の回路の実装で検証されており,パッケージ及びソースコードリポジトリとしてネットで公開されている.

研究成果の学術的意義や社会的意義

IoTを実現するために情報処理をセンサーとアクチュエータに近づくエッジコンピューチングはエネルギー消費やセキュリティに対してメリットが多い.ただし,そのようなシステムには複数のデジタル回路が必要であり,それらの設計は時間がかかる.そのために,本研究ではHDLRubyと呼ばれたデジタル回路の設計の生産力を向上する新しい言語と設計フレームワークを開発した.HDLRubyは多数の回路の実装で検証されており,パッケージ及びソースコードリポジトリとしてネットで公開されている.

報告書

(5件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (42件)

すべて 2022 2021 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (29件) (うち国際共著 16件、 査読あり 17件、 オープンアクセス 13件) 学会発表 (13件) (うち国際学会 4件)

  • [雑誌論文] Evaluation of the design exploration of a binarized neural network for FPGA using HDLRuby2022

    • 著者名/発表者名
      Lovic Gauthier, Yohei Ishikawa, Takuma Matsuno
    • 雑誌名

      Proceedings of the 10th IIAE International Conference on Industrial Application Engineering 2022

      巻: 026 ページ: 143-150

    • DOI

      10.12792/iciae2022.026

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Visibility graph entropy based radiometric feature for physical layer identification2022

    • 著者名/発表者名
      Shuiguang Zeng, Yin Chen, Xufei Li, Jinxiao Zhu, Yulong Shen, Norio Shiratori
    • 雑誌名

      Ad Hoc Networks

      巻: 127 ページ: 1-11

    • DOI

      10.1016/j.adhoc.2022.102780

    • 関連する報告書
      2021 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] Secure and Energy-Efficient Precoding for MIMO Two-way Untrusted Relay Systems2021

    • 著者名/発表者名
      Shuangrui Zhao, Jia Liu, Yulong Shen, Xiaohong Jiang, Norio Shiratori
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Information Forensics and Security

      巻: 16 ページ: 3371-3386

    • DOI

      10.1109/tifs.2021.3080088

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Learning algorithms for vector quantization using vertically partitioned data with IoT2021

    • 著者名/発表者名
      Hirofumi Miyajima, Noritaka Shigei, Hiromi Miyajima, Norio Shiratori
    • 雑誌名

      Artificial Life and Robotics

      巻: 26 号: 3 ページ: 283-290

    • DOI

      10.1007/s10015-021-00683-1

    • 関連する報告書
      2021 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] Securely Distributed Computation with Divided Data for Particle Swarm Optimization2021

    • 著者名/発表者名
      Hirofumi Miyajima, Noritaka Shigei, Hiromi Miyajima, Norio Shiratori
    • 雑誌名

      Proceedings of the International MultiConference of Engineers and Computer Scientists 2021

      巻: 28 ページ: 1-6

    • 関連する報告書
      2021 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] Federated Learning with Divided Data for BP2021

    • 著者名/発表者名
      Hirofumi Miyajima, Noritaka Shigei, Hiromi Miyajima, Norio Shiratori
    • 雑誌名

      Proceedings of the International MultiConference of Engineers and Computer Scientists 2021

      巻: 28 ページ: 94-99

    • 関連する報告書
      2021 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] A Study on Division Impossibility in the Lightweight N-party Secure Function Evaluation for Cloud-Edge Computing Applications2021

    • 著者名/発表者名
      Yutaro Taki, Shigeru Fujita, Norio Shiratori
    • 雑誌名

      Proceedings of the International Workshop on Informatics 2021

      巻: 28 ページ: 107-110

    • 関連する報告書
      2021 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] "Digital-Ji-in": A Framework for Sustainable Digital Identification Records Based on A Peer-to-peer Network2021

    • 著者名/発表者名
      ShigeruFujita,YutaroTaki,YotaroMiyanishi,TokuyasuKakuta,MasahiroHiji,KenjiSugawara,NorioShiratori,Cloud Moulin and Thierry Digel
    • 雑誌名

      The 2021 IEEE 24th International Conference on Computer Supported Cooperative Work in Design

      巻: 24 ページ: 1281-1286

    • DOI

      10.1109/cscwd49262.2021.9437610

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Abstracting HW communications with channels for HDLRuby2021

    • 著者名/発表者名
      Lovic Gauthier, Youhei Ishikawa, Ryouta Sakai
    • 雑誌名

      Proceedings of the 9th IIAE International Conference on Industrial Application Engineering

      巻: 9 ページ: 69-76

    • DOI

      10.12792/iciae2021.014

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Rubyを基にしたハードウェア記述言語“HDLRuby”によるニューラルネットワークのハードウェア実装に関する検討2021

    • 著者名/発表者名
      酒井 凌大, 前原 祐生, ゴーチェ・ロヴィック
    • 雑誌名

      一般社団法人 電子情報通信学会 ( 信学技報 CAS2020)

      巻: 120 ページ: 79-84

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] HDLRubyによるハードウェアへの長・短期記憶の実装に関する検討2021

    • 著者名/発表者名
      前原 祐生, 酒井 凌大, ゴーチェ・ロヴィック
    • 雑誌名

      一般社団法人 電子情報通信学会 ( 信学技報 CAS2020)

      巻: 120 ページ: 85-90

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] QoS-AwareSecureRoutingDesign for Wireless Networks with Selfish Jammers2021

    • 著者名/発表者名
      YangXu,JiaLiu,YulongShen,XiaohongJiang,YushengJi,andNorioShiratori
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Wireless Communications

      巻: 1 号: 8 ページ: 4902-4916

    • DOI

      10.1109/twc.2021.3062885

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Learning Algorithms for Vector Quantization using Vertically Partitioned Data with IoT Rece2021

    • 著者名/発表者名
      Hirofumi Miyajima, Noritaka Shigei, Hiromi Miyajima and Norio Shiratori
    • 雑誌名

      Journal of Artificial Life and Robotics

      巻: 26-2

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 新型コロナウイルス対応感染症数理モデルの拡張 提案「SEIYR モデル」2021

    • 著者名/発表者名
      宮西洋太朗, 立花康夫, 白鳥則郎
    • 雑誌名

      第 53 回計測自動制御学会北海道支部学術講演会

      巻: 53

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [雑誌論文] セキュアマルチパーティ計算によるエッジシステム上のBP学習法の提案2021

    • 著者名/発表者名
      藤田茂, 滝雄太郎, 白鳥則郎
    • 雑誌名

      情報処理学会 DPS 研究会報告

      巻: 2021-CSEC-92 ページ: 1-8

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Secure Beamforming for Full-Duplex MIMO Two-Way Untrusted Relay Systems2020

    • 著者名/発表者名
      Shuangrui Zhao, Jia Liu, Yulong Shen, Xiaohong Jiang and Norio Shiratori
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Information Forensics & Security

      巻: 15 ページ: 3775-3790

    • DOI

      10.1109/tifs.2020.3001733

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Link Selection for Security-QoS Tradeoffs in Buffer-Aided Relaying Networks2020

    • 著者名/発表者名
      He Ji、Liu Jia、Shen Yulong、Jiang Xiaohong、Shiratori Norio
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Information Forensics and Security

      巻: 15 ページ: 1347-1362

    • DOI

      10.1109/tifs.2019.2939738

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Noble Inheritance Mechanism of Digital Content for "Digital-Ji-in" toward Sustainable Society2020

    • 著者名/発表者名
      Masahiro Hiji, Yuichi Hashi, Kazuhiko Kikuchi, Shigeru Fujita, Yotaro Miyanishi, Norio Shiratori
    • 雑誌名

      Proceedings of The Eighth International Symposium on Computing and Networking (CANDAR2020)

      巻: 8 ページ: 254-259

    • DOI

      10.1109/candarw51189.2020.00056

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] SUESSA: Sustainable & Ultra-Elastic Stack Security Architecture for Securing IoT Networks of Future Smart Cities2020

    • 著者名/発表者名
      Bishnu Prasad Gautam, Norio Shiratori
    • 雑誌名

      Proceedings of The Eighth International Symposium on Computing and Networking (CANDAR2020)

      巻: 8 ページ: 387-390

    • DOI

      10.1109/candarw51189.2020.00079

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Simplified Security Learning using Vertically Partitioned Data with IoT2020

    • 著者名/発表者名
      Hirofumi Miyajimaand, Noritaka Shigeiand, Hiromi Miyajima, Norio Shiratori
    • 雑誌名

      Proceedings of The 2020 International Symposium on Nonlinear Theory and its Application

      巻: 1

    • NAID

      130008060813

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] セキュアマルチパーティ計算によるエッジシステム上のBP学習法の提案2020

    • 著者名/発表者名
      宮島洋文,重井徳貴,宮島廣美,白鳥則郎
    • 雑誌名

      情報処理学会 DPS 研究会報告

      巻: 2020-DPS-185 ページ: 1-7

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Proposal of Sustainable Stone Grinder (石臼) For Realization of Super Smart Villages2020

    • 著者名/発表者名
      BISHNU PRASAD GAUTAM,BHARAT POKHAREL, NORIO SHIRATORI
    • 雑誌名

      情報処理学会 DPS 研究会報告

      巻: 2020-DPS-185 ページ: 1-5

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [雑誌論文] 共生情報システム:自律・進化・持続可能な分散システムの提唱2020

    • 著者名/発表者名
      藤田茂, 白鳥則郎, 滝雄太郎
    • 雑誌名

      情報処理学会DPS研究会報告

      巻: 2020-EIP-89 ページ: 1-7

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [雑誌論文] 簡易秘密計算による安全なPSOの実現2020

    • 著者名/発表者名
      宮島洋文,重井徳貴, 宮島廣美,白鳥則郎
    • 雑誌名

      日本知能情報ファジィ学会 ファジィ システム シンポジウム 講演論文集

      巻: 36 号: 0 ページ: 379-384

    • DOI

      10.14864/fss.36.0_379

    • NAID

      130007957970

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Evaluation of the HDLRuby Hardware Description Language by implementing an 8-bit RISC Processor2020

    • 著者名/発表者名
      Lovic Gauthier, Yohei Ishikawa
    • 雑誌名

      Proceedings of the 8th IIAE International Conference on Industrial Application Engineering

      巻: 8 ページ: 36-43

    • DOI

      10.12792/iciae2020.010

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] 複数エッジデバイスへのモデル並列による分散型ディープニューラルネットワークの通信の実装2019

    • 著者名/発表者名
      大河 亮, 酒井 凌大, ゴーチェ ロヴィック
    • 雑誌名

      電子学会 制御理論・機械学習技術一般

      巻: 1 ページ: 13-17

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [雑誌論文] HDLRuby, a new high productivity hardware description language2018

    • 著者名/発表者名
      Gauthier Lovic、Ishikawa Yohei
    • 雑誌名

      2018 5th International Conference on Business and Industrial Research (ICBIR)

      巻: 1 ページ: 215-220

    • DOI

      10.1109/icbir.2018.8391195

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] 新しいハードウェア記述言語”HDLRuby”の生産力の評価2018

    • 著者名/発表者名
      北原 寛也, 小川 翔, ゴーチェ ロヴィック
    • 雑誌名

      第8回電子デバイス・回路・照明・システム関連教育・研究ワークショップ

      巻: -

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際共著
  • [雑誌論文] 新しいハードウェア記述言語”HDLRuby”を Verilogへ翻訳するバックエンド2018

    • 著者名/発表者名
      小川 翔, 北原 寛也, ゴーチェ ロヴィック
    • 雑誌名

      第8回電子デバイス・回路・照明・システム関連教育・研究ワークショップ

      巻: -

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際共著
  • [学会発表] 個人のサイバー空間利用情報の相続機構2022

    • 著者名/発表者名
      樋地正浩, 橋祐一, 菊池一彦, 藤田茂, 白鳥則郎
    • 学会等名
      2021 年度情報処理学 会東北支部研究会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] HDLRubyを用いたFM音源の回路の実装、評価2021

    • 著者名/発表者名
      福永侑衣斗, ゴーチェ ロヴィック
    • 学会等名
      電子情報通信学会、回路とシステム研究会 (CAS)、信学技報
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] ニューラルネットワークとビットワイズニューラルネットワークによる敵対的生成ネットワークの構築2021

    • 著者名/発表者名
      松野匠真, ゴーチェ ロヴィック
    • 学会等名
      電子情報通信学会、回路とシステム研究会 (CAS)、信学技報
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] A Proposal of Enhanced JYAGUCHI Architecture for Secured Service Delivery in Cloud and Edge Computing Environment2021

    • 著者名/発表者名
      Bishnu Prasad Gautam,Amit Batajoo, Norio Shiratori
    • 学会等名
      情報処理学会 DPS 研究会報告
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] システムの持続可能化技術基盤と言語処理系の開発 ― 共生情報システム の実現へ向けて ―2021

    • 著者名/発表者名
      藤田茂, 滝雄太郎,白鳥則郎
    • 学会等名
      情報処理学会 DPS 研究会報告
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 秘匿分解データによる BP 学習の一般化2021

    • 著者名/発表者名
      宮島 洋文,重井 徳貴, 宮島 廣美,白鳥 則郎
    • 学会等名
      第37回 ファジィ システム シンポジウム
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Abstracting HW communications with channels for HDLRuby2021

    • 著者名/発表者名
      Lovic Gauthier
    • 学会等名
      Proceedings of the 9th IIAE International Conference on Industrial Application Engineering
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 言語“HDLRuby”によるニューラルネットワークのハードウェア実装に関する検討2021

    • 著者名/発表者名
      酒井 凌大
    • 学会等名
      一般社団法人 電子情報通信学会 ( 信学技報 CAS2020)
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] HDLRubyによるハードウェアへの長・短期記憶の実装に関する検討2021

    • 著者名/発表者名
      前原 祐生
    • 学会等名
      一般社団法人 電子情報通信学会 ( 信学技報 CAS2020)
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 複数エッジデバイスへのモデル並列による分散型ディープニューラルネットワークの通信の実装2019

    • 著者名/発表者名
      大河 亮
    • 学会等名
      電子学会 制御理論・機械学習技術一般
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] HDLRuby, a new High Productivity Hardware Description Language2018

    • 著者名/発表者名
      Lovic Gauthier
    • 学会等名
      2018 5th International Conference on Business and Industrial Research (ICBIR)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 新しいハードウェア記述言語”HDLRuby”の生産力の評価2018

    • 著者名/発表者名
      北原 寛也
    • 学会等名
      第8回電子デバイス・回路・照明・システム関連教育・研究ワークショップ
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 新しいハードウェア記述言語”HDLRuby”を Verilogへ翻訳するバックエンド2018

    • 著者名/発表者名
      小川 翔
    • 学会等名
      第8回電子デバイス・回路・照明・システム関連教育・研究ワークショップ
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2023-01-30  

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