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スパースバイナリーニューラルネットの精密解析と進化的合成に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 18K11480
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61040:ソフトコンピューティング関連
研究機関法政大学

研究代表者

斉藤 利通  法政大学, 理工学部, 教授 (30178496)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2020年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
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)
キーワードニューラルネットワーク / 周期軌道 / 安定性 / ニューラルネット / バイナリーニューラルネット
研究成果の概要

3値結合とシグナム活性化関数で特徴づけられる動的バイナリーニューラルネットの解析と合成に関する基礎研究を行った。まず、3入力1出力ニューロンからなるスパースネットワークについて、回転タイプの周期軌道の安定性を解析した。そして、周期軌道の銘記と局所安定性を保証する合成法を構築した。次に、3層のネットワークについて、所望の周期軌道の銘記と、その安定性に関する理論を構築した。その理論に基づいて、任意の周期軌道の銘記と、その大域安定性を保証する合成法を構築した。さらに、ネットワークをFPGA上にハードウエア実装し、周期軌道を実現し、6足ロボットの歩行パターンの制御に応用した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

人工ニューラルネットは、科学技術の発展に大きく貢献しているAIの基礎となるシステムである。AIに関する諸分野では、写像型のニューラルネットは盛んに研究されているが、再帰型のニューラルネットワークはそれほど研究されていない。生成する現象の複雑さと、解析の困難さがその理由である。動的バイナリーニューラルネットは、動作解析とハードウエア実装に有利な、簡素な再帰型ニューラルネットワークである。その解析と合成に関する基礎研究の成果は、AI技術のさらなる発展への貢献が期待できる。

報告書

(4件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (22件)

すべて 2021 2020 2019 2018 その他

すべて 雑誌論文 (13件) (うち査読あり 12件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 4件、 招待講演 1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Analysis of Switched Dynamical Systems in Perspective of Bifurcation and Multiobjective Optimization2021

    • 著者名/発表者名
      Ryutaro Fujikawa, Tomoyuki Togawa, Toshimichi Saito
    • 雑誌名

      IEICE Transactions on Fundamentals of Electronics, Communications and Computer Sciences

      巻: E104.A 号: 2 ページ: 525-531

    • DOI

      10.1587/transfun.2020EAP1033

    • NAID

      130007978893

    • ISSN
      0916-8508, 1745-1337
    • 年月日
      2021-02-01
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A simple digital spiking neural network: Synchronization and spike-train approximation2021

    • 著者名/発表者名
      Hiroaki Uchida, Yuya Oishi, Toshimichi Saito
    • 雑誌名

      Discrete & Continuous Dynamical Systems - S

      巻: 14 号: 4 ページ: 1479-1494

    • DOI

      10.3934/dcdss.2020374

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Guaranteed storage and stabilization of desired binary periodic orbits in three-layer dynamic binary neural networks2020

    • 著者名/発表者名
      Seitaro Koyama, Toshimichi Saito
    • 雑誌名

      Neurocomputing

      巻: 416 ページ: 12-18

    • DOI

      10.1016/j.neucom.2020.01.105

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書 2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Multi-Phase Synchronization Phenomena in a Ring-Coupled System of Digital Spiking Neurons2019

    • 著者名/発表者名
      Hiroaki Uchida, Toshimichi Saito
    • 雑誌名

      IEICE Transactions on Fundamentals of Electronics, Communications and Computer Sciences

      巻: E102.A 号: 1 ページ: 235-241

    • DOI

      10.1587/transfun.E102.A.235

    • NAID

      130007541773

    • ISSN
      0916-8508, 1745-1337
    • 年月日
      2019-01-01
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Theoretical analysis of dynamic binary neural networks with simple sparse connection2019

    • 著者名/発表者名
      Aoki Shunsuke、Koyama Seitaro、Saito Toshimichi
    • 雑誌名

      Neurocomputing

      巻: 341 ページ: 149-155

    • DOI

      10.1016/j.neucom.2019.03.015

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書 2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Analysis of cellular automata governed by simple time-variant rules2019

    • 著者名/発表者名
      Ozawa Takahiro、Saito Toshimichi
    • 雑誌名

      Nonlinear Theory and Its Applications, IEICE

      巻: 10 号: 4 ページ: 357-365

    • DOI

      10.1587/nolta.10.357

    • NAID

      130007722646

    • ISSN
      2185-4106
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A simple multiobjective evolutionary algorithm for design of digital maps2019

    • 著者名/発表者名
      Arai Hayate、Saito Toshimichi
    • 雑誌名

      Nonlinear Theory and Its Applications, IEICE

      巻: 10 号: 3 ページ: 280-288

    • DOI

      10.1587/nolta.10.280

    • NAID

      130007673020

    • ISSN
      2185-4106
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Sparse Dynamic Binary Neural Networks for Storage and Switching of Binary Periodic Orbits2019

    • 著者名/発表者名
      Anzai Shota、Koyama Seitaro、Aoki Shunsuke、Saito Toshimichi
    • 雑誌名

      T. Gedeon et al. (Eds.): ICONIP 2019, LNCS 11954

      巻: 11954 ページ: 536-542

    • DOI

      10.1007/978-3-030-36711-4_45

    • ISBN
      9783030367107, 9783030367114
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Application of MOEA/D to a Trade-Off Problem Between Maximum Power Point and Stability2019

    • 著者名/発表者名
      Togawa Tomoyuki、Kunii Yusuke、Yasukawa Shin、Saito Toshimichi
    • 雑誌名

      Proc. IEEE/CEC

      巻: 1 ページ: 3221-3226

    • DOI

      10.1109/cec.2019.8790043

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A Multi-Objective Problem in a PSO-based Control System for Maximum Power Point Tracking2019

    • 著者名/発表者名
      Yasukawa Shin、Saito Toshimichi
    • 雑誌名

      Proc. IEEE/CEC

      巻: 1 ページ: 2628-2633

    • DOI

      10.1109/cec.2019.8790176

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [雑誌論文] A simple multiobjective evolutionary algorithm for design of digital maps2019

    • 著者名/発表者名
      H. Arai and T. Saito
    • 雑誌名

      NOLTA, IEICE

      巻: E10-N

    • NAID

      130007673020

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] FPGA based hardware implementation of simple dynamic binary neural networks2018

    • 著者名/発表者名
      Shunsuke Aoki, Seitaro Koyama, Toshimichi Saito
    • 雑誌名

      L. Cheng et al. (Eds.): ICONIP 2018, LNCS

      巻: 11307 ページ: 647-655

    • DOI

      10.1007/978-3-030-04239-4_58

    • ISBN
      9783030042387, 9783030042394
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A ladder-type digital spiking neural network2018

    • 著者名/発表者名
      Hiroaki Uchida, Toshimichi Saito
    • 雑誌名

      L. Cheng et al. (Eds.): ICONIP 2018, LNCS

      巻: 11301 ページ: 555-562

    • DOI

      10.1007/978-3-030-04167-0_50

    • ISBN
      9783030041663, 9783030041670
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Connection Sparsification and Orbit Stabilization of Dynamic Binary Neural Networks based on Multiobjective Evolutionary Algorithms2020

    • 著者名/発表者名
      Tomoyuki Togawa, Toshimichi Saito
    • 学会等名
      IEEE WCCI
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] バイナリーニューラルネットに基づくバイナリーデータの分類2020

    • 著者名/発表者名
      阪健人、外川智之、斎藤利通
    • 学会等名
      電子情報通信学会技術研究報告、NC2020-8
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 時変パラメータを有する動的バイナリーニューラルネット2020

    • 著者名/発表者名
      鈴木匠、安西翔太、斎藤利通
    • 学会等名
      電子情報通信学会技術研究報告、NC2020-9
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 音楽信号生成のための簡素なセルオートマトンの解析2020

    • 著者名/発表者名
      宇田川穂高、斎藤利通
    • 学会等名
      電子情報通信学会技術研究報告、NLP2020-33
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 進化的多目的最適化と非線形回路2019

    • 著者名/発表者名
      斉藤 利通
    • 学会等名
      電子情報通信学会 非線形問題研究会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Evolutionary synthesis of simple digital spike maps2018

    • 著者名/発表者名
      Toshimichi Saito
    • 学会等名
      The 26th Nonlinear Dynamics of Electronic Systems conference
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Stability analysis of sparse binary neural networks2018

    • 著者名/発表者名
      Seitaro Koyama
    • 学会等名
      The 26th Nonlinear Dynamics of Electronic Systems conference
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Synchronization of spike-trains in a coupled system of digital spiking neurons2018

    • 著者名/発表者名
      Horoaki Uchida
    • 学会等名
      The 26th Nonlinear Dynamics of Electronic Systems conference
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [備考] 法政大学学術研究データベース

    • URL

      http://kenkyu-web.i.hosei.ac.jp/Profiles/14/0001303/profile.html

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2018-04-23   更新日: 2022-01-27  

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