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多媒体量子ナノ集積デバイスの反応拡散ダイナミクスを利用した情報処理システム

研究課題

研究課題/領域番号 20360149
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 電子デバイス・電子機器
研究機関北海道大学

研究代表者

雨宮 好仁  北海道大学, 大学院・情報科学研究科, 教授 (80250489)

研究分担者 葛西 誠也  北海道大学, 大学院・情報科学研究科, 准教授 (30312383)
浅井 哲也  北海道大学, 大学院・情報科学研究科, 准教授 (00312380)
研究期間 (年度) 2008 – 2010
研究課題ステータス 完了 (2010年度)
配分額 *注記
18,720千円 (直接経費: 14,400千円、間接経費: 4,320千円)
2010年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2009年度: 8,190千円 (直接経費: 6,300千円、間接経費: 1,890千円)
2008年度: 9,230千円 (直接経費: 7,100千円、間接経費: 2,130千円)
キーワード反応拡散 / 単電子 / 生命 / 散逸構造 / 電子デバイス / フォトン / 磁束量子 / 反応拡散系 / ネットワーク / ダイナミクス
研究概要

本研究では生命現象の一端を担う反応拡散メカニズムを模倣する単電子集積システムの構成法を提案した。反応拡散系を電子化するために、多数の単電子トンネル振動子をマトリクス配置して容量結合した二次元ネットワークを設計した。動作シミュレーションによれば、この系には時空間秩序をもった負のノード電位パターン(電子的な散逸構造)が発生して成長・分裂・増殖など生命的な挙動を示した。よって、この系は電子的な疑似生命体を生み出す反応拡散系である、という結論を得た。

報告書

(4件)
  • 2010 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2009 実績報告書
  • 2008 実績報告書
  • 研究成果

    (35件)

すべて 2010 2009 2008

すべて 雑誌論文 (19件) (うち査読あり 19件) 学会発表 (16件)

  • [雑誌論文] A behavioral model of unipolar resistive RAMs and its application to HSPICE integration2010

    • 著者名/発表者名
      Akou N., Asai T., Yanagida T., Kawai T., Amemiya Y.
    • 雑誌名

      IEICE Electronics Express vol.7, no.19

      ページ: 1467-1473

    • NAID

      130000401368

    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] High-resistance resistor consisting of a subthreshold CMOS differential pair.2010

    • 著者名/発表者名
      Asai S.
    • 雑誌名

      IEICE Transactions on Electronics

      巻: E93-C ページ: 741-746

    • NAID

      10026825925

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] An on-chip PVT compensation technique with current monitoring circuit for low-voltage CMOS digital LSIs.2010

    • 著者名/発表者名
      Tsugita Y.
    • 雑誌名

      IEICE Transactions on Electronics

      巻: E93-C ページ: 835-841

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] CMOS phase-shift oscillator based on the conduction of heat.2010

    • 著者名/発表者名
      Hirai T.
    • 雑誌名

      Journal of Circuits, Systems, and Computers

      巻: 19 ページ: 763-772

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Photon position sensor consisting of single-electron circuits2009

    • 著者名/発表者名
      Kikombo A.K., Tabe M., Amemiya Y.
    • 雑誌名

      Nanotechnology vol.20, no.40

      ページ: 405209-405209

    • NAID

      120001633733

    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Stochastic resonance in an array of locally-coupled McCulloch-Pitts neurons with population heterogeneity2009

    • 著者名/発表者名
      Utagawa A., Sahashi T., Asai T., Amemiya Y.
    • 雑誌名

      IEICE Transactions on Fundamentals of Electronics, Communications and Computer vol.E92-A, no.10

      ページ: 2508-2513

    • NAID

      10026860225

    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A bio-inspired image processor for edge detection with single-electron circuits2009

    • 著者名/発表者名
      Kikombo A.K., Schmid A., Asai T., Leblebici Y., Amemiya Y.
    • 雑誌名

      Journal of Signal Processing vol.13, no.2

      ページ: 133-144

    • NAID

      40016651676

    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A neuromorphic single-electron circuit for noise-shaping pulse-density modulation2009

    • 著者名/発表者名
      Kikombo A.K, Asai T., Oya T., Schmid A., Leblebici Y., Amemiya Y.
    • 雑誌名

      International Journal of Nanotechnology and Molecular Computation vol.1, no.2

      ページ: 80-92

    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] An elementary neuro-morphic circuit for visual motion detection with single-electron devices based on correlation neural networks2009

    • 著者名/発表者名
      Kikombo A.K., Asai T., Amemiya Y.
    • 雑誌名

      Journal of Computational and Theoretical Nanoscience vol.6, no.1

      ページ: 89-95

    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Photon position sensor consisting of single-electron circuits2009

    • 著者名/発表者名
      Kikombo A.K.
    • 雑誌名

      Nanotechnology 20

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Stochastic resonance in an array of locally-coupled McCulloch-Pitts neurons with population heterogeneity2009

    • 著者名/発表者名
      Utagawa A.
    • 雑誌名

      IEICE Transactions on Fundamentals of Electronics, Communications and Computer E92-A

      ページ: 2508-2513

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A neuromorphic single-electron circuit for noise-shaping pulse-density modulation2009

    • 著者名/発表者名
      Kikombo A.K
    • 雑誌名

      International Journal of Nanotechnology and Molecular Computation 1

      ページ: 80-92

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Analog MOS circuits implementing a temporal coding neural model2008

    • 著者名/発表者名
      Tovar G.M., Asai T., Fujita D., Amemiya Y.
    • 雑誌名

      Journal of Signal Processing vol.(8) no.6

      ページ: 423-432

    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Stochastic resonance in Schottky wrap gate-controlled GaAs nanowire field effect transistors and their networks2008

    • 著者名/発表者名
      Kasai S., Asai T.
    • 雑誌名

      Applied Physics Express vol.1, no.8

      ページ: 83001-83001

    • NAID

      10025082033

    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Noise-induced synchronization among sub-RF CMOS analog oscillators for skew-free clock distribution2008

    • 著者名/発表者名
      Utagawa A., Asai T., Hirose T., Amemiya Y.
    • 雑誌名

      IEICE Transactions on Fundamentals of Electronics, Communications and Computer vol.E91-A, no.9

      ページ: 2475-2481

    • NAID

      10026851725

    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Single-flux quantum logic circuits exploiting collision-based fusion gates2008

    • 著者名/発表者名
      Asai T., Yamada K., Amemiya Y.
    • 雑誌名

      Physica C vol.468, no.15-20

      ページ: 1983-1986

    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Non-linear phenomena in electronic systems consisting of coupled single-electron oscillators2008

    • 著者名/発表者名
      Kikombo A. K.
    • 雑誌名

      Chaos, Solitons and Fractals 37(1)

      ページ: 101-107

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] On digital LSI circuits exploiting collision-based fusiongates2008

    • 著者名/発表者名
      Yamada K.
    • 雑誌名

      International Journal of Unconventional Computing 4(1)

      ページ: 45-59

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Single-flux quantum logic circuits exploiting collision-based fusion gates2008

    • 著者名/発表者名
      Asai T.
    • 雑誌名

      Physica C 468(15-20)

      ページ: 1983-1986

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Stochastic resonance in a simple electric circuit having a double-well potential ---Circuit experiments with a single operational amplifier---.2010

    • 著者名/発表者名
      Utagawa A.
    • 学会等名
      2010 International Symposium on Nonlinear Theory and its Applications
    • 発表場所
      Krakow(Poland)
    • 年月日
      2010-09-05
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Stochastic resonance in a simple electric circuit having a double-well potential-Circuit experiments with a single operational amplifier-2010

    • 著者名/発表者名
      Utagawa A., Asai T., Amemiya Y.
    • 学会等名
      Proceedings of 2010 International Symposium on Nonlinear Theory and its Applications, pp.55-59
    • 発表場所
      Krakow, Poland
    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
  • [学会発表] Stochastic resonance in neuromorphic semiconductor devices having a double-well potential2010

    • 著者名/発表者名
      Utagawa A., Asai T., Amemiya Y.
    • 学会等名
      Proceedings of the 14th International Conference on Cognitive and Neural Systems, p.86
    • 発表場所
      Boston, USA
    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
  • [学会発表] High-fidelity neuromorphic pulse-sendity modulator based on a model of vestibulo-ocular reflex2009

    • 著者名/発表者名
      Utagawa A.
    • 学会等名
      13th International Conference on Cognitive and Neural Systems
    • 発表場所
      Boston, USA
    • 年月日
      2009-05-27
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] Bio-inspired single-electron circuit architectures exploiting thermal noises and device fluctuations to enhance signal transmission fidelity2009

    • 著者名/発表者名
      Kikombo A.K., Asai T., Amemiya Y.
    • 学会等名
      Proceedings of the 2009 International Symposium on Intelligent Signal Processing and Communication Systems, pp.429-432
    • 発表場所
      Kanazawa, Japan
    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
  • [学会発表] Pulse-density modulation with an ensemble of single-electron circuits employing neuronal heterogeneity to achieve high temporal resolution2009

    • 著者名/発表者名
      Kikombo A.K., Asai T, Amemiya Y.
    • 学会等名
      Proceedings of the 4th International Conference on Nano-Networks, pp.51-56
    • 発表場所
      Luzern, Switzerland
    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
  • [学会発表] Noise-induced phase synchronization among analogue oscillator circuits : Experimental results with discrete MOS devices2009

    • 著者名/発表者名
      Utagawa A., Asai T., Amemiya Y.
    • 学会等名
      Proceedings of the 17th International Workshop on Nonlinear Dynamics of Electronic Systems, pp.110-113
    • 発表場所
      Rapperswil, Switzerland
    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
  • [学会発表] A pulse-density modulation circuit exhibiting noise shaping with single-electron neurons2009

    • 著者名/発表者名
      Kikombo A.K., Asai T., Oya T., Schmid A., Leblebici Y., Amemiya Y.
    • 学会等名
      Proceedings of the 2009 International Joint Conference on Neural Networks, pp.1600-1605
    • 発表場所
      Atlanta, USA
    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
  • [学会発表] High-fidelity neuromorphic pulse-sendity modulator based on a model of vestibulo-ocular reflex2009

    • 著者名/発表者名
      Utagawa A., Asai T., Amemiya Y.
    • 学会等名
      Proceedings of the 13th International Conference on Cognitive and Neural Systems, p.140
    • 発表場所
      Boston, USA
    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
  • [学会発表] Theoretical analysis of collective stochastic resonance with population heterogeneity2009

    • 著者名/発表者名
      Sahashi T., Utagawa A., Asai T., Amemiya Y.
    • 学会等名
      Proceedings of the 2009 RISP International Workshop on Nonlinear Circuits and Signal Processing, pp.605-608
    • 発表場所
      Honolulu, USA
    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
  • [学会発表] Single-flux quantum circuits for digital cellular automata and analog reaction-diffusion computing2008

    • 著者名/発表者名
      Yamada K., Asai T., Amemiya Y.
    • 学会等名
      Proceedings of the 3rd International Workshop on Natural Computing, p.85
    • 発表場所
      Yokohama, Japan
    • 年月日
      2008-09-23
    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
  • [学会発表] Implementation of early vision model for edge extraction with single-electron devices2008

    • 著者名/発表者名
      Kikombo A. K
    • 学会等名
      12th International Conference on Cognitiv e and Neural Systems
    • 発表場所
      Boston, USA
    • 年月日
      2008-05-14
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] Stochastic resonance in retinomorphic neural networks with nonidentical photoreceptors and noisy McCulloch-Pitts neurons2008

    • 著者名/発表者名
      Utagawa A., Asai T., Sahashi T., Amemiya Y.
    • 学会等名
      Proceedings of the 2008 International Symposium on Nonlinear Theory and its Applications, Budapest, pp.124-127
    • 発表場所
      Republic of Hungary
    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
  • [学会発表] Combinational logic computing for single-flux quantum circuits with asynchronous collision-based fusion gates2008

    • 著者名/発表者名
      Yamada K., Asai T., Amemiya Y.
    • 学会等名
      The 23rd International Technical Conference on Circuits/Systems, Computers and Communications
    • 発表場所
      Shimonoseki, Japan
    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
  • [学会発表] A neuromorphic circuit for motion detection with single-electron devices based on correlation neural networks2008

    • 著者名/発表者名
      Kikombo A.K., Asai T., Amemiya Y.
    • 学会等名
      The 2008 IEEE Silicon Nanoelectronics Workshop, #P1-31
    • 発表場所
      Honolulu, USA
    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
  • [学会発表] Implementation of early vision model for edge extraction with single-slsecton devices2008

    • 著者名/発表者名
      Kikombo A.K., Schmid A., Asai T., Leblebici Y., Amemiya Y.
    • 学会等名
      Proceedings of the 12th International Conference on Cognitive and Neural Systems, p.125
    • 発表場所
      Boston, USA
    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書

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公開日: 2008-04-01   更新日: 2016-04-21  

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