| 研究課題/領域番号 |
20H02201
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分21060:電子デバイスおよび電子機器関連
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| 研究機関 | 電気通信大学 |
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研究代表者 |
水柿 義直 電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 教授 (30280887)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
17,940千円 (直接経費: 13,800千円、間接経費: 4,140千円)
2023年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
2022年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
2021年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円)
2020年度: 7,670千円 (直接経費: 5,900千円、間接経費: 1,770千円)
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| キーワード | ナノテクノロジー / 単一電子トランジスタ / ナノ粒子 / 実験 / 非線形応答 / リザバー計算 / 波形生成タスク / 短期記憶容量 / 金ナノ粒子 / 強磁性ナノ粒子 / 低温実験 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
新しい情報処理システムであるリザバーコンピューティングは，入力信号を非線形変換するリザバーと，リザバー出力と得たい出力との間を埋めるニューラルネットワークから構成される。本研究課題では，ナノ粒子の集合体がリザバーとして機能することを実証する。ナノ粒子の集合体の中では，単一電子トランジスタ（SET）がランダムに接続されている。過去の研究から，ゲートリークがあるSETは間欠発振すること，誘電泳動で作製した金ナノ粒子列がSETとして機能すること，強磁性体で作られたSETは磁場応答することが分かっている。これらを利用して，これまでにないナノ粒子集合体のリザバーを超小型固体集積回路として実現する。
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| 研究成果の概要 |
本研究課題では，ナノ粒子集合体内に形成される微小トンネル接合ランダムネットワークが物理リザバーとして機能することを実証した。6端子ないし12端子を備えたナノ粒子集合体を誘電泳動法や多段階液浸法で作製した。液体ヘリウムや液体窒素温度にて，波形生成や短期記憶などのタスクを通して性能評価を行った。クーロン閉塞に基づく非線形応答を利用した超小型の物理リザバーであり，リザバーコンピューティング応用が期待できる。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
人工知能や機械学習による情報処理システム構築において，リザバーコンピューティングが注目されている。そのリザバー部を物理システムで実現するのが物理リザバーであり，これまでにソフトマテリアル系，光系，スピン系など種々の実装方式が報告されている。本研究課題では，金ナノ粒子集合体が物理リザバーとして機能することを実証した。これはクーロン閉塞を動作原理とする物理リザバーであり，新たな実装方式の提案となる。
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