| 研究課題/領域番号 |
21K17849
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
小区分62010:生命、健康および医療情報学関連
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
名波 拓哉 東京大学, 生産技術研究所, 助教 (90830787)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 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 |
4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2023年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2022年度: 260千円 (直接経費: 200千円、間接経費: 60千円)
2021年度: 260千円 (直接経費: 200千円、間接経費: 60千円)
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| キーワード | シリコン神経ネットワーク / ショウジョウバエ / スパイキングニューロンモデル / 神経模倣システム / FPGA |
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| 研究開始時の研究の概要 |
神経科学の発展により、昆虫脳の構造や機能が近年急速に明らかになりつつある中で、本研究では、昆虫の脳を模倣しその柔軟な知性や高いエネルギー効率を実現するシリコン神経ネットワークチップの基盤技術の開発を行う。構造と機能が特によく理解されている嗅覚神経系及び記憶中枢神経系を対象に、シリコンニューロンユニットの低電圧化による低消費電力化や、昆虫脳の神経ネットワーク構造を効率よく実現するバスアーキテクチャ構造といった技術開発を行い、デジタル ASICチップを試作し動作検証や消費電力の評価を行う。本研究で得られる成果は、将来的に昆虫脳全体の機能を実現する昆虫脳チップに発展することが期待できる。
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| 研究成果の概要 |
昆虫脳を模倣するシリコン神経ネットワーク基盤技術の開発に向けて、初めにシリコンニューロン技術の開発を行った。シリコンニューロンはシリコン神経ネットワークチップにおいてもっとも重要な構成要素であり、我々は比較的少ない消費回路で多種多様なニューロンを忠実に再現することができるPiecewise Quadratic Neuron(PQN)技術を開発した。次に、昆虫の脳の一部を再現するシリコン神経ネットワークの構築を行った。ショウジョウバエの嗅覚神経系を対象に、PQN技術を用いて、神経系の機能やよく知られた神経活動を再現する神経ネットワークモデルを構築し、デジタル演算回路上で動作することを確かめた。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
脳は高度で柔軟な知性を自律的に獲得し、非常に少ない消費エネルギーで動作する。シリコン神経ネットワーク分野では、脳構造を模倣することでこれらの優れた特性を持つ人工システムの実現が試みられているが、その手法はいまだ確立されていない。本研究では、構造と機能が比較的よく理解されているショウジョウバエの嗅覚神経系を対象に、独自開発したシリコンニューロン技術を用いて、神経系を忠実に再現するシリコン神経ネットワークを構築した。本アプローチを発展させることで将来的に、昆虫の全脳や、哺乳類の脳を再現する人工システムが構築できると期待できる。
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