生体情報処理を実現するエネルギー効率の高いしきい値回路の設計とその限界

• 研究課題/領域番号: 23700003
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 情報学基礎
• 研究機関: 山形大学 (2012); 東北大学 (2011)
• 研究代表者: 内沢 啓 山形大学, 大学院・理工学研究科, 准教授 (90510248)
• 研究期間 (年度): 2011 – 2012
• 研究課題ステータス: 完了 (2012年度)
• 配分額: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円); 2012年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2011年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
• キーワード: 計算理論 / 回路計算量理論 / ニューラルネットワーク / 情報基礎 / 生体生命情報 / 回路計算量 / しきい値回路 / 神経回路網

研究概要

本研究では, 神経回路網の理論モデルである「しきい値回路」に着目し,脳が行なう生体情報処理に係る単純なタスクに対して,パルス発生量の少ないしきい値回路の設計を与えることを目指した.その結果,視覚情報処理に関わるタスクに対して,パルス発生量,素子数の少ないしきい値回路の設計を与えることに成功した.またこの成果に付随して,パルス発生量の少ないしきい値回路を設計するためには,並列計算時間,や回路を構成する素子のファンインという2つのパラメータを犠牲にせざるをえない場合があることを,数学的に厳密に示した.

研究成果

• [雑誌論文] Energy-efficient threshold circuits computing MOD functions (2013)
  • 著者名/発表者名: Akira Suzuki, Kei Uchizawa and Xiao Zhou
  • 雑誌名: International Journal of Foundations of Computer Science (IJFCS) 巻: 24 号: 01 ページ: 15-29
  • DOI: 10.1142/s0129054113400029
  • NAID: 110008676159
  • 査読あり
• [雑誌論文] On the rainbow connectivity of graphs : complexity and FPT algorithms (2013)
  • 著者名/発表者名: Kei Uchizawa, Takanori Aoki, Takehiro Ito, Akira Suzuki and Xiao Zhou
  • 雑誌名: Algorithmica 巻: 67, Issue2 号: 2 ページ: 161-179
  • DOI: 10.1007/s00453-012-9689-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Energy and fan-in of logic circuits computing symmetric Boolean functions (2013)
  • 著者名/発表者名: Akira Suzuki, Kei Uchizawa and Xiao Zhou
  • 雑誌名: Theoretical Computer Science (TCS) 巻: 505 ページ: 74-80
  • DOI: 10.1016/j.tcs.2012.11.039
  • 査読あり
• [雑誌論文] Energy-Efficient Threshold Circuits Detecting Global Pattern in 1-Dimensional Arrays (2013)
  • 著者名/発表者名: Akira Suzuki, Kei Uchizawa and Xiao Zhou
  • 雑誌名: Springer, Lecture Notes in Computer Science 巻: 7876 ページ: 248-259
  • DOI: 10.1007/978-3-642-38236-9_23
  • ISBN: 9783642382352, 9783642382369
  • 査読あり
• [雑誌論文] Generalized Rainbow Connectivity of Graphs (2013)
  • 著者名/発表者名: Kei Uchizawa, Takanori Aoki, Takehiro Ito and Xiao Zhou
  • 雑誌名: Springer, Lecture Notes in Computer Science 巻: 7748 ページ: 232-244
  • DOI: 10.1007/978-3-642-36065-7_22
  • ISBN: 9783642360640, 9783642360657
  • 査読あり
• [雑誌論文] Complexity of Counting Output Patterns of Logic Circuits (2013)
  • 著者名/発表者名: Kei Uchizawa, Zhenghong Wang, Hiroki Morizumi, Xiao Zhou
  • 雑誌名: Conferences in Research and Practice in Information Technology (CRPIT) 巻: 141 ページ: 37-42
  • NAID: 110009768648
  • 査読あり
• [雑誌論文] Energy-Efficient Threshold Circuits for Comparison Functions (2012)
  • 著者名/発表者名: Kei Uchizawa and Xiao Zhou
  • 雑誌名: Interdisciplinary Information Sciences 巻: 18 号: 2 ページ: 161-166
  • DOI: 10.4036/iis.2012.161
  • NAID: 130002531676
  • ISSN: 1340-9050, 1347-6157
  • 査読あり
• [雑誌論文] Hitori Number (2012)
  • 著者名/発表者名: Akira Suzuki, Kei Uchizawa, Takeaki Uno
  • 雑誌名: Springer, Lecture Notes in Computer Science 巻: 7288 ページ: 334-345
  • DOI: 10.1007/978-3-642-30347-0_33
  • NAID: 130005990920
  • ISBN: 9783642303463, 9783642303470
  • 査読あり
• [雑誌論文] Energy and Fan-In of Threshold Circuits Computing Mod Functions (2011)
  • 著者名/発表者名: A. Suzuki, K. Uchizawa and X. Zhou
  • 雑誌名: Springer, Lecture Notes in Computer Science 巻: 6648 ページ: 154-163
  • DOI: 10.1007/978-3-642-20877-5_16
  • ISBN: 9783642208768, 9783642208775
  • 査読あり
• [雑誌論文] On the Rainbow Connectivity of Graphs: Complexity and FPT Algorithms (2011)
  • 著者名/発表者名: K. Uchizawa, T. Aoki, T. Ito, A. Suzuki, and X. Zhou
  • 雑誌名: Springer, Lecture Notes in Computer Science 巻: 6842 ページ: 86-97
  • DOI: 10.1007/978-3-642-22685-4_8
  • ISBN: 9783642226847, 9783642226854
  • 査読あり
• [雑誌論文] Bounds for Linear Decision trees via An Energy Complexity Argumant (2011)
  • 雑誌名: Springer, Lecture Notes in Computer Science 巻: 6907 ページ: 568-579
  • DOI: 10.1007/978-3-642-22993-0_51
  • ISBN: 9783642229923, 9783642229930
  • 査読あり
• [学会発表] Energy-efficient threshold circuits detecting global pattern in 1-dimentional arrays (2013)
  • 著者名/発表者名: Akira Suzuki, Kei Uchizawa, Xiao Zhou
  • 学会等名: LA Symposium 2012
• [学会発表] 関数P^n_D を計算するしきい値回路 (2013)
  • 著者名/発表者名: 八島 大樹, 内沢 啓, 周 暁
  • 学会等名: LA シンポジウム, 2012
• [学会発表] Computational complexity of counting output patterns of logic circuits (2013)
  • 著者名/発表者名: 内沢 啓
  • 学会等名: コンピュータサイエンス研究会
  • 発表場所: 東北大学
  • 招待講演
• [学会発表] Energy-efficient threshold circuits detecting global pattern in 1-dimentional arrays (2013)
  • 著者名/発表者名: Akira Suzuki, Kei Uchizawa, Xiao Zhou
  • 学会等名: 冬のLAシンポジウム 2012
  • 発表場所: 京都大学
• [学会発表] 関数PnDを計算するしきい値回路 (2013)
  • 著者名/発表者名: 八島 大樹，内沢 啓，周 暁
  • 学会等名: 冬のLAシンポジウム 2012
  • 発表場所: 京都大学
• [学会発表] Lower Bounds for Linear Decision Trees via An Energy Complexity Argument (2011)
  • 著者名/発表者名: Kei Uchizawa and Eiji Takimoto
  • 学会等名: 電子情報通信学会,情報・システムソサイエティ,コンピュテーション研究会
  • 発表場所: 函館市立図書館
  • 年月日: 2011-09-06
• [学会発表] Lower Bounds for Linear Decision Trees via An Energy Complexity Argument (2011)
  • 著者名/発表者名: 内沢 啓
  • 学会等名: 電子情報通信学会，情報・システムソサイエティ，コンピュテーション研究会
  • 発表場所: 函館市中央図書館