自己再構成非同期順序回路に基づく脳現象再現用ＶＬＳＩとその神経補綴への応用の基礎

• 研究課題/領域番号: 24700225
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 感性情報学・ソフトコンピューティング
• 研究機関: 京都産業大学 (2013-2014); 大阪大学 (2012)
• 研究代表者: 鳥飼 弘幸 京都産業大学, コンピュータ理工学部, 教授 (20318603)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円); 2014年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2013年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2012年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
• キーワード: 非同期順序回路 / 神経補綴 / VLIS / 非線形力学系 / 神経細胞モデル / 非同期セルオートマトン / 動的再構成VLSI

研究成果の概要

本研究は、低ハードウェアコストで実装が可能な人工神経系の合成方法の構築を目指している．非同期の状態遷移を有するデジタル回路（非同期状態遷移を有する順序回路）を用いた人工神経細胞モデルを提案し、同モデルが様々な神経細胞の非線形応答特性を再現できることを示した．また，従来の神経細胞モデルに比べて，提案モデルは低コスト（少トランジスタ数）でVLSI実装できることを示した．さらに，同モデルの結合系を提案し，従来の神経細胞結合系モデルに比べて，脳活動の再現能力が高いことを示した．

研究成果

• [雑誌論文] A Novel Cochlea Partition Model based on Asynchronous Bifurcation Processor (2015)
  • 著者名/発表者名: Hironori Ishimoto, Masato Izawa and Hiroyuki Torikai
  • 雑誌名: Nonlinear Theory and Its Applications, IEICE 巻: 6 ページ: 207-225
  • NAID: 130005064234
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Asynchronous Cellular Automaton Model of Spiral Ganglion Cell in the Mammalian Cochlea: Theoretical Analyses and FPGA Implementation (2015)
  • 著者名/発表者名: Masato Izawa and Hiroyuki Torikai
  • 雑誌名: IEICE Transactions on Fundamentals of Electronics, Communications and Computer Sciences 巻: E98.A 号: 2 ページ: 684-699
  • DOI: 10.1587/transfun.E98.A.684
  • NAID: 130004770941
  • ISSN: 0916-8508, 1745-1337
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Theoretical Analysis for Efficient Design of a Piecewise Constant Spiking Neuron Model (2014)
  • 著者名/発表者名: Yutaro Yamashita and Hiroyuki Torikai
  • 雑誌名: IEEE Transactions on Circuits and Systems II 巻: Volume:61, Issue: 1 号: 1 ページ: 54-58
  • DOI: 10.1109/tcsii.2013.2285982
  • 査読あり
• [雑誌論文] Bifurcation-based synthesis of asynchronous cellular automaton based neuron (2013)
  • 著者名/発表者名: Takashi Matsubara and Hiroyuki Torikai
  • 雑誌名: Nonlinear Theory and Its Applications, IEICE 巻: 4 号: 1 ページ: 111-126
  • DOI: 10.1587/nolta.4.111
  • NAID: 130003375407
  • ISSN: 2185-4106
  • 査読あり
• [雑誌論文] Neuron-like Responses and Bifurcations of a Generalized Asynchronous Sequential Logic Spiking Neuron Model (2012)
  • 著者名/発表者名: Takashi Matsubara and Hiroyuki Torikai
  • 雑誌名: IEICE Trans. Fundamentals 巻: Vol. E95-A, No. 8 ページ: 1317-1328
  • NAID: 10031126650
  • 査読あり
• [学会発表] Nonlinear filter characteristics from an asynchronous cellular automaton oscillator (2014)
  • 著者名/発表者名: Hironori Ishimoto, Masato Izawa, and Hiroyuki Torikai
  • 学会等名: International Symposium on Nonlinear Theory and its Applications
  • 発表場所: Luzern, Switzerland
  • 年月日: 2014-09-14 – 2014-09-18
  • 招待講演
• [学会発表] Hybrid dynamical system perspective of asynchronous cellular automaton neuron model (2014)
  • 著者名/発表者名: Naoki Shimada and Hiroyuki Torikai
  • 学会等名: International Symposium on Nonlinear Theory and its Applications
  • 発表場所: Luzern, Switzerland
  • 年月日: 2014-09-14 – 2014-09-18
  • 招待講演
• [学会発表] Nonlinear responses of an asynchronous cellular automaton model of spiral ganglion cells (2014)
  • 著者名/発表者名: Masato Izawa and Hiroyuki Torikai
  • 学会等名: IEEE-INNS International Joint Conference on Neural Networks
  • 発表場所: Beijing, China
  • 年月日: 2014-07-06 – 2014-07-11
• [学会発表] A Nonlinear Model of fMRI BOLD Signal Including the Trend Component (2014)
  • 著者名/発表者名: Takashi Matsubara, Hiroyuki Torikai, Tetsuya Shimokawa, Kenji Leibnitz and Ferdinand Peper
  • 学会等名: IEEE-INNS International Joint Conference on Neural Networks
  • 発表場所: Beijing, China
  • 年月日: 2014-07-06 – 2014-07-11
• [学会発表] Reproduction of Forward and Backward Propagations on Dendrites by Multi-compartment Asynchronous Cell Automaton Neuron (2014)
  • 著者名/発表者名: Naoki Shimada and Hiroyuki Torikai
  • 学会等名: IEEE-INNS International Joint Conference on Neural Networks
  • 発表場所: Beijing, China
  • 年月日: 2014-07-06 – 2014-07-11
• [学会発表] A Novel Reservoir Network of Asynchronous Cellular Automaton based Neurons for MIMO Neural System Reproduction (2013)
  • 著者名/発表者名: Takashi Matsubara and Hiroyuki Torikai
  • 学会等名: IEEE-INNS International Joint Conference on Neural Networks
  • 発表場所: Dallas, USA
• [学会発表] Bifurcation-based learning of a PWC spiking neuron model (2012)
  • 著者名/発表者名: Yutaro Yamashita and Hiroyuki Torikai
  • 学会等名: International Symposium on Nonlinear Theory and its Applications
  • 発表場所: Palma, Spain