集合論理に基づく超並列コンピューティングに関する研究

1997 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 08458058
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 樋口 龍雄 東北大学, 大学院・情報科学研究科, 教授 (20005317)
• 研究分担者: 弓仲 康史 群馬大学, 工学部, 助手 (30272272) ; 青木 孝文 東北大学, 大学院・情報科学研究科, 助教授 (80241529)
• キーワード: 多値論理 / 集合論理 / 論理回路 / 集積回路 / 光電子集積回路 / 分子素子 / 分子コンピューティング

研究概要

平成9年度は,それぞれの多重コンピューティング方式に関して,具体的な応用システムの設計を行い,その有効性を検討した.
1.「多値集積システム」:非2進数系/多進数系に基づく各種算術演算回路(高基数除算回路,高基数CORDIC演算回路,画像認識用再構成型算術演算回路)について,まず通常の2値論理回路に基づく設計を行った.その結果,アルゴリズムの多進数化により,大幅な演算latencyの消滅が達成されることが確認された.
2.「周波数多重化集積システム」:正弦波および直交ディジタル系列を情報担体とする完全並列型ニューラルネットワークを設計した結果,直交ディジタル系列を信号キャリアとするほうが,コンパクト性と高速性に優れることが判明した.今後,符号分割多重化方式による完全並列型ニューラルネットワークの実現を検討する必要がある.
3.「符号多重化集積システム」:M系列と呼ばれる擬似ランダム系列を情報担体とする基本的な集合論理回路を1.5μmCMOS技術により設計した.この結果,配線を増加させずに並列処理が可能であるとともに,M系列の擬似ランダム性による高信頼化が可能であることを確認した.
4.「多波長光電子集積システム」:MCMマルチプロセッサ用多波長光インタコネクションネットワークの設計手法を確立するとともに,その実現の鍵となる波長検出ICを傾斜推積型誘電体多層膜フィルタを用いて実験的に試作した.今後,使用可能な波長数等に関して定量的評価を行う必要がある.
5.「分子コンピューティングシステム」:電気化学的手法に基づく酵素トランジスタの基礎実験を行い,酵素トランジスタが原理的に可能であることを確認した.

研究成果

• [文献書誌] Y.Yuminaka: "Wave-parallel neural networks using orthogonal sequences" IEE Electronics Letters. 33・8. 690-691 (1997)
• [文献書誌] M.Hiratsuka: "Enzyme transistor circuits for biomolecular computing" Proc.of the 27th IEEE lnt'l Symp.on Multiple-Valued Logic. 47-52 (1997)
• [文献書誌] T.Aoki: "Real/Complex Reconfigurable Arithmetic Using Redundant Complex Number Systems" Proc.of the 13th IEEE Symposium on Computer Arithmetic. 200-207 (1997)
• [文献書誌] T.Aoki: "Design and Analysis of Multiwave Interconnection Networks for MCM-Based Parallei Processing" IEICE Transactions on Electronics. E80-C・7. 935-940 (1997)
• [文献書誌] 青木孝文: "冗長複素数系に基づく実数/複素数再構成型算術演算回路の構成" 電子情報通信学会論文誌D-1. J80-D-1・8. 674-682 (1997)
• [文献書誌] T.Aoki: "High-Radix CORDIC Algorithms for VLSI Signal Processing" Proc.of the 1997 IEEE Workshop on Signal-Processing Systems. 183-192 (1997)