大規模非同期パルス伝搬ネットワークの実現とその計算原理の解析及び応用の研究

1997 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 09044183
• 研究機関: 東京電機大学
• 研究代表者: 堀尾 喜彦 東京電機大学, 工学部, 助教授 (60199544)
• 研究分担者: SUYAMA Ken コロンビア大学, 電気工学科, 助教授 ; 合原 一幸 東京大学, 工学部, 助教授 (40167218)
• キーワード: ニューラルネットワーク / 能のモデル / 時空間情報処理 / アナログ情報処理 / 動的セルアセンブリ

研究概要

本研究は大規模な非同期パルス伝搬ネットワークの時空間的な振る舞いを調べると共に,そのダイナミクスを情報理論的,脳計算論的および非線形力学的に解析し,さらにそれを工学的に応用するための基礎研究を行う事が目的である.そのため今年度は以下の点について研究を行った.
1.集積回路化を可能なパルス伝搬ニューロンモデルの提案:本来無限小のパルス幅を有限に拡張することにより集積回路化を可能とした,新たなパルス伝搬ニューラルネットワークモデルを提案した.このモデルを用いた計算機実験を行い,モデルニューロンの基本特性やネットワークの情報処理能力を調べた.その結果,ニューロンの内部状態の値と出力パルスの時間間隔が,共にカオス的な複雑な挙動を示すことが明らかとなった.さらにこのニューロン多数から成るネットワークは,機能的結合によって構成される動的なセルアセンブリにより,入力パルス列の時空間情報の処理が可能であることも確かめられた.
2.提案したニューロンモデルの集積回路化:上記モデルを,電圧モード及び電流モードの非同期アナログ技術を用いて集積回路化するため,基本データを収集する目的で簡単化したニューロン回路と連続時間遅延がプログラマブルに実現可能なシナプス回路のプロトタイプチップを設計した.さらに,これらを1.2μm CMOS半導体技術を用いて実際に製造した.製造したチップの試験結果より,大規模なネットワークを構成するために必要な基礎データを得ることができた.これらを元に,現在,中規模なテストシステムの設計を行っている.

研究成果

• [文献書誌] M.Hanagata and Y.Horio: "A modified asynchronous chaotic neural network model for VLSI implementation" Proc.of Int.Symp.on Circuits and Systems. 1. 657-661 (1997)
• [文献書誌] M.Hanagata and Y.Horio: "An asynchronous pulse neural network model with finite pulse width for VLSI implementation" Proc.of Int.Conf.on Neural Inf.Proc.and Intelligent Inf.Syst.1. 26-29 (1997)
• [文献書誌] M.Hanagata and Y.Horio: "A modified asynchronous pulse neural network model for VLSI implementation" Proc.of Int.Symp.on Nonlinear Theory and Its Applications. 2. 849-852 (1997)
• [文献書誌] K.Yasuda M.Hanagata R.Kasahara and Y.Horio: "Analog circuit implementation of asynchronous pulse neural network model" Proc.of Int Symp.on Nonlinear Theory and Its Applications. 2. 853-856 (1997)
• [文献書誌] Y.Horio M.Hanagata and H.Yasuda: "An asynchronous pulse neural network model and its analog circuit implementation" Proc.of Int.Symp.on Artificial Life and Robotics. 1. 336-341 (1998)
• [文献書誌] 花形 満, 梶尾 喜彦, 合原 一幸: "VLSI化を目的とした非同期パルスニューラルネットワークモデル" 電子情報通信学会技術報告. 97,530. 29-35 (1998)