協調型共生進化ハードウェアとその応用

1998 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 10650375
• 研究機関: 会津大学
• 研究代表者: 齋藤 和之 会津大学, コンピュータ理工学部, 教授 (60254083)
• 研究分担者: 黒田 研一 会津大学, コンピュータ理工学部, 教授 ; HAMMAMI Omma 会津大学, コンピュータ理工学部, 助教授 ; 趙 強福 会津大学, コンピュータ理工学部, 助教授
• キーワード: 進化的アルゴリズム / ニューラルネットワーク / CCEA / FPGA

研究概要

協調型共生進化アルゴリズム(CCEA)のハードウェア化への準備段階として、今年度はアルテラ社大学プログラムへ応募し、UP1ボードを利用した設計環境の整備を進めニューロプロセッサの試作を行った。特にその中心部となる積和演算回路の精度と処理速度を向上するための必要条件について考察した。その結果を基にして、来年度は10万ゲート規模のFPGAをターゲットに設計を進め、共生進化可能なニューラルネットワークの実装を図る。
一方、CCEA自体は計算量が大きいため、計算条件を分析し、計算環境の違いによるパフォーマンスへの影響などを理解するために、我々はUnix WS,Windows PCなどの異なるコンピュータ上でCCEAプログラムを実行し、パフォーマンスに関連する重要なハードウェアイベント(キャッシュミス、TLBs、実行命令及びそのタイプなど)を解析した。そこからCCEAの概念や、仕様をさらに洗練させ、ハードウェア化する際に有用な結果を得ている。例えば、ロード/ストア命令数の解析からホスト計算機とFPGAプラットフォーム間の通信帯域幅をPCIバスにより改善することが可能であることが分かった。これらの解析結果はCCEAシステムのハードウェア・ソフトウェア共同設計的な手法を規定する際にも有用なものである。これらの結果を基にして、来年度からCCEAのハードウェア化を図りたい。

研究成果

• [文献書誌] Qiangfu Zhao: "Co-evolutionary learning of neural networks" Journal of Intelligent & Fuzzy Systems. 6. 83-90 (1998)
• [文献書誌] M.Shirasaka,Q.Zhao, O.Hammami,K.Kuroda,and K.Saito: "Automatic Design of Binary Decision Trees based on Genetic Programming" Proc. of the Asia Pacific Conference on Simulated Evolution and Learning(SEAL98),,July 24-27,1998,Canberra,Australia. (1999)
• [文献書誌] Mitsuyoshi Shirasaka: "Automatic Design of Binary Decision Trees based on GP" Mater Thesis of the University of Aizu,1998. (1999)
• [文献書誌] Daisuke Suzuki: "Hardware Design Proposals of SOM Using FPGA Technology" Mater Thesis of the University of Aizu,1998. (1999)
• [文献書誌] Fumiaki Okuya: "Implementation of a high speed circuit for weighted-sum using VHDL" Graduation Thesis of the University of Aizu, 1998. (1999)
• [文献書誌] Atsumu Oshimo: "Implementation of a neuron processor using VHDL" Graduation Thesis of the University of Aizu,1998. (1999)