Beyond-Binary Computingに関する研究

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11480058
• 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, 講師 (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: ハードウェアアルゴリズム / 集積回路 / 算術演算アルゴリズム / データパス / 多値論理 / 集合論理 / 分子コンピュータ / バイオコンピュータ

研究概要

平成13年度は,交付申請書の項目【A】(8160)16【C】に対応して,以下の成果を得た.
1.非2進数系に基づく各種算術演算データパスの総合的評価を行い,冗長多進数演算アルゴリズムの採用により,演算時間を約30%(8160)1640%程度減少することが可能であるとともに,数系を演算データに応じて最適化することにより,消費電力と配線の複雑さを大幅に減少できることを示した.さらに,上記のような新しいアルゴリズムと多値集積回路技術の相乗効果による高性熊化の可能性を実証するために,SD数系と多値双方向電流モード回路技術を用いたフィールドプログラマプルディジタルフィルタを設計・試作し,多値集積回路技術によりチップ面積をほぼ半減できることを見出した.これと並行して,非2進数系に基づく超高速算術演算システムの自動設計を可能にする新しいCAD技術として,進化的グラフ生成手法(EGG)に基づく回路合成システムを提案し,その有効性をSW数乗算器および多値双方向電流モード回路の合成を通して確認した.
2.本研究で見出された2値および多値CDMA方式に基づくチップ内・チップ間通信技術の特質を総合的に評価するとともに,有効な応用分野について検討した.これにより,将来の実用化に向けた技術課題を明らかにした.
3.酵素トランジスタなどの人工触媒素子を模擬する64個のマイクロ電極を集積化した2次元マイクロ電極アレーを試作し,8個のマイクロ電極を同時制御することにより人工的な2次元の反応拡散場を創出することに成功した.現在,64個すべての電極を同時制御可能なシステムを構築しつつある.さらに,人工的な反応拡散場のパターン形成能力を利用した新しい信号処理の基本モデルとして,ディジタル反応拡散システム(DRDS)を提案した.

研究成果

• [文献書誌] Toshiki Terasaki: "Evolutionary Synthesis of Bit-serial Arithmetic Circuits"情報処理学会論文誌. 42.4. 975-982 (2001)
• [文献書誌] Naofumi Homma: "Evolutionary Graph Generation System with Transmigration Capability for Arithmetic Circuit Design"Proceedings of the IEEE International Symposium on Circuits and Systems. V-171-V-174 (2001)
• [文献書誌] Masahiko hiratsuka: "A Model of Reaction-Diffusion Cellular Automata for Massively Parallel Molecular Computing"Proceedings of the 31st IEEE International Symposium on Multiple-Valued Logic. 247-252 (2001)
• [文献書誌] Masanori Natsui: "Synthesis of Multiple-Valued Arithmetic Circuits Using Evolutionary Graph Generation"Proceedings of the 31st IEEE International Symposium on Multiple-Valued Logic. 253-258 (2001)
• [文献書誌] Masanori Natsui: "Evolutionary graph generation with terminal-color constraint for heterogeneous circuit synthesis"Electronics Letters. 37・13. 808-810 (2001)
• [文献書誌] Koichi Ito: "Digital Reaction-Diffusion System --A Foundation of Bio-Inspired Texture Image Processing--"IEICE Transactions on Fundamentals of Electronics, Communications and Computer Sciences. E84・A・8. 1909-1918 (2001)
• [文献書誌] Jun Sakiyama: "Counter Tree Diagrams for Fast Addition Algorithms"Proceedings of the Second Korea-Japan Joint Symposium on Multiple-Valued Logic. 36-39 (2001)
• [文献書誌] Masahiro Sekine: "Formal Definition of the Functional Verification Procedure for Arithmetic Description Language : ARITH"Proceedings of the Second Korea-Japan Joint Symposium on Multiple-Valued Logic. 162-165 (2001)
• [文献書誌] Dingjun Chen: "Distributed Evolutionary Design of Constant-Coefficient Multipliers"Proceedings of the 8th IEEE International Conference on Electronics, Circuits and Systems. 1. 249-252 (2001)
• [文献書誌] Dingjun Chen: "Design of Constant-Coefficient Multipliers"Proceedings of the 4th International Conference on ASIC. 416-419 (2001)
• [文献書誌] Koichi Ito: "Digital Reaction -Diffusion System and Its Application"Proceedings of the 2001 International Symposium on Nonlinear Theory and its Applications. 1. 99-102 (2001)
• [文献書誌] Hiroyuki Morimitsu: "Experimental Observation of Active Wave Propagation in Reaction -Diffusion Cellular Automata"Proceedings of the 2001 International Symposium on Nonlinear Theory and its Applications. 2. 517-520 (2001)
• [文献書誌] Takafumi Aoki: "Design of High-Radix VLSI Dividers without Quotient Selection Tables"IEICE Transactions on Fundamentals of Electronics, Communications and Computer Sciences. E84・A・11. 2623-2631 (2001)
• [文献書誌] Masanori Natsui: "Evolutionary Graph Generation System with Terminal-Color Constraint --An Application to Multiple -Valued Logic Circuit Synthesis--"IEICE Transactions on Fundamentals of Electronics, Communications and Computer Sciences. E84・A・11. 2808-2810 (2001)
• [文献書誌] Dingjun Chen: "Pragmatic method for the design of fast constant-coefficient combinational multipliers"IEE Proceedings --Computers and Digital Techniques. 148・6. 196-206 (2001)
• [文献書誌] Masahiko Hiratsuka: "Implementation of Reaction-Diffusion Cellular Automata"IEEE Transactions on Circuits and Systems --I : Fundamental Theory and Applications. 49・1. 10-16 (2002)
• [文献書誌] Dingjun Chen: "Parallel Evolutionary Design of Constant-Coefficient Multipliers"IEICE Transactions on Fundamentals of Electronics, Communications and Computer Sciences. E85・A・2. 508-512 (2002)