高周波キャリアを有する信号を非線形に適応処理するニューロ・チップの基礎的研究

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13835002
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 廣瀬 明 東京大学, 大学院・新領域創成科学研究所, 助教授 (70199115)
• キーワード: リカレント・ニューラルネットワーク / 等遅延性 / 電圧対称性 / アナログ回路 / 連想記憶 / 想起特性

研究概要

ニューラルネットワークは、高周波応用の超高速動作あるいはインターフェイスの超並列動作などの場面では、アナログ・ハードウエア(しかもパルスによらない)によって実現されることが必須となる。ところが従来、アナログ・ニューロはその動作が雑音(主として結合荷重精度の不足やドリフト)のために不安定であるとされ、敬遠されてきた。また多層またはリカレント結合ネットワークの高周波における遅延不安定性、ひずみや雑音の性質も明らかではなかった。本研究は、これらを明らかにすることにより、真にハードウエア・ニューラルネットワークが構築され有用に用いられるための指針を得ようとするものである。ディスクリート部品による回路およびVDECカスタムチップによる回路に対する計測を進めた。その結果、ニューロン・ユニットの回路構成およびシナプス抵抗の電圧対称性および遅延対称性が、ニューラルネットワーク動作に極めて大きな影響を及ぼすことが明らかになった。また対称性の改善されたアナログ・ニューラルネットワークをVDECで試作し、評価を行った。これは対称性の良い荷重抵抗とニューロン回路を新たに発案し、それらを組みこんだものである。想起の誤り率を計測したところ、対称性・等遅延性に特に注意を払わない回路構成に比べて誤り率が大きく減少することが確認され、提案回路の有効性が実証された。

研究成果

• [文献書誌] A.Hirose, K.Nakazawa: "Analog continuous-time recurrent decision circuit with high signal-voltage symmetry and delay-time equality"Int'l Symp. on Circuits and Systems (ISCAS) 2003. (to be presented).
• [文献書誌] S.Kawata, A.Hirose: "Coherent lightwave associative memory system that possesses a carrier-frequency-controlled behavior"Optical Engineering. (in press).
• [文献書誌] A.Hirose S.Kawata: "Recent progress in coherent lightwave neural systems"Int'l Conf. on Neural Information Process. (ICONIP) 2002. Proc.III. 1074-1078 (2002)
• [文献書誌] A.B.Suksmono, A.Hirose: "Adaptive noise reduction of InSAR image based on complex-valued MRF model and its application to phase unwrapping problem"IEEE Trans. on Geoscience and Remote Sensing. 40,3. 699-709 (2002)
• [文献書誌] A.B.Suksmono, A.Hirose: "Interferometric SAR image restoration using Monte-Carlo Metropolis method"IEEE Trans. on Signal Processing. 50,2. 290-298 (2002)
• [文献書誌] A.B.Suksmono, A.Hirose: "InSAR image restoration by using stochastic complex-valued neural network"Int'l Conf. on Knowledge-based Engineering Systems (KES) 2002. Proc.. 643-647 (2002)
• [文献書誌] A.Hirose, D.Ishimaru: "Context-dependent behavior of coherent neural systems based on self-organizing mapping of carrier frequency values"Int'l Conf. on Knowledge-based Engineering Systems (KES) 2002. Proc.. 638-642 (2002)
• [文献書誌] A.Hirose, T.Nagashima: "Predictive self-organizing map for vector quantization of migratory signals"Int'l Conf. on Artificial Neural Networks (ICANN). Proc.. 884-889 (2002)
• [文献書誌] S.Kawata, A.Hirose: "Coherent lightwave associative memory system that possesses a carrier-frequency-controlled behavior"Int'l Conf. on Optics in Computing (OC) 2002. Proc.. 35-38 (2002)
• [文献書誌] A.Hirose (ed.): "World Scientific"Complex-valued Neural Networks Theories and Applications(in press). (2002)
• [文献書誌] S.Kawata, A.Hirose: "in "Complex-valued Neural Networks : Theories and Applications," (A.Hirose, ed.) World Scientific"Coherent lightwave neural network systems(in press). (2002)
• [文献書誌] A.B.Suksmono, A.Hirose: "in "Complex-valued Neural Networks : Theories and Applications," (A.Hirose, ed.) World Scientific"Adaptive processing of interferometric radar images(in press). (2002)