Beyond-Binary Computingの新展開

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 14380130
• 研究機関: 東北工業大学
• 研究代表者: 樋口 龍雄 東北工業大学, 工学部・電子工学科, 教授 (20005317)
• 研究分担者: 青木 孝文 東北大学, 大学院・情報科学研究科, 教授 (80241529)
• キーワード: ハードウェアアルゴリズム / ハードウェア記述言語 / 集積回路 / 多値論理 / 算術演算回路 / 進化的計算 / 画像照合 / 分子コンピューティング

研究概要

平成15年度は,交付申請書の項目[A]〜[D]に対応して,以下の成果を得た.
1.平成14年度で定義した仕様にしたがって,算術アルゴリズム記述言語(Arithmetic Description Language)"ARITH"の第1バージョンを実装した.実装したARITHは,各種加算器,加算器ネットワーク,乗算器,積和演算器およびそれらの複合データパスの記述と検証が可能である.システムのテストを行うとともに形式検証の実行時間や信頼性などの評価を行った.また,超高速演算アルゴリズムのライブラリ構築に向けて,本研究グループで提案する進化的グラフ生成システムEGGを用いた非2進数ハードウェアアルゴリズムの合成を試みた.
2.平成14年度に検討した多値双方向電流モードの論理ゲートを用いて,多値双方向電流モード回路を試作した.具体的には,ディジタル信号処理向け多値論理FPGAなどを設計・試作し,2値論理VLSIによる設計との比較ならびに性能評価を行った.
3.上記ハードウェアアルゴリズムの応用分野として,複数の低解像度画像を統合して高解像度画像を生成する超解像イメージング技術を検討した.
4.各種の非線形結合振動子系を実現する人工触媒ネットワークを設計し,試作したマイクロ電極アレーを用いて動作を確認した.平成15年度は,特に,FitzHugh-南雲方程式に代表される興奮場の反応拡散ダイナミクスを電極アレー上で再現し,BZ反応のような動的に伝搬する化学反応波の発生を確認した.

研究成果

• [文献書誌] Masahiko Hiratsuka: "Implementation of a Redox Microarray : An Experimental Model for Future Nanoscale Biomolecular Computing Using Integrated Circuits"IEE Proceedings -- Nanobiotechnology. 150・1. 9-14 (2003)
• [文献書誌] Koichi Ito: "Fingerprint Restoration Using Digital Reaction-Diffusion System and Its Evaluation"IEICE Transactions on Fundamentals of Electronics, Communications and Computer Sciences. E86-A・8. 1916-1924 (2003)
• [文献書誌] Kenji Takita: "High-Accuracy Subpixel Image Registration Based on Phase-Only Correlation"IEICE Transactions on Fundamentals of Electronics, Communications_and Computer Sciences. E86-A・8. 1925-1934 (2003)
• [文献書誌] Katsuhiko Degawa: "Design of a Field-Programmable Digital Filter Chip Using Multiple-Valued Current-Mode Logic"IEICE Transactions on Fundamentals of Electronics, Communications and Computer Sciences. E86-A・8. 2001-2010 (2003)
• [文献書誌] Jun Sakiyama: "Counter Tree Diagrams : A Unified Framework for Analyzing Fast Addition Algorithms"IEICE Transactions on Fundamentals of Electronics, Communications and Computer Sciences. E86-A・12. 3009-3019 (2003)
• [文献書誌] Takafumi Aoki: "Evolutionary Synthesis of Arithmetic Circuit Structures"Artificial Intelligence Review. 20・3-4. 199-232 (2003)
• [文献書誌] Koichi Ito: "A Fingerprint Matching Algorithm Using Phase-Only Correlation"IEICE Transactions on Fundamentals of Electronics, Communications and Computer Sciences. E87-A・3. 682-691 (2004)
• [文献書誌] Jun Sakiyama: "Counter Tree Diagrams for Design and Analysis of Fast Addition Algorithms"Proceedings of the 33rd IEEE International Symposium on Multiple-Valued Logic. 91-98 (2003)
• [文献書誌] Katsuhiko Degawa: "A Field-Programmable Digital Filter Chip Using Multiple-Valued Current-Mode Logic"Proceedings of the 33rd IEEE International Symposium on Multiple-Valued Logic. 213-220 (2003)
• [文献書誌] Koichi Ito: "Design of a Digital Reaction-Diffusion System for Restoring Blurred Fingerprint Images"Proceedings of the 2003 IEEE International Symposium on Circuits and Systems. IV-77-IV-80 (2003)
• [文献書誌] Naofumi Homma: "A Framework of Evolutionary Graph Generation System and Its Application to Circuit Synthesis"Proceedings of the 2003 IEEE International Symposium on Circuits and Systems. V-201-V-204 (2003)
• [文献書誌] Kenji Takita: "A Sub-Pixel Image Matching Technique Using Phase-Only Correlation and Its Application"Proceedings of the 1st Student-Organizing International Mini-Conference on Information Electronics System. 278-282 (2003)
• [文献書誌] Koichi Ito: "Digital Reaction-Diffusion System and Its Application to Bio-Inspired Texture Image Processing"Proceedings of the 1st Student-Organizing International Mini-Conference on Information Electronics System. 283-287 (2003)
• [文献書誌] Masanori Natsui: "Evolutionary Graph Generation System and Its Application to MOS Current Mirror Synthesis"Proceedings of 2003 International Symposium on Intelligent Signal Processing and Communication Systems. 747-752 (2003)
• [文献書誌] Naofumi Homma: "VLSI Circuit Design Using an Object-Oriented Framework of Evolutionary Graph Generation System"Proceedings of 2003 Congress on Evolutionary Computation. 115-122 (2003)