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2017 年度 実績報告書

デジタルマップの多彩な定常状態と過渡現象の解析:理論構築と工学的応用の基礎固め

研究課題

研究課題/領域番号 15K00350
研究機関法政大学

研究代表者

斉藤 利通  法政大学, 理工学部, 教授 (30178496)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
キーワードスパイキングニューロン / 進化計算
研究実績の概要

デジタルマップの動作解析、デジタル回路による実装、工学的応用に関して研究を進め、以下のような成果を得た。これらの成果は学術雑誌や国際会議に公表した。
1. デジタルマップの呈する周期系列の局所安定性と大域安定性に関する簡素な特徴量を提案した。周期系列が動画像などの情報と対応する場合、局所安定性は誤り訂正能力に対応し、大域的安定性は、偽記憶抑制に関係する。この特徴量を用いて典型的な例題の呈する周期解とその安定性を解析した。
2. 所望の周期系列を出力するデジタルマップを合成する簡素なアルゴリズムを構成した。このアルゴリズムは、進化計算で用いられる群知能を参考としており、エリート選択や突然変異を用いている。評価関数は、安定性解析のための特徴量などを参考にしている。例題として、周期系列の局所安定性、自己相関、相互相関、等を評価関数とする問題を考察した。精密な数値解析を行い、適当な規模のデジタルマップでは、所望の特性を低い計算コストで実現できることを確認した。
3. デジタルマップを実現するハードウエアとして、シフトレジスタに基づくデジタルスパイキングニューロンを考察し、同ニューロンが様々な安定周期系列を呈することを明らかにした。また、同ニューロンのリング結合系を提案し、同系が呈する様々な周期系列の多相同期現象の安定性を解析した。基本的な回路を設計し、Verilogシミュレーションを行い、FPGAで回路を実装して現象を確認した。

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2018 2017

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件、 オープンアクセス 5件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 4件)

  • [雑誌論文] A simple integrate-and-fire system and various super-stable periodic orbits2018

    • 著者名/発表者名
      Takahashi Risa、Saito Toshimichi
    • 雑誌名

      NOLTA, IEICE

      巻: 9 ページ: 11~23

    • DOI

      10.1587/nolta.9.11

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Basic feature quantities for analysis of periodic orbits in digital return maps2018

    • 著者名/発表者名
      Tada Naoki、Saito Toshimichi
    • 雑誌名

      NOLTA, IEICE

      巻: 9 ページ: 2~10

    • DOI

      10.1587/nolta.9.2

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Simple feature quantities for analysis of periodic orbits in dynamic binary neural networks2018

    • 著者名/発表者名
      Koyama Seitaro, Aoki Shunsuke, Saito Toshimichi
    • 雑誌名

      IEICE Trans. Fundamentals

      巻: E101-A ページ: 727~730

    • DOI

      10.1587/transfun.E101.A.727

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Stabilization of desired periodic orbits in dynamic binary neural networks2017

    • 著者名/発表者名
      Sato Ryuji、Saito Toshimichi
    • 雑誌名

      Neurocomputing

      巻: 248 ページ: 19~27

    • DOI

      10.1016/j.neucom.2016.10.084

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Realization of desired digital spike-trains by a simple evolutionary algorithm2017

    • 著者名/発表者名
      Saito Toshimichi、Yamaoka Kei、Hamaguchi Tomoki
    • 雑誌名

      NOLTA, IEICE

      巻: 8 ページ: 267~278

    • DOI

      10.1587/nolta.8.267

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Connection Sparsity versus Orbit Stability in Dynamic Binary Neural Networks2017

    • 著者名/発表者名
      Shunsuke Aoki, Ryuji Sato, Toshimichi Saito
    • 学会等名
      IJCNN
    • 国際学会
  • [学会発表] Implementation of Desired Digital Spike Maps in the Digital Spiking Neurons2017

    • 著者名/発表者名
      Uchida Hiroaki, Saito Toshimichi
    • 学会等名
      ICONIP
    • 国際学会
  • [学会発表] Stability of Periodic Orbits and Fault Tolerance in Dynamic Binary Neural Network2017

    • 著者名/発表者名
      Shunsuke Aoki, Toshimichi Saito
    • 学会等名
      ICONIP
    • 国際学会
  • [学会発表] Basic Analysis of Cellular Dynamic Binary Neural Networks2017

    • 著者名/発表者名
      Kazuma Makita, Takahiro Ozawa, Toshimichi Saito
    • 学会等名
      ICONIP
    • 国際学会

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公開日: 2018-12-17  

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