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2015 年度 実施状況報告書

ニューロンCMOS回路を用いた連想メモリに関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 15K06032
研究機関東海大学

研究代表者

藤本 邦昭  東海大学, 基盤工学部, 教授 (60229044)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
キーワード連想メモリ / 集積回路 / ハミング距離 / マンハッタン距離 / 類似検索 / 一致検索
研究実績の概要

連想メモリは、入力データと記憶した参照パターンを比較し、一致または類似する参照パターンを検索し出力するメモリであり、画像認識、音声認識など様々な領域での応用が期待されている。その記憶方式はアドレスを使用せず人間の記憶方式に類似している。そこで、我々は神経細胞に似た特性を持つニューロンCMOSインバータを用いれば、簡単な構成の連想メモリが実現できるのではないかと考えて本研究に着手し、2015年度において以下の研究成果を得ることができた。
(1)ニューロンCMOSインバータを用いて、一致および最小ハミング距離のデータが検索可能な連想メモリ(8ビット、32ワード)をローム株式会社0.18μmCMOSプロセスを用いて集積化し、実チップを用いた実験によりその性能を評価した。なお、レイアウト面積は1800μm×250μmであった。
(2)ハミング距離が一定範囲内のデータを検索可能な連想メモリ(64ビット、64ワード)を提案し、ローム株式会社0.18μmCMOSプロセスを用いて集積化した。
(3)カラー画像などの類似度の指標にはハミング距離ではなくマンハッタン距離を用いることが多い。そこで、マンハッタン距離をデータの類似度の指標とする連想メモリを提案し、その動作を電子回路シミュレータHSPICEを用いたシミュレーションにより確認した。
また、2015年度は、ローム株式会社0.18μmCMOSプロセスを用いて集積化を行ったが、2016年度には、最先端プロセスである28nmCMOSプロセスにより集積化を行いたいと考えており、そのための設計環境を整えた。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

当初は連想メモリに必要な基本回路の集積化のみを行う予定であったが、連想メモリ全体の集積化を行い、実チップを用いた実験によりその有効性を確認することができ、その成果は論文誌に掲載された。また、28nmCMOSプロセスにより集積回路を設計するための環境を整えることができた。

今後の研究の推進方策

2015度に28nmCMOSプロセスの設計環境を整えることができたので、2016年度はこのプロセスを用いて連想メモリを集積化し、実チップを用いた実験により性能を評価したい。

次年度使用額が生じた理由

当初、集積回路の試作を予定していたが、集積回路設計環境の構築に時間がかかり、集積回路の試作を行うことができなかったため次年度使用額が生じた。

次年度使用額の使用計画

熊本地震で、本研究に使用してた集積回路設計用のワークステーションが破損し使うことができなくなったので60万円程度のワークステーションを購入したい。また、集積回路の試作費に30万円、国際会議用の外国旅費に30万円、資料収集のための国内旅費に10万円(5万×2回)、人件費として30万円の使用を予定している。

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2016 2015

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 2件) 学会・シンポジウム開催 (1件)

  • [雑誌論文] ニューロンCMOSインバータを用いた最小ハミング距離検索連想メモリ2016

    • 著者名/発表者名
      原田裕二郎、藤本邦昭、福原雅朗、吉田正廣
    • 雑誌名

      電気学会論文誌C

      巻: 136 ページ: 36-42

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 分周比に依存しないデューティ比50%の可変分周器とそのPLLへの応用2016

    • 著者名/発表者名
      原田裕二郎、矢原充敏、松本欣也、藤本邦昭
    • 雑誌名

      電気学会論文誌C

      巻: 136 ページ: 2-7

    • 査読あり
  • [学会発表] Proposal of a Hamming Distance Search CAM with Neuron CMOS A/D Converters2016

    • 著者名/発表者名
      Masaaki Fukuhara、Makoto Urakami、Sho Hayakawa、Akihiro Ueda、Yujiro Harada、Kuniaki Fujimoto、Masahiro Yoshida
    • 学会等名
      ICEIT2016(2016 International Conference on Engineering and Information Technology)
    • 発表場所
      Cebu City Marriott Hotel セブ(フィリピン)
    • 年月日
      2016-01-19 – 2016-01-21
    • 国際学会
  • [学会発表] ニューロンCMOSインバータを用いた範囲内ハミング距離検索回路2015

    • 著者名/発表者名
      原田裕二郎、藤本邦昭
    • 学会等名
      第17回日本知能情報ファジィ学会九州支部学術講演会
    • 発表場所
      東海大学熊本校舎
    • 年月日
      2015-12-12
  • [学会発表] ニューロンCMOSインバータを用いた直列型A/D変換回路2015

    • 著者名/発表者名
      原田裕二郎、藤本邦昭
    • 学会等名
      バイオメディカル・ファジィ・システム学会第28回年次大会
    • 発表場所
      東海大学熊本校舎
    • 年月日
      2015-11-21 – 2015-11-22
  • [学会発表] ニューロンCMOSインバータを用いた連想メモリ2015

    • 著者名/発表者名
      原田裕二郎、藤本邦昭
    • 学会等名
      電子情報通信学会九州支部学生会講演会
    • 発表場所
      福岡大学
    • 年月日
      2015-09-04
  • [学会発表] A Minimum Manhattan Distance Retrieving Circuit Using Neuron CMOS Inverters2015

    • 著者名/発表者名
      Yujiro Harada、Kuniaki Fujimoto、Kei Eguchi、Masaaki Fukuhara、Masahiro Yoshida
    • 学会等名
      ICACTE 2015(8th International Conference on Advanced Computer Theory and Engineering)
    • 発表場所
      Ramada Hotel Berlin Alexanderplatz ベルリン(ドイツ)
    • 年月日
      2015-08-13 – 2015-08-14
    • 国際学会
  • [学会・シンポジウム開催] ICACTE 2015(8th International Conference on Advanced Computer Theory and Engineering)2015

    • 発表場所
      Ramada Hotel Berlin Alexanderplatz ベルリン(ドイツ)
    • 年月日
      2015-08-10 – 2015-08-16

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公開日: 2017-01-06  

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