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2004 年度 実績報告書

大規模物理カオス結合系による実数コンピューティングの構成論的研究と応用

研究課題

研究課題/領域番号 16300072
研究種目

基盤研究(B)

研究機関東京電機大学

研究代表者

堀尾 喜彦  東京電機大学, 工学部, 教授 (60199544)

研究分担者 安達 雅春  東京電機大学, 工学部, 助教授 (20312035)
池口 徹  埼玉大学, 大学院・理工学研究科, 助教授 (30222863)
キーワードカオス / 実数計算 / アナログ非線形回路 / 組み合わせ最適化問題 / 複雑系 / ニューラルネットワーク
研究概要

大規模カオス結合系による実数計算を実現するため、アナログ集積回路技術を用いてカオスニューロコンピュータプロトタイプを製作した。実数の複雑さによる計算過程を観測するため、動的連想記憶による実験を行った。その結果、高次元カオスの典型的な挙動であるカオス的遍歴現象を確認した。この遍歴現象の応用として、ステムにより二次割り当て問題を解き、良好な結果を得た。その際、ニューロンの内部状態のアナログ値を観測し、カオスダイナミクスと計算能力について検討した。最適化問題は産業応用上重要であるため、別途、高速で小型のスイッチト・カレントカオスニューロン集積回路でヒューリスティックを駆動するシステムを開発し、二次割り当て問題の最適解がコンスタントに求められるようになった。
次に、動的連想記憶の複雑なメカニズムの解明を試みた。カオスニューラルネットワークにおける記憶パターンの非周期的な想起現象がどのような機構で維持されているかについて、ネットワークの構成素子の出力の統計量に注目して解析を行った。具体的には、経験的ヒストグラム、自己相関関数、相互相関関数の3種類の統計量の一部または全部を保存するサロゲートデータでネットワーク内の一部のニューロンを代替させた場合について、計算機実験を行った。その結果、相互相関関数も非周期的な想起状態の維持に一定の役割を果たしていることが判明した。
さらに、非線形アナログ計算アルゴリズムの有効性を種々の組み合わせ最適化問題に対して検討した。局所探索法をカオスダイナミクスが制御するアルゴリズムについて、探索空間の縮小化の検討を行った。また、ゲノム情報学において重要な課題であるモチーフ抽出問題に対する適用を行い、カオス探索法が有効であることを大量の数値実験により行った。さらに、構築法の一種であるアントシステム法にカオスダイナミクス導入した新たなアルゴリズムを提案した。

  • 研究成果

    (34件)

すべて 2005 2004

すべて 雑誌論文 (34件)

  • [雑誌論文] An asynchronous spiking chaotic neuron integrated circuit2005

    • 著者名/発表者名
      Y.Horio, T.Taniguchi, K.Aihara
    • 雑誌名

      Neurocomuting 64

      ページ: 447-472

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [雑誌論文] Comparisons Among Statistics of Chaotic Associative Dynamics Using Surrogate Neurons2005

    • 著者名/発表者名
      Masaharu ADACHI
    • 雑誌名

      Proc.of 2005 RISP International Workshop on Nonlinear Circuit and Signal Processing

      ページ: 259-262

  • [雑誌論文] Combinatorial Optimization with Chaotic Dynamics2005

    • 著者名/発表者名
      Tohru Ikeguchi
    • 雑誌名

      Proceedings of the 2005 RISP International Workshop on Nonlinear Circuits and Signal Processing

      ページ: 263-266

  • [雑誌論文] Transition from Random to Small-World Neural Networks by STDP Learning Rule2005

    • 著者名/発表者名
      T.Suzuki, T.Ikeguchi, M.Suzuki
    • 雑誌名

      Proceedings of the 2005 RISP International Workshop on Nonlinear Circuits and Signal Processing

      ページ: 17-20

  • [雑誌論文] A Chaotic Search for Extracting Motifs for DNA Sequences2005

    • 著者名/発表者名
      T.Matsuura, T.Ikeguchi
    • 雑誌名

      Proceedings of the 2005 RISP International Workshop on Nonlinear Circuits and Signal Processing

      ページ: 143-146

  • [雑誌論文] Interspike Interval Statistics of Modified Hindmarsh-Rose Model2005

    • 著者名/発表者名
      R.Hosaka, Y.Sakai, T.Ikeguchi, S.Yoshizawa
    • 雑誌名

      Proceedings of the 2005 RISP International Workshop on Nonlinear Circuits and Signal Processing

      ページ: 383-386

  • [雑誌論文] A Sigmoidal Resource Budget Model and Masting Behavior2005

    • 著者名/発表者名
      K.Hosoda, R.Hosaka, T.Ikeguchi
    • 雑誌名

      Proceedings of the 2005 RISP International Workshop on Nonlinear Circuits and Signal Processing

      ページ: 387-390

  • [雑誌論文] A Chaotic Ant System for Traveling Salesman Problem2005

    • 著者名/発表者名
      T.Suzuki, T.Ikeguchi
    • 雑誌名

      Proceedings of the 2005 RISP International Workshop on Nonlinear Circuits and Signal Processing

      ページ: 203-206

  • [雑誌論文] A Method of Estimating Jacobian Matrices with Variable Number of Near Neighbors2005

    • 著者名/発表者名
      D.Haraki, T.Ikeguchi
    • 雑誌名

      Proceedings of the 2005 RISP International Workshop on Nonlinear Circuits and Signal Processing

      ページ: 435-438

  • [雑誌論文] Lorenz Plot Analysis for Dynamical Systems with Dynamical Noise2005

    • 著者名/発表者名
      H.Morioka, T.Ikeguchi
    • 雑誌名

      Proceedings of the 2005 RISP International Workshop on Nonlinear Circuits and Signal Processing

      ページ: 419-422

  • [雑誌論文] Analysis of the Time Series with Outliers2005

    • 著者名/発表者名
      K.Aikawa, T.Suzuki, T.Ikeguchi
    • 雑誌名

      Proceedings of the 2005 RISP International Workshop on Nonlinear Circuits and Signal Processing

      ページ: 427-430

  • [雑誌論文] ニューロンクラスによるスパイク間隔統計の相違2005

    • 著者名/発表者名
      保坂亮介, 酒井裕, 池口徹, 吉澤修治
    • 雑誌名

      日本物理学会第60回年次大会

  • [雑誌論文] Statistical analysis of interspike interval sequences of Class I and Class II neurons2005

    • 著者名/発表者名
      R.Hosaka, Y.Sakai, T.Ikeguchi, S.Yoshizawa
    • 雑誌名

      電子情報通信学会技術研究報告 104・472

      ページ: 75-80

  • [雑誌論文] A Chaotic Dynamics for Extracting Motifs from DNA Sequences2005

    • 著者名/発表者名
      T.Matsuura, T.Ikeguchi
    • 雑誌名

      電子情報通信学会2005総合大会講演論文集

      ページ: A-2-11

  • [雑誌論文] Parameter setting for chaos driven tabu search hardware system2005

    • 著者名/発表者名
      S.Matsui, Y.Horio, K.Aihara
    • 雑誌名

      Proceedings of the 2005 RISP International Workshop on Nonlinear Circuits and Signal Processing

      ページ: 151-154

  • [雑誌論文] One-dimensional discrete-time dynamical systems circuit using floating-gate inverter circuit2005

    • 著者名/発表者名
      T.Yagasaki, Y.Horio, K.Aihara
    • 雑誌名

      Proceedings of the 2005 RISP International Workshop on Nonlinear Circuits and Signal Processing

      ページ: 155-158

  • [雑誌論文] Analog computation with physical chaotic dynamics2005

    • 著者名/発表者名
      Y.Horio
    • 雑誌名

      Proceedings of the 2005 RISP International Workshop on Nonlinear Circuits and Signal Processing

      ページ: 255-258

  • [雑誌論文] フローティングゲートMOSピーキング電流源による一次元離散時間力学系回路2005

    • 著者名/発表者名
      矢ヶ崎智海, 堀尾喜彦
    • 雑誌名

      電子情報通信学会技術報告 104・584

      ページ: 17-22

  • [雑誌論文] A chaotic neuro-computer system for quadratic assignment problems with output codeing2005

    • 著者名/発表者名
      K.Mori, Y.Horio, K.Aihara
    • 雑誌名

      Proceedings of the 2005 RISP International Workshop on Nonlinear Circuits and Signal Processing

      ページ: 147-150

  • [雑誌論文] STDP学習則によるニューラルネット構造のスモールワールド化2005

    • 著者名/発表者名
      鈴木智也, 池口徹, 鈴木増雄
    • 雑誌名

      電子情報通信学会2005総合大会講演論文集

      ページ: A-2-23

  • [雑誌論文] Switched-capacitor large-scale chaotic neuro-computer prototype and chaotic search dynamics2004

    • 著者名/発表者名
      Y.Horio, T.Okuno, K.Mori
    • 雑誌名

      Proc.Int.Conf.on Knowledge-Based Intelligent Information and Engineering Systems 1

      ページ: 988-994

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [雑誌論文] Exponential chaotic tabu search hardware for quadratic assignment problems using switched-current chaotic neuron IC2004

    • 著者名/発表者名
      S.Matsui, Y.Kobayashi, K.Watanabe, Y.Horio
    • 雑誌名

      Proc.Int.Joint Conf.Neural Networks 3

      ページ: 2221-2226

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [雑誌論文] Chaotic neuro-computer prototype for quadratic assignment problems2004

    • 著者名/発表者名
      K.Mori, T.Okuno, Y.Horio
    • 雑誌名

      Proc.Int.Joint Conf.Neural Networks 3

      ページ: 2227-2232

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [雑誌論文] Associative Memory by Hopfield NN with Chaos Injection2004

    • 著者名/発表者名
      Y.Uwate, Y.Nishio, T.Ikeguchi
    • 雑誌名

      Proceeding of International Joint Conference on Neural Networks

      ページ: 69-74

  • [雑誌論文] Information Transformation from a Spatiotemporal Pattern to Synchrony2004

    • 著者名/発表者名
      R.Hosaka, H.Nakamura, T.Ikeguchi, O.Araki
    • 雑誌名

      Proceeding of International Joint Conference on Neural Networks

      ページ: 1475-1480

  • [雑誌論文] Using Chaotic Neural Networks as Metaheuristics for Combinatorial Optimization2004

    • 著者名/発表者名
      E.Mardhana, T.Ikeguchi
    • 雑誌名

      Proceedings of The Fourth International Symposium on Human and Artificial Intelligence Systems

      ページ: 426-431

  • [雑誌論文] STDP network transforms spatiotemporal information to synchrony2004

    • 著者名/発表者名
      保坂亮介, 池口徹, 荒木修
    • 雑誌名

      電子情報通信学会技術研究報告 104・472

      ページ: 55-60

  • [雑誌論文] 無相関入力を受けた変形Hindmarsh-Roseモデルのスパイク統計2004

    • 著者名/発表者名
      保坂亮介, 酒井裕, 池口徹, 吉澤修治
    • 雑誌名

      日本神経回路学会第14回全国大会講演論文集

  • [雑誌論文] ネットワークダイナミクスによって変化するシナプス可塑機能2004

    • 著者名/発表者名
      金木公孝, 荒木修, 池口徹
    • 雑誌名

      日本神経回路学会第14回全国大会講演論文集

  • [雑誌論文] Mixed analog/digital chaotic neuro-computer prototype : 400-neuron dynamical associative memory2004

    • 著者名/発表者名
      Y.Horio, T.Okuno, K.Mori
    • 雑誌名

      Proc.Int.Joint Conf.Neural Networks 3

      ページ: 1717-1722

  • [雑誌論文] スイッチト・カレントカオスニューロンICを用いた二次割り当て問題解法ハードウェアシステム2004

    • 著者名/発表者名
      松井智, 堀尾喜彦
    • 雑誌名

      電気学会電子回路研究会

  • [雑誌論文] カオスニューロコンピュータプロトタイプの二次割り当て問題への応用2004

    • 著者名/発表者名
      森光司, 堀尾喜彦
    • 雑誌名

      電気学会電子回路研究会

  • [雑誌論文] フローティングゲートMOSインバータ回路による一次元離散時間力学系回路2004

    • 著者名/発表者名
      矢ヶ崎智海, 堀尾喜彦
    • 雑誌名

      電気学会電子回路研究会

  • [雑誌論文] 400ニューロンカオスニューロコンピュータプロトタイプとその応用2004

    • 著者名/発表者名
      堀尾喜彦, 奥野孝英, 森光司
    • 雑誌名

      電気学会電子・情報・システム部門大会講演論文集

      ページ: 28-32

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公開日: 2006-07-12   更新日: 2016-04-21  

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