将来の計算機構としての可逆コンピューティングの研究

2007 年度 研究成果報告書概要

• 研究課題/領域番号: 16500012
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 情報学基礎
• 研究機関: 広島大学
• 研究代表者: 森田 憲一 広島大学, 大学院・工学研究科, 教授 (00093469)
• 研究分担者: 今井 勝喜 広島大学, 大学院・工学研究科, 助教 (20253106)
• 研究期間 (年度): 2004 – 2007
• キーワード: 可逆コンピューティング / 可逆論理素子 / 論理万能性 / 計算万能性 / 可逆チューリング機械 / 可逆セルオートマトン / 非同期セルオートマトン / 双曲セルオートマトン

研究概要

物理学における可逆性原理は物質の微視的な挙動を記述する基本法則の一つであり、原子・分子のレベルで起こる物理現象を直接的に演算に用いて高集積度のコンピュータを構成しようとしたときに重要となる。可逆コンピューティングはこのような視点から考案された理論的枠組みである。本研究の代表者は、1980年代の末より20年近くにわたり可逆コンピューティングの基礎的研究を続けており、平成16-19年度は本補助金により以下の成果を得た。
1.論理万能性を有する単純な可逆論理素子
2状態3入出力という非常に単純な可逆論理素子14種類がすべて論理万能性を有することを証明した。
2.万能可逆チューリング機械の小型化
万能可逆チューリング機械のサイズを17状態5記号にまで小さくできることを示した。
3.計算万能な可逆セルオートマトン
計算万能性を有する単純な1次元可逆セルオートマトンで30状態のものが存在することを証明した。
4.可逆セルオートマトンと論理回路における非同期性
2種類の単純な非同期論理素子からなる回路により同期可逆セルオートマトンが簡潔に実装できることを示した。
5.計算万能な双曲空間セルオートマトン
双曲空間中のセルオートマトンの計算能力を研究し、計算万能性を有する5状態のモデルを示した。
6.可逆コンピューティングの体系化
可逆コンピューティングの諸モデルの関係を明らかにし、理論の体系化を行った。

研究成果

• [雑誌論文] Reversible computing and cellular automata-a survey (2008)
  • 著者名/発表者名: K. Morita
  • 雑誌名: Theoretical Computer Science 395 ページ: 101-131
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
  • 査読あり
• [雑誌論文] Reversible computing and cellular automata-a survey (2008)
  • 著者名/発表者名: K., Morita
  • 雑誌名: Theoretical Computer Science Vol. 395, No. 1 ページ: 101-131
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Simple universal one-dimensional reversible cellular automata (2007)
  • 著者名/発表者名: K. Morita
  • 雑誌名: Journal of Cellular Automata 2 ページ: 159-166
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
  • 査読あり
• [雑誌論文] Simple universal one-dimensional reversible cellular automata (2007)
  • 著者名/発表者名: K., Morita
  • 雑誌名: Journal of Cellular Automata Vol. 2, No. 2 ページ: 159-166
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] 単純な非同期論理素子による同期可逆セルオートマトンの構成法 (2006)
  • 著者名/発表者名: 斉金山
  • 雑誌名: 電子情報通信学会論文誌 J89-D ページ: 1201-1212
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
  • 査読あり
• [雑誌論文] A five-state von Neumann neighbor universal hyperbolic cellular automaton (2006)
  • 著者名/発表者名: K. Imai
  • 雑誌名: Journal of Cellular Automata 1 ページ: 275-297
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
  • 査読あり
• [雑誌論文] A construction method of synchronous reversible cellular au-tomata using simple asynchronous logic elements (in Japanese) (2006)
  • 著者名/発表者名: J.S., Qi, K., Morita
  • 雑誌名: Trans. IEICE Trans Vol. J89-D, No. 6 ページ: 1201-1212
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] A five-state von Neumann neighbor universal hyperbolic cellu-lar automaton (2006)
  • 著者名/発表者名: K., Imai, C., Iwamoto, K., Morita
  • 雑誌名: Journal of Cellular Automata Vol. 1, No. 4 ページ: 275-297
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Nondegenerate 2-state 3-symbol reversible logic elements are all universal (2005)
  • 著者名/発表者名: T. Ogiro
  • 雑誌名: International Journal of Unconventional Computing 1 ページ: 44-67
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
  • 査読あり
• [雑誌論文] 非同期セル空間における順序機械構成 (2005)
  • 著者名/発表者名: 斉金山
  • 雑誌名: 電子情報通信学会論文誌 J88-D-I ページ: 1156-1160
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nondegenerate 2-state 3-symbol reversible logic elements are all universal (2005)
  • 著者名/発表者名: T., Ogiro, A., Kanno, K., Tanaka, H., Kato, K., Morita
  • 雑誌名: Int. Journal of Unconventional Computing Vol. 1, No. 1 ページ: 44-67
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Construction of sequential machines in an asynchronous cellu-lar space (in Japanese) (2005)
  • 著者名/発表者名: J.S., Qi, K., Morita
  • 雑誌名: Trans. IEICE Trans Vol. J88-D-I, Vol. 7 ページ: 1156-1160
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Universal delay-insensitive circuits with bidirectional and buffering lines (2004)
  • 著者名/発表者名: J. Lee
  • 雑誌名: IEEE Trans. on Computers 53 ページ: 1034-1046
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
  • 査読あり
• [雑誌論文] Universal delay-insensitive circuits with bidirectional and buffering lines (2004)
  • 著者名/発表者名: J., Lee, F., Peper, S., Adachi., K., Morita
  • 雑誌名: IEEE Trans. on Computers Vol. 53, No. 8 ページ: 1034-1046
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [学会発表] A universal reversible Turing machine(招待講演) (2007)
  • 著者名/発表者名: K. Morita
  • 学会等名: 5th Int. Conf. on Machines, Computations, and Universality (LNCS 4664, pp.90-98)
  • 発表場所: Orleans, France
  • 年月日: 2007-09-11
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [学会発表] A universal reversible Turing machine (invited talk) (2007)
  • 著者名/発表者名: K., Morita, Y., Yamaguchi
  • 学会等名: 5th Int. Conf. on Machines, Computations, and Universality (LNCS 4664, pp.90-98)
  • 発表場所: Orleans, France
  • 年月日: 2007-09-11
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [学会発表] On universal 1-d reversible cellular automata(招待講演) (2007)
  • 著者名/発表者名: K. Morita
  • 学会等名: 13th International Workshop on Cellular Automata
  • 発表場所: Toronto, Canada
  • 年月日: 2007-08-27
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [学会発表] On universal 1-d reversible cellular automata (invited talk) (2007)
  • 著者名/発表者名: K., Morita
  • 学会等名: 13th Int. Workshop on Cellular Automata
  • 発表場所: Toronto, Canada
  • 年月日: 2007-08-27
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [学会発表] Computation-universality in simple reversible systems(招待講演) (2007)
  • 著者名/発表者名: K. Morita
  • 学会等名: Unconventional Computing 2007
  • 発表場所: Bristol, UK
  • 年月日: 2007-07-13
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [学会発表] Computation-universality in simple reversible systems (invited talk) (2007)
  • 著者名/発表者名: K., Morita
  • 学会等名: ZUnconventional Computing 2007
  • 発表場所: Bristol, UK
  • 年月日: 2007-07-13
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [学会発表] New ways of computing by reversible computers (2006)
  • 著者名/発表者名: K. Morita
  • 学会等名: 1st International Workshop on Natural Computing
  • 発表場所: Bristol, UK
  • 年月日: 2006-12-15
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [学会発表] New ways of computing by reversible computers (2006)
  • 著者名/発表者名: K., Morita
  • 学会等名: 1st Int. Workshop on Natural Computing
  • 発表場所: Bristol, UK
  • 年月日: 2006-12-15
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [学会発表] Simplifying universal one-dimensional reversible cellular automata on infinite configurations (2006)
  • 著者名/発表者名: K. Morita
  • 学会等名: 12th International Workshop on Cellular Automata
  • 発表場所: Hiroshima, Japan
  • 年月日: 2006-09-15
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [学会発表] Simplifying universal one-dimensional reversible cellular au-tomata on infinite configurations (2006)
  • 著者名/発表者名: K., Morita
  • 学会等名: 12th Int. Workshop on Cellular Automata
  • 発表場所: Hiroshima, Japan
  • 年月日: 2006-09-15
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [学会発表] Simple universal one-dimensional reversible cellular automata (2005)
  • 著者名/発表者名: K. Morita
  • 学会等名: 11th International Workshop on Cellular Automata
  • 発表場所: Gdansk, Poland
  • 年月日: 2005-09-03
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [学会発表] Simple universal one-dimensional reversible cellular automata (2005)
  • 著者名/発表者名: K., Morita
  • 学会等名: 11th Int. Workshop on Cellular Automata
  • 発表場所: Gdansk, Poland
  • 年月日: 2005-09-03
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [学会発表] Pattern formation in cellular automata and array grammars(招待講演) (2004)
  • 著者名/発表者名: K. Morita
  • 学会等名: Int. Workshop on Tilings and Cellular Automata
  • 発表場所: Auckland, New Zealand
  • 年月日: 2004-12-12
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [学会発表] Pattern formation in cellular automata and array grammars (invited talk) (2004)
  • 著者名/発表者名: K., Morita
  • 学会等名: Int. Workshop on Tilings and Cellular Automata
  • 発表場所: Auckland, New Zealand
  • 年月日: 2004-12-12
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [学会発表] Classification and universality of reversible logic elements with one-bitmemory (2004)
  • 著者名/発表者名: K. Morita
  • 学会等名: 4th Int. Conf. on Machines, Computations, and Universality (LNCS 3354, pp.245-256)
  • 発表場所: Saint Petersburg, Russia
  • 年月日: 2004-09-23
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [学会発表] Classification and universality of reversible logic elements with one-bit memory (2004)
  • 著者名/発表者名: K., Morita, T., Ogiro, A., Kanno, K., Tanaka, H., Kato
  • 学会等名: 4th Int. Conf. on Machines, Computations, and Universality (LNCS 3354, pp.245-256)
  • 発表場所: Saint Petersburg, Russia
  • 年月日: 2004-09-23
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [学会発表] Embedding reversible logic elements in cellular automata(招待講演) (2004)
  • 著者名/発表者名: K. Morita
  • 学会等名: 10th International Workshop on Cellular Automata
  • 発表場所: Karlsruhe, Germany
  • 年月日: 2004-08-20
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [学会発表] Embedding reversible logic elements in cellular automata (invited talk) (2004)
  • 著者名/発表者名: K., Morita
  • 学会等名: 10th Int. Workshop on Cellular Automata
  • 発表場所: Karlsruhe, Germany
  • 年月日: 2004-08-20
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [図書] Encyclopedia of Complexity and System Science (K. Morita: "Reversible computing", "Reversible cellular automata", 分担執筆) (2008)
  • 著者名/発表者名: B. Meyers (ed.)
  • 出版者: Springer-Verlag(印刷中)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [図書] Encyclopedia of Complexity and System Science, (K. Morita, "Reversible computing," "Reversible cellular au-tomata") (2008)
  • 著者名/発表者名: B., Meyers
  • 出版者: Springer-Verlag (in press)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より