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2022 年度 実績報告書

知能コンピューティングを加速する自己学習型・革新的アーキテクチャ基盤技術の創出

研究課題

研究課題/領域番号 18H05288
研究機関東京工業大学

研究代表者

本村 真人  東京工業大学, 科学技術創成研究院, 教授 (90574286)

研究分担者 浅井 哲也  北海道大学, 情報科学研究院, 教授 (00312380)
池辺 将之  北海道大学, 量子集積エレクトロニクス研究センター, 教授 (20374613)
高前田 伸也  東京大学, 大学院情報理工学系研究科, 准教授 (60738897)
研究期間 (年度) 2018-06-11 – 2023-03-31
キーワード深層ニューラルネット / ニューロモルフィック / アニーリングプロセッサ / リコンフィギュラブル / リザーバ計算 / 確率的コンピューティング
研究実績の概要

ビット可変推論ProgressiveNN,乱数固定によるモデルサイズ圧縮・隠れニューラルネット技術,その世界初のアーキテクチャ・チップHiddenite等を提案した.また、ハードウェアだけでなく,強い宝くじ仮説の学習技術に関しても研究を進めた.二値のマスクを複数枚ピラミッド状に重ね合わせることで更に隠れニューラルネットワークの精度を上げられることを突き止め,その詳細学習手法Multicoated Supermask (M-Sup)を提唱した.M-Supにより,例えば7枚のマスクを用いることでResnet-50の精度を4%向上し,一桁少ないモデル情報量でありながら,重み学習型の従来DNNと同精度を実現することが可能になった.本技術は機械学習のトップ国際会議であるICMLで発表した[ICML2022].
新たな二値化DNN技術や,高位合成コンパイラNNgenとこれを活用した奥行推定FPGAアクセラレータ等を提案した.並列スピン更新アルゴリズムとその改良・評価を進めLSI実証結果を発表した.DNNと離散最適化の融合研究を進めRecurrent ResidualNetworkを提案した.
原子スイッチを用いたリザーバコンピューティングや確率的計算に基づくDNNのフォワード・バックワード計算を実現した.
特に,特記すべき成果として述べた隠れニューラルネット技術に関する世界初のアルゴリズムとハードウェア両面の研究成果は,DNNとアニーリングの双方を視野に入れる本研究課題ならではの研究方針により生み出されたものであり,今後もAI処理分野へ広く波及が期待される大きな意義を持つものであったと言える.

現在までの達成度 (段落)

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (23件)

すべて 2023 2022 その他

すべて 雑誌論文 (8件) (うち査読あり 8件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 7件、 招待講演 4件) 図書 (1件) 備考 (4件)

  • [雑誌論文] Recurrent Residual Networks Contain Stronger Lottery Tickets2023

    • 著者名/発表者名
      A. L. Garcia-Arias, Y. Okoshi, M. Hashimoto, M. Motomura and J. Yu
    • 雑誌名

      IEEE Access

      巻: 11 ページ: 16588-16604

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A Sub-Pixel Accurate Quantification of Joint Space Narrowing Progression in Rheumatoid Arthritis2023

    • 著者名/発表者名
      Y. Ou, P. Ambalathankandy, R. Furuya, S. Kawada, T. Zeng, Y. An, T. Kamishima, K. Tamura and *M. Ikebe
    • 雑誌名

      IEEE Journal of Biomedical and Health Informatics

      巻: 27 ページ: 53-64

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Noise sensitivity of physical reservoir computing in a ring array of atomic switches2022

    • 著者名/発表者名
      Kubota H., Hasegawa T., Akai-Kasaya M., and *Asai T.
    • 雑誌名

      Nonlinear Theory and Its Applications

      巻: E13-N ページ: 373-378

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Digital implementation of a multilayer perceptron based on stochastic computing with online learning function2022

    • 著者名/発表者名
      Sasaki Y., Muramatsu S., Nishida K., Akai-Kasaya M., and *Asai T.
    • 雑誌名

      Nonlinear Theory and Its Applications

      巻: E14-N ページ: 324-329

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Holmes: A hardware-oriented optimizer using logarithms2022

    • 著者名/発表者名
      Yamagishi Y., Kaneko T., Akai-Kasaya M., and *Asai T.
    • 雑誌名

      IEICE Transactions on Information and Systems

      巻: E105-D ページ: 2040-2047

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Joint Angle Correction in Rheumatoid Arthritis and Its Reliability Analysis Based on Phase Dispersion Quantification2022

    • 著者名/発表者名
      Y. Ou, P. Ambalathankandy, R. Furuya, T. Kamishima, K. Tamura and *M. Ikebe,
    • 雑誌名

      Open Journal of Medical Imaging

      巻: 12 ページ: 171-179

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Real-Time Tone Mapping: A Survey and Cross-Implementation Hardware Benchmark2022

    • 著者名/発表者名
      Y. Ou, P. Ambalathankandy, S. Takamaeda, M. Motomura, T. Asai and *M. Ikebe
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Circuits and Systems for Video Technology

      巻: 32 ページ: 2666-2686

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Linearity Improvement of VCO-Based ADC via Complementary Bias Voltage Control for IoT Devices2022

    • 著者名/発表者名
      S. Pitchayapatchaya, *M.Ikebe, and M. Motomura
    • 雑誌名

      Journal of Signal Processing

      巻: 26 ページ: 1-12

    • 査読あり
  • [学会発表] FADEC: FPGA-based Acceleration of Video Depth Estimation by HW/SW Co-design2022

    • 著者名/発表者名
      Nobuho Hashimoto and *Shinya Takamaeda-Yamazaki
    • 学会等名
      International Conference on Field Programmable Technology (FPT 2022)
    • 国際学会
  • [学会発表] A subthreshold CMOS bistable circuit for stochastic memory devices2022

    • 著者名/発表者名
      Muramatsu S., Nishida K., Ando K., Akai-Kasaya M., and *Asai T.
    • 学会等名
      2022 International Symposium on Nonlinear Theory and Its Applications
    • 国際学会
  • [学会発表] Joint space narrowing progression quantification with joint angle correction in rheumatoid arthritis2022

    • 著者名/発表者名
      Y. Ou, P. Ambalathankandy, R. Furuya, S. Kawada, T. Kamishima and *M. Ikebe
    • 学会等名
      2022 14th Biomedical Engineering International Conference (BMEiCON)
    • 国際学会
  • [学会発表] Ring-VCO-based ReLU activation function with linearity improvement for pulsed neuron circuits.2022

    • 著者名/発表者名
      Srikram, P., Ambalathankandy, P., Kanazawa, Y., Motomura, M., Ikebe, M.
    • 学会等名
      In 2022 29th IEEE International Conference on Electronics, Circuits and Systems (ICECS)
    • 国際学会
  • [学会発表] Multi-Input Adaptive Activation Function for Binary Neural Networks2022

    • 著者名/発表者名
      Peiqi Zhang and *Shinya Takamaeda-Yamazaki
    • 学会等名
      10th International Workshop on Computer Systems and Architectures (CSA 2022)
    • 国際学会
  • [学会発表] Multicoated Supermasks Enhance Hidden Networks2022

    • 著者名/発表者名
      Yasuyuki Okoshi, A. L. Garcia-Arias, Kazutoshi Hirose, Kota Ando, Kazushi Kawamura, Thiem Van Chu, *Masato Motomura, Jaehoon Yu
    • 学会等名
      39th International Conference on Machine Learning (ICML2022)
    • 国際学会
  • [学会発表] Exploring AI Computing Architectures Toward Future SoC2022

    • 著者名/発表者名
      Masato Motomura
    • 学会等名
      MPSoC2022
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] AI-コンピューティング-集積回路:技術変革のうねりとその未来2022

    • 著者名/発表者名
      本村真人
    • 学会等名
      第2回産総研次世代コンピューティング基盤開発拠点シンポジウム
    • 招待講演
  • [学会発表] 隠れネットワーク理論に基づく新たなDNN推論エンジンチップ(Hiddenite)の紹介2022

    • 著者名/発表者名
      本村真人
    • 学会等名
      集積回路研究会
    • 招待講演
  • [学会発表] AI Algorithm Innovation Calls for Innovative AI Accelerator Designs2022

    • 著者名/発表者名
      Masato Motomura
    • 学会等名
      NSTC-JST (Taiwan-Japan) Joint Workshop
    • 招待講演
  • [図書] 情報処理 Vol.63, No.3, 通巻684号2022

    • 著者名/発表者名
      本村,浅井,池辺,高前田,劉
    • 総ページ数
      37
    • 出版者
      情報処理学会
  • [備考]

    • URL

      http://www.artic.iir.titech.ac.jp/wp/

  • [備考]

    • URL

      http://lalsie.ist.hokudai.ac.jp/jp/

  • [備考]

    • URL

      https://sites.google.com/view/casys-ja/

  • [備考]

    • URL

      https://www.rciqe.hokudai.ac.jp/education/labo/iqs/

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公開日: 2023-12-25  

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