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2019 年度 実施状況報告書

銀/硫化銀ナノ粒子によるランダムネットワークを用いた革新的脳型デバイスへの挑戦

研究課題

研究課題/領域番号 19K22114
研究機関九州工業大学

研究代表者

田中 啓文  九州工業大学, 大学院生命体工学研究科, 教授 (90373191)

研究期間 (年度) 2019-06-28 – 2021-03-31
キーワードランダムネットワーク / ニューラルネットワーク / ニューロモルフィック / リザバー演算 / ナノ粒子集合体
研究実績の概要

ランダムネットワークから脳型機能を導き出すことを目的とする。人工知能(AI)が非常にホットな話題として注目を浴びている。人工知能をソフトウエアで達成しようとするプロジェクトは多く見受けられるが、デバイス作製などハードウエアで達成しようとする取り組み(脳型ハードウエア)はこれまでにほとんどなされてこず、小型で消費電力が小さくかつ人間の脳と同程度のプロセッシング能力のあるコンピュータの開発が急務である。ランダムネットワークは人工ニューラルネットワーク演算の消費電力を下げると期待されており、これまで我々も研究を行ってきた(Nature Commun. 9, 2693 (2018).他)。本研究ではランダムネットワークの材料系と作製方法を挑戦的に変更し、さらに高度なニューロモルフィック(脳型)デバイスへの到達を目指し下の三項目に注目し研究を進めた。
1.Ag/Ag2Sコアシェルナノ粒子およびその集合体の作製(保護分子層の変更と誘電泳動法によるナノ粒子集合体作製)2.Ag/Ag2Sコアシェルナノ粒子の集合体中へのランダムネットワーク作製(ナノ粒子多ジャンクション間架橋によるランダムネットワーク作製)3.脳型情報処理への適応性探究、新奇プロセシング法の検討と脳型情報処理適応への提案(a.ランダムネットワークを用いた機械学習的論理演算、b.ランダムネットワークを用いた機械学習的脳型(リザーバ)演算)

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

Ag/Ag2Sコアシェルナノ粒子及びその集合体の作成をブラスト法を用いて行った。保護分子にアリルメルカプたんや分担チオールを用いて作製したところトンネル抵抗の大きさが変化したため。ジャンクション中の架橋スイッチングの様子が変化した。これは分視聴がトンネルギャップとして機能しているからである。また、Ag/Ag2Sコアシェルナノ粒子の集合体中へドロップキャストの条件を変更しつつ凝集体を作製した。この凝集体はあらゆる方向へジャンクションを有するランダムネットワークとして振舞うことが確認された。

今後の研究の推進方策

得られたAg/Ag2Sコアシェルナノ粒子ランダムネットワーク構造を脳型情報処理への適応性を探求する。ランダム構造とリカレントニューラルネットワークの一つであるリザバー演算との親和性が非常に良く、リザバーによる脳型演算を目指す。最終的には自律ロボットの画像認識や音声認識などに利用できるようにしつつ、脳型情報処理への適応性との関係を調べる予定である。

次年度使用額が生じた理由

年度末の出張に用いるはずであった旅費が新型コロナウイルス流行の影響で未使用となり次年度の学会出張に転用することとなったため。

  • 研究成果

    (17件)

すべて 2020 2019 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 1件、 査読あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (14件) (うち国際学会 9件、 招待講演 3件)

  • [国際共同研究] カリフォルニア大学ロスアンゼルス校(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      カリフォルニア大学ロスアンゼルス校
  • [雑誌論文] 単層カーボンナノチューブとポリ酸によるニューロモルフィックランダムネットワークデバイス(招待)2020

    • 著者名/発表者名
      田中啓文、赤井恵、浅井哲也、小川琢治
    • 雑誌名

      電子情報通信学会 和文誌C

      巻: J103-C1 ページ: 53-60

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Effect of Synthesis Procedure to the Size of Ag-Ag2S Core-shell Nanoparticles for Memristive Brain-like Device2019

    • 著者名/発表者名
      Y.Nakao, S. Oradee, Hadiyawarman, H. Tanaka
    • 雑誌名

      Proceedings for 2019 IEEE Regional Symposium on Micro and Nanoelectronics (RSM2019)

      巻: - ページ: 79-83

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Neuromorphic pulse generation from SWNT/POM random network2019

    • 著者名/発表者名
      Hirofumi Tanaka
    • 学会等名
      MRS-Thailand2019
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Neuromorphic pulse generation from SWNT/POM random network2019

    • 著者名/発表者名
      Hirofumi Tanaka
    • 学会等名
      ANM2019
    • 国際学会
  • [学会発表] Neuromorphic pulse generation from SWNT/POM random network2019

    • 著者名/発表者名
      Hirofumi Tanaka
    • 学会等名
      JCC2019
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] セレン化銀ナノワイヤを用いたニューロモルフィックデバイスの電気特性2019

    • 著者名/発表者名
      Takumi Kotooka, Samuel Lilak, Adam Z. Stieg, James K. Gimzewski, Hirofumi Tanaka
    • 学会等名
      応用物理学会秋季学術講演会
  • [学会発表] Neuron like pulse behavior of SWNT/POM random network2019

    • 著者名/発表者名
      Banerjee Deep, Yoshito Yamazaki,Takuji Ogawa, Hirofumi Tanaka
    • 学会等名
      応用物理学会秋季学術講演会
  • [学会発表] The Electric and Magnetic Property of Free-Standing Strontium Titanate Nanoparticles2019

    • 著者名/発表者名
      Takumi Kotooka, Faisal Budiman, Yoichi Horibe, Kouichi Takase, Hirofumi Tanaka
    • 学会等名
      ISAS2019
    • 国際学会
  • [学会発表] Neuron like pulse behavior of SWNT/POM random network2019

    • 著者名/発表者名
      Banerjee Deep, Xinguang Yu, Detiza GoldiantoYoshito Yamazaki,Takuji Ogawa, Hirofumi Tanaka
    • 学会等名
      ISAS2019
    • 国際学会
  • [学会発表] The Electric Property of Silver Selenite Nanowires Network for Reservoir Computing Device2019

    • 著者名/発表者名
      Takumi Kotooka, Samuel Lilak, Adam Z. Stieg, James K. Gimzewski, Hirofumi Tanaka
    • 学会等名
      32nd International Microprocesses and Nanotechnology Conference(MNC2019)
    • 国際学会
  • [学会発表] Neuron like pulse behavior of SWNT/POM random network2019

    • 著者名/発表者名
      Banerjee Deep, Detiza Goldianto, Tomoya Ishizuka, Takahiko Kojima, Takuji Ogawa, Hirofumi Tanaka
    • 学会等名
      32nd International Microprocesses and Nanotechnology Conference(MNC2019)
    • 国際学会
  • [学会発表] セレン化銀ナノワイヤを用いたリザバーコンピューティングの波形学習2019

    • 著者名/発表者名
      Takumi Kotooka, Samuel Lilak, Adam Z. Stieg, James K. Gimzewski, Hirofumi Tanaka
    • 学会等名
      第10回分子アーキテクトニクス研究会
  • [学会発表] 傾斜ポルフィリンサンドイッチPOM/SWNTランダムネットワーク複合体のパルス発生特性2019

    • 著者名/発表者名
      村添脩保、Deep Banerjee、山崎喜登,田中啓文
    • 学会等名
      第10回分子アーキテクトニクス研究会
  • [学会発表] Neuron like pulse behavior of SWNT/POM random network2019

    • 著者名/発表者名
      Banerjee Deep, Detiza Goldianto, Tomoya Ishizuka, Takahiko Kojima, Takuji Ogawa, Hirofumi Tanaka
    • 学会等名
      第10回分子アーキテクトニクス研究会
  • [学会発表] Neuromorphic pulse generation from SWNT/POM random network2019

    • 著者名/発表者名
      H. Tanaka
    • 学会等名
      International Symposium for Neuromophic AI Hardware Research
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Device fabrication of Ag-Ag2S core-shell nanoparticles for reservoir computing2019

    • 著者名/発表者名
      Hadiyawarman, H. Tanaka
    • 学会等名
      International Symposium for Neuromophic AI Hardware Research
    • 国際学会

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公開日: 2021-01-27  

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