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2023 年度 実績報告書

近似計算型組込みシステムの効率的解析・設計のための基盤技術

研究課題

研究課題/領域番号 20H04154
配分区分補助金
研究機関東京工業大学

研究代表者

原 祐子  東京工業大学, 工学院, 准教授 (20640999)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2025-03-31
キーワード近似計算 / 組込みシステム
研究実績の概要

Internet of Things (IoT) デバイスの発展に伴い、益々膨大なデータが生成される中、IoT/組込みシステム上で即時にデータ処理するエッジコンピューティング技術の確立は、学術研究発展・市場開拓にとって喫緊の課題である。IoTアプリケーションの多くは、多少の計算誤差を許容可能な特徴があり、近似計算という新しいデータ処理技術は、上記の課題の大きなブレークスルーになる。本研究は、IoTアプリケーションを適切に近似計算するための基礎技術を確立する。特に「どの程度」と「どのぐらいの頻度で」という2つの大きな問いに答えるため、近似計算の学術基盤と効率的な利活用技術を確立する。研究代表者は、前年度、これまでの研究成果によって得られた知見を有効活用するAC手法を整理し、不足する部分については新たなAC手法の開発を行った。特に、効率的なプログラム解析を実現するため、Graph Neural Networkを取り入れる方法に着手した。
本年度は、前年度に引き続き、Graph Neural Networkを用いたプログラム解析手法の実装を進めた。具体的には、ある制約の下で、最も類似性の高いプログラムを部分的に抽出する手法に取り組んだ。さらに、実用的なアプリケーション(様々な方式の機械学習および暗号システムの乱数生成器等)に対してデータ及びアルゴリズム由来の近似化耐性および近似化の影響(ハードウェアコスト)の調査・評価を行った。

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

Graph Neural Networkを取り入れた画期的なプログラムの解析手法の実装を進めた。また、暗号システムのプリミティブなコンポーネントである乱数生成器に対して、近似計算を応用する画期的な実装方法に取り組み、問題点や知見を明らかにした。

今後の研究の推進方策

更に最先端の乱数生成器を対象に、近似化耐性の調査・評価を行う。さらに、最終年度は本研究期間中に試行した様々なアプリケーションへのソフトウェアおよびハードウェアのAC手法に関する問題と知見を整理する。

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2024 2023

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 4件)

  • [雑誌論文] Hardware/Software Codesign of Real-time Intrusion Detection System for Internet of Things Devices2024

    • 著者名/発表者名
      Qingyu Zeng and Yuko Hara-Azumi
    • 雑誌名

      IEEE Internet of Things Journal

      巻: - ページ: -

    • DOI

      10.1109/JIOT.2024.3380822

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Tram-FL: Routing-based Model Training for Decentralized Federated Learning2024

    • 著者名/発表者名
      Kota Maejima, Takayuki Nishio, Asato Yamazaki, Yuko Hara-Azumi
    • 学会等名
      Consumer Communications & Networking Conference (CCNC)
    • 国際学会
  • [学会発表] eFPGAを用いた組込みプロセッサのIP保護2024

    • 著者名/発表者名
      一岡 知佑, タンビア アーメド, 原 祐子
    • 学会等名
      ハードウェアセキュリティ研究会
  • [学会発表] 故障注入攻撃耐性を強化した擬似乱数生成器の設計2024

    • 著者名/発表者名
      角 颯太, 楊 明宇, 原 祐子
    • 学会等名
      ハードウェアセキュリティ研究会
  • [学会発表] Graph Neural Networkを用いた組み込みプロセッサ拡張2024

    • 著者名/発表者名
      卯木 あゆ美, 原 祐子
    • 学会等名
      VLSI設計技術研究会
  • [学会発表] TI-AESに使用する擬似乱数生成器の物理安全性への影響2024

    • 著者名/発表者名
      原田 優咲, 塚原 麻輝, 宮原 大輝, 李 陽, 原 祐子, 崎山 一男
    • 学会等名
      暗号と情報セキュリティシンポジウム (SCIS)
  • [学会発表] A Highly Efficient Reinforcement Learning Based DFG Mapping Method on CGRA2023

    • 著者名/発表者名
      Tanvir Ahmed and Yuko Hara-Azumi
    • 学会等名
      the Work-in-Progress (WiP) session of Design Automation Conference (DAC)
    • 国際学会
  • [学会発表] Convergence Improvement by Parameters Exchange in Asynchronous Decentralized Federated Learning for Non-IID Data2023

    • 著者名/発表者名
      Asato Yamazaki, Takayuki Nishio, and Yuko Hara-Azumi
    • 学会等名
      Euromicro Conference on Software Engineering and Advanced Applications (SEAA)
    • 国際学会
  • [学会発表] Dynamic Split Computing-Aware Mixed-Precision Quantization for Efficient Deep Edge Intelligence2023

    • 著者名/発表者名
      Naoki Nagamatsu and Yuko Hara-Azumi
    • 学会等名
      International Conference on Embedded and Ubiquitous Computing
    • 国際学会

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公開日: 2024-12-25  

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