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2023 年度 実績報告書

時空間領域組込脳型計算機システムの確立とホームサービスロボットでの実証

研究課題

研究課題/領域番号 23H03468
配分区分補助金
研究機関九州工業大学

研究代表者

田向 権  九州工業大学, 大学院生命体工学研究科, 教授 (90432955)

研究分担者 香取 勇一  公立はこだて未来大学, システム情報科学部, 教授 (20557607)
田中 悠一朗  九州工業大学, ニューロモルフィック AI ハードウェア研究センター, 助教 (70911288)
末竹 規哲  山口大学, 大学院創成科学研究科, 教授 (80334051)
PRAMANTA DINDA  九州情報大学, 経営情報学部, 助教 (50911393)
研究期間 (年度) 2023-04-01 – 2027-03-31
キーワード脳型計算機システム / FPGA / ホームサービスロボット / レザバーコンピューティング / 半導体 / 集積回路 / ニューロモルフィック / 大規模言語モデル
研究実績の概要

本研究は,モノの中に組込む脳型計算機システムの実現を目指し,理論,回路,応用の3本の柱から構成される.
理論班:レザバーコンピューティングのモデル研究を進めた.リーク率の異なる小規模なレザバーを複数集めるマルチレザバーを提案し,入力信号から様々な周波数成分に依存した特徴量を抽出することに成功した.また,マルチリードアウトと組合せることで,認識精度の向上も示された.これらをジェスチャー認識へと応用してその有効性を示した.
回路班:レザバーコンピューティングのディジタル回路実装について研究を進めた.様々なハードウェア指向のアルゴリズムを構築してその有効性を示した.特に,Field Programmable Gate Array (FPGA)の構成要素であるLook Up Table(LUT)をレザバーのノードとして見立てるLUT-Netにてレザバーを構築したところ,極めて小規模の回路リソースで高性能なレザバーを実装可能なことが分かった.FPGAの主要会議の一つであるICFPTでの発表に繋がった.
応用班:ホームサービスロボットに関する研究開発を進めた.特に,大規模言語モデル(Large Language Model: LLM)によるロボット行動生成手法を提案し,人間から与えられた自然言語による命令,例えば「レモンをキッチンからとってきて」という文章より,ロボットの行動を適切に生成することができた.他にもロボットビジョンとLLMの組み合わせなどについて研究を進めた.
本研究の成果をホームロボットへと集約,RoboCup Japan Open 2023 優勝,世界大会RoboCup @Home Domestic Standard Platform League 準優勝など好成績を果たした.

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

本研究はおおむね順調に進展している.理論班,回路班共に計画通りの進捗である.また,ロボット応用は様々な要因で時間がかかり,かつ,近年はAI適用において急激な進化を遂げる.我々はLLMを積極的にキャッチアップしてロボットへ導入することに成功しており,急速な進化にも対応できている.今後,理論班,回路班が進める研究と組合わせることにより,モノの中に組込む脳型計算機システムの実現へ近づくものと考える.

今後の研究の推進方策

引き続き,理論,回路,応用の3本柱での研究開発を進める.これらが一体となることで,真に有用な脳型計算機システムの実現につながると考えている.今後は特に,LLMとローカルなAIの組み合わせが重要になると考えており,回路や応用面から理論的考察を進めていきたい.

  • 研究成果

    (15件)

すべて 2023 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 10件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Self-Organizing Multiple Readouts for Reservoir Computing2023

    • 著者名/発表者名
      Tanaka Yuichiro、Tamukoh Hakaru
    • 雑誌名

      IEEE Access

      巻: 11 ページ: 138839~138849

    • DOI

      10.1109/ACCESS.2023.3340311

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] ホームサービスロボットのための高精度な特定人物追跡システムの開発2023

    • 著者名/発表者名
      Ono Tomohiro、Abe Yushi、Ishida Yutaro、Shibata Tomohiro、Tamukoh Hakaru
    • 雑誌名

      Journal of the Robotics Society of Japan

      巻: 41 ページ: 198~201

    • DOI

      10.7210/jrsj.41.198

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Reservoir-based 1D convolution: low-training-cost AI2023

    • 著者名/発表者名
      TANAKA Yuichiro、TAMUKOH Hakaru
    • 雑誌名

      IEICE Transactions on Fundamentals of Electronics, Communications and Computer Sciences

      巻: - ページ: -

    • DOI

      10.1587/transfun.2023EAL2050

    • 査読あり
  • [学会発表] Traffic Flow Optimization using a Chaotic Boltzmann Machine Annealer on an FPGA2023

    • 著者名/発表者名
      Kanta Yoshioka, Yuichiro Tanaka and Hakaru Tamukoh
    • 学会等名
      2023 International Conference on Field-Programmable Technology (FPT'23)
    • 国際学会
  • [学会発表] LUTNet-RC: Look-Up Tables Networks for Reservoir Computing on an FPGA2023

    • 著者名/発表者名
      Kanta Yoshioka, Yuichiro Tanaka and Hakaru Tamukoh
    • 学会等名
      2023 International Conference on Field-Programmable Technology (FPT'23)
    • 国際学会
  • [学会発表] A Tri-modal Fusion Network for Object Detection Using Small Amounts of Low-Quality Data2023

    • 著者名/発表者名
      Yusuke Watanabe, Yuma Yoshimoto and Hakaru Tamukoh
    • 学会等名
      11th International Conference on Informatics, Electronics & Vision (ICIEV)
    • 国際学会
  • [学会発表] Simulator-based Dataset Generator for Pothole Detection in Autonomous Driving2023

    • 著者名/発表者名
      Yuga Yano, Yukiya Fukuda and Hakaru Tamukoh
    • 学会等名
      11th International Conference on Informatics, Electronics & Vision (ICIEV)
    • 国際学会
  • [学会発表] ManifoldNeRF: View-dependent Image Feature Supervision for Few-shot Neural Radiance Fields2023

    • 著者名/発表者名
      Daiju Kanaoka, Motoharu Sonogashira, Hakaru Tamukoh, Yasutomo Kawanishi
    • 学会等名
      The 34th British Machine Vision Conference (BMVC2023)
    • 国際学会
  • [学会発表] Robust Trash Can Lid Opening System2023

    • 著者名/発表者名
      Kosei Isomoto, Yuga Yano, Yuichiro Tanaka and Hakaru Tamukoh
    • 学会等名
      2023 International Workshop on Smart Info-Media Systems in Asia (SISA2023)
    • 国際学会
  • [学会発表] Autonomous Waiter Robot System for Recognizing Customers, Taking Orders, and Serving Food2023

    • 著者名/発表者名
      Yuga Yano, Kosei Isomoto,Tomohiro Ono, Hakaru Tamukoh
    • 学会等名
      RoboCup 2023: Robot World Cup XXVI
    • 国際学会
  • [学会発表] Dense Traversability Estimation System For Extreme Environments2023

    • 著者名/発表者名
      Yukiya Fukuda, Yuya Mii, Yuga Yano, Hidenari Iwai, Shintaro Inoue, Hakaru Tamukoh
    • 学会等名
      IEEE Intelligent Vehicles Symposium (IEEE IV23)
    • 国際学会
  • [学会発表] Ensemble Learning of Multiple Readouts for Reservoir Computing2023

    • 著者名/発表者名
      Yuichiro Tanaka, Hakaru Tamukoh
    • 学会等名
      2023 International Symposium on Nonlinear Theory and Its Applications (NOLTA2023)
    • 国際学会
  • [学会発表] FPGA Implementation of a Chaotic Boltzmann Machine Annealer2023

    • 著者名/発表者名
      Kanta Yoshioka, Yuichi Katori, Yuichiro Tanaka, Osamu Nomura, Takashi Morie and Hakaru Tamukoh
    • 学会等名
      International Joint Conference on Neural Networks (IJCNN2023)
    • 国際学会
  • [備考] Tamukoh Laboratory

    • URL

      https://www.brain.kyutech.ac.jp/~tamukoh/

  • [備考] Hibikino-Musashi@Home

    • URL

      https://www.brain.kyutech.ac.jp/~hma/ja/top/

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公開日: 2024-12-25  

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