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2015 年度 実績報告書

柔軟でロバストな高集積デバイスの開発

研究課題

研究課題/領域番号 25420344
研究機関日本大学

研究代表者

佐伯 勝敏  日本大学, 理工学部, 教授 (60256807)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
キーワードデバイス / ニューロンモデル / セルラーニューラルネットワーク / ロバスト / 低容量 / 集積回路 / VDEC / 実装
研究実績の概要

1)ロバスト性を有する容量を使用しないニューロンモデル,誘導結合型セルラーニューラルネットワークの実装
ネットワーク全体回路の実装面積を削減するために,個々のニューロンモデルの細胞体部を構成しているコンデンサ2個の容量値を昨年度32fFまで削減し,VDEC(大規模集積回路設計教育センター)を通し0.18umCMOSプロセスルールを用い実装した.最終年度はさらなる小面積化および低消費電力化を目指し,寄生容量を使用することで,部品として容量を使用しないニューロンモデルを提案し,シミュレーションにて動作を確認した.そして,ロバスト性を持たせるための回路設計にも十分考慮し,モンテカルロ解析を行い,様々な条件の解析において高歩留まり率になることを確認した.そして,現在VDECを通して集積回路化を行っている.特に最終年度に提案したこのモデルは,P型MOSFETも使用しないよう改良を加えており,面積は従来のモデルが240um2に対し,約6割削減し,140um2とした.その結果,2.5mm角のICチップ上に約6万個実装可能である.さらに,実装を考慮し改良した結果,単体のモデルで約700uWで動作することを確認した.
なお,誘導結合型セルラーニューラルネットワークの実装は,高周波用シミュレータを使用し,誘導結合部の動作を確認し,現在,誘導結合部分のみVDECを通して実装中である.
2)仮想三次元構造の学習モデルを有するセルラーニューラルネットワークの実装
申請者は先に,パルスタイミングの時間差により学習状態が変化するSTDPの非対称型の特性とメキシカンハット型の特性を,一つの回路で得ることが可能なシナプス回路を提案している。昨年度,非対称型の特性を確認したのに続き,今年度は,メキシカンハット型の特性が得られるよう,VDECを通し0.18umCMOSプロセスルールを用い実装中である.

  • 研究成果

    (12件)

すべて 2016 2015 その他

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、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (9件) 備考 (1件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] 高集積化のための細胞体モデルに対する検討2016

    • 著者名/発表者名
      奥山敦司,佐伯勝敏,関根好文
    • 雑誌名

      電気学会論文誌C

      巻: 136 ページ: 16-21

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] スパイクタイミングと発振周波数に依存した可逆シナプスモデルの構築に対する検討2016

    • 著者名/発表者名
      杉戸俊樹,山下大地,佐々木芳樹,佐伯勝敏,関根好文
    • 学会等名
      電子情報通信学会総合大会
    • 発表場所
      九州大学(福岡県福岡市)
    • 年月日
      2016-03-18
  • [学会発表] 連続スパイクの発振周波数に依存した可塑シナプスモデルを用いたパターン認識に対する一検討2015

    • 著者名/発表者名
      山下大地,佐伯勝敏,関根好文
    • 学会等名
      電気学会電子回路研究会
    • 発表場所
      徳島大学(徳島県徳島市)
    • 年月日
      2015-11-13
  • [学会発表] STDP特性の電子回路モデル化に対する検討2015

    • 著者名/発表者名
      阿部水樹,中村麻衣,高藤美泉,齊藤健,佐伯勝敏,内木場文男,関根好文
    • 学会等名
      電気学会電子回路研究会
    • 発表場所
      徳島大学(徳島県徳島市)
    • 年月日
      2015-11-13
  • [学会発表] 大規模ANNのためのニューロモーフィックデバイスに対する一検討2015

    • 著者名/発表者名
      戸泉孝太,佐伯勝敏,関根好文
    • 学会等名
      電気学会電子回路研究会
    • 発表場所
      徳島大学(徳島県徳島市)
    • 年月日
      2015-11-13
  • [学会発表] センサフィードバックを考慮したCPGモデルの歩行制御に対する一検討2015

    • 著者名/発表者名
      二瓶乃亮,佐伯勝敏,関根好文
    • 学会等名
      電気学会電子回路研究会
    • 発表場所
      徳島大学(徳島県徳島市)
    • 年月日
      2015-11-12
  • [学会発表] 圧力センサーを用いた腰関節を有する四足ロボットの歩行制御に対する一検討2015

    • 著者名/発表者名
      夏新宇,二瓶乃亮,佐伯勝敏,関根好文
    • 学会等名
      電気学会電子回路研究会
    • 発表場所
      徳島大学(徳島県徳島市)
    • 年月日
      2015-11-12
  • [学会発表] パルス形ニューロデバイスの開発とその応用2015

    • 著者名/発表者名
      佐伯勝敏
    • 学会等名
      電気学会電子・情報・システム部門大会
    • 発表場所
      長崎大学(長崎県長崎市)
    • 年月日
      2015-08-28
  • [学会発表] シナプス結合荷重値を用いたCPGモデルの歩行制御に対する一検討2015

    • 著者名/発表者名
      二瓶乃亮,佐伯勝敏,関根好文
    • 学会等名
      電気学会電子・情報・システム部門大会
    • 発表場所
      長崎大学(長崎県長崎市)
    • 年月日
      2015-08-27
  • [学会発表] 大規模ANNのための細胞体モデルの低消費電力化に対する一検討2015

    • 著者名/発表者名
      戸泉孝太,二瓶乃亮,佐伯勝敏,関根好文
    • 学会等名
      電気学会電子・情報・システム部門大会
    • 発表場所
      長崎大学(長崎県長崎市)
    • 年月日
      2015-08-27
  • [備考] 佐伯研究室

    • URL

      http://chip.ecs.cst.nihon-u.ac.jp

  • [産業財産権] 負性抵抗回路および発振回路2015

    • 発明者名
      佐伯勝敏,奥山敦司
    • 権利者名
      佐伯勝敏,奥山敦司
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2015-099175
    • 出願年月日
      2015-05-14

URL: 

公開日: 2017-01-06  

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