神経回路網を基にしたスパイク列による複合通信に関する研究

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12750315
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 市瀬 夏洋 東京大学, 大学院・新領域創成科学研究科, 助手 (70302750)
• Keywords: 神経回路網モデル / スパイク列 / 複合通信 / コインシデンス・ディテクタ / 非同期型神経回路 / スパイク重畳

Research Abstract

本年度は、コインシデンス・ディテクタをニューロンとして用いたニューラルネットワークによって、単一伝送路に対して複数のスパイク列を重畳し伝送するようなスパイク通信システムを提案し、そのシミュレーションによる特性解析を行った。
伝送路を介して送る情報源のスパイク列は、そのスパイク間隔列に情報が含まれていると仮定した。もし情報処理におけるコーディングが決定できれば、本研究とは異なりコーディングの特徴に準拠した手法において伝送システムを提案することができると考えられるが、ここでは基礎的な状況として上記の仮定を採用した。
情報が含まれているスパイク間隔列は任意であり、特定の特徴は持たないとする(たとえば、ポワソン過程より得られたスパイク列など)。従って、単に複数の情報源から得られたスパイク列を重畳して伝送しても、受容側で分離することは不可能である。そこで本研究では、情報源のスパイク列における単一のスパイクそれぞれに、識別を可能とするような幾つかのスパイクを加えてコードとする方法を用いた。受容側のデコーダにおいて、識別キーとして用いたスパイクに応答するようなネットワークを構成し、それぞれの情報源のみのスパイク列を復号するシステムを提案した。
提案システムの特性を解析するために、複合通信の状態における単一のエンコーダ・デコーダ対での伝送誤り率に関してシミュレーションを行った。結果として、コインシデンス・ディテクタの一致検出時間精度程度の絶対不応期を有するニューロンを用いた方が、有さない場合よりも性能が高いことがわかった。単一伝送線あたりの同時伝送可能な情報源数は、伝送線前後でのコーディング等に依存するが、10情報源に対して0.1%ほどの誤り率で伝送が可能であるという結果となった。

Research Products

• [Publications] 市瀬夏洋,合原一幸: "スパイク列の重畳伝送について"電子情報通信学会技術研究報告. NLP 2000-45. 111-118 (2000)
• [Publications] Natsuhiro Ichinose Kazuyuki Aihara: "Spike Train Transmissions with Multiple Access by Coincidence Detectors"Proceedings of 7th International Conference on Neural Information Processing. SB4-4. (2000)