意識下の情報処理をアナログ・デジタル融合演算で実現する心理学的脳モデルVLSI

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14205043
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 柴田 直 東京大学, 大学院・新領域創成科学研究科, 教授 (00187402)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 三田 吉郎 東京大学, 大学院・工学系研究科, 講師 (40323472)
• Keywords: アナログ連想回路 / 強誘電体メモリ / 右脳・左脳統合プロセサ / 画像認識 / 音声認識 / 言語認識 / CDMAマッチトフィルタ / ワイドバンドCDMA

Research Abstract

本年度は、深層心理プロセッサモジュールの基礎となる、アナログ連想回路技術、右脳・左脳統合デジタルプロセッサ、連想アルゴリズムによる直感的な判断を可能にするアルゴリズム等に関する基礎的な研究を行った。
先ずアナログ連想回路技術に関しては、従来から研究を進めてきたヘテロゲート強誘電体フローティングトランジスタを用いた連想回路の基本特性の評価を行い、小規模な連想プロセッサモジュールの設計を行った。現在は試作プロセスを調整中であり、来年度に試作評価を行う。またガウス型電流モード連想プロセッサに関しては、大規模な回路の設計試作を行い現在測定評価中である。
右脳・左脳統合デジタルプロセッサは、連想機能を持つSIMDプロセッサを多数並列に配置させ、これらには適宜MIMD演算を実行させるもので、連想結果をすぐに論理検証する統合アーキテクチャにより、右脳・左脳の協調動作を実現するものである。特にこのシステムで必須となる短命令長のインストラクションセットを開発するとともに、いくつかの基本回路を設計した。これは、今後ヒトの思考を模擬する基本ハードウェアとなるものである。
アルゴリズムに関しては、画像認識と音声認識で新たな成果を得た。従来我々が開発してきたPPED法をさらに発展させ、PPEDベクトル群で求めた様々なパターンの分布をさらにベクトル表現する第二ベクトル化の手法で、より高度なパターン認識の出来ることが分かった。また音声処理に関しては、予測誤差分布ベクトルという新たな概念を発展させ、テキストや話者によらない言語認識への適用可能性を見出した。喋り言葉の音響的な特性だけで言語の区別が出来るもので、脳で行われている処理との関連で大変興味あるものである。
さらに今年度は、回路技術の実用的な応用への水平展開も行った。つまりアナログ連想基本回路を用いてノイズに埋もれた信号を見出す研究も行った。これは、ワイドバンドCDMAで重要なマッチトフィルタ実現への応用である。

Research Products

• [Publications] Yoshio Mita, Tadashi Shibata: "Bulk Micromachined Image-Forwarding Mirror Array for Feature Extraction VLSI Sensor System"Proccedings of International Conference on Optical MEMS and Their Applications, Lugano, Switzerland, Aug.20-23,2002.. 205-206 (2002)
• [Publications] T.Yamasaki, T.Taguchi, T.Fukuda, T.Shibata: "Neuron-MOS-Based Analog CDMA Matched Filters"Proceedings of 2002 IEEJ International Analog, VLSI Workshop, Singapore, Sep.11-12,2002. 122-127 (2002)
• [Publications] T.Yamasaki, M.Yagi, T.Shibata: "A Fully-Parallel Analog Vector Matching LSI for Robust Image Recognition"Proceedings of 2002 IEEJ International Analog VLSI Workshop, Singapore, Sep.11-12,2002. 128-133 (2002)
• [Publications] Masakazu Yagi, Tadashi Shibata, Kenji Takada: "Human-Perception-Like Image Recognition System Based on the Associative Processor Architecture"Proceedings of XI European Signal Processing Conference(EUSIPCO2002), Toulouse, France, Sep.3-6,2002. I-103-I-106 (2002)
• [Publications] Kiyoto Ito, Makoto Ogawa, Tadashi Shibata: "A Variable-Kernel Flash-Convolution Image Filtering Processor"Digest of Techniial Papers, 2003 IEEE International Solid-Stat e-Circuit Conference (ISSCC), San Francisco, February, 2003.. 470-471 (2002)
• [Publications] Qian-Rong Gu, Tadashi Shibata: "Speaker and Text Indippendent Language identification Using Predicitive Error Histogram Vectors"2002 IEEE International Conference on Acoustics, Speech, and Sianal Proccsing (ICASSP 2003),Hong Kong, April,2003. (Accepted for Publication). (2003)
• [Publications] Shantanu Chakrabartty, Masakazu Yagi, Tadashi Shibata, Gert Cauwenberghs: "Robust Cephalometric Landmark Identification Using Support Vector Machines"2002 IEEE International Conference on Acoustics, Speech, and Signal Proccsing (ICASSP 2003),Hong Kong, April,2003. (Accepted for Publication). (2003)
• [Publications] T.Yamasaki, T.Fukuda, Tadashi Shibata: "A Floating-Gate-MOS-Baced Low-Power CDMAM Matched Filter Employing Capacitance Diconnecion Technique"Digest of Technical Papers of 2003 Symposium on VLSI Circuits, Kyoto, June12-14,2003. (to be published). (2003)