パルス形カオスニューロンモデルによる非同期ハードウェアニューラルネットワーク

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14550334
• Research Institution: Nihon University
• Principal Investigator: 関根 好文 日本大学, 理工学部, 教授 (90059965)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 佐伯 勝敏 日本大学, 理工学部, 助手 (60256807)
• Keywords: パルス形 / ニューロンモデル / ニューラルネットワーク / 非同期 / カオス / アナログ回路 / 樹状突起モデル / シナプスモデル

Research Abstract

本研究は,脳の神経回路網の情報処理原理,特に,記憶・学習などについての解明を目的としており,電子回路によってハードウェアカオスニューラルネットワークを構築し,脳の情報処理解明へ向けアプローチするものである。本年度は,以下のテーマについて検討を行った。(1):細胞体,軸索モデルの開発,(2):シナプス,樹状突起モデルの開発,(3):ニューラルネットワーク
その結果,
(1)-1 パルス形ハードウェアニューロンモデルのIC化をVDECを通して行い,素子内および異なるチップ間の各モデルにおいて実用範囲内のばらつきで動作することを確認した。
(1)-2 聴覚系で見られる発火現象を再現できる汎用形のニューロンモデルを提案した(雑誌論文2番目)。
(1)-3 パルス形ハードウェアニューロンモデルをもとに,軸索モデルを提案した(図書1番目)。
(2)CMOSで構成可能なシナプスモデルや逆伝搬特性を有する樹状突起モデルの開発を行い,国際会議等で発表した。また,樹状突起モデルについては論文投稿中である。
(3)ニューラルネットワークに適したモデルとして数理モデルの検討を行い,バーストやカオス発火現象が得られる新たな数理モデルを提案した(雑誌論文3番目)。さらに,聴覚の基底膜をモデル化し、ネオコグニトロン形のニューラルネットワークを構成し,特徴抽出可能であることを明らかにした(雑誌論文1番目)。

Research Products

• [Publications] 高橋 聖: "基底膜の生理学的データに基づいたハードウェアモデルと特徴抽出への応用"電子情報通信学会論文誌C. vol.J85-C, no.7. 549-556 (2002)
• [Publications] Katsutoshi Saeki: "CMOS Implementation of Neuron Models for an Artificial Auditory Neural Network"IEICE Trans. Fundamentals. vol.E86-A, no.2. 248-251 (2003)
• [Publications] Vasileios Tserolas: "Minimal Modeling of Neuronal Burst-Firing based on Bifurcation Analysis"LEICE Thans. Fundamentals. vol.E86-A, no.3. 678-685 (2003)
• [Publications] Katsutoshi Saeki: "Chaos in a Pulse-type Hardware Neuron Model"World Scientific Publishing Co. 19 (2002)