分子ネットワークを用いたリザーバコンピューティングの創製

本研究では、分子ネットワークを用いたリザーバコンピューティングの創製と題し、導電性高分子の一種であるポリアニリンと金微粒子を混合し、自己組織化させることで、情報処理手法の一つであるリザーバコンピューティングを構築し、物質ネットワークに立脚した情報制御を目的として研究を進めた。注意深く研究を進めた結果、金微粒子を用いた導電性高分子の構造の乱れをネットワーク内に導入することにより、ナノスケールの局所的な電子状態が変調することを明らかにした。この構造の乱れにより、導電性高分子の電荷移動担体であるポーラロンの電子状態が変化することを、顕微ラマンスペクトル及びＸ線光電子分光の計測結果から明らかにした。さらに、このネットワークに多端子電極を接続することにより、電極間にネットワーク移動経路に依存した電子物性及び遅延時間応答性を得られた。これらの結果から、本研究で検討したポリアニリンー金微粒子ネットワークデバイスが脳神経回路型情報処理であるリザーバコンピューティングに必要な非線形性、メモリ特性、高次元性といった要素機能を発現することを実証した。本研究により、ナノスケールの構造変調をネットワーク内に導入することによって、電子的な物性制御のみならず、情報処理機能への展開の端緒を示すことができた。このことは、現在実装されている情報処理システムであるノイマン型アーキテクチャでは解決できない問題を、材料を計算資源として脳機能に学んだ新たな方向性の情報処理によって解決させられることにつながるため、重要かつ意義深い成果である。

本研究では、分子ネットワークを用いたリザーバコンピューティングの創製と題し、導電性高分子の一種であるポリアニリンと金微粒子を混合し、自己組織化させることで、情報処理手法の一つであるリザーバコンピューティングを構築し、物質ネットワークに立脚した情報制御を目的として研究を進めた。注意深く研究を進めた結果、金微粒子を用いた導電性高分子の構造の乱れをネットワーク内に導入することにより、ナノスケールの局所的な電子状態が変調することを明らかにした。この構造の乱れにより、導電性高分子の電荷移動担体であるポーラロンの電子状態が変化することを、顕微ラマンスペクトル及びＸ線光電子分光の計測結果から明らかにした。さらに、このネットワークに多端子電極を接続することにより、電極間にネットワーク移動経路に依存した電子物性及び遅延時間応答性を得られた。これらの結果から、本研究で検討したポリアニリンー金微粒子ネットワークデバイスが脳神経回路型情報処理であるリザーバコンピューティングに必要な非線形性、メモリ特性、高次元性といった要素機能を発現することを実証した。本研究により、ナノスケールの構造変調をネットワーク内に導入することによって、電子的な物性制御のみならず、情報処理機能への展開の端緒を示すことができた。このことは、現在実装されている情報処理システムであるノイマン型アーキテクチャでは解決できない問題を、材料を計算資源として脳機能に学んだ新たな方向性の情報処理によって解決させられることにつながるため、重要かつ意義深い成果である。