等比的に広範囲レベルの信号検出を可能とする多チャンネルランダムノイズ発生器の開発

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本研究の目的は，人間の指がmgからkg重の力の範囲で物体を強い力で握りしめながら同時に微弱な振動を感じることができることを人工的に再現できるような高感度なセンシング技術の基礎を確立することである．すなわち，通常，これを一種類のセンサで代用することは難しいため確率共鳴現象（SR）の応用が考えられる．一方，ヒトの指の体制知覚は神経細胞の刺激検出と神経細胞間の情報伝達機能によるものであることを考えると，信号検出のセンサ部には神経細胞のモデルに相当する回路を設置することが好ましいのではないかという仮説が成り立つ．そこで，2022年度は，神経細胞の簡単な電気回路モデルとして知られる積分発火型回路のノイズ誘起同期について考察した．神経細胞は互いに連携して信号のやり取りを電気的パルスで行っていることから，ノイズ誘起同期について実験および数値シミュレーション両方の手法で考察した．同期させる信号としてホワイトノイズを用い，二つの積分発火型回路はこのノイズが印加されたことによって，確率的にどのように同期，すなわち同時発火するのかを明らかにした．この際，二つの積分発火回路には互いにパラメータのミスマッチがあり，完全に等しい特性を持っている理想的なものではなく，実際に回路を製作した場合には十分に起こり得る現実に近い仕様のものとした．結果として，二つの積分発火型回路間のノイズ誘起同期性能は，回路パラメータのミスマッチの度合いを変数として，定量的に評価できることを明らかにした．一般的に知られているＳＲは，センサのしきい値を超えた場合の入力に応答するという単純なものであるが，積分発火型回路を用いるとセンサ入力を時間積分・積算できるため，ヒトの指の体制知覚を模倣した実際のシステム構築に有用な回路設計が可能になると考えられる．