昆虫脳を模倣するシリコン神経ネットワークチップ基盤技術の開発

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本年度は、シリコン神経ネットワークチップにおいてもっとも重要な構成要素であるニューロンユニットについて、Piecewise Quadratic Neuron (PQN)と呼ばれる新しい手法の提案を主に行った。ニューロンユニットは、神経細胞の挙動のシミュレーションを行うが、PQNユニットは、比較的少ない消費回路リソースで、多種多様なニューロンの活動を忠実に再現するように設計されている。PQNユニットがシリコン神経ネットワークにおいてよく使用されるイオニックコンダクタンスモデル型のニューロンユニットと同等の神経活動の再現性を実現しつつずっと少ない消費回路リソースで動作することを確認した。実装はfield-programmable gate array(FPGA)を用いて行われた。成果は論文にまとめられ英語査読付き有名雑誌に掲載された。また、PQNユニットのハードウェア記述言語を用いたソースコードを容易に使用できる形に整理しGitHubに公開した。さらに、ショウジョウバエの嗅覚神経系を模倣するシリコン神経ネットワークについては、モデルを改良することで、嗅覚神経系の主要なニューロンの特徴的な発火活動を再現することに成功した。