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

开发模仿昆虫大脑的基本硅神经网络芯片技术

• 批准号: 21K17849
• 负责人: 名波 拓哉
• 金额: $ 2.91万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K17849/
• 关键词: シリコン神経ネットワーク; 神経模倣システム; ショウジョウバエ; FPGA

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。

This year, the main proposals for new techniques were proposed for the development of the brain and its important components, Piecewise Quadratic Neuron (PQN). PQN is designed to reduce the number of consumption circuits and to reproduce the activities of a variety of different types of cells. PQN is the first to confirm the reproducibility of the same type of neurological activity. A field-programmable gate array(FPGA) is installed. The results of this paper are published in English. PQN is easy to use and easy to organize on GitHub In addition, the olfactory nerve system was successfully reproduced by the improvement of the olfactory nerve system.

项目成果

Spike pattern detection with close-to-biology spiking neuronal network

使用接近生物学的尖峰神经元网络进行尖峰模式检测

• 发表时间: 2023
• 作者: Takuya Nanami;Takashi Kohno
• 通讯作者: Takashi Kohno