量子計算機構による画像理解システム

利用量子计算机制的图像理解系统

• 批准号: 12878051
• 负责人: 服部 哲郎
• 金额: $ 0.58万
• 依托单位: Kagawa University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2000
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2000 至 2002
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-12878051/
• 关键词: 量子コンピュータ; 画像認識; 画像処理; 量子力学; 並列計算; ユニタリ変換; 正規直交基底; パターンマッチング; スピン系

量子状態の重ね合わせ状態のまま並列計算を行う装置(量子計算機)が理論的上考えられ,従来型のコンピュータでは膨大な計算時間を必要とする問題が,高速に解決し得る.この量子計算の主たるアルゴリズムとして,現在までに,Shorの素因数分解(1994年)と,Groverのデータベース検索(1996年)の2つが提案されている.平成12年度において本研究では,ShorやGroverらが示したアルゴリズム形態以外の,参考となり得る手法調査と資料収収集を行った.その結果,本研究のような目的を持っている研究は,かなり独自であることが分かった.本研究では,量子計算機構を用いて類似画像を認識するためのアルゴリズムを追究した.通常,画像認識においては,前もって登録された画像(登録画像)と入力画像との類似度計算(マッチング)を行い,その最大類似度を与える登録画像として入力画像を認識する.量子計算機により,入力画像を少ない画素数(log2N)で表現可能であるのみならず,認識のためのマッチングにおいては,登録画像数に殆ど依存しない高速性が得られる.平成13年度では,この認識マッチングのためのユニタリー変換を調査し,相関性のある画像パターン間の識別のための正規直交基底を如何に取るかを,実験的に検討した.その結果,量子通信において評価の高い,SRM(Square Root Measurement)法の適用が画像パターン認識においても有効であることが分かった.更に,古典的物理の領域ではあるが,上述の数学的ユニタリ変換そのものは,光の空間変調と,液晶における配向分極による偏光現象との応用により実現できることも分かった.平成14年度では,一般的パターン認識において使用される特徴空間と,複数の1次線型識別関数による識別問題を量子計算機構において取り扱うことができる方式を考案した.これにより,ニューラルネット論理を量子計算機において実現できる可能性が得られた.

The quantum state of the complex state of parallel calculation device (quantum computer) is a theoretical test, the future type of computer to expand the calculation time is necessary to solve the problem, high speed can be achieved. The main theme of quantum computing is "Shor's Prime Factorization"(1994) and "Grover's Design"(1996). In this study,Shor Grover was selected to investigate and collect data from the survey. The result of this study is that the purpose of this study is to maintain the study. This research investigates the use of quantum computing institutions and the understanding of similar images. Usually, the portrait recognition is conducted in the middle of the process, and the previous registration is conducted in the middle of the process, and the maximum similarity is calculated in the process of the process. For a quantum computer, if the number of pixels (log2N) in a portrait is as small as possible, the performance can be realized. If the number of registered portraits is as small as possible, the high speed can be achieved. Heisei 13 years, the understanding of the change in the survey, correlation between the portrait and the identification of the regular orthogonal basis, how to choose the change, the implementation of the survey. As a result, the application of SRM(Square Root Measurement) method in quantum communication is discussed. Furthermore, in the classical field of physics, the above mathematical transformation, spatial modulation of light, polarization phenomenon and application of liquid crystal are realized. Heisei 14 years ago, the general understanding of the use of the eigenspace, complex and first-order linear recognition related to the identification problem, quantum computing mechanisms, the selection of the way to examine the case. The possibility of quantum computer realization is very high.

项目成果

T.Hattori, H.Kitajima, Osamu Matoba, Bahram Javidi: "Numerical Experimentation of Image Recognition Using Quantum Computation"Proceedings of NOLTA2002 (Nonlinear Theory and its Applications). 595-598 (2002)

T.Hattori、H.Kitajima、Osamu Matoba、Bahram Javidi：“使用量子计算进行图像识别的数值实验”NOLTA2002 论文集（非线性理论及其应用）。

東, 浅香, 辻林, 伊藤稔, 渡辺, 有本, 中西, 伊藤(寛), 鎌田: "Optical detection system using time structure of UVSOR for combined laser-SR experiments"Nuclear Instruments & Methods in Physics Research. A467-468. 1455-1457 (2001)

Higashi、Asaka、Tsujibayashi、Minoru Ito、Watanabe、Arimoto、Nakanishi、Hiroshi Ito、Kamata：“使用 UVSOR 时间结构进行激光-SR 组合实验的光学检测系统”物理研究中的核仪器和方法 A467-468。1455- 1457 (2001)

Tetsuo Hattori, Osamu Matoba, Bahram Javidi: "Image Recognition Based on Optical Quasi-Quantum Computing"Proceedings of SPIE. vol.4732. 191-198 (2002)

Tetsuo Hattori、Osamu Matoba、Bahram Javidi：“基于光学准量子计算的图像识别”SPIE 论文集。

T.Hattori,K.Takeda,T.Yamasaki: "Recognition of image data in quantum computer"SPIE in Quantum Computing, Eric Donkor, Andrew R.Pirich, Editors, Proceedings of SPIE. vol.4047. 27-34 (2000)

T.Hattori、K.Takeda、T.Yamasaki：“量子计算机中图像数据的识别”SPIE 量子计算，Eric Donkor、Andrew R.Pirich，编辑，SPIE 会议录。

T.Hattori, H.Kitajima, T.Fuke: "A Trial for Fast Numerical Computation Using FPGA"Proceedings of ITC-CSCC '01 (The 2001 International Technical Conference on Circuits/Systems, Computers and Communications). Vol.1. 303-306 (2001)

T.Hattori、H.Kitajima、T.Fuke：“使用 FPGA 进行快速数值计算的试验”ITC-CSCC 01（2001 年电路/系统、计算机和通信国际技术会议）会议记录。