反応拡散チップ:自然界の非線形現象に学んだ新しい機能LSIの開拓

反应扩散芯片：基于自然界非线性现象开发新型功能LSI

• 批准号: 13750295
• 负责人: 浅井 哲也
• 金额: $ 1.6万
• 依托单位: Hokkaido University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2001
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2001 至 2002
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13750295/
• 关键词: 反応拡散系; LSI; 非線形アナログ電子回路; 反応拡散チップ; ニュートラルネットワーク; 集積回路; 非線形アナログ回路; 画像処理

反応拡散チップの単位反応回路は平成13年度半ばにチップ化に成功し、理論通りの動作を確認した。その後、単位反応回路をチップ外で拡散結合させた「一次元縞模様の修復」を行うアナログ回路の開発に成功,続いて反応拡散系全体のチップ化を行った。平成13年度末に二次元集積化を行ったが、反応回路間のクロストークが大きくレイアウトの条件出しに時間がかかり、現時点ではシミュレーション上での動作確認に留まっている。一方、上記の単位反応回路とは別に、画素回路の高密度集積を狙った単位反応回路を新たに設計・試作し、上記反応回路の面積を75%程度縮小できる見通しを得た(二次元集積化したときに、同じチップ面積で4倍の画素回路が搭載可能になる)。同じ目的で、半導体自身を反応媒体として用いる少数キャリア反応拡散デバイスのアーキテクチャを考案し、シミュレーション上でその動作を確認した。また、反応拡散チップ開発の副産物として、神経細胞の動特性を模擬するアナログ反応回路の開発に成功した。神経の軸索を伝搬する神経インパルスは反応拡散モデルで記述可能であることから、これを用いて今後、神経系の情報処理機構を実装可能なチップの研究開発が期待できる。実際、平成13年度末にこのアナログ神経回路を集積化し、ノイズ環境下で正確かつ(従来のニューロチップと比べて)動作効率の良い、神経競合(多数の入力の中から最大の情報量を持つ神経を選択)の具現例を、実デバイスで実証できた。

In the 13th year of the Heisei era, the semi-ば にチップ of the reverse 応拡 dispersion チップ of the 単 position and the reverse 応 loop <s:1> were successfully semi-modernized に, and the <s:1> action of the theoretical communication を was を to confirm the た. After そ の, 単 anti 応 loop を チ ッ プ で outside company, loose union さ せ た "a yuan stripe die others の repair" を line う ア ナ ロ グ open loop の 発 に success, 続 い て anti 応 company, bulk is all の チ ッ プ change line を っ た. Pp.47-53 13 at the end of the year に yuan secondary line product change を っ た が, anti 応 loop between の ク ロ ス ト ー ク が big き く レ イ ア ウ ト の conditions out し に time が か か り, current で は シ ミ ュ レ ー シ ョ ン on で の action confirmed に leave ま っ て い る. Party, written の 単 a reverse 応 loop と は に, pixels loop の high-density set product を previously っ た 単 a new た 応 loop を に design attempt し, written against 応 loop の area を 75% smaller で き る see tong し を must た (secondary element set product し た と き に, with じ チ ッ プ area 4 times で の pixels loop が may carry に な る). With を で じ purpose, semiconductor itself against 応 media と し て in い る minority キ ャ リ ア anti 応 company, scattered デ バ イ ス の ア ー キ テ ク チ ャ し を test case, シ ミ ュ レ ー シ ョ ン on で そ の action を confirm し た. ま た, anti 応 company, scattered チ ッ プ open 発 の by-products と し て, god 経 cell の を dynamic characteristics simulation す る ア ナ ロ グ anti 応 open loop の 発 に successful し た. God 経 の axon を 伝 move す る god 経 イ ン パ ル ス は anti 応 company, scattered モ デ ル で account may で あ る こ と か ら, こ れ を with い て in the future, god 経 の intelligence 処 manage institution を loading may be な チ ッ プ の research open 発 が expect で き る. Be international, pp.47-53 13 at the end of the year に こ の ア ナ ロ グ 経 loop を god set product し, ノ イ で ズ environment right か つ (従 の ニ ュ ー ロ チ ッ プ と than べ て) action い の good working rate, god 経 competition (most の into force の か ら maximum の intelligence を hold つ god 経 を sentaku) の example を now, be デ バ イ ス で card be で き た.

项目成果

浅井 哲也: "反応拡散チップの開発 〜反応拡散系をシリコンLSIの上に実現する〜"電気学会誌. 121・4. 253-257 (2001)

浅井哲也：“反应扩散芯片的开发～在硅LSI上实现反应扩散系统～”日本电气工程学会杂志121・4（2001年）。

浅井哲也: "A neumos visionchip based on the cellular-automaton processing"Jpn. J. Appl. Phys.. 40・4B. 2585-2592 (2001)

Tetsuya Asai：“基于元胞自动机处理的 neumos 视觉芯片”J. Appl. 2585-2592 (2001)

Daikoku T., Asai T., Amemiya Y.: "An analog CMOS circuit implementing Turing's reaction 〜"Proc. 2002 Int. Symp. Nonlinear Theory and its 〜. 809-812 (2002)

Daikoku T.、Asai T.、Amemiya Y.：“实现图灵反应的模拟 CMOS 电路〜”Proc. 2002 Int. Symp. 809-812 (2002)

Asai T., Amemiya Y.: "Natural Computation with analog reaction-diffusion circuits"Proc. 2002 Int. Symp. New Paradigm VSLI Computing. 117-120 (2002)

Asai T.，Amemiya Y.：“模拟反应扩散电路的自然计算”Proc。

Asai T., Amemiya Y.: "Reaction diffusion systems on Excitable Semiconductor medium"Corr. Abst. 2003 RCIQE Int. Seminar on Quantum 〜. 64-71 (2003)

Asai T.，Amemiya Y.：“可激发半导体介质上的反应扩散系统”摘要 2003 年 RCIQE 国际研讨会 ~ 。