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Spintronics-Based Hardware Paradigm for Artificial Intelligence

基于自旋电子学的人工智能硬件范例

基本信息

批准号：
17H06093
负责人：
大野英男
金额：
$ 372.15万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Specially Promoted Research
财政年份：
2017
资助国家：
日本
起止时间：
2017-04-25 至 2022-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17H06093/
关键词：
スピントロニクス人工知能スピンエレクトロニクス

项目摘要

本研究課題は、人工知能（AI）ハードウェアパラダイムの創成を念頭に、不揮発性スピン素子を用いたAIハードウェアとしての集積回路を設計実現することを目指して進めてきた。当初の計画に従い、３つの主要課題、①AIコンピューティングハードウェア向けスピントロニクス素子の開拓、②ノイマン型AIコンピューティングハードウェアの実現、③非ノイマン型AIコンピューティングハードウェアの実現、に対して研究を進めた。①については、アナログスピントロニクス素子のダイナミクスを利用することでスパイクタイミング依存可塑性やリーキー・インテグレート・アンド・ファイアなどの非ノイマン型ニューラルネットワークで必要とされるニューロン、シナプスの特性をスピン素子で再現できることなどが分かった。その他、反強磁性/強磁性ヘテロ構造におけるジャロシンスキー・守谷相互作用やスピン軌道トルクなどを評価し、人工知能ハードウェア応用に向けた有用な知見を得た。②については、基本回路の検討、ならびにハードウェアアルゴリズム検討のためのプラットフォーム構築に取り組み、スピン素子ベース多機能・再構成可能演算回路の設計や学習アルゴリズム評価のためのプラットフォーム構築などを進めノイマン型AIハードウェア実現の土台を形成した。③については、非ノイマン型・脳型コンピューティングアーキテクチャの検討、アナログスピンシナプス特性を考慮した学習則、アナログスピンメモリ素子を組み込んだアナログニューラルネットワーク集積回路の構築に向けた詳細な検討を行った。

The subject of this research is Artificial Intelligence (AI) artificial intelligence (AI) creation idea, and the non-volatile nature of it Motoko is using the AI ハードウェアとしてのintegration loop design and is now a することを Eye finger して jin めてきた. The original plan, the main topic of 3, ①AIコンピューティングハードウェアけスピントロニクス真子のdevelopment, ②ノイマンType A Iコンピューティングハードウェアの実appear, ③non-ノイマン type AIコンピューティングハードウェアの実appear, に対して研究を进めた. ①については、アナログスピントロニクス素子のダイナミクスをutilizationするDependence Plasticity Dependence Plasticity・ファイアなどの无ノイマンtypeニューラルネットワークで必とされるニューロン、シナプスのcharacteristicsをスピン小子でReappearanceできることなどが分かった.その他、anti-ferromagnetic/ferromagnetic ヘテロ structure におけるジャロシンスキー・Moriya interaction やスピンrail track トルクなどをreview価し, artificial intelligence ハードウェア応用に到けた用な知见をgetた. ②については、Basic circuitの検question、ならびにハードウェアアルゴリズム検のためのプラットフォームConstructionにtakeり组み、スピン真子ベースmultifunctional・Design and learning of possible reconfiguration calculation circuitsームConstructionなどを入めノイマン-type AIハードウェア実成の土台を Formationした. ③については, non-ノイマン type・脳 type コンピューティングアーキアナログスピンシナプスcharacteristicsをconsiderしたlearn Then, アナログスピンメモリ真子を组み込んだアナログニューラThe details of the construction of the integrated loop are discussed in detail.