ボルツマン統計に従うニューラル集積回路の研究

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近年、計算機の演算性能は大幅に向上されており、大規模な多体系の動作を計算機によってシミュレーションできるようになりつつある.一方,従来の計算機はストアドプログラム型の逐次処理が基本であり,非同期並列動作が基本である多体系とは大きな計算機構上のギャップが存在する.このため,多体系の動作原理に基づいたハードウェアの開発が望まれている.本研究の目的は,脳神経系と多粒子系(ボルツマン統計に従う系)が本質的に同等な力学系に従うことを基本原理として,この両者に共通な力学系の解を計算するハードウェアを提案することにある.さらに,既存の汎用超並列計算機を用いたシミュレーション計算も行い,既存のハードウェアを用いた場合,どの程度高速に上記力学系の計算が可能であるかを比較評価することを目的とする.本研究では,各プロセッサの出力がパルス密度によって符号化されており,かつ,パルス発振を各プロセッサ毎のクロックにより非同期に行うニューラルハードウェアを用いて多粒子系(ボルツマン統計に従う系)の計算を行った.この結果,以下の結論を得た.1)2つのプロセッサ(ニューロン)を互いに抑制性のリンク(結合重み)を介して接続することにより,1つのマグネティクスピンプロセッサとして動作することを示した.2)上記マグネティックスピンプロセッサに,外部からランダムパルスを入力することで熱揺らぎと同等な効果を計算できることを示した.3)最も基本的な多粒子系であるIsing-Spin系を計算したところ,10ms以下で相転移温度を計算することができた.計算値は,理論値とほぼ等しい値となった.本研究で計算対象としたスピン数は24である.今後は,本研究で得られた上記成果を元に大規模な多体粒子系の計算を目指す.