| 講演名 | 2019-03-04 IzhikvichニューロンモデルMOS回路の提案 田村 祐樹(東北大), 守谷 哲(東北大), 加藤 達暉(東北大), 櫻庭 政夫(東北大), 堀尾 喜彦(東北大), 佐藤 茂雄(東北大), |
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| 抄録(和) | 脳神経系ネットワークが行う情報処理を模倣し, より高度で低消費電力な情報処理を行える新しいハードウェアを設計するために, 計算量が少なく多様なスパイク活動を再現することが出来るIzhikevichニューロンモデルが有用である. 前回の報告では, Wijekoonらが2008年に報告したMOSトランジスタで構成されたIzhikevichモデルアナログニューロン回路を, 最先端の半導体製造プロセスで実現するために, 電源電圧を1.0Vにした時の動作をSPICEシミュレーションで解析し, 特定のスパイク活動を再現するバイアス電圧の範囲が非常に狭くなるという問題点を明らかにした. さらにその原因となる, IzhikevichニューロンモデルとニューロンMOS回路におけるダイナミクスの相違点を明らかにした. 本研究では, こうした考察により改良したIzhikevichモデルニューロン回路を新たに提案し, ヌルクライン解析とSPICEシミュレーションを用いてダイナミクスを検証した. 提案回路は先行研究のニューロン回路と同様のスパイク活動を再現しつつ, ダイナミクスはよりIzhikevichニューロンモデルに近づき, 動作可能なバイアス電圧の範囲を拡大させることに成功した. |
| 抄録(英) | The Izhikevich neuron model, which can reproduce various spike activities with a small amount of calculation, is indispensable to construct a new hardware for high order and low power information processing like biological neural network. In the previous report, in order to implement an Izhikevich model neuron circuit composed of MOS transistors, which has been reported by Wijekoon in 2008, using the state-of-the-art semiconductor manufacturing process, we analyzed the circuit operation by SPICE simulation assuming that supply voltage is 1.0V, and clarified the point of improvement that the bias voltage range, in which the circuit generates specific spike activities is quite limited. Furthermore, we clarified the difference the Izhikevich neuron model and the original MOS circuit, which leads to this difficulty. In this research, we propose a new Izhikevich model neuron circuit based on these findings, and investigate the circuit dynamics by null-cline analysis and SPICE simulation. The dynamics of the proposed MOS circuit becomes close to that of the Izhikevich neuron model, while preserving the same spike activities of the original MOS circuit. Thus we succeeded in expanding the bias voltage range required for desired operation. |
| キーワード(和) | Izhikevich ニューロンモデル / アナログニューロン回路 / SPICEシミュレーション / ヌルクライン解析 |
| キーワード(英) | Izhikevich Neuron Model / Analog Neuron Circuit / SPICE Simulation / Null-cline Analysis |
| 資料番号 | NC2018-60 |
| 発行日 | 2019-02-25 (NC) |
| 研究会情報 | |
| 研究会 | NC / MBE |
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| 開催期間 | 2019/3/4(から3日開催) |
| 開催地（和） | 電気通信大学 |
| 開催地（英） | University of Electro Communications |
| テーマ（和） | NC, ME, 一般 |
| テーマ（英） | |
| 委員長氏名（和） | 平田 豊(中部大) / 京相 雅樹(東京都市大) |
| 委員長氏名（英） | Yutaka Hirata(Chubu Univ.) / Masaki Kyoso(TCU) |
| 副委員長氏名（和） | 庄野 逸(電通大) / 野村 泰伸(阪大) |
| 副委員長氏名（英） | Hayaru Shouno(UEC) / Taishin Nomura(Osaka Univ.) |
| 幹事氏名（和） | 吉川 大弘(名大) / 吉本 潤一郎(奈良先端大) / 永岡 隆(近畿大) |
| 幹事氏名（英） | Tomohiro Yoshikawa(Nagoya Univ.) / Junichiro Yoshimoto(NAIST) / Takashi Nagaoka(Kindai Univ.) |
| 幹事補佐氏名（和） | 稲垣 圭一郎(中部大) / 篠崎 隆志(NICT) / 小林 匠(横浜国大) / 鈴木 康之(阪大) |
| 幹事補佐氏名（英） | Keiichiro Inagaki(Chubu Univ.) / Takashi Shinozaki(NICT) / Takumi Kobayashi(YNU) / Ｙａｓｕｙｕｋｉ Ｓｕｚｕｋｉ(Osaka Univ.) |
| 講演論文情報詳細 | |
| 申込み研究会 | Technical Committee on Neurocomputing / Technical Committee on ME and Bio Cybernetics |
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| 本文の言語 | JPN |
| タイトル（和） | IzhikvichニューロンモデルMOS回路の提案 |
| サブタイトル（和） | |
| タイトル（英） | Proposal of an Izhikevich Model Neuron MOS Circuit |
| サブタイトル（和） | |
| キーワード(1)（和/英） | Izhikevich ニューロンモデル / Izhikevich Neuron Model |
| キーワード(2)（和/英） | アナログニューロン回路 / Analog Neuron Circuit |
| キーワード(3)（和/英） | SPICEシミュレーション / SPICE Simulation |
| キーワード(4)（和/英） | ヌルクライン解析 / Null-cline Analysis |
| 第 1 著者 氏名（和/英） | 田村 祐樹 / Yuki Tamura |
| 第 1 著者 所属（和/英） | 東北大学(略称：東北大) Tohoku University(略称：Tohoku Univ.) |
| 第 2 著者 氏名（和/英） | 守谷 哲 / Satoshi Moriya |
| 第 2 著者 所属（和/英） | 東北大学(略称：東北大) Tohoku University(略称：Tohoku Univ.) |
| 第 3 著者 氏名（和/英） | 加藤 達暉 / Tatsuki Kato |
| 第 3 著者 所属（和/英） | 東北大学(略称：東北大) Tohoku University(略称：Tohoku Univ.) |
| 第 4 著者 氏名（和/英） | 櫻庭 政夫 / Masao Sakuraba |
| 第 4 著者 所属（和/英） | 東北大学(略称：東北大) Tohoku University(略称：Tohoku Univ.) |
| 第 5 著者 氏名（和/英） | 堀尾 喜彦 / Yoshihiko Horio |
| 第 5 著者 所属（和/英） | 東北大学(略称：東北大) Tohoku University(略称：Tohoku Univ.) |
| 第 6 著者 氏名（和/英） | 佐藤 茂雄 / Shigeo Sato |
| 第 6 著者 所属（和/英） | 東北大学(略称：東北大) Tohoku University(略称：Tohoku Univ.) |
| 発表年月日 | 2019-03-04 |
| 資料番号 | NC2018-60 |
| 巻番号（vol） | vol.118 |
| 号番号（no） | NC-470 |
| ページ範囲 | pp.93-93(NC), |
| ページ数 | 1 |
| 発行日 | 2019-02-25 (NC) |