| 講演名 | 2022-01-23 減衰付きSTDP学習則のアナログ回路設計とLSI実装 守谷 哲(東北大), 加藤 達暉(東北大), 弓仲 康史(群馬大), 山本 英明(東北大), 佐藤 茂雄(東北大), 堀尾 喜彦(東北大), |
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| 抄録(和) | デバイスの低消費電力化や小型化を目的として，スパイキングニューラルネットワーク(SNN)が次世代の情報処理技術として期待されている．スパイクタイミング依存可塑性(STDP)則はスパイクのタイミング情報のみからシナプス荷重値を学習することが出来る為，SNNの効率的な学習則としての応用が研究されている．本研究では荷重値依存性及び荷重値減衰を考慮したSTDP学習則を実現するアナログ回路を設計した．提案回路中の電圧に対応する荷重値の変化量がスパイク間の時間差に応じて指数関数的に変動することや，荷重値減衰についてバイアス電流に対し線形に制御可能であることをSPICEシミュレーションから示した．また設計回路について65 nm CMOSプロセスにてLSI実装した結果について報告する． |
| 抄録(英) | Spiking neural networks (SNNs) are expected to be the next generation of information processing technology to reduce the power consumption and size of devices. Spike-timing-dependent plasticity (STDP) rule can learn the synaptic weight only from the spike timing information; therefore, its applications are studied as an efficient learning rule for SNNs. In this study, we report the design of an analog circuit which performs the STDP learning rule that considers the weight dependency and decay term. The weight value which corresponds to the voltage in the circuit varies exponentially with the time difference between spikes, and the amount of weight decay can be controlled linearly for the bias current is shown via SPICE simulations. We also show the results of LSI implementation of the circuit using 65 nm CMOS process. |
| キーワード(和) | スパイクタイミング依存可塑性 / アナログ回路 / ハードウェア実装 / スパイキングニューラルネットワーク |
| キーワード(英) | Spike-timing-dependent plasticity / analog circuit / hardware implementation / spiking neural network |
| 資料番号 | NC2021-40 |
| 発行日 | 2022-01-14 (NC) |
| 研究会情報 | |
| 研究会 | NLP / MICT / MBE / NC |
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| 開催期間 | 2022/1/21(から3日開催) |
| 開催地（和） | オンライン開催 |
| 開催地（英） | Online |
| テーマ（和） | NC, ME，MICT，NLP, 一般 |
| テーマ（英） | |
| 委員長氏名（和） | 高坂 拓司(中京大) / 花田 英輔(佐賀大) / 奥野 竜平(摂南大) / 大須 理英子(早大) |
| 委員長氏名（英） | Takuji Kosaka(Chukyo Univ.) / Eisuke Hanada(Saga Univ.) / Ryuhei Okuno(Setsunan Univ.) / Rieko Osu(Waseda Univ.) |
| 副委員長氏名（和） | 常田 明夫(熊本大) / 田中 宏和(広島市大) / 安在 大祐(名工大) / 堀 潤一(新潟大) / 山川 宏(東大) |
| 副委員長氏名（英） | Akio Tsuneda(Kumamoto Univ.) / Hirokazu Tanaka(Hiroshima City Univ.) / Daisuke Anzai(Nagoya Inst. of Tech.) / Junichi Hori(Niigata Univ.) / Hiroshi Yamakawa(Univ of Tokyo) |
| 幹事氏名（和） | 松下 春奈(香川大) / 吉岡 大三郎(崇城大) / 小林 匠(横浜国大) / 石田 開(神奈川県立産業技術総研) / 中村 英夫(大阪電気通信大) / 内部 英治(ATR) / 西田 知史(NICT) |
| 幹事氏名（英） | Haruna Matsushita(Kagawa Univ.) / Daizaburo Yoshioka(Sojo Univ.) / Takumi Kobayashi(Yokohama National Univ.) / Kai Ishida(KISTEC) / Hideo Nakamura(Osaka Electro-Communication Univ) / Eiji Uchibe(ATR) / Satoshi Nishida(NICT) |
| 幹事補佐氏名（和） | 加藤 秀行(大分大) / 横井 裕一(長崎大) / 伊藤 孝弘(広島市立大) / 高林 健人(岡山県立大) / 西川 拓也(国立循環器病研究センター) / 赤澤 淳(明治国際医療大学) / 湯田 恵美(東北大) / 我妻 伸彦(東邦大) / 栗川 知己(関西医科大) |
| 幹事補佐氏名（英） | Hideyuki Kato(Oita Univ.) / Yuichi Yokoi(Nagasaki Univ.) / Takahiro Ito(Hiroshima City Univ) / Kento Takabayashi(Okayama Pref. Univ.) / Takuya Nishikawa(National Cerebral and Cardiovascular Center Hospital) / Jun Akazawa(Meiji Univ. of Integrative Medicine) / Emi Yuda(Tohoku Univ) / Nobuhiko Wagatsuma(Toho Univ.) / Tomoki Kurikawa(KMU) |
| 講演論文情報詳細 | |
| 申込み研究会 | Technical Committee on Nonlinear Problems / Technical Committee on Healthcare and Medical Information Communication Technology / Technical Committee on ME and Bio Cybernetics / Technical Committee on Neurocomputing |
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| 本文の言語 | JPN |
| タイトル（和） | 減衰付きSTDP学習則のアナログ回路設計とLSI実装 |
| サブタイトル（和） | |
| タイトル（英） | Analog-circuit design of STDP learning rule with linear decay and its LSI implementation |
| サブタイトル（和） | |
| キーワード(1)（和/英） | スパイクタイミング依存可塑性 / Spike-timing-dependent plasticity |
| キーワード(2)（和/英） | アナログ回路 / analog circuit |
| キーワード(3)（和/英） | ハードウェア実装 / hardware implementation |
| キーワード(4)（和/英） | スパイキングニューラルネットワーク / spiking neural network |
| 第 1 著者 氏名（和/英） | 守谷 哲 / Satoshi Moriya |
| 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） | 加藤 達暉 / Tatsuki Kato |
| 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） | 弓仲 康史 / Yasushi Yuminaka |
| 第 3 著者 所属（和/英） | 群馬大学(略称：群馬大) Gunma University(略称：Gunma Univ.) |
| 第 4 著者 氏名（和/英） | 山本 英明 / Hideaki Yamamoto |
| 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） | 佐藤 茂雄 / Shigeo Sato |
| 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） | 堀尾 喜彦 / Yoshihiko Horio |
| 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 | 2022-01-23 |
| 資料番号 | NC2021-40 |
| 巻番号（vol） | vol.121 |
| 号番号（no） | NC-338 |
| ページ範囲 | pp.44-44(NC), |
| ページ数 | 1 |
| 発行日 | 2022-01-14 (NC) |