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  • (9/14)次世代AIハードウェア(ニューロモルフィック、物理リザバー、インセンサコンピューティング)の最新動向とナノ材料AIデバイスの構築・実装・応用
(9/14)次世代AIハードウェア(ニューロモルフィック、物理リザバー、インセンサコンピューティング)の最新動向とナノ材料AIデバイスの構築・実装・応用
  • 価格:44,000円(税込) 55,000円(税込)

商品説明

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セミナー講師
九州工業大学 大学院生命体工学研究科 教授 博士(工学)  田中 啓文 氏
専門:ナノデバイス、マテリアルAIデバイス
1999 学位取得 大阪大学大学院工学研究科
1999 理化学研究所 基礎化学特別研究員
2002 米国ペンシルバニア州立大学 博士研究員
2003 岡崎国立共同研究機構(2024より自然科学研究機構)
分子科学研究所 助手(2025より助教)
2008 大阪大学 大学院理学研究科 助教
2014 大阪大学 大学院理学研究科 准教授(3月のみ)
2014 九州工業大学 大学院生命体工学研究科 教授 現在に至る
2020 九州工業大学ニューロモルフィックAIハードウェア研究センター
センター長(兼担)現在に至る
研究室ホームページ:
https://www.brain.kyutech.ac.jp/~tanaka/

セミナー趣旨
近年、ディープラーニングの進展によりAIの実用化が急速に進んでいる。一方、シリコンCMOS技術の物理的限界により、AI技術発展の頭打ちが懸念される。AI自体の膨大な電気消費量も近々に社会問題化すると考えられる。これらの課題克服のため、ニューラルネットワークやニューロモルフィック情報処理を物理的に実装する新材料・新素子への期待が高まっている。ナノ材料の非線形性やランダムネットワーク構造を利用することで、化学ダイナミクスによりパルスやノイズを自発的に発生させる素子が実現可能であり、高効率AIハードウェアに応用できる。特に物理リザバー演算は積和演算を大幅に削減し、省エネ効果が期待される。我々はナノ材料を基盤とした物理リザバーによりCMOSを補完し、自律型AIロボットなど知的システムへの応用を目指す。
本講演では、ナノ材料によるランダムネットワークのAI素子機能化、ロボット応用を含む最新成果を紹介する。

講演内容

第1章 AIハードウェアの現状とニューロモルフィック技術の背景
 1.1 人工知能技術の発展と社会実装
  1.1.1 深層学習の進展
  1.1.2 画像認識・自然言語処理・ロボティクスへの応用
  1.1.3 エッジAI・リアルタイム処理への需要拡大
 1.2 AI計算における消費電力と集積度の課題
  1.2.1 大規模AIモデルと計算資源の増大
  1.2.2 データ移動に伴うエネルギー消費
  1.2.3 クラウドAIとエッジAIの違い
 1.3 シリコンCMOS技術の限界
  1.3.1 CMOS微細化の物理的制約
  1.3.2 従来型デジタル計算基盤の課題
  1.3.3 新しいAIハードウェアへの期待
 1.4 ニューロモルフィックアーキテクチャの考え方
  1.4.1 脳型情報処理の基本概念
  1.4.2 人工ニューラルネットワークの物理実装
  1.4.3 メモリと演算の融合
 1.5 物理AI・材料知能への展開
  1.5.1 材料の非線形性を利用する計算
  1.5.2 デバイス物性とAI機能の関係
  1.5.3 ナノ材料AIデバイスの研究動向

第2章 インマテリアル物理リザバー計算とナノ材料デバイス
 2.1 物理リザバー計算の基礎
  2.1.1 リザバー計算の概念
  2.1.2 時系列情報処理への適用
  2.1.3 ソフトウェアリザバーと物理リザバーの違い
 2.2 インマテリアル計算の特徴
  2.2.1 材料内部のダイナミクスを利用した計算
  2.2.2 非線形応答・履歴依存性・ゆらぎの役割
  2.2.3 高次元写像と情報処理能力
 2.3 AIデバイスに求められる物理機能
  2.3.1 シナプス重みの連続制御
  2.3.2 状態保持と可塑性
  2.3.3 パルス生成・確率的応答・ノイズ機能
 2.4 CMOS互換材料としての分子系材料
  2.4.1 分子材料の電気的応答
  2.4.2 分子ネットワークの動的特性
  2.4.3 AIデバイス応用への可能性
 2.5 ナノカーボン材料の特徴
  2.5.1 ナノカーボンの構造と物性
  2.5.2 導電ネットワーク形成
  2.5.3 非線形伝導とセンサ応答

第3章 ナノ材料AIデバイスの構築・評価・実装
 3.1 ナノ材料ネットワークの構築手法
  3.1.1 材料分散とデバイス形成
  3.1.2 電極構造とネットワーク設計
  3.1.3 デバイスばらつきと制御性
 3.2 ナノカーボンデバイスのAI機能
  3.2.1 電気的応答の計測
  3.2.2 非線形性と記憶効果
  3.2.3 リザバー計算素子としての動作
 3.3 性能評価の方法
  3.3.1 時系列信号処理タスク
  3.3.2 分類精度・再現性・安定性の評価
  3.3.3 低消費電力性の検討
 3.4 他のナノ材料系における実験結果
  3.4.1 分子系デバイスとの比較
  3.4.2 異種材料による機能発現
  3.4.3 材料選択とAI性能の関係
 3.5 実装に向けた課題
  3.5.1 集積化とCMOSプロセス互換性
  3.5.2 デバイス間ばらつきへの対応
  3.5.3 学習機能と読み出し回路の設計

第4章 インセンサコンピューティングと応用展開
 4.1 センサとAIの融合
  4.1.1 センシング後処理からインセンサ処理へ
  4.1.2 データ取得と計算の一体化
  4.1.3 エッジデバイスにおける利点
 4.2 圧力センサとしてのナノカーボンデバイス
  4.2.1 圧力応答特性
  4.2.2 力学刺激と電気信号変換
  4.2.3 センサ機能とAI機能の両立
 4.3 インセンサコンピューティングへの応用
  4.3.1 触覚情報処理
  4.3.2 ロボット皮膚への展開
  4.3.3 ウェアラブルデバイスへの応用
 4.4 人間活動検出への展開
  4.4.1 動作・姿勢・圧力分布の検出
  4.4.2 時系列信号分類
  4.4.3 同一プラットフォームによるセンシングと認識
 4.5 物理AIとロボティクスへの応用
  4.5.1 環境適応型AIデバイス
  4.5.2 低消費電力ロボット知能
  4.5.3 実環境応用に向けた課題
 4.6 今後の展望
  4.6.1 材料・デバイス・回路の統合
  4.6.2 学習可能な物理AIシステム
  4.6.3 次世代AIハードウェアとしての可能性

 □ 質疑応答 □

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