光リザーバコンピューティングに基づく機械学習の計算能力の解明

阐明基于光储器计算的机器学习的计算能力

基本信息

批准号：
21F21375
负责人：
成瀬誠
金额：
$ 1.41万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-11-18 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

光リザーバコンピューティングは、光の物理過程そのものを複雑な相互作用を含んだ計算リソース（リザーバ）と見なし、リザーバと観測系の結合部のみを学習の対象とする計算原理であり、簡易な構成でありながら高度な機能を発揮する機械学習手法として近年注目されている。特に、光の高速性を生かした時系列予測などの応用で顕著な効果が示されている。しかし、従来研究におけるリザーバは、単一の光ファイバーを用いた単純な光遅延に基づいている。本来、光を用いたリザーバにはより一般的で普遍性の高い構造を想定できる。本研究は光リザーバコンピューティングに基づく機械学習の計算能力の解明を目的とし、具体的には、当該特別研究員Roehm博士が世界に先駆けて切り拓いた、複数の光遅延を組み合わせた新たなリザーバの極限性能の解明を目指す。さらに、光リザーバコンピューティングの目標機能として従来の時系列予測だけでなくデータの生成機能等へ拡大することを目指す。研究2年度目である当該年度は、初年度の整備した研究環境を用いてリザーバコンピューティングの性能評価を進捗させた。特に、リザーバコンピューティングにおける信号のサンプリング頻度と、時系列の自律的再生能力を詳細に分析し、リザーバコンピューティングが適性に動作するためのサンプリング頻度が存在することを示した。これはデータ生成に向け基礎となる結果でもある。当該研究は国際会議JKCCS2023においてBest Paper Awardを受賞した。また、リザーバコンピューティングに限らず、光を用いたコンピューティングに関する協働研究に積極的に関与し、複数の原著論文の出版に貢献した。

光储层计算是一种将光本身的物理过程视为包含复杂相互作用的计算资源（储层）的计算原理，仅以储层与观测系统之间的连接作为学习对象，具有简单的配置近年来，它作为一种展现出先进功能的机器学习方法而受到关注。特别是在利用光速的时间序列预测等应用中，效果显着。然而，先前研究中的储层是基于使用单根光纤的简单光学延迟。最初，可以为使用光的水库假设更通用和高度通用的结构。这项研究的目的是阐明基于光学储存器计算的机器学习的计算能力。具体来说，这项研究重点关注由特约研究员 Roehm 博士首创的一种结合多种光学延迟的新型储存器，旨在阐明最终的结果。表现。此外，光储层计算的目标是超越传统的时间序列预测，包括数据生成功能。今年，即研究的第二年，我们利用第一年建立的研究环境在评估油藏计算性能方面取得了进展。特别是，我们详细分析了油藏计算中信号的采样频率和自主再现时间序列的能力，并表明油藏计算存在一个正常运行的采样频率。这也是数据生成的基本结果。该研究获得国际会议JKCCS2023最佳论文奖。除了储层计算之外，他还积极参与光计算的合作研究，并发表了多篇原创论文。

项目成果

期刊论文数量（34）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

An efficient observation algorithm that achieves the minimum number of measurements for pairing optimization

一种有效的观察算法，可实现配对优化的最小测量次数

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
N. Fujita; A. Roehm; T. Mihana; R. Horisaki; A. Li; M. Hasegawa;M. Naruse
通讯作者：
M. Naruse

選好性充足を行う選択競合のない量子干渉サンプリング

具有偏好满足的无选择竞争的量子干扰采样

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
新川浩彬;白鳥帆香;ショヴェニコラ;バシェリエギヨム;レームアンドレ;巳鼻孝朋;堀﨑遼一;成瀬誠
通讯作者：
成瀬誠

量子ウォークを用いたバンディットアルゴリズム

使用量子行走的强盗算法

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
山上智輝;瀬川悦生;Nicolas Chauvet;Andre Roehm;堀﨑遼一;成瀬誠
通讯作者：
成瀬誠

Skeleton structure inherent in discrete-time quantum walks

离散时间量子行走固有的骨架结构

DOI：
10.1103/physreva.107.012222
发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
2.9
作者：
Yamagami Tomoki;Segawa Etsuo;Tanaka Ken'ichiro;Mihana Takatomo;R?hm Andr?;Horisaki Ryoichi;Naruse Makoto
通讯作者：
Naruse Makoto

離散時間１次元量子ウォークの骨格構造について

离散时间一维量子行走的骨架结构