非線形力学系理論に基づく超低消費電力非同期順序回路人工内耳モデルの設計手法の確立

基于非线性动力系统理论的超低功耗异步时序电路人工耳蜗模型设计方法的建立

基本信息

批准号：
19J20745
负责人：
武田健太郎
金额：
$ 2.18万
依托单位：
Hosei University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-25 至 2022-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19J20745/
关键词：
非同期離散状態システム

项目摘要

本研究では、超低消費電力非同期順序回路人工内耳モデルの設計と実装及び実機実験を行う。本研究は、既存手法との比較を通して提案人工内耳モデルが消費電力や回路実装の観点で優れていることを示すことを目的とし、より効率の良い人工内耳回路の開発へ向けた基礎研究と位置づけられる。2021年度は主に次の2つのテーマに取り組んだ。（1）非同期式順序回路で実装される内耳モデルが呈する結合音現象に関する研究：これまでの研究では、内耳モデルの純音入力に対する非線形応答特性の調査に取り組んできた。当該年度では、内耳モデルの複合音入力に対する非線形応答特性の調査に取り組んだ。生物の耳は、異なる周波数成分を有する二音を聴取すると、それらの周波数成分の和の音や差の音を知覚できることが知られている。これらの音は結合音とよばれ、本研究では結合音現象を呈する非同期式順序回路内耳モデルを提案した。また、提案内耳モデルが従来のモデルに比べて高効率にハードウェア実装できることを示した。（2）非同期式順序回路で実装される位相発振器の結合系に関する研究：これまでの研究では、単一の非線形発振器による蝸牛のモデル化に取り組んできた。当該年度では、これらの発振器の結合系による蝸牛のモデル化を目標とした、非同期式順序回路で実装される位相発振器の結合系に関する予備的研究に取り組んだ。本研究では、非同期式順序回路で実装される位相発振器の結合系に基づいたCPGモデルを提案し、位相振動子の状態変数を非同期的に状態更新させることで、所望の歩行パターンをあらわす解が支配的になる場合があることを示した。

在这项研究中，我们将设计和实施超低功率异步顺序电路人工耳蜗模型，并执行实际的实验。这项研究旨在证明，通过与现有方法进行比较，所提出的人工耳蜗植入物模型在功耗和电路实施方面表现出色，并将其定位为旨在开发更有效的人工耳蜗植入电路的基础研究。在2021年，我们关注两个主要主题：（1）在异步顺序循环中实施的内耳模型提出的组合声音现象的研究：先前的研究一直在研究内耳模型对纯音的非线性响应特征。在今年，我们致力于研究内耳模型复合声音输入的非线性响应特性。众所周知，当活物质听到两个具有不同频率成分的音符时，他们可以感知频率成分的总和和差异的声音。这些声音称为耦合声音，在这项研究中，我们提出了一个异步顺序的内耳电路模型，该模型表现出耦合的声音现象。这也表明，与传统模型相比，可以在硬件中以更高的效率实现所提出的内耳模型。（2）在异步顺序电路中实现的相振荡器耦合系统的研究：先前的研究一直在研究使用单个非线性振荡器对耳蜗进行建模。在今年，我们研究了在异步顺序电路中实现的相位振荡器耦合系统的初步研究，目的是使用这些振荡器的耦合系统对耳蜗进行建模。在这项研究中，我们提出了一个基于在异步顺序回路中实现的相位振荡器耦合系统的CPG模型，并表明，通过异步更新相振荡器的状态变量，代表所需步行模式的解决方案可能会占主导地位。