Development of materials reservoir devices consuming ultra-low energy consumpution utilized chemical dynamics of nanosystems

利用纳米系统化学动力学开发超低能耗材料储存装置

基本信息

批准号：
22H01900
负责人：
田中啓文
金额：
$ 11.32万
依托单位：
Kyushu Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2026-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

本課題は、ナノマテリアルのランダムネットワーク中で、入力信号を化学ダイナミクスにより変調させた場合に、なぜ低消費電力人工知能（AI）演算素子である「マテリアルリザバー」デバイスとして機能するのかを解明するものである。そこで、まず最初に行った研究内容が、リザバー材料の探索およびリザバーデバイスの確立であった。リザバー材料として様々な材料系を試行したところ、Ag2Sアイランドとナノ粒子、Ag2Seナノワイヤー、カーボンナノチューブ3次元ネットワークなどを試行した場合に、そのランダムネットワークが精度の高いリザバーとして動作することを確認した。特にノード（ジャンクション）の数が増大するとメモリ容量が増加することが2次元デバイス同士の比較、2次元と3次元デバイスの比較により確認された。リザバー計算のランダム構造とマテリアルランダムネットワークの親和性は高く、化学ダイナミクスの導入によりリザバーとして活用できることが分かった。しかし、それらの内部挙動が不明なためなぜ情報処理が可能かはいまだ不明で、今後解明を進める。電極数については16電極から128電極まで増大させ、人工知能制度を調べたが40電極程度で飽和することも分かった。また、もう一つの課題である、「どのような材料系がマテリアルリザバーに適しているのか」については非線形性の強い材料がより、高精度の人工知能デバイスになることが分かっており、非線形性をいかに強くするかが課題となることが分かった。

该项目旨在阐明当输入信号受到化学动力学调制时，纳米材料的随机网络为何充当“材料库”设备（一种低功耗人工智能（AI）计算元件）。因此，我们首先进行的研究就是寻找储层材料并建立储层装置。当对各种材料系统作为储库材料进行测试时，包括Ag2S岛和纳米颗粒、Ag2Se纳米线和碳纳米管三维网络，证实随机网络可以作为高精度储库。特别地，通过比较二维装置以及比较二维和三维装置，确认了存储器容量随着节点(接合点)数量的增加而增加。发现储层计算的随机结构与材料随机网络具有很高的亲和力，通过引入化学动力学可以将其用作储层。但由于它们的内部行为未知，目前还不清楚它们为何能够处理信息，我们将在未来继续澄清这一点。电极数量从16个电极增加到128个电极，并对人工智能系统进行了研究，但也发现在40个电极左右就饱和了。此外，关于另一个问题“什么样的材料系统适合作为材料库？”，众所周知，具有强非线性的材料可以用于高精度的人工智能器件，事实证明挑战是。如何让它变得更强。

项目成果

期刊论文数量（54）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

九州工業大学　田中研究室ホームページ

九州工业大学田中研究室主页

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

Radical initiator dependence of fabrication for hydrophilic graphene nanoribbon by unzipping of DWNT

通过 DWNT 解压缩制备亲水性石墨烯纳米带的自由基引发剂依赖性

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Rikuto Oyabu;Yuki Usami;Hirofumi Tanaka
通讯作者：
Hirofumi Tanaka

Ag2Seナノワイヤネットワークインマテリオリザバーデバイスの音声分類

材料储存装置中Ag2Se纳米线网络的音频分类

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Yuki Usami;Yuichiro Tanaka;Hakaru Tamukoh;Takuya Matsumoto;van der Wiel W;Hirofumi Tanaka;宇佐美雄生，田中悠一朗，琴岡匠，田向権，田中啓文;琴岡匠，Lilak Sam，Stieg A. Z.，Gimzewski J. K.，田中悠一朗，田向権，宇佐美雄生，田中啓文
通讯作者：
琴岡匠，Lilak Sam，Stieg A. Z.，Gimzewski J. K.，田中悠一朗，田向権，宇佐美雄生，田中啓文

Selective bridging and multi-functionalization of graphene nanoribbon fabricated by unzipping method

解链法制备石墨烯纳米带的选择性桥联及多功能化