時空間知能情報処理を実行するイオン伝導体ハードウェアの創成

创建执行时空智能信息处理的离子导体硬件

• 批准号: 21K19797
• 负责人: 大野 武雄
• 金额: $ 4.16万
• 依托单位: Oita University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-07-09 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-21K19797/
• 关键词: 知能情報処理

本研究課題の目的は、イオン伝導現象に基づいて動作する時空間の概念を取り入れた新しい知能情報処理ハードウェアを創成することである。研究代表者はこれまでに、イオン伝導体材料自身が電気信号の入力頻度を自己判断して出力する「無機シナプス」動作を報告している。この動作の大きな特徴として情報の判断と記憶を同時に行える点を挙げることができ、これは非ノイマン型コンピュータの開発を推し進めると考えられる。当該年度は、作製するハードウェアに必要な空間的な概念に注目し、イオン伝導によって成長する導電性フィラメントがマクロサイズとなるようなデバイス構造を検討した。マクロサイズのフィラメントは金属酸化膜中で成長するように設計および試作を行い、電圧印加によって電極間にフィラメントが成長することを確認する電気計測実験を行った。その結果、通常の抵抗変化型メモリで必要となる電圧値よりも一桁以上大きな値を用いることで、マクロサイズのフィラメント形成を確認した。また、フィラメントの形成と消滅が繰り返し行えることも確認した。これらの結果を用いることで、実デバイス中で単細胞生物の手足の動きを模倣することが可能になると考えられる。

该研究项目的目的是创建新的智能信息处理硬件，该硬件融合了空间和时间的概念，并基于离子传导现象进行操作。首席研究员此前曾报道过一种“无机突触”操作，其中离子导体材料本身判断电信号的输入频率并将其输出。这种运算的一大特点是可以同时判断和存储信息，这被认为促进了非诺依曼计算机的发展。在本财年，我们重点关注了制造硬件所需的空间概念，并研究了通过离子传导生长的导电丝具有宏观尺寸的器件结构。设计并制作了一种在金属氧化物薄膜中生长的大型细丝原型，并进行了电测量实验以确认施加电压时细丝在电极之间生长。结果，我们确认可以通过使用比正常电阻变化存储器所需的电压值大一个数量级以上的电压值来形成宏观尺寸的细丝。我们还证实，细丝的形成和消失可以重复。通过使用这些结果，人们认为有可能在真实设备中模仿单细胞生物的四肢运动。

项目成果

抵抗変化型メモリにおける周期的電圧パルスの入力応答

电阻变化存储器中周期电压脉冲的输入响应

• 发表时间: 2021
• 作者: 三重野真司;大野武雄;亀井康平
• 通讯作者: 亀井康平

マイクロメートルスケール金属フィラメントの成長と消滅

微米级金属丝的生长和消亡

• 发表时间: 2022
• 作者: 高下玄揮;大野武雄
• 通讯作者: 大野武雄