光を用いた人工データ生成の開拓

利用光开发人工数据生成

基本信息

批准号：
21K18710
负责人：
成瀬誠
金额：
$ 4.16万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-07-09 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-21K18710/
关键词：
光コンピューティング光情報処理

项目摘要

光を用いたコンピューティングが活発に研究されるようになったが、その基本機能は「認識」機能に留まっており、最先端のAIで問われている「データ生成」等の高次機能は未踏領域である。研究代表者らは光の物理的特長が高次機能に向けて展開されていないとの問題意識を有し、レーザーカオスを用いた人工データ生成―具体的には顔画像の人工的生成―に世界に先駆けて成功した（Sci Rep 2019）。すなわち従来の光情報処理での「認識機能」を越え、「データ生成」という新たな可能性を切り拓いた。人工データ生成に必須の大量疑似乱数の物理限界の打破に加え、レーザーカオス時系列に固有の時間構造をシグネチャとしたセキュリティ等の新たな機能を提供する。しかし、これまでの実績は、実験で得られた特定のレーザーカオス時系列に基づいており、理論的・系統的な理解や評価指標は確立されていない。本研究を挑戦的研究（萌芽）として実施する目的は、光を用いた人工データ生成という研究領域を、レーザー物理や数理モデルを基礎に学術的に理解し、光と処理系の合成という実装の高度化を含めた大きな今後の大きな研究展開に向けた萌芽的知見を獲得することにある。研究の二年度目である本年度は、データ生成機能の基盤となる原理として、リザーバーコンピューティングを用いる方法を検討した。リザーバーコンピューティングは対象のダイナミクスをコピーする能力があり、近年、教師情報として与えていないダイナミクスを想起できることが示された(Chaos 2021)。これは一種の人工的データ生成機能と言える。ただし、対象のサンプリング頻度によってはリザーバーコンピューティングが意図通りに機能しないことを見出した。そのためリザーバーコンピューティングにおけるサンプリングの影響を掘り下げて検討した（JKCCS 2023）。

人们正在积极研究利用光进行计算，但其基本功能仍停留在“识别”，而尖端人工智能所需的“数据生成”等更高级别的功能仍然缺乏，这是一个尚未探索的领域。主要研究人员意识到光的物理特征尚未开发用于高阶函数的问题，并正在致力于利用激光混沌生成人工数据 - 具体来说，人工生成面部图像是该领域的首例。世界取得成功（Sci Rep 2019）。换句话说，它超越了传统光学信息处理的“识别功能”，为“数据生成”开辟了新的可能性。除了打破人工数据生成所必需的大量伪随机数的物理限制之外，它还提供了新功能，例如使用激光混沌时间序列特有的时间结构作为签名的安全性。然而，迄今为止的成果都是基于通过实验获得的特定激光混沌时间序列，尚未建立理论或系统的理解或评价指标。开展这项研究作为一项具有挑战性的研究（探索性）的目的是在学术上了解基于激光物理和数学模型的利用光的人工数据生成的研究领域，并开发光合成和处理系统的实现。目标是获得未来重大研究发展（包括进步）的探索性知识。今年，即研究的第二年，我们研究了一种使用储层计算作为数据生成函数的基本原理的方法。储层计算具有复制目标动态的能力，近年来，它已被证明可以回忆起未作为教师信息给出的动态（Chaos 2021）。这可以说是一种人工数据生成功能。然而，我们发现，根据目标的采样频率，存储库计算可能无法按预期运行。因此，我们深入研究了采样对储层计算的影响（JKCCS 2023）。

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Directivity of Quantum Walk via Its Random Walk Replica

通过其随机游走副本的量子游走的方向性

DOI：
10.1155/2022/9021583
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
2.3
作者：
Yamagami Tomoki;Segawa Etsuo;Chauvet Nicolas;Roehm Andre;Horisaki Ryoichi;Naruse Makoto
通讯作者：
Naruse Makoto

Influence of sampling frequency in autonomous attractor reconstruction by reservoir computing

采样频率对储库计算自主吸引子重建的影响