北海道大学 大学院情報科学研究院

卒業生とその進路

生物の形づくりの仕組みに学んだ機能LSIの設計


鈴木 洋平

2004 年度 卒 ／学士（工学）

卒業研究の概要

画像などのパターン修復処理は高度な演算を必要とするため、マイクロプロセッサやDSPの消費電力が高い。一方、生物はこれまで長い年月をかけて、体表パターンの生成や傷の修復など「形づくり」の処理を最小のエネルギーで行うよう最適化されてきた。本研究の目的は、そのような生物の形づくりの原理に基づいて、指紋や虹彩, 体模様などに見られる縞・斑点などのパターンを自己修復するLSIの基本アーキテクチャを考案することにある。

指紋や虹彩のパターンは、個人を同定する有力な手がかりとなる。近年の指紋・虹彩パターン認識技術を用いたインテリジェント・セキュリティシステムの発展は目覚ましく、汎用性の高い個人認証システムおよびインターフェースが既に商品化されている。現在の認識システムの問題は、1) 登録後にできた傷や欠損パターンに対する認識率が低い, 2) 高度な前処理と認識処理を行うため、DSPおよびマイクロプロセッサの消費電力が高い, の二点である。前者は、パターンの傷や汚れを取り除く前処理を念入りに施すことで解決できるが、それは後者の問題をさらに深刻にする。これらの問題が、今後特に需要があると見込まれるモバイル機器への認証システムの組み込みを難しくしている。したがって、モバイル機器向けの現実的な認証システムを具現化するためには、この前処理の電力消費を低減しつつ、パターンの傷や欠損を補完するLSIが必要である。また、モバイル機器に組み込むためにはシステムの小型化も必要であり、そのためには、センサ一体型の処理構造（インテリジェントセンサ化）が望ましい。そこで本研究では、生物の形づくりの原理に基づいてパターン処理を高度に並列化し、処理するパターンの画素毎に単位処理回路とセンサ（画像センサ）を搭載可能なアーキテクチャを提案した。

学術論文

  1. Suzuki Y., Takayama T., Motoike I.N., and Asai T., "Striped and spotted pattern generation on reaction-diffusion cellular automata -- theory and LSI implementation --," International Journal of Unconventional Computing, vol. 3, no. 1, pp. 1-13 (2007).
  2. 鈴木 洋平, 高山 貴裕, 元池 N. 育子, 浅井 哲也, "縞・斑点画像パターンの修復を行う反応拡散モデルとそのLSI化," 電子情報通信学会論文誌A, vol. J87-A, no. 11, pp. 1272-1281 (2005).

書籍／チャプター

  1. Suzuki Y., Takayama T., Motoike I.N., and Asai T., "Striped and spotted pattern generation on reaction-diffusion cellular automata -- theory and LSI implementation --," Unconventional Computing 2005: From Cellular Automata to Wetware, Teuscher C. and Adamatzky A., Eds., pp. 41-54, Luniver Press, U.K. (2005).

国際会議

  1. Suzuki Y., Motoike I.N., and Asai T., "Spatial pattern formation on two-layer resistive sheets -- theory and LSI implementation --," Proceedings of the 3rd International Symposium on Ubiquitous Knowledge Network Environment, p. 46, Sapporo, Japan (Feb. 28-Mar. 1, 2006).
  2. Suzuki Y., Takayama T., Motoike I.N., and Asai T., "Striped and spotted pattern generation on reaction-diffusion cellular automata -- theory and LSI implementation --," Proceedings of the VIIIth European Conference on Artificial Life, pp. 47-58, Kent, U.K. (Sep. 5-9, 2005).

受賞

  1. 鈴木 洋平, 高山 貴裕, 元池 N. 育子, 浅井 哲也, "生物の形づくりの原理に基づく縞・斑点パターン修復LSI," 第7回LSI IPデザイン・アワード - 次点（研究助成）, 2005年5月.

国内学会

  1. 鈴木 洋平, 元池 N. 育子, 浅井 哲也, "非線形アナログ回路と連続抵抗体のネットワークにおけるパターン形成:実デバイスによるDoE拡散実験," 日本物理学会第61回年次大会, (愛媛), 2006年3月.
  2. 鈴木 洋平, 元池 N. 育子, 浅井 哲也, "二層連続抵抗体における空間パターンの発生メカニズム," 日本物理学会秋季大会, (京都), 2005年9月.
  3. 鈴木 洋平, 高山 貴裕, 元池 N. 育子, 浅井 哲也, "Turingパターンを発生するシンプルな反応拡散セルオートマトンモデルとその集積回路化〜縞・斑点画像復元の応用に向けて," 電子情報通信学会 非線形問題研究会, (東京), 2005年3月.

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