研究内容

本研究室では、非同期式回路と呼ばれるデジタル集積回路の設計技術、応用に関する研究、および、IoT (Internet-of-Things)の応用に関する研究を行っています。最近は、前者に関してはエッジAI (Artificial Intelligence)デバイスへの応用を試みており、後者に関しては野生動物警報システムの研究開発を行っています。現在は、自分たちで設計した回路を用いてエッジAIシステムを実現し、社会的に問題となっている課題解決に貢献することを目標としています。


非同期式回路とは
プロセッサのようなデジタル回路は、グローバルなクロック信号を用いて回路部品を制御します。高周波なクロック信号を広い範囲に分配すると、クロック信号の消費電力が問題となります。非同期式回路は、グローバルなクロック信号を使わず、ローカルなハンドシェーク信号や自己タイミング信号を用いて回路部品を制御します。そのため、低消費電力、低電磁放射という特徴を有します。以下のスライドでは、本研究室で行っている研究の概要を紹介します。


野生動物警報システムとは
野生動物による事故や被害を抑制することを目的に、本研究室では野生動物警報システムの研究を行っています。以下のスライドでは、野生動物警報システムの概要を紹介します。

上記研究に興味がありましたら、hiroshis”at”u-aizu.ac.jpまでご連絡ください。


会津大学では、3年生から研究室配属を行います。本研究室では、3年生は研究のための準備として、ハードウェア記述言語やFPGA (Field Programmable Gate Array)を用いた非同期式回路の設計法、およびラズベリーパイを用いたシステムの開発(例、ラジコンカーなど)を学びます。4年生は、上述した研究テーマの一部を卒業研究として取り組みます。大学院生は、修士論文、博士論文に向けた研究や、セミナー科目でFPGAを用いたアプリケーションのアクセラレーション(高速化)を行います。

以下は、今年度の学生の現時点での取り組みを紹介します。
※タイトルをクリックすると、SlideShareにて説明のスライドを見ることができます。また、その下の画像はデモ動画です。

3年生

課外プロジェクトでラジコンカーを自作しました。ラズベリーパイをベースにしており、ラジコンカーをスマホなどで操作するところまでを行っています。今後は、深層学習を用いて部分的に自動走行を目指していきます。

  • ストリーミング映像を見ながら操縦できるラズパイカー
  • 多機能付ラジコンカーの作成
  • 周りの状況を観察するラジコンカー
  • 障害物を回避するラジコンカー

  • 4年生

    それぞれ、自分の卒業研究の現在のステータスを紹介します。なお、研究を始めてまだ数か月しかたっていないため、デモ動画がないものもあります。

  • FPGAとラズベリーパイのシリアル通信
  • 非同期式回路による自動走行のための二値化ニューラルネットワーク回路の設計
  • Xilinx FPGAを対象にした非同期回路設計支援ツールセットの開発
  • RISC-Vプロセッサを用いた野生動物警報システム

  • 修士1年生

    創造工房セミナーと呼ばれるセミナー科目で、LOGフィルターをFPGAでアクセラレーションした例を紹介します。

  • FPGAを使用したLoGフィルタの高速化

  • 修士2年生

    現在の研究テーマは、エッジAIデバイス実現の一環として、RISC-Vと呼ばれるオープンソースプロセッサを非同期式回路として実現すること、および二値化畳み込みニューラルネットワーク回路を非同期式回路として実現することを目指していますが、ここでは、同期式回路として設計したもの紹介します。

  • RISC-Vプロセッサと専用回路による画像処理の高速化

  • 博士2年生

    設計が難しい非同期式回路をできるだけ容易に実現するため、同期式回路のRTL(Register Transfer Level)モデルから非同期式RTLモデルへ変換する手法を紹介します。今後は、この変換手法を用いて、プロセッサや畳み込みニューラルネットワーク回路を非同期式回路として実現することを目指します。

  • 同期式RTLモデルから非同期式RTLモデルへの変換手法の紹介
  • 最後にまで見ていただき、ありがとうございます。研究内容に興味がありましたら、hiroshis”at”u-aizu.ac.jpまでご連絡ください。
    本学学生で研究室配属を希望する方は、以下のページもご覧ください(学内のみアクセス可)。

    研究室について