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回路

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1: 2018/05/08(火) 23:00:15.75 ID:CAP_USER
 新潟大学の上野将紀特任教授、シンシナティ小児病院の吉田富准教授らの研究グループは、脳と脊髄を結ぶ「皮質脊髄路」の中に多様な神経回路が存在することを発見し、それらが運動動作をコントロールする神経地図としての働きを示すことを明らかにした。

 大脳皮質と脊髄を結ぶ「皮質脊髄路」と呼ばれる神経回路は、自発的な運動開始や複雑で巧みな運動動作のコントロールに必要な神経回路として知られている。
しかし、この回路がどのような種類の神経細胞でつながっていて、最終的に複雑な運動動作を生み出せるのか、その接続様式や動作原理は不明だった。

 今回、研究グループは神経回路を解析する最新の技術を用いて、マウスの皮質脊髄路に存在する詳細な神経細胞の構成とその働きを探った。

続きはソースで

論文情報:【Cell Reports】Corticospinal circuits from the sensory and motor cortex differentially regulate skilled movements through distinct spinal interneurons.
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/29719245

関連ソース画像
http://univ-journal.jp/wp-content/uploads/2018/05/pixta_12982079_S.jpg

大学ジャーナル
http://univ-journal.jp/20649/
ダウンロード (1)


引用元: 【神経学】脳と脊髄を結ぶ運動の「神経地図」を新潟大学が発見、運動機能回復に重要な手がかり[05/08]

脳と脊髄を結ぶ運動の「神経地図」を新潟大学が発見、運動機能回復に重要な手がかりの続きを読む

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1: 2018/04/29(日) 21:47:59.03 ID:CAP_USER
脳内の情報のやり取りは、ほとんどが電気信号。
なので脳内の電気信号のやり取りの仕組みを、そのまま電子回路で再現できるはず。そういう根拠で研究が進んでいるのが、マインド・アップロード。人間の意識をそのままコンピューターにアップロードしようという研究領域だ。
SF映画などではよく見かける話だが、果たして本当にそんなことができるのだろうか。研究はどの程度進んでいるのだろう。

MIT Technology Reviewのこの記事、「MIT、『脳の永久保存』企業との研究契約解消へ」は、ベンチャー企業の事業内容に関する論争なのだが、その中でノーベル賞を確実視されるような世界的な研究者が意見を戦わせているのがおもしろい。
対立意見の中にこそ、真実が見える。この記事から、マインド・アップロード研究の現状を探ってみたい。

この記事は、脳の永久保存を推進するベンチャー企業Nectome(ネクトーム)社の主張に科学的根拠が乏しいとして、同社と業務提携しているマサチューセッツ工科大学(MIT)に対しても批判が起こっているという内容。
批判を受けて、MITは結局、業務提携を解消している。

■将来サイボーグとして再生するために

詳しいことは記事を読んでもらうとして、同社の主張は、

①今はまだマインド・アップロードの技術が確立していないが、技術が確立して人間がサイボーグとして生まれ変われるときがくる

②今、脳を永久保存しておけば、その技術が確立したときに生き返ることができる、というもの。
完全な形で脳を保存するためには、脳死する前に保存液を注入しなければならない。
ただ保存液を注入すると、その人物は確実に死ぬ。末期患者の安楽死が認められている国や州でのみ、
末期患者の脳の永久保存を受け付けているという。

安楽死に対する賛否が分かれることから、論争になっているわけだ。個人的にはその論争よりも、世界のトップレベルの研究者が脳の永久保存やマインド・アップロードの可能性をどうとらえているのか、ということに興味がある。

人間の蘇生が可能になる未来を信じて、脳を冷凍保存するという研究やビジネスは、ずいぶん昔から存在する。
実は僕も米国に在住していた25年近く前に、脳を冷凍保存するベンチャー企業をカリフォルニア州バークレーに訪ねて取材したことがある。
工場のような敷地の中に、ドラム缶のような容器が置いてあり、その中に冷凍された脳が保管されている、という話だった。
脳1つ当たり100万円ほどで100年間保存する、というような契約だったように覚えている。
なんだかずいぶん怪しげなベンチャー企業だった。

MIT Technology ReviewのA startup is pitching a mind-uploading service that is "100 percent fatal"という記事によると、こうした脳の永久保存はいろいろな方法で試されており、米アリゾナ州にあるAlcor延命基金には、150人以上の遺体や脳を液体窒素で保存しているのだという。

ところが数年前に、脳に保存液を注入することで脳のコネクトームを保存できる新しい技術が開発された。
コネクトームとは、ニューロンを結びつけるシナプスの地図のようなもの。神経学者Ken Hayworth氏によると、特定の個人の意識を再現するにはコネクトームの地図が不可欠だという。
保存された脳を蘇生できるかどうかは分からないが、少なくともコネクトームのデータがあれば、コンピューターで意識や性格を再現できる可能性があるというわけだ。
今は無理だが「100年後には可能になっているかもしれない」とHaywarth氏は前向きに評価する。

続きはソースで

関連ソース画像
https://www.newsweekjapan.jp/yukawa/assets_c/2018/04/yukawa180423-thumb-720xauto.jpg

ニューズウィーク日本版
https://www.newsweekjapan.jp/yukawa/2018/04/mit.php

ダウンロード


引用元: 【脳科学】マインド・アップロードは可能?──MITを巻き込み世界的権威が真っ二つ[04/23]

マインド・アップロードは可能?──MITを巻き込み世界的権威が真っ二つの続きを読む

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1: 2018/04/01(日) 09:10:59.00 ID:CAP_USER
■要旨
理化学研究所(理研)計算科学研究機構プログラミング環境研究チームの佐藤三久チームリーダー、來山至テクニカルスタッフⅠ、情報基盤センター計算工学応用開発ユニットの五十嵐潤上級センター研究員らの国際共同研究グループは、次世代スーパーコンピュータ(スパコン)でヒトの脳全体の神経回路のシミュレーション[1]を可能とするアルゴリズム[2]の開発に成功しました。

脳を構成する主役は神経細胞です。神経細胞は電気信号を発して情報をやりとりする特殊な細胞です。
その数はヒトの大脳で約160億個、小脳で約690億個、脳全体では約860億個にのぼります。
神経細胞同士はシナプス[3]でつながり合い、複雑なネットワーク(神経回路)を形成しています。
しかし、現在の最高性能のスパコンをもってしても、ヒトの脳全体の規模で、神経細胞の電気信号のやりとりをシミュレーションすることは不可能です。

今回、国際共同研究グループは、次世代スパコンで脳のネットワークのシミュレーションを達成するアルゴリズムを開発しました。
新たなアルゴリズムによってメモリの省力化を実現するだけでなく、スーパーコンピュータ「京」[4]などの既存のスパコン上の脳シミュレーションも大幅に高速化できました。

本成果は、2020年以降に登場するポスト「京」[5]などの次世代スパコン上で、ヒトの脳全体のシミュレーションを実現し、脳の情報処理や脳疾患の機構の解明に貢献すると期待できます。
また、新アルゴリズムはオープンソースとして一般公開されている神経回路シミュレータ「NEST[6]」の次期公開版に搭載される予定です。

本研究は、スイスのオンライン科学雑誌『Frontiers in Neuroinfomatics』(2月16日付、日本時間:2月17日)に掲載されました。

また、本研究はポスト「京」研究開発枠・萌芽的課題(4)
「大脳皮質神経回路のデータ駆動モデル構築(課題番号:hp160258)」と京調整高度化枠「ブレインシミュレータNEST5gの性能評価(課題番号ra001012)」として「京」の計算資源を用いて実施されました。

続きはソースで

■原論文情報
Jakob Jordan, Tammo Ippen, Moritz Helias, Itaru Kitayama, Mitsuhisa Sato,
Jun Igarashi, Markus Diesmann and Susanne Kunkel,
"Extremely Scalable Spiking NeuronalNetwork Simulation Code: From Laptops to Exascale",
Frontiers in Neuroinfomatics, 10.3389/fninf.2018.00002
https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fninf.2018.00002/full

理化学研究所
http://www.riken.jp/pr/press/2018/20180326_1/
ダウンロード


引用元: 【演算】ヒトの脳全体シミュレーションを可能にするアルゴリズム | 理化学研究所03/26]

ヒトの脳全体シミュレーションを可能にするアルゴリズム | 理化学研究所の続きを読む

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1: 2018/04/01(日) 09:21:12.38 ID:CAP_USER
■量子現象に着想を得て開発した、これまでにないコンピュータ

 富士通株式会社は23日、「デジタルアニーラ」に関する技術説明会を開催した。
デジタルアニーラは量子現象に着想を得てイジング模型を解くことに特化したデジタル回路で、組み合わせ最適化問題を高速に解くことができるハードウェア。
あくまで従来型コンピュータの技術を使ったもので、量子コンピュータではない。
だが、新しいアーキテクチャのコンピュータであり、規模・結合数・精度のバランスと安定動作で実社会の問題に適用できるものだとしている。

 解説したのは富士通株式会社 AI基盤事業本部 本部長代理(4月以降はAIサービス事業本部本部長)の東圭三氏と、株式会社富士通研究所コンピュータシステム研究所次世代コンピュータシステムプロジェクト主任研究員の竹本一矢氏。

 東氏は最初に「毎週のようにアニーリング技術、量子コンピュータ技術に関する発表が行なわれている」と紹介し、各社による量子ゲート方式やアニーリングマシンによる発表をざっと振り返った。
富士通は2017年11月に量子コンピュータのアプリ開発で、Accenture、Allianzと共同で1Qbit(1QB Information Technologies Inc.)に出資している。

 脳型や量子コンピュータなど新しいコンピュータアーキテクチャが模索されている背景には、ムーアの法則と微細化の限界が想定されていることがある。デジタルアニーラはその1つで、既存のデジタル回路技術を使って量子コンピューティングマシンのような振る舞いを模擬することで、組み合わせ最適化問題など従来型アプローチでは難しい問題を解こうという試みだ。

■デジタル回路で量子過程の利点を活かす発想

 量子コンピューティングには「量子ゲート方式(量子回路方式)」と「イジングマシン方式」の2種類がある。
量子ゲート方式はIBMやGoogleなどが研究開発中で、暗号解読などへの適用が期待されている。
後者のうちアニーリング方式の量子コンピュータとしてはいち早く商用化したD-waveのサービスが有名だ。

 いっぽう、富士通のデジタルアニーラは
「量子ではなく従来のデジタル回路でアニーリングマシンがやっていることを実現したもの」(東氏)。
産業界への適用が進んでいるのはアニーリング方式だとし、量子ゲート方式のコンピュータが実産業、企業に適用されるには、まだまだ時間がかかるとの見方を示した。

 アニーリングとは「焼きなまし」のことだ。
材料をゆっくり冷却する過程で、内部のひずみが取り除かれ、安定した状態に落ち着いていく過程のことだ。
時間はかかるが最終的にはエネルギー的に安定な状態に落ち着く。
アニーリングアプローチはその物理過程をコンピューティングに活用しようとしている。

 たとえば従来手法でパズルを解こうと思ったら総当たりでやっていたのに対し、アニーリングは、それとは違い、確率探索を行ない、コスト関数の評価値が最小あるいは最大にする方式で問題を解く。

 本物の量子コンピュータは量子ビットを用いて、1と0の重ね合わせを表現する。
デジタルアニーラはデジタル回路なので、1と0の状態を重ね合わせで表現することはできない。
そこで、乱数発生器を使って1と0の揺らぎのような状態を表現する。

続きはソースで

最近のアニーリング/量子コンピュータ関連の動向
https://pc.watch.impress.co.jp/img/pcw/docs/1113/270/410_l.jpg
新アーキテクチャの模索
https://pc.watch.impress.co.jp/img/pcw/docs/1113/270/412_l.jpg
各社の取り組み
https://pc.watch.impress.co.jp/img/pcw/docs/1113/270/418_l.jpg
アニーリングとは焼きなましのこと
https://pc.watch.impress.co.jp/img/pcw/docs/1113/270/419_l.jpg

PC Watch
https://pc.watch.impress.co.jp/docs/news/1113270.html
ダウンロード


引用元: 【PC】スパコンで8億年かかる計算を1秒で解く富士通の「デジタルアニーラ」[03/23]

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1: 2018/03/19(月) 13:35:30.51 ID:CAP_USER
東京工業大学(東工大)は2月12日、コイン電池1つで15年程度の動作が可能な世界最小クラスの低消費電力Bluetooth Low Energy(BLE)無線チップを開発したと発表した。

同成果は、同大 工学院電気電子系の岡田健一 准教授らによるもの。
詳細は、米国にて2月11日より開催されている最先端半導体チップの研究開発成果に関する国際会議
「2018 IEEE international Solid-State Circuits Conference(ISSCC 2018)」にて2つのセッションに分けて発表される。

スマートフォン(スマホ)の普及に伴い、無線技術の1つであるBLEの活用も進んできたほか、Bluetooth meshの登場で、IoTでの活用にも期待が高まっている。しかし、従来のBluetoothに比べてBLEは低消費電力化が進んだと言っても、その消費電力はほかのIoT向け低消費電力無線技術に比べては高く、IoTでの活用を促進するためには、さらなる低消費電力化が求められていた。

そこで今回、研究グループは新たなデジタル制御遅延回路(デジタル時間変換器:DTC)を開発。
それを用いて、低ジッタかつ広帯域な特性を実現した低消費電力デジタルPLL回路の開発に成功したほか、そのPLLを用いることで、低消費電力のBLEチップの開発にも成功したという。

DTCの基本的な考え方は、電流源から入力信号が入ってくると、キャパシタ(1pF)に電荷が蓄えられ、インバータのしきい値電圧を越えると、01判定が実施されるというものであったが、プリチャージに時間と電力が必要であった。
今回、考案された新たな回路では、0.1pFのキャパシタを新たに追加。 

続きはソースで

デジタル-時間変換の概要と、従来型DTCと今回考案された新型DTCの概要 (資料提供:東京工業大学)
https://news.mynavi.jp/article/20180213-582608/images/002.jpg
デジタルPLLの概要と、今回開発したデジタルPLLとこれまでのデジタルPLLの性能比較 (資料提供:東京工業大学)
https://news.mynavi.jp/article/20180213-582608/images/004.jpg
PLL以外にも回路アーキテクチャの工夫で低消費電力化を実現した (資料提供:東京工業大学)
https://news.mynavi.jp/article/20180213-582608/images/006.jpg
今回開発されたBLEチップとデジタルPLLチップ、ならびにBLEのパッケージ品 (資料提供:東京工業大学)
https://news.mynavi.jp/article/20180213-582608/images/008.jpg

マイナビニュース
https://news.mynavi.jp/top/business/technology/
images


引用元: 【電力】ISSCC 2018 - 東工大、コイン電池で15年駆動可能なBLEチップを開発[02/13]

ISSCC 2018 - 東工大、コイン電池で15年駆動可能なBLEチップを開発の続きを読む

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1: 2018/03/07(水) 08:27:35.82 ID:CAP_USER
関西大学システム理工学部の谷弘詞教授らのグループは、柔軟で軽量な摩擦発電機の開発に取り組み、従来の100倍以上の発電量を有する摩擦発電機の開発に成功した。
1歩の発電量で、10個以上のLED点灯やワイヤレス回路の駆動が可能となる。

 人の歩行や車、機械の振動などで発電する環境発電は、IoT社会におけるセンサ用電源として注目されている。
谷教授らのグループは、摩擦で発生する静電気から発電する、ゴム・帯電フィルム・電極からできた柔軟で軽量な摩擦発電機の開発に数年前から取り組んできた。

 開発当初は、歩行時の発電量が0.003mW/ステップと微弱だったが、今回ゴム表面の粗さを工夫することで発電量を従来品より100倍以上向上させることに成功した。

続きはソースで

大学ジャーナル
http://univ-journal.jp/19592/
ダウンロード (4)


引用元: 【電力】関西大学が発電量100倍の摩擦発電機を開発、1歩でLED10個以上を点灯[03/06]

関西大学が発電量100倍の摩擦発電機を開発、1歩でLED10個以上を点灯の続きを読む
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