東京大学,科学技術振興機構(JST)

令和5年6月9日

東京大学
科学技術振興機構(JST)

音声コマンド認識AIの電力を3桁削減、
新方式AIプロセッサーを開発

~乾電池1本で2年以上連続動作、ドローンやロボットへの応用に期待~

ポイント

東京大学 大学院工学系研究科の小菅 敦丈 講師、澄川 玲維 大学院生、濱田 基嗣 特任教授、黒田 忠広 教授らによる研究グループは、JST 戦略的創造研究推進事業の助成のもと、35種の音声コマンド認識AIを題材に、既存のAIプロセッサーと比較し3桁以上低電力化できる新方式の布線論理型AIプロセッサーを開発しました。

音声コマンド認識AIは新たなマシンインターフェースとして急速に発展しています。一方で、認識可能なコマンド数が増えAIモデルが複雑化するほど、消費電力が急増するという課題がありました。これは、深層ニューラルネットワークの処理量が飛躍的に増えてしまうためです。識別可能なコマンド数が4種程度であれば0.1ミリワット未満での推論が可能な一方、コマンド数が35種にもなると390ミリワット程度の電力が必要となっていました。

本研究では低電力化のため、人の大脳をまねた布線論理型の新規AIプロセッサーを開発しました。省ニューロン省シナプスなアルゴリズム技術と、省面積回路実装技術を新たに開発し、1チップで16層の深層ニューラルネットワークを布線論理型AIプロセッサーで実装することに成功しました。これにより、消費電力の大きかったメモリーとの通信を完全になくし、152.8マイクロワットでの推論を実現しました。この新規AIプロセッサーは、35種の音声コマンドを識別可能なAIを、乾電池1本で2.2年にわたり連続動作させることが可能です。今後は、スマートフォン、ドローン、自動車内エンタメ機器制御、AR/VR機器への応用が期待されます。

本研究成果は、2023年6月9日(日本時間)に国際会議「2023 Symposium on VLSI Technology and Circuits」で発行される「Technical Digest」に掲載されました。

本研究成果は、主として、以下の事業・研究領域・研究課題によって得られました。

JST 戦略的創造研究推進事業 個人型研究(さきがけ)

「情報担体とその集積のための材料・デバイス・システム」(研究総括:若林 整 東京工業大学 工学院 教授)
「デバイス・システム協調による超低電圧布線論理型AIプロセッサ」
小菅 敦丈(東京大学 大学院工学系研究科 講師)

<プレスリリース資料>

<論文タイトル>

“A 183.4nJ/inference 152.8µW Single-Chip Fully Synthesizable Wired-Logic DNN Processor for Always-On 35 Voice Commands Recognition Application”
DOI:10.23919/VLSITechnologyandCir57934.2023.10185297

<お問い合わせ先>

(英文)“A 183.4nJ/inference 152.8μW Single-Chip Fully Synthesizable Wired-Logic DNN Processor for Always-On 35 Voice Commands Recognition Application”

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