東北大学,科学技術振興機構（ＪＳＴ）

令和５年１２月１３日

東北大学
科学技術振興機構（ＪＳＴ）

ＡＩ処理を高速・超低電力で行う新技術を開発

～現行ＡＩの計算方式に対応した
スピントロニクス「Ｐ」コンピューターの動作を実証～

ポイント

人工知能（ＡＩ）やデジタル社会の進展に伴い、コンピューターで処理するタスクは複雑かつ多様化しています。この要請に応えるため、各用途に特化した新概念コンピューターの研究開発が活性化しています。

スピントロニクス確率論的（「Ｐ」）コンピューターは確率性を伴う複雑な問題を省電力で超高速に処理できると期待される新概念コンピューターの一種です。東北大学とカリフォルニア大学サンタバーバラ校（アメリカ）のチームは以前から共同研究を行っており、昨年実験結果に基づき汎用的なコンピューターと比べて演算速度を約５桁向上、消費電力を約１桁低減できることを示していました。一方で昨今急成長するＡＩ技術への応用に向けては、現行ＡＩの大部分が採用する計算方式である順伝播型ニューラルネットワークに整合した技術の開発が求められていました。

今回研究チームはスピントロニクスＰコンピューターにて順伝播型ニューラルネットワークに基づく計算を行うための新技術を開発し、行動履歴や生活習慣と病気の発症の因果関係を確率的に解析するＡＩ計算のデモ実験などに成功しました。また併せて、これまでのＰコンピューターの動作速度を３桁向上する新素子技術を開発しました。

ＡＩのさらなる発展に向けてはコンピューターの演算能力の向上と省エネ化の両立が喫緊の課題となっています。スピントロニクスＰコンピューターはまさにこの要請に応えるものであり、本研究にて現行ＡＩと高い整合性を有した技術が確立されたことから、今後社会実装に向けた研究開発がより一層進展するものと期待されます。

本成果は、２０２３年１２月９－１３日（米国時間）に米サンフランシスコで開催される学術会議「Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｄｅｖｉｃｅｓ Ｍｅｅｔｉｎｇ：ＩＥＤＭ」で発表されます。

本研究は、科学技術振興機構（ＪＳＴ） 世界のトップ研究者ネットワーク参画のための国際研究協力プログラム（ＡｄＣＯＲＰ）「スピントロニクス確率論的コンピュータの大規模化に向けた材料・素子・回路・アルゴリズム融合研究」（研究代表者：深見 俊輔）ＪＰＭＪＫＢ２３０５、戦略的創造研究推進事業 ＣＲＥＳＴ「スピンエッジコンピューティングハードウェア基盤」（研究代表者：佐藤 茂雄）ＪＰＭＪＣＲ１９Ｋ３、および同事業さきがけ「不確定性スピントロニクス素子」（研究代表者：金井 駿）ＪＰＭＪＰＲ２１Ｂ２、などの支援を受けて行われたものです。

＜プレスリリース資料＞

＜論文タイトル＞

“Hardware Demonstration of Feedforward Stochastic Neural Networks with Fast MTJ-based p-bits”

＜お問い合わせ先＞

（英文）“Researchers Develop Spintronic Probabilistic Computers Compatible with Current AI”

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