第1回情報ネットワーク科学研究会

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Ł\”ƒ-2005

第90回日本感染症学会学術講演会抄録(I)

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Microsoft Word - note02.doc

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Gauss Gauss ɛ 0 E ds = Q (1) xy σ (x, y, z) (2) a ρ(x, y, z) = x 2 + y 2 (r, θ, φ) (1) xy A Gauss ɛ 0 E ds = ɛ 0 EA Q = ρa ɛ 0 EA = ρea E = (ρ/ɛ 0 )e

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RLC 共振回路 概要 RLC 回路は, ラジオや通信工学, 発信器などに広く使われる. この回路の目的は, 特定の周波数のときに大きな電流を得ることである. 使い方には, 周波数を設定し外へ発する, 外部からの周波数に合わせて同調する, がある. このように, 周波数を扱うことから, 交流を考える

ディジタル信号処理

プログラム

I-2 (100 ) (1) y(x) y dy dx y d2 y dx 2 (a) y + 2y 3y = 9e 2x (b) x 2 y 6y = 5x 4 (2) Bernoulli B n (n = 0, 1, 2,...) x e x 1 = n=0 B 0 B 1 B 2 (3) co


フィードバック ~ 様々な電子回路の性質 ~ 実験 (1) 目的実験 (1) では 非反転増幅器の増幅率や位相差が 回路を構成する抵抗値や入力信号の周波数によってどのように変わるのかを調べる 実験方法 図 1 のような自由振動回路を組み オペアンプの + 入力端子を接地したときの出力電圧 が 0 と

tnbp59-21_Web:P2/ky132379509610002944

日本内科学会雑誌第98巻第4号

日本内科学会雑誌第97巻第7号

形式 :WYPD 絶縁 2 出力計装用変換器 W UNIT シリーズ パルスアイソレータ ( センサ用電源付 2 出力形 ) 主な機能と特長 パルス入力信号を絶縁して各種のパルス出力信号に変換 オープンコレクタ 電圧パルス リレー接点パルス出力を用意 センサ用電源内蔵 耐電圧 2000V AC 密着

知能科学:ニューラルネットワーク

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nsg04-28/ky208684356100043077

2009 年 11 月 16 日版 ( 久家 ) 遠地 P 波の変位波形の作成 遠地 P 波の変位波形 ( 変位の時間関数 ) は 波線理論をもとに P U () t = S()* t E()* t P() t で近似的に計算できる * は畳み込み積分 (convolution) を表す ( 付録

抄録/抄録1    (1)V

) a + b = i + 6 b c = 6i j ) a = 0 b = c = 0 ) â = i + j 0 ˆb = 4) a b = b c = j + ) cos α = cos β = 6) a ˆb = b ĉ = 0 7) a b = 6i j b c = i + 6j + 8)

第 4 週コンボリューションその 2, 正弦波による分解 教科書 p. 16~ 目標コンボリューションの演習. 正弦波による信号の分解の考え方の理解. 正弦波の複素表現を学ぶ. 演習問題 問 1. 以下の図にならって,1 と 2 の δ 関数を図示せよ δ (t) 2

インターリーブADCでのタイミングスキュー影響のデジタル補正技術

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オペアンプの容量負荷による発振について

NJM78L00 3 端子正定電圧電源 概要高利得誤差増幅器, 温度補償回路, 定電圧ダイオードなどにより構成され, さらに内部に電流制限回路, 熱暴走に対する保護回路を有する, 高性能安定化電源用素子で, ツェナーダイオード / 抵抗の組合せ回路に比べ出力インピーダンスが改良され, 無効電流が小さ

研修コーナー

パーキンソン病治療ガイドライン2002


NJM78L00S 3 端子正定電圧電源 概要 NJM78L00S は Io=100mA の 3 端子正定電圧電源です 既存の NJM78L00 と比較し 出力電圧精度の向上 動作温度範囲の拡大 セラミックコンデンサ対応および 3.3V の出力電圧もラインアップしました 外形図 特長 出力電流 10

3.5 トランジスタ基本増幅回路 ベース接地基本増幅回路 C 1 C n n 2 R E p v V 2 v R E p 1 v EE 0 VCC 結合コンデンサ ベース接地基本増幅回路 V EE =0, V CC =0として交流分の回路 (C 1, C 2 により短絡 ) トランジスタ

形式 :PDU 計装用プラグイン形変換器 M UNIT シリーズ パルス分周変換器 ( レンジ可変形 ) 主な機能と特長 パルス入力信号を分周 絶縁して単位パルス出力信号に変換 センサ用電源内蔵 パルス分周比は前面のスイッチで可変 出力は均等パルス オープンコレクタ 電圧パルス リレー接点パルス出力

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本文/目次(裏白)

領域シンポ発表

1. z dr er r sinθ dϕ eϕ r dθ eθ dr θ dr dθ r x 0 ϕ r sinθ dϕ r sinθ dϕ y dr dr er r dθ eθ r sinθ dϕ eϕ 2. (r, θ, φ) 2 dr 1 h r dr 1 e r h θ dθ 1 e θ h

例 e 指数関数的に減衰する信号を h( a < + a a すると, それらのラプラス変換は, H ( ) { e } e インパルス応答が h( a < ( ただし a >, U( ) { } となるシステムにステップ信号 ( y( のラプラス変換 Y () は, Y ( ) H ( ) X (

光変調型フォト IC S , S6809, S6846, S6986, S7136/-10, S10053 外乱光下でも誤動作の少ない検出が可能なフォト IC 外乱光下の光同期検出用に開発されたフォトICです フォトICチップ内にフォトダイオード プリアンプ コンパレータ 発振回路 LE

(3) E-I 特性の傾きが出力コンダクタンス である 添え字 は utput( 出力 ) を意味する (4) E-BE 特性の傾きが電圧帰還率 r である 添え字 r は rrs( 逆 ) を表す 定数の値は, トランジスタの種類によって異なるばかりでなく, 同一のトランジスタでも,I, E, 周

p.3 p 各種パラメータとデータシート N Package Power Dissipation 670mW ( N Package)

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回路シミュレーションに必要な電子部品の SPICE モデル 回路シミュレータでシミュレーションを行うためには 使用する部品に対応した SPICE モデル が必要です SPICE モデルは 回路のシミュレーションを行うために必要な電子部品の振る舞い が記述されており いわば 回路シミュレーション用の部

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c y /2 ddy = = 2π sin θ /2 dθd /2 [ ] 2π cos θ d = log 2 + a 2 d = log 2 + a 2 = log 2 + a a 2 d d + 2 = l

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Microsoft Word - NJM2718_DataJ_v1.doc

4.6: 3 sin 5 sin θ θ t θ 2t θ 4t : sin ωt ω sin θ θ ωt sin ωt 1 ω ω [rad/sec] 1 [sec] ω[rad] [rad/sec] 5.3 ω [rad/sec] 5.7: 2t 4t sin 2t sin 4t

4 Mindlin -Reissner 4 δ T T T εσdω= δ ubdω+ δ utd Γ Ω Ω Γ T εσ (1.1) ε σ u b t 3 σ ε. u T T T = = = { σx σ y σ z τxy τ yz τzx} { εx εy εz γ xy γ yz γ

CMOS リニアイメージセンサ用駆動回路 C CMOS リニアイメージセンサ S 等用 C は当社製 CMOSリニアイメージセンサ S 等用に開発された駆動回路です USB 2.0インターフェースを用いて C と PCを接続

( ) Note (e ) (µ ) (τ ) ( (ν e,e ) e- (ν µ, µ ) µ- (ν τ,τ ) τ- ) ( ) ( ) (SU(2) ) (W +,Z 0,W ) * 1) 3 * 2) [ ] [ ] [ ] ν e ν µ ν τ e

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微分積分 サンプルページ この本の定価 判型などは, 以下の URL からご覧いただけます. このサンプルページの内容は, 初版 1 刷発行時のものです.

1 (Berry,1975) 2-6 p (S πr 2 )p πr 2 p 2πRγ p p = 2γ R (2.5).1-1 : : : : ( ).2 α, β α, β () X S = X X α X β (.1) 1 2

形式 :RPPD 計装用プラグイン形変換器 M UNIT シリーズ パルスアイソレータ ( センサ用電源付 ロータリエンコーダ用 ) 主な機能と特長 ロータリエンコーダの 2 相パルス入力信号を絶縁して各種の 2 相パルス出力信号に変換 オープンコレクタ 電圧パルス パワーフォト MOS リレー R

第6章 実験モード解析

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e a b a b b a a a 1 a a 1 = a 1 a = e G G G : x ( x =, 8, 1 ) x 1,, 60 θ, ϕ ψ θ G G H H G x. n n 1 n 1 n σ = (σ 1, σ,..., σ N ) i σ i i n S n n = 1,,

FEM原理講座 (サンプルテキスト)

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Quiz x y i, j, k 3 A A i A j A k x y z A x A y A z x y z A A A A A A x y z P (x, y,z) r x i y j zk P r r r r r r x y z P ( x 1, y 1, z 1 )

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1

DVIOUT

1 1 sin cos P (primary) S (secondly) 2 P S A sin(ω2πt + α) A ω 1 ω α V T m T m 1 100Hz m 2 36km 500Hz. 36km 1

【NanotechJapan Bulletin】10-9 INNOVATIONの最先端<第4回>

第 5 章復調回路 古橋武 5.1 組み立て 5.2 理論 ダイオードの特性と復調波形 バイアス回路と復調波形 復調回路 (II) 5.3 倍電圧検波回路 倍電圧検波回路 (I) バイアス回路付き倍電圧検波回路 本稿の Web ページ ht

絶対最大定格 (T a =25 ) 項目記号定格単位 入力電圧 V IN 消費電力 P D (7805~7810) 35 (7812~7815) 35 (7818~7824) 40 TO-220F 16(T C 70 ) TO (T C 25 ) 1(Ta=25 ) V W 接合部温度

アジェンダ 1. イントロダクション 2. アナログ回路での単位 db などの見方 考え方 3. SPICEツールNI Multisim の基本機能 4. 周波数特性の検討 5. 異常発振してしまう原理 6. まとめ 2 Analog Devices Proprietary Information

周波数特性解析

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日本内科学会雑誌第102巻第4号

#A A A F, F d F P + F P = d P F, F y P F F x A.1 ( α, 0), (α, 0) α > 0) (x, y) (x + α) 2 + y 2, (x α) 2 + y 2 d (x + α)2 + y 2 + (x α) 2 + y 2 =

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通信理論

N cos s s cos ψ e e e e 3 3 e e 3 e 3 e

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Z: Q: R: C: sin 6 5 ζ a, b

zz + 3i(z z) + 5 = 0 + i z + i = z 2i z z z y zz + 3i (z z) + 5 = 0 (z 3i) (z + 3i) = 9 5 = 4 z 3i = 2 (3i) zz i (z z) + 1 = a 2 {

交流 のための三角関数 1. 次の変数 t についての関数を微分しなさい ただし A および ω は定数とする 1 f(t) = sin t 2 f(t) = A sin t 3 f(t) = A sinωt 4 f(t) = A cosωt 2. 次の変数 t についての関数を積分しなさい ただし

LOS Detection Comparison in Optical Receiver

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I II III IV V

Q

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.5 z = a + b + c n.6 = a sin t y = b cos t dy d a e e b e + e c e e e + e 3 s36 3 a + y = a, b > b 3 s363.7 y = + 3 y = + 3 s364.8 cos a 3 s365.9 y =,

2 Hermite-Gaussian モード 2-1 Hermite-Gaussian モード 自由空間を伝搬するレーザ光は次のような Hermite-gaussian Modes を持つ光波として扱う ことができる ここで U lm (x, y, z) U l (x, z)u m (y, z) e

NJM78M00 3 端子正定電圧電源 概要 NJM78M00 シリーズは,NJM78L00 シリーズを更に高性能化した安定化電源用 ICです 出力電流が 500mA と大きいので, 余裕ある回路設計が可能になります 用途はテレビ, ステレオ, 等の民生用機器から通信機, 測定器等の工業用電子機器迄

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,, 2. Matlab Simulink 2018 PC Matlab Scilab 2

: (a) ( ) A (b) B ( ) A B 11.: (a) x,y (b) r,θ (c) A (x) V A B (x + dx) ( ) ( 11.(a)) dv dt = 0 (11.6) r= θ =

Transcription:

アナログ電子回路系における 確率共鳴とカオス共鳴 北海道大学大学院情報科学研究科 浅井哲也

生体ゆらぎに学ぶ知的人工物と情報システム 平成 8- 年度文部科学省科学技術振興調整費 先端融合領域イノベーション創出拠点の形成 プログラム大阪大学 ( オムロン 日本電子 NTT ニプロ 松下電器 三菱重工 AT NIT 国立循環器病センター ) http://www.uragi.osaka-u.ac.jp/

雑音利用情報処理 ( 古典的 ) ( アナログコンピュータ / ニューラルネットを用いた最適化問題 ) 最急降下法 H(u)( コスト ) を満たす u(t) のダイナミクスを求める u( 状態 ) このダイナミクスに雑音を加える (= ゆらぎ方程式 ) * これに平均場 (<u(t)>) の概念を導入し 温度 ( 状態遷移確率 ) を高温から低温に徐々に下げていくことで local minimum を避ける手法 : シミュレーテッドアニーリング

生物に学ぶ雑音利用情報処理 ( トップダウン ) (From ITS 0 ED hapter, EA Section Draft)

ゆらぎを積極的に利用するナノ情報処理システムの開拓科研費新学術領域研究 分子ナノシステムの創発化学 (H0-4 年度 ) 確率共鳴センサ 雑音の力を借りて微小信号を検出 A/D 変換 雑音の力を借りて低周波雑音を抑制 高速信号伝送 雑音の力を借りて超低速 超低消費電力回路の集団で高速パルス伝送 雑音誘起位相同期 雑音の力を借りて独立した回路群の位相を強制同期 確率共鳴メモリ 雑音の力を借りて極低電圧 低消費電力メモリを正しく動作させる 脳型学習回路 雑音の力を借りて記憶を行う

二重井戸系における確率共鳴 領域 0 領域 外力 U(,t) = + 4 4 + Asin(πft) + ξ(t) ノイズ ξ(t)ξ(0) = Dδ(t) ノイズ大 確率的遷移 ノイズ小 雑音による振動 外力によるしきいの変化 L. Gammaitoni, et al"stochastic resonance eviews of Modern Phsics, Vol. 70, No., Januar 998

カオス共鳴? 離散時間系 (ubic 写像 ) n + = a( n n 3 )ep( n /b) + AsinπΩn A=0.005,b=0,Ω=0. つのアトラクタ 外部信号 連続時間系ローレンツ系 ダブルスクロール系 ダフィン系 []. 西村治彦, et al. カオス系における決定論的共鳴の特性評価 IEIE technical report. ircuits and sstems 06(73), 5-8, 006-09-8

ダフィング系 d = d = δ + β α 3 + γ cos ωt ( ) 外力 外力 γ cos( ωt) 空気抵抗 δ http://www.scholarpedia.org/article/file:duffing-magnetelasticbeam.gif δ = 0., β =, α =, γ = 0.3, ω =

d = ダフィング系のパラメータ d = δ + β α 3 + γ cos( πft) δ>0 δ=0 β>0 β<0 領域 0 領域 領域 0 領域

回路向け擬似ダフィング方程式 ダフィング方程式 d = d = δ + β α 3 + γ cos( ωt).5 0.5 = 0 = 3. =0 d = d ヌルクライン 擬似ダフィング方程式 非線形項 = + tanh k.5 0.5 = 0 ( ) 外力項 ( ) ( ) + Asin πft = arctanh( ) k ( k ) 0-0.5 - -.5. =0 0-0.5 - -.5 - - -.5 - -0.5 0 0.5.5 - - -.5 - -0.5 0 0.5.5 Fukuda E.S., Tovar G.M., Asai T., Hirose T., and Amemia Y., "Neuromorphic MOS circuits implementing a novel neural segmentation model based on smmetric STDP learning, Journal of Signal Processing, vol., no. 6, pp. 439-444 (007).

擬似ダフィン系のハミルトニアン d = d = + tanh( k( ) ) H = + k lncosh k H = { ( )} k のとき - で近似 < 0 H = $ + + & ' + ) % ( H = $ + & ' + ) % ( > 0 H = $ + + & ' ) % ( H = $ + & ' ) % ( H(, ) = ( + ) asgn( )

z ダフィング方程式 擬似ダフィング方程式 H(, ) = + 4 4 H(, ) = + z ( ) asgn( ) 領域 0 領域 領域 0 領域

位相平面上の振舞い () ダフィング方程式 d = d = δ + β α 3 + γ cos πft ( ) δ = 0., β =, α =, γ = 0.3 d = d 擬似ダフィング方程式 = + sgn( ) + Asin( πft) A = 0.5 f=0.06hz 領域 0 領域 領域 0 f=5hz 領域 領域 0 または にトラップ

ダフィング方程式 d = d = δ + β α 3 + γ cos πft f=0.6hz 領域 0 領域 位相平面上の振舞い () ( ) 擬似ダフィング方程式 d = d = + sgn( ) + Asin( πft) 領域 0 f=0.4hz 0.4 δ = 0., β =, α =, γ = 0.3 A = 0. 5 つの領域を遷移 領域

d d = 周波数をパラメータとした分岐図 ダフィング方程式 = δ + β α 3 + γ cos ( πft) 擬似ダフィング方程式 d = d = + sgn + ( ) Asin( πft) Frequenc[Hz] Frequenc[Hz] δ = 0., β =, α =, γ = 0.3 A = 0. 5

個別部品回路による実装とパラメータ設定 V dd -V dd - V dd -V dd V dd -V dd τ d = τ d V dd r V dd sgn(-) -V dd A sin(πft) = + a sgn( ) + Asin( πft),, a, Aは電圧, τ =, a = V dd /r V dd =5V, r = 5MΩ, = MΩ, = 0.0047µF, オペアンプ :LM648IN, 入力振幅 A: 0.5V pp ~ 減衰が支配的にならないよう時定数を調整

擬似ダフィング方程式のアナログ電子回路 V dd -V dd - V dd -V dd V dd -V dd i = 積分回路 i = V dd r V dd sgn(-) -V dd A sin(πft) ~ - i sgn = V dd r sgn( ) 反転増幅回路 d = τ d = d = ( + r V dd i sin = Asin(πft) sgn( ) + Asin(πft) τ d = + a sgn( ) + Asin( πft)

試作回路の応答 (f=5hz) 領域 0 領域 V dd -V dd - V dd -V dd V dd r V dd sgn(-) -V dd A sin(πft) V dd -V dd ~ (500mV/div) (500mV/div) 領域 0 領域 0 領域 領域 (500mV/div),(v),(V) 0. 0-0. -0.4-0.6-0.8 - -. 0 0. 0.4 0.6 TIME(s) 0.8. 0.8 0.6 0.4 0. 0-0. 0 0. 0. 0.3 0.4 0.5 time(s) 領域 0 または にトラップ

試作回路の応答 (f=3hz) (500mV/div) 領域 0 (500mV/div) 領域,(v).5 0.5 0-0.5 - -.5-0 0. 0.4 0.6 0.8 TIME (s) ゆらぎにより つの領域を確率的に遷移

試作した擬似ダフィング回路の分岐図 周波数 f でスイープ (V).5 0.5 0-0.5 多周期領域 周期 周期 -0 5 0 5 30 35 40 45 50 frequenc(hz),(v),(v) 0. 0-0. -0.4-0.6-0.8 - -. 0 0. 0.4 0.6 TIME(s) 0.8.5 0.5 0-0.5 - -.5-0 0. 0.4 0.6 0.8 TIME (s)

(500mV/div) 領域 0 多周期領域での SN の算出 (500mV/div) 領域 (f=3hz) 出力信号 を二値化,(v).5 0.5 0-0.5 - -.5-0 0. 0.4 0.6 0.8 領域 TIME (s) 領域間遷移のみ評価 Input, 入力信号 領域 0 Time(s)

多周期領域での SN (V).5 0.5 0-0.5 多周期領域 周期 周期 -0 5 0 5 30 35 40 45 50 frequenc(hz) SN(dB) 0 5 0 5 0 8 30 3 34 36 38 frequenc (Hz)

二領域間遷移について (500mV/div) Input, (500mV/div) 状態がゆらぐ 外力で軌道が逸れる Time(s) 入力信号の最大 最小値での遷移が少ない カオス共鳴?

出力信号 Input,Output カオス共鳴を起こす為に 十分なゆらぎが必要 Time(s) 入力信号 外力に十分なゆらぎが付加されていない 入力信号 出力信号 入力信号周波数 < ゆらぎ 入力信号 出力信号

ダブルスクロール アトラクタローレンツ アトラクタ bz dz z d d = + = + = γ σ σ ) ( ) ( ) ( L L v di L i v v G dv v g v v G dv = + = = P P B v m m B v m m m v v g + + + = ) ( ) ( ) ( 0 0 0

hua のダブルスクロール系に外力を加えてみる = ( g()) = ( + z) z = 3 + Asin(π ft) 外力 相平面 (-) g(v ) = m + (m m 0 ) ( + ) =5.6, =, 3 = 33,m 0 = 8 /7,m = 5 /7,A =.3 分岐図 ( 左の図の 0- Hz を拡大したもの )

領域 + にトラップ 領域 - にトラップ 外力(点線) 応答 : 実線 応答 : 実線 外力(点線)

領域 -, + 間を遷移 出力 ( 実線 ) 外力 ( 点線 ) 6 外力の周波数 4 トラップ領域 Power (db) SN[dB] 0 8 6 遷移領域 遷移領域 4 0 0 0. 0.4 0.6 0.8..4 frequenc[hz]

回路試作 & 実験結果 3 khz 3 khz khz

まとめ 力学系自らが生み出すゆらぎ ( カオス ) による確率共鳴 =カオス共鳴 ( と呼びたい ). 連続時間力学系でのカオス共鳴の観測 二重井戸型の擬似ダフィング系を提案 個別部品による回路実装ゆらぎによる二領域間の確率的な遷移 SNは 8dB ただし 弱い共鳴. ダブルスクロール系におけるカオス共鳴 hua 回路にて 強い共鳴 を観測