多次元ベクトル用パイプライン自己組織化マップハードウェア

肥川 宏臣  

誌名
電子情報通信学会論文誌 D   Vol.J104-D   No.7   pp.531-539
発行日: 2021/07/01
早期公開日: 2021/04/02
Online ISSN: 1881-0225
DOI: 10.14923/transinfj.2020FIP0001
論文種別: 特集論文 (機能集積情報システム論文特集)
専門分野: 
キーワード: 
ハードウェアSOM,  パイプライン,  FPGA,  MNIST,  

本文: PDF(6MB)>>
論文を購入




あらまし: 
この論文は,多次元ベクトル処理用ハードウェア自己組織化マップ(Self-Organizing Map; SOM)を提案する.多次元ベクトルを処理する場合,ベクトル演算は要素ごとの逐次処理により行われるため,処理に時間がかかってしまう.SOMの学習は,ベクトル距離の計算,勝者ニューロンの検索,ベクトル更新により行われる.勝者ニューロンが決まってからベクトル更新を行うため,データの依存性があり,これらの処理を同時に行うことはできない.提案するSOMはパイプライン処理によりベクトル距離計算とベクトル更新を並列に行う高速ハードウェアを提案している.提案するハードウェアSOMをFPGAに実装し,784次元の手書き文字画像を用いた学習実験により,オンチップ学習特性と動作速度を調べた.動作可能なクロック周波数は70MHzで,17186 million connection updates per second (MCUPS)の学習速度が得られた.