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る。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った。

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。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た。

そこで同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。

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。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る。

なお同研究成果は、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」に掲載された。

加えて同研究成果は、主として、以下の事業・研究領域・研究課題によって得られた。

ＪＳＴ 戦略的創造研究推進事業 個人型研究（さきがけ）
研究領域：「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）
研究課題：「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」
研究代表者：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＞
本文　ＰＤＦ（６５２ＫＢ）

＜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”