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公開番号2024119770
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-09-03
出願番号2024023533
出願日2024-02-20
発明の名称情報処理システム、情報処理方法およびプログラム
出願人国立大学法人東京大学
代理人弁理士法人IPX
主分類G06N 3/044 20230101AFI20240827BHJP(計算;計数)
要約【課題】時系列信号を処理する情報処理システムを提供する。
【解決手段】この情報処理システムでは、次の各ステップがなされるようにプログラムを実行可能な少なくとも1つのプロセッサを備える。取得ステップでは、機器から時系列に沿って入力される時系列信号である少なくとも1つの外部信号を取得する。生成ステップでは、外部信号に基づき、所定のニューラルネットワークに入力される入力信号を生成する。入力信号は、少なくとも第1の交流信号および/または第2の交流信号を時系列的に含むように構成される。第1の交流信号および第2の交流信号は、それぞれ第1の周波数の成分を含み、これにより、入力信号が入力されるニューラルネットワークが、第1の周波数の成分を含む出力信号を出力する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
情報処理システムであって、
次の各ステップがなされるようにプログラムを実行可能な少なくとも１つのプロセッサを備え、
取得ステップでは、機器から時系列に沿って入力される時系列信号である少なくとも１つの外部信号を取得し、
生成ステップでは、前記外部信号に基づき、所定のニューラルネットワークに入力される入力信号を生成し、ここで、
前記入力信号は、少なくとも第１の交流信号および／または第２の交流信号を時系列的に含むように構成され、
前記第１の交流信号および前記第２の交流信号は、それぞれ第１の周波数の成分を含み、これにより、前記入力信号が入力される前記ニューラルネットワークが、前記第１の周波数の成分を含む出力信号を出力する、もの。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
請求項１に記載の情報処理システムにおいて、
前記第１の交流信号および前記第２の交流信号は、前記第１の周波数の成分とは異なる第２の周波数の成分をさらに含む、もの。
【請求項３】
請求項２に記載の情報処理システムにおいて、
前記生成ステップでは、前記外部信号に基づき、前記第１の周波数の成分と前記第２の周波数の成分をともに含む単一の前記入力信号を生成する、もの。
【請求項４】
請求項２記載の情報処理システムにおいて、
前記取得ステップでは、前記外部信号の周波数の成分を取得し、
前記生成ステップでは、取得された前記外部信号の周波数の成分に基づき、当該周波数の成分に対応する周波数の成分を含む前記入力信号を生成する、もの。
【請求項５】
請求項２に記載の情報処理システムにおいて、
前記生成ステップでは、第１の期間ごとの前記外部信号に基づき前記入力信号に含まれる前記第１の周波数の成分を生成し、前記第１の期間とは異なる第２の期間ごとの前記外部信号に基づき前記入力信号に含まれる前記第２の周波数の成分を生成する、もの。
【請求項６】
請求項１に記載の情報処理システムにおいて、
さらに、抽出ステップでは、前記出力信号から少なくとも前記第１の周波数の成分を含む特定の周波数の成分を抽出する、もの。
【請求項７】
請求項１に記載の情報処理システムにおいて、
前記ニューラルネットワークは、中間層として機能するリザバーを含む、もの。
【請求項８】
情報処理システムであって、
次の各ステップがなされるようにプログラムを実行可能な少なくとも１つのプロセッサを備え、
取得ステップでは、機器から時系列に沿って入力される時系列信号である少なくとも１つの外部信号を取得し、
生成ステップでは、前記外部信号に基づき、所定のニューラルネットワークに入力される入力信号を生成し、ここで、
前記入力信号は、少なくとも第１の交流信号および／または第２の交流信号を時系列的に含むように構成され、
前記第１の交流信号および前記第２の交流信号は、それぞれ第１の周波数の成分を含み、これにより、前記入力信号が入力される前記ニューラルネットワークが、前記第１の周波数に対応する特定周波数の成分を含む出力信号を出力する、もの。
【請求項９】
情報処理方法であって、
請求項１～請求項８の何れか１つに記載の情報処理システムの各ステップを備える、方法。
【請求項１０】
プログラムであって、
少なくとも１つのコンピュータに、請求項１～請求項８の何れか１つに記載の情報処理システムの各ステップを実行させる、もの。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、情報処理システム、情報処理方法およびプログラムに関する。
続きを表示（約 2,300 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、ニューラルネットワークのような非線形システムを用いて時系列信号を処理する方法が提示されている。例えば、特許文献１に記載の量子情報処理システムは、互いに相互作用する複数の量子ビットにより構成された量子系を含み、一定の時間間隔を複数に分割した各時刻における各量子ビットからの信号を保持する複数の仮想ノードを備えた量子リザバーと、複数の仮想ノード間の線形結合における線形重みを決定する重み決定部と、量子ビットの１つに前記時間間隔で入力信号を与える信号入力部と、信号入力部が与えた入力信号に対し、前記重み決定部にて決定された線形重みを用いて線形結合した前記仮想ノードの状態の重ね合わせから得られる出力信号を読み出す信号読出部とを備える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
国際公開第２０１７／１３１０８１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、このような時系列信号を処理するための方法等には、未だ改善の余地がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一態様によれば、情報処理システムが提供される。この情報処理システムでは、次の各ステップがなされるようにプログラムを実行可能な少なくとも１つのプロセッサを備える。取得ステップでは、機器から時系列に沿って入力される時系列信号である少なくとも１つの外部信号を取得する。生成ステップでは、外部信号に基づき、所定のニューラルネットワークに入力される入力信号を生成する。入力信号は、少なくとも第１の交流信号および／または第２の交流信号を時系列的に含むように構成される。第１の交流信号および第２の交流信号は、それぞれ第１の周波数の成分を含み、これにより、入力信号が入力されるニューラルネットワークが、第１の周波数の成分を含む出力信号を出力する。
【０００６】
このような一態様によれば、例えば、時系列情報の解析等をより容易にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
情報処理システム１を表す構成図である。
情報処理装置２のハードウェア構成を示すブロック図である。
ユーザ端末３のハードウェア構成を示すブロック図である。
ＩｏＴデバイス４のハードウェア構成を示すブロック図である。
プロセッサ３３が備える機能部の一例を示す図である。
情報処理の流れの一例を示すアクティビティ図である。
図６に示す情報処理による信号の変遷の一例を示す図である。
温度Ｔの環境下で周波数ｆ
ｉｎ
によって特徴づけられる入力信号Ｓ１を入力した場合における、出力用スピン４４３のｚ成分の絶対値｜Ｓ
ｚ
｜のスペクトルに関するシミュレーション結果を示す図である。
図８に示す出力信号Ｓ２における、周波数および遅延ステップ数に対する決定係数ｒ２のシミュレーション結果を示す図である。
有限温度の環境下で複数の周波数ｆ
ｉｎ
１
，ｆ
ｉｎ
２
，ｆ
ｉｎ
３
によって特徴づけられる入力信号Ｓ１を入力した場合における、出力用スピン４４３のｚ成分の絶対値｜Ｓ
ｚ
｜のスペクトルに関するシミュレーション結果を示す図である。
図１０に示す出力信号Ｓ２における、周波数および遅延ステップ数に対する決定係数ｒ２のシミュレーション結果を示す図である。
同時に生成される複数の外部信号Ｓ０の並列処理に対する適用例を示す図である。
時間変化する連続画像の解析処理に関する適用例を示す図である。
ＲＧＢ画像の解析処理に関する適用例を示す図である。
実験例に対応する入力信号Ｓ１が入力された物理リザバー４４から検出される、出力信号Ｓ２のシミュレーション結果を示す図である。
遅延部としてのディレイライン５を備える情報処理システム１による信号処理の一例を示す図である。
情報処理システム１の全体構成の別例である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面を用いて本発明の実施形態について説明する。以下に示す実施形態中で示した各種特徴事項は、互いに組み合わせ可能である。
【０００９】
ところで、本実施形態に登場するソフトウェアを実現するためのプログラムは、コンピュータが読み取り可能な非一時的な記録媒体（Ｎｏｎ－ＴｒａｎｓｉｔｏｒｙＣｏｍｐｕｔｅｒ－ＲｅａｄａｂｌｅＭｅｄｉｕｍ）として提供されてもよいし、外部のサーバからダウンロード可能に提供されてもよいし、外部のコンピュータで当該プログラムを起動させてクライアント端末でその機能を実現（いわゆるクラウドコンピューティング）するように提供されてもよい。
【００１０】
また、本実施形態において「部」とは、例えば、広義の回路によって実施されるハードウェア資源と、これらのハードウェア資源によって具体的に実現されうるソフトウェアの情報処理とを合わせたものも含みうる。また、本実施形態においては様々な情報を取り扱うが、これら情報は、例えば電圧・電流を表す信号値の物理的な値、０または１で構成される２進数のビット集合体としての信号値の高低、または量子的な重ね合わせ（いわゆる量子ビット）によって表され、広義の回路上で通信・演算が実行されうる。
（【００１１】以降は省略されています）

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