ディペンダブルシステム学研究室

アルゴリズムからハードウェアまであらゆるレベルのディペンダビリティ

教員

  • 教授:井上 美智子

    教授:
    井上 美智子

  • 准教授:大下 福仁

    准教授:
    大下 福仁

  • 助教:新谷 道広

    助教:
    新谷 道広

E-mail dsl-contact [at] is.naist.jp

研究を始めるのに必要な知識・能力

研究に対する好奇心と熱意が必要です。
ソフトウェアでもハードウェアでもよいのでプログラミング言語を1つ習得している、または、数学が得意であると、研究をスムーズに始められます。

研究室の指導方針

各学生の希望、バックグラウンドに応じて研究テーマを設定し、必要な知識や技術の習得から始め、国際会議・国際ジャーナルで発表できる研究成果を目指します。論理的に物事を考えて科学的に検証できる能力、研究成果を他者に伝える能力を身につけられるように指導します。例えば、アルゴリズムに関する研究では、システムを数学モデルで表し、論理的に手法や限界を考えて、理論的解析またはシミュレーションにより評価します。また、ハードウェアに関する研究では、問題の本質を考えた解法を提案し、回路シミュレーションおよび実測から評価します。

この研究で身につく能力

いずれの研究テーマを選択しても、論理的に考え解析する技術、プレゼンテーション能力、英会話、英語の技術文書を読む能力・書く能力が身につきます。また、研究テーマに応じた専門知識として、アルゴリズムを設計・解析する能力、プログラムの実装技術、分散処理・回路をシミュレーションで評価する技術、最先端の機械学習アルゴリズムを実装する技術、ハードウェア設計・解析技術が身につきます。

修了生の活躍の場

ブレインパッド、オムロン、クックパッド、サイボウズ、住友電工情報システム、ソニー LSIデザイン、ダイキン、大日本スクリーン製造、デンソー、野村総合研究所、VIC-Visible Information Center、富士通コンピュータテクノロジーズ、村田製作所、リコー、ロームなど

研究内容

今日の情報社会は、アプリケーション、システム、コンピュータ、VLSIなど様々なレベルの高度な技術に支えられています。ディペンダブルシステム学研究室では、分散システム、マルチコアコンピュータ、VLSI、脳型コンピュータなど、あらゆるレベルでユーザが安心して使えるシステムのための研究を行います。

分散アルゴリズム

分散アルゴリズムとは、自律動作する多数のプロセスを協調動作させるアルゴリズムです。インターネットのような大規模自律分散システムからナノスケールの素子を用いたナノスケール分散システムまで、さまざまなタイプの分散システムを効率よくディペンダブルに運用する分散アルゴリズムを開発しています。システムを稼働させながら自己修復する自己安定アルゴリズム、システム内を自律的に駆け回るモバイルエージェント、ビットコインなどで用いられる分散型台帳などの新しい分散システムも積極的に研究しています。

集積回路の高信頼化技術

数百億個のトランジスタで構成される大規模回路、数10nmの微細な素子の振る舞いをモデル化し解析するための数理統計的手法、回路構成手法、および設計手法について研究しています。さらに、人間の思考を模したニューロモルフィック型回路の高信頼化設計に関する研究も行っています。これらにより、現在ならびに将来にわたって自動車、ロボットや医療等の応用分野で要求される高性能と高信頼性の両立を可能にします。

ハードウェアのセキュリティ

VLSI製造フローのアウトソーシング利用などで、ハードウェアであるVLSI回路にも不正な回路であるハードウェアトロイ回路が混入される危険があります。そこで、入出力以外も観測するサイドチャネル解析を行い、ハードウェアトロイ回路を検出する手法を研究しています。

パワー半導体モデル

SiCに代表されるワイドバンドギャップ半導体は、低環境負荷社会を実現するキーデバイスとして注目されています。これらのデバイスを応用した回路を、短期間で最適に設計するには、回路シミュレーションによる回路動作の検証が不可欠であり、とりわけ素子の振る舞いを正確に再現するデバイスモデルが重要です。本研究では、デバイス物理に則った高精度回路シミュレーションモデルの開発に取り組んでいます。

太陽光発電システム発電効率最適化

太陽光発電システムでは、部分的な影や一部のパネルの故障によりシステム全体の発電効率が著しく低下することが知られています。そこで、パネルやモジュールを再構成することで発電効率を最適化する研究に取り組んでいます。

さまざまな分散システム

図1:さまざまな分散システム

自己安定アルゴリズム

図2:自己安定アルゴリズム

ハードウェアセキュリティ

図3:ハードウェアセキュリティ

パワーデバイスモデリング

図4:パワーデバイスモデリング

太陽光発電効率最適化ャ

図5:太陽光発電効率最適化

研究設備

計算機サーバ。DC電源、オシロスコープ、ロジックアナライザ。Altera、 Xilinx社製FPGA多数。

研究業績・共同研究・社会活動・外部資金など

  • 企業との共同研究:日立製作所、ルネサスエレクトロニクス、産業総合研究所、住友電工、ローム
  • 連携研究機関:UPMC(France),UC San Diego(USA),UNLV (USA),Hanbat National University(Korea),UTM(Malaysia),東京大学、大阪大学、広島大学、九州工業大学、首都大学東京、大分大学、近畿大学、京都大学