人工知能パートナーシステム(AIPS)

  ~AIPS異業種学習同好会(AIPS同好会)ホームページ


      (2018年5月14日現在)



代表  萩原良昭 ( hagihara-yoshiaki@aiplab.com )

AIPS = Artificial Intelligent Partner System




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     2008年に発足設立し、過去10年間、

 このAIP異業種学習同好会を支援していただいておりました

   
「特定非営利活動法人AIPSコンソーシアム」は、

  平成29年12月8日の社員総会にて、解散決議しました。

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  なお、このAIP異業種学習同好会(aiplab.com)のHOME PAGE は、

   これからも、私的ボランティア活動として継続いたします。

   今後とも、ご支援の程、よろしくおねがい申し上げます。

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          代表  萩原良昭    

       hagihara-yoshiaki@aiplab.com

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最終学位:  工博 Ph.D. 1975 米国カリフォルニア工科大学(CalTech)

CalTech = California Institute of Technology, Pasadena California, USA

Major in Electrical Engineering(電子工学) and Minor in Physics(物理学)

     IEEE Life Fellow

●神奈川県 NPO 法人 
AIPS コンソーシアム  代表 理事長 (2008~2017)

●崇城大学 情報学科 教授 (2008~2017)

●ソニー株式会社勤務(1975~2008)

●群馬大学 電子情報学科 客員教授(2004~2008)

●カリフォルニア工科大学(CalTech)

  電子情報工学科&応用物理学科 客員教授(1998~1999)


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  研究テーマ:人工知能パートナーシステム(AIPS)に関する研究

      AIPS = Articial Intelligent Partner System

具体的には、これは身体障碍者や高齢者の介護に役立つ、人間に、自然にやさしい
総合人工知能処理用コンピュータとロボット支援システム実用化のための研究です。

介護を必要とする人が、介護施設や老人ホームに入ることなく、自宅で、自立した
人生が、他の人にご迷惑をかけることなく、最期まで送れる支援システムです。

特にAIPSの心臓部(CoreEngine)となる real timeで、かつ、高速並列処理を、
real timeで実行する AIPS Processor 開発研究と、それをサポートするC言語に
似たもので、ソフトウエア技術者が簡単にcoding可能な処理言語を開発研究します。

 そのために人間との会話システムの構築もたいへん重要なテーマです。


      AIPS会話システムの構築に関しての解説資料


      AIPS会話システムのC言語 source program の例 (試作品)


  入出力 data base file ( AIPS001DB.txt ) と Link 情報 data file ( AIPS001LK.txt )






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  感情を持ったロボットは開発可能でしょうか?
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人間には大脳(右脳と左脳の2つの人格を持つ脳)・小脳・
間脳・自立神経などいろいろ、思考と行動(知能)をつかさ
どる器官がありますが、人間の感覚とはある意味ではこれら
の器官の高度な「興奮状態」を意味しますね。これらの人間
の器官をまねして、いろいろな機能(感情表現を含む機能)
を持つ電子部品を装備したり、その数学モデルを抽出して、
ソフトウエアでシミュレーションすることは今でも、大型の
スパコンを使えばある程度実現可能でしょう。ロボットがあ
たかも感情をもったように表面上ふるまいをするようにプロ
グラムで動作させるロボットはすでにある程度は実現可能だ
と思います。しかし、こころは知性(論理性、知能)と感情
を持ったものとすると、ロボットにもこころを植え付けるこ
となりますね。人間ほど高度な感情、いろいろな微妙な感情
表現までは到達していなくても、ネズミや猫、犬の知能レベ
ルの動物にも感情があるかと感じるときがあるように、将来
ロボットにも感情が植え付けられたと感じることになるでし
ょう。そういう意味では、感情を持ったロボットは開発可能
だと思います。しかしわれわれは、自分の存在を意識し実感
する「こころ」=自己意識というものがあるますね。ロボッ
トに自分の存在を意識し実感する「こころ」を持たせ、その
「こころ」の状態のひとつを表す「こころの感情」を持たせ
ることはどうでしょうか?たいへんむずかしいですね。近い
将来では無理かも知れませんが、「やさしいこころの感情」
すなわち私はそれをAIPSを呼びたいのですが、そのAIPS搭載
の未来ロボットを実現してみたいですね。





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   AIPS搭載の自動運転車と自動運転車いすの実現について
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2013年3月24日 16:05~17:25 放映の全国ネット(フジテレビ)バラエティー番組
 
       「100人の学者が教えます!これが正解アカデミー」

    
全自動運転の車が20年以内に販売されるか

  に出演(ほんの数秒!)の際、事前質問アンケート調査に返答した内容です。


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AIPS搭載の未来ロボットは 非常に大きな DOF ( Degree of
Freedom ) が必要となります。しかし、自動運転車や自動運
転の車いすとなると、その DOF は 平面(2次元空間)程度
にしぼられます。そのぶん、AIPS 搭載の未来ロボットより、
AIPS 搭載の自動運転車や、自動運転の車いすの実現ははやく
到来すると期待します。人間が運転するよりはるかに安全で、
軽快な AIPS 搭載の自動運転車や、自動運転の車いすの実現
ははやく到来すると期待します。その為には企業や政府が必
要性を感じて、もっとお金と時間を投資することで実現をさ
らに加速することになると期待しています。燃費や総合効率
性にもつながり、エコ・カーの実現をさらに加速することに
もなります。次の国の産業の活性化にもつながります。車い
すに乗っている身体障害者や病人のアシスト、居眠り運転や
飲酒運転の防止策として自動運転車や車いすが開発市販され
ると私は期待しています。まずは人間アシスト型から、完全
自動でなくても、危険を瞬時に感知し、それを防ぐシステム
の実用化に注力し、それを同時に高速道路を走る自動運転走
行用の車線の整備や病院や老人ホーム内で実用化を!高速・
Real Time 生をもった人工知能(画像認識・音声認識・圧
力センサー・加速度センサー)システムを駆使して、人間が
運転するより、はるかに安全な制御システム( AIPS と私は
個人的に呼びたいですが)を装備して自動運転システムの開
発実現が可能だと思います。

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人工知能パートナーシステム(AIPS)を支える基礎知識

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(1)基礎情報数学

(2)応用情報数学

(3) 数値計算法

(4) デジタル回路

(5)半導体 LSI 特論

(6) ロボット工学基礎 

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                 萩原良昭の活動紹介

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 この4月から、神奈川工科大学 情報学部 情報工学専攻において、

「IoT と知識情報処理技術特論」と題して、特別講義シリーズ(15回)が実施されます。

その中で、第3講義(4/23),第4講義(4/30),第5講義(5/14)を担当することになりました。



講義テーマは 
「人工知能パートナーシステムを支えるハードウエア技術」についてです。



   ●第3講義(4/23)の解説メモ

           人工知能パートナーシステムを支えるハードウエア技術(I)

   ●第4講義(4/30)の解説メモ

           人工知能パートナーシステムを支えるハードウエア技術(II)


   ●第5講義(5/14)の解説メモ

           人工知能パートナーシステムを支えるハードウエア技術(III)


    いろいろな 研究分野の学部生・大学院生のみなさまに分かりやすく説明・解説したいです。



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      ●ここでさらに理解を深める上で、大変参考になる文献を紹介します。

       慶應義塾大学理工学部の黒田忠広教授による特別講演資料です。

          
「新しい集積回路で左脳と右脳を創る」


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     また、現在、一般社団法人 半導体産業人協会  http://www.ssis.or.jp/ 

      の教育委員として奉仕しています。  来る 5月28日~29日には、

     協会主催の教育セミナー ( http://www.ssis.or.jp/pdf/kouza/kouza180529_detail.pdf ) にて、

     人工知能搭載、すなわち「賢いイメージセンサー」 と題して講義を担当します。


 このテーマに関係して平成30年度文部科学大臣表彰 (科学技術部門)受賞ニュースを紹介します。



           
「積層型多機能CMOSイメージセンサー構造」


           の開発で ソニーの3人の献身的な技術者が受賞したニュースです。


              https://www.sony.co.jp/SonyInfo/News/Press/201804/18-029/index.html


    この技術のブレークスルーは未来の「かしこい電子の目」の実現と密接に関連があります。      


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  また長年、IEEE主催の半導体集積回路に関する国際会議
   
              http://isscc.org/

  の論文委員・論文委員長・運営委員会メンバーとしても奉仕しました。
  


   一般社団法人 半導体産業人協会発行のニュースレター には、

   当時のISSCCのアジア論文委員長としての活動を報告しています。

            ENCORE N0.48 (2006年10月号)

      http://www.ssis.or.jp/ssis/pdf/ENCORE48.pdf


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   ここで、IEEE Computer Society 主催で、毎年4月に横浜で開催される

   超高速低消費電力の大型集積回路・プロセッサーの国際学会を紹介します。  


   coolchips という学会です。 ( http://www.coolchips.org/2018/ )


        その運営委員会メンバーとして長年奉仕しました。

      現在は、そのアドバイザー・メンバーとして奉仕しています。

   
    昨年2017年は 国際学会 coolchips の20周年記念でした。

       その記念パネルメンバーとして参加しました。

 
        http://www.coolchips.org/2017/?page_id=10




     今年も4月18日~20日に横浜で開催されます。


        
http://www.coolchips.org/2018/?page_id=10


    将来の人工知能パートナーシステムをささえるハードウエア、

      すなわち、大型集積回路・プロセッサー実現の為に

   現在、世界第一線で活躍されている技術者を代表する方々です。


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      萩原良昭の会社生活(1975~2008)の仕事内容に関連して紹介します。

           今となれば、なつかしい青春時代の思い出になります?

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(1) イメージセンサーを開発していた現役時代の国内論文を2件紹介します。


      (i) ナローチャネルCCD単板カラーカメラ


      (ii) インターライン転送方式CCD撮像素子


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(2) 次に、 現在スマフォやデジカメ用に実用化され広く採用されているもので、
 
         CCD/MOS イメージセンサー共通の基本受光構造でもあり、

           つまり、人間の目の網膜構造に対応したもので、

       HADセンサー( Hole Accumulated Diode) と呼ばれる構造に関する、

         低雑音高感度センサーの基本構造特許を紹介します。

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Ref: JP 1215101 ( JP 58-46905 )

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1975年、  CALTECH  ( カリフォルニア工科大学 ) を卒業し、

           社会人となってはじめて会社で出願した特許です。

          単純に構造のみに関する特許です。それも単純に、

         「
PNP 構造をsensor 構造とする」 という単純特許です。

  構造から期待される動作やその効果については自明として詳細には言及していません。


        実際には、 光電変換されたキャリア(電子)を保護します。

         半導体界面の不完全結晶構造による、暗電流や欠陥から

        保護し、現在の低雑音・高感度センサーを実現しています。

      また、PNP構造の構造上の自由度から、過剰電子の除去も可能です。



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(3)   2つ目の特許は、現役を引退し、もっとも最近に、個人として出願したものです。

 離散フーリエ変換回路に類似する信号処理回路、画像・音声処理に関する特許です。


        すなわち、離散周波数成分変換回路の一種ですが、

       信号 sampling が等間隔ではなく、最初は間隔が狭く、
 
   時間が経つにつれ、sampling 間隔が広くなるという手法を提案しています。

 
JP 2016-14942:時間領域データを周波数領域データに変換する演算回路




        1975年、  CALTECH  ( カリフォルニア工科大学 ) を卒業し、

         社会人となって現在にいたりますが、一貫して人工知能に関心があり、

         人工知能を支えるハードウエア―としての「電子の目の研究」でした。

        1976年には、大学院時代のProf. C.A. Mead の指導のもと、研究室と

        Intel 社との産学共同のプロジェクトに参加し、当時の最先端の MOS

        LSI Fabrication 技術を使い、LSI chip の設計に挑戦しました。



 
     
IEEE Journal of Solid State Circuits, VOL.SC11,No.4, October 1976


               
128-bit Multicomparator

      
       a serial-in/serial-out fast 128 bit parallel data comparator chip

      fabricated by Intel corporation p-channel E/D MOS fabrication line




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最後に、国際会議で講演したものを4つ紹介します。



(4)  一番最初は、1979年9月(31歳)当初の活動内容です。なかなかイメジャー素子が
   
   ものにならなく苦労していて、開発研究をあきらめる企業が目立った頃の話です。

   世の中は「ソニーだけが頑張っているなあ」という応援の目と、本当に実用化できる

   のかという静観の目でイメジャー素子の実用に関しては先がまだまだ見えない頃でした。


  英国ScotlandのEdingburgh大学で開催された国際会議 CCD'79 で発表したものです。


                
ADVANCES IN CCD IMAGERS


(5) イメジャーの実用化の目途がたち、Video Cameraやデジカメとして販売実績が確実な

  ものになったころで、イメジャーの信号処理関連LSIから PlayStation2関連のLSIも

  広く開発商品化の段階に入りまだまだこれから大きく花開くと希望と夢がいっぱいの頃でした。

  オーストリアのVilachで開催された国際会議 ESSCIRC2001 で発表したものです。

         
Microelectronics for Home Entertainments



(6) 一番最後は、2008年9月(60歳)当時の活動内容で、会社定年前の最後の仕事となりました。

英国ScotlandのEdingburghで開催された国際会議 ESSCIRC2008 で発表したものです。


           SOI Design in Cell Processor and Beyond



(7) 2013年はIEEEの国際学会 ISSCC の60周年記念の年で、その基調パネルのメンバーとして

   招待されました。 もう私は現役を退いて崇城大学情報学科で一人の教員として若い学生に授業を

   教える立場でしたが、長年、ISSCCの運営委員メンバーやアジア委員長としても奉仕してきた事も

   あり、ISSCCのOBメンバーとして、また、他の会社があきらめていた中、ソニーだけが(故岩間社長

   の力強いサポートのもと)イメジャーの開発当初から、開発と事業化の環境が維持され、その器の中で

   私もイメジャーの開発の1人の若手技術者としてを従事し、一人のイメージャーの開発者の目から見た

   「昔ばなし」のつもりで、基調パネルで話をしました。しかしかなり下準備をしたものの、よく話せたという
   
   自信は全くありませんでした(涙)。


   その時の下準備の内容と、パネル討論の様子、ISSCC の60周年記念の祝賀会の様子、その内容が

   IEEE Solid State Society の専門 Journal に記載された内容をまとめたものをここに掲載します。


 
  ISSCC2013 the 60th Birthday Anniversary Plenary Panel Talk  Memo



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    以上の内容を理解する上で、基礎・参考となる内容を、下記の本にまとめています。

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(8) 最後に、AIPSに関する技術解説書を1冊紹介します

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1975年から2008年まで ソニー(株)に勤務しました。 

その後、2009年より2017年まで、熊本市にある崇城大学の

情報学部の教授として勤務しました。本書は若手社員や学生を

対象に教育指導してきた技術内容の基礎をまとめ解説したものです。 


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書名  人工知能パートナー(AIPS)を支える   

    デジタル回路の世界

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ISBN 978-4-88359-339-2 C3055

本体 9000円+税 

B5サイズ 上製 475ページ (ハードカバー)


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  書籍の出版社の紹介

この本の購入に関しては、下記の出版社のホームページを参照の上、

    出版社に直接ご連絡いただき、ご購入ください。

       TEL: 042-765-6460(代)    青山社 
https://www.seizansha.co.jp/ISBN/ISBN978-4-88359-339-2.html


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   この本の概要説明です
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未来の人間の社会においては、いたるところで、人間にやさしい、
人工知能パートナーシステム( AIPS = Artificial Intelligent Partner
System)とも言える人間支援システムが出現すると期待しています。

たとえば、AIPS搭載の自動走行車や老人介護システム、人間型
歩行ロボット、ロボット・ハウス等です。

このAIPSを支えるのが、コンピュータとその通信技術です。
また、その基礎となるのが、基礎情報数学、数値計算法、
電子回路、知能ロボット工学などです。

そこにはさらに、 ハードとソフトの両面があります。

従って、ハードとソフトの技術が連携して、はじめて、AIPS搭載の
人間支援システムの実現が可能となります。

そこでAIPSを志す人は、宮本武蔵の様に、自己の腕(技術力)を
二刀流で磨いていただきたいところです。


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  本書ご購入された方は 下記の e-mail にご連絡ください。


         hagihara-yoshiaki@aiplab.com


本書に関する補足資料、Appendix 資料などのご案内をお送りします。

  また、本書を複数冊購入された団体・企業におかれましては、

 内部セミナー講義や説明会・勉強会の開催に際しては、

       喜んで、講師として参上いたしま。。。

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   本書「デジタル回路の世界」を購入された読者のみなさまには、

      本書購入日時と購入手段(購入書店)を記載の上、

     hagihara-yoshiaki@aiplab.com に ご連絡いただければ、

     この補足資料の解答集 (Lecture Note) をお送りします。

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       特別付録    
雑学 特殊相対性理論 の紹介

これは、本書の第3章 デジタル回路のための基礎物理のAppendix(3-1-2)の補足資料でもあります。


          ベクトル E[ ] や 行列式 F[ ][ ] の応用例として

          初歩的な特殊相対性理論を例にして解説しています。

         中学程度の数学の基礎からでも取りかかりが可能です。

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    以下は本書のAPPENDIXです
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   人工知能パートナー(AIPS)を支える   

   デジタル回路の世界

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まず、各項目を参照して、はじめに Software の環境を構築してみましょう
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0-1-1 Hello Digital Circuit World !

0-1-2 P進法数をQ進法数に変換する。

0-1-3 { x(t), y(t) } の値を計算し、そのグラフを描く ( for t=a to t=b )

0-1-4 N次方程式を解く

0-1-5 NxN の行列式を解く

0-1-6 √2 を小数点Nけた迄計算する

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   この本の目次です
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各項目ごとに、本の中で図を用意して、内容を詳細にわかりやすく説明しています。

    本を購入された方は、 著者に直接、下記MAILにて、ご連絡ください。

        
hagihara-yoshiaki@aiplab.com

項目ごとに、演習問題とその解答例などの資料について、ご案内MAILをさしあげます。

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以下に、本書の各セクションの補足資料(Appendix)を掲示します。

特に各セクション解説内容の補足と、その詳細な計算手順(algorithm)や

そのC言語のsource programと計算結果の例などを掲示します。

まだ工事中ですが、これからどんどん掲示拡充していきます。

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第1章 デジタル回路の関数モデル

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1-1-1 ...............デジタル回路を取り巻く仲間たち

1-1-2 ______ 1 bit デジタル記憶回路 Oya( ) 回路の定義

1-1-3 ______ 2つの数 0 と 1 の値しかとらない2価変数ベクトルの定義

1-1-4 ______ 2 bit デジタル記憶回路 Sosofubo( ) 回路の定義

1-1-5 ______ y=f(x)=2**x ( 2の x 乗 )を計算するデジタル回路 2noXjo( )回路

1-1-6 ......... 3 bitデジタル記憶回路 Sosofubo( )回路

1-1-7 .............4 bitデジタル記憶回路 FlagSosofubo( )回路

1-1-8 .................. n bit レジスター回路

1-1-9 ................... read/write/clock 制御信号について
 
1-1-10 ............... 同時読み書き同時実行可能な記憶回路について

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1-2-1 ______ 大きな数のかけ算回路 BigNumber( ) の定義

1-2-2.......... BigNumber( )回路の計算手順(algorithm)の説明

1-2-3 ..............大きな数のけた数を概算するには?
       また、定積分値の数値計算(雑学)の例として、
      自然対数 ln(2) やln(10)の値をも数値的に求めます。


1-2-4 ..................10進法数を2進法数に変換する 10to2( )回路

1-2-5 ......................... 10to2( )回路の計算例

1-2-6 ............. 2進法数のかけ算回路 XXYYtoZZ( )回路の定義

1-2-7 .............AND( )回路の定義

1-2-8 ........... VectorAND( )回路の定義

1-2-9 .............いろいろな2入力1出力Gate回路の定義

1-2-10 .............NAND( )回路

1-2-11 OR( ) 回路

1-2-12 NOR( ) 回路

1-2-13 EXOR( ) 回路

1-2-14 EXNOR( ) 回路

1-2-15 inverter回路

1-2-16 HalfAdder( ) 回路

1-2-17 FullAdder( )回路の定義

1-2-18 √2の値を10進法小数で表示する演算関数 sqrt2S10( ) の定義

1-2-19 √2の値を2進法小数で表示する演算関数 sqrt2S2( ) の定義

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1-3-1 人間語から機械語への変換回路装置について

1-3-2 KeyBoard256( )回路について

1-3-3 Encoder256to8( ) 回路

1-3-4 Encoder256to8( )回路の演算Algorithm

1-3-5 10進法数の整数ベクトルを2進法数に変換する10to2( )回路

1-3-6 入力data蓄積回路 Accm( )について

1-3-7 残る検討項目

1-3-8 パソコンのビット幅

1-3-9 実数や複素数を整数値に投影するとは?

1-3-10 デジタルとアナログの違いは?

1-3-11 A/D変換器とは?

1-3-12 Overflowの定義

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1-4-1 デジタル回路と関係が深い技術分野と学術組織

1-4-2 IEEE574形式

1-4-3 単精度32 bitの2値表示形式の例

1-4-4 IEEE754形式で表記できる数の値

1-4-5 半精度のデジタル数

1-4-6 単精度のデジタル数

1-4-7 後段処理回路

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1-5-1 デジタル回路を演算関数 f( ) として表記する

1-5-2 多重演算関数回路の入出力表記例

1-5-3 1ビット情報の意味の解釈はいろいろある

1-5-4 電源と接地

1-5-5 存在するという概念

1-5-6 デジタル回路をとりまく世界

1-5-7 信号線はベクトル情報

1-5-8 複数個の信号線のベクトル情報

1-5-9 機能が名前と外形と中身も決める

1-5-10 デジタル回路の名称

1-5-11 多様性と豊かさについて

1-5-12 異なる電源電圧を使っている発信者回路と受信者回路

1-5-13 複数の発信者から信号受信する配線網の例

1-5-14 自分の中の回路部品の中にも自分がいる回路

1-5-15 指数関数を計算する演算回路

1-5-16 z[ ]=f(k)x[ ]y[ ] を計算する回路

1-5-17 Remember?デジタル回路で取り扱う数はデジタル数

1-5-18 複数個のdataを記憶保存してくれる記憶回路

1-5-19 読み出し専用記憶回路

1-5-20 1 bit 情報を記憶する回路 RAM1bit( ) 回路

1-5-21 128 bit Register とは?

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1-6-1 1970年はデジタル回路誕生の時だった

1-6-2 128 bit 比較回路

1-6-3 Latch型128 bit Register回路 Reg128( )回路の全体図

1-6-4 同時読み書き可能なRegRW128 ( ) 回路

1-6-5 Latch回路を使った128 bit Shift Register

1-6-6 暗号の自動解読装置とは?

1-6-7 情報伝達の使命

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第2章 デジタル回路の基礎数学
   
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2-1-1 数という集合体について

2-1-2 デジタル回路は基本的にベクトル演算回路である。

2-1-3 ベクトルの内積の定義

2-1-4 ベクトルの外積の定義

2-1-5 テンソル演算回路 TNSR( )回路の定義

2-1-6 行列式A[ ][ ]とベクトルX[ ]のかけ算回路TNSR01( )回路の定義

2-1-7 行列式A[ ][ ]と行列式X[ ][ ]のかけ算回路TNSR02( )回路の定義

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2-2-1 三角関数の定義

2-2-2 ピタゴラスの定理

2-2-3 三角関数の基本的な性質

2-2-4 特別な三角形の辺の値

2-2-5 三角形の面積

2-2-6 余弦定理

2-2-7 正弦定理

2-2-8 複素数と複素平面の点は1対1に対応する

2-2-9 2つの複素数のかけ算は複素数平面での回転と1対1に対応する。

2-2-10 三角関数の加法定理

2-2-11 x**n =1 の根

2-2-12 2次方程式の一般解

2-2-13 W*W = z = a + j b の解

2-2-14 複素数の逆数

2-2-15 複素数のわり算

2-2-16 2元1次連立方程式の解

2-2-17 2元1次連立方程式の解を 2 x 2 の行列式で表記する

2-2-18 3次方程式を一般解

2-2-19 4次方程式の一般解法

2-2-20 行列式を使った虚数と複素数の定義

2-2-21 2乗すると単位行列になる行列式

2-2-22 回転行列

2-2-23 3次元ベクトルの極座標系

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2-3-1 2点 P(a,b) と Q(c,d) を通る直線の式 y = Ax + B

2-3-2 y=f(x) 上の2点 PとQ を通る直線の式 y = Ax + B

2-3-3 曲線上の任意の点 P での接線の式

2-3-4 Taylor 級数 

2-3-5 外気にさらされた耳の温度の変化はRC放電特性と同じ形式となる

2-3-6 指数関数 exp(x) の性質 

2-3-7 三角関数が指数関数と兄弟であるとは?

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第3章 デジタル回路の基礎物理

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3-1-1 デジタル回路の主役は電子(electron)


3-1-2 _____ Filed Tensor F[ ][ ]と Maxwell の方程式

     雑学 特殊相対性理論の紹介

     
ベクトル E[ ] や 行列式 F[ ][ ] の応用例として

       初歩的な特殊相対性理論を例にして解説しています。

       中学程度の数学の基礎からでも取りかかりが可能です。



3-1-3 電子のスピン(自転)

3-1-4 MKS単位

3-1-5 Compton 効果

3-1-6 電子の固有物理量

3-1-7 デジタル回路の主役の電子(electron) が従う物理法則とは?

3-1-8 電子は電位(electronic potential)を感じる

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3-2-1 仕事とは?

3-2-2 運動エネルギーは速度の2乗に比例する

3-2-3 ロケットの脱出速度と地球の大きさの関係

3-2-4 なぜパラシュートはゆっくり落下するのか?

3-2-5 抵抗率と伝導率の関係


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3-3-1 器に入った水のモデル

3-3-2 金属に光を照射すると電子が飛び出す

3-3-3 Band Gap とは?

3-3-4 電流の基本単位アンペア( Ampere )の定義と誘磁率

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3-4-1 抵抗体と抵抗率

3-4-2 移動度μの定義(透磁率のμではない)

3-4-3 金属の中の電子密度 n のお話

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3-5-1 コンデンサーとは?

3-5-2 コンデンサーのRC充放電問題

3-5-3 容量Cを使った電気回路の仲間たち

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3-6-1 デジタル回路の電力の定義

3-6-2 家庭にはどのようにして電力が送られてきているか?

3-6-3 2本の交流電圧の送電線にかかる力と電流の関係は?

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3-7-1 Radarの話

3-7-2 二極真空管に光を照射するとどうなるか?

3-7-3 二極真空管の整流特性について

3-7-4 三極真空管とは?

3-7-5 3つの金属板による不揮発性記憶動作

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第4章 デジタル回路の基本部品
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●第4章の基本理解度チェック問題(Q4-1)
  
       
       第4章基本理解度チック問題の解答例(QA4-1)
 

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4-1-1 半導体とは?

4-1-2 N 型半導体とは?

4-1-3 N 型シリコン結晶の中の電子の物理モデル

4-1-4 P 型シリコン半導体とは?

4-1-5 P 型シリコン半導体結晶の中の電子の物理モデル

4-1-6 箱に入ったボールの物理モデル

4-1-7 N 型シリコン半導体に光を照射すると実効抵抗値が下がる

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4-2-1 diodeとは?

4-2-2 逆バイアスされたPN接合の物理モデル

4-2-3 空乏層とは?

4-2-4 順方向バイアスのdiodeで電流が大量に流れる理由

4-2-5 順方向バイアス(bias)のdiodeに光を照射すると電流が減少する

4-2-6 逆方向バイアス(bias)のdiodeに光を照射した場合

4-2-7 太陽電池とは?

4-2-8 固体撮像素子(solid state image sensor)とは?

4-2-9 CCD imager の登場

4-2-10 P+N-P受光構造

4-2-11 MOS imagerの実用化時代の到来

4-2-12 ロボットの網膜に位置検出素子PSDを使う

4-2-13 位置検出素子PSDの構造とその動作原理

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4-3-1 transistorの誕生

4-3-2 NPN bipolar transistor の動作モデル

4-3-3 NPN bipolar transistor のいろいろな物理定数

4-3-4 負荷抵抗型電圧増幅回路 BipAmp( )

4-3-5 電圧増幅回路 BipAmp( ) の電圧利得

4-3-6 究極の電子の目はやはりtransistor だった

4-3-7 固体撮像装置の提案(1975.11.10)

4-3-8 NPN bipolar transistor 型のセンサーの物理モデル

4-3-9 PNP photo transistor の static mode と dynamic mode

4-3-10 HADセンサーの界面物理について

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4-4-1 MOS capacitorとは?

4-4-2 MOSの反転層(strong inversion layer)

4-4-3 MOS transistorの水門モデル

4-4-4 MOS transistorの3つの動作モード(mode)

4-4-5 MOS transitorの飽和領域について

4-4-6 NMOS抵抗負荷型反転回路 invNMOSR( )

4-4-7 NMOS Transistor の電流式を求める

4-4-8 NMOS transistor の断面図とlayout図

4-4-9 NMOS Transistorの IV 特性のまとめ

4-4-10 PMOS Transistorの IV 特性のまとめ

4-4-11 switch 回路について

4-4-12 2x2=4通りの switch 回路の状態について

4-4-13 SwitchN( )回路と SwitchP( )回路の入出力特性

4-4-14 CMOS switch回路 SwitchCN( )回路の動作について

4-4-15 CMOS switch回路 SwitchCP( )回路の動作について

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4-5-1 CMOS inverter

4-5-2 inverter回路の寄生容量によるRC遅延について

4-5-3 CMOS inverter の遅延時間と基本制御 clock の周期

4-5-4 CMOS inverter 回路の coding 例

4-5-5 入力信号側に RC 回路がある inverter 回路 invRC( ) の入出力特性

4-5-6 入力端子と出力端子の容量の両方を考慮したinverter回路

4-5-7 CMOS Schmitt trigger inverter

4-5-8 発振器(Oscillator)回路と記憶(Memory)回路

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4-6-1 2入力デジタル回路 in2GateG( ) 回路の定義

4-6-2 in2GateE( ) 回路、別名 NAND( ) 回路の定義

4-6-3 in2Gate1( ) 回路、別名 AND( ) 回路の定義

4-6-4 in2Gate8( ) 回路、別名 NOR( ) 回路の定義

4-6-5 in2Gate7( ) 回路、別名 OR( ) 回路の定義

4-6-6 in2Gate6( ) 回路、別名 EXOR( ) 回路の定義

4-6-7 in2Gate9 ( )回路、別名 EXNOR( )回路の定義

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4-7-1 128 bit 加算回路

4-7-2 FAD( ) 回路の定義

4-7-3 引き算回路

4-7-4 加減算回路 ADDSUB( )回路

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4-8-1 かけ算回路 KAKE( ) の定義

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4-9-1 わり算回路 WARU( ) の定義

4-9-2 わり算回路 WARU( ) の各種制御パルス波形について

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4-10-1 inverter 型の DRAM 回路と SRAM 回路

4-10-2 NAND 型の記憶回路

4-10-3 2NAND 型 1 bit 記憶回路の動作説明

4-10-4 clock 付き 2NAND型 1 bit SRAM 回路の動作説明

4-10-5 大容量記憶回路の構造

4-10-6 センスアンプ(sense amp)回路の正体

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4-11-1 NAND型 R-S Flip Flop 回路の定義

4-11-2 J-K Flip Flop 回路の定義

4-11-3 Toggle Flip Flop 回路の定義

4-11-4 Delay Flip Flop回路の定義

4-11-5 128 bit の2値変数ベクトル A[ ] の一時記憶用 register 回路

4-11-6 128 bit の shift register 回路の定義

4-11-7 2-bit counter 回路の定義

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4-12-1 2x2 の行列式の値をもとめる演算回路 DET2x2( )

4-12-2 逆行列式の演算回路 Gyaku2x2( ) の定義

4-12-3 N x N 行列 A[ ][ ] の逆行列式 B[ ][ ] = invA[ ][ ] を演算する回路

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4-13-1 DAC( digital to analog conversion )変換回路 DAC( ) とは?

4-13-2 オペアンプ( operational amplifier) 回路 OpAmp( )とは?

4-13-3 オペアンプの定義と具体的な構成回路の例

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4-14-1 ADC( analog to digital conversion ) 変換回路とは?

4-14-2 二重積分型 ADC 回路 ADCdoubleInteg( ) 回路の定義

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第5章 デジタル回路の応用例(1)
     
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5-1-1 通行人カウンター装置の全体図

5-2-1 電源回路装置 Vdd( ) の内部構造

5-3-1 いろいろな Sensor( ) 装置について

5-4-1 アナログ信号を2値 pulse 信号に変換する PulseGen( ) 回路について

5-5-1 入退室判定回路 InOutJudge( )

5-6-1 Output表示装置の設計構築

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第6章 デジタル回路の応用例(2)

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6-1-1 フーリエ級数

6-2-1 離散フーリエ変換 (DFT) の定義

6-3-1 回転因子行列と複素数平面の関係

6-4-1 基底 N=1の場合

6-4-2 基底 N=2の DFT 変換回路

6-4-3 基底 N=4の DFT 変換回路

6-5-1 偶数奇数2分割手法による DFT 演算回路 DFT4( ) の設計

6-6-1 もう1つの DFT変換 ( digital frequency transformation )

6-6-2 ゼロ時高密度 sampling 手法について

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              以上がこの本の目次・内容LISTになっています。

    各項目ごとに、本の中で図を用意して、内容を詳細にわかりやすく説明しています。

        本を購入された方は、 著者に直接、下記MAILにて、ご連絡ください。

             hagihara-yoshiaki@aiplab.com

   項目ごとに、演習問題とその解答例などの資料について、ご案内MAILをさしあげます。

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書名  人工知能パートナー(AIPS)を支える   

   デジタル回路の世界


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ISBN 978-4-88359-339-2 C3055

本体 9000円+税 

B5サイズ 上製 475ページ (ハードカバー)


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この本の購入に関しては、

下記の出版社のホームページを参照の上、
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書籍の出版社の紹介  

 
TEL: 042-765-6460(代)   青山社


https://www.seizansha.co.jp/ISBN/ISBN978-4-88359-339-2.html



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