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An Amygdala-Inspired Classical Conditioning Model Implemented on an FPGA for Home Service Robots
| 名前 / ファイル | ライセンス | アクション |
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ACCESS.2020.3038161.pdf (1.7 MB)
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| アイテムタイプ | 学術雑誌論文 = Journal Article(1) | |||||||||||||||||||||||||||||
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| 公開日 | 2021-05-21 | |||||||||||||||||||||||||||||
| 資源タイプ | ||||||||||||||||||||||||||||||
| 資源タイプ識別子 | http://purl.org/coar/resource_type/c_6501 | |||||||||||||||||||||||||||||
| 資源タイプ | journal article | |||||||||||||||||||||||||||||
| タイトル | ||||||||||||||||||||||||||||||
| タイトル | An Amygdala-Inspired Classical Conditioning Model Implemented on an FPGA for Home Service Robots | |||||||||||||||||||||||||||||
| 言語 | en | |||||||||||||||||||||||||||||
| 言語 | ||||||||||||||||||||||||||||||
| 言語 | eng | |||||||||||||||||||||||||||||
| 著者 |
田中, 悠一朗
× 田中, 悠一朗
WEKO
30537
× 森江, 隆
WEKO
1615
× 田向, 権
WEKO
6059
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| 抄録 | ||||||||||||||||||||||||||||||
| 内容記述タイプ | Abstract | |||||||||||||||||||||||||||||
| 内容記述 | This study develops an intelligent system for home service robots mimicking human brain function that can manage common knowledge applicable to any environment and local knowledge reflecting its specific environment. Deep learning is effective for acquiring common knowledge because the performance of deep learning relies on the amounts of training and big training data that can be accessed for such knowledge; however, deep learning is ineffective for acquiring local knowledge because no big training data for such knowledge exist. Thus, we propose a brain-inspired learning model and system for acquiring local knowledge using small training data. We focus on the amygdala because its classical fear conditioning is effective for training using small training data. We propose an amygdala-inspired classical conditioning model comprising multiple self-organizing maps (lateral nucleus) and a fully connected neural network (central nucleus), imitating the function and structure of the amygdala. The proposed model is applied to a task of a waiter robot in a restaurant, and the model can learn customers' preferences after only a few human-robot interactions. We accelerate the computation of the model and reduce its power consumption by proposing a hardware-oriented algorithm for the model and its digital hardware design and implement it in an XCZU9EG field programmable gate array. The hardware-oriented algorithm reduces the multiplication operations and exponential functions requiring huge hardware resources. The performance of the hardware operated at 150 MHz is 1,273 times faster than the software implementation on Arm Cortex-A53, and the power consumption of the chip is 5.009 W. | |||||||||||||||||||||||||||||
| 言語 | en | |||||||||||||||||||||||||||||
| 書誌情報 |
en : IEEE Access 巻 8, p. 212066-212078, 発行日 2020-11-16 |
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| 出版社 | ||||||||||||||||||||||||||||||
| 出版者 | IEEE | |||||||||||||||||||||||||||||
| DOI | ||||||||||||||||||||||||||||||
| 関連タイプ | isIdenticalTo | |||||||||||||||||||||||||||||
| 識別子タイプ | DOI | |||||||||||||||||||||||||||||
| 関連識別子 | https://doi.org/10.1109/ACCESS.2020.3038161 | |||||||||||||||||||||||||||||
| 日本十進分類法 | ||||||||||||||||||||||||||||||
| 主題Scheme | NDC | |||||||||||||||||||||||||||||
| 主題 | 501 | |||||||||||||||||||||||||||||
| ISSN | ||||||||||||||||||||||||||||||
| 収録物識別子タイプ | PISSN | |||||||||||||||||||||||||||||
| 収録物識別子 | 2169-3536 | |||||||||||||||||||||||||||||
| 著作権関連情報 | ||||||||||||||||||||||||||||||
| 権利情報Resource | https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/ | |||||||||||||||||||||||||||||
| 権利情報 | This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License. For more information, see https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/ | |||||||||||||||||||||||||||||
| キーワード | ||||||||||||||||||||||||||||||
| 主題Scheme | Other | |||||||||||||||||||||||||||||
| 主題 | Amygdala | |||||||||||||||||||||||||||||
| キーワード | ||||||||||||||||||||||||||||||
| 主題Scheme | Other | |||||||||||||||||||||||||||||
| 主題 | classical conditioning | |||||||||||||||||||||||||||||
| キーワード | ||||||||||||||||||||||||||||||
| 主題Scheme | Other | |||||||||||||||||||||||||||||
| 主題 | field programmable gate array (FPGA) | |||||||||||||||||||||||||||||
| キーワード | ||||||||||||||||||||||||||||||
| 主題Scheme | Other | |||||||||||||||||||||||||||||
| 主題 | hardware | |||||||||||||||||||||||||||||
| キーワード | ||||||||||||||||||||||||||||||
| 主題Scheme | Other | |||||||||||||||||||||||||||||
| 主題 | home service robot. | |||||||||||||||||||||||||||||
| 出版タイプ | ||||||||||||||||||||||||||||||
| 出版タイプ | VoR | |||||||||||||||||||||||||||||
| 出版タイプResource | http://purl.org/coar/version/c_970fb48d4fbd8a85 | |||||||||||||||||||||||||||||
| 査読の有無 | ||||||||||||||||||||||||||||||
| 値 | yes | |||||||||||||||||||||||||||||
| 研究者情報 | ||||||||||||||||||||||||||||||
| URL | https://hyokadb02.jimu.kyutech.ac.jp/html/100000641_ja.html | |||||||||||||||||||||||||||||
| 論文ID（連携） | ||||||||||||||||||||||||||||||
| 値 | 10364467 | |||||||||||||||||||||||||||||
| 連携ID | ||||||||||||||||||||||||||||||
| 値 | 8848 | |||||||||||||||||||||||||||||
