XK星空 以卓越的节能技术让信息社会可持续发展
数据驱动的系统如何节能？
现在，在物联网 (IoT) 时代，传感器和设备嵌入到我们周围的每个物体中，并将它们连接到网络，我们正在进入一个利用各种数据创造新价值的世界。在美国工业界，有一种走向新社会的运动，即万亿传感器宇宙，每年使用一万亿个传感器。为了推动信息社会走向可持续发展，信息通信设备的节能被认为是一项必不可少的技术。
信息和通信设备的核心是处理大量信息的大规模集成电路 (LSI)。目前大多数LSI芯片都与几百MHz到几GHz的高速时钟同步运行。据说传播该时钟信号所需的功率占LSI总功耗的30%。
在这种背景下，岩田教授多年来一直致力于开发节能技术，重点研究仅在相邻电路块之间传输和接收数据的“自定时电路”。由于自定时电路不使用时钟信号，因此不需要电源来传播时钟信号；这会带来显着的节能效果。换句话说，自定时电路不会执行不必要的处理。
教授。岩田解释说：“在电流控制驱动类型的许多方法中，时钟信号总是分配给整个LSI，即使在待机模式下也会消耗功率。另一方面，在数据驱动系统中，不使用时钟信号。相反，数据驱动系统就像一个桶旅：当数据计算完成时，数据按顺序传递到其他位置。这样，当数据到达时，它只能在必要的位置运行。也就是说，不使用功率放在不必要的位置，从而显着节省电能。”
1997年，岩田教授和他的同事使用自定时电路成功地制造了用于LSI的商用多处理器芯片。当时，该芯片达到了世界最高的每瓦性能水平。这种真正利用数据驱动原理运行的大规模集成电路的开发成果在当时的世界上是非常罕见的。
为实现创新传感器网络系统做出贡献
随着信息和通信设备数量的大幅增加，维护问题变得更加重要。在传统的控制驱动方法中，无法准确地预测处理传感器信息等所需的功率。电池意外耗尽的相关问题被认为是不可避免的。另一方面，由于数据驱动系统即使发生异常也能继续自主运行，因此数据驱动技术有望解决此类问题。
教授。岩田继续说道：“随着设备数量的增加，最终我们将无法使用等到系统崩溃的旧系统来运行。必须提前预测系统何时可能崩溃，并相应地进行预防性维护。由于数据驱动处理器不涉及任何低效处理，因此可以准确预测功耗量并防止系统耗尽电池电量。因此，我们将能够对信息通信设备进行有计划的维护和操作。”
近年来，水私有化的话题经常出现在新闻中。如果使用数据驱动的处理器来监测迄今为止需要人工监测的现象（例如水管恶化），我们将能够有效地进行水管更换，从而降低劳动力成本。看来数据驱动的处理器将使我们能够降低此类公共基础设施的设施成本和劳动力成本。
这并不是数据驱动处理器的唯一优势。例如，即使在处理数据时，也可以并行接收和处理其他数据，因此可以同时处理出现频率相差很大的数据，例如连续视频数据和不连续声音数据。此外，与基于数据存储在存储器中的前提的控制驱动处理器系统不同，在数据驱动系统中，数据直接输入到处理器而不写入存储器，因此不存在由于读取和写入输入数据到存储器而导致的延迟。
利用这些功能，可以使用摄像头（这在过去很困难）和无线传感器网络系统执行高级传感，以监控桥梁、高速公路和隧道等设施的恶化情况。因此，这是实现比以往更高可靠性的创新传感器网络系统的关键技术。
为了推广数据驱动处理器技术的采用，岩田教授于 2018 年 3 月与筑波大学的联合研究人员成立了一家风险投资公司。他们一直在稳步为该技术的商业化做准备。终于，经过多年的发展，数据驱动的处理器技术即将向全世界发布。
融合研究：与脑科学的协同作用，打造下一代类脑计算机
教授。岩田说：“当我还是一名高中生时，电脑的价格下降了，突然间每个人都买得起它们了。”他攒钱，终于买了一台个人电脑。这奠定了他的人生轨迹。随着计算机技术的发展，他对信息工程的兴趣加深。他坚信“这是计算机时代的开始”，进入了大阪大学电子工程系。他在本科四年级时就找到了当前的研究主题，并在同一主题上稳步研究了 30 多年。
“我在大学时加入了 Hiroaki Terada 教授（后来成为 KUT 副校长）的实验室。寺田教授说：“这是 LSI 芯片的时代，创建适合 LSI 的数据驱动处理器非常重要。”从那时起，我开始研究这个主题。这对我来说是一切的起点。”
教授。岩田聪最近的研究兴趣是人脑的运作。自2017年起，他担任KUT研究所脑通讯研究中心主任，目前专注于脑科学与信息通信技术相结合的研究。岩田教授表示，他在努力加深对大脑的了解时发现了一个重要事实：他多年来开发的数据驱动处理器非常适合人类大脑结构。这到底是什么意思？
教授。岩田解释说：“人类大脑由大约 1000 亿个神经元组成，所有神经元都通过网络互连。信息像水桶队一样从一个神经元传输到下一个神经元。即使我们在执行复杂的任务时，卡路里消耗也非常低，这与我们多年来研究的数据驱动方法的机制完全相同。如果我们能够阐明大脑中的节能机制，那么 LSI 处理器的更低功耗也可能成为现实。”
教授。岩田聪将他的数据系统工作扩展到人脑机制，从而产生了新的应用。
“人脑中有大量的神经元，远远超过了目前LSI电路中可以集成的晶体管数量。未来，如果LSI集成程度提高，我们可以制造出密度与大脑相似的LSI，那么就有可能制造出类脑计算机，取代因中风或事故而受损的人脑。”
创造一台能够模仿人脑的脑计算机是岩田教授长期以来的梦想。作为朝着这个方向迈出的一步，他和他的学生已经开始研究和开发神经网络，其行为方式与大脑中的神经元完全相同。
教授。岩田说：“我们知道，实际神经网络的机制与目前备受关注的深度学习人工智能神经网络之间仍然存在很大差距。我们的目标是创建尽可能类似于神经细胞的最简单的模型机制，并将其作为LSI芯片上的电路实现。当未来计算机性能充分提高时，我们将能够创建一个像人脑一样工作的计算机模型。我想创建一个可以作为下一步的基础的电路。一代计算机。”
人脑是实现可持续信息社会的理想系统。与脑科学的融合研究将有可能实现与人脑非常相似的下一代智能计算机的时刻即将到来。