JP7120485B1

JP7120485B1 - 情報処理装置

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Publication number: JP7120485B1
Application number: JP2022502404A
Authority: JP
Inventors: 英治鈴木; 智生佐々木
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2021-06-24
Filing date: 2021-06-24
Publication date: 2022-08-17
Anticipated expiration: 2041-06-24
Also published as: JPWO2022269864A1; WO2022269864A1

Abstract

本実施形態に係る情報処理装置は、複数の振動子と、前記複数の振動子を一体的に覆い、前記複数の振動子のそれぞれと接するパネルと、を備え、前記複数の振動子は、入力信号を受信し前記パネルを振動させる入力振動子と、前記パネルの振動を検出し検出信号を出力する出力振動子と、を有し、前記パネルは、前記複数の振動子のそれぞれと対向する位置にある複数の第１領域と、隣接する第１領域の間にある第２領域と、を備え、前記第２領域は、前記第１領域より振動を伝搬しやすい。

Description

本発明は、情報処理装置に関する。

近年、データを分散処理するエッジコンピューティングに注目が集まっている。エッジコンピューティングは、データをクラウドで集中処理するクラウドコンピューティングに対向する概念である。エッジコンピューティングは、クラウドコンピューティングのような大規模サーバーが不要であり、ネットワーク負荷を低減でき、セキュリティーの強化が容易であるという特徴を有する。

リザボアコンピューティングは、エッジコンピューティングを担うエッジ端末への利用が期待されている。リザボアコンピューティングは、ニューラルネットワークの１種であり、例えば、小脳の動作を模倣する。リザボアコンピューティングは、信号を相互作用させることで、再帰的な処理を行う。

ソフトウェアを用いてニューラルネットワークを処理すると、十分な処理効率が得られない場合があり、ニューラルネットワークに特化したデバイスが提案されている。リザボアデバイスは、リザボアコンピューティングに特化したデバイスである。特許文献１に記載のリザボア素子は、配線を伝搬するスピン波を利用して信号を相互作用している。非特許文献１に記載のリザボア素子は、スピン波を利用して信号を相互作用させる。

国際公開第２０２０／１０５１３６号

Ryosho Nakane, Gouhei Tanaka, and Akira Hirose, IEEE Access Vol.6 2018 pp.4462-4469.

特許文献１のリザボア素子は、ノード間の信号の相互作用を担う配線数が多く、デバイス構造が複雑化しやすいという問題がある。非特許文献１のリザボア素子は、配線数は少ないが、電気信号とスピン波との間の変換効率が低いという問題がある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、エッジ端末へ適用しやすい情報処理装置を提供することを目的とする。

（１）第１の態様にかかる情報処理装置は、複数の振動子と、前記複数の振動子を一体的に覆い、前記複数の振動子のそれぞれと接するパネルと、を備え、前記複数の振動子は、入力信号を受信し前記パネルを振動させる入力振動子と、前記パネルの振動を検出し検出信号を出力する出力振動子と、を有し、前記パネルは、前記複数の振動子のそれぞれと対向する位置にある複数の第１領域と、隣接する第１領域の間にある第２領域と、を備え、前記第２領域は、前記第１領域より振動を伝搬しやすい。

（２）上記態様にかかる情報処理装置は、入力信号を受けて前記パネルの一部に押圧される押し当て部材をさらに備えてもよい。

（３）第２の態様にかかる情報処理装置は、複数の振動子と、前記複数の振動子を一体的に覆い、前記複数の振動子のそれぞれと接するパネルと、前記パネルの一部に押圧される押し当て部材と、を備え、前記押し当て部材は、入力信号を受信し、前記パネルを振動させ、前記複数の振動子は、前記パネルの振動を検出し検出信号を出力する出力振動子であり、前記パネルは、前記複数の振動子のそれぞれと対向する位置にある複数の第１領域と、隣接する第１領域の間にある第２領域と、を備え、前記第２領域は、前記第１領域より振動を伝搬しやすい。

（４）上記態様にかかる情報処理装置において、前記押し当て部材は、前記パネルの面内方向に移動可能であってもよい。

（５）上記態様にかかる情報処理装置において、前記複数の振動子のうちのいずれかは、前記パネルの面内方向に移動可能であってもよい。

（６）上記態様にかかる情報処理装置において、前記パネルは、前記第２領域の厚さが前記第１領域の厚さより薄くてもよい。

（７）上記態様にかかる情報処理装置において、前記パネルは、前記第２領域のヤング率が前記第１領域のヤング率より小さくてもよい。

（８）上記態様にかかる情報処理装置において、前記入力信号は、時系列信号であってもよい。

（９）上記態様にかかる情報処理装置において、前記出力振動子は、前記パネルの振動を検出した後に振動し、前記パネルをさらに振動させてもよい。

（１０）上記態様にかかる情報処理装置は、前記出力振動子に接続された非線形回路をさらに備えてもよい。前記非線形回路は、前記検出信号を非線形処理する。

（１１）上記態様にかかる情報処理装置において、前記パネルは、主要部と、積層方向から見て主要部から前記パネルが広がる面内のいずれかの方向に突出する突出部と、を有してもよい。前記突出部は、一つ以上の振動子と接する。

（１２）上記態様にかかる情報処理装置は、前記複数の振動子のそれぞれは、圧電素子、磁歪素子又はピエゾ抵抗素子のいずれかを含んでもよい。

（１３）上記態様にかかる情報処理装置は、前記複数の振動子を支持するベース基板をさらに備えてもよい。前記ベース基板は、前記複数の振動子のそれぞれと対向する位置に開口を有する。

上記態様にかかる情報処理装置は、エッジ端末へ適用しやすい。

第１実施形態に係る情報処理装置の斜視図である。第１実施形態に係る情報処理装置の分解斜視図である。第１実施形態に係る情報処理装置の断面図である。第１実施形態に係る情報処理装置の平面図である。第１実施形態に係る情報処理装置が模擬するリザボアコンピューティングの概念模式図である。第２実施形態にかかる情報処理装置の平面図である。第３実施形態にかかる情報処理装置の断面図である。第４実施形態にかかる情報処理装置の平面図である。第５実施形態にかかる情報処理装置の出力振動子に接続される制御回路の模式図である。第６実施形態にかかる情報処理装置の斜視図である。第６実施形態にかかる情報処理装置の平面図である。第７実施形態にかかる情報処理装置の平面図である。第８実施形態にかかる情報処理装置の平面図である。第９実施形態にかかる情報処理装置の斜視分解図である。

以下、本実施形態について、図を適宜参照しながら詳細に説明する。以下の説明で用いる図面は、本発明の特徴をわかりやすくするために便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などは実際とは異なっていることがある。以下の説明において例示される材料、寸法等は一例であって、本発明はそれらに限定されるものではなく、本発明の効果を奏する範囲で適宜変更して実施することが可能である。

まず方向について定義する。パネル１０が広がる面をｘｙ平面とし、その一方向をｘ方向、ｘ方向と直交する方向をｙ方向とする。パネル１０と直交する方向であって、ｘ方向及びｙ方向と直交する方向をz方向とする。

「第１実施形態」
図１は、第１実施形態に係る情報処理装置１の斜視図である。図２は、第１実施形態に係る情報処理装置１の分解斜視図である。図３は、第１実施形態に係る情報処理装置１の断面図である。

情報処理装置１は、パネル１０と複数の振動子２０とベース基板３０とを備える。

振動子２０のそれぞれは、ベース基板３０上にある。ベース基板３０は、複数の台座３２と複数の開口３４とを有する。振動子２０は、台座３２上に載置されている。開口３４は、振動子２０のそれぞれと対向する位置にある。振動子２０は、例えば、ベース基板３０上にランダムに配置されている。振動子２０は、ベース基板３０上に規則的に配置されていてもよい。ベース基板３０は、例えば、アクリル等の樹脂板である。

振動子２０は、振動板２１と圧電素子２２とを備える。振動板２１は、板状の部材である。振動板２１は、台座３２上で、開口３４を塞ぐ。振動板２１の平面視形状は特に問わない。例えば、振動板２１は、円板状である。振動板２１は、例えば、Ｎｉ－Ｆｅ合金、Ｎｉ、黄銅、ステンレス等である。

圧電素子２２は、シート状の部材である。圧電素子２２は、振動板２１上に接着されている。圧電素子２２は、例えば、円形のシートである。圧電素子２２の外径は、例えば、開口３４の内径以下になっている。

圧電素子２２は、例えば、薄膜の圧電体と、圧電体を挟む一対の電極とを備える（図示略）。電極は、例えば、圧電体をｚ方向に挟む。圧電体は、屈曲等で変形すると、分極する。圧電体に生じた分極は、電極間の電位差として検出できる。またこの逆に、圧電体に電位差を与えると、圧電体は変形する。圧電素子２２は、形状等の状態の変化を電気信号に変換できるものに置き換えることができる。例えば、圧電素子２２を磁歪素子、ピエゾ抵抗素子に置き換えてもよい。

パネル１０は、振動子２０を一体的に覆う。パネル１０は、例えば、矩形の板材である。パネル１０は、例えば、ポリカーボネート等の樹脂板である。

パネル１０は、例えば、周縁がベース基板３０と接着層１５で接着されている。接着層１５の厚さは、例えば、振動子２０の厚さ以下である。パネル１０は、パネル１０とベース基板３０とが接着した状態で、振動子２０のそれぞれと接している。振動子２０は、パネル１０のベース基板３０側の面に接する。

パネル１０は、複数の第１領域１１と第２領域１２と周縁領域１３とを備える。それぞれの第１領域１１は、それぞれの振動子２０と対向する領域である。第２領域１２は、隣接する第１領域１１の間の領域である。第２領域１２は、例えば、パネル１０の第１領域１１及び周縁領域１３を除く領域である。周縁領域１３は、パネル１０の外縁で、接着層１５と接する領域である。

第２領域１２の厚さｔ２は、例えば、第１領域１１の厚さｔ１より薄い。第２領域１２は、第１領域１１より振動を伝搬しやすい構成となっている。振動の伝搬しやすさは、振動の減衰率で評価できる。

例えば、第１領域１１と第２領域１２の振動の伝搬しやすさを比較する場合は、以下のようにする。まず第１領域と同じ条件の板材と、第２領域と同じ条件の板材とを、同じ面積で準備する。そして、それぞれの板材の第１端を固定する。次いで、それぞれの板材の固定されていない第２端に、同じ大きさの力を、板材の厚み方向に加え、リリースする。すると、それぞれの板材は、減衰しながら振動する。振動振幅の減衰率が小さい方は、振動が伝搬しやすいと定義できる。振動振幅の大きさは、例えば、ドップラーレーザー等で測定できる。

図４は、第１実施形態にかかる情報処理装置１の平面図である。図４には、信号発生器４０及び識別器５０を同時に図示する。

振動子２０は、入力振動子２３と出力振動子２４とを備える。入力振動子２３はそれぞれ、信号発生器４０と接続されている。信号発生器４０は、入力振動子２３を構成する圧電素子２２の電極に接続されている。出力振動子２４はそれぞれ、識別器５０と接続されている。識別器５０は、出力振動子２４を構成する圧電素子２２の電極に接続されている。入力振動子２３は、入力信号を受信し、パネル１０を振動させる。出力振動子２４は、パネル１０の振動を検出し、検出信号を出力する。

信号発生器４０は、入力振動子２３に入力信号を入力する。信号発生器４０は、例えば、外部のセンサからの情報に基づき、入力信号を生成する。識別器５０は、出力振動子２４からの検出信号を識別する。

入力信号は、例えば、時系列信号である。時系列信号は、例えば、タイムドメイン毎に分割され、複数の信号として異なる入力振動子２３に入力される。入力信号は、処理せずにそのまま入力してもよいが、Fast Fourier Transform Analysis (FFT analysis)を行った後の信号を入力してもよい。FFT analysisは、周波数の特徴を抽出する。また、FFT analysisは、ノイズに起因する小さい振幅の信号をフィルタリングできる。

次いで、情報処理装置１の動作について説明する。情報処理装置１は、入力信号を高次元に射影し、入力信号を入力信号の情報を含む別信号に置き換える。情報処理装置１における動作は、リザボアコンピューティングにおける処理と同等である。

リザボアコンピューティングは、人間の脳を模倣したニューラルネットワークを実現する一つの手段である。リザボアコンピューティングは、信号を相互作用させることで、再帰的な処理を行う。リザボアコンピューティングは、例えば、小脳の動作を模倣しており、再帰的なデータの処理やデータの変換（例えば、座標の変換）等を行う。リザボアコンピューティングは、非線形な時系列のデータを扱うことができるリカレントニューラルネットワークの一態様である。非線形な時系列のデータは、時間の経過とともに値が変化するデータであり、株価等はその一例である。

まず情報処理装置１の動作を説明する前に、リザボアコンピューティングについて簡単に説明する。

図５は、第１実施形態にかかる情報処理装置が模擬するリザボアコンピューティングＲＣの概念模式図である。図５に示すリザボアコンピューティングＲＣは、リザボアＲと出力層Ｌ_ｏｕｔとを有する。出力層Ｌ_ｏｕｔは、リザボアＲに接続されている。

リザボアＲには入力信号が入力される。リザボアＲは、入力された入力信号を貯留し、入力された信号が互いに相互作用する領域である。リザボアＲは、互いにランダムに接続された複数のノードｎを有する。

リザボアＲ内では、信号は相互作用するだけであり、学習しない。リザボアＲ内で信号が互いに相互作用すると、入力信号が非線形に変化する。また入力信号は、リザボアＲ内で互いに相互作用することで、時間の経過とともに変化する。またリザボアＲ内において、ある時刻ｔにあるノードｎから出力された信号は、ある時刻ｔ＋１において元のノードｎに戻る場合がある。すなわち、ノードｎは、時刻ｔ及び時刻ｔ＋１の信号を踏まえた処理ができ、情報を再帰的に処理できる。したがって、リザボアＲは時系列信号を処理できる。

出力層Ｌ_ｏｕｔは、リザボアＲからの信号を検出する。出力層Ｌ_ｏｕｔは、例えば、ノードｎ’を含む。学習は、リザボアＲのそれぞれのノードｎと出力層Ｌ_ｏｕｔのノードｎ’とを繋ぐ経路（脳におけるシナプス）で行われる。出力層Ｌ_ｏｕｔは、学習の結果を外部に出力する。出力層Ｌ_ｏｕｔは、それぞれのノードｎからの信号ｘ_ｉに重みｗ_ｉを積演算し、それぞれの積演算結果を足し合わせる。出力層Ｌ_ｏｕｔは、活性化関数を有してもよい。活性化関数には、積和演算結果が入力される。

情報処理装置１は、リザボアコンピューティングＲＣと同様の動作を行う。上述のリザボアコンピューティングＲＣの動作と比較しながら、情報処理装置１の動作について説明する。

まず図４に示すように、信号発生器４０から入力振動子２３に入力信号を入力する。この処理は、リザボアコンピューティングＲＣにおけるリザボアＲへの入力信号の入力に対応する。

入力信号は、入力振動子２３のそれぞれに印加される。入力振動子２３のそれぞれは、入力信号を受信する。入力信号は、入力振動子２３を構成する圧電素子２２の電極に印加される。圧電素子２２の圧電体は、印加された信号に基づいて変形する。圧電体の変形は、振動板２１及びパネル１０を振動させる。すなわち、入力振動子２３は、入力信号に基づいて、パネル１０を振動させる。

パネル１０の第２領域１２の厚さｔ２は、第１領域１１の厚さｔ１１より薄い。入力振動子２３は、パネル１０の第１領域１１を振動させ、その振動は第２領域１２へ伝搬する。

それぞれの入力振動子２３で生じたパネル１０の振動は、互いに干渉する。この振動の干渉は、リザボアＲ内における信号の相互作用に対応する。それぞれの入力振動子２３に入力された信号は、パネル１０の振動として互いに干渉することで、非線形変換される。

それぞれの出力振動子２４は、それぞれの位置におけるパネル１０の振動を検出する。パネル１０の振動は、圧電素子２２の圧電体を変形させる。圧電体は、変形により分極し、圧電体を挟む電極間に電位差を生み出す。圧電体を挟む電極間に生じた電位差は、検出信号として識別器５０へ送られる。リザボアＲは複数の出力を生成するので、入力信号を高次元の信号へ射影している。また、入力信号の情報を持った振動はパネル１０を減衰しながら伝搬するので、振動は過去の情報を短期的に保有している。

出力振動子２４が検出するパネル１０の振動は、入力信号が非線形変換されたものである。それぞれの出力振動子２４から識別器５０に検出信号が送られることは、リザボアＲ内のノードｎから出力層Ｌ_ｏｕｔへ信号が送られることに対応する。

識別器５０は、例えば、行列状に配列された複数の可変抵抗と、同じ行の可変抵抗のそれぞれに接続された複数の第１ビット線と、同じ列の可変抵抗のそれぞれに接続された複数の第２ビット線を有する。可変抵抗は、例えば、磁壁移動素子である。可変抵抗のそれぞれには、学習の結果求められた重みが与えられる。それぞれの可変抵抗の抵抗値は、それぞれの可変抵抗に与えられた重みに応じて異なる。すなわち、それぞれのノードｎと出力層Ｌ_ｏｕｔとの間の重みｗ_ｉは、例えば、識別器５０におけるそれぞれの素子の抵抗値に置き換えられる。

識別器５０に入力された信号は、第１ビット線のそれぞれを伝わり、それぞれの可変抵抗に至る。ぞれぞれの可変抵抗は与えられた重みに応じて抵抗値が異なり、信号がそれぞれの可変抵抗を通過することで、積演算が行われる。それぞれの可変抵抗で行われた積演算の結果は、第２ビット線に伝わる。同じ第２ビット線に接続された可変抵抗の積演算の結果は、同じ第２ビット線に集約され、和演算される。

上述のように、第１実施形態に係る情報処理装置１は、リザボアコンピューティングＲＣの概念をデバイス化している。ソフトウェアを用いてリザボアコンピューティングＲＣを実現した場合、演算処理速度等の影響により十分な処理効率が得られない場合がある。これに対し、第１実施形態に係る情報処理装置１は、物理現象を用いてリザボアコンピューティングＲＣの概念を体現しているため、演算処理速度等の影響を受けず、高い処理効率を実現できる。

以上、第１実施形態の情報処理装置１を例に本発明について詳述したが、情報処理装置１の構成はこれらの実施形態に限られるものではなく、種々の変形、変更が可能である。

「第２実施形態」
図６は、第２実施形態にかかる情報処理装置２の平面図である。図６において、図４と同様の構成には同様の符号を付す。第２実施形態にかかる情報処理装置２において、第１実施形態にかかる情報処理装置１と同様の構成については説明を省く。

図６に示す情報処理装置２は、出力振動子２４と識別器５０との間に非線形回路６０をさらに備える。第２実施形態にかかる情報処理装置２においても、パネル１０の第２領域１２は、第１領域１１より振動を伝搬しやすい。

非線形回路６０は、出力振動子２４のそれぞれと接続されている。非線形回路６０は、それぞれの出力振動子２４と個別に接続されていてもよいし、いくつかの出力振動子２４に亘って接続されていてもよい。非線形回路６０は、出力振動子２４からの検出信号を非線形処理する。また非線形回路６０は、信号発生器４０に接続されていてもよい。非線形回路６０の出力を信号発生器４０に入力することで、非線形変換された出力信号をフィードバックできる。信号をフィードバックできる構成を有する情報処理装置は、時系列信号の演算に適する。

出力振動子２４が検出する検出信号は、入力信号がパネル１０の振動により非線形変換されたものである。この検出信号をさらに非線形処理することで、情報処理装置２はより複雑な状態を表現できる。第２実施形態にかかる情報処理装置２は、情報処理装置１と同様に、リザボアコンピューティングＲＣの概念をデバイス化している。

「第３実施形態」
図７は、第３実施形態にかかる情報処理装置３の平面図である。図７において、図３と同様の構成には同様の符号を付す。第３実施形態にかかる情報処理装置２において、第１実施形態にかかる情報処理装置１と同様の構成については説明を省く。

図７に示すパネル１０Ａは、第１領域１１の厚みｔ１と第２領域１２の厚みｔ２が略一定である。

第２領域１２は、第１領域１１と厚みが略一定だが、第１領域１１より振動を伝搬しやすい構成となっている。例えば、第２領域１２のヤング率は、第１領域１１のヤング率より小さい。第１領域１１と第２領域１２のヤング率は、例えば、それぞれの領域を構成する材料を変えることで変更可能である。

第２領域１２が第１領域１１より振動を伝搬しやすいと、入力振動子２３で生じた振動が出力振動子２４へ伝搬しやすくなる。第３実施形態にかかる情報処理装置３は、情報処理装置１と同様に、リザボアコンピューティングＲＣの概念をデバイス化している。

「第４実施形態」
図８は、第４実施形態にかかる情報処理装置４の平面図である。図８において、図４と同様の構成には同様の符号を付す。第４実施形態にかかる情報処理装置４において、第１実施形態にかかる情報処理装置１と同様の構成については説明を省く。

図８に示す情報処理装置４は、入力振動子２３も識別器５０に接続されている。第４実施形態にかかる情報処理装置４においても、パネル１０の第２領域１２は、第１領域１１より振動を伝搬しやすい。

図８に示す入力振動子２３は、入力信号に基づいてパネル１０を振動させると共に、それぞれの位置におけるパネル１０の振動を検出する。すなわち、入力振動子２３は、出力振動子２４の機能も有する。パネル１０は、入力振動子２３と対向する位置においても、他の入力振動子２３により生じた振動が伝搬する。そのため、入力振動子２３が検出する信号も、入力信号が非線形変換されたものである。

パネル１０の振動の測定点が増えると、識別器５０に入力される信号量が増え、情報処理装置４はより複雑な信号処理を行うことができる。また第４実施形態にかかる情報処理装置４は、情報処理装置１と同様に、リザボアコンピューティングＲＣの概念をデバイス化している。

「第５実施形態」
図９は、第５実施形態にかかる情報処理装置５の出力振動子２４に接続される制御回路７０の模式図である。第５実施形態にかかる情報処理装置５において、第１実施形態にかかる情報処理装置１と同様の構成については説明を省く。

第５実施形態にかかる情報処理装置５においても、パネル１０の第２領域１２は、第１領域１１より振動を伝搬しやすい。

図９に示す情報処理装置５は、出力振動子２４に接続された制御回路７０をさらに備える。

それぞれの出力振動子２４には、例えば、制御回路７０が接続されている。制御回路７０は、スイッチング回路７１とセンサ回路７２と駆動回路７３とを備える。制御回路７０は、出力振動子２４をセンサモードと駆動モードに切り替える。

センサモードでは、スイッチング回路７１は、センサ回路７２と出力振動子２４とを接続する。センサモードは、パネル１０の振動をセンシングするモードである。出力振動子２４は、センサモードにおいて、上述のようにパネル１０の振動を検出する。

駆動モードでは、スイッチング回路７１は、駆動回路７３と出力振動子２４とを接続する。センサモードから駆動モードへの切り替えのタイミングは、適宜設計できる。例えば、センサモードでパネルの振動を検出してから一定時間経過後に、センサモードから駆動モードに切り替えるように設計してもよいし、パネル１０の振動量が一定値以下の場合に、センサモードから駆動モードに切り替えるように設計してもよい。

駆動モードでは、圧電素子２２の圧電体を挟む電極に駆動信号を印加する。駆動信号は、事前に設定していた信号でもよいし、センサモードで検出した信号強度に応じて変化する信号でもよい。圧電体に駆動信号が印加されると、圧電体が変形する。その結果、出力振動子２４は、駆動信号に基づいて、パネル１０を振動させる。

出力振動子２４がパネル１０を伝搬する振動を検出すると共に、新たな振動をパネル１０に与えることで、パネル１０の振動パターンをより複雑化できる。パネル１０の振動の干渉は、リザボアＲにおける信号の相互作用に対応する。リザボアＲにおける信号の相互作用がより複雑化すると、リザボアコンピューティングＲＣはより複雑な処理を行うことができる。

したがって、第５実施形態にかかる情報処理装置５は、情報処理装置１と同様に、リザボアコンピューティングＲＣの概念をデバイス化しており、複雑な信号処理を行うことができる。

「第６実施形態」
図１０は、第６実施形態にかかる情報処理装置６の斜視図である。図１０において、図１と同様の構成には同様の符号を付す。第６実施形態にかかる情報処理装置６において、第１実施形態にかかる情報処理装置１と同様の構成については説明を省く。

図１１は、第６実施形態にかかる情報処理装置６の平面図である。図１１において、図４と同様の構成には同様の符号を付す。図１０及び図１１に示す情報処理装置６は、押し当て部材８０をさらに備える。第６実施形態にかかる情報処理装置６においても、パネル１０の第２領域１２は、第１領域１１より振動を伝搬しやすい。

押し当て部材８０は、パネル１０の振動子２０が接する面と反対側にある。押し当て部材８０は、例えば、パネル１０のｚ方向上方にある。押し当て部材８０は、例えば、ｘ方向又はｙ方向に移動可能である。押し当て部材８０は、ｘｙ面内に沿って移動し、パネル１０の任意の箇所に押し当てられる。図１０、図１１では、押し当て部材８０が一つの例を示したが、押し当て部材８０の数は任意である。

押し当て部材８０は、信号発生器４０に接続されている。押し当て部材８０は、信号発生器４０からの入力信号を受信する。押し当て部材８０は、入力信号に基づいて、パネル１０の一部を押圧し、パネル１０を振動させる。押し当て部材８０は、入力信号に基づいてパネル１０を振動させるという点において、入力振動子２３と同様の機能を有する。

押し当て部材８０は、パネル１０に対する接触の程度を調整することで、パネル１０の振動状態を調整できる。

第６実施形態にかかる情報処理装置６は、情報処理装置１と同様に、リザボアコンピューティングＲＣの概念をデバイス化している。また情報処理装置６は、入力振動子２３の他の入力信号源（押し当て部材８０）を有することで、情報処理装置６に求められるタスクに応じた調整が可能である。

「第７実施形態」
図１２は、第７実施形態にかかる情報処理装置７の平面図である。図１２において、図１１と同様の構成には同様の符号を付す。第７実施形態にかかる情報処理装置７において、第１実施形態にかかる情報処理装置１と同様の構成については説明を省く。

図１２に示す情報処理装置６は、振動子２０がすべて出力振動子２４である点が、図１１に示す情報処理装置６と異なる。第７実施形態にかかる情報処理装置７においても、パネル１０の第２領域１２は、第１領域１１より振動を伝搬しやすい。

情報処理装置７は、複数の出力振動子２４と、パネル１０と、押し当て部材８０とを備える。押し当て部材８０は、入力信号を受信し、パネル１０を振動させる。押し当て部材８０は、２以上あることが好ましい。押し当て部材８０は、リザボアコンピューティングＲＣにおけるリザボアＲへの信号入力源に対応する。出力振動子２４は、パネル１０の振動を検出し検出信号を出力する。

情報処理装置７は、信号の入力源が入力振動子２３から押し当て部材８０に変わっただけであり、第１実施形態に係る情報処理装置１と同様の効果を奏する。また第７実施形態にかかる情報処理装置７は、情報処理装置１と同様に、リザボアコンピューティングＲＣの概念をデバイス化している。

「第８実施形態」
図１３は、第８実施形態にかかる情報処理装置８の平面図である。図８において、図４と同様の構成には同様の符号を付す。第８実施形態にかかる情報処理装置８において、第１実施形態にかかる情報処理装置１と同様の構成については説明を省く。

図８に示す情報処理装置８は、パネル１０Ｂの形状が、図４に示すパネル１０と異なる。第８実施形態にかかる情報処理装置８においても、パネル１０Ｂの第２領域１２は、第１領域１１より振動を伝搬しやすい。

パネル１０Ｂは、矩形の主要部１０Ｂ１と、主要部１０Ｂ１からｘｙ面内のいずれかの方向に突出する突出部１０Ｂ２とを有する。突出部１０Ｂ２と接する部分には、出力振動子２４が設けられている。突出部１０Ｂ２と接する部分には、入力振動子２３が設けられていてもよい。

主要部１０Ｂ１と突出部１０Ｂ２とは、振動の伝搬状態が異なる。主要部１０Ｂ１内において、振動はそれぞれの入力振動子２３を中心に同心円状に広がり、互いに干渉し合う。したがって、主要部１０Ｂ１と接する出力振動子２４は、それぞれの入力振動子２３から同心円状に広がり干渉した信号を検出する。これに対し、突出部１０Ｂ２は、主要部１０Ｂ１と幅が異なるため、突出部１０Ｂ２伝搬する振動は、終端の影響を受けやすく複雑化しやすい。したがって、突出部１０Ｂ２では、入力信号がより複雑に非線形処理された信号が検出される。

情報処理装置８は、突出部１０Ｂ２で信号をより複雑に非線形処理することで、より複雑な状態を表現でき、リザボアコンピューティングＲＣの表現力が高い。また第８実施形態にかかる情報処理装置８は、情報処理装置１と同様に、リザボアコンピューティングＲＣの概念をデバイス化している。

「第９実施形態」
図１４は、第９実施形態にかかる情報処理装置９の斜視分解図である。図１４において、図２と同様の構成には同様の符号を付す。第９実施形態にかかる情報処理装置９において、第１実施形態にかかる情報処理装置１と同様の構成については説明を省く。

図１４に示す情報処理装置９は、ベース基板３５が開口３４毎に分離されている点が、図２に示す情報処理装置１と異なる。第９実施形態にかかる情報処理装置９においても、パネル１０の第２領域１２は、第１領域１１より振動を伝搬しやすい。

ベース基板３５は、それぞれ台座３２と開口３４とを備える。振動子２０は、台座３２上に載置されている。開口３４は、振動子２０のそれぞれと対向する位置にある。ベース基板３５はそれぞれ、ｘｙ面内のいずれかの方向に移動可能である。その結果、振動子２０のそれぞれは、パネル１０に対してｘｙ面内の位置を相対的に変更できる。

パネル１０に対する振動子２０の位置を自由に設計できると、情報処理装置９に求められるタスクに応じた調整が可能である。また第８実施形態にかかる情報処理装置９は、情報処理装置１と同様に、リザボアコンピューティングＲＣの概念をデバイス化している。

以上、いくつかの実施形態を用いて情報処理装置の例を提示したが、本発明に係る情報処理装置はこれらに限られるものではない。例えば、それぞれの実施形態における特徴的な構成をそれぞれ組み合わせることができる。

１，２，３，４，５，６，７，８，９…情報処理装置、１０，１０Ａ，１０Ｂ…パネル、１０Ｂ１…主要部、１０Ｂ２…突出部、１１…第１領域、１２…第２領域、１３…周縁領域、１５…接着層、２０…振動子、２１…振動板、２２…圧電素子、２３…入力振動子、２４…出力振動子、３０，３５…ベース基板、３２…台座、３４…開口、４０…信号発生器、５０…識別器、６０…非線形回路、７０…制御回路、７１…スイッチング回路、７２…センサ回路、７３…駆動回路、８０…押し当て部材、Ｒ…リザボア、ＲＣ…リザボアコンピューティング、ｎ，ｎ’…ノード

Claims

複数の振動子と、
前記複数の振動子を一体的に覆い、前記複数の振動子のそれぞれと接するパネルと、を備え、
前記複数の振動子は、入力信号を受信し前記パネルを振動させる入力振動子と、前記パネルの振動を検出し検出信号を出力する出力振動子と、を有し、
前記パネルは、前記複数の振動子のそれぞれと対向する位置にある複数の第１領域と、隣接する第１領域の間にある第２領域と、を備え、
前記第２領域は、前記第１領域より振動を伝搬しやすい、情報処理装置。
入力信号を受けて前記パネルの一部に押圧される押し当て部材をさらに備える、請求項１に記載の情報処理装置。
複数の振動子と、
前記複数の振動子を一体的に覆い、前記複数の振動子のそれぞれと接するパネルと、
前記パネルの一部に押圧される押し当て部材と、を備え、
前記押し当て部材は、入力信号を受信し、前記パネルを振動させ、
前記複数の振動子は、前記パネルの振動を検出し検出信号を出力する出力振動子であり、
前記パネルは、前記複数の振動子のそれぞれと対向する位置にある複数の第１領域と、隣接する第１領域の間にある第２領域と、を備え、
前記第２領域は、前記第１領域より振動を伝搬しやすい、情報処理装置。
前記押し当て部材は、前記パネルの面内方向に移動可能である、請求項２又は３に記載の情報処理装置。
前記複数の振動子のうちのいずれかは、前記パネルの面内方向に移動可能である、請求項１～４のいずれか一項に記載の情報処理装置。
前記パネルは、前記第２領域の厚さが前記第１領域の厚さより薄い、請求項１～５のいずれか一項に記載の情報処理装置。
前記パネルは、前記第２領域のヤング率が前記第１領域のヤング率より小さい、請求項１～６のいずれか一項に記載の情報処理装置。
前記入力信号は、時系列信号である、請求項１～７のいずれか一項に記載の情報処理装置。
前記出力振動子に接続された非線形回路をさらに備え、
前記非線形回路は、前記検出信号を非線形処理する、請求項１～８のいずれか一項に記載の情報処理装置。
前記パネルは、主要部と、積層方向から見て主要部から前記パネルが広がる面内のいずれかの方向に突出する突出部と、を有し、
前記突出部は、一つ以上の振動子と接する、請求項１～９のいずれか一項に記載の情報処理装置。
前記複数の振動子のそれぞれは、圧電素子、磁歪素子又はピエゾ抵抗素子のいずれかを含む、請求項１～１０のいずれか一項に記載の情報処理装置。
前記複数の振動子を支持するベース基板をさらに備え、
前記ベース基板は、前記複数の振動子のそれぞれと対向する位置に開口を有する、請求項１～１１のいずれか一項に記載の情報処理装置。