SEARCH

Search Details

Ikebe Masayuki

Research Center for Integrated Quantum ElectronicsProfessor
Institute for Frontier Education and Research on SemiconductorsProfessor

料理を作るのが大好きです。
もちろんお酒を飲むのも好きです。
犬と庭の芝生をいじるのも好きです。

Researcher basic information

■ Degree
  • Ph.D, Hokkaido University, 2000
■ URL
researchmap URL■ Various IDs
J-Global ID■ Research Keywords and Fields
Research Keyword
  • イメージセンサ
  • 画像処理
  • 生体模擬
  • 局所演算
  • RF CMOS
  • 集積化センサ
  • 発振回路
  • ネットワーク
  • センサネットワーク
  • 量子集積ハードウェア
Research Field
  • Informatics, Intelligent informatics
  • Nanotechnology/Materials, Crystal engineering
  • Nanotechnology/Materials, Applied physical properties
  • Manufacturing Technology (Mechanical Engineering, Electrical and Electronic Engineering, Chemical Engineering), Electron device and electronic equipment
  • Manufacturing Technology (Mechanical Engineering, Electrical and Electronic Engineering, Chemical Engineering), Electric and electronic materials
  • Manufacturing Technology (Mechanical Engineering, Electrical and Electronic Engineering, Chemical Engineering), Communication and network engineering
■ Educational Organization

Career

■ Career
Career
  • 2018 - Present
    北海道大学量子集積エレクトロニクス研究センター 教授
  • 2014 - Present
    東京大学 大規模集積システム設計教育センター 協力研究員, 協力研究員
  • 2021 - Nov. 2023
    北海道大学病院 次世代遠隔医療システム開発センター, 副センター長 兼任
  • 2004 - 2018
    Hokkaido University, 大学院・情報科学研究科, 准教授
  • 2000 - 2006
    大日本印刷株式会社半導体製品研究所
  • 2002 - 2003
    Toyohashi University of Technology, 受託研究員
  • Apr. 1997 - Mar. 2000
    北海道大学大学院 電子情報工学専攻 博士課程
Committee Memberships
  • Apr. 2022 - Present
    NHK放送技術研究所, 技術アドバイザ, Society
  • Present
    映像情報メディア学会 情報センシング研究会, 委員長, Society
  • Present
    電子情報通信学会, 集積回路研究会アナログTPC委員, Society
  • Present
    映像情報メディア学会, 情報センシング論文委員, Society
  • Oct. 2012 - Sep. 2013
    応用物理学会, SSDM Area5 chair, Society
  • Oct. 2011 - Sep. 2012
    応用物理学会, SSDM Area5 vice chair, Society
  • Oct. 2009 - Mar. 2010
    電子情報通信学会, Journal of NOLTA 論文委員, Society
  • Oct. 2008 - Sep. 2009
    電子情報通信学会, NOLTA2009 TPC secretary, Society

Research activity information

■ Papers
■ Other Activities and Achievements
■ Syllabus
  • 応用デバイス回路学特論, 2024年, 修士課程, 情報科学院
  • 先端デバイス学特論, 2024年, 博士後期課程, 情報科学研究科
  • 応用デバイス回路学特論, 2024年, 博士後期課程, 情報科学院
  • 計測制御工学, 2024年, 学士課程, 工学部
  • 通信工学, 2024年, 学士課程, 工学部
  • 科学・技術の世界(1単位), 2024年, 学士課程, 全学教育
  • 科学・技術の世界(1単位), 2024年, 学士課程, 全学教育
  • 情報エレクトロニクス概論, 2024年, 学士課程, 工学部
■ Affiliated academic society
  • THE INSTITUTE OF ELECTRONICS, INFORMATION AND COMMUNICATION ENGINEERS
  • IEEE
■ Research Themes
  • Development of nanowire hybrid integrated devices
    Grants-in-Aid for Scientific Research
    01 Apr. 2022 - 31 Mar. 2026
    冨岡 克広; 池辺 将之; 本久 順一
    Japan Society for the Promotion of Science, Grant-in-Aid for Scientific Research (A), Hokkaido University, 22H00202
  • 関節リウマチ破壊性変化定量解析システムの妥当性評価
    科学研究費助成事業 基盤研究(C)
    01 Apr. 2021 - 31 Mar. 2024
    神島 保; 池田 啓; 渥美 達也; 池辺 将之; 田村 賢一
    Genant-modified Sharpスコア(GSS)などの、関節リウマチ(RA)における関節腔狭小化(JSN)のX線スコアリング法は広く受け入れられているが、評価が主観的で煩雑である。そのため、関節裂隙幅(JSW)の変化を自動的に定量化できる部分位相限定相関(PIPOC)を備えたソフトウェアを開発した。本研究の目的は、ソフトウェアを用いてトシリズマブ治療下の関節リウマチ患者のJSN進行を検討することである。
    トシリズマブで治療された39名のRA患者(女性35名)を対象とした。中手指節関節および近位指節間関節のX線学的進行は、0ヶ月および12ヶ月のGSSに従って評価された。
    被験者の均質性を確保するために、ソフトウェア分析のベースラインでGSS = 0の関節をターゲットにした。 JSN進行測定用の社内ソフトウェアの成功率は96.8%(449/464)であった。ソフトウェアで1年間に定量化された手指関節のJSW変化は、GSS進行陽性群の方が陰性群よりも有意に大きかった(p = 0.02)。
    PIPOC依存ソフトウェアは、1年間のトシリズマブ治療下の追跡期間中にRA患者のJSN進行を検出できる可能性がある。
    日本学術振興会, 基盤研究(C), 北海道大学, 21K07611
  • Innovative Self-Learnable Architecture Platform for Accelerating Intelligent Computing
    Grants-in-Aid for Scientific Research
    11 Jun. 2018 - 31 Mar. 2023
    本村 真人; 浅井 哲也; 池辺 将之; 高前田 伸也
    DNNアーキテクチャ:単一のネットワーク重みを用いてビットスケーラブルな推論を可能とする手法であるProgressiveNNを提案した.CIFAR-100/ResNet18における評価で1ビット幅の推論精度を65%まで回復させることを確認した.結合重みを乱数に固定したまま結合を枝刈りしていくことで学習する新たなCNN構造(乱数重み固定CNN)の推論アーキテクチャ及びその学習手法の研究を進めた.並行して,低ビット量子化ニューラルネットワークの研究に取り組んだ。既提案のDither NNを一般化し、1b等の低ビット表現ニューラルネットワークの空間方向の自由度を活用する新たな活性化関数を開発した。
    DNNの画像処理応用:カスコード型U-netにおいて、特にセンサに特有なポアソンノイズ除去ではタイリングが有効に働くことを見出した。また局所適応画像処理において、低解像度化DCNNによる空間物体の識別によって空間制御パラメータを操作する研究を進めた。
    リザーバコンピューティング:原子スイッチが持つ非線形性および短期記憶能力(忘却能力)を活かすアーキテクチャを特徴とする原子スイッチリザーバを構築した。シミュレーション評価により物理レザバーとしては現在最高水準の精度と線形メモリ性能を持つことを示した(国際会議NCSP 2021の学生論文賞を受賞。Journal of Signal Processing誌に掲載決定)。
    確率的コンピューティング:多層パーセプトロンのフォワード演算およびバックプロパゲーション演算回路の確率的動作回路の構築および検証が完了した。(1)非線形活性化関数の確率回路表現、(2)負の重み・演算の生物的手法による模擬と確率回路表現、および(3)前述の(1)(2)を理論的に組み込んだ新規バックプロパゲーションアルゴリズムの構築と確率回路表現が完了している(特許出願手続き中).
    Japan Society for the Promotion of Science, Grant-in-Aid for Scientific Research (S), Tokyo Institute of Technology, 18H05288
  • Inverstigation on vertical tunnel FET using Si/III-V heterojunction and their three-dimensional integrated circuit applications
    Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
    01 Apr. 2019 - 31 Mar. 2022
    Tomioka Katsuhiro
    In this research, we developed and explored heterogeneous integration of III-V nanowires heterogeneous for high-speed, low-power, and high-efficiency three-dimensional (3D) circuits application. a nanowire 3D-architecture revolutionized the existing planar integration paradigm, and created a new trend in next-generation electronics. We have created an ultra-efficient tunnel transistors driven by nanowatts based on a new Si/III-V nanowire junction and tunneling transport mechanism. These results would provided new design guidelines for three-dimensional circuit structures based on nanowire TFETs.
    Japan Society for the Promotion of Science, Grant-in-Aid for Scientific Research (B), Hokkaido University, 19H02184
  • ポスト 5G に向けたマルチモーダル情報の効率的活用と触診・遠隔医療技術への応用
    ポスト 5G 情報通信システム基盤強化研究開発事業
    2020 - 2022
    池辺将之 北海道大学付属病院 北海道大学大学院保健科学研究院 日本ユニシス株式会社 株式会社テクノフェイス
    NEDO, Principal investigator
  • Mutual Conversion Method of Shared Computing Power in Deep Convolutional Neural Networks and Useful Image Processing
    Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
    01 Apr. 2018 - 31 Mar. 2021
    Ikebe Masayuki
    In the local tone mapping we have been working on, the parameters of this process can be defined as the control points for spatial deformation, and we have found that it is appropriate to use DCNN for low-resolution images to identify spatial objects and manipulate the spatial and global control parameters for local functions in the tone-control function of this method. In DCNN (using U-net), image segmentation by tiling was found to be effective, especially for noise reduction (Poisson noise). In the case of tiling, it was found that the PSNR value was maintained at 32 dB even for 11x11 image blocks and overlap 3 pixels.
    Japan Society for the Promotion of Science, Grant-in-Aid for Scientific Research (B), Hokkaido University, 18H03213
  • SOI技術を用いた極低ノイズ・高速イメージングデバイスの研究
    科学研究費補助金(新学術領域)
    Apr. 2013 - Mar. 2019
    川人 祥二
    文部科学省, Competitive research funding
  • A study on ultra-low-noise high-speed imaging devices using SOI technology
    Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
    28 Jun. 2013 - 31 Mar. 2018
    Kawahito Shoji
    In this study, a high-sensitvity SOI(Silicon-on-insulator) pixelated radiation detector using a pinned depeleted diode structure (SOPIX-PDD) is proposed and its exellent performance is demonstrated with the design and implementation of the SOI semiconductor chips. The SOIPIX-PDD has a pinned p-well layer underneath the buried oxide (BOX) and a depleted channel under the pinned p-well for gathering signal carriers generated at an arbitrary position in the pixel. This structure allows us to realize reduced dark current generated at the Si-SiO2 (BOX) interface, high charge correction efficiency and low-noise carrier detection with the small detector capacitance. An X-ray energy spectrum at 5.9keV is sucessfully measured with the high resolution of 171eV (FWHM). A SOI-based lock-in pixel detector and time-to-digital converter for mass-spectroscopy are also developed.
    Japan Society for the Promotion of Science, Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area), Shizuoka University, 25109003
  • Rapid and high resolution molecular imaging with stigmatic imaging mass spectrometry
    Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
    28 Jun. 2013 - 31 Mar. 2018
    AWAZU Kunio; TOYODA Michisato; KAWAI Yosuke; HONDO Toshinobu; MATSUOKA Hisanori; ARAI Yasuo; FUJITA Yowichi; IKEBE Masayuki; TSURUMOTO Yuma; Nomura SHUSEI; KAWAI Hayato; IMOTO Eishi; OKAZAKI Ayane; MORIGUCHI Naoki; KANNEN Hiroki
    A rapid and high resolution molecular imaging device with stigmatic imaging mass spectrometry has been developed. Since a position and time sensitive ion detector is required for practical use of stigmatic imaging mass spectrometry, novel ion detector has been developed with a semiconductor pixel detector. Prototype ion detectors have been developed two times in FY2013, and one time per year from FY2014 to FY2017. Finally, an ion detector with 192 x 192 pixels in 13.75 x 15.3 mm2, its driving circuit, and control software have been developed in FY2017, and its operation at the target time resolution of 1 ns was confirmed.
    Japan Society for the Promotion of Science, Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area), Osaka University, 25109009
  • 高速マルチサンプリング超解像 CMOS テラヘルツイメージングデバイスの研究開発
    SCOPE フェーズII
    2016 - 2018
    池辺将之 佐野栄一
    総務省, Principal investigator
  • 高速マルチサンプリング超解像 CMOS テラヘルツイメージングデバイスの研究開発
    SCOPE フェーズI
    2015 - 2016
    池辺将之 佐野栄一
    総務省, Principal investigator
  • Development of passive wireless sensor powered by vibration generator for safety surveillance of social infractructure
    Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
    01 Apr. 2012 - 31 Mar. 2015
    IGARASHI Hajime; WATANABE Kota; IKEBE Masayuki; MOTOHISA Junichi
    Batteryless wireless sensors are very effective for safety surveillance of infrastructures such as bridges, tunnels and steel towers of the power-transmission lines. In this study, vibration generators which power the wireless sensors have been developed. These vibration generators, which harvest energy from minute vibration of the structures, allow us to realize autonomous operation of the wireless sensors.
    Although the structures usually have wide vibration spectra, the conventional vibration generators, which have linear vibration modes, cannot harvest sufficient energy at nonresonant frequencies. In this study, it has been found that it is possible to generate chaotic vibration by introducing new design to the vibration generator and this leads to energy harvesting in wider vibration spectra.
    Japan Society for the Promotion of Science, Grant-in-Aid for Scientific Research (B), Hokkaido University, 24310117
  • 特に記載なし
    特に記載なし
    Aug. 2013 - Jul. 2014
    IKEBE Masayuki
    Semiconductor Technology Academic Research Center, Principal investigator, Competitive research funding
  • Study on intelligent-processing LSI with multi resolutions- and/or layers- cellular automata
    Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
    2010 - 2012
    IKEBE Masayuki
    We developed an efficient CA algorithm for single-image super resolution based on low-memory box filtering. In FPGA implementation, we realize real-time QVGA to VGA movie processing and higher-quality jaggy suppression than bi-cubic interpolation. Moreover we implemented a fast 2-D local histogram equalization method, which with compensates halo effects, without kernel-size dependency. Using a2.9-GHz CPU with our method, the algorithm achieves 2 million pixels per 0.4 sec operation without the need for down sampling, Single Instruction/Multiple Data (SIMD) or multi-thread operation.
    Japan Society for the Promotion of Science, Grant-in-Aid for Scientific Research (C), Hokkaido University, Principal investigator, Competitive research funding, 22500115
  • High Performance Silicon On-chip Antenna Using Metamaterials
    Grants-in-Aid for Scientific Research(基盤研究(B))
    2008 - 2010
    Eiichi SANO; Masayuki IKEBE
    On-chip antennas are demanded to further lower the cost of wireless CMOS ICs. The low resistivity of silicon substrates is a major obstacle to fabricate high-gain on-chip antennas. We placed an artificial dielectric layer (ADL) between an antenna and Si substrate to improve the antenna gain. A half-wave dipole-antenna that has ADL was designed and fabricated using a CMOS-compatible process with one poly-Si and two metal layers. Using the ADL enhanced gain by 3-dB. The measured gain was the highest ever achieved for the antennas operating at around 10 GHz on low-resistivity Si substrates. A method for further improvement is discussed. In addition to the improved antenna, we investigated wireless communication circuits monolithically integrated with antenna and nano-carbon materials for electromagnetic shielding applications.
    Ministry of Education, Culture, Sports, Science and Technology, 基盤研究(B), 北海道大学, Coinvestigator not use grants, Competitive research funding, 20360148
  • Study on in telligent-global-processing LSI with cellular automata
    Grants-in-Aid for Scientific Research(若手研究(B))
    2008 - 2009
    Masayuki IKEBE
    We developed an efficient CA algorithm for generating quasi linear curves based on finding shortest path between two points with topology reservation and CA algorithm in which a slime mold changes its body to obtain food effectively. Moreover we implemented a fast 2-D diffusion filtering method without kernel-size dependency. Using a dual core 2-GHz CPU with our method, the algorithm achieves 4 million pixels per sec operation without the need for downsampling, Single Instruction/Multiple Data (SIMD) or multi-thread operation.
    Ministry of Education, Culture, Sports, Science and Technology, 若手研究(B), 北海道大学, Principal investigator, Competitive research funding, 20700123
  • Development of Quantum Integrated Hardwares based on Semiconductor Nanowires
    Grants-in-Aid for Scientific Research(基盤研究(A))
    2007 - 2009
    Junichi MOTOHISA; Masayuki IKEBE; 橋詰 保
    We developed a formation method of high-density and highly uniform array of semiconductor nanowires to realize quantum integrated hardwares. In particular, fabrication and characterization of nanowire field-effect transistors (FETs) were charried out, and vertical nanowire FETs on Si substrates were demonstrated. We also proposed vertically-integrated logic circuits based on vertical FETs and investigated a method to laterally align nanowires for their high-density integration.
    Ministry of Education, Culture, Sports, Science and Technology, 基盤研究(A), 北海道大学, Coinvestigator not use grants, Competitive research funding, 19206031
  • システムLSI用 ループフィルタ省略型 位相同期回路の開発・研究
    2008 - 2008
    池辺 将之
    本提案型PLL(位相同期回路))は、特性が簡略化され、ループフィルタ(LPF)を省略できる特徴がある。従来型PLLに比べ、回路の20~30%の小面積化、低消費電力化が可能である。また、ディジタル制御化も容易である。システムLSI搭載を目標とし、ピコ秒オーダーの高精度周期比較器を用いた完全な不感帯除去、プログラマブルなディジタル制御によって高速な位相同期(ロック)機構(μsecオーダーもしくはそれ以下)を実現するPLL回路構成の見通しを得る。
    科学技術振興機構, 産学が連携した研究開発成果の展開/研究成果展開事業/地域事業/地域イノベーション創出総合支援事業/シーズ発掘試験, 08069889
  • カオス同期を活用した新ワイヤレス通信方式の研究
    科学研究費補助金(萌芽研究)
    2007 - 2008
    佐野 栄一; 池辺 将之
    本研究は、自然現象や社会現象で普遍的に見られるカオス同期に学ぶことにより、カオス同期による端末クラスタの形成、クラスタのグラフ論的性質を理解し、クラスタを活用した経路探索プロトコルを考案することにより、これまでのワイヤレス通信システムに革新をもたらす新たな通信方式を創出することを目的とする。昨年度の研究成果を発展させる研究を行った1。(1)カオス発生器を有するノードを円内あるいは直線に沿ってランダムに配置し、カオス発生器としてChua回路、ローレンツ写像、レスラー写像を用いて数値シミュレーションを行った。その結果、近接したノード問のみで同期クラスタを形成するのではなく、飛び地ができるという現象が見つかった。この現象はノード間の位相に深く関係しているものと推定している。(2)同期クラスタ内の端末間で経路探索のための情報をやり取りすることにより、放送型プロトコルと比較して周波数資源効率の向上と経路探索処理の高速化が可能であるとの考え方に基づき、カオス信号を搬送キャリアとしたクラスタ内でのデータ通信が可能か検討した。その結果、Chua回路によるカオス信号をキャリアとした場合にデータ通信成功の確率が高いことを明らかにした。ただし、この場合には確率100%とは限らず、改善策を探る必要がある。(3)新たに考案した発振周期同期型PLLについて、CMOSを用いて試作・評価を行った結果、正常動作を確認し、所期の目的を達成した。また、クロック生成に必要な3分周回路を考案した。(4)Kuramoto発振器としてリング発振器間の注入同期現象をCMOS試作により検討し、二つの発振器間同期を確認した.
    文部科学省, 萌芽研究, 北海道大学, Coinvestigator not use grants, Competitive research funding, 19656093
  • セルオートマトンによる機能情報処理アルゴリズム・LSIの研究
    科学研究費補助金(若手研究(B))
    2006 - 2007
    池辺 将之
    1.セルオートマトンによる仮想粘菌アルゴリズムの研究(アルゴリズム設計)相互作用ルール設計手法を更に発展させ、回転テンプレートを用いた物体のトポロジー制御手法を考案した。粘菌のような生体動作をセルオートマトンで実現するためには、その特性のモデル化が必須となる。本研究では、粘菌が食物(ターゲット)を効率よく取得する体に変体していくモデルの研究を行った。研究にあたってC++言語によるセルオートマトンシミュレータを使用し、アルゴリズムの評価を行った。複雑な迷路を高速に解くセルオートマトン・アルゴリズムの実現に成功した。従来の迷路解析手法に比べ、14値から5値への大幅な状態遷移数の削減に成功し、かつ、ゴールまでに複数の経路があるような複雑な迷路形状においても、最短経路をセル幅1の線として抽出することが可能となった。2.CMOSイメージセンサ上でのフレーム内動き抽出処理の実現CMOSイメージセンサをアナログメモリとみなして、センサ上で演算する手法を実現し、センサチップを開発した。上記LSIでは、PS(プログラマブル・シーケンサ)を用いて演算部の制御を容易にする。相互作用ルールを実現する演算器のスイッチングを、PS用の命令として定義することで外部から容易な制御が可能であり、かつ、製作したLSIの評価・デバッグをシンプルにすることができた。センサの蓄積時間と演算機能により1フレームを取得するだけで動き抽出が可能となった。
    文部科学省, 若手研究(B), 北海道大学, Principal investigator, Competitive research funding, 18700132
  • GaN-based Chemical Sensors and Their On-chip Integration Using Nanowire Networks
    Grants-in-Aid for Scientific Research(基盤研究(B))
    2006 - 2007
    Hideki HASEGAWA; Masamichi AKAZAWA; Masayuki IKEBE
    This project investigates key technologies for realization of GaN-based high-sensitivity chemical sensors and their on-chip integration using nanowires. The main conclusions are as follows: (1) Interface models on Schottky barrier formation are surveyed, and key issues related to AlGaN/GaN Schottky barriers including Fermi level pinning, Schottky barrier height (SBH) and reverse leakage currents are discussed. The current transport is explained by the thin surface barrier (TSB) model. Leakage currents can be reduced by the oxygen gettering process. (2) Pd Schottky barrier hydrogen sensors fabricated on AlGaN/GaN HEMT wafers exhibit unprecedented high sensitivities by applying the oxygen gettering process. (3) Its sensing mechanism is SBH reduction by interface dipole formed by atomic hydrogen which is produced at the Pd surface and diffuses to the Schottky interface. The rate limiting process for transient responses is surface reaction. Mathematical formulas for description of steady-state and transient response are given. (4) Sensitivity of AlGaN/GaN hydrogen sensors increases at higher temperatures, and they perform better than those by other major III-V semiconductors. (5) Slow transients are observed in hydrogen sensor diodes, and they can be explained by the dispersive transport due to time-continual hopping of electrons through surface states. This has led to a new model of current collapse in AlGaN/GaN HEMTs. (6)pH sensing HEMTs fabricated using an electrolyte/AlGaN gate structure, show nearly ideal Nernstian responses. Issues related to realization of bio-sensors using this structure are discussed. (7) For on-chip integration of sensors, implementation of a BDD (binary decision diagram) information processing architecture on hexagonal nanowire networks has been proposed. The proposal includes key elements such as basic integration unit, a sensor bridge, a sensor array structure, a selective MBE method for nanowire network formation and a wireless communication circuit integrated with an on-chip antenna. Their feasibilities have been proved.
    Ministry of Education, Culture, Sports, Science and Technology, 基盤研究(B), 北海道大学, Coinvestigator not use grants, Competitive research funding, 18360002
  • セルオートマトンによる画像処理用LSIの研究
    科学研究費助成事業 特別研究員奨励費
    1998 - 1999
    池辺 将之
    日本学術振興会, 特別研究員奨励費, 北海道大学, 98J02663
■ Industrial Property Rights

Research Profiles

■ Research Profiles