[發(fā)明專利]人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)芯片及配備人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)芯片的機(jī)器人

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610153416.6
• 申請(qǐng)日: 2016-03-17
• 公開（公告）號(hào): CN105760931A
• 公開（公告）日: 2016-07-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 易敬軍;陳邦明;王本艷
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海新儲(chǔ)集成電路有限公司
• 主分類號(hào): G06N3/063
• 分類號(hào): G06N3/063;G06N3/08;G11C16/02;B25J9/22
• 代理公司: 上海申新律師事務(wù)所 31272
• 代理人: 俞滌炯

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及智能機(jī)器人領(lǐng)域，尤其涉及人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)芯片及配備人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)芯片的機(jī)器人。

背景技術(shù)

自2013年起，我國(guó)已成為全球最大的機(jī)器人消費(fèi)國(guó)。根據(jù)國(guó)際機(jī)器人聯(lián)合會(huì)(IFR)的統(tǒng)計(jì)報(bào)告，當(dāng)年全球工業(yè)機(jī)器人銷售量約18萬臺(tái)，其中在中國(guó)銷售量約3.7萬臺(tái)，且在未來5年內(nèi)市場(chǎng)增速有望保持在每年40％以上。自動(dòng)化與智能化正在成為不少企業(yè)生產(chǎn)線的理性選擇，大量工業(yè)機(jī)器人開始在制造業(yè)的流水線上閃亮登場(chǎng)。機(jī)器人一般由機(jī)械部分、傳感部分、控制部分三大部分組成，這三大部分可分成驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、機(jī)械系統(tǒng)、感受系統(tǒng)、機(jī)器人-環(huán)境交互系統(tǒng)、人機(jī)交互系統(tǒng)、控制系統(tǒng)這六個(gè)子系統(tǒng)，如圖1所示。控制系統(tǒng)，作為機(jī)器人的大腦核心，是機(jī)器人研究領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)之一，在機(jī)器人控制中具有舉足輕重的地位。在現(xiàn)有技術(shù)中，機(jī)器人控制系統(tǒng)一般由一臺(tái)或多臺(tái)微型計(jì)算機(jī)構(gòu)成以完成對(duì)機(jī)器人的控制，這類機(jī)器人均存在明顯缺點(diǎn)。首先，復(fù)雜的控制系統(tǒng)必須由專業(yè)的編程人員對(duì)機(jī)器人進(jìn)行編程，編程好之后才能進(jìn)行實(shí)際作業(yè)，一旦作業(yè)發(fā)生改變，就必須對(duì)機(jī)器人重新編程才能繼續(xù)作業(yè)，這使得編程人員的負(fù)擔(dān)大大增加。其次，不同廠商的機(jī)器人控制系統(tǒng)平臺(tái)和標(biāo)準(zhǔn)往往是不一樣的。例如，Saphira是SRI國(guó)際人工智能中心在20世紀(jì)90年代開發(fā)的機(jī)器人控制系統(tǒng)，支持Unix和Windows平臺(tái)，采用C語言開發(fā)；TeamBots是一個(gè)基于JAVA的應(yīng)用程序和開發(fā)包集合；國(guó)內(nèi)最早的機(jī)器人系統(tǒng)是沈陽自動(dòng)化研究所研制的OSMOR系統(tǒng)，它是基于Windows操作系統(tǒng)的開放式體系結(jié)構(gòu)。可見，不同廠商的機(jī)器人的編程語言和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)都不一樣，這無疑進(jìn)一步使編程人員的工作變得困難。再次，簡(jiǎn)單的人機(jī)交互系統(tǒng)無法精準(zhǔn)控制機(jī)器人，譬如清潔機(jī)器人，由于作業(yè)目標(biāo)經(jīng)常發(fā)生變化，就不斷需要對(duì)機(jī)器人進(jìn)行控制調(diào)整，但是又不能做到精確調(diào)整，使得作業(yè)效果并不理想。最后，傳統(tǒng)的機(jī)器人以CPU或MCU為底層控制硬件，雖然具備一定存儲(chǔ)功能，但是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能實(shí)現(xiàn)自我學(xué)習(xí)的功能，因此這樣的機(jī)器人不會(huì)因?yàn)橛脩羰褂脮r(shí)間的增加而變得更“聰明”。因此，傳統(tǒng)機(jī)器人仍然有待改進(jìn)。所以，提供一種能夠進(jìn)行自我學(xué)習(xí)和認(rèn)知的芯片或機(jī)器人，成為目前亟待解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于上述問題，本申請(qǐng)記載了一種人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)芯片，所述芯片包括硅襯底和3D存儲(chǔ)陣列，在所述硅襯底和所述3D存儲(chǔ)陣列之間設(shè)置有外圍邏輯電路和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)電路。

較佳的，所述芯片基于3D非易失性存儲(chǔ)器工藝制備。

較佳的，采用前道工藝制程實(shí)現(xiàn)所述3D非易失性存儲(chǔ)器的外圍邏輯電路以及所述人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)電路。

較佳的，在所述硅片之上采用后道工藝垂直堆疊多層數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元以形成所述3D存儲(chǔ)陣列。

較佳的，所述3D非易失性存儲(chǔ)器為3DNAND存儲(chǔ)器或3D相變存儲(chǔ)器。

本發(fā)明還提供了一種配備人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)芯片的機(jī)器人，所述機(jī)器人包括所述人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)芯片。

上述技術(shù)方案具有如下優(yōu)點(diǎn)或有益效果：本發(fā)明提出的所述人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)芯片以3D非易失性存儲(chǔ)器作為存儲(chǔ)機(jī)制，具有超大容量的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)能力，而且即使掉電后數(shù)據(jù)依然能夠保存。所述人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)芯片的特點(diǎn)是采用硬件電路來模擬實(shí)現(xiàn)人腦功能，分布式、平行的方式來儲(chǔ)存、處理信息，與人腦中的神經(jīng)元和突觸對(duì)信息的處理方式一致。因此本發(fā)明這種配備人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)芯片的機(jī)器人能夠?qū)崿F(xiàn)像人類一樣進(jìn)行自我學(xué)習(xí)和認(rèn)知，通過訓(xùn)練能夠使機(jī)器人更加智能。因此，本發(fā)明這種配備人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)芯片的機(jī)器人靈活性高，學(xué)習(xí)能力強(qiáng)，動(dòng)態(tài)可調(diào)節(jié)，這是傳統(tǒng)機(jī)器人無法辦到的。

附圖說明

參考所附附圖，以更加充分的描述本發(fā)明的實(shí)施例。然而，所附附圖僅用于說明和闡述，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明范圍的限制。

圖1為現(xiàn)有技術(shù)中機(jī)器人的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明一種人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)芯片的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3位本發(fā)明一種配備人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)芯片的機(jī)器人的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明一種人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)芯片及配備人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)芯片的機(jī)器人進(jìn)行詳細(xì)說明。

實(shí)施例一

如圖2所示，本發(fā)明提出了一種人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)芯片，該芯片包括硅襯底和3D存儲(chǔ)陣列，在硅襯底的上方和3D存儲(chǔ)陣列的下方采用前道工藝制程以實(shí)現(xiàn)3D非易失性存儲(chǔ)器的外圍邏輯電路和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)電路。