[發明專利]一種仿腦的數模混合神經元電路及方法

有效

• 申請號: 201910129772.8
• 申請日: 2019-02-21
• 公開（公告）號: CN109948786B
• 公開（公告）日: 2021-05-11
• 發明（設計）人: 孫建輝;蔡陽健
• 申請（專利權）人: 山東師范大學
• 主分類號: G06N3/063
• 分類號: G06N3/063;G06N3/04
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 董雪

本發明公開了一種仿腦的數模混合神經元電路及方法，包括：神經元內核電路，所述神經元內核電路包括依次連接的輸入路由模塊、輸入脈沖電壓積分模塊、積分后電壓與閾值電壓比較鎖存模塊、輸出信號與輸出延遲信號異或運算模塊以及輸出脈沖信號路由模塊。本發明有益效果：時序元件“鎖存器”得到的邏輯信號，可以進行本地記憶存儲；實現了對于輸入信號的神經元內部的臨時記憶存儲功能。輸入輸出神經信號可以經過路由配置，可連接到上層，水平層或下層網絡的神經元。

技術領域

本發明屬于仿腦工作機制技術領域，尤其涉及一種仿腦的數模混合神經元電路及方法。

背景技術

針對目前的仿腦科學發展，一種新的脈沖神經網絡芯片與系統得到發展與應用。但是， 發明人發現，目前發明的仿腦神經元電路均不能滿足脈沖神經網絡的需求，需要設計一種新 的仿腦數?；旌仙窠浽娐?。

現有技術公開了用于集成人工神經元器件的不應電路系統，其在不應時間內禁止積分輸 入信號，無法隨時對輸入信號進行積分。

現有技術公開了基于MOS場效應晶體管的模擬脈沖神經元的硬件電路，其利用MOS管模 擬神經脈沖，控制過程復雜，故障率高。

因此，發明人認為，現有技術均沒有給出針對脈沖神經網絡的仿腦數模混合神經元電路， 以及對應仿腦數模混合神經元電路的內部結構。

發明內容

本發明提出了一種仿腦的數?；旌仙窠浽娐芳胺椒?，能夠隨時對輸入信號進行不斷的 積分，也可以不對輸入信號進行積分，將輸入信號直接與閾值電壓進行比較。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

在一個或多個實施方式中公開的一種仿腦的數?；旌仙窠浽娐罚ǎ荷窠浽獌群穗?路，所述神經元內核電路包括依次連接的輸入路由模塊、輸入脈沖電壓積分模塊、積分后電 壓與閾值電壓比較鎖存模塊、輸出信號與輸出延遲信號異或運算模塊以及輸出脈沖信號路由 模塊。

進一步地，還包括：在所述輸入路由模塊與輸出脈沖信號路由模塊之間設置控制開關旁 路，所述控制開關旁路接通時，輸入信號直接通過控制開關旁路進入輸出脈沖信號路由模塊。

進一步地，輸入信號經過輸入路由模塊進入神經元內核電路；

或者，輸入信號經過輸入路由模塊和控制開關旁路直接輸出。

進一步地，所述輸入脈沖電壓積分模塊為開關電容積分器，用于實現對輸入脈沖電壓信 號的積累。

進一步地，采用動態比較鎖存器對輸入脈沖電壓信號積累后的電壓與閾值電壓進行比較， 如果累積后電壓大于閾值電壓，則神經元被激活，比較結果進行鎖存。否則，不輸出脈沖信 號。

進一步地，所述積分后電壓與閾值電壓比較鎖存模塊的輸出信號分為兩路，其中一路直 接饋送到異或門電路，另外一路經過延遲單元饋送到異或門電路；所述異或門電路輸出一段 高電平脈沖。

在一個或多個實施方式中公開的一種仿腦的數?；旌仙窠浽娐返膶崿F方法，包括：

脈沖電壓信號通過開關-電容積分器進行累積，累積后的電壓與設定的閾值電壓進行比較， 如果累積后的電壓大于設定的閾值電壓，則輸出高電平信號，否則，輸出低電平信號；輸出 的信號與經過設定時間延遲后的輸出信號進行異或計算，輸出一段時間為T的高電平脈沖信 號。

進一步地，脈沖電壓信號如果不進行積分，則輸入信號直接輸出。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：

時序元件“鎖存器”得到的邏輯信號，可以進行本地記憶存儲；實現了對于輸入信號的 神經元內部的臨時記憶存儲功能。

輸入輸出神經信號可以經過路由配置，可連接到上層，水平層或下層網絡的神經元。