[發(fā)明專利]基于分段線性脈沖神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)的FPGA實現(xiàn)方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010773471.1
• 申請日: 2020-08-04
• 公開（公告）號: CN112101517A
• 公開（公告）日: 2020-12-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 藺想紅;魯晗;皮曉妹;石國勇
• 申請（專利權(quán)）人: 西北師范大學(xué)
• 主分類號: G06N3/04
• 分類號: G06N3/04;G06N3/063;G06F15/78
• 代理公司: 北京知呱呱知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11577
• 代理人: 康震

1.一種基于分段線性脈沖神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)的FPGA實現(xiàn)方法，其特征在于，包括：

根據(jù)二維分段線性脈沖神經(jīng)元模型構(gòu)建神經(jīng)元電路，以通過所述神經(jīng)元電路進行輸入信息的整合與輸出，所述二維分段線性脈沖神經(jīng)元模型包括神經(jīng)元的膜電位的表達式和恢復(fù)變量的表達式；

根據(jù)所述神經(jīng)元電路按照隨機耦合結(jié)構(gòu)進行擴展、配置脈沖編碼與解碼單元生成脈沖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的通信電路。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于分段線性脈沖神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)的FPGA實現(xiàn)方法，其特征在于，根據(jù)所述二維分段線性脈沖神經(jīng)元模型構(gòu)建所述神經(jīng)元電路，包括：

提供所述二維分段線性脈沖神經(jīng)元模型；

對所述二維分段線性脈沖神經(jīng)元模型進行數(shù)字運算處理、等式變換和離散化得到離散后的分段線性脈沖神經(jīng)元模型；

根據(jù)所述離散后的分段線性脈沖神經(jīng)元模型構(gòu)建包括多路復(fù)用器、傳輸通道、寄存器和數(shù)字求和器的所述神經(jīng)元電路。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于分段線性脈沖神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)的FPGA實現(xiàn)方法，其特征在于，根據(jù)所述神經(jīng)元電路按照隨機耦合結(jié)構(gòu)進行擴展、配置脈沖編碼與解碼單元生成脈沖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的通信電路，包括：

采用隨機函數(shù)隨機生成包括A個神經(jīng)元和B個突觸連接的脈沖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，其中，A個神經(jīng)元之間隨機耦合且A和B均為大于零的整數(shù)；

根據(jù)所述脈沖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建包括第一電路單元、第二電路單元和第三電路單元的通信電路；其中，所述第一電路單元包括權(quán)值存儲單元和輸入計算單元，所述第一電路單元用于控制神經(jīng)元節(jié)點連接之間突觸電學(xué)信號的增強或減弱；所述第二電路單元用于在所述二維分段線性脈沖神經(jīng)元模型的基礎(chǔ)上構(gòu)建不同的脈沖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)生成多核存儲連接向量，針對硬件架構(gòu)中的脈沖神經(jīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)仿真；所述第三電路單元包括控制單元、計數(shù)緩沖器和輸出單元，所述第三電路單元用于應(yīng)對不同的響應(yīng)需求發(fā)送控制信號至所述權(quán)值存儲單元，調(diào)用權(quán)值參與網(wǎng)絡(luò)計算，同時判斷神經(jīng)元膜電位是否到達脈沖峰值，調(diào)用相應(yīng)的復(fù)位機制進行復(fù)位。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于分段線性脈沖神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)的FPGA實現(xiàn)方法，其特征在于，所述權(quán)值存儲單元包括多個緩沖區(qū)，每個緩沖區(qū)包括存儲多個權(quán)值，所述多個緩沖區(qū)之間相互連接。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于分段線性脈沖神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)的FPGA實現(xiàn)方法，其特征在于，所述輸入計算單元用于根據(jù)權(quán)值存儲單元提供的輸入權(quán)值輸入神經(jīng)元，計算所述神經(jīng)元的輸入電流。

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于分段線性脈沖神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)的FPGA實現(xiàn)方法，其特征在于，所述第二電路單元通過管線和緩沖區(qū)在部分神經(jīng)元之間實現(xiàn)共享。