[發明專利]一種新型類腦視覺系統

在審

• 申請號: 202010868408.6
• 申請日: 2020-08-26
• 公開（公告）號: CN111950720A
• 公開（公告）日: 2020-11-17
• 發明（設計）人: 繆峰;梁世軍;王爽
• 申請（專利權）人: 南京大學
• 主分類號: G06N3/063
• 分類號: G06N3/063;G06N3/04;G06K9/62;G06K9/00
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 王恒靜

1.一種新型類腦視覺系統，其特征在于，包括視網膜形態陣列和神經網絡，所述視網膜形態陣列用于將視覺信息轉化成電學信號，所述神經網絡將輸入的電學信號進行信息處理，得到視覺認知結果。

2.根據權利要求1所述的新型類腦視覺系統，其特征在于，所述視網膜形態陣列和神經網絡之間還設置有串并轉換電路，其用于轉換視網膜形態陣列輸出的電學信號的維度。

3.根據權利要求1或2所述的新型類腦視覺系統，其特征在于，所述視網膜形態陣列由N×N個柵極獨立調控的光電器件平面集成，N²個獨立的背柵電壓源分別調控N²個光電器件，每一個光電器件的漏極被施加源漏電壓，其輸出為M個光電器件并聯之后的源漏電流變化量總和，M≤N²。

4.根據權利要求3所述的新型類腦視覺系統，其特征在于，為N²個獨立的柵極配置具有圖像預處理功能的卷積核矩陣，所述卷積核矩陣中的數值對應于每個光電器件施加的背柵電壓值，所述圖像預處理功能包括邊緣增強、降噪、平滑、銳化或簡單特征提取。

5.根據權利要求1或2所述的新型類腦視覺系統，其特征在于，所述神經網絡包括阻值可調的非易失性交叉陣列，所述非易失性交叉陣列的每一條字線和位線的交叉點為一個非易失性存儲器，所述非易失性存儲器的電導值作為神經網絡突觸的權重值。

6.根據權利要求5所述的新型類腦視覺系統，其特征在于，所述非易失性存儲器為憶阻器、磁隨機存儲器、阻變存儲器、相變存儲器、鐵電存儲器或閃存。

7.根據權利要求5所述的新型類腦視覺系統，其特征在于，所述非易失性交叉陣列通過預先訓練得到具有特定推理功能的陣列，所述預先訓練和推理方法為：

當輸入到非易失性交叉陣列中的多路電壓信號高于設定的閾值電壓時，非易失性存儲器的電導值發生改變，電導值前后變化的差值代表每次神經網絡訓練所更新的突觸權重值，實現權重更新功能，滿足預先訓練的要求；

當輸入到非易失性交叉陣列中的多路電壓信號不高于設定的閾值電壓時，非易失性存儲器的電導值不會發生變化，輸出求和的電流信號，實現點乘運算功能，滿足推理的要求。

8.根據權利要求7所述的新型類腦視覺系統，其特征在于，所述視覺信息為靜態視覺信息，靜態視覺信息由視網膜形態陣列轉化成電學信號，將轉化后的電學信號輸入到預先訓練后的非易失性交叉陣列中，神經網絡在推理過程中，非易失性存儲器接收來自前神經元的輸入，執行點乘運算并將結果傳遞給后一層神經元。

9.根據權利要求7所述的新型類腦視覺系統，其特征在于，所述視覺信息為動態視覺信息，觀測的動態目標坐標信息由視網膜形態陣列轉化成兩個電壓信號，并輸入到預先訓練后的非易失性交叉陣列中，神經網絡在推理過程中，每一個非易失性存儲器接收來自神經網絡中這一時刻神經元的輸入與上一時刻隱藏層神經元的輸入，執行點乘運算并進行這一時刻神經元的輸出。

10.根據權利要求1所述的新型類腦視覺系統，其特征在于，視網膜形態陣列和神經網絡在結構上采用三維垂直集成。