[發明專利]基于動態憶阻器的儲備池計算系統

在審

• 申請號: 202011501064.1
• 申請日: 2020-12-18
• 公開（公告）號: CN112488308A
• 公開（公告）日: 2021-03-12
• 發明（設計）人: 吳華強;仲亞楠;高濱;錢鶴;唐建石
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G06N3/063
• 分類號: G06N3/063
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 廖元秋

1.一種基于動態憶阻器的儲備池計算系統，其特征在于，包括：

時分復用模塊，包括n個并行的掩膜單元，各掩模單元分別根據不同的掩模信號，以各掩模信號為載波對輸入信號的振幅進行調制，得到n個不同的振幅正比于輸入信號的二值電壓信號V_ini，i＝1,2,…,n；

儲備池模塊，包括n個儲備池單元，各儲備池單元均分別包括相連接的動態憶阻器DM_i和負載電阻R_Li，i＝1,2,…,n，各動態憶阻器DM_i的一端作為所在儲備池單元的輸入端與相應的一個掩膜單元的輸出端連接，各動態憶阻器DM_i的另一端與相應負載電阻R_Li的一端連接后作為所在儲備池單元的輸出端，負載電阻R_Li另一端接地；通過動態憶阻器DM_i對來自掩模單元的電壓信號V_ini進行動態響應，建立不同時間步信號之間的反饋連接，同時對輸入的電壓信號V_ini進行非線性變換，實現激活函數的作用，得到電流信號；通過負載電阻R_Li將動態憶阻器輸出的電流信號轉換成電壓信號V_outi進行輸出；

乘加模塊，采用非揮發性憶阻器陣列，利用基爾霍夫規則將來自儲備池模塊的n個電壓信號V_ini與非揮發性憶阻器的電導值進行乘加運算得到對應的n個電流信號I_outi進行輸出，各非揮發性憶阻器的電導值與所述儲備電池系統輸出的權重值相對應。

2.根據權利要求1所述的儲備池計算系統，其特征在于，各掩膜單元采用振幅調制器或者基于模擬開關的數字電路中的任意一種或兩種的組合。

3.根據權利要求2所述的儲備池計算系統，其特征在于，所述基于模擬開關的數字電路包括運算放大器、模擬開關和兩個電阻，所述掩膜單元的信號輸入端通過第一電阻與運算放大器的反相輸入端連接，運算放大器的反相輸入端與運算放大器的輸出端之間并聯有第二電阻，運算放大器的同相輸入端接地，運算放大器的輸出端接入模擬開關的第一通道選擇端，模擬開關的第二通道選擇端接入第一電阻與掩膜單元的信號輸入端之間，掩模信號由模擬開關的輸入端輸入，模擬開關的輸出端作為掩模單元的輸出端。

4.根據權利要求1所述的儲備池計算系統，其特征在于，所述儲備池模塊內的各動態憶阻器選用氧空位遷移擴散型型憶阻器、金屬離子遷移擴散型憶阻器或界面電荷捕獲釋放型憶阻器。

5.根據權利要求1所述的儲備池計算系統，其特征在于，將所述乘加模塊中同一行的兩個非揮發性憶阻器的電導值相減得到負權重值。

6.根據權利要求1所述的儲備池計算系統，其特征在于，所述乘加模塊包括交叉排布的n條上電極和n條下電極，在上、下電極的每個交叉點處設置一個非揮發性憶阻器。

7.根據權利要求6所述的儲備池計算系統，其特征在于，所述非揮發性憶阻器選用氧空位導電細絲型憶阻器或金屬離子導電細絲型憶阻器。