[發(fā)明專利]一種突觸訓(xùn)練裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110403373.3
• 申請日: 2021-04-14
• 公開（公告）號: CN113191492B
• 公開（公告）日: 2022-09-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 郭新;溫娟;黃鶴鳴
• 申請（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號: G06N3/063
• 分類號: G06N3/063;G06N3/08
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專利中心 42201
• 代理人: 祝丹晴

本發(fā)明公開了一種突觸訓(xùn)練裝置，屬于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域。包括訓(xùn)練模塊、映射模塊和推理模塊；所述訓(xùn)練模塊包括第一憶阻器，在訓(xùn)練信號的作用下實現(xiàn)阻值的調(diào)節(jié)；其中，所述第一憶阻器為易失或半易失憶阻器；所述推理模塊包括第二憶阻器，用于進(jìn)行推理運(yùn)算；其中，所述第二憶阻器為非易失憶阻器；所述映射模塊用于使第二憶阻器的阻值與第一憶阻器的阻值相對應(yīng)。本發(fā)明能克服訓(xùn)練過程中突觸權(quán)重值不能長久保存和推理過程中運(yùn)算和識別精度不高的問題，延長了推理模塊中推理運(yùn)算功能的有效使用期，還可降低訓(xùn)練推理過程中的功耗。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種突觸訓(xùn)練裝置。

背景技術(shù)

大腦不僅是一個高度并行和高效率的信息處理系統(tǒng)，還是一個由大約10¹⁵個突觸和大約10¹¹個神經(jīng)元相互交錯形成的復(fù)雜神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，其中，神經(jīng)元之間的復(fù)雜的信息傳輸過程是通過突觸完成的，突觸之間的信息傳遞效率稱為突觸權(quán)重，突觸權(quán)重能根據(jù)神經(jīng)脈沖產(chǎn)生變化的現(xiàn)象被稱為突觸可塑性，是大腦進(jìn)行學(xué)習(xí)、記憶等活動的基礎(chǔ)。因此通過電子器件模擬突觸可塑性是實現(xiàn)神經(jīng)形態(tài)計算的關(guān)鍵步驟。

現(xiàn)階段，本領(lǐng)域相關(guān)技術(shù)人員已經(jīng)做了一些研究，用一個憶阻器即可模擬生物突觸的大部分功能，在脈沖的作用下表現(xiàn)出電導(dǎo)的連續(xù)增加或者降低，并可實現(xiàn)對脈沖時序依賴可塑性(Spike-timing-dependent plasticity，STDP)或脈沖頻率依賴可塑性(Spike-rate-dependent plasticity，SRDP)學(xué)習(xí)規(guī)則的模擬。因此，憶阻器可作為人工突觸來實現(xiàn)并行推理運(yùn)算等功能。然而，現(xiàn)階段在使用STDP或SRDP學(xué)習(xí)規(guī)則對人工突觸進(jìn)行訓(xùn)練的時候，通?；谝资Щ蛘甙胍资涀杵鲗崿F(xiàn)的，因此面臨突觸權(quán)重不能長久保持的問題，當(dāng)利用訓(xùn)練完的人工突觸直接再進(jìn)行推理運(yùn)算或者完成識別任務(wù)時，會導(dǎo)致運(yùn)算和識別精度不足。

發(fā)明內(nèi)容

針對相關(guān)技術(shù)的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種突觸訓(xùn)練裝置，旨在解決現(xiàn)有人工突觸運(yùn)算和識別精度不足的問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種突觸訓(xùn)練裝置，包括訓(xùn)練模塊、映射模塊和推理模塊；

所述訓(xùn)練模塊包括第一憶阻器，在訓(xùn)練信號的作用下實現(xiàn)阻值的調(diào)節(jié)；其中，所述第一憶阻器為易失或半易失憶阻器；

所述推理模塊包括第二憶阻器，用于進(jìn)行推理運(yùn)算；其中，所述第二憶阻器為非易失憶阻器；

所述映射模塊用于使第二憶阻器的阻值與第一憶阻器的阻值相對應(yīng)。

進(jìn)一步地，所述映射模塊包括分壓電阻和阻值讀取單元，所述阻值讀取單元用于讀取第一憶阻器的阻值；

第一憶阻器的輸入端連接信號源PRE，輸出端連接信號源POST；信號源POST的第一輸出端經(jīng)所述分壓電阻接地，信號源POST的第二輸出端連接所述阻值讀取單元；

第二憶阻器的一端連接信號源PUL，另一端接信號輸出端；其中，信號源PUL根據(jù)所述阻值讀取單元所讀取的阻值設(shè)計脈沖，調(diào)節(jié)所述第二憶阻器的阻值。

進(jìn)一步地，所述阻值讀取單元包括ADC。

進(jìn)一步地，所述映射模塊包括切換開關(guān)、分壓電阻和晶體管；

第一憶阻器的一端連接信號源PRE，另一端連接所述切換開關(guān)的公共端；所述切換開關(guān)的第一連接端與信號源POST相連，所述切換開關(guān)的第二連接端經(jīng)所述分壓電阻接地；

所述晶體管的柵極與切換開關(guān)的第二連接端相連，所述晶體管的漏極與信號源PUL相連，所述晶體管的源極與第二憶阻器的一端連接；第二憶阻器的另一端接信號輸出端。

進(jìn)一步地，所述第一憶阻器具有連續(xù)可調(diào)的電阻態(tài)，并能在脈沖的作用下實現(xiàn)STDP/SRDP學(xué)習(xí)規(guī)則。