[發明專利]一種突觸訓練裝置

有效

• 申請號: 202110403373.3
• 申請日: 2021-04-14
• 公開（公告）號: CN113191492B
• 公開（公告）日: 2022-09-27
• 發明（設計）人: 郭新;溫娟;黃鶴鳴
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G06N3/063
• 分類號: G06N3/063;G06N3/08
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 祝丹晴

本發明公開了一種突觸訓練裝置，屬于人工神經網絡相關技術領域。包括訓練模塊、映射模塊和推理模塊；所述訓練模塊包括第一憶阻器，在訓練信號的作用下實現阻值的調節；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，用于進行推理運算；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。本發明能克服訓練過程中突觸權重值不能長久保存和推理過程中運算和識別精度不高的問題，延長了推理模塊中推理運算功能的有效使用期，還可降低訓練推理過程中的功耗。

技術領域

本發明屬于人工神經網絡相關技術領域，更具體地，涉及一種突觸訓練裝置。

背景技術

大腦不僅是一個高度并行和高效率的信息處理系統，還是一個由大約10¹⁵個突觸和大約10¹¹個神經元相互交錯形成的復雜神經網絡，其中，神經元之間的復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重，突觸權重能根據神經脈沖產生變化的現象被稱為突觸可塑性，是大腦進行學習、記憶等活動的基礎。因此通過電子器件模擬突觸可塑性是實現神經形態計算的關鍵步驟。

現階段，本領域相關技術人員已經做了一些研究，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出電導的連續增加或者降低，并可實現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)學習規則的模擬。因此，憶阻器可作為人工突觸來實現并行推理運算等功能。然而，現階段在使用STDP或SRDP學習規則對人工突觸進行訓練的時候，通?；谝资Щ蛘甙胍资涀杵鲗崿F的，因此面臨突觸權重不能長久保持的問題，當利用訓練完的人工突觸直接再進行推理運算或者完成識別任務時，會導致運算和識別精度不足。

發明內容

針對相關技術的缺陷，本發明的目的在于提供一種突觸訓練裝置，旨在解決現有人工突觸運算和識別精度不足的問題。

為實現上述目的，本發明提供了一種突觸訓練裝置，包括訓練模塊、映射模塊和推理模塊；

所述訓練模塊包括第一憶阻器，在訓練信號的作用下實現阻值的調節；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，用于進行推理運算；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。

進一步地，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根據所述阻值讀取單元所讀取的阻值設計脈沖，調節所述第二憶阻器的阻值。

進一步地，所述阻值讀取單元包括ADC。

進一步地，所述映射模塊包括切換開關、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的公共端；所述切換開關的第一連接端與信號源POST相連，所述切換開關的第二連接端經所述分壓電阻接地；

所述晶體管的柵極與切換開關的第二連接端相連，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。

進一步地，所述第一憶阻器具有連續可調的電阻態，并能在脈沖的作用下實現STDP/SRDP學習規則。