[發(fā)明專利]一種生物仿腦存儲方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110541146.7
• 申請日: 2021-05-18
• 公開（公告）號: CN113361683B
• 公開（公告）日: 2023-01-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孫建輝;盧文軍
• 申請（專利權(quán)）人: 山東師范大學(xué)
• 主分類號: G06N3/04
• 分類號: G06N3/04;G06N3/063;G06F12/02
• 代理公司: 濟南圣達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221
• 代理人: 李圣梅

本公開提供了一種生物仿腦存儲方法及系統(tǒng)，其中，生物仿腦存儲方法用于記憶存儲器，記憶存儲器包括長時程記憶存儲單元和短時程記憶存儲單元，包括：獲取預(yù)設(shè)時隙內(nèi)待存儲的記憶特征出現(xiàn)的頻數(shù)，以及各記憶特征對應(yīng)的時間戳；將頻數(shù)大于預(yù)設(shè)長時程頻數(shù)閾值的記憶特征按照時間戳的順序從長時程記憶存儲單元的起始地址開始依次存儲；以及，將頻數(shù)小于或等于長時程頻數(shù)閾值的記憶特征按照時間戳的順序從短時程記憶存儲單元的起始地址開始依次存儲。這樣，可以實現(xiàn)在內(nèi)存空間大小受限的記憶存儲器中存儲數(shù)據(jù)，并且在進行數(shù)據(jù)更新時，減少記憶存儲器內(nèi)部非更新特征數(shù)據(jù)的移動能耗，降低記憶存儲器引起的功耗開銷。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開屬于數(shù)據(jù)存儲領(lǐng)域，具體涉及一種生物仿腦存儲方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

本部分的陳述僅僅是提供了與本公開相關(guān)的背景技術(shù)信息，不必然構(gòu)成在先技術(shù)。

脈沖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(Spiking Neural Network，SNN)屬于第三代神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，實現(xiàn)了更高級的生物神經(jīng)模擬水平。隨著SNN的發(fā)展，其具有廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域，如語音識別、圖像分割、邊緣檢測等，脈沖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)提取到的特征序列具有尺度不變性、旋轉(zhuǎn)不變性、信號強度不變性和信號扭曲不變性的特點，該不變性特征序列使脈沖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在語音、圖像處理領(lǐng)域中發(fā)揮重要的作用。在實際應(yīng)用中，從海量數(shù)據(jù)里提取出來的特征數(shù)據(jù)，需要不斷存儲到內(nèi)存大小受限的本地存儲系統(tǒng)，用于后續(xù)數(shù)據(jù)特征的特征內(nèi)容快速定位以及使用。

發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，由于本地存儲系統(tǒng)的存儲空間有限，當(dāng)有新的數(shù)據(jù)需要存儲時，需要擦除之前存儲的部分?jǐn)?shù)據(jù)，現(xiàn)有的存儲方法通常采用整并與搬移的方式來管理存儲單元，數(shù)據(jù)在更新時，存儲器內(nèi)部非更新特征數(shù)據(jù)(即維持特征內(nèi)容)沿著存儲器串行移動操作，將產(chǎn)生移動能耗，造成記憶存儲器額外的功率消耗。因此，如何在內(nèi)存空間大小受限的記憶存儲器中進行數(shù)據(jù)的有效存儲成為亟待解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述問題，本公開提出了一種生物仿腦存儲方法及系統(tǒng)，基于長、短時程記憶的生物學(xué)機制，將記憶特征按照預(yù)設(shè)時間周期內(nèi)出現(xiàn)的頻數(shù)劃分為長時程記憶特征和短時程記憶特征，并進行分別存儲更新，以實現(xiàn)在內(nèi)存空間大小受限的記憶存儲器中存儲數(shù)據(jù)。

本公開主要包括以下幾個方面：

第一方面，本公開實施例提供了一種生物仿腦存儲方法，用于記憶存儲器，所述記憶存儲器包括長時程記憶存儲單元和短時程記憶存儲單元，所述生物仿腦存儲方法包括：

獲取預(yù)設(shè)時隙內(nèi)待存儲的記憶特征出現(xiàn)的頻數(shù)，以及各記憶特征對應(yīng)的時間戳；

將頻數(shù)大于預(yù)設(shè)長時程頻數(shù)閾值的記憶特征按照時間戳的順序從長時程記憶存儲單元的起始地址開始依次存儲；以及，將頻數(shù)小于或等于所述長時程頻數(shù)閾值的記憶特征按照時間戳的順序從短時程記憶存儲單元的起始地址開始依次存儲。

在一種可能的實施方式中，所述生物仿腦存儲方法還包括：

基于記憶存儲器中各記憶特征的時間戳，為記憶特征分配連續(xù)的虛擬地址，確定與虛擬地址相對應(yīng)的物理地址；

若長時程記憶存儲單元和/或短時程記憶存儲單元的存儲空間已滿，則基于待存儲的記憶特征中仍未存儲記憶特征的數(shù)量，從相應(yīng)長時程記憶存儲單元或者短時程記憶存儲單元的末位虛擬地址開始，依次擦除所述數(shù)量的虛擬地址相對應(yīng)的物理地址處的記憶特征，并存儲未存儲記憶特征；

按照記憶存儲器中記憶特征的時間戳更新虛擬地址。

在一種可能的實施方式中，所述待存儲的記憶特征為預(yù)設(shè)時隙內(nèi)出現(xiàn)頻數(shù)大于預(yù)先設(shè)置的最小頻數(shù)閾值的記憶特征。

在一種可能的實施方式中，在所述獲取預(yù)設(shè)時隙內(nèi)待存儲的記憶特征出現(xiàn)的頻數(shù)，以及各記憶特征對應(yīng)的時間戳之后，所述生物仿腦存儲方法還包括：生成與待存儲的記憶特征相對應(yīng)的哈希簽字；基于哈希簽字搜尋記憶存儲器的存儲單元，確定記憶特征是否已經(jīng)存儲到記憶存儲器中。