[發(fā)明專(zhuān)利]一種脈沖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)映射方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111024732.0
• 申請(qǐng)日: 2021-09-02
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113900795A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-01-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃漪婧;吳志剛;戴靠山;吳建軍;沈偉;廖光明;衛(wèi)軍名;周林;楊斌;張丁凡;張輝;周成剛;魏莞月;向光明;童波;朱瑞蒙
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 四川晟錦匯科技有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): G06F9/50
• 分類(lèi)號(hào): G06F9/50;G06N3/04;G06N3/063;G06N3/08
• 代理公司: 北京喆翙知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11616
• 代理人: 朱學(xué)繪

1.一種脈沖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)映射方法，包括一種針對(duì)多對(duì)一拓?fù)溆成鋱?chǎng)景下改進(jìn)的蟻群算法，其特征在于：所述針對(duì)多對(duì)一拓?fù)溆成鋱?chǎng)景下改進(jìn)的蟻群算法定義映射算法為：

node_idx＝ω(neuron_idx)

即，給定神經(jīng)元的索引，經(jīng)過(guò)映射算法，得出其部署的節(jié)點(diǎn)索引。優(yōu)化的目標(biāo)是平均跳數(shù)，目標(biāo)函數(shù)如下：

其中，C(v)是神經(jīng)元v發(fā)出的脈沖所需要的所有轉(zhuǎn)發(fā)次數(shù)，需要注意的是由于通信模式選擇為多播，因而如果多個(gè)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)在同一個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)方向時(shí)只需要一次轉(zhuǎn)發(fā)即可，p(v)指的是神經(jīng)元v產(chǎn)生脈沖占所有神經(jīng)元脈沖的比例，在隨機(jī)的情況下，可以認(rèn)為所有神經(jīng)元的比例相同。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種脈沖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)映射方法，其特征在于：初始化，啟發(fā)信息的定義如下：

即，神經(jīng)元v_i映射到節(jié)點(diǎn)r_j的啟發(fā)信息由神經(jīng)元的重要程度和節(jié)點(diǎn)的中心程度決定，其中，神經(jīng)元的重要程度importance(i)為與它連接的神經(jīng)元個(gè)數(shù)。

importance(i)＝Fanin(i)+Fanout(i)

節(jié)點(diǎn)的中心程度由它與其余節(jié)點(diǎn)的曼哈頓距離決定。

節(jié)點(diǎn)的中心程度為它距離其他節(jié)點(diǎn)的曼哈頓距離之和，這一值反映節(jié)點(diǎn)的通信能力，曼哈頓距離之和越小，節(jié)點(diǎn)的中心程度越高，意味著節(jié)點(diǎn)的通信能力越強(qiáng)，從而在沒(méi)有其他因素的情況下，神經(jīng)元更應(yīng)該部署在中心程度高的節(jié)點(diǎn)上，神經(jīng)元的輸出連接的神經(jīng)元越多，說(shuō)明神經(jīng)元的通信壓力越大，所以更應(yīng)該將其放在中心程度高的節(jié)點(diǎn)上，所以，啟發(fā)信息應(yīng)當(dāng)與神經(jīng)元的重要程度呈正比，與其中心程度呈反比，這樣使得通信壓力大的神經(jīng)元部署在通信能力強(qiáng)的節(jié)點(diǎn)上的可能性更大。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種脈沖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)映射方法，其特征在于：解構(gòu)建，在傳統(tǒng)蟻群算法中，第t次迭代中，第k只螞蟻將神經(jīng)元v_i映射到節(jié)點(diǎn)r_j的概率為：

上式中，τ_i，j(t)是第t次循環(huán)時(shí)，R_j(t)是第t次循環(huán)時(shí)節(jié)點(diǎn)r_j的占用率，神經(jīng)元v_i映射到節(jié)點(diǎn)r_j的歸一化信息素濃度，本文最上述決策概率進(jìn)行了改進(jìn)，

相對(duì)于傳統(tǒng)的蟻群算法，在概率中增加了R_j(t)，代表第t次循環(huán)時(shí)節(jié)點(diǎn)r_j的占用率，即更傾向于將神經(jīng)元部署在占用率高的節(jié)點(diǎn)上，將不同的神經(jīng)元部署在同一節(jié)點(diǎn)上直接避免了它們之間的通信量，當(dāng)占用率為0時(shí)，R_j(t)被置為與部署一個(gè)神經(jīng)元相同。

α和β是衡量?jī)烧叩臋?quán)重，α取值越大，則螞蟻選擇走信息素濃度高的路徑的可能性就越大，即選擇之前嘗試過(guò)的路徑的可能性越大，從而搜索的隨機(jī)性降低了，β取值越大，蟻群更容易選擇局部較短的路徑，能夠加快收斂速度，但是更容易陷入局部最優(yōu)。

allow是當(dāng)前還可以進(jìn)行神經(jīng)元部署的節(jié)點(diǎn)集合，因?yàn)楣?jié)點(diǎn)的容量有限，因而隨著神經(jīng)元的部署過(guò)程，部分節(jié)點(diǎn)會(huì)被裝滿(mǎn)，因而只能選擇沒(méi)有滿(mǎn)的節(jié)點(diǎn)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種脈沖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)映射方法，其特征在于：信息素的更新規(guī)則如下：

其中，p是衰減因子，自然狀態(tài)下，螞蟻留下的信息素會(huì)隨時(shí)間衰減，q是放大倍數(shù)，若將神經(jīng)元v_i映射到節(jié)點(diǎn)r_j這一映射在本次迭代所有螞蟻的最小成本映射方式中，則對(duì)應(yīng)的信息素放大q倍。