[發(fā)明專(zhuān)利]面向類(lèi)腦計(jì)算芯片的自學(xué)習(xí)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210146722.2
• 申請(qǐng)日: 2022-02-17
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114202068B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-06-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬德;李一濤;金孝飛;孫世春;陸啟明;潘綱
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G06N3/063
• 分類(lèi)號(hào): G06N3/063;G06N3/08
• 代理公司: 杭州天勤知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 33224
• 代理人: 曹兆霞

1.一種面向類(lèi)腦計(jì)算芯片的自學(xué)習(xí)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)，其特征在于，包括支持神經(jīng)擬態(tài)計(jì)算且能針對(duì)類(lèi)腦計(jì)算芯片的局部神經(jīng)元信息進(jìn)行自學(xué)習(xí)的多個(gè)學(xué)習(xí)節(jié)點(diǎn)，每個(gè)學(xué)習(xí)節(jié)點(diǎn)包括：

神經(jīng)擬態(tài)計(jì)算模塊，用于根據(jù)輸入的前脈沖序列對(duì)神經(jīng)元進(jìn)行膜電位累加，并判斷是否產(chǎn)生脈沖，將產(chǎn)生的后脈沖序列輸出到目標(biāo)學(xué)習(xí)節(jié)點(diǎn)；

指令編碼學(xué)習(xí)模塊，用于根據(jù)參數(shù)可配置的公式化學(xué)習(xí)規(guī)則生成數(shù)據(jù)管理指令和權(quán)重更新指令，依據(jù)數(shù)據(jù)管理指令和權(quán)重更新指令分別實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)信息存儲(chǔ)模塊中脈沖序列的管理和神經(jīng)元連接權(quán)重的更新；

其中，根據(jù)參數(shù)可配置的公式化學(xué)習(xí)規(guī)則生成數(shù)據(jù)管理指令，包括：數(shù)據(jù)管理指令由包括載入/存儲(chǔ)L/S、脈沖類(lèi)型Class以及濾波階數(shù)Order的公式化學(xué)習(xí)規(guī)則生成，通過(guò)采用獨(dú)熱碼方式載入配置的L/S、Class以及Order以生成不同數(shù)據(jù)管理指令；

根據(jù)參數(shù)可配置的公式化學(xué)習(xí)規(guī)則生成權(quán)重更新指令，包括：權(quán)重更新指令由包括脈沖序列變量FCPH、系數(shù)CPH以及更新公式Formula的公式化學(xué)習(xí)規(guī)則生成，通過(guò)采用獨(dú)熱編碼方式載入配置的CPH和FCPH，載入的CPH和FCPH結(jié)合到更新公式Formula，以生成不同權(quán)重更新指令；

學(xué)習(xí)信息存儲(chǔ)模塊，用于采用參數(shù)可配置的多階脈沖濾波器對(duì)脈沖序列壓縮疊加后進(jìn)行存儲(chǔ)空間共享的存儲(chǔ)，還用于根據(jù)脈沖類(lèi)型為壓縮后的脈沖序列建立多索引；

其中，脈沖序列包括前脈沖序列、后脈沖序列、獎(jiǎng)勵(lì)脈沖序列。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的面向類(lèi)腦計(jì)算芯片的自學(xué)習(xí)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)，其特征在于，所述學(xué)習(xí)信息存儲(chǔ)模塊中，采用參數(shù)可配置的多階脈沖濾波器對(duì)脈沖序列壓縮疊加，包括：

基于參數(shù)可配置的多階濾波函數(shù)構(gòu)建多階脈沖濾波器，每階濾波函數(shù)表示為：

，，

其中，t表示時(shí)刻，i和均表示濾波階數(shù)索引，表示t時(shí)刻第i階濾波處理后的脈沖序列，表示t時(shí)刻輸入的待濾波脈沖序列，表示第i階濾波處理時(shí)的脈沖強(qiáng)度系數(shù)，表示t-1時(shí)刻第i-j階濾波處理后的脈沖序列，表示第i階濾波處理時(shí)對(duì)應(yīng)的衰減系數(shù)，和為可配置參數(shù)，N為自然數(shù)；

利用構(gòu)建的多階脈沖濾波器對(duì)脈沖序列進(jìn)行濾波并疊加處理，以得到每階壓縮后脈沖序列。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的面向類(lèi)腦計(jì)算芯片的自學(xué)習(xí)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)，其特征在于，所述學(xué)習(xí)信息存儲(chǔ)模塊中，對(duì)壓縮后脈沖序列進(jìn)行存儲(chǔ)空間共享的存儲(chǔ)，包括：

為同階脈沖濾波器處理后的前脈沖序列、后脈沖序列、獎(jiǎng)勵(lì)脈沖序列在存儲(chǔ)空間動(dòng)態(tài)分配存儲(chǔ)起始地址，然后將同階脈沖濾波器處理后的前脈沖序列、后脈沖序列、獎(jiǎng)勵(lì)脈沖序列拼接后按照動(dòng)態(tài)分配的存儲(chǔ)起始地址進(jìn)行存儲(chǔ)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的面向類(lèi)腦計(jì)算芯片的自學(xué)習(xí)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)，其特征在于，所述學(xué)習(xí)信息存儲(chǔ)模塊中，根據(jù)脈沖類(lèi)型為壓縮后的脈沖序列建立多索引，包括：

針對(duì)前脈沖序列，為壓縮后的前脈沖序列建立樹(shù)突編號(hào)索引；

針對(duì)后脈沖序列和獎(jiǎng)勵(lì)脈沖序列，為壓縮后的后脈沖序列和壓縮后的獎(jiǎng)勵(lì)脈沖序列建立神經(jīng)元編號(hào)索引。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的面向類(lèi)腦計(jì)算芯片的自學(xué)習(xí)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)，其特征在于，所述神經(jīng)擬態(tài)計(jì)算模塊包括：

樹(shù)突單元，用于記錄存儲(chǔ)神經(jīng)元與樹(shù)突的第一連接關(guān)系、神經(jīng)元連接權(quán)重，還用于將樹(shù)突傳入的脈沖序列依據(jù)第一連接關(guān)系和神經(jīng)元連接權(quán)重累積到神經(jīng)元形成前脈沖序列后，輸出前脈沖序列至神經(jīng)元推理單元；

神經(jīng)元推理單元，用于依據(jù)前脈沖序列對(duì)神經(jīng)元是否產(chǎn)脈沖進(jìn)行推理計(jì)算，以得到后脈沖序列；

軸突單元，用于記錄學(xué)習(xí)節(jié)點(diǎn)之間的第二連接關(guān)系、軸突與樹(shù)突的第三連接關(guān)系，還用于依據(jù)第二連接關(guān)系和第三連接關(guān)系，將神經(jīng)元推理單元計(jì)算的后脈沖序列輸出至目標(biāo)學(xué)習(xí)節(jié)點(diǎn)的目標(biāo)樹(shù)突。