[發明專利]類腦計算機中脈沖神經網絡在硬件上的運行部署方法

在審

• 申請號: 202210593127.3
• 申請日: 2022-05-27
• 公開（公告）號: CN115081587A
• 公開（公告）日: 2022-09-20
• 發明（設計）人: 潘綱;金歐文;李瑩;鄧水光;呂攀;楊國青
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G06N3/04
• 分類號: G06N3/04;G06N3/063
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 曹兆霞

1.一種類腦計算機中脈沖神經網絡在硬件上的運行部署方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1，根據底層類腦計算硬件限制，將脈沖神經網絡的神經元進行簇劃分后，以簇作為節點，根據簇之間的有向脈沖連接關系確定節點之間的連邊，以構建有向圖；

步驟2，使用層次優先的拓撲排序算法對有向圖進行節點排序，以得到節點序列；

步驟3，對底層類腦計算硬件的計算核心按照希爾伯特空間填充曲線的順序進行標號，按照標號將節點序列中的每個節點以一對一的方式分配到計算核心上，以形成初步映射方案；

步驟4，基于初步映射方案，采用力引導圖算法多次迭代優化映射方案，以得到最終映射方案；

步驟5，依據最終映射方案實現脈沖神經網絡的神經元到計算核心的映射分配。

2.根據權利要求1所述的類腦計算機中脈沖神經網絡在硬件上的運行部署方法，其特征在于，步驟1中，根據底層類腦計算硬件限制，將脈沖神經網絡的神經元進行簇劃分，包括：

根據底層類腦計算硬件的每個計算核心的荷載神經元數量，將將脈沖神經網絡的神經元進行簇劃分，保證每個簇包含的神經元數量不超過計算核心的荷載神經元數量，以保證每個簇能夠被分配給任意計算核心。

3.根據權利要求1所述的類腦計算機中脈沖神經網絡在硬件上的運行部署方法，其特征在于，步驟1中，以簇作為節點，根據簇之間的脈沖連接關系確定節點之間的連邊，以構建有向圖，包括：

以簇作為節點，對于任意兩個第一簇A和第二簇B，若脈沖神經網絡中存在至少一個有向脈沖連接關系(a,b)，且滿足a是突觸前神經元且a屬于第一簇A；b是突觸后神經元且b屬于第二簇B，則在第一簇A和第二簇B之間構建一條由第一簇A指向第二簇B的超邊作為節點之間的連邊；連邊的強度設定為第一簇A中的神經元向第二簇B中的神經元發放的脈沖總量，以此構建有向圖。

4.根據權利要求1所述的類腦計算機中脈沖神經網絡在硬件上的運行部署方法，其特征在于，步驟2包括：

步驟2-1，從有向圖中每個節點，統計節點的入度和出度，并篩選入度為0的節點加入節點序列，其中，以節點的向外指出連邊的數量作為節點的出度、以節點的向內指入連邊的數量作為節點的入度；

步驟2-2，以對節點隊列中的首節點開始，針對節點隊列中每個節點進行如下操作：遍歷與節點連接的每個相鄰節點，并將相鄰節點的入度減1，若此時相鄰節點的入度為0，就將相鄰節點加入到節點序列尾部；完成所有節點的上述操作后，得到對節點排序后的節點序列。

5.根據權利要求1所述的類腦計算機中脈沖神經網絡在硬件上的運行部署方法，其特征在于，步驟3包括：

步驟3-1，依據底層類腦計算硬件的計算核心的分布狀態計算生成符合分布狀態的希爾伯特空間填充曲線，并得到每個計算核心在希爾伯特空間填充曲線下的順序標號，組成標號序列；

步驟3-2，進行標號序列與節點序列的匹配，即按照標號序列中的標號順序，將節點序列中的每個節點對應的簇分配到每個標號對應的計算核心，以形成初步映射方案。