[發明專利]一種針對大規模腦仿真的快速通信方法

在審

• 申請號: 202211327864.5
• 申請日: 2022-10-27
• 公開（公告）號: CN115906966A
• 公開（公告）日: 2023-04-04
• 發明（設計）人: 蔡炎松;王俊宜;梁華駒;喻富豪;朱苗;杜帥帥;賈海波;李啟斌;何福存
• 申請（專利權）人: 中國電子科技南湖研究院
• 主分類號: G06N3/063
• 分類號: G06N3/063
• 代理公司: 杭州君度專利代理事務所(特殊普通合伙) 33240
• 代理人: 楊天嬌

1.一種針對大規模腦仿真的快速通信方法，用于實現不同計算設備之間的通信，所述計算設備包括CPU和GPU，其特征在于：所述針對大規模腦仿真的快速通信方法包括如下步驟：

S1、構建腦仿真網絡模型，所述腦仿真網絡模型包括多個神經元簇，每個神經元簇包括若干個神經元，各所述神經元之間相互連接，且全部神經元簇被均分至多個計算節點中，一個GPU視為一個計算節點；

S2、根據全局神經元與計算節點間的映射信息為每個計算節點創建對應的偏移列表，所述偏移列表用于存放每個計算節點中神經元在當前計算節點的起始地址；

S3、進行不同計算設備的CPU內存間的通信以傳輸代理神經元信息，為每個計算節點創建對應的遠程神經元的代理神經元和計算節點起始地址表，所述代理神經元信息包括GPU編號和神經元ID，所述計算節點起始地址表用于存放本地神經元在遠程計算節點的代理神經元ID起始地址，并視不同計算設備之間互為發送端和接收端，記發送端的計算節點為源計算節點，接收端的計算節點為目標計算節點；

S4、根據代理神經元發出的脈沖信息進行腦仿真，所述腦仿真具體如下：

S41、根據計算節點起始地址表對代理神經元發出的脈沖信息進行編碼壓縮，所述代理神經元發出的脈沖信息為當前時間步發送脈沖信息的神經元在目標計算節點的代理神經元ID；

S42、進行不同計算設備的GPU顯存間的通信對編碼壓縮后的脈沖信息進行傳輸；

S43、目標計算節點接收到編碼壓縮后的脈沖信息后，根據本地的計算節點起始地址表獲取發放脈沖信息的神經元在本地計算節點上的代理神經元ID；

S5、判斷腦仿真是否完成，若是，結束流程，否則，返回執行步驟S4。

2.如權利要求1所述的針對大規模腦仿真的快速通信方法，其特征在于：所述神經元之間的連接方式為單向連接或雙向連接。

3.如權利要求1所述的針對大規模腦仿真的快速通信方法，其特征在于：所述神經元為LIF神經元。

4.如權利要求1所述的針對大規模腦仿真的快速通信方法，其特征在于：所述偏移列表的創建過程如下：

根據全局神經元與計算節點間的映射信息獲取每個計算節點的神經元數量信息，并順序排列形成偏移列表。

5.如權利要求1所述的針對大規模腦仿真的快速通信方法，其特征在于：所述為每個計算節點創建對應的遠程神經元的代理神經元和計算節點起始地址表，過程如下：

S31、遍歷各計算節點的連接信息，所述連接信息包括源神經元簇ID、目標神經元簇ID、源神經元簇所屬計算節點ID和目標神經元簇所屬計算節點ID；

S32、當源神經元簇所屬計算節點ID與當前計算節點ID相同時，觸發建立遠程連接發送操作，源神經元簇所屬計算節點根據連接信息發送源神經元簇中與目標神經元簇連接的神經元ID；

S33、當目標神經元簇所屬計算節點ID與當前計算節點ID相同時，觸發建立遠程連接接收操作，接收源神經元簇所屬計算節點發來的神經元ID，并根據偏移列表在相應的位置創建代理神經元；

S34、根據偏移列表與代理神經元的ID范圍在當前計算節點創建計算節點起始地址表，代理神經元根據連接信息在當前計算節點建立遠程連接。

6.如權利要求1所述的針對大規模腦仿真的快速通信方法，其特征在于：所述根據計算節點起始地址表對代理神經元發出的脈沖信息進行編碼壓縮，具體如下：

S411、根據計算節點起始地址表獲取代理神經元ID的機器偏移量，所述代理神經元ID的機器偏移量計算如下：

offset＝id-H_i

其中，offset∈[0,H_i+1-H_i]，

式中，id代表當前神經元在計算節點ID為i上的代理神經元ID，H_i代表當前神經元在計算節點ID為i上的代理神經元ID起始地址；

S412、創建一個為當前計算節點神經元數量的全0數組，并將數組中的offset位置上元素的值置為1進行更新，將更新后的數組中每32位編碼成一個十進制的無符號整型數完成壓縮。