【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】人工神经元装置
技术介绍
本专利技术总体上涉及人工神经元装置,并且更具体地涉及基于电阻式存储器单元的人工神经元。神经形态学技术涉及受神经系统生物学结构启发的计算系统。常规计算系统基于二进制逻辑和连续冯诺依曼体系结构。虽然执行诸如数值计算等任务的效率很高,但这些系统中外部存储器与处理器之间的分隔会导致耗能的数据移动。与人脑相比,传统的计算模式在功耗和空间需求方面效率非常低。这些问题促使人们开展了大量的研究工作,以了解人类大脑的高效计算范例,并创造了具有前所未有的计算能力的人工认知系统。例如,战略意图是开发能够在诸如“大数据”分析和真实感官应用等计算密集型任务中执行基于事件的计算的“神经形态协处理器”。神经元与突触一起是大脑中的基本计算单位。神经元可以整合它接收到的输入信号。在生物神经元中,使用薄的脂质双层膜来分离单元内部和外部的电荷。表示存储的神经元状态的膜电位通过神经元输入信号的到达而逐渐改变。当膜电位超过特定的电压阈值时,神经元将“发射”,产生称为“动作电位”或“尖峰”的输出信号,然后恢复到其初始状态。这些尖峰通过突触传递给其他神经元,由于神经元活动而改变它们的连接强度(“可塑性”或“突触权重”)。有效的人工神经元的实现对神经形态技术具有根本重要性。大多数人工神经元的先前提议是基于混合模拟/数字VLSI电路,需要复杂的具有大量晶体管的CMOS电路来模拟神经元功能。诸如相变存储器(PCM)单元之类的电阻式存储器单元也被认为是实现神经硬件的合适候选者(参见例如“TheOvonicCognitiveComputer-ANewParadigm(Ovonic认知计算机- ...
【技术保护点】
1.人工神经元装置,包含:连接在输入电路中的电阻式存储单元;其中所述输入电路包括,被配置为接收神经元输入信号的神经元输入以及用于向所述单元提供读取电流的电流源;其中所述输入电路还被配置以响应于定义操作中交替的读取和写入操作阶段的一组控制信号而选择性地可配置,且还被配置以在所述读取阶段期间将所述读取电流施加到所述单元,并且在所述写入阶段期间在接收到所述神经元输入信号时,将用于编程单元电阻的电流提供给所述单元,其中响应于连续的神经元输入信号,单元电阻从第一状态逐渐改变到第二状态;以及输出电路,其包括神经元输出和数字锁存器,所述数字锁存器连接到所述输入电路并且被配置为接收取决于单元电阻的测量信号,所述锁存器被配置为响应于所述读取阶段而操作以锁存取决于所述测量信号的数值,使得如果单元电阻尚未达到所述第二状态则锁存第一值,并且如果单元电阻已经达到所述第二状态则锁存第二值,其中在所述写入阶段期间,如果所述第二值被锁存,所述输出电路被配置为在所述神经元输出处提供神经元输出信号。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.03.21 US 15/075,3141.人工神经元装置,包含:连接在输入电路中的电阻式存储单元;其中所述输入电路包括,被配置为接收神经元输入信号的神经元输入以及用于向所述单元提供读取电流的电流源;其中所述输入电路还被配置以响应于定义操作中交替的读取和写入操作阶段的一组控制信号而选择性地可配置,且还被配置以在所述读取阶段期间将所述读取电流施加到所述单元,并且在所述写入阶段期间在接收到所述神经元输入信号时,将用于编程单元电阻的电流提供给所述单元,其中响应于连续的神经元输入信号,单元电阻从第一状态逐渐改变到第二状态;以及输出电路,其包括神经元输出和数字锁存器,所述数字锁存器连接到所述输入电路并且被配置为接收取决于单元电阻的测量信号,所述锁存器被配置为响应于所述读取阶段而操作以锁存取决于所述测量信号的数值,使得如果单元电阻尚未达到所述第二状态则锁存第一值,并且如果单元电阻已经达到所述第二状态则锁存第二值,其中在所述写入阶段期间,如果所述第二值被锁存,所述输出电路被配置为在所述神经元输出处提供神经元输出信号。2.如权利要求1所述的设备,其中,所述输入电路还被配置为响应于所述神经元输出信号,向所述单元施加重置电流,以将所述单元电阻重置为所述第一状态。3.如权利要求1或2所述的设备,其中所述输出电路包括连接在所述锁存器和所述神经元输出端之间的逻辑门,该逻辑门被配置为响应于所述写入阶段而可操作,以在所述第二值被锁存时提供所述神经元输出信号。4.根据权利要求1至3中任一项所述的设备,其中所述输入电路包括连接在所述单元单元的第一端子和所述电路的参考端子之间的至少一个接入装置,其中所述至少一个访问设备被配置为响应于所述读取阶段和所述神经元输入信号而使电流流过所述单元。5.如权利要求2所述的设备,其中所述输入电路包括连接在所述单元的第一端子和参考端子之间的相应接入装置,其中所述相应接入装置被配置为响应于所述读取阶段、所述神经元输入信号和所述神经元输出信号,使电流流过所述单元。6.如权利要求4所述的设备,其中所述电流源连接到所述单元的第二端子,并且所述输入电路包括连接到...
【专利技术属性】
技术研发人员:E·艾勒夫瑟里奥,L·库尔,A·潘塔兹,A·塞巴斯蒂安,T·图玛,M·斯塔尼萨威尔杰维克,
申请(专利权)人:国际商业机器公司,
类型:发明
国别省市:美国,US
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