基于忆阻器矩阵的权值运算模块制造技术

一种基于忆阻器矩阵的权值运算模块，所述基于忆阻器矩阵的权值运算模块，包括第一忆阻器矩阵、第二忆阻器矩阵和多个差分电路；所述第一忆阻器矩阵与所述第二忆阻器矩阵的结构相同，同为行输出或列输出；所述第一忆阻器和所述第二忆阻器的行与列之间不交叉并通过对应设置的忆阻器耦接；所述差分电路与所述第一忆阻器或第二忆阻器的输出端口的数量相同，且所述第一忆阻器和所述第二忆阻器的同一输出端口分别与对应设置的差分电路的同相输入端和反相输入端耦接。上述的方案，可以利用忆阻器实现权值的负数运算，丰富权值运算的结果。

【技术实现步骤摘要】
基于忆阻器矩阵的权值运算模块
本专利技术属于权值运算
，特别是涉及一种基于忆阻器矩阵的权值运算模块。
技术介绍
权值的概念是人工神经网络的基本概念。一组加权输入允许系统中的每个人工神经元或节点产生相关输出。处理类似系统的人工神经网络的机器学习和人工智能项目的专业人员经常谈论权值作为生物和技术系统的函数。忆阻器基本上适于第四类电路基本原件，用于连接电阻器、电容器和电感器，它们主要在纳米尺度上表现出其独特的性质。从理论上讲，忆阻器是“存储电阻器”的串联，是一种无源电路元件，用于保持两端子元件上电流和电压的时间积分之间的关系。因此，忆阻器电阻根据器件忆阻功能而变化，允许通过微小的读取电荷访问所施加电压的“历史”。单个晶体管只能储存0和1两种数据，想要储存权值需要多个晶体管协同工作，而利用忆阻器的忆阻特性可以使每个忆阻器携带一个特定的权值信息。忆阻器具有体积小、集成度高、功耗低等特点，更易在一个芯片上封装更多的忆阻器，忆阻器有可能能够取代晶体管从而续写摩尔定律。虽然忆阻器的电导值连续变化，且阻态丰富，却仍然难以满足人工神经网络对权值的大量需求。另外，由于电阻值不可能为负值，一般也无法实现负数权值运算。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是如何利用忆阻器实现权值的负数运算，丰富权值运算的结果。为了达到上述目的，本专利技术提供一种基于忆阻器矩阵的权值运算模块，所述基于忆阻器矩阵的权值运算模块，包括第一忆阻器矩阵、第二忆阻器矩阵和多个差分电路；所述第一忆阻器矩阵与所述第二忆阻器矩阵的结构相同，同为行输出或列输出；所述第一忆阻器和所述第二忆阻器的行与列之间不交叉并通过对应设置的忆阻器耦接；所述差分电路与所述第一忆阻器或第二忆阻器的输出端口的数量相同，且所述第一忆阻器和所述第二忆阻器的同一输出端口分别与对应设置的差分电路的同相输入端和反相输入端耦接。可选地，所述第一忆阻器和所述第二忆阻器的行数与输入端口的数量相同，列数与输出端口的数量相同。可选地，所述多个差分电路的结构相同。可选地，所述差分电路包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、运算放大器和电容；所述第一电阻的第一端与所述第二电阻的第一端分别作为所述差分电路的同相输入端和反相输入端；所述第一电阻的第二端分别与所述运算放大器的正向输入端耦接；所述运算放大器的正向输入端还分别与所述第一电容的第一端和所述第四电阻的第一端耦接，所述运算放大器的反向输入端分别与所述第一电容的第二端和所述第四电阻的第二端耦接，并作为所述差分电路的输出端；所述第二电阻的第二端与所述第三电阻的第一端及所述运算放大器的反向输入端耦接，所述第三电阻的第二端接地。可选地，所述第一电阻、第二电阻、第三电阻和第四电阻的电阻值相同。可选地，所述第一电阻、第二电阻、第三电阻和第四电阻的电阻值均为1K欧姆。可选地，所述电容的电容值为0.1uf。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：上述的方案，通过结构相同的第一忆阻器矩阵和第二忆阻器矩阵，及第一忆阻器矩阵和第二忆阻器矩阵的输出端口对应的多个差分电路的设置，且所述第一忆阻器和所述第二忆阻器的行与列之间不交叉并通过对应设置的忆阻器耦接；所述差分电路与所述第一忆阻器或第二忆阻器的输出端口的数量相同，且所述第一忆阻器和所述第二忆阻器的同一输出端口分别与对应设置的差分电路的同相输入端和反相输入端耦接，可以在忆阻器导态有限的条件下提供更丰富的权值，并实现权值的负数运算。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1示出了本专利技术实施例中的一种基于忆阻器矩阵的权值运算模块的框架结构示意图；图2示出了本专利技术实施例中的差分电路的结构示意图；图3示出了本专利技术实施例中的一种第一忆阻器矩阵和第二忆阻器矩阵的结构示意图；图4示出了本专利技术实施例中的另一种基于忆阻器矩阵的权值运算模块的结构示意图。具体实施方式下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。本专利技术实施例中有关方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后等)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。如
技术介绍
所述，现有技术基于计算机视觉的手势识别技术，由于受到肤色、光照、姿态等条件的影响，存在着手势识别结果不准确，且成本较高的问题。本专利技术的技术方案通过采用FDC2214数字传感器对预设有效区域内的电容数据进行数据，并将采集到的电容数据发送给所述单片机，由于FDC2214数字传感器具有低功耗、低成本且分辨率高的优点，且其传感应用灵敏度不受噪声环境的影响，故可以在高噪声环境中也能维持性能不变，提高手势识别的准确性，并降低成本。为使本专利技术的上述目的、特征和有益效果能够更为明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施例做详细的说明。图1示出了本专利技术实施例中的一种基于忆阻器矩阵的权值运算模块的框架结构示意图。参见图1，本专利技术实施例中的一种基于忆阻器矩阵的权值运算模块，可以包括第一忆阻器矩阵11、第二忆阻器矩阵12和多个差分电路131～13n。其中，n为第一忆阻器矩阵11、第二忆阻器矩阵12的输出端口的数量。其中，第一忆阻器矩阵11与第二忆阻器矩阵12的结构相同，同为行输出列输入或行输入列输出；第一忆阻器11和第二忆阻器12的行与列之间不交叉并通过对应设置的忆阻器14耦接；在本专利技术一实施例中，第一忆阻器矩阵11与第二忆阻器矩阵12同为行输入列输出，即第一忆阻器11和第二忆阻器12的行数与输入端口的数量相同，列数与输出端口的数量相同。差分电路131～13n的数量与第一忆阻器11或第二忆阻器12的输出端口的数量相同，且第一忆阻器11和第二忆阻器12的同一输出端口Chi(1≥i≥n)分别与对应设置的差分电路13i的同相输入端和反相输入端耦接。在具体实施中，多个差分电路131～13n的结构可以相同。参见图2，在本专利技术一实施例中，每个差分电路分别包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、运算放大器A和电容C。其中，第一电阻R1的第一端与第一电阻R2的第一端分别作为差分电路的同相输入端和反相输入端；第一电阻R1的第二端分别与运算放大器A的正向输入端耦接；运算放大器A的正向输入端还分别与第一电容C的第一端和第一电阻R4的第一端耦接，运算放大器A的反向输入端分别与第一电容C的第二端和第一电阻R4的第二端耦接，并作为差分电路的输出端；第一电阻R2的第二端与第一电阻R3的第一端及运算放大器A的反向输入端耦接，第一电阻R3的第二端接地。在具体实施中，第一电阻R1、第一电阻R2、第一电阻R3和第一电阻R4的电阻值相同。在本专利技术一实施例中，第一电阻R1、第一电阻R2、第一电阻R3和第一电阻R4的电阻值均为1K欧姆。在本专利技术另一实施例中，运算放大器A采本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于忆阻器矩阵的权值运算模块，其特征在于，包括第一忆阻器矩阵、第二忆阻器矩阵和多个差分电路；所述第一忆阻器矩阵与所述第二忆阻器矩阵的结构相同，同为行输出或列输出；所述第一忆阻器和所述第二忆阻器的行与列之间不交叉并通过对应设置的忆阻器耦接；所述差分电路与所述第一忆阻器或第二忆阻器的输出端口的数量相同，且所述第一忆阻器和所述第二忆阻器的同一输出端口分别与对应设置的差分电路的同相输入端和反相输入端耦接。

【技术特征摘要】
1.一种基于忆阻器矩阵的权值运算模块，其特征在于，包括第一忆阻器矩阵、第二忆阻器矩阵和多个差分电路；所述第一忆阻器矩阵与所述第二忆阻器矩阵的结构相同，同为行输出或列输出；所述第一忆阻器和所述第二忆阻器的行与列之间不交叉并通过对应设置的忆阻器耦接；所述差分电路与所述第一忆阻器或第二忆阻器的输出端口的数量相同，且所述第一忆阻器和所述第二忆阻器的同一输出端口分别与对应设置的差分电路的同相输入端和反相输入端耦接。2.根据权利要求1所述的基于忆阻器矩阵的权值运算模块，其特征在于，所述第一忆阻器和所述第二忆阻器的行数与输入端口的数量相同，列数与输出端口的数量相同。3.根据权利要求1所述的基于忆阻器矩阵的权值运算模块，其特征在于，所述多个差分电路的结构相同。4.根据权利要求3所述的基于忆阻器矩阵的权值运算模块，其特征在于，所述差分电路包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、运算放大器和电...

【专利技术属性】
技术研发人员：王钰琪，徐威，陈义豪，梁定康，童祎，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32