电路结构、人工神经网络及用电路结构模拟突触的方法技术

一种电路结构、人工神经网络及用电路结构模拟突触的方法，该电路结构，包括：多个电路单元，包括至少一个参考电路单元和至少一个执行电路单元，其中，所述参考电路单元包括参考电阻，所述参考电阻的第一端与至少一条第一信号线电连接，所述参考电阻的第二端与至少一条第二信号线电连接，所述执行电路单元包括阻变器件，所述阻变器件的第一端与至少一条第三信号线电连接，所述阻变器件的第二端与至少一条第四信号线电连接；所述参考电路单元和所述执行电路单元彼此对应，构成差值结构。该电路结构利用忆阻器的单边渐变特性实现了模拟突触抑制性和兴奋性的对称操作。

【技术实现步骤摘要】

本公开的实施例涉及一种电路结构、人工神经网络及用电路结构模拟突触的方法。
技术介绍
类脑计算体系在速度、功耗以及处理复杂任务方面被认为是最具有发展潜力的方向之一。要构建类脑计算体系就需要有能够模拟人脑中神经元和突触的电子器件。由于这些电子器件在整个计算架构中数量极大，这些电子器件除了能够实现模拟神经元和突触的功能外，还要具有小面积、低功耗以及高速等性能。人工神经网络是一种模拟大脑神经元通过突触相互联接的计算系统，可以进行信息处理，广泛应用于图像识别、数据分析等领域。
技术实现思路
本公开的实施例提供一种电路结构，包括：多个电路单元，包括至少一个参考电路单元和至少一个执行电路单元，其中，所述参考电路单元包括参考电阻，所述参考电阻的第一端与至少一条第一信号线电连接，所述参考电阻的第二端与至少一条第二信号线电连接，所述执行电路单元包括阻变器件，所述阻变器件的第一端与至少一条第三信号线电连接，所述阻变器件的第二端与至少一条第四信号线电连接；所述参考电路单元和所述执行电路单元彼此对应，构成差值结构。例如，在本公开实施例提供的电路结构中，所述第一信号线与所述第三信号线相同，所述第二信号线与所述第四信号线相同。例如，在本公开实施例提供的电路结构中，所述多个电路单元包括多个参考电路单元和多个执行电路单元，所述参考电路单元和所述执行电路单元呈矩阵排布，所述执行电路单元每个对应一个参考电路单元，且与该一个参考电路单元构成差值结构。例如，本公开实施例提供的电路结构，还包括差值模块，其被配置为对所述差值结构中彼此对应的所述参考电路单元中参考电阻的阻值和所述执行电路单元中阻变器件的阻值作差值处理。例如，在本公开实施例提供的电路结构中，所述执行电路单元与所述参考电路单元一一对应。例如，在本公开实施例提供的电路结构中，所述执行电路单元与所述参考电路单元在所述第一信号线的方向上交替设置，任一条所述第二信号线只连接执行电路单元或只连接参考电路单元。例如，在本公开实施例提供的电路结构中，所述参考电路单元包括第一参考电路单元和第二参考电路单元，所述第一参考电路单元对应于第一状态的所述执行电路单元，所述第二参考电路单元对应于第二状态的所述执行电路单元。例如，在本公开实施例提供的电路结构中，有且只有一条所述第二信号线连接所述第一参考电路单元，有且只有一条所述第二信号线连接所述第二参考电路单元。例如，在本公开实施例提供的电路结构中，所述第一参考电路单元包括第一阻值的所述第一参考电阻，所述第二参考电路单元包括第二阻值的所述第二参考电阻。例如，在本公开实施例提供的电路结构中，所述第一阻值的范围为1-10千欧，所述第二阻值的范围为10-100兆欧。例如，在本公开实施例提供的电路结构中，有且只有一条所述第二信号线连接并且只连接所述参考电路单元。例如，在本公开实施例提供的电路结构中，所述参考电阻包括阻变器件。例如，在本公开实施例提供的电路结构中，所述阻变器件包括忆阻器。例如，在本公开实施例提供的电路结构中，所述阻变器件包括忆阻器。本公开的实施例还提供一种人工神经网络，包括本公开任一实施例所述的电路结构。例如，本公开实施例提供的人工神经网络，还包括驱动器，所述驱动器被配置为通过第一信号线和第二信号线向多个电路单元施加信号。例如，在本公开实施例提供的人工神经网络中，所述信号为正向脉冲信号或反向脉冲信号。例如，在本公开实施例提供的人工神经网络中，所述第一状态的所述执行电路单元为模拟突触兴奋性的执行电路单元，所述第二状态的执行电路单元为模拟突触抑制性的执行电路单元。本公开的实施例还提供一种用电路结构模拟突触的方法，其中，所述电路结构包括：多个电路单元，包括至少一个参考电路单元和至少一个执行电路单元，其中，所述参考电路单元包括参考电阻，所述参考电阻的第一端与至少一条第一信号线电连接，所述参考电阻的第二端与至少一条第二信号线电连接，所述执行电路单元包括阻变器件，所述阻变器件的第一端与至少一条第三信号线电连接，所述阻变器件的第二端与至少一条第四信号线电连接；所述参考电路单元和所述执行电路单元彼此对应，构成差值结构，所述模拟突触的方法包括：对差值结构中彼此对应的执行电路单元中阻变器件的阻值与参考电路单元中参考电阻的阻值作差值处理，以获取突触的权值。例如，在本公开实施例提供的用电路结构模拟突触的方法中，所述差值处理包括：用所述执行电路单元中所述阻变器件的阻值减去所述参考电路单元中所述参考电阻的阻值；或用所述参考电路单元中所述参考电阻的阻值减去所述执行电路单元中所述阻变器件的阻值。例如，在本公开实施例提供的用电路结构模拟突触的方法中，还包括：改变所述执行电路单元中所述阻变器件的阻值。例如，在本公开实施例提供的用电路结构模拟突触的方法中，利用驱动器通过所述第一信号线和所述第二信号线向所述执行电路单元施加脉冲信号改变所述执行电路单元中所述阻变器件的阻值。例如，在本公开实施例提供的用电路结构模拟突触的方法中，所述参考电路单元包括第一参考电路单元和第二参考电路单元，所述第一参考电路单元对应于模拟突触兴奋性的所述执行电路单元，所述第二参考电路单元对应于模拟突触抑制性的所述执行电路单元，所述第一参考电路单元包括第一参考电阻，所述第二参考电路单元包括第二参考电阻，所述方法还包括：设置所述第一参考电阻的阻值为第一阻值，设置所述第二参考电阻的阻值为第二阻值。例如，在本公开实施例提供的用电路结构模拟突触的方法中，所述第一阻值的范围为1-10千欧，所述第二阻值的范围为10-100兆欧。例如，在本公开实施例提供的用电路结构模拟突触的方法中，利用驱动
器通过所述第一信号线和所述第二信号线向所述第一参考电路单元施加脉冲信号设置所述第一参考电阻的阻值；以及利用驱动器通过所述第一信号线和所述第二信号线向所述第二参考电路单元施加脉冲信号设置所述第二参考电阻的阻值。附图说明为了更清楚地说明本公开实施例的技术方案，下面将对实施例或相关技术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涉及本公开的一些实施例，并非对本公开的限制。图1是本公开实施例提供的一种电路结构的示意图之一；图2是本公开实施例提供的一种差值模块140的示意图；图3是本公开实施例提供的一种电路结构的示意图之二；图4是本公开实施例提供的一种电路结构的示意图之三；图5是本公开实施例提供的一种电路结构的示意图之四；图6是本公开实施例提供的一种人工神经网络的组成框图；以及图7是本公开实施例提供的一种用电路结构模拟突触的方法的流程图。具体实施方式下面将结合附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述参考在附图中示出并在以下描述中详述的非限制性示例实施例，更加全面地说明本公开的示例实施例和它们的多种特征及有利细节。应注意的是，图中示出的特征不是必须按照比例绘制。本公开省略了已知材料、组件和工艺技术的描述，从而不使本公开的示例实施例模糊。所给出的示例仅旨在有利于理解本公开示例实施例的实施，以及进一步使本领域技术人员能够实施示例实施例。因而，这些示例不应被理解为对本公开的实施例的范围的限制。除非另外特别定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电路结构，包括：多个电路单元，包括至少一个参考电路单元和至少一个执行电路单元，其中，所述参考电路单元包括参考电阻，所述参考电阻的第一端与至少一条第一信号线电连接，所述参考电阻的第二端与至少一条第二信号线电连接，所述执行电路单元包括阻变器件，所述阻变器件的第一端与至少一条第三信号线电连接，所述阻变器件的第二端与至少一条第四信号线电连接；所述参考电路单元和所述执行电路单元彼此对应，构成差值结构。

【技术特征摘要】
1.一种电路结构，包括：多个电路单元，包括至少一个参考电路单元和至少一个执行电路单元，其中，所述参考电路单元包括参考电阻，所述参考电阻的第一端与至少一条第一信号线电连接，所述参考电阻的第二端与至少一条第二信号线电连接，所述执行电路单元包括阻变器件，所述阻变器件的第一端与至少一条第三信号线电连接，所述阻变器件的第二端与至少一条第四信号线电连接；所述参考电路单元和所述执行电路单元彼此对应，构成差值结构。2.根据权利要求1所述的电路结构，其中，所述第一信号线与所述第三信号线相同，所述第二信号线与所述第四信号线相同。3.根据权利要求1所述的电路结构，其中，所述多个电路单元包括多个参考电路单元和多个执行电路单元，所述参考电路单元和所述执行电路单元呈矩阵排布，所述执行电路单元每个对应一个参考电路单元，且与该一个参考电路单元构成差值结构。4.根据权利要求1-3任一项所述的电路结构，还包括差值模块，其被配置为对所述差值结构中彼此对应的所述参考电路单元中参考电阻的阻值和所述执行电路单元中阻变器...

【专利技术属性】
技术研发人员：李辛毅，吴华强，伍冬，高滨，钱鹤，吴威，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11