具有多位神经形态操作的神经形态方法和设备技术

一种配置为处理多位神经形态操作的神经形态设备，包括单个轴突电路、单个突触电路、单个神经元电路和控制器。单个轴突电路配置为接收n位轴突的第i位作为第一输入。单个突触电路配置为存储m位突触权重的第j位作为第二输入，并输出第一输入和第二输入之间的突触操作值。单个神经元电路配置为基于输出的突触操作值获得n位轴突和m位突触权重之间的多位神经形态操作结果的每个位值。控制器配置为分别确定对于不同时间段的每个时间段要顺序地分配给单个轴突电路和单个突触电路的第i位和第j位。

【技术实现步骤摘要】
具有多位神经形态操作的神经形态方法和设备
本公开涉及具有多位神经形态(neuromorphic)操作的神经形态方法和设备。
技术介绍
神经形态处理器是包括神经元(neuron)电路和突触(synapse)电路的专用的计算硬件处理器。仅作为示例，神经元电路可以例如以分层方式相对于神经元电路的其他激活或者处理结果(或者相应信号)，生成激活或者处理结果，或者与这种激活或者处理结果对应的信号，以生成总体结果。突触电路可以配置为提供神经元电路的节点或者处理装置(例如，处理单元)之间的连接。这种神经形态处理器，作为非限定示例，可以用于驱动各种神经网络，比如卷积神经网络(CNN)、递归神经网络(RNN)和前馈神经网络(FNN)，且作为非限定示例，比如也可以用于数据分类或者图像识别的领域。
技术实现思路
提供该
技术实现思路
以介绍简化形式的概念的选择，所述概念以下在具体实施方式中进一步描述。该
技术实现思路
不意在标识所要求的主题的关键特征或者必要特征，且其也不意在用作确定所要求的主题的范围的辅助。在一个总的方面中，神经形态设备配置为处理多位神经形态操作，该神经形态设备包括单个轴突电路、单个突触电路、单个神经元电路和控制器。单个轴突电路配置为接收n位轴突的第i位作为第一输入。单个突触电路配置为存储m位突触权重的第j位作为第二输入，并输出第一输入和第二输入之间的突触操作值。单个神经元电路配置为基于输出的突触操作值获得n位轴突和m位突触权重之间的多位神经形态操作结果的每个位值。控制器配置为分别确定对于不同时间段的每个时间段要顺序地分配给单个轴突电路和单个突触电路的第i位和第j位，从低位值到高位值获得多位神经形态操作结果，其中，n和m每个都是自然数，i是在1和n之间的自然数，且j是在1和m之间的自然数。控制器可以进一步配置为映射i和j，以使得对于不同时间段不同地组合第i位和第j位。控制器可以进一步配置为以增长的位值次序顺序地改变第i位和第j位的i和j的值。第i位和第j位的组合的总数可以对应于通过将n乘以m获得的值。单个轴突电路和单个突触电路每个可以对于不同时间段处理单个位值。单个神经元电路可以包括配置为对于不同时间段使用从单个神经元电路输出的突触操作值执行加法运算的单个加法器。单个神经元电路可以配置为使用单个加法器执行加法运算以获得多位神经形态操作结果的每个位值，该加法运算使用预设初始值、在不同时间段的先前时间段从单个突触电路输出的突触操作值、在不同时间段的当前时间段从单个突触电路输出的突触操作值、在不同时间段的先前时间段由单个加法器处理的加法值和在不同时间段的先前时间段由单个加法器确定的进位值中的至少一个作为输入。从单个加法器输出的加法值和进位值中的至少一个可以对应于多位神经形态操作结果的各位中的一个的值。可以重新使用单个加法器以在获得指示多位神经形态操作结果的各位中的一个的值之后获得多位神经形态操作结果的各位中的另一个的值。单个加法器可以进一步配置为通过接收与用于获得多位神经形态操作结果的中间乘积之间的相同的位位置对应的突触操作值作为输入，来执行加法运算。控制器可以进一步配置为确定要在每个时间段分配的第一输入和第二输入，以使得由单个神经元电路从最低有效位(LSB)的值到最高有效位(MSB)的值顺序地获得指示多位神经形态操作结果的各位。单个神经元电路可以进一步配置为在接收到多位神经形态操作结果的每个位时通过比较多位神经形态操作结果与预设阈值确定是否输出尖峰。在另一总的方面中，多位神经形态操作方法包括：确定对于不同时间段的每个时间段要顺序地分配给单个轴突电路的n位轴突的第i位作为第一输入；确定对于不同时间段的每个要分配给单个突触电路的m位突触权重的第j位作为第二输入；从单个轴突电路接收所确定的第一输入；在单个突触电路中存储所确定的第二输入和输出作为第一输入和第二输入之间的函数的突触操作值；和通过单个神经元电路，基于输出的突触操作值获得n位轴突和m位突触权重之间的多位神经形态操作结果的每个位值。对于不同时间段确定第一输入和第二输入，直到从低位值到高位值顺序地获得多位神经形态操作结果。n和m每个都是自然数，i是在1和n之间的自然数，且j是在1和m之间的自然数。可以确定i和j以使得对于不同时间段的每个时间段不同地组合第i位和第j位。可以以增长的位值次序顺序地改变第i位的i和第j位的j的值。第i位和第j位的组合的总数可以对应于通过将n乘以m获得的值。获得可以包括基于单个加法器使用在不同时间从单个神经元电路输出的突触操作值的加法运算获得每个位值。获得可以包括使用单个加法器执行加法运算以获得多位神经形态操作结果的每个位值，该加法运算使用预设初始值、在不同时间段的先前时间段从单个突触电路输出的突触操作值、在不同时间段的当前时间段从单个突触电路输出的突触操作值、在不同时间段的先前时间段由单个加法器处理的加法值和在不同时间段的先前时间段由单个加法器确定的进位值中的至少一个作为输入。从单个加法器输出的加法值和进位值中的至少一个可以对应于指示多位神经形态操作结果的各位中的一个的值。获得步骤可以包括在获得指示多位神经形态操作结果的各位中的一个的值之后获得指示多位神经形态操作结果的另一个的值。获得步骤可以进一步包括通过接收与用于获得多位神经形态操作结果的中间乘积之间的相同的位位置对应的突触操作值作为单个加法器的输入，来执行加法运算。可以确定要在不同时间段的每个时间段分配的第一输入和第二输入，以使得由单个神经元电路从最低有效位(LSB)的值到最高有效位(MSB)的值顺序地获得指示多位神经形态操作结果的各位。该方法可以进一步包括：通过单个神经元电路，在接收到多位神经形态操作结果的每个位时通过比较多位神经形态操作结果与预设阈值确定是否输出尖峰。在其上记录有程序的非瞬时计算机可读记录介质，当由计算机执行时执行该程序时，执行根据本公开的一方面的方法。在另一总的方面中，神经形态处理器包括控制器。控制器配置为对于各时间段的每个时间段，顺序地确定分配给单个轴突电路的n位中的一位；确定分配给单个突触电路的m位中的一位，单个突触电路配置为输出作为n位中的一位和m位中的一位的函数的突触操作值；和基于单个神经元电路的输出的突触操作值的、在n位中的一位和m位中的一位之间的多位神经形态操作结果的每个位值中的一个。控制器以字节次序对于n位和m位的各时间段的每个时间段累加多位神经形态操作结果，且n和m每个都是自然数。n位和m位可以存储在外部存储器中。神经形态芯片可以包括神经形态处理器。神经形态芯片可以进一步包括外部存储器。单个神经元电路可以包括单个加法器和比较器。单个加法器可以配置为在各时间段的第一时间段期间接收作为被加数的初始值、作为加数的突触操作值、和作为前进位值的初始值。单个加法器可以配置为执行加法运算以输出加法值和进位值，其中，加法值对应于多位神经形态操作结果的最低有效本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种配置为处理多位神经形态操作的神经形态设备，所述神经形态设备包括：/n单个轴突电路，配置为接收n位轴突的第i位作为第一输入；/n单个突触电路，配置为存储m位突触权重的第j位作为第二输入，和输出第一输入和第二输入之间的突触操作值；/n单个神经元电路，配置为基于输出的突触操作值，获得n位轴突和m位突触权重之间的多位神经形态操作结果的每个位值；和/n控制器，配置为分别确定对于不同时间段的每个时间段要顺序地分配给单个轴突电路和单个突触电路的第i位和第j位，以从低位值到高位值获得多位神经形态操作结果，/n其中，n和m每个都是自然数，i是在1和n之间的自然数，且j是在1和m之间的自然数。/n

【技术特征摘要】
20180903 KR 10-2018-01047361.一种配置为处理多位神经形态操作的神经形态设备，所述神经形态设备包括：
单个轴突电路，配置为接收n位轴突的第i位作为第一输入；
单个突触电路，配置为存储m位突触权重的第j位作为第二输入，和输出第一输入和第二输入之间的突触操作值；
单个神经元电路，配置为基于输出的突触操作值，获得n位轴突和m位突触权重之间的多位神经形态操作结果的每个位值；和
控制器，配置为分别确定对于不同时间段的每个时间段要顺序地分配给单个轴突电路和单个突触电路的第i位和第j位，以从低位值到高位值获得多位神经形态操作结果，
其中，n和m每个都是自然数，i是在1和n之间的自然数，且j是在1和m之间的自然数。


2.如权利要求1所述的神经形态设备，其中，所述控制器进一步配置为映射i和j，以使得对于不同时间段不同地组合第i位和第j位。


3.如权利要求2所述的神经形态设备，其中，所述控制器进一步配置为以增长的位值次序顺序地改变第i位和第j位的i和j的值。


4.如权利要求2所述的神经形态设备，其中，第i位和第j位的组合的总数对应于通过将n乘以m获得的值。


5.如权利要求1所述的神经形态设备，其中，所述单个轴突电路和所述单个突触电路每个对于不同时间段处理单个位值。


6.如权利要求1所述的神经形态设备，其中，所述单个神经元电路包括单个加法器，所述单个加法器配置为使用对于不同时间段从单个突触电路输出的突触操作值执行加法运算。


7.如权利要求6所述的神经形态设备，其中，所述单个神经元电路配置为使用单个加法器执行加法运算以获得多位神经形态操作结果的每个位值，所述加法运算使用以下的至少一个作为输入：预设初始值、在不同时间段的先前时间段从单个突触电路输出的突触操作值、在不同时间段的当前时间段从单个突触电路输出的突触操作值、在不同时间段的先前时间段由单个加法器处理的加法值、和在不同时间段的先前时间段由单个加法器确定的进位值。


8.如权利要求6所述的神经形态设备，其中，从单个加法器输出的加法值和进位值中的至少一个对应于多位神经形态操作结果的各位中的一个的值。


9.如权利要求6所述的神经形态设备，其中，重新使用所述单个加法器以在获得多位神经形态操作结果的各位中的一个的值之后获得多位神经形态操作结果的各位中的另一个的值。


10.如权利要求6所述的神经形态设备，其中，所述单个加法器进一步配置为通过接收与用于获得多位神经形态操作结果的中间乘积之间的相同的位位置对应的突触操作值作为输入，来执行加法运算。


11.如权利要求1所述的神经形态设备，其中，所述控制器进一步配置为确定要在每个时间段分配的第一输入和第二输入，以使得由单个神经元电路从最低有效位(LSB)的值到最高有效位(MSB)的值顺序地获得指示多位神经形态操作结果的各位。


12.如权利要求1所述的神经形态设备，其中，所述单个神经元电路进一步配置为在接收到多位神经形态操作结果的每个位时通过比较多位神经形态操作结果与预设阈值来确定是否输出尖峰。


13.一种多位神经形态操作方法，包括：
确定对于不同时间段的每个时间段要顺序地分配给单个轴突电路的n位轴突的第i位作为第一输入；
确定对于不同时间段的每个要分配给单个突触电路的m位突触权重的第j位作为第二输入；
从单个轴突电路接收所确定的第一输入；
在单个突触电路中存储所确定的第二输入并输出作为第一输入和第二输入之间的函数的突触操作值；和
通过单个神经元电路，基于输出的突触操作值获得n位轴突和m位突触权重之间的多位神经形态操作结果的每个位值，
其中，对于不同时间段确定第一输入和第二输入，直到从低位值到高位值顺序地获得多位神经形态操作结果，和
其中，n和m每个都是自然数，i是在1和n之间的自然数，且j是在1和m之间的自然数。


14.如权利要求13所述的方法，其中，确定i和j以使得对于不同时间段的每个时间段不同地组合第i位和第j位。


15.如权利要求14所述的方法，其中，以增长的位值次序顺序地改变第i位的i和第j位的j的值。


16.如权利要求14所述的方法，其中，第i位和第j位的组合的总数对应于通过将n乘以m获得的值。


17.如权利要求13所述的方法，其中，所述获得包括基于单个加法器使用对于不同时间段从单个突触电路输出的突触操作值的加法运算获得每个位值。


18.如权利要求17所述的方法，其中，所述获得包括使用单个加法器执行加法运算以获得多位神经形态操作结果的每个位值，所述加法运算使用以下的至少一个作为输入：预设初始值、在不同时间段的先前时间段从单个突触电路输出的突触操作值、在不同时间段的当前时间段从单个突触电路输出的突触操作值、在不同时间段的先前时间段由单个加法器处理的加法值、和在不同时间段的先前时间段由单个加法器确定的进位值...

【专利技术属性】
技术研发人员：金成浩，金载兴，李载昊，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国;KR