将突触器件的权重的不对称性最小化的脉冲驱动装置及其方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及将在硬件神经网络中的长时程增强(Long‑Term Potentiation，LTP)与长时程抑制(Long‑Term Depression，LTD)之间的不对称性的影像最小化的脉冲驱动装置及其方法，通过分离执行第一运算和第二运算来将长时程增强程序与长时程抑制程序之间的不对称性最小化，上述第一运算仅执行长时程增强程序，上述第二运算执行长时程增强程序及长时程抑制程序，从而可提高实际结果的相同率。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】将突触器件的权重的不对称性最小化的脉冲驱动装置及其方法
本专利技术涉及将突触器件的权重的不对称性最小化的脉冲驱动装置及其方法，更详细地，涉及使将在硬件神经网络中的长时程增强(LTP，Long-TermPotentiation)与长时程抑制(LTD，Long-TermDepression)之间的不对称性的影像最小化的技术。
技术介绍
通常，硬件神经网络中的长时程增强与长时程抑制之间的非对称性行为问题一直存在。根据对上述问题的现有的各种研究，相变材料(phase-changematerial；PCM)器件的电导在长时程增强程序中逐渐增加或在长时程抑制程序急剧减少。例如，在提供包含长时程增强噪声及长时程抑制噪声的各个训练模式的情况下，具有在多个学习阶段(learningepoch)之后去除长时程增强噪声的影响或难以去除长时程抑制噪声的影响的局限。并且，通常，突触在任一模式经历长时程增强程序，在其他模式经历长时程抑制程序。因此，优选地，中间权重值(weighting)的突触通过经历相同数量的长时程增强程序及长时程抑制程序来维持权重值，但是，实质上由于长时程增强程序与长时程抑制程序之间的不对称性，具有权重值大大减少的局限。在现有的申请专利韩国公开专利第10-2015-0034900号涉及连接神经元电路的突触电路、构成神经形态电路的单位单元体及神经形态电路的技术，公开为了提高对称性而包括执行长时程增强的第一忆阻器及执行长时程抑制的第二忆阻器的技术。但是，在韩国公开专利第10-2015-0034900号公开在以并联结构连接的两个忆阻器分别驱动长时程增强程序及长时程抑制程序的互不相同的程序的结构，因此，使长时程抑制噪声的概率最小化时受限。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本专利技术的目的在于，提供如下的技术，即，以对在突触权重计入的计数与突触周期的比较结果为基础，提供负脉冲(negativepulse)或正脉冲(positivepulse)，通过执行以互不相同的脉冲方法为基础的运算来将长时程抑制噪声的概率最小化。并且，本专利技术的目的在于，提供如下的技术，即，通过分离执行第一运算和第二运算来将长时程增强程序与长时程抑制程序之间的不对称性最小化，上述第一运算仅执行长时程增强程序，上述第二运算执行长时程增强程序及长时程抑制程序，从而可提高实际结果的相同率。(二)技术方案根据本专利技术的实施例，提供一种将长时程增强与长时程抑制之间的不对称性最小化的装置，包括：模式训练部，利用连接分层构成的神经元节点(neuronnodes)的突触权重(synapticweight)来将电信号模式化；判断部，对在上述突触权重计入(counting)的计数(counternumber)与突触周期(epoch)进行比较；第一运算部，以比较结果为基础，在上述计数与上述突触周期不相同的情况下，执行与模式化的上述突触有关的长时程增强程序；以及第二运算部，以比较结果为基础，在上述计数与上述突触周期相同的情况下，执行与模式化的上述突触有关的上述长时程增强程序及长时程抑制程序。上述判断部可判断在上述突触权重计入的上述计数(例如，n)y与上述突触周期(例如，m)是否相同。在上述计数与上述突触周期相同的情况下，上述第一运算部提供负脉冲，可执行用于突触的相关性(correlating)的上述长时程增强程序。上述第一运算部可通过执行上述长时程增强程序来增加长时程增强突触权重的平均变化。上述长时程增强突触权重通过与结晶阈值(crystallizingthreshold，Vc)有关的电位差而增加，长时程抑制突触权重可维持低于上述结晶阈值的电位差。在上述第一运算部进行工作之后，上述判断部可反复判断在上述突触权重计入的计数(例如，n+1)与上述突触周期(例如，m)是否相同。在上述计数与上述突触周期相同的情况下，上述第二运算部提供正脉冲，可执行与相关的(correlated)突触有关的上述长时程增强程序及上述长时程抑制程序。上述第二运算部通过执行上述长时程增强程序来增加长时程增强突触权重的平均变化，可通过执行上述长时程抑制程序来减少长时程抑制突触权重的平均变化。上述长时程增强突触权重通过结晶阈值与熔融阈值(meltingthreshold，Vm)之间的电位差而增加，上述长时程抑制突触权重可通过与上述熔融阈值有关的电位差而减少。在将在上述突触权重计入的上述计数初始化之后，上述第二运算部可执行上述长时程增强程序及上述长时程抑制程序。本专利技术实施例的将长时程增强与长时程抑制之间的不对称性最小化的装置的动作方法包括：利用连接分层构成的神经元节点的突触权重来将电信号模式化的步骤；在上述突触权重计入计数的步骤；对所计入的上述计数与突触周期进行比较的步骤；以及以比较结果为基础来执行与模式化的上述突触有关的第一运算或第二运算的步骤。在执行第一运算或第二运算的上述步骤中，以比较结果为基础，在上述计数与上述突触周期不相同的情况下，可执行上述第一运算，上述第一运算为与模式化的上述突触有关的长时程增强程序。在上述计入计数的步骤中，在上述第一运算的工作之后，计入上述突触权重，在对所计入的上述计数与突触周期进行比较的步骤中，可反复判断在突触权重计入的计数(例如，n+1)与上述突触周期(例如，m)是否相同。在执行第一运算或第二运算的上述步骤中，以比较结果为基础，在上述计数与上述突触周期相同的情况下，可执行上述第二运算，上述第二运算为与模式化的上述突触有关的长时程增强程序及长时程抑制程序。(三)有益效果根据本专利技术的实施例，以在突触权重计入的计数与突触周期的比较结果为基础，提供负脉冲或正脉冲，可通过执行以互不相同的脉冲方法为基础的运算来将长时程抑制噪声的概率最小化。并且，根据本专利技术的实施例，可通过分离执行第一运算和第二运算来将长时程增强程序与长时程抑制程序之间的不对称性最小化，上述第一运算仅执行长时程增强程序，上述第二运算执行长时程增强程序及长时程抑制程序，从而可提高实际结果的相同率。并且，根据本专利技术的实施例，即使具有模式噪声，也可长时间维持神经网，输出结果与实际结果(或完全相同)相近。附图说明图1为示出将在本专利技术实施例的突触器件中的不对称性最小化的脉冲驱动装置的结构的框图。图2为示出本专利技术实施例的将突触器件的不对称性最小化的脉冲驱动方法的算法的流程图。图3示出本专利技术实施例的电路的例。图4示出本专利技术实施例的脉冲效果的例。图5为示出与输出结果及实际结果有关的结果的图像。图6及图7示出在互不相同的噪声比例中的实验结果。图8及图9为示出本专利技术实施例的统计分析结果的曲线图。具体实施方式以下，参照附图详细说明本专利技术的实施例。但是，本专利技术并不限定或局限于实施例。并且，在各个附图揭示的相同的附图标记表示相同的部件。并且，在本说明书使用的术语(termino本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种将在突触器件中的不对称性最小化的脉冲驱动装置，用于将长时程增强与长时程抑制之间的不对称性最小化，其特征在于，包括：/n模式训练部，利用连接分层构成的神经元节点的突触权重来将电信号模式化；/n判断部，对在所述突触权重计入的计数与突触周期进行比较；/n第一运算部，以比较结果为基础，在所述计数与所述突触周期不相同的情况下，执行与模式化的所述突触有关的长时程增强程序；以及/n第二运算部，以比较结果为基础，在所述计数与所述突触周期相同的情况下，执行与模式化的所述突触有关的所述长时程增强程序及长时程抑制程序。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171115 KR 10-2017-01520981.一种将在突触器件中的不对称性最小化的脉冲驱动装置，用于将长时程增强与长时程抑制之间的不对称性最小化，其特征在于，包括：
模式训练部，利用连接分层构成的神经元节点的突触权重来将电信号模式化；
判断部，对在所述突触权重计入的计数与突触周期进行比较；
第一运算部，以比较结果为基础，在所述计数与所述突触周期不相同的情况下，执行与模式化的所述突触有关的长时程增强程序；以及
第二运算部，以比较结果为基础，在所述计数与所述突触周期相同的情况下，执行与模式化的所述突触有关的所述长时程增强程序及长时程抑制程序。


2.根据权利要求1所述的将在突触器件中的不对称性最小化的脉冲驱动装置，其特征在于，
所述判断部判断在所述突触权重计入的所述计数与所述突触周期是否相同，例如，所述计数为n，所述突触周期为m。


3.根据权利要求2所述的将在突触器件中的不对称性最小化的脉冲驱动装置，其特征在于，
在所述计数与所述突触周期不相同的情况下，所述第一运算部提供负脉冲，执行用于突触的相关性的所述长时程增强程序。


4.根据权利要求3所述的将在突触器件中的不对称性最小化的脉冲驱动装置，其特征在于，
所述第一运算部通过执行所述长时程增强程序来增加长时程增强突触权重的平均变化。


5.根据权利要求4所述的将在突触器件中的不对称性最小化的脉冲驱动装置，其特征在于，
所述长时程增强突触权重通过与结晶阈值有关的电位差而增加，长时程抑制突触权重维持低于所述结晶阈值的电位差。


6.根据权利要求5所述的将在突触器件中的不对称性最小化的脉冲驱动装置，其特征在于，
在所述第一运算部进行工作之后，所述判断部反复判断在所述突触权重计入的计数与所述突触周期是否相同，例如，所述计数为n+1，所述突触周期为m。


7.根据权利要求2所述的将在突触器件中的不对称性最小化的脉冲驱动装置，其特征在于，
在所述计数与所述突触周期相同的情况下，所述第二运算部提供正脉冲，执行与相关的突触有关的所述长时程增强程序及所述长时程抑制程序。


8.根据权利要求7所述的将在突触器件中的不对称性最小化的脉...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋润洽，李呈，
申请(专利权)人：汉阳大学校产学协力团，
类型：发明
国别省市：韩国;KR