【技术实现步骤摘要】
本公开的实施例涉及一种基于储备池计算的图灵机架构及其操作方法、和训练方法。
技术介绍
1、图灵机是由数学家阿兰·图灵提出的一种高度抽象的计算机，该机器理论上可以实现任何自动计算过程。图灵机是现代计算机的重要理论基础，几乎所有的计算机都可以抽象成为一个图灵机。
技术实现思路
1、本公开至少一实施例提供一种图灵机架构，包括读写装置、控制器和存储装置，其中，所述读写装置被配置为对所述存储装置进行读操作或写操作；所述控制器被配置为接收输入信号且对所述输入信号执行储备池计算以控制所述读写装置；所述存储装置被配置为存储处理后的输入信号。
2、例如，在本公开至少一实施例提供的图灵机架构中，所述控制器包括：至少一个储备池计算单元，被配置为接收所述输入信号以执行至少一个储备池计算以输出所述输入信号的特征状态向量；至少一个输出层，被配置为接收所述特征状态向量以获得至少一个输出信号，其中，所述读写装置进一步被配置为根据所述至少一个输出信号对所述存储装置进行读操作或写操作。
3、例如，在本公开至少一实施例提供的图灵机架构中，所述输入信号包括待处理信号、输入/输出标志位以及时间步，其中，所述至少一个储备池计算单元包括多个储备池计算单元，被配置为对所述待处理信号、所述输入/输出标志位以及所述时间步分别执行对应的储备池计算；所述至少一个输出层包括多个输出层，被配置为对所述多个储备池计算单元的计算结果分别进行处理。
4、例如，在本公开至少一实施例提供的图灵机架构中，所述控制器包
5、例如，在本公开至少一实施例提供的图灵机架构中，所述至少一个输出层的每个包括所述至少一个忆阻器阵列。
6、例如，在本公开至少一实施例提供的图灵机架构中，所述多个储备池计算单元包括：第一储备池计算单元，被配置为接收所述读写装置从所述存储装置中读出的读信号以及所述待处理信号，输出第一特征状态向量和第二状态特征向量；第二储备池计算单元，被配置为接收所述输入/输出标志位，输出第三特征状态向量；以及第三储备池计算单元，被配置为接收所述时间步，输出第四特征状态向量；其中，所述多个输出层包括：第一输出层，与第一储备池计算单元相连，被配置为接收所述第一特征状态向量，输出最终信号；第二输出层，与所述第一储备池计算单元相连，被配置为接收所述第二特征状态向量，输出写信号以用于所述写操作；第三输出层，与所述第二储备池计算单元和所述第三储备池计算单元相连，被配置为接收所述第三特征状态向量和所述第四特征状态向量，输出用于控制所述读写装置跳跃n位的第一地址信号；以及第四输出层，与所述第二储备池计算单元和所述第三储备池计算单元相连，被配置为接收所述第三特征状态向量和所述第四特征状态向量，输出用于控制所述读写装置向左偏移一位或者向右偏移一位的第二地址信号。
7、例如，在本公开至少一实施例提供的图灵机架构中，所述控制器还包括：加法器，配置为将所述第一地址信号和所述第二地址信号相加，得到处理后地址信号且将所述处理后地址信号提供给所述读写装置。
8、本公开至少一实施例提供一种图灵机架构的操作方法，包括：向所述控制器接发送所述输入信号，使所述控制器对所述输入信号执行储备池计算以控制所述读写装置；通过控制所述读写装置对所述存储装置进行所述读操作或所述写操作；通过所述存储装置储存所述处理后的输入信号。
9、例如，在本公开至少一实施例提供的操作方法中，所述控制器包括至少一个储备池计算单元和至少一个输出层，其中，通过所述至少一个储备池计算单元接收所述输入信号以执行至少一个储备池计算，输出所述输入信号的特征状态向量；通过所述至少一个输出层接收所述特征状态向量，获得至少一个输出信号；通过所述至少一个输出信号，使所述读写装置对所述存储装置进行读操作或写操作。
10、本公开至少一实施例提供一种训练方法，用于训练本公开任一实施例提供的图灵机架构，包括：设置所述控制器的寻址策略，训练所述控制器以产生控制所述读写装置对于所述存储装置的地址信号；训练所述控制器以获得使得所述读写装置进行所述读操作或所述写操作的权重。
11、例如，在本公开至少一实施例提供的训练方法中，训练所述控制器以产生控制所述读写装置对于所述存储装置的地址信号，包括：使用线性回归算法来训练所述控制器以产生控制所述读写装置对于所述存储装置的地址信号。
12、例如，在本公开至少一实施例提供的训练方法中，训练所述控制器以获得使得所述读写装置进行所述读操作或所述写操作的权重，包括：使用进化策略来训练所述控制器以获得使得所述读写装置进行所述读操作或所述写操作的权重。
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1.一种图灵机架构，包括：读写装置、控制器和存储装置，其中，
2.如权利要求1所述的图灵机架构，其中，所述控制器包括：
3.如权利要求2所述的图灵机架构，其中，所述输入信号包括待处理信号、输入/输出标志位以及时间步，
4.如权利要求3所述的图灵机架构，其中，所述控制器包括至少一个忆阻器阵列以对所述输入信号执行所述储备池计算。
5.如权利要求4所述的图灵机架构，其中，所述至少一个输出层的每个包括所述至少一个忆阻器阵列。
6.如权利要求3所述的图灵机架构，其中，
7.如权利要求6所述的图灵机架构，其中，所述控制器还包括：
8.一种如权利要求1所述的图灵机架构的操作方法，包括：
9.如权利要求8所述的操作方法，其中，所述控制器包括至少一个储备池计算单元和至少一个输出层，其中，
10.一种用于训练权利要求1-7任一所述的图灵机架构的训练方法，包括：
11.如权利要求10所述的训练方法，其中，训练所述控制器以产生控制所述读写装置对于所述存储装置的地址信号，包括：
<...【技术特征摘要】
1.一种图灵机架构，包括：读写装置、控制器和存储装置，其中，
2.如权利要求1所述的图灵机架构，其中，所述控制器包括：
3.如权利要求2所述的图灵机架构，其中，所述输入信号包括待处理信号、输入/输出标志位以及时间步，
4.如权利要求3所述的图灵机架构，其中，所述控制器包括至少一个忆阻器阵列以对所述输入信号执行所述储备池计算。
5.如权利要求4所述的图灵机架构，其中，所述至少一个输出层的每个包括所述至少一个忆阻器阵列。
6.如权利要求3所述的图灵机架构，其中，
7.如权利要求6所述的...
【专利技术属性】
技术研发人员：唐建石，梁向鹏，苏柏煜，吴华强，高滨，钱鹤，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：
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