基于突触延时可塑性的模拟域时间信号光子尖峰处理方法和系统架构技术方案

技术编号:43887510 阅读:24 留言:0更新日期:2025-01-03 13:03
基于突触延时可塑性的模拟域时间信号光子尖峰处理方法和系统架构,包括模拟域时间信号输入、探测器阵列、光子神经元尖峰编码层、突触延时调节模块、光子神经元尖峰输出层、光学决策模块和多功能输出模块。本发明专利技术结合生物神经拟态突触参数多样性和全光高速处理的优势,结合光子神经元阈值判决、时域积分的特性,以及脉冲神经网络算法,可实现模拟域时间信号的实时无权重光子尖峰处理。本发明专利技术对提高飞行时间信号等模拟域时间信号的实时处理、推动光子尖峰处理在低延时场景的应用具有重大意义。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光子信息处理领域,具体是一种基于突触延时可塑性的模拟域时间信号光子尖峰处理方法和架构。


技术介绍

1、模拟域时间信号处理在未来无人驾驶、虚拟现实等场景都对低延时、低功耗提出了很高的需求。目前传统处理时间信号如飞行时间(time-of-flight,tof)信号需要使用时间-数字转换器(time-to-digital conversion,tdc)将其转化到数字域进行精确时刻计算,然后在数字域进行神经网络计算或其他复杂算法操作。其中仅tdc转化至数字域便需要较大的延时与功耗,神经网络等算法基于冯诺依曼架构在电域处理,也面临中央处理器(central processing unit,cpu)与存储器数据传输导致的毫秒级延时瓶颈,整体处理效率较低,无法满足电子信息系统对信号处理日益增长的实时性要求。

2、生物大脑能够以超低功耗和超强容错能力进行高速并行信息处理,光子技术相较于电学处理具有高速、大带宽等优势,将生物神经元与突触特性与光子技术有机融合的光子神经拟态,能够为未来实时处理时间信号提供颠覆性的解决途径。因此,开展光子神经拟态处理时本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种基于突触延时可塑性的模拟域时间信号光子尖峰处理系统架构,其特征在于,包括:

2.根据权利要求1所述的基于突触延时可塑性的模拟域时间信号光子尖峰系统架构,其特征在于,所述的模拟域时间信号输入1的输出端与所述的探测器阵列2的输入端相连,探测器阵列2的输出端与光子神经元尖峰编码层3-1的第一输入端连接,光子神经元尖峰编码层3-1的输出端与突触延时调节模块3-2连接,经过突触延时调节模块3-2调节链路中光子尖峰的时刻后输入到光子神经元尖峰输出层3-3。所述的光子神经元尖峰输出层3-3与光子神经元尖峰编码层3-1的第二输入端相连,将光子尖峰处理后的输出结果反馈到光子尖峰编码层,...

【技术特征摘要】

1.一种基于突触延时可塑性的模拟域时间信号光子尖峰处理系统架构,其特征在于,包括:

2.根据权利要求1所述的基于突触延时可塑性的模拟域时间信号光子尖峰系统架构,其特征在于,所述的模拟域时间信号输入1的输出端与所述的探测器阵列2的输入端相连,探测器阵列2的输出端与光子神经元尖峰编码层3-1的第一输入端连接,光子神经元尖峰编码层3-1的输出端与突触延时调节模块3-2连接,经过突触延时调节模块3-2调节链路中光子尖峰的时刻后输入到光子神经元尖峰输出层3-3。所述的光子神经元尖峰输出层3-3与光子神经元尖峰编码层3-1的第二输入端相连,将光子尖峰处理后的输出结果反馈到光子尖峰编码层,在反复迭代中实现参数的优化和处理效果的提升。全光尖峰处理模块3的输出端即光子神经元尖峰输出层3-3的输出端,与光学决策模块4相连,所述的光学决策模块4的输出端与多功能输出模块5的输入端相连。

3.根据权利要求1所述的基于突触延时可塑性的模拟域时间信号光子尖峰系统架构,其特征在于,所述光子神经元单元包括主激光器100、调制器200、可调衰减器300、环形器400、偏振控制器500和从激光器600;所述主激光器100的输出端与调制器200的第一输入端连接,调制器200的输出端连接到可调衰减器300的输入端,然后连接到环形器400的第一输入端,光信号在环形器400的传输方向为逆时针方向,将环形器400的第二输入端与偏振控制器500的输入端相连,偏振控制器500的输出端与从激光器600的端口连接,从激光器原本的输出光与注入光场相互作用后合并为一路光信号,经过偏振控制器500后输入到环形器400的第二输入端,然后传输到环形器400的输出端口。

4.根据权利要求1-3任一所述的基于突触延时可塑性的模拟域时间信号光子尖峰处理系统架构,其特征在于,实现平台可以是分立器件组成的系统,也可以是集成芯片平台,也可以是分立器件与集成芯片混合使用的系统;当使用分立器件实现时,各模块、组件之间的连接方式可采用光纤等限制光束传播路径的方式;当使用集成芯片实现时,部件之间的连接方式可采用集成波导等方式。

5.根据权利要求1-3任一所述的基于突触延时可塑性的模拟域时间信号光子尖峰处理系统架构,其特征在于,所述的探测器阵列2采用但不限于单光子雪崩二极管(spad)、雪崩光电二极管(apd)等...

【专利技术属性】
技术研发人员:马伯文段炼蓝盾邹卫文
申请(专利权)人:上海交通大学
类型:发明
国别省市:

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