本发明专利技术具体实施例涉及使用在交叉式(crossbar)阵列网络中互连的电子神经元以产生脉冲时序相依可塑性。交叉式阵列网络包含多个交叉式阵列。每一交叉式阵列包含多个轴突(axons)及多个树突(dendrites)，使得轴突与树突彼此横贯，以及包含多个突触(synapse)装置，其中每一突触装置位于耦合在树突及轴突间的交叉式阵列的交叉点。交叉式阵列在空间上位于交错(staggered)图案中，其提供突触装置的交错交叉式布局。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】小型认知突触运算电路
技术介绍
本专利技术一般涉及神经形态(neuromorphie)及突触器(synaptronic)系统,特别是涉及基于脉冲时序相依可塑性的神经形态及突触器系统。生物系统关于其感知输入所提供信息施加顺序。此信息一般为包含具有独特空间及时间结构的局部化事件的时空(spatiotemporal)模式。这些事件发生于广泛空间及时间尺度，而这些生物系统(例如脑部)仍能将其整合并提取相关的信息片段。此类生物系统可快速自充满噪声的时空输入提取信号。在生物系统中，突触指一神经元的轴突与另一神经元的树突间的触点，对突触而言，二个神经元分别称为前突触(pre-synaptic)及后突触(post-synaptic)。我们个人经验的本质存储于突触的传导中。突触传导随着时间以每个脉冲时序相依可塑性(spike-timing dependent plasticity, STDP)的前突触及后突触神经元的相对脉冲时间的函数而改变。若后突触神经元在前突触神经元发射后才发射，则STDP规则增加此突触的传导，若二个神经元发射的顺序颠倒，则STDP规则降低突触的传导。神经形态及突触器系统，也称作人造神经网络，是允许电子系统以实质类似于生物脑部的方式运作的运算系统。神经形态及突触器系统一般不利用以连续方式控制O与I的传统数字模型，而是使用平行及分布式处理。反之，神经形态及突触器系统产生仿真生物脑部神经元及突触的处理组件间的连接。神经形态及突触器系统可包含以生物神经元及突触作模型的许多电子电路。
技术实现思路
本专利技术具体实施例使用互连在交叉式阵列网络中的电子神经元而提供脉冲时序相依可塑性。在一具体实施例中，交叉式阵列网络包含多个交叉式阵列。每一交叉式阵列包含多个轴突及多个树突，使得轴突与树突彼此横贯，以及包含多个突触装置，其中每一突触装置位于耦合在树突及轴突间的交叉式阵列的交叉点。交叉式阵列在空间上位于提供突触装置的交错交叉式布局的交错图案中。在本专利技术的一具体实施例中，一种方法包括从电子神经元传送脉冲信号至与电子神经元网络中的脉冲电子神经元连接的每一轴突及每一树突。在本专利技术的一具体实施例中，多个电子神经元的每一个对应至多个交叉式阵列的其中之一。在本专利技术的一具体实施例中，产生一计时信号，用于同时激活在网络中的多个交叉式阵列。针对多个交叉式阵列的每一个及对应的电子神经元，基于计时信号，此方法还包括:当电子神经元发射时，传送一信号至对应的轴突及树突。轴突传送一读取信号，其也作为STDP下压部分的警示。轴突传送一重设信号，且某些树突可能会响应。树突传送一设定信号，且某些轴突可能会响应。读取在一轴突上ON位的数量，以及读取在一树突上ON位的数量。本专利技术的这些及其它特征、方面及优点可参考以下的详细说明、后附的权利要求范围、以及所附随的附图而了解。附图说明图1A根据本专利技术一具体实施例显示用于脉冲运算的突触交叉式阵列的示意图；图1B根据本专利技术一具体实施例显示图1A的突触交叉式阵列的一实施的示意图；图2A根据本专利技术一具体实施例显示实施为一电路砖的图1A的突触交叉式阵列的一实施的示意图；图2B根据本专利技术一具体实施例显示多个互相链接的突触交叉式阵列砖的网络的透视图；图2C根据本专利技术一具体实施例显示图2B的网络的俯视图；图2D根据本专利技术一具体实施例显示具有在网格中的交叉式砖群组的图2B网络的透视图；图3根据本专利技术一具体实施例显示链接由图2B网络所互连的神经元的连续通信路径的一范例；图4根据本专利技术一具体实施例显示一交叉式阵列的合成物，其分解成四个组成部分；图5根据本专利技术一具体实施例，基于图4的概念性分解，显示具有已分解交叉式阵列的图2B中网络的一部分；图6根据本专利技术一具体实施例显示一程序流程图，其针对利用通用计时信号的电子神经元的交叉式阵列网络的同步操作阶段；图7A根据本专利技术一具体实施例显示在图2B网络中的具有第一组已激活轴突的已激活交叉式砖；图7B根据本专利技术一具体实施例显示在图7A网络中的具有第二组已激活轴突的已激活交叉式砖；图7C根据本专利技术一具体实施例显示在图7A网络中的具有第三组已激活轴突的已激活交叉式砖；图7D根据本专利技术一具体实施例显示在图2B网络中的具有第一组已激活树突的已激活交叉式砖；图7E根据本专利技术一具体实施例显示在图7D网络中的具有第二组已激活树突的已激活交叉式砖；图7F根据本专利技术一具体实施例显示在图7D网络中的具有第三组已激活树突的已激活交叉式砖；以及图8显示适用于实施本专利技术的一具体实施例的信息处理系统的高阶方块图。具体实施例方式本专利技术具体实施例提供神经形态及突触器系统，其包括运算芯片，特征为与多个电子神经元互连的突触装置(突触)的交叉绗缝交叉式布局(cross-quilted crossbarlayout)、根据脉冲时序相依可塑性(STDP)提供突触的读取及编程、以及并行地协调操作多个交叉式。现在参考图1A，显示神经形态及突触器系统100的代表图，其包含具有多个神经元14的交叉式阵列12。神经元也可称作“电子神经元”。系统100还包含多个突触装置22，其包括位于交叉式阵列12的交叉点的可变电阻23，其中突触装置22连接于轴突24与树突26之间。轴突24与树突26在交叉点彼此横贯。图1A所示的具体实施例为轴突24与树突26在交叉点为正交配置的特别情况(“Ne”包含兴奋神经元而“Ni”包含抑制神经元)。应注意，虽然图1A显示神经元形成一反复循环，但一般来说不同的神经元会将其输出伸出至在不同交叉式上的其它神经元。图1B显示交叉式阵列12的范例实施，其中每一突触装置22包含一可变电阻23作为可编程电阻。交叉式阵列12包含具有该电阻23于交叉点的纳米等级交叉式阵列，其用以实现电子神经元之间任意且弹性的连接。存取或控制装置25 (例如PN 二极管或接线成为二极管的PET (或具有非线性电压-电流响应的某些其它组件))可在每一交叉点与电阻23串联连接，以避免信号通信期间的串扰(神经元发射事件)且最小化漏电及功耗；然而这并非达到突触功能所需的必要条件。突触装置不需为一可变电阻，在另一具体实施例中，其可包含存储器组件，如SRAM、DRAM、EDRAM等等。在本专利技术一具体实施例中，每一电子神经元包含一对RC电路15。一般而言，根据本专利技术一具体实施例，当从树突输入连接26所接收的整合输入超过一阈值时，神经元“发射”(传输一脉冲)。当神经元发射，其维持一反STDP (A-STDP)变量，此变量随着在其中一RC电路中的电阻及电容值所决定的相对长且预定的时间常数而衰减。举例来说，在一具体实施例中，此时间常数可为约50ms。A-STDP变量可经过使用电流镜或等效电路决定横跨电容的电压而取样。此变量用以达成轴突STDP，其经过对自相关神经元最后一次发射起的时间进行编码。轴突STDP用以控制“增效(potentiation) ”，其在本文定义为增加的突触传导率。当神经元发射，其也维持D-STDP变量，此变量随着在其中一 RC电路15中的电阻及电容值所决定的相对长且预定的时间常数衰减。在此使用的“当(when)” 一词可表示信号在神经元发射后立即送出、或是在神经元发射后过一段时间才送出。如图1A所示，电子神经元14配置为在交叉式阵列12周边的电路。除了可简单设本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：D·S·莫德哈，
申请(专利权)人：国际商业机器公司，
类型：
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。