基于分段线性脉冲神经元网络的FPGA实现方法与流程

文档序号:23340605发布日期:2020-12-18 16:36阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种基于分段线性脉冲神经元网络的fpga实现方法,其特征在于,包括:

根据二维分段线性脉冲神经元模型构建神经元电路,以通过所述神经元电路进行输入信息的整合与输出,所述二维分段线性脉冲神经元模型包括神经元的膜电位的表达式和恢复变量的表达式;

根据所述神经元电路按照随机耦合结构进行扩展、配置脉冲编码与解码单元生成脉冲神经网络的通信电路。

2.根据权利要求1所述的基于分段线性脉冲神经元网络的fpga实现方法,其特征在于,根据所述二维分段线性脉冲神经元模型构建所述神经元电路,包括:

提供所述二维分段线性脉冲神经元模型;

对所述二维分段线性脉冲神经元模型进行数字运算处理、等式变换和离散化得到离散后的分段线性脉冲神经元模型;

根据所述离散后的分段线性脉冲神经元模型构建包括多路复用器、传输通道、寄存器和数字求和器的所述神经元电路。

3.根据权利要求1所述的基于分段线性脉冲神经元网络的fpga实现方法,其特征在于,根据所述神经元电路按照随机耦合结构进行扩展、配置脉冲编码与解码单元生成脉冲神经网络的通信电路,包括:

采用随机函数随机生成包括a个神经元和b个突触连接的脉冲神经网络,其中,a个神经元之间随机耦合且a和b均为大于零的整数;

根据所述脉冲神经网络构建包括第一电路单元、第二电路单元和第三电路单元的通信电路;其中,所述第一电路单元包括权值存储单元和输入计算单元,所述第一电路单元用于控制神经元节点连接之间突触电学信号的增强或减弱;所述第二电路单元用于在所述二维分段线性脉冲神经元模型的基础上构建不同的脉冲神经网络拓扑结构生成多核存储连接向量,针对硬件架构中的脉冲神经神经网络网络仿真;所述第三电路单元包括控制单元、计数缓冲器和输出单元,所述第三电路单元用于应对不同的响应需求发送控制信号至所述权值存储单元,调用权值参与网络计算,同时判断神经元膜电位是否到达脉冲峰值,调用相应的复位机制进行复位。

4.根据权利要求3所述的基于分段线性脉冲神经元网络的fpga实现方法,其特征在于,所述权值存储单元包括多个缓冲区,每个缓冲区包括存储多个权值,所述多个缓冲区之间相互连接。

5.根据权利要求3所述的基于分段线性脉冲神经元网络的fpga实现方法,其特征在于,所述输入计算单元用于根据权值存储单元提供的输入权值输入神经元,计算所述神经元的输入电流。

6.根据权利要求3所述的基于分段线性脉冲神经元网络的fpga实现方法,其特征在于,所述第二电路单元通过管线和缓冲区在部分神经元之间实现共享。


技术总结
本发明实施例公开了基于分段线性脉冲神经元网络的FPGA实现方法,包括:根据二维分段线性脉冲神经元模型构建神经元电路,以通过所述神经元电路进行输入信息的整合与输出,所述二维分段线性脉冲神经元模型包括神经元的膜电位的表达式和恢复变量的表达式;根据所述神经元电路按照随机耦合结构进行扩展、配置脉冲编码与解码单元生成脉冲神经网络的通信电路。本发明占用了较低的硬件资源,能够在模拟呈现丰富的神经形态动力学同时,可以更高的硬件计算效率工作,便于扩展至大规模脉冲神经网络的硬件架构实现和通信系统的动态仿真。

技术研发人员:蔺想红;鲁晗;皮晓妹;石国勇
受保护的技术使用者:西北师范大学
技术研发日:2020.08.04
技术公布日:2020.12.18
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