【摘 要】
：
随着摩尔定律走到尽头,基于冯诺依曼架构的传统计算技术面临着根本性的限制。为了突破传统冯诺依曼架构的设备可变性和互连扩展瓶颈,研究者们开始对生物大脑的工作机制进行研究,生物大脑通过重复神经元和突触这种简单结构实现了一台非常节能的计算机。受这种架构启发,第三代神经网络——脉冲神经网络（Spiking Neural Network,SNN）开辟了人工仿生的一条新道路,用于模拟真实神经系统工作机制。脉冲神
论文部分内容阅读
随着摩尔定律走到尽头,基于冯诺依曼架构的传统计算技术面临着根本性的限制。为了突破传统冯诺依曼架构的设备可变性和互连扩展瓶颈,研究者们开始对生物大脑的工作机制进行研究,生物大脑通过重复神经元和突触这种简单结构实现了一台非常节能的计算机。受这种架构启发,第三代神经网络——脉冲神经网络（Spiking Neural Network,SNN）开辟了人工仿生的一条新道路,用于模拟真实神经系统工作机制。脉冲神经网络由神经元和突触两个基本单元构成,神经元用于处理信息,每个神经元都可以单独进行运算,突触用于连接神经元及存储信息。采用模拟电路实现神经元电路和突触电路能更精确地模拟生物神经元内部膜电位的变化过程以及生物突触的连接强度的变化过程,且硬件电路能充分实现脉冲神经网络大规模并行处理信息的特性。本文基于TSMC 65 nm工艺利用Cadence Virtuoso软件对神经元电路和突触电路进行设计与仿真,主要研究内容为:第一,基于LIF模型设计了神经元电路并对其进行仿真分析,实现了LIF模型的三种动态响应模式——持续脉冲（Tonic Spiking）、1类兴奋性（Class 1Excitability）、积分器（Integrator）,且神经元电路的功耗可低至0.6 p J/spike。第二,基于突触的工作原理和突触可塑性的基本概念,根据STDP学习规则对突触电路进行设计与仿真,突触电路能根据突触前后脉冲实时改变突触权重,且其权重更新学习窗口具有非对称性可调特性,具有更大的包容性,其功耗可低至0.4p J/spike,电路结构简单,可用于集成大规模神经网络。第三,基于设计的LIF模型神经元电路和STDP机制突触电路分别构建了三种脉冲神经网络。第一种脉冲神经网络根据巴普洛夫的狗的实验的原理设计了两输入电路,验证了神经元具有联想学习的能力;第二种脉冲神经网络利用神经元输出脉冲信号的特性,设计了一个数字脉冲神经网络电路,用于实现2位ADC;第三种小型神经网络实现了像素点为3*3的二值图像的分类。
其他文献
近年来,具有保健功能的食品逐渐进入人们的生活,并受到社会的关注。寻求一种安全有效的检测方法以实现对保健品行业的质量把控,是当前亟待解决的重要问题。生物医学检测是太赫兹技术的重要应用领域。本论文利用太赫兹时域光谱技术和量子化学理论对抗疲劳类保健品常见非法添加的三种5型磷酸二酯酶（PDE-5）抑制剂—红地那非（Acetildenafil）、他达那非（Tadalafil）和伐地那非（Vardenafil
功率放大器作为现代通信系统的重要组成部分,承担着为射频信号传输提供所需功率,最大程度实现信号无损传输的重要责任。目前功率放大器追求高线性度、高效率以满足社会发展需要。Doherty功率放大器（Doherty Power Amplifier,DPA）能在较大的功率回退范围内,保持较高效率,适用于高峰均功率比（Peak-to-Average Power Ratio,PARR）的传输信号。而模拟预失真技
微波传感器凭借其良好的传感性能,在生物医疗、精密工艺和科学研究等领域有着非常多的应用。近年来,随着超材料（Meta-Metamaterials,MTMs）技术和微波传感器技术不断深入融合,利用超材料结构特殊的电磁特性设计高性能的微波传感器已经成为时下热门的研究方向。为实现微波传感器的高性能检测,本文以超材料结构为基础,分别设计了用于角度位移检测和固、液体介电常数检测的超材料微波传感器,并进行便携式
识字、写字是阅读和写作的基础,是小学语文的教学重点,也是贯穿整个义务教育阶段的重要教学内容。统编教材一、二年级识字教学应具备科学性、生活化的特点,教师应根据汉字的特点、学生的认知规律用好教材,提高低学龄段学生的识字能力,为学生阅读和写作能力的提升打下良好的基础。
一直以来,爆炸、冲击等恶劣环境中的高g值加速度测量备受人们关注,高g值加速度计的需求不断增多,其中,压阻式高g值加速度计凭借其体积小、重量轻、读出电路简单、工艺成熟等优势,成为高g值加速度计的研究热点。然而,由于高g值加速度计受到横轴串扰、振动冲击等测量因素的影响,同时压阻机制的传感器存在温度依赖性这一固有弊端,因此,压阻式高g值加速度计在复杂环境中的应用存在诸多限制。在此背景下,本文设计了一种新
针对典型高斯混合模型（GMM）聚类存在的精度不高且易陷入局部最优等问题，提出了一种改进聚类分析的电力数据智能分析与处理算法。利用布谷鸟搜索（CS）算法求解GMM参数的最优解，从而完成GMM-CS改进聚类算法。基于电力数据智能分析处理系统，利用GMM-CS算法处理系统内的多维模式数据库，以得到异常数据。基于Python平台对所提算法进行实验论证。实验结果表明，其迭代约为75次后实现收敛，并且检测率与
功率二极管是半导体开关器件中的基础元器件,广泛应用于电力转换、家用电器、汽车电子等领域。硅基传统器件性能逐渐逼近理论极限,以第三代半导体氮化镓（Ga N）为代表的宽禁带材料器件逐渐产业化,展现了宽禁带半导体在大功率、低功耗方面的巨大潜力。近年来,以氧化镓（Ga2O3）为代表的超宽禁带半导体具有更高的临界击穿电场、更低的导通损耗以及数倍于Ga N材料的Baliga功率优值,成为功率器件研究的热点。G
近几年来,V2O5主要被用作催化剂和锂电池的电极材料。但其特殊的层状结构可以提高离子和电子的传输效率,以及比较活跃的氧原子有利于降低器件的开关功耗,因此V2O5在低功耗的非易失性阻变存储器的应用也具有很大潜力。目前已经有研究人员发现了V2O5具有电阻转变特性,但是其稳定性、开关比等阻变性能仍需改进。因此本文主要根据阻变存储器的工作原理,基于第一性原理来研究掺杂Sn对V2O5阻变特性的影响,并通过掺
数字图像是最重要的信息载体之一,其内容可能涉及个人隐私、企业机密或国家安全,且在传输和存储过程中,存在传输、存储成本大和易遭受非法攻击的问题。针对这些问题,可同时考虑图像的加密和压缩。然而,加密会大幅度降低图像的空间冗余,使密文难以被压缩。为了缓解图像加密与图像压缩之间的矛盾,本文设计了一种基于混沌系统与加密后压缩（Encryption then Compression,EtC）算法的有损压缩图像
光电探测器是人们了解光、利用光的一种重要手段,随着新型材料的不断涌出,光电探测器的发展迎来了新的机遇。石墨烯依靠其超高的载流子迁移率、费米能级可调等优异的物化性质在光电探测领域展现了可观的前景,但受限于其仅为2.3%的吸光率,通常需要通过复合高吸光度材料或者特殊的结构来实现光的有效利用。石墨烯复合结构的光诱导局域场调控效应可实现超高的载流子光电增益,但是外加偏压的设置使该类器件暗电流和噪声都比较大