خبرون

حقيقي دنيا جي ڊيٽا پروسيسنگ ايپليڪيشنن کي ڪمپيڪٽ، گھٽ ويڪرائي، گھٽ پاور ڪمپيوٽنگ سسٽم جي ضرورت آهي. ايونٽ تي هلندڙ ڪمپيوٽنگ جي صلاحيتن سان، مڪمل ميٽل-آڪسائيڊ-سيمڪنڊڪٽر هائبرڊ يادگار نيورومورفڪ آرڪيٽيڪچرز اهڙن ڪمن لاءِ هڪ مثالي هارڊويئر بنياد فراهم ڪن ٿا. اهڙين سسٽم جي مڪمل صلاحيت کي ظاهر ڪرڻ لاء، اسان حقيقي دنيا جي اعتراض لوڪلائيزيشن ايپليڪيشنن لاء هڪ جامع سينسر پروسيسنگ حل جي تجويز ۽ تجرباتي طور تي ظاهر ڪريون ٿا. barn owl neuroanatomy کان متاثر ٿي ڊرائنگ ڪندي، اسان هڪ بايو انسپائرڊ، ايونٽ تي هلندڙ آبجیکٹ لوڪلائيزيشن سسٽم تيار ڪيو آهي جيڪو هڪ جديد پيزو اليڪٽرڪ مائيڪرو ميڪنيڪل ٽرانسڊيوسر ٽرانسڊيوسر کي ڪمپيوٽيشنل گراف تي ٻڌل نيورومورفڪ ريزيسٽو ميموري سان گڏ ڪري ٿو. اسان ھڪڙي ٺاھيل سسٽم جي ماپون ڏيکاريون ٿا جنھن ۾ ميموري جي بنياد تي مزاحمتي اتفاق ڊيڪٽر، دير واري لائن سرڪٽري، ۽ مڪمل طور تي حسب ضرورت الٽراسونڪ ٽرانسڊيسر شامل آھي. We use these experimental results to calibrate simulations at the system level. These simulations are then used to evaluate the angular resolution and energy efficiency of the object localization model. The results show that our approach can be several orders of magnitude more energy efficient than microcontrollers performing the same task.
اسان هر جاءِ تي ڪمپيوٽنگ جي هڪ دور ۾ داخل ٿي رهيا آهيون جتي اسان جي روزاني زندگي ۾ اسان جي مدد ڪرڻ لاءِ ڊيوائسز ۽ سسٽم جو تعداد تيزي سان وڌي رهيو آهي. اهي سسٽم لڳاتار هلڻ جي اميد رکندا آهن، جيترو ممڪن ٿي سگهي گهٽ طاقت استعمال ڪندي جڏهن ڊيٽا کي تفسير ڪرڻ سکندا آهن اهي حقيقي وقت ۾ ڪيترن ئي سينسرز کان گڏ ڪندا آهن ۽ درجه بندي يا سڃاڻپ جي ڪمن جي نتيجي ۾ بائنري پيداوار پيدا ڪندا آهن. هن مقصد کي حاصل ڪرڻ لاءِ گهربل اهم قدمن مان هڪ آهي ڪارائتو ۽ ٺهڪندڙ معلومات شور ۽ اڪثر نامڪمل حسي ڊيٽا مان ڪڍڻ. روايتي انجنيئرنگ طريقا عام طور تي نموني سينسر سگنلن کي مسلسل ۽ اعلي شرح تي، ڊيٽا جي وڏي مقدار پيدا ڪري ٿي جيتوڻيڪ مفيد ان پٽ جي غير موجودگي ۾. In addition, these methods use complex digital signal processing techniques to pre-process the (often noisy) input data. ان جي بدران، حياتيات متبادل حل پيش ڪري ٿي شور جي حسي ڊيٽا کي پروسيسنگ لاءِ توانائي-موثر، هم وقت ساز، واقعن تي مبني طريقي سان استعمال ڪندي (اسپيڪس) 2,3. نيورومورفڪ ڪمپيوٽنگ روايتي سگنل پروسيسنگ طريقن 4,5,6 جي مقابلي ۾ توانائي ۽ ياداشت جي ضرورتن جي لحاظ کان ڪمپيوٽيشنل خرچن کي گھٽائڻ لاءِ حياتياتي نظامن کان الهام وٺي ٿي. Recently, innovative general purpose brain-based systems implementing impulse neural networks (TrueNorth7, BrainScaleS8, DYNAP-SE9, Loihi10, Spinnaker11) have been demonstrated. اهي پروسيسر مهيا ڪن ٿا گھٽ طاقت، گھٽ ويڪرائي حل مشين جي سکيا ۽ ڪارٽيڪل سرڪٽ ماڊلنگ لاءِ. انهن جي توانائي جي ڪارڪردگي کي مڪمل طور تي استحصال ڪرڻ لاء، اهي نيورومورفڪ پروسيسر سڌو سنئون واقعن تي هلندڙ سينسر سان ڳنڍيل هوندا 12,13. بهرحال، اڄ اتي صرف چند ٽچ ڊوائيسز آهن جيڪي سڌو سنئون ايونٽ تي ٻڌل ڊيٽا مهيا ڪن ٿيون. Prominent examples are dynamic visual sensors (DVS) for vision applications such as tracking and motion detection14,15,16,17 the silicon cochlea18 and neuromorphic auditory sensors (NAS)19 for auditory signal processing, olfactory sensors20 and numerous examples21,22 of touch. . texture sensors.
In this paper, we present a newly developed event-driven auditory processing system applied to object localization. هتي، پهريون ڀيرو، اسان بيان ڪريون ٿا هڪ آخر کان آخر تائين سسٽم آبجیکٹ لوڪلائيزيشن لاءِ حاصل ڪيل هڪ اسٽيٽ آف دي-آرٽ پيزو اليڪٽرڪ مائيڪرو مشينڊ الٽراسونڪ ٽرانسڊيسر (pMUT) سان ڳنڍڻ سان هڪ ڪمپيوٽري گراف سان جيڪو نيورومورفڪ ريزيسٽو ميموري (RRAM) تي ٻڌل آهي. In-memory computing architectures using RRAM are a promising solution for reducing power consumption23,24,25,26,27,28,29. انهن جي موروثي عدم استحڪام- معلومات کي ذخيرو ڪرڻ يا تازه ڪاري ڪرڻ لاءِ فعال بجلي جي استعمال جي ضرورت نه آهي- نيورومورفڪ ڪمپيوٽنگ جي غير مطابقت رکندڙ، واقعن تي مبني فطرت سان هڪ مڪمل فٽ آهي، جنهن جي نتيجي ۾ جڏهن سسٽم بيڪار هوندو آهي ته بجلي جي استعمال جي ويجهو ناهي. Piezoelectric micromachined ultrasonic transducers (pMUTs) سستا آهن، ننڍا ننڍا سلکان تي ٻڌل الٽراسونڪ ٽرانسڊيوسرز جيڪي ٽرانسميٽر ۽ وصول ڪندڙ 30,31,32,33,34 طور ڪم ڪرڻ جي قابل آهن. To process the signals received by the built-in sensors, we drew inspiration from barn owl neuroanatomy35,36,37. بارن الؤ ٽائيٽو البا پنهنجي قابل ذڪر رات جو شڪار ڪرڻ جي قابليت جي ڪري مشهور آهي، هڪ تمام موثر آڊيٽري لوڪلائيزيشن سسٽم جي مهرباني. To calculate the location of prey, the barn owl's localization system encodes the time of flight (ToF) when sound waves from prey reach each of the owl's ears or sound receptors. Given the distance between the ears, the difference between the two ToF measurements (Interaural Time Difference, ITD) makes it possible to analytically calculate the azimuth position of the target. Although biological systems are poorly suited to solving algebraic equations, they can solve localization problems very effectively. The barn owl nervous system uses a set of coincidence detector (CD)35 neurons (ie, neurons capable of detecting temporal correlations between spikes that propagate downward to convergent excitatory endings)38,39 organized into computational graphs to solve positioning problems.
Previous research has shown that complementary metal-oxide-semiconductor (CMOS) hardware and RRAM-based neuromorphic hardware inspired by the inferior colliculus (“auditory cortex”) of the barn owl is an efficient method for calculating position using ITD13, 40, 41, 42, 43 , 44, 45, 46. However, the potential of complete neuromorphic systems that link auditory cues to neuromorphic computational graphs has yet to be demonstrated. بنيادي مسئلو اينالاگ CMOS سرڪٽ جي موروثي تبديلي آهي، جيڪا ميچ جي چڪاس جي درستگي کي متاثر ڪري ٿي. تازو، ITD47 تخميني جي متبادل عددي عملن جو مظاهرو ڪيو ويو آهي. In this paper, we propose to use the ability of RRAM to change the conductance value in a non-volatile manner to counteract variability in analog circuits. We implemented an experimental system consisting of one pMUT transmitting membrane operating at a frequency of 111.9 kHz, two pMUT receiving membranes (sensors) simulating barn owl ears, and one . We experimentally characterized the pMUT detection system and RRAM-based ITD computational graph to test our localization system and evaluate its angular resolution.
اسان اسان جي طريقي کي هڪ ڊجيٽل عمل سان گڏ هڪ مائڪرو ڪنٽرولر تي ساڳيو لوڪلائيزيشن ڪم انجام ڏئي رهيا آهيون روايتي بيمفارمنگ يا نيورومورفڪ طريقا استعمال ڪندي، انهي سان گڏ هڪ فيلڊ پروگراميبل گيٽ ايري (FPGA) ITD تخميني لاءِ ريفرنس ۾ تجويز ڪيل. 47. هي مقابلو پيش ڪيل RRAM-بنياد اينالاگ نيورومورفڪ سسٽم جي مقابلي واري طاقت جي ڪارڪردگي کي نمايان ڪري ٿو.

the barn owl receives sound waves from a target, in this case moving prey. The time of flight (ToF) of the sound wave is different for each ear (unless the prey is directly in front of the owl). The dotted line shows the path that sound waves take to reach the barn owl's ears. افقي جهاز ۾ درست طور تي مقامي ڪري سگھجي ٿو ٻن صوتي رستن جي وچ ۾ ڊگھي فرق جي بنياد تي ۽ ان سان لاڳاپيل اندروني وقت جي فرق (ITD) (بائیں تصوير متاثر ٿيل ريف. 74، ڪاپي رائيٽ 2002، سوسائٽي فار نيورو سائنس). In our system, the pMUT transmitter (dark blue) generates sound waves that bounce off the target. Reflected ultrasound waves are received by two pMUT receivers (light green) and processed by the neuromorphic processor (right). b هڪ ITD (جيفريس) ڪمپيوٽيشنل ماڊل بيان ڪري ٿو ته ڪئين آوازن جي ڪنن ۾ داخل ٿيندڙ آوازن کي پهريون ڀيرو انڪوڊ ڪيو ويندو آهي اسٽيج-لاڪ اسپائڪس جي طور تي وڏي نيوڪلئس (NM) ۾ ۽ پوءِ جاميٽري طور تي ترتيب ڏنل گرڊ کي استعمال ڪندي ملايا ڊيڪٽر نيورونز جي ليميلر نيوڪلئس ۾. Processing (Netherlands) (left). هڪ neuroITD ڪمپيوٽيشنل گراف جو مثال تاخير لائينز ۽ اتفاق ڊيڪٽر نيورسن کي گڏ ڪندي، اللو بائيو سينسر سسٽم RRAM تي ٻڌل نيورومورفڪ سرڪٽس (ساڄي) استعمال ڪندي ماڊل ڪري سگهجي ٿو. c مکيه Jeffress ميڪانيزم جو اسڪيميٽ، ToF ۾ فرق جي ڪري، ٻن ڪنن کي مختلف وقتن تي آواز جو محور ملي ٿو ۽ ٻنهي سرن کان محور ڊيڪٽر ڏانهن موڪلي ٿو. محور اتفاقي ڊيڪٽر (سي ڊي) نيورسن جي هڪ سيريز جو حصو آهن، جن مان هر هڪ سخت وقت سان لاڳاپيل انپٽس کي چونڊيل جواب ڏئي ٿو. نتيجي طور، صرف سي ڊيز جن جي انپٽس کي تمام گھٽ وقت جي فرق سان اچي ٿو وڌ ۾ وڌ پرجوش آهي (ITD بلڪل معاوضو ڏنو ويو آهي). The CD will then encode the target's angular position.

a Image of a pMUT crystal with six 880 µm membranes integrated at 1.5 mm pitch. b Diagram of the measuring setup. ٽارگيٽ Azimuth پوزيشن θ ۽ فاصلي تي D تي واقع آهي. pMUT ٽرانسميٽر هڪ 117.6 kHz سگنل ٺاهي ٿو جيڪو ٽارگيٽ کان ٻاهر نڪري ٿو ۽ مختلف وقت جي پرواز (ToF) سان ٻن pMUT وصول ڪندڙن تائين پهچي ٿو. هي فرق، بين الاورل ٽائيم فرق (ITD) جي طور تي بيان ڪيو ويو آهي، ڪنهن شئي جي پوزيشن کي انڪوڊ ڪري ٿو ۽ اندازو لڳائي سگهجي ٿو ٻن رسيور سينسر جي چوٽي ردعمل جو اندازو لڳائي. c خام pMUT سگنل کي اسپائڪ تسلسل ۾ تبديل ڪرڻ لاءِ پري پروسيسنگ مرحلن جو اسڪيميٽ (يعني نيورومورفڪ ڪمپيوٽيشن گراف ۾ ان پٽ). The pMUT sensors and neuromorphic computational graphs have been fabricated and tested, and the neuromorphic pre-processing is based on software simulation. d هڪ سگنل جي وصولي تي pMUT جھلي جو جواب ۽ ان جي اسپائڪ ڊومين ۾ تبديلي. e تجرباتي لوڪلائيزيشن ڪوئلي جي درستگي جيئن اعتراض جي زاويه (Θ) ۽ فاصلي (D) جي حدف اعتراض جي ڪم جي طور تي. ITD ڪڍڻ جو طريقو گھٽ ۾ گھٽ 4 ° C جي گھٽ ۾ گھٽ ڪنولر ريزوليوشن جي ضرورت آھي. f ڪوئلي جي درستگي (نيري لڪير) ۽ لاڳاپيل چوٽي کان شور جي نسبت (سائي لڪير) بمقابله اعتراض جي فاصلي لاءِ Θ = 0.
Resistive memory stores information in a non-volatile conductive state. The basic principle of the method is that the modification of the material at the atomic level causes a change in its electrical conductivity57. هتي اسان هڪ آڪسائيڊ تي ٻڌل مزاحمتي ميموري استعمال ڪريون ٿا جنهن ۾ هيفنيم ڊاءِ آڪسائيڊ جي 5nm پرت شامل آهي جيڪا مٿي ۽ هيٺيان ٽائيٽينيم ۽ ٽائيٽينيم نائٽرائڊ اليڪٽروڊس جي وچ ۾ ٺهيل آهي. RRAM ڊوائيسز جي چالکائي کي موجوده / وولٽيج موج لاڳو ڪندي تبديل ڪري سگهجي ٿو جيڪو اليڪٽروڊس جي وچ ۾ آڪسيجن جي خاليين جي conductive filaments ٺاهي يا ٽوڙي ٿو. اسان اهڙين ڊوائيسز 58 کي هڪ معياري 130 nm CMOS پروسيس ۾ شامل ڪيو آهي ته جيئن هڪ ٺاهيل ريڪنفيگريبل نيورومورفڪ سرڪٽ ٺاهيو وڃي جيڪو هڪ اتفاق ڊيڪٽر ۽ دير واري لائن سرڪٽ (Fig. 3a) کي لاڳو ڪري ٿو. ڊوائيس جي غير مستحڪم ۽ اينالاگ فطرت، نيورومورفڪ سرڪٽ جي واقعن تي مبني فطرت سان گڏ، بجلي جي استعمال کي گھٽائي ٿي. سرڪٽ ۾ هڪ فوري آن/آف فنڪشن آهي: اهو فعال ٿيڻ کان پوءِ فوري طور تي هلندي آهي، جڏهن سرڪٽ بيڪار هجي ته بجلي کي مڪمل طور تي بند ڪرڻ جي اجازت ڏئي ٿي. تجويز ڪيل اسڪيم جا بنيادي بلڊنگ بلاڪ تصوير ۾ ڏيکاريا ويا آهن. 3b. It consists of N parallel single-resistor single-transistor (1T1R) structures that encode synaptic weights from which weighted currents are taken, injected into the common synapse of a differential pair integrator (DPI)59, and finally injected into the synapse with integration and رسڻ. چالو ٿيل (LIF) نيورون 60 (تفصيل لاء طريقا ڏسو). The input surges are applied to the gate of the 1T1R structure in the form of a sequence of voltage pulses with a duration on the order of hundreds of nanoseconds. Resistive memory can be placed in a high conductive state (HCS) by applying an external positive reference to Vtop when Vbottom is grounded, and reset to a low conductive state (LCS) by applying a positive voltage to Vbottom when Vtop is grounded. HCS جو سراسري قدر سيٽ (ICC) جي پروگرامنگ موجوده (تعطم) کي محدود ڪري ڪنٽرول ڪري سگھجي ٿو سيريز ٽرانزسٽر جي دروازي-ذريعو وولٹیج (Fig. 3c). سرڪٽ ۾ RRAM جا ڪم ٻه ڀيرا آهن: اهي ان پٽ پلس کي سڌو ۽ وزن ڏين ٿا.
اسڪيننگ اليڪٽران مائڪرو اسڪوپ (SEM) تصوير هڪ نيري HfO2 1T1R RRAM ڊيوائس ۾ ضم ٿيل 130 nm CMOS ٽيڪنالاجي ۾ سليڪٽر ٽرانسسٽرز (650 nm ويڪر) سائي ۾. b Basic building blocks of the proposed neuromorphic schema. ان پٽ وولٽيج جي دال (چوٽيون) Vin0 ۽ Vin1 استعمال ڪن ٿيون موجوده Iweight، جيڪو 1T1R جي ڍانچي جي G0 ۽ G1 جي ڪنڪشن رياستن سان متناسب آهي. This current is injected into the DPI synapses and excites the LIF neurons. RRAM G0 and G1 are installed in HCS and LCS respectively. c 16K RRAM ڊوائيسز جي هڪ گروپ لاءِ مجموعي ڪنڊڪٽس ڊينسٽي جو فنڪشن ICC موجوده ميچنگ جي فنڪشن جي طور تي، جيڪو موثر طريقي سان ڪنٽرول ليول کي ڪنٽرول ڪري ٿو. d (a) ۾ سرڪٽ جي ماپ ڏيکاريندي ته G1 (LCS ۾) مؤثر طريقي سان ان پٽ کي بلاڪ ڪري ٿو Vin1 (سائي)، ۽ حقيقت ۾ آئوٽ پٽ نيورون جي جھلي وولٽيج صرف Vin0 کان نيري ان پٽ کي جواب ڏئي ٿو. RRAM مؤثر طريقي سان سرڪٽ ۾ ڪنيڪشن کي طئي ڪري ٿو. e ۾ سرڪٽ جي ماپ (b) وولٹیج پلس Vin0 لاڳو ڪرڻ کان پوءِ جھلي وولٽيج Vmem تي conductance Value G0 جو اثر ڏيکاريندي. وڌيڪ ڪارڪردگي، مضبوط جواب: اهڙيء طرح، RRAM ڊوائيس I / O ڪنيڪشن وزن کي لاڳو ڪري ٿو. Measurements were made on the circuit and demonstrate the dual function of RRAM, routing and weighting of input pulses.
پهرين، ڇاڪاڻ ته اتي ٻه بنيادي ڪنڪشن رياستون آهن (HCS ۽ LCS)، RRAMs ان پٽ پلس کي بلاڪ يا مس ڪري سگهن ٿا جڏهن اهي LCS يا HCS رياستن ۾ آهن، ترتيب سان. As a result, RRAM effectively determines the connections in the circuit. This is the basis for being able to reconfigure the architecture. To demonstrate this, we will describe a fabricated circuit implementation of the circuit block in Fig. 3b. The RRAM corresponding to G0 is programmed into the HCS, and the second RRAM G1 is programmed into the LCS. Input pulses are applied to both Vin0 and Vin1. ان پٽ پلس جي ٻن تسلسلن جي اثرن جو تجزيو ڪيو ويو آئوٽ پُٽ نيورسن ۾ نيورون ميمبرين وولٽيج ۽ آئوٽ پُٽ سگنل گڏ ڪري هڪ آسيلو اسڪوپ استعمال ڪندي. The experiment was successful when only the HCS device (G0) was connected to the neuron's pulse to stimulate membrane tension. اهو تصوير 3d ۾ ڏيکاريو ويو آهي، جتي نيري پلس ٽرين جھلي جي وولٹیج کي جھلي ڪيپيسيٽر تي ٺاھڻ جو سبب بڻائي ٿي، جڏھن ته سائي پلس ٽرين جھلي جي وولٹیج کي مسلسل رکي ٿي.
The second important function of RRAM is the implementation of connection weights. Using RRAM's analog conductance adjustment, I/O connections can be weighted accordingly. In the second experiment, the G0 device was programmed to different levels of HCS, and the input pulse was applied to the VIn0 input. ان پٽ پلس ڊيوائس مان هڪ ڪرنٽ (آئي وزن) ڪڍندو آهي، جيڪو ڪنڪشن جي تناسب سان هوندو آهي ۽ ان سان لاڳاپيل امڪاني ڊراپ Vtop - Vbot. هي وزن وارو ڪرنٽ پوءِ ڊي پي آءِ سنيپسس ۽ LIF آئوٽ پٽ نيورسن ۾ داخل ڪيو ويندو آهي. ٻاھر نڪرندڙ نيورسن جي جھلي جي وولٹیج کي اوسيلو اسڪوپ استعمال ڪندي رڪارڊ ڪيو ويو ۽ تصوير 3d ۾ ڏيکاريو ويو. ھڪڙي ان پٽ پلس جي جواب ۾ نيورون جھلي جي وولٹیج جي چوٽي مزاحمتي ياداشت جي چالکائي جي تناسب آھي، اھو ظاھر ڪري ٿو ته RRAM Synaptic وزن جي پروگرام قابل عنصر طور استعمال ڪري سگھجي ٿو. These two preliminary tests show that the proposed RRAM-based neuromorphic platform is able to implement the basic elements of the basic Jeffress mechanism, namely the delay line and the coincidence detector circuit. The circuit platform is built by stacking successive blocks side by side, such as the blocks in Figure 3b, and connecting their gates to a common input line. اسان ھڪ نيورومورفڪ پليٽ فارم ٺاھيو، ٺاھيو ۽ آزمايو جنھن ۾ ٻن آئوٽ پُٽ نيورسن تي مشتمل ھو ​​ٻه ان پٽ (تصوير 4a). The circuit diagram is shown in Figure 4b. اپر 2 × 2 RRAM ميٽرڪس ان پٽ پلس کي اجازت ڏئي ٿو ته ٻن آئوٽ پٽ نيورسن ڏانهن هدايت ڪئي وڃي، جڏهن ته هيٺيون 2 × 2 ميٽرڪس ٻن نيورسن جي بار بار ڪنيڪشن جي اجازت ڏئي ٿي (N0, N1). اسان ظاھر ڪريون ٿا ته ھن پليٽ فارم کي دير واري لائن جي ٺاھ جوڙ سان استعمال ڪري سگھجي ٿو ۽ ٻن مختلف اتفاقن جو پتو لڳائڻ وارو ڪم، جيئن تصوير 4c-e ۾ تجرباتي ماپن مان ڏيکاريل آھي.
سرڪٽ ڊاگرام ٻن آئوٽ پُٽ نيورونز N0 ۽ N1 پاران ٺھيل آھن ٻه ان پٽ 0 ۽ 1 وصول ڪن ٿا. سرن جا مٿاھين چار ڊوائيس Synaptic ڪنيڪشن کي ان پٽ کان آئوٽ پُٽ تائين بيان ڪن ٿا، ۽ ھيٺيون چار سيل نيورون جي وچ ۾ بار بار ڪنيڪشن جي وضاحت ڪن ٿا. رنگين RRAMs HCS ۾ ساڄي پاسي ترتيب ڏنل ڊوائيسز جي نمائندگي ڪن ٿا: HCS ۾ ڊوائيسز ڪنيڪشن جي اجازت ڏين ٿا ۽ وزن جي نمائندگي ڪن ٿا، جڏهن ته LCS ۾ ڊوائيسز ان پٽ پلس کي بلاڪ ڪن ٿا ۽ ڪنيڪشن کي آئوٽ پُٽ سان بند ڪن ٿا. b Diagram of circuit (a) with eight RRAM modules highlighted in blue. c Delay lines are formed by simply using the dynamics of DPI synapses and LIF neurons. The green RRAM is set to conductance high enough to be able to induce a glitch at the output after the input delay Δt. d وقت تي منحصر سگنلن جي هدايت جي غير حساس سي ڊي جي سڃاڻپ جو اسڪيمياتي مثال. ٻاھر نڪرندڙ نيورون 1، N1، ٿوري دير سان ان پٽ 0 ۽ 1 تي فائر ڪري ٿو. e Direction sensitive CD سرڪٽ، ھڪ سرڪٽ جيڪو معلوم ڪري ٿو جڏھن ان پٽ 1 انپٽ 0 وٽ اچي ٿو ۽ انپٽ 0 کان پوءِ اچي ٿو. سرڪٽ جو آئوٽ پٽ نيورون 1 (N1) جي نمائندگي ڪري ٿو.

متغير ماڊل نيورومورفڪ سسٽم 63,64,65 ۾ عيب جو هڪ ذريعو آهي. هي نيورسن ۽ synapses جي heterogeneous رويي جي ڪري ٿي. Examples of such disadvantages include 30% (mean standard deviation) variability in input gain, time constant, and refractory period, to name but a few (see Methods). This problem is even more pronounced when multiple neural circuits are connected together, such as an orientation-sensitive CD consisting of two neurons. صحيح طريقي سان ڪم ڪرڻ لاءِ، ٻن نيورسن جي حاصلات ۽ زوال واري وقت جو تسلسل جيترو ممڪن ٿي سگهي ساڳيو هجڻ گهرجي. مثال طور، ان پٽ جي حاصلات ۾ هڪ وڏو فرق سبب ٿي سگهي ٿو هڪ نيورون هڪ ان پٽ پلس تي وڌيڪ رد عمل ڪري ٿو جڏهن ته ٻيو نيورون بمشکل جوابدار آهي. انجير تي. شڪل 5a ڏيکاري ٿو ته بي ترتيب طور تي چونڊيل نيورسن ساڳئي ان پٽ پلس کي مختلف طور تي جواب ڏين ٿا. هي اعصابي تبديلي لاڳاپيل آهي، مثال طور، هدايت جي حساس سي ڊي جي ڪم لاء. تصوير ۾ ڏيکاريل اسڪيم ۾. 5b، سي، نيورون 1 جو ان پٽ حاصل نيورون 0 جي ڀيٽ ۾ تمام گهڻو آهي. اهڙيء طرح، نيورون 0 کي حد تائين پهچڻ لاء ٽن ان پٽ پلس (1 جي بدران) جي ضرورت آهي، ۽ نيورون 1، توقع جي مطابق، ٻن ان پٽ واقعن جي ضرورت آهي. اسپيڪ ٽائيم تي منحصر بايوميميٽڪ پلاسٽيٽيٽي (STDP) کي لاڳو ڪرڻ هڪ ممڪن طريقو آهي جيڪو سسٽم جي ڪارڪردگي تي غلط ۽ سست اعصابي ۽ synaptic سرڪٽ جي اثر کي گھٽائڻ 43. هتي اسان تجويز ڪريون ٿا ته مزاحمتي ياداشت جي پلاسٽڪ رويي کي استعمال ڪرڻ جي طور تي نيورل ان پٽ جي واڌ کي متاثر ڪرڻ ۽ نيورومورفڪ سرڪٽس ۾ تبديلي جي اثرات کي گهٽائڻ. جيئن تصوير ۾ ڏيکاريل آهي. 4e، RRAM synaptic ڪاميٽي سان لاڳاپيل ڪارڪردگي جي سطح مؤثر طريقي سان لاڳاپيل اعصاب جھلي وولٹیج ردعمل کي ماڊل ڪيو. اسان استعمال ڪريون ٿا هڪ تکراري RRAM پروگرامنگ حڪمت عملي. ڏنل ان پٽ لاءِ، Synaptic وزنن جي conductance values ​​reprogrammed آهن جيستائين سرڪٽ جي ٽارگيٽ رويي کي حاصل ڪيو وڃي (طريقي ڏسو).
هڪ ئي ان پٽ پلس تي نو بي ترتيب ٿيل انفرادي نيورسن جي ردعمل جي تجرباتي ماپ. جواب مختلف آبادي ۾ مختلف آهي، ان پٽ جي حاصلات ۽ وقت کي مسلسل متاثر ڪري ٿو. b نيورسن جي اثر جي تجرباتي ماپون نيورسن جي تبديليءَ تي اثر انداز ٿيندڙ هدايت-حساس سي ڊي. ٻه طرفي حساس سي ڊي آئوٽ نيورسن نيورون کان نيورون جي تبديليءَ جي ڪري انپٽ حوصلا افزائي لاءِ مختلف جواب ڏين ٿا. نيوران 0 کي نيوران 1 جي ڀيٽ ۾ گھٽ ان پٽ حاصل آھي، تنھنڪري ان کي ٽي ان پٽ پلس (1 جي بدران) لڳن ٿيون. جيئن توقع ڪئي وئي، نيورون 1 حد تائين پهچي ٿو ٻن ان پٽ واقعن سان. جيڪڏهن ان پٽ 1 اچي ٿو Δt = 50 µs کان پوءِ نيورون 0 فائر، سي ڊي خاموش رهي ٿي ڇاڪاڻ ته Δt نيورون 1 (اٽڪل 22 µs) جي مستقل وقت کان وڌيڪ آهي. c Δt = 20 µs پاران گھٽجي ويو آهي، انهي ڪري ان پٽ 1 چوٽيون جڏهن نيورون 1 جي فائرنگ اڃا به وڌيڪ آهي، نتيجي ۾ ٻه ان پٽ واقعن جي هڪ ئي وقت ۾ ڳولڻ جي نتيجي ۾.

a Effect of neuronal variability on delay line circuits. ب دير واري لائن سرڪٽ کي وڏي دير تائين ماپ ڪري سگھجي ٿو لاڳاپيل LIF نيورسن ۽ DPI synapses جي وقت جي تسلسل کي مقرر ڪندي وڏي قدرن تي. RRAM calibration جي طريقيڪار جي ورهاڱي جي تعداد کي وڌائڻ ممڪن ٿي سگھي ٿو ته خاص طور تي ھدف جي دير جي درستگي کي بهتر بڻائي: 200 ورجائي غلطي کي 5٪ کان گھٽ گھٽائي ڇڏيو. ھڪڙو تکرار ھڪڙي RRAM سيل تي SET / RESET آپريشن سان ملندو آھي. c Jeffress ماڊل ۾ هر سي ڊي ماڊل N متوازي سي ڊي عناصر استعمال ڪندي لاڳو ڪري سگھجي ٿو سسٽم جي ناڪامي جي حوالي سان وڌيڪ لچڪ لاءِ. d وڌيڪ RRAM calibration iterations سچي مثبت شرح (نيري لڪير) کي وڌائي ٿو، جڏهن ته غلط مثبت شرح جي تعداد کان آزاد آهي (گرين لائين). Placing more CD elements in parallel avoids false detection of CD module matches.

سي ڊي ماڊلز جي تعداد جي بنياد تي مڪانيزيشن آپريشن جي ڪوئلي ريزوليوشن (نيرو) ۽ بجلي جو استعمال (سائي). ڳاڙهو نيرو افقي بار PMUT جي ڪوئلي جي درستگي جي نمائندگي ڪري ٿو ۽ هلڪو نيرو افقي بار نيورومورفڪ ڪمپيوٽيشنل گراف جي ڪوئلي جي درستگي جي نمائندگي ڪري ٿو. b تجويز ڪيل نظام جو پاور واپرائڻ ۽ مقابلي ۾ ٻه بحث ڪيل مائڪرو ڪنٽرولر لاڳو ڪرڻ ۽ وقت جي فرق انڪوڊر (TDE) 47 FPGA جي ڊجيٽل عمل درآمد.
ٽارگيٽ لوڪلائيزيشن سسٽم جي بجلي جي استعمال کي گهٽائڻ لاءِ، اسان تصور ڪيو، ڊزائين ڪيو ۽ لاڳو ڪيو هڪ موثر، واقعي تي هلندڙ RRAM-بنياد نيورومورفڪ سرڪٽ جيڪو بلٽ ان سينسرز پاران تيار ڪيل سگنل جي معلومات کي پروسيس ڪري ٿو حقيقي طور تي ٽارگيٽ اعتراض جي پوزيشن کي ڳڻڻ لاءِ. وقت. . جڏهن ته روايتي پروسيسنگ طريقا لڳاتار معلوم ٿيل سگنلن جو نمونو ڪندا آهن ۽ ڪارآمد معلومات ڪڍڻ لاءِ حساب ڪتاب ڪندا آهن، تجويز ڪيل نيورومورفڪ حل حسابن کي هم وقت سازي سان انجام ڏئي ٿو جيئن مفيد معلومات اچي ٿي، نظام جي طاقت جي ڪارڪردگيءَ کي وڌ ۾ وڌ پنجن حڪمن جي ڪري. ان کان علاوه، اسان RRAM جي بنياد تي نيورومورفڪ سرڪٽ جي لچڪدار کي اجاگر ڪيو. RRAM جي صلاحيت غير مستحڪم انداز ۾ چالکائي کي تبديل ڪرڻ (پلاسٽڪيت) الٽرا لو پاور اينالاگ ڊي پي آئي جي synaptic ۽ نيورل سرڪٽس جي موروثي تبديليءَ جي تلافي ڪري ٿي. This makes this RRAM-based circuit versatile and powerful. Our goal is not to extract complex functions or patterns from signals, but to localize objects in real time. اسان جو سسٽم پڻ موثر طريقي سان سگنل کي دٻائي سگھي ٿو ۽ آخرڪار ان کي وڌيڪ پروسيسنگ مرحلن ڏانهن موڪلي سگھي ٿو وڌيڪ پيچيده فيصلا ڪرڻ لاءِ. In the context of localization applications, our neuromorphic preprocessing step can provide information about the location of objects. This information can be used, for example, for motion detection or gesture recognition. We emphasize the importance of combining ultra low power sensors such as pMUTs with ultra low power electronics. ان لاءِ، نيورومورفڪ طريقه ڪار اهم ٿي چڪا آهن جيئن اهي اسان کي حياتياتي طور تي متاثر ٿيل ڪمپيوٽيشنل طريقن جهڙوڪ جيفريس ماڊل جي نئين سرڪٽ تي عمل درآمد ڪرڻ جي هدايت ڪن ٿا. سينسر فيوزن ايپليڪيشنن جي حوالي سان، اسان جي سسٽم کي ڪيترن ئي مختلف واقعن تي ٻڌل سينسر سان گڏ ڪري سگهجي ٿو وڌيڪ صحيح معلومات حاصل ڪرڻ لاء. جيتوڻيڪ اُلو اونداهي ۾ شڪار ڳولڻ ۾ شاندار هوندا آهن، پر انهن جون اکيون شاندار هونديون آهن ۽ اهي 70 شڪار کي پڪڙڻ کان اڳ گڏيل ٻڌڻ ۽ بصري ڳولا ڪندا آهن. جڏهن ڪو خاص آڊيٽري نيورون فائر ڪندو آهي، ته اُول کي اها معلومات ملي ٿي جنهن کي اهو طئي ڪرڻ جي ضرورت آهي ته ڪهڙي طرف کان ان جي بصري ڳولا شروع ڪئي وڃي، اهڙيءَ طرح ان جو ڌيان بصري منظر جي هڪ ننڍڙي حصي تي آهي. بصري سينسر جو هڪ ميلاپ (DVS ڪئميرا) ۽ هڪ تجويز ڪيل ٻڌڻ سينسر (PMUT تي ٻڌل) مستقبل جي خودمختيار ايجنٽ جي ترقي لاء ڳولڻ گهرجي.
pMUT سينسر هڪ PCB تي واقع آهي ٻن رسيوررز سان لڳ ڀڳ 10 سينٽي جي فاصلي تي، ۽ ٽرانسميٽر وصول ڪندڙن جي وچ ۾ واقع آهي. ھن ڪم ۾، ھر جھلي ھڪ معطل ٿيل بيمورف ڍانچي آھي جنھن ۾ پيزو اليڪٽرڪ ايلومينيم نائٽرائڊ (AlN) 800 nm ٿلهي وارين ٻن تہن تي مشتمل ھوندو آھي، جيڪو molybdenum (Mo) 200 nm جي ٽن تہن جي وچ ۾ ٿلهو ۽ 200 nm ٿورڙي پرت سان ڍڪيل ھوندو آھي. مٿيون پاسو ڪرڻ واري SiN پرت جيئن بيان ڪيل حوالي سان. 71. اندرين ۽ ٻاهرئين اليڪٽروڊس کي مولائبڊينم جي هيٺئين ۽ مٿئين سطح تي لاڳو ڪيو ويندو آهي، جڏهن ته وچين مولبيڊينم اليڪٽرروڊ کي بي ترتيب ۽ زمين جي طور تي استعمال ڪيو ويندو آهي، جنهن جي نتيجي ۾ اليڪٽروڊس جي چئن جوڙن سان هڪ جھلي پيدا ٿيندي آهي.
هي فن تعمير هڪ عام جھلي جي خرابي جي استعمال جي اجازت ڏئي ٿو، جنهن جي نتيجي ۾ بهتر منتقلي ۽ حساسيت حاصل ڪري ٿي. اهڙي pMUT عام طور تي 700 nm/V جي حوصلي واري حساسيت کي هڪ ايمٽر جي طور تي ظاهر ڪري ٿو، 270 Pa/V جي سطح جو دٻاء فراهم ڪري ٿو. وصول ڪندڙ جي طور تي، هڪ pMUT فلم 15 nA/Pa جي هڪ شارٽ سرڪٽ جي حساسيت کي ظاهر ڪري ٿي، جيڪو سڌي طرح AlN جي piezoelectric coefficient سان لاڳاپيل آهي. AlN پرت ۾ وولٹیج جي ٽيڪنيڪل variability گونج جي تعدد ۾ تبديلي جي ڪري ٿي، جيڪا pMUT تي DC تعصب لاڳو ڪندي معاوضي ڪري سگهجي ٿي. ڊي سي حساسيت 0.5 kHz/V تي ماپي وئي. صوتي خصوصيت لاء، هڪ مائڪروفون استعمال ڪيو ويندو آهي pMUT جي سامهون.
گونج جي نبض کي ماپڻ لاءِ، اسان هڪ مستطيل پليٽ رکي جيڪا اٽڪل 50 cm2 جي ايراضيءَ سان pMUT جي سامهون رکي ٿي ته جيئن خارج ٿيل آواز جي لهرن کي ظاهر ڪري. Both the distance between the plates and the angle relative to the pMUT plane are controlled using special holders. هڪ Tectronix CPX400DP وولٹیج ماخذ ٽن pMUT جھلين کي تعصب ڪري ٿو، گونج جي فريڪئنسي کي 111.9 kHz31 تي ٽيون ڪري ٿو، جڏهن ته ٽرانسميٽر هڪ Tectronix AFG 3102 پلس جنريٽر ذريعي هلائي رهيا آهن گونج فريڪوئنسي (111.9 kHze) ۽ 111.9 kHz. هر pMUT رسيور جي چار آئوٽ پٽ بندرگاهن مان پڙهيل وهندڙ وولٽيجز ۾ تبديل ڪيا ويا آهن هڪ خاص فرق واري ڪرنٽ ۽ وولٽيج آرڪيٽيڪچر استعمال ڪندي، ۽ نتيجو سگنل اسپيڪٽرم ڊيٽا حاصل ڪرڻ واري نظام طرفان ڊجيٽل ڪيا ويا آهن. معلوم ڪرڻ جي حد مختلف حالتن جي تحت pMUT سگنل حاصل ڪرڻ سان منسوب ڪئي وئي آهي: اسان ريفلڪٽر کي مختلف فاصلن تي منتقل ڪيو [30, 40, 50, 60, 80, 100] سينٽ ۽ تبديل ڪيو pMUT سپورٽ زاويه ([0, 20, 40] o ) شڪل 2b ڏيکاري ٿو عارضي ITD جو پتو لڳائڻ واري قرارداد درجي ۾ لاڳاپيل ڪوئلي پوزيشن تي منحصر ڪري ٿو.
هي آرٽيڪل استعمال ڪري ٿو ٻه مختلف آف دي شيلف RRAM سرڪٽس. پهريون 16,384 (16,000) ڊوائيسز (128 × 128 ڊوائيسز) جو هڪ صف آهي 1T1R ترتيب ۾ هڪ ٽرانزيٽر ۽ هڪ رزسٽر سان. The second chip is the neuromorphic platform shown in Fig. 4a. The RRAM cell consists of a 5 nm thick HfO2 film embedded in a TiN/HfO2/Ti/TiN stack. The RRAM stack is integrated into the back-of-line (BEOL) of the standard 130nm CMOS process. RRAM-based neuromorphic circuits present a design challenge for all-analog electronic systems in which RRAM devices coexist with traditional CMOS technology. خاص طور تي، RRAM ڊوائيس جي ڪنيڪشن اسٽيٽ کي پڙهڻ گهرجي ۽ سسٽم لاء فنڪشن متغير طور استعمال ڪيو وڃي. انهي جي پڇاڙيء ۾، هڪ سرڪٽ ٺهيل، ٺاهيل ۽ آزمائشي ڪئي وئي جيڪا ڊوائيس مان موجوده کي پڙهي ٿي جڏهن هڪ ان پٽ پلس وصول ٿئي ٿي ۽ هن ڪرنٽ کي استعمال ڪري ٿو هڪ فرق واري جوڙي انٽيگريٽر (DPI) Synapse جي جواب کي وزن ڏيڻ لاءِ. ھي سرڪٽ تصوير 3a ۾ ڏيکاريو ويو آھي، جيڪو تصوير 4a ۾ نيورومورفڪ پليٽ فارم جي بنيادي بلڊنگ بلاڪ جي نمائندگي ڪري ٿو. هڪ ان پٽ پلس 1T1R ڊيوائس جي دروازي کي چالو ڪري ٿي، هڪ ڪرنٽ کي آر آر ايم ذريعي ڊيوائس جي ڪنڊڪٽنس جي تناسب سان آڻيندي (Iweight = G(Vtop - Vx)). آپريشنل ايمپليفائر (op-amp) سرڪٽ جي inverting ان پٽ ۾ مسلسل DC تعصب وولٹیج Vtop آهي. op-amp جي منفي موٽ مهيا ڪندي Vx = Vtop مهيا ڪندي M1 مان برابر موجوده مهيا ڪندي. ڊوائيس مان حاصل ڪيل موجوده Iweight DPI synapse ۾ انجيل ڪئي وئي آهي. هڪ مضبوط موجوده نتيجو وڌيڪ depolarization جي نتيجي ۾ ٿيندو، تنهنڪري RRAM conductance مؤثر طور تي synaptic وزن لاڳو ڪري ٿو. This exponential synaptic current is injected through the membrane capacitor of the Leaky Integration and Excitation (LIF) neurons, where it is integrated as a voltage. If the threshold voltage of the membrane (the switching voltage of the inverter) is overcome, the output part of the neuron is activated, producing an output spike. هي نبض واپس اچي ٿي ۽ نيورون جي جھلي جي ڪيپيسيٽر کي زمين ڏانهن ڇڪي ٿي، جنهن جي ڪري اهو خارج ٿئي ٿو. This circuit is then supplemented with a pulse expander (not shown in Fig. 3a), which shapes the output pulse of the LIF neuron to the target pulse width. ملٽي پلڪسرز پڻ هر لڪير ۾ ٺاهيا ويا آهن، وولٹیج کي RRAM ڊوائيس جي مٿين ۽ هيٺئين اليڪٽروڊس تي لاڳو ڪرڻ جي اجازت ڏئي ٿي.

اينالاگ اليڪٽرانڪس جي حرڪيات کي استعمال ڪرڻ لاءِ نيورون ۽ synapses جي رويي کي تخليق ڪرڻ لاءِ هڪ خوبصورت ۽ موثر حل آهي ڪمپيوٽر جي ڪارڪردگي کي بهتر ڪرڻ لاءِ. The disadvantage of this computational underlay is that it will vary from scheme to scheme. We quantified the variability of neurons and synaptic circuits (Supplementary Fig. 2a,b). Of all the manifestations of variability, those associated with time constants and input gain have the greatest impact at the system level. LIF نيورون ۽ DPI Synapse جو مستقل وقت هڪ RC سرڪٽ طرفان طئي ڪيو ويندو آهي، جتي R جي قيمت ٽرانزسٽر جي دروازي تي لاڳو ڪيل تعصب وولٽيج ذريعي ڪنٽرول ڪئي ويندي آهي (نيورون لاءِ Vlk ۽ Synapse لاءِ Vtau)، مقرر ڪندي. رسڻ جي شرح. انپٽ حاصل جي وضاحت ڪئي وئي آهي چوٽي وولٹیج تائين پهچندي Synaptic ۽ neuronal membrane capacitors جي ذريعي ان پٽ پلس ذريعي. ان پٽ جي حاصلات کي ڪنٽرول ڪيو ويندو آهي هڪ ٻي بائس ٽرانزسٽر جيڪو ان پٽ ڪرنٽ کي ماڊل ڪري ٿو. ST Microelectronics جي 130nm پروسيس تي ڪيلابريٽ ڪيل هڪ مونٽي ڪارلو سموليشن کي ڪجهه ان پٽ حاصل ڪرڻ ۽ وقت جي مسلسل انگن اکرن کي گڏ ڪرڻ لاءِ ڪيو ويو. The results are presented in Supplementary Figure 2, where the input gain and time constant are quantified as a function of the bias voltage controlling the leakage rate. گرين مارڪرز وقت جي معياري انحراف جو اندازو لڳائيندا آهن مطلب کان. Both neurons and synaptic circuits were able to express a wide range of time constants in the range of 10-5-10-2 s, as shown in Supplementary Fig. scheme. Input amplification (Supplementary Fig. 2e,d) of neuronal and synapse variability was approximately 8% and 3%, respectively. Such a deficiency is well documented in the literature: various measurements were performed on the array of DYNAP chips to assess the mismatch between populations of LIF63 neurons. The synapses in the BrainScale mixed signal chip were measured and their inconsistencies analyzed, and a calibration procedure was proposed to reduce the effect of system-level variability64.
نيورومورفڪ سرڪٽس ۾ RRAM جو ڪم ٻه ڀيرا آهي: فن تعمير جي تعريف (روٽنگ انپٽس کي آئوٽ پُٽ تائين) ۽ synaptic وزن تي عمل درآمد. پوئين ملڪيت ماڊل نيورومورفڪ سرڪٽ جي تبديلي جي مسئلي کي حل ڪرڻ لاء استعمال ڪري سگھجي ٿو. اسان هڪ سادي حساب ڪتاب جو طريقو ٺاهيو آهي جنهن ۾ RRAM ڊوائيس کي ٻيهر پروگرام ڪرڻ شامل آهي جيستائين سرڪٽ جو تجزيو ڪيو وڃي ڪجهه گهرجن کي پورو ڪري. ڏنل ان پٽ لاءِ، آئوٽ پٽ مانيٽر ڪيو ويندو آهي ۽ RRAM کي ٻيهر پروگرام ڪيو ويندو آهي جيستائين ٽارگيٽ رويي حاصل نه ٿئي. 5 s جو انتظار جو وقت پروگرامنگ عملن جي وچ ۾ متعارف ڪرايو ويو RRAM آرام جي مسئلي کي حل ڪرڻ لاءِ جنهن جي نتيجي ۾ عارضي conductance fluctuations (ضمني معلومات). Synaptic weights are adjusted or calibrated according to the requirements of the neuromorphic circuit being modeled. حساب ڪتاب جي طريقيڪار اضافي الورورٿمز ۾ اختصار ڪيو ويو آهي [1, 2] جيڪي نيورومورفڪ پليٽ فارمن جي ٻن بنيادي خصوصيتن تي ڌيان ڏين ٿا، دير جي لائينون ۽ هدايت جي غير حساس سي ڊي. دير واري لڪير سان هڪ سرڪٽ لاء، ٽارگيٽ رويي کي دير سان Δt سان هڪ آئوٽ پلس مهيا ڪرڻ آهي. جيڪڏهن حقيقي سرڪٽ جي دير حدف جي قيمت کان گهٽ آهي، G3 جو Synaptic وزن گھٽايو وڃي (G3 کي ري سيٽ ڪيو وڃي ۽ پوء مقرر ڪيو وڃي گهٽ ملندڙ موجوده Icc تي). برعڪس، جيڪڏهن حقيقي دير حدف جي قيمت کان وڌيڪ آهي، ته G3 جي چالکائي کي وڌايو وڃي (G3 کي پهريان ري سيٽ ڪيو وڃي ۽ پوء هڪ اعلي Icc قدر تي مقرر ڪيو وڃي). اهو عمل بار بار ڪيو ويندو آهي جيستائين سرڪٽ پاران ٺاهيل دير جي حدف جي قيمت سان ملي ٿي ۽ هڪ رواداري مقرر ڪئي وئي آهي انشانکن عمل کي روڪڻ لاء. For orientation-insensitive CDs, two RRAM devices, G1 and G3, are involved in the calibration process. This circuit has two inputs, Vin0 and Vin1, delayed by dt. The circuit should only respond to delays below the matching range [0,dtCD]. If there is no output peak, but the input peak is close, both RRAM devices should be boosted to help the neuron reach the threshold. Conversely, if the circuit responds to a delay that exceeds the target range of dtCD, the conductance must be reduced. Repeat the process until the correct behavior is obtained. Compliance current can be modulated by the built-in analog circuit in ref. 72.73. هن تعمير ٿيل سرڪٽ سان، اهڙي طريقيڪار کي وقتي طور تي سسٽم کي ترتيب ڏيڻ يا ٻي ايپليڪيشن لاء ٻيهر استعمال ڪرڻ لاء انجام ڏئي سگهجي ٿو.
اسان معياري 32-bit microcontroller68 تي اسان جي نيورومورفڪ سگنل پروسيسنگ اپروچ جي بجلي جي استعمال جو جائزو وٺون ٿا. هن تشخيص ۾، اسان فرض ڪريون ٿا ساڳيو سيٽ اپ سان هن پيپر ۾، هڪ pMUT ٽرانسميٽر ۽ ٻه pMUT وصول ڪندڙن سان. اهو طريقو هڪ بينڊ پاس فلٽر استعمال ڪري ٿو، جنهن جي پٺيان لفافي ڪڍڻ وارو قدم (ٽيگر-ڪيزر)، ۽ آخر ۾ پرواز جي وقت کي ڪڍڻ لاء سگنل تي هڪ حد تائين آپريشن لاڳو ڪيو ويندو آهي. ITD جو ڳڻپ ۽ ان جي تبديليءَ جو پتو لڳائڻ جي زاوين کي تشخيص ۾ ختم ڪيو ويو آھي. اسان غور ڪريون ٿا بينڊ پاس فلٽر لاڳو ڪرڻ کي استعمال ڪندي 4th آرڊر لامحدود امپلس رسپانس فلٽر جنهن کي 18 فلوٽنگ پوائنٽ آپريشن جي ضرورت آهي. لفافي ڪڍڻ لاء ٽي وڌيڪ سچل پوائنٽ آپريشن استعمال ڪندو آهي، ۽ آخري آپريشن حد مقرر ڪرڻ لاء استعمال ڪيو ويندو آهي. مجموعي طور تي 22 فلوٽنگ پوائنٽ آپريشن جي ضرورت آهي سگنل کي اڳڀرائي ڪرڻ لاء. منتقل ٿيل سگنل 111.9 kHz سائن ويوفارم جو هڪ مختصر دفن آهي جيڪو هر 10 ms تي پيدا ٿئي ٿو جنهن جي نتيجي ۾ 100 Hz جي پوزيشن آپريٽنگ فريکوئنسي آهي. اسان استعمال ڪيو 250 kHz جي نموني جي شرح Nyquist جي تعميل لاءِ ۽ 1 ميٽر جي حد کي پڪڙڻ لاءِ هر ماپ لاءِ 6 ms ونڊو. نوٽ ڪريو ته 6 مليسيڪنڊ هڪ شئي جي اڏام جو وقت آهي جيڪو 1 ميٽر پري آهي. هي 0.5 MSPS تي A/D تبادلي لاءِ 180 µW جو پاور واپرائڻ مهيا ڪري ٿو. سگنل پري پروسيسنگ 6.60 MIPS (هدايتون في سيڪنڊ) آهي، 0.75 ميگاواٽ پيدا ڪري ٿي. بهرحال، مائڪرو ڪنٽرولر کي تبديل ڪري سگھي ٿو گھٽ پاور موڊ 69 جڏهن الورورٿم نه هلي رهيو آهي. هي موڊ 10.8 μW جي جامد بجلي واپرائڻ ۽ 113 μs جي جاڳڻ جو وقت مهيا ڪري ٿو. 84 MHz جي گھڙي جي تعدد کي ڏنو ويو، مائڪرو ڪنٽرولر نيورومورفڪ الورورٿم جي سڀني عملن کي 10 ms اندر مڪمل ڪري ٿو، ۽ الورورٿم 6.3٪ جي ڊيوٽي چڪر کي حساب ڪري ٿو، اھڙيء طرح گھٽ پاور موڊ استعمال ڪندي. نتيجي ۾ طاقت جو خاتمو 244.7 μW آهي. نوٽ ڪريو ته اسان ToF مان ITD ٻاھر نڪرندا آھيون ۽ تبادلي کي ڳولھڻ واري زاويہ ۾، اھڙيءَ طرح مائڪرو ڪنٽرولر جي بجلي جي گھٽتائي کي گھٽائي. هي تجويز ڪيل نظام جي توانائي جي ڪارڪردگي لاء اضافي قيمت فراهم ڪري ٿو. اضافي مقابلي واري حالت جي طور تي، اسان حوالن ۾ تجويز ڪيل ڪلاسيڪل بيمفارمنگ طريقن جي بجلي جي استعمال جو جائزو وٺون ٿا. 31.54 جڏهن 1.8V سپلائي وولٹیج تي ساڳي مائڪرو ڪنٽرولر 68 ۾ شامل ڪيو ويو. بيم فارمنگ لاءِ ڊيٽا حاصل ڪرڻ لاءِ پنج هڪجهڙائي واري فاصلي تي پي ايم يو ٽي جھلي استعمال ٿينديون آهن. جيئن ته پروسيسنگ پاڻ لاء، بيم فارمنگ جو طريقو استعمال ڪيو ويو آهي دير سميشن. اهو صرف انهن لينن تي دير لاڳو ڪرڻ تي مشتمل آهي جيڪو هڪ لين ۽ ريفرنس لين جي وچ ۾ آمد جي وقت ۾ متوقع فرق سان مطابقت رکي ٿو. جيڪڏهن سگنل مرحلن ۾ آهن، انهن سگنلن جو مجموعو هڪ وقت جي شفٽ کان پوء هڪ اعلي توانائي هوندي. جيڪڏهن اهي مرحلي کان ٻاهر آهن، تباهي واري مداخلت انهن جي رقم جي توانائي کي محدود ڪري ڇڏيندو. رشتي ۾. انجير تي. 31، 2 ميگا هرٽز جي نموني جي شرح کي چونڊيو ويو آهي وقت جي ڊيٽا کي شفٽ ڪرڻ لاءِ انٽيجر نمبر نموني سان. هڪ وڌيڪ معمولي طريقو اهو آهي ته 250 kHz جي ٿلهي نموني جي شرح کي برقرار رکيو وڃي ۽ جزوي تاخير کي گڏ ڪرڻ لاءِ Finite Impulse Response (FIR) فلٽر استعمال ڪيو وڃي. اسان فرض ڪنداسين ته بيمفارمنگ الگورٿم جي پيچيدگي بنيادي طور تي وقت جي شفٽ جي ذريعي طئي ڪئي ويندي آهي، ڇاڪاڻ ته هر چينل هڪ FIR فلٽر سان گڏ هر طرف ۾ 16 نل سان گڏ هوندو آهي. To calculate the number of MIPS required for this operation, we consider a window of 6ms per measurement to capture a range of 1 meter, 5 channels, 11 beamforming directions (range +/- 50° in 10° steps). 75 ماپ في سيڪنڊ مائڪرو ڪنٽرولر کي وڌ ۾ وڌ 100 MIPS تائين پهچايو. ڳنڍ. 68، جنهن جي نتيجي ۾ 11.26 ميگاواٽ جي پاور ڊسپيشن لاءِ 11.71 ميگاواٽ جي ڪل پاور ڊسپيشن لاءِ آن بورڊ ADC تعاون شامل ڪرڻ کان پوءِ.
هن مطالعي جي نتيجن جي حمايت ڪندڙ ڊيٽا لاڳاپيل ليکڪ، ايف ايم، مناسب درخواست تي دستياب آهن.
Indiveri, G. & Sandamirskaya, Y. نيورومورفڪ ايجنٽن ۾ سگنل پروسيسنگ لاءِ اسپيس ۽ ٽائيم جي اهميت: گھٽ طاقت، خودمختيار ايجنٽن کي ترقي ڪرڻ جو چئلينج جيڪي ماحول سان رابطو ڪن ٿا. Indiveri, G. & Sandamirskaya, Y. نيورومورفڪ ايجنٽن ۾ سگنل پروسيسنگ لاءِ اسپيس ۽ ٽائيم جي اهميت: گھٽ طاقت، خودمختيار ايجنٽن کي ترقي ڪرڻ جو چئلينج جيڪي ماحول سان رابطو ڪن ٿا.Indiveri G. ۽ Sandamirskaya Y. نيورومورفڪ ايجنٽ ۾ سگنل پروسيسنگ لاءِ جاءِ ۽ وقت جي اهميت: ماحول سان لهه وچڙ ۾ گھٽ پاور خودمختيار ايجنٽن کي ترقي ڪرڻ جو چئلينج. انديوري، جي. ۽ سندامرسڪيا، يو.Indiveri G. ۽ Sandamirskaya Y. نيورومورفڪ ايجنٽ ۾ سگنل پروسيسنگ لاءِ جاءِ ۽ وقت جي اهميت: ماحول سان لهه وچڙ ۾ گھٽ پاور خودمختيار ايجنٽن کي ترقي ڪرڻ جو چئلينج.IEEE سگنل پروسيسنگ. Journal 36, 16–28 (2019).
Thorpe، SJ چوٽي آمد وقت: هڪ موثر نيورل نيٽورڪ ڪوڊنگ اسڪيم. ايڪملر، آر، هارٽمن، جي ۽ هاسڪي، جي (ايڊز) ۾. ايڪملر، آر، هارٽمن، جي ۽ هاسڪي، جي (ايڊز) ۾.Eckmiller، R.، Hartmann، G. ۽ Hauske، G. (eds.) ۾.Eckmiller، R. Hartmann، G.، ۽ Hauske، G. (eds.) ۾. اعصاب سسٽم ۽ ڪمپيوٽرن ۾ متوازي پروسيسنگ 91-94 (اتر-هالينڊ ايلسيويئر، 1990).
Levy, WB & Calvert, VG Communication 35 ڀيرا وڌيڪ توانائي استعمال ڪري ٿي انساني ڪارٽيڪس ۾ ڪمپيوٽيشن جي ڀيٽ ۾، پر ٻنهي خرچن جي ضرورت آهي Synapse نمبر جي اڳڪٿي ڪرڻ لاءِ. Levy, WB & Calvert, VG Communication 35 ڀيرا وڌيڪ توانائي استعمال ڪري ٿي انساني ڪارٽيڪس ۾ ڪمپيوٽيشن جي ڀيٽ ۾، پر ٻنهي خرچن جي ضرورت آهي Synapse نمبر جي اڳڪٿي ڪرڻ لاءِ.ليوي، WB ۽ Calvert، WG ڪميونيڪيشن انساني ڪارٽيڪس ۾ حساب جي ڀيٽ ۾ 35 ڀيرا وڌيڪ توانائي استعمال ڪري ٿي، پر ٻنهي قيمتن جي ضرورت آهي synapses جي تعداد جي اڳڪٿي ڪرڻ لاءِ. Levy, WB & Calvert, VG Communication 消耗的能量是人类皮层计算的35 倍 ليوي، ڊبليو بي ۽ ڪلورٽ، وي جي ڪميونيڪيشنليوي، WB ۽ Calvert، WG ڪميونيڪيشن انساني ڪارٽيڪس ۾ حساب جي ڀيٽ ۾ 35 ڀيرا وڌيڪ توانائي استعمال ڪري ٿي، پر ٻنهي قيمتن جي ضرورت آهي synapses جي تعداد جي اڳڪٿي ڪرڻ.عمل. National Academy of Science. سائنس. US 118, https://doi.org/10.1073/pnas.2008173118 (2021).
Dalgaty, T. Vianello, E., De Salvo, B. & Casas, J. Insect-Inspired neuromorphic Computing. Dalgaty, T. Vianello, E., De Salvo, B. & Casas, J. Insect-Inspired neuromorphic Computing.Dalgati، T.، Vianello، E.، DeSalvo، B. ۽ Casas، J. Insect-Inspired neuromorphic Computing.Dalgati T., Vianello E., DeSalvo B. and Casas J. Insect-inspired neuromorphic computing. موجوده. Opinion. Insect science. 30, 59–66 (2018).
Roy, K., Jaiswal, A. & Panda, P. Towards spike-based machine intelligence with neuromorphic Computing. Roy, K., Jaiswal, A. & Panda, P. Towards spike-based machine intelligence with neuromorphic Computing. Roy, K., Jaiswal, A. & Panda, P. Towards Spike-based Machine Intelligence with Neuromorphic Computing.Roy K، Jaiswal A، ۽ Panda P. نبض تي ٻڌل مصنوعي ذهانت نيورومورفڪ ڪمپيوٽنگ استعمال ڪندي. فطرت 575، 607-617 (2019).
انديوري، جي ۽ ليو، ايس-سي. انديوري، جي ۽ ليو، ايس-سي.انديوري، جي. ۽ ليو، S.K. انديوري، جي ۽ ليو، ايس-سي. انديوري، جي ۽ ليو، ايس-سي.انديوري، جي. ۽ ليو، S.K.نيورومورفڪ سسٽم ۾ ياداشت ۽ معلومات جي پروسيسنگ. عمل. IEEE 103، 1379-1397 (2015).
Akopyan F. et al. Truenorth: ڊيزائن ۽ ٽول ڪٽ 65 ميگاواٽ 1 ملين نيورون پروگراميبل سنيپٽڪ چپ لاءِ. IEEE ٽرانزيڪشن. Computer design of integrated circuit systems. 34، 1537-1557 (2015).
اسڪيميل، جي وغيره. لائيو ڊيمو: پليٽ اسڪيل تي BrainScaleS نيورومورفڪ سسٽم جو اسڪيل ٿيل نسخو. 2012 سرڪٽس ۽ سسٽم تي IEEE انٽرنيشنل سمپوزيم (ISCAS)، (IEEE ايڊ.) 702-702 (2012).
Moradi, S., Qiao, N., Stefanini, F. & Indiveri, G. متحرڪ نيورومورفڪ اسينڪرونس پروسيسرز (DYNAPs) لاءِ مختلف ياداشتن جي جوڙجڪ سان گڏ هڪ اسڪيلبل ملٽي ڪور آرڪيٽيڪچر. Moradi, S., Qiao, N., Stefanini, F. & Indiveri, G. متحرڪ نيورومورفڪ اسينڪرونس پروسيسرز (DYNAPs) لاءِ مختلف ياداشتن جي جوڙجڪ سان گڏ هڪ اسڪيلبل ملٽي ڪور آرڪيٽيڪچر.Moradi S.، Qiao N.، Stefanini F. ۽ Indiviri G. متحرڪ نيورومورفڪ اسينڪرونس پروسيسرز (DYNAP). Moradi, S. Qiao, N. Stefanini, F. & Indiveri, G. 一种可扩展的核架构，具有用于动态神用于动态神用于动态神用于动态神经形态异歙(Y PNA)存结构. Moradi, S. Qiao, N. Stefanini, F. & Indiveri, G. هڪ قسم جي توسيع لائق ملٽي-ڪور آرڪيٽيڪچر، هڪ منفرد ميموري ڍانچي سان گڏ متحرڪ نيورل پروسيسنگ (DYNAP) لاءِ.Moradi S.، Qiao N.، Stefanini F. ۽ Indiviri G. متحرڪ نيورومورفڪ اسينڪرونس پروسيسرز (DYNAP).IEEE ٽرانزيڪشن بائيو ميڊيڪل سائنس تي. برقي نظام. 12، 106-122 (2018).
ڊيوس، ايم وغيره. لوهي: هڪ نيورومورفڪ ملٽي ڪور پروسيسر ايمبيڊڊ لرننگ سان. IEEE Micro 38, 82–99 (2018).
Furber, SB, Galluppi, F., Temple, S. & Plana, LA The SpiNNaker پروجيڪٽ. Furber, SB, Galluppi, F., Temple, S. & Plana, LA The SpiNNaker پروجيڪٽ.Ferber SB، Galluppi F.، Temple S. ۽ Plana LA SpiNNaker پروجيڪٽ.Ferber SB، Galluppi F.، Temple S. ۽ Plana LA SpiNNaker پروجيڪٽ. عمل. IEEE 102, 652–665 (2014).
ليو، S.K. ۽ ڊيلبرڪ، ٽي. نيورومورفڪ سينسري سسٽم. ۽ ڊيلبرڪ، ٽي. نيورومورفڪ سينسري سسٽم.۽ Delbrück T. Neuromorphic sensory systems. ۽ ڊيلبرڪ، ٽي. 神经形态感觉系统. ۽ ڊيلبرڪ، ٽي.موجوده. راءِ. نيوروبيولوجي. 20، 288-295 (2010).

ريسي، اين، ايمر، اي، ڊونٽي، اي.، سوليناس، ايس ۽ انديوري، جي. اسپائڪ بيسڊ نيورومورفڪ آرڪيٽيڪچر آف اسٽيريو وژن. ريسي، اين، ايمر، اي، ڊونٽي، اي.، سوليناس، ايس ۽ انديوري، جي. اسپائڪ بيسڊ نيورومورفڪ آرڪيٽيڪچر آف اسٽيريو وژن. Risi, N., Aimar, A., Donati, E., Solinas, S. & Indiveri, G. 一种基于脉冲的立体视觉神经形态结构. ريسي، اين، ايمر، اي، ڊونٽي، اي، سوليناس، ايس ۽ انديوري، جي.Risi N، Aimar A، Donati E، Solinas S، and Indiveri G. Spike-based neuromorphic architecture for stereo vision.سامهون. نيوروروبوٽيڪس 14، 93 (2020).
Osswald, M., Ieng, S.-H., Benosman, R. & Indiveri, G. واقعي جي بنياد تي نيورومورفڪ اسٽيريو ويزن سسٽم لاءِ 3Dperception جو هڪ اسپيڪنگ نيورل نيٽورڪ ماڊل. Osswald, M., Ieng, S.-H., Benosman, R. & Indiveri, G. واقعي جي بنياد تي نيورومورفڪ اسٽيريو ويزن سسٽم لاءِ 3Dperception جو هڪ اسپيڪنگ نيورل نيٽورڪ ماڊل.Oswald, M., Ieng, S.-H., Benosman, R., and Indiveri, G. A 3D Pulsed Neural Network Perception Model for Event-based Neuromorphic Stereo Vision Systems. Osswald, M. Ieng, S.-H. Benosman, R. & Indiveri, G. 基于事件的神经形态立体视觉系统的3Dperception Osswald, M. Ieng, S.-H. Benosman, R. & Indiveri, G. 3Dperception 脉冲神经网络模型.Oswald, M., Ieng, S.-H., Benosman, R., and Indiveri, G. Spiked 3Dperception Neural Network Model for an Event-based Neuromorphic Stereo Vision System.سائنس. رپورٽ 7، 1-11 (2017).
Dalgaty، T. et al. حشرات کان متاثر ٿيل بنيادي حرڪت جي ڳولا ۾ مزاحمتي ياداشت ۽ دفن ٿيل نيورل نيٽ ورڪ شامل آهن. Bionic biohybrid نظام. 10928، 115-128 (2018).
ڊي اينجلو، جي وغيره. عارضي فرقي ڪوڊنگ استعمال ڪندي واقعي جي بنياد تي سنسڪرت حرڪت جي ڳولا. سامهون. نيورولوجي. 14، 451 (2020).