خەۋەرلەر

ھەقىقىي سانلىق مەلۇمات بىر تەرەپ قىلىش قوللىنىشچان پروگراممىلىرى ئىخچام ، تۆۋەن كەڭلىك ، تۆۋەن قۇۋۋەتلىك ھېسابلاش سىستېمىسىنى تەلەپ قىلىدۇ. ھادىسە قوزغىتىش ھېسابلاش ئىقتىدارىغا ئىگە ، مېتال ئوكسىد-يېرىم ئۆتكۈزگۈچ ئارىلاش ماتورلۇق نېرۋا قۇرۇلمىسى بىناكارلىق قۇرۇلۇشلىرى بۇ خىل ۋەزىپىلەرنى كۆڭۈلدىكىدەك قاتتىق دېتال ئاساسى بىلەن تەمىنلەيدۇ. بۇ خىل سىستېمىلارنىڭ تولۇق يوشۇرۇن كۈچىنى نامايان قىلىش ئۈچۈن ، بىز ئەمەلىي ئوبيېكتنى يەرلىكلەشتۈرۈش قوللىنىشچان پروگراممىلىرىنىڭ ئۇنىۋېرسال سېنزور بىر تەرەپ قىلىش چارىسىنى ئوتتۇرىغا قويدۇق ۋە سىناق قىلىمىز. قوتان تۈگمىسى نېرۋا ھۈجەيرىسىدىن ئىلھام ئېلىپ ، بىز زامانىۋى گىرافىكلىق مىكرو مېخانىكىلىق تىرانسفورموتور بىلەن ھېسابلاش گرافىكنى ئاساس قىلغان نېرۋا ئاجىزلىقىغا قارشى تۇرۇش ئەستە ساقلاشنى بىرلەشتۈرگەن بىئولوگىيىلىك روھلانغان ، ھادىسە قوزغىتىلغان جىسىمنى يەرلىكلەشتۈرۈش سىستېمىسىنى بارلىققا كەلتۈردۇق. بىز ئىچكى ساقلىغۇچنى ئاساس قىلغان قارشىلىق تاسادىپىيلىق تەكشۈرگۈچ ، كېچىكىش سىزىقى ۋە تولۇق تەڭشىگىلى بولىدىغان ئۇلترا ئاۋاز دولقۇنىنى ئۆز ئىچىگە ئالغان توقۇلما سىستېمىنىڭ ئۆلچەشلىرىنى كۆرسىتىمىز. بىز بۇ تەجرىبە نەتىجىسىنى سىستېما سەۋىيىسىدىكى تەقلىدنى تەڭشەش ئۈچۈن ئىشلىتىمىز. بۇ تەقلىدلەر ئاندىن جىسىمنى يەرلىكلەشتۈرۈش ئەندىزىسىنىڭ بۇلۇڭ ئېنىقلىقى ۋە ئېنېرگىيە ئۈنۈمىنى باھالاشقا ئىشلىتىلىدۇ. نەتىجىدە كۆرسىتىلىشىچە ، بىزنىڭ ئۇسۇلىمىز ئوخشاش بىر ۋەزىپىنى ئورۇندىغان مىكرو كونتروللىغۇچقا قارىغاندا تېخىمۇ كۆپ ئېنېرگىيە تېجەيدىغان زاكاز بولۇشى مۇمكىن.
بىز كۈندىلىك تۇرمۇشتا بىزگە ياردەم قىلىدىغان ئۈسكۈنىلەر ۋە سىستېمىلارنىڭ سانى شىددەت بىلەن كۆپىيىۋاتقان ھەممە جايدا كومپيۇتېر دەۋرىگە قەدەم قويدۇق. بۇ سىستېمىلارنىڭ ئۇدا ئىجرا قىلىنىشىدىن ئۈمىد بار ، ئۇلار بىر نەچچە سېنزوردىن توپلىغان سانلىق مەلۇماتلارنى دەل ۋاقتىدا ئىزاھلاشنى ئۆگىنىدۇ ۋە تۈرگە ئايرىش ياكى تونۇش ۋەزىپىسى نەتىجىسىدە ئىككىلىك مەھسۇلات ھاسىل قىلىدۇ. بۇ نىشاننى ئەمەلگە ئاشۇرۇش ئۈچۈن تەلەپ قىلىنغان ئەڭ مۇھىم قەدەملەرنىڭ بىرى شاۋقۇن-سۈرەنلىك ۋە دائىم تولۇق بولمىغان سەزگۈ سانلىق مەلۇماتلىرىدىن پايدىلىق ۋە ئىخچام ئۇچۇرلارنى چىقىرىش. مۇنتىزىم قۇرۇلۇش ئۇسۇلى ئادەتتە دائىملىق ۋە يۇقىرى سۈرئەتتە سېنزور سىگنالىنى ئەۋرىشكە ئېلىپ ، پايدىلىق كىرگۈزۈشلەر بولمىسىمۇ نۇرغۇن سانلىق مەلۇمات ھاسىل قىلىدۇ. ئۇنىڭدىن باشقا ، بۇ ئۇسۇللار مۇرەككەپ رەقەملىك سىگنال بىر تەرەپ قىلىش تېخنىكىسىنى ئىشلىتىپ (دائىم شاۋقۇن-سۈرەنلىك) كىرگۈزۈش سانلىق مەلۇماتلىرىنى ئالدىن بىر تەرەپ قىلىدۇ. ئەكسىچە ، بىئولوگىيە شاۋقۇنلۇق سەزگۈر سانلىق مەلۇماتلارنى ئېنېرگىيە تېجەيدىغان ، ماس قەدەمسىز ، ھادىسە قوزغىتىش ئۇسۇلى (تاياقچە) ئارقىلىق بىر تەرەپ قىلىش ئۈچۈن باشقا ھەل قىلىش چارىسى بىلەن تەمىنلەيدۇ. نېرۋا خاراكتېرلىك ھېسابلاش بىئولوگىيىلىك سىستېمىلاردىن ئىلھام ئېلىپ ، ئەنئەنىۋى سىگنال بىر تەرەپ قىلىش ئۇسۇللىرىغا سېلىشتۇرغاندا ، ئېنېرگىيە ۋە ئەستە ساقلاش تەلىپى جەھەتتە ھېسابلاش تەننەرخىنى تۆۋەنلىتىدۇ. يېقىندا ، ئىمپۇلس نېرۋا تورىنى (TrueNorth7, BrainScaleS8, DYNAP-SE9, Loihi10, Spinnaker11) يولغا قويغان يېڭىلىق يارىتىشچان ئومۇمىي مەقسەتنى ئاساس قىلغان سىستېمىلار كۆرسىتىلدى. بۇ بىر تەرەپ قىلغۇچلار ماشىنا ئۆگىنىشى ۋە پوستلاق توك يولى مودېلى ئۈچۈن تۆۋەن قۇۋۋەت ، تۆۋەن يوشۇرۇن ھەل قىلىش چارىسى بىلەن تەمىنلەيدۇ. ئۇلارنىڭ ئېنېرگىيە ئۈنۈمىدىن تولۇق پايدىلىنىش ئۈچۈن ، بۇ نېرۋا خاراكتېرلىك بىر تەرەپ قىلغۇچ چوقۇم ھادىسە قوزغىتىلغان سېنزورغا بىۋاسىتە ئۇلىنىشى كېرەك. قانداقلا بولمىسۇن ، بۈگۈنكى كۈندە پەقەت بىر قانچە سېزىمچان ئۈسكۈنىلەر بولۇپ ، ئۇلار بىۋاسىتە پائالىيەت سانلىق مەلۇماتلىرى بىلەن تەمىنلەيدۇ. ئىز قوغلاش ۋە ھەرىكەتنى بايقاش قاتارلىق كۆرۈش قوللىنىشچان پروگراممىلىرىنىڭ ھەرىكەتچان كۆرۈش سەزگۈسى (DVS) 14،15،16،17 كرېمنىيلىق كوكلېيا 18 ۋە نېرۋا ئاجىزلىق ئاڭلاش سېنزورى (NAS) 19 بولۇپ ، ئاڭلاش سىگنالى بىر تەرەپ قىلىش ، پۇراش سېزىمى 20 ۋە نۇرغۇن مىساللار 21،22. . توقۇلما سېنزور.
بۇ ماقالىدە ئوبيېكتنى يەرلىكلەشتۈرۈشكە قوللىنىلغان يېڭىدىن تەرەققىي قىلغان ھادىسە قوزغىتىش ئاڭلاش بىر تەرەپ قىلىش سىستېمىسىنى تونۇشتۇرىمىز. بۇ يەردە بىز تۇنجى قېتىم زامانىۋى پىئېزو ئېلېكترلىك مىكرو مىكرو ئۇلترا ئاۋاز دولقۇنى ئۆزگەرتكۈچ (pMUT) نى نېرۋا ئاجىزلىقىغا قارشى تۇرۇش ئەستە ساقلاش (RRAM) نى ئاساس قىلغان ھېسابلاش گرافىكى بىلەن ئۇلاش ئارقىلىق ئېرىشكەن جىسىملارنى يەرلىكلەشتۈرۈشنىڭ ئاخىرىدىن ئاخىرىغىچە بولغان سىستېمىنى تەسۋىرلەيمىز. ئىچكى ساقلىغۇچ ھېسابلاش قۇرۇلمىسى RRAM نى ئىشلىتىپ توك سەرپىياتىنى تۆۋەنلىتىشتىكى ئۈمىدۋار ھەل قىلىش چارىسى 23،24،25،26،27،28،29. ئۇلارنىڭ ئەسلىدىكى تۇراقسىزلىقى - ئۇچۇرلارنى ساقلاش ياكى يېڭىلاش ئۈچۈن ئاكتىپ توك ئىشلىتىشنى تەلەپ قىلمايدۇ - نېرۋا ھېسابلاشنىڭ ماس قەدەمسىز ، ھادىسە كەلتۈرۈپ چىقىرىدىغان خاراكتېرىگە ناھايىتى ماس كېلىدۇ ، نەتىجىدە سىستېما بىكار بولغاندا توك سەرپىياتى يېقىنلىشىدۇ. پيېزو ئېلېكترلىك مىكرو تىپتىكى ئۇلترا ئاۋاز دولقۇنى ئۆزگەرتكۈچ (pMUTs) ئەرزان ، كىچىكلىتىلگەن كرېمنىينى ئاساس قىلغان ئۇلترا ئاۋاز دولقۇنىلىق ئۆتكۈزگۈچ بولۇپ ، يەتكۈزگۈچ ۋە قوبۇللىغۇچ رولىنى ئوينايدۇ 30،31،32،33،34 ئىچىگە ئورۇنلاشتۇرۇلغان سېنزور قوبۇل قىلغان سىگناللارنى بىر تەرەپ قىلىش ئۈچۈن ، قوتان تۈگمىسى نېرۋا ھۈجەيرىسىدىن 35،36،37 دىن ئىلھام ئالدۇق. ئېغىل قاغىسى Tyto alba ناھايىتى ئۈنۈملۈك بولغان ئاڭلاش يەرلىكلەشتۈرۈش سىستېمىسى سايىسىدا كېچىدە ئوۋ ئوۋلاش ئىقتىدارى بىلەن داڭلىق. ئولجىنىڭ ئورنىنى ھېسابلاش ئۈچۈن ، ئېغىل تۇلپارنىڭ يەرلىكلەشتۈرۈش سىستېمىسى ئۇچۇش ۋاقتىنى (ToF) كودلاشتۇرىدۇ ، بۇ ۋاقىتتا ئولجىدىن چىققان ئاۋاز دولقۇنى ھەر بىر قۇلاقنىڭ قۇلىقىغا ياكى ئاۋاز قوبۇللىغۇچقا يېتىدۇ. قۇلاقنىڭ ئارىلىقىنى كۆزدە تۇتقاندا ، ئىككى ToF ئۆلچەش (ئارىلىق ۋاقىت پەرقى ، ITD) نىڭ پەرقى نىشاننىڭ azimuth ئورنىنى ئانالىز قىلىپ ھېسابلىغىلى بولىدۇ. گەرچە بىئولوگىيىلىك سىستېمىلار ئالگېبرا تەڭلىمىسىنى ھەل قىلىشقا ئانچە ماس كەلمىسىمۇ ، ئەمما يەرلىكلەشتۈرۈش مەسىلىسىنى ناھايىتى ئۈنۈملۈك ھەل قىلالايدۇ. قوتان تۈگمىسى نېرۋا سىستېمىسى بىر يۈرۈش تاسادىپىي تەكشۈرۈش ئۈسكۈنىسى (CD) 35 نېرۋا ھۈجەيرىسىنى ئىشلىتىدۇ (يەنى تۆۋەنگە يىغىلىپ ھاياجانلىنىش ئۇچىغا تۆۋەنگە تارقىلىدىغان تاياقچە ئارىسىدىكى ۋاقىتلىق باغلىنىشنى بايقىيالايدىغان نېرۋا ھۈجەيرىسى) 38،39 ھېسابلاش گرافىكىسىغا تەشكىللىنىپ ، ئورۇن بەلگىلەش مەسىلىسىنى ھەل قىلىدۇ.
ئىلگىرىكى تەتقىقاتلاردا ئىسپاتلىنىشىچە ، قوتان تۈگمىسىنىڭ تۆۋەنكى كوللىكۇلا («ئاڭلاش پوستلاق قەۋىتى») دىن ئىلھاملانغان تولۇقلىما مېتال ئوكسىد يېرىم ئۆتكۈزگۈچ (CMOS) قاتتىق دېتالى ۋە RRAM نى ئاساس قىلغان نېرۋا ئۆسمىسى قاتتىق دېتالى ITD13 ، 40 ، 41 ، 42 ، 43 ، 44 ، 45 ، 46. ئاساسلىق مەسىلە ئوخشىتىش CMOS توك يولىنىڭ ئۆزىگە خاس ئۆزگىرىشچانلىقى بولۇپ ، مۇسابىقىنى بايقاشنىڭ توغرىلىقىغا تەسىر كۆرسىتىدۇ. يېقىندا ، ITD47 مۆلچەرىنىڭ باشقا رەقەملىك ئەمەلىيلەشتۈرۈلۈشى كۆرسىتىلدى. بۇ ماقالىدە RRAM نىڭ ئىقتىدارىدىن پايدىلىنىپ توكنىڭ قىممىتىنى تۇراقسىز ھالەتتە ئۆزگەرتىپ ، ئوخشىتىش توك يولىنىڭ ئۆزگىرىشچانلىقىغا قارشى تۇرۇشنى تەۋسىيە قىلىمىز. بىز 111.9 kHz چاستوتادا ئىشلەيدىغان بىر pMUT تارقىتىدىغان پەردىدىن ، ئىككى دانە pMUT قوبۇل قىلىش پەردىسى (سېنزور) ئېغىل تۈگمىسى قۇلىقىنى تەقلىد قىلىدىغان تەجرىبە سىستېمىسىنى يولغا قويدۇق. بىز تەجرىبە ئارقىلىق pMUT بايقاش سىستېمىسى ۋە RRAM ئاساسىدىكى ITD ھېسابلاش گرافىكىنى يەرلىكلەشتۈرۈش سىستېمىسىنى سىناق قىلىپ ، ئۇنىڭ بۇلۇڭ ئېنىقلىق دەرىجىسىنى باھالىدۇق.
بىز بۇ ئۇسۇلنى ئادەتتىكى كونترول قىلىش ياكى نېرۋا ئاجىزلاش ئۇسۇللىرى ئارقىلىق ئوخشاش يەرلىكلەشتۈرۈش ۋەزىپىسىنى ئورۇندىغان مىكرو كونتروللىغۇچتىكى رەقەملىك يولغا قويۇش ، شۇنداقلا پايدىلىنىشتا ئوتتۇرىغا قويۇلغان ITD مۆلچەرى ئۈچۈن مەيدان پروگرامما دەرۋازىسى (FPGA) بىلەن سېلىشتۇرىمىز. 47. بۇ سېلىشتۇرۇش ئوتتۇرىغا قويۇلغان RRAM نى ئاساس قىلغان ئوخشىتىش نېرۋا سىستېمىسىنىڭ رىقابەت كۈچى ئۈنۈمىنى گەۋدىلەندۈردى.
توغرا ۋە ئۈنۈملۈك ئوبيېكتنى يەرلىكلەشتۈرۈش سىستېمىسىنىڭ ئەڭ يارقىن مىساللىرىدىن 35،37،48 نى تاپقىلى بولىدۇ. كەچ ۋە تاڭ ئاتقاندا ، ئېغىل تۇمشۇقى (Tyto Alba) ئاساسلىقى پاسسىپ ئاڭلاشقا تايىنىدۇ ، ئاكتىپلىق بىلەن ۋول ياكى چاشقان قاتارلىق كىچىك ئولجىلارنى ئىزدەيدۇ. بۇ ئاڭلاش مۇتەخەسسىسلىرى 1a رەسىمدە كۆرسىتىلگەندەك ، ھەيران قالارلىق توغرىلىق (تەخمىنەن 2 °) 35 بىلەن ئولجىدىن ئاڭلاش سىگنالىنى يەرلىكلەشتۈرەلەيدۇ. قوتان تۈگمىسى azimuth (گورىزونتال) ئايروپىلانىدىكى ئاۋاز مەنبەسىنىڭ ئورنىنى ئاۋاز مەنبەسىدىن ئىككى قۇلاققا كەلگەن ئۇچۇش ۋاقتى (ITD) نىڭ پەرقىدىن يەكۈنلەيدۇ. ITD ھېسابلاش مېخانىزىمى Jeffress 49,50 تەرىپىدىن ئوتتۇرىغا قويۇلغان بولۇپ ، نېرۋا گېئومېتىرىيىسىگە تايىنىدۇ ھەمدە ئاكون ، نېرۋا نېرۋا تالاسى كېچىكىش رولىنى ئوينايدۇ ھەمدە بىر تۈركۈم تاسادىپىيلىق تەكشۈرگۈچى نېرۋا ھۈجەيرىسىنى ھېسابلاش سىستېمىسىغا تەشكىللەيدۇ. رەسىم 1b دە كۆرسىتىلگەندەك. بۇ ئاۋاز azimuth غا باغلىق ۋاقىت كېچىكىشى (ITD) بىلەن قۇلاققا يېتىدۇ. ئاندىن بۇ ئاۋاز ھەر بىر قۇلاقنىڭ تاياق شەكلىگە ئايلىنىدۇ. سول ۋە ئوڭ قۇلاقنىڭ ئوقلىرى كېچىكىش سىزىقى رولىنى ئوينايدۇ ۋە CD نېرۋا ھۈجەيرىسىگە يىغىلىدۇ. نەزەرىيە جەھەتتىن ئېيتقاندا ، بىر تۈركۈم ماسلاشتۇرۇلغان نېرۋا ھۈجەيرىسىدىكى پەقەت بىرلا نېرۋا ھۈجەيرىسى بىرلا ۋاقىتتا كىرگۈزۈشنى قوبۇل قىلىدۇ (كېچىكىش ئەمەلدىن قالدۇرىدۇ) ھەمدە ئەڭ چوڭ ئوت ئاتىدۇ (قوشنا ھۈجەيرىلەرمۇ ئوت ئاتىدۇ ، ئەمما تۆۋەن چاستوتىدا). بەزى نېرۋا ھۈجەيرىلىرىنى قوزغىتىش ITD نى بۇلۇڭغا ئايلاندۇرماي تۇرۇپ نىشاننىڭ بوشلۇقتىكى ئورنىنى كودلايدۇ. بۇ ئۇقۇم 1c رەسىمدە يىغىنچاقلانغان: مەسىلەن ، ئەگەر ئوڭ قۇلاقتىن كىرگۈزۈش سىگنالى سول قۇلاق يولىدىن ئۇزۇن يول ماڭغاندا ، ئاۋاز ئوڭ تەرەپتىن كەلگەن بولسا ، ITD سانىغا تولۇقلىما بېرىدۇ. نېرۋا 2 ماسلاشقاندا. باشقىچە قىلىپ ئېيتقاندا ، ھەر بىر CD ئوقنىڭ كېچىكىشى سەۋەبىدىن مەلۇم ITD (ئەڭ ياخشى كېچىكىش دەپمۇ ئاتىلىدۇ) غا جاۋاب قايتۇرىدۇ. شۇڭا ، چوڭ مېڭە ۋاقىتلىق ئۇچۇرلارنى بوشلۇق ئۇچۇرىغا ئايلاندۇرىدۇ. بۇ مېخانىزىمنىڭ ئاناتومىيىلىك ئىسپاتى تېپىلدى. باسقۇچلۇق قۇلۇپلانغان ماكرو يادرو نېرۋا ھۈجەيرىلىرى كەلگەن ئاۋازلار ھەققىدە ۋاقىتلىق ئۇچۇرلارنى ساقلايدۇ: ئۇلارنىڭ ئىسمىدىن مەلۇم بولغىنىدەك ، ئۇلار مەلۇم سىگنال باسقۇچىدا ئوت ئالىدۇ. جېفرېس مودېلىدىكى تاسادىپىيلىق تەكشۈرگۈچى نېرۋا ھۈجەيرىلىرىنى لامنار يادروسىدىن تاپقىلى بولىدۇ. ئۇلار ماكرو يادرو نېرۋا ھۈجەيرىسىدىن ئۇچۇر تاپشۇرۇۋالىدۇ ، ئۇلارنىڭ ئوقلىرى كېچىكىش رولىنى ئوينايدۇ. كېچىكىش لىنىيىسى تەمىنلىگەن كېچىكىش مىقدارىنى ئاكوننىڭ ئۇزۇنلۇقى ، شۇنداقلا ئۆتكۈزۈش سۈرئىتىنى ئۆزگەرتىدىغان يەنە بىر خىل ئايلىنىش ئەندىزىسى ئارقىلىق چۈشەندۈرگىلى بولىدۇ. قوتان تۈگمىسىنىڭ ئاڭلاش سىستېمىسىنىڭ ئىلھامىدىن بىز جىسىملارنى يەرلىكلەشتۈرۈش ئۈچۈن بىئولوگىيىلىك سىستېما تۈزدۇق. ئىككى قۇلاققا ئىككى pMUT قوبۇللىغۇچ ۋەكىللىك قىلىدۇ. ئاۋاز مەنبەسى ئۇلارنىڭ ئوتتۇرىسىغا جايلاشقان pMUT تارقاتقۇچ (1a رەسىم) ، ھېسابلاش گرافىكىسى RRAM نى ئاساس قىلغان CD توك يولى (1b رەسىم ، يېشىل) تورىدىن ھاسىل بولۇپ ، كىرگۈزۈش ۋاقتى كېچىكتۈرۈلگەن CD نېرۋا ھۈجەيرىسىنىڭ رولىنى ئوينايدۇ. توك يولى ئارقىلىق كېچىكىش سىزىقلىرى (كۆك) بىئولوگىيىلىك تەڭداشتىكى ئاكونغا ئوخشاش ھەرىكەت قىلىدۇ. ئوتتۇرىغا قويۇلغان سەزگۈ سىستېمىسى مەشغۇلات چاستوتىسىنىڭ تۈگمىسى بىلەن ئوخشىمايدۇ ، ئۇنىڭ ئاڭلاش سىستېمىسى 1-8 kHz ئارىلىقىدا ئىشلەيدۇ ، ئەمما بۇ خىزمەتتە تەخمىنەن 117 kHz ئەتراپىدا مەشغۇلات قىلىدىغان pMUT سېنزورى ئىشلىتىلىدۇ. ئۇلترا ئاۋاز دولقۇنى ئۆزگەرتكۈچنى تاللاش تېخنىكىلىق ۋە ئەلالاشتۇرۇش ئۆلچىمىگە ئاساسەن ھېسابلىنىدۇ. بىرىنچىدىن ، قوبۇل قىلىش كەڭلىكىنى بىرلا چاستوتا بىلەن چەكلەش ئەڭ ياخشىسى ئۆلچەشنىڭ توغرىلىقىنى ئۆستۈرۈپ ، پىششىقلاپ ئىشلەشتىن كېيىنكى باسقۇچنى ئاددىيلاشتۇرىدۇ. ئۇنىڭدىن باشقا ، ئۇلترا ئاۋاز دولقۇنىدا مەشغۇلات قىلىش ئەۋزەللىككە ئىگە بولۇپ ، قويۇپ بېرىلگەن تومۇرنىڭ ئاۋازى ئاڭلانمايدۇ ، شۇڭا كىشىلەرنى ئاۋارە قىلماڭ ، چۈنكى ئۇلارنىڭ ئاڭلاش دائىرىسى ~ 20-20 kHz.
ئېغىل قاغىسى نىشاندىن ئاۋاز دولقۇنىنى قوبۇل قىلىدۇ ، بۇ ئەھۋالدا ھەرىكەتچان ئولجى. ئاۋاز دولقۇنىنىڭ ئۇچۇش ۋاقتى (ToF) ھەر بىر قۇلاققا ئوخشىمايدۇ (ئولجى بىۋاسىتە تۈگرە ئالدىدا بولمىسا). چېكىتلىك سىزىق ئاۋاز دولقۇنىنىڭ قوتاننىڭ قۇلىقىغا يېتىش ئۈچۈن ماڭغان يولىنى كۆرسىتىپ بېرىدۇ. ئىككى ئاكۇستىكىلىق يولنىڭ ئۇزۇنلۇقى ۋە ماس ھالدىكى ۋاقىت پەرقى (ITD) ئوتتۇرىسىدىكى ئۇزۇنلۇق پەرقىگە ئاساسەن ، ئولجىنى گورىزونتال تەكشىلىكتە توغرا يەرلىكلەشتۈرگىلى بولىدۇ. سىستېمىمىزدا pMUT يەتكۈزگۈچ (قېنىق كۆك) نىشاندىن قاڭقىغان ئاۋاز دولقۇنىنى ھاسىل قىلىدۇ. ئەكىس ئەتتۈرۈلگەن ئۇلترا ئاۋاز دولقۇنى دولقۇنى ئىككى pMUT قوبۇللىغۇچ (سۇس يېشىل) تەرىپىدىن قوبۇل قىلىنىدۇ ۋە نېرۋا فورما بىر تەرەپ قىلغۇچ (ئوڭدا) بىر تەرەپ قىلىنىدۇ. b ITD (Jeffress) ھېسابلاش مودېلى قوتان تۈگمىسىنىڭ قۇلىقىغا كىرگەن ئاۋازلارنىڭ ئالدى بىلەن چوڭ يادرو (NM) دىكى فازا قۇلۇپلانغان تاياقچە سۈپىتىدە كودلاشتۇرۇلغانلىقىنى ، ئاندىن لىمون يادروسىدىكى ماسلاشتۇرۇلغان تەكشۈرۈش نېرۋا ھۈجەيرىسىنىڭ گېئومېتىرىيەلىك ئورۇنلاشتۇرۇلغان تورىنى ئىشلىتىپ تەسۋىرلەنگەن. بىر تەرەپ قىلىش (گوللاندىيە) (سولدا). كېچىكىش سىزىقى ۋە تاسادىپىيلىق تەكشۈرگۈچى نېرۋا ھۈجەيرىسىنى بىرلەشتۈرگەن neuroITD ھېسابلاش گىرافىكىنىڭ تەسۋىرى ، ئوۋ ئوۋلاش سىستېمىسى RRAM ئاساسىدىكى نېرۋا ھۈجەيرىلىرى (ئوڭدا) ئارقىلىق مودېل بولىدۇ. c ئاساسلىق Jeffress مېخانىزىمىنىڭ سىخېمىسى ، ToF نىڭ ئوخشىماسلىقى سەۋەبىدىن ، ئىككى قۇلاق ئوخشىمىغان ۋاقىتتا ئاۋاز غىدىقلىشىنى قوبۇل قىلىدۇ ۋە ئىككى ئۇچىدىن تەكشۈرگۈچكە ئاكون ئەۋەتىدۇ. بۇ ئاكونلار بىر قاتار تاسادىپىيلىق تەكشۈرگۈچ (CD) نېرۋا ھۈجەيرىلىرىنىڭ بىر قىسمى بولۇپ ، ھەر بىرسى كۈچلۈك ۋاقىتقا ماس كېلىدىغان كىرگۈزگۈچلەرگە تاللىنىدۇ. نەتىجىدە ، ئەڭ قىسقا ۋاقىت پەرقى بىلەن كىرگۈزگەن CD لارلا ئەڭ ھاياجانلىنىدۇ (ITD تولۇق تۆلەمگە ئېرىشىدۇ). CD ئاندىن نىشاننىڭ بۇلۇڭ ئورنىنى كودلايدۇ.
پيېزو ئېلېكترلىك مىكرو مېخانىكىلىق ئۇلترا ئاۋاز دولقۇنى ئۆزگەرتكۈچ كېڭەيتكىلى بولىدىغان ئۇلترا ئاۋاز دولقۇنىلىق ئۆتكۈزگۈچ بولۇپ ، ئىلغار CMOS تېخنىكىسى 31،32،33،52 بىلەن بىرلەشتۈرۈلۈپ ، دەسلەپكى توك بېسىمى ۋە توك سەرپىياتى ئەنئەنىۋى ھەجىمدىكى توك ئۆتكۈزگۈچكە قارىغاندا تۆۋەن بولىدۇ. خىزمىتىمىزدە پەردىنىڭ دىئامېتىرى 880 µm ، رېزونانس چاستوتىسى 110 - 117 kHz ئارىلىقىدا تارقىتىلىدۇ (2a رەسىم ، تەپسىلاتلارنىڭ ئۇسۇللىرىغا قاراڭ). بىر تۈركۈم ئون سىناق ئۈسكۈنىدە ، ئوتتۇرىچە سۈپەت ئامىلى تەخمىنەن 50 ئىدى. بۇ تېخنىكا سانائەتنىڭ پىشىپ يېتىلىشىگە يەتتى ، ھەر قېتىمدا بىئولوگىيىلىك روھلانمايدۇ. ئوخشىمىغان pMUT فىلىملىرىدىكى ئۇچۇرلارنى بىرلەشتۈرۈش ھەممىگە تونۇشلۇق تېخنىكا بولۇپ ، بۇلۇڭ ئۇچۇرلىرىنى pMUTs دىن ئېرىشكىلى بولىدۇ ، مەسىلەن ، يورۇتۇش تېخنىكىسى 31،54. قانداقلا بولمىسۇن ، بۇلۇڭ ئۇچۇرلىرىنى چىقىرىش ئۈچۈن تەلەپ قىلىنغان سىگنال بىر تەرەپ قىلىش تۆۋەن قۇۋۋەت ئۆلچەشكە ماس كەلمەيدۇ. بۇ تەكلىپتىكى سىستېما نېرۋا فورماتى سانلىق مەلۇمات بىر تەرەپ قىلىش توك يولى pMUT بىلەن Jeffress مودېلى (2c رەسىم) دىن ئىلھام ئالغان RRAM نى ئاساس قىلغان نېرۋا ھېسابلاش ھېسابلاش گرافىكىنى بىرلەشتۈرگەن بولۇپ ، باشقا ئېنېرگىيە تېجەيدىغان ۋە بايلىق چەكلىمىگە ئۇچرايدىغان قاتتىق دېتال ھەل قىلىش چارىسى بىلەن تەمىنلەيدۇ. بىز بىر تەجرىبە ئېلىپ باردۇق ، ئىككى دانە pMUT سېنزورى تەخمىنەن 10 سانتىمېتىر يىراقلىقتا قويۇلۇپ ، ئىككى قوبۇل قىلىش پەردىسى قوبۇل قىلغان ئوخشىمىغان ToF ئاۋازىدىن پايدىلاندۇق. يەتكۈزگۈچ رولىنى ئوينايدىغان بىر pMUT قوبۇللىغۇچ ئارىسىدا ئولتۇرىدۇ. نىشان كەڭلىكى 12 سانتىمېتىر كېلىدىغان PVC تاختا بولۇپ ، pMUT ئۈسكۈنىسىنىڭ ئالدىدىكى D ئارىلىققا جايلاشقان (2b رەسىم). قوبۇللىغۇچ جىسىمدىن ئەكس ئەتتۈرۈلگەن ئاۋازنى خاتىرىلەيدۇ ۋە ئاۋاز دولقۇنى ئۆتۈش جەريانىدا ئامال بار ئىنكاس قايتۇرىدۇ. D ئارىلىقى ۋە بۇلۇڭى by تەرىپىدىن بېكىتىلگەن جىسىمنىڭ ئورنىنى ئۆزگەرتىش ئارقىلىق سىناقنى تەكرارلاڭ. بىر ئۇلىنىشتىن ئىلھام ئالغان. 55 ، بىز pMUT خام سىگنالنىڭ نېرۋا فورماتىنى ئالدىن پىششىقلاپ ئىشلەشنى تەۋسىيە قىلىمىز ، ئەكىس ئەتتۈرۈلگەن دولقۇننى چوققا ھالەتكە ئايلاندۇرۇپ ، نېرۋا ھېسابلاش گرافىكىنى كىرگۈزدۇق. چوققا ئامپلتۇدىغا ماس كېلىدىغان ToF ئىككى قانالنىڭ ھەر بىرىدىن ئېلىنغان ۋە يەككە چوققىلارنىڭ ئېنىق ۋاقتى سۈپىتىدە كودلاشتۇرۇلغان. ئەنجۈر ئۈستىدە. 2c بولسا RRAM ئاساسىدىكى ھېسابلاش گىرافىكى بىلەن pMUT سېنزورنى ئۆز-ئارا ئۇلاش ئۈچۈن تەلەپ قىلىنغان توك يولىنى كۆرسىتىپ بېرىدۇ: ئىككى pMUT قوبۇللىغۇچنىڭ ھەر بىرى ئۈچۈن خام سىگنال بەلۋاغ ئارقىلىق سۈزۈلۈپ ، ئوڭشايدۇ ، ئوڭشايدۇ ، ئاندىن يېڭىش ھالىتىدىكى ئېقىپ كەتكەن پۈتۈن گەۋدىگە ئۆتىدۇ. ھەرىكەتچان بوسۇغا (2d رەسىم) چىقىرىش ھادىسىسى (تاياق) ۋە ئېتىش (LIF) نېرۋا ھاسىل قىلىدۇ: چىقىرىش تېزلىكى بايقالغان ئۇچۇش ۋاقتىنى كودلاشتۇرىدۇ. LIF چەكلىمىسى pMUT ئىنكاسىغا قارشى تەڭشىلىدۇ ، بۇ ئارقىلىق ئۈسكۈنىدىن ئۈسكۈنىگە pMUT ئۆزگىرىشچانلىقىنى تۆۋەنلىتىدۇ. بۇ خىل ئۇسۇل ئارقىلىق پۈتكۈل ئاۋاز دولقۇنىنى ئىچكى ساقلىغۇچتا ساقلاش ۋە كېيىن بىر تەرەپ قىلىشنىڭ ئورنىغا ، بىز پەقەت ئاۋاز دولقۇنىنىڭ ToF غا ماس كېلىدىغان چوققا ھاسىل قىلىمىز ، بۇ قارشىلىق ئىچكى ساقلىغۇچ ھېسابلاش گرافىكىغا كىرگۈزۈشنى شەكىللەندۈرىدۇ. تاياقلار كېچىكىش لىنىيىسىگە بىۋاسىتە ئەۋەتىلىدۇ ۋە نېرۋا ھېسابلاش گرافىكىدىكى ماس بايقاش مودۇلى بىلەن پاراللېل بولىدۇ. ئۇلار ترانسېنىستورنىڭ دەرۋازىسىغا ئەۋەتىلگەنلىكى ئۈچۈن ، قوشۇمچە كۈچەيتمە توك يولى تەلەپ قىلىنمايدۇ (تەپسىلاتىنى قوشۇمچە 4-رەسىمگە قاراڭ). PMUT تەمىنلىگەن يەرلىكلەشتۈرۈش بۇلۇڭىنىڭ توغرىلىقى ۋە ئوتتۇرىغا قويۇلغان سىگنال بىر تەرەپ قىلىش ئۇسۇلىغا باھا بېرىش ئۈچۈن ، بىز ITD نى (يەنى ئىككى قوبۇللىغۇچ ھاسىل قىلغان چوققا ھادىسىنىڭ ۋاقىت پەرقى) جىسىمنىڭ ئارىلىقى ۋە بۇلۇڭىنىڭ ئوخشىماسلىقىغا ئاساسەن ئۆلچىدۇق. ئاندىن ITD تەھلىلى بۇلۇڭغا ئايلاندۇرۇلدى (ئۇسۇلغا قاراڭ) ۋە جىسىمنىڭ ئورنىغا قارشى پىلانلاندى: ئۆلچەملىك ITD دىكى ئېنىقسىزلىق جىسىمغا ئارىلىق ۋە بۇلۇڭ بىلەن كۆپەيدى (رەسىم 2e ، f). ئاساسلىق مەسىلە pMUT ئىنكاسىدىكى يۇقىرى ئاۋاز بىلەن شاۋقۇن نىسبىتى (PNR). جىسىم قانچە يىراق بولسا ، ئاۋاز سىگنالى شۇنچە تۆۋەن بولىدۇ ، بۇ ئارقىلىق PNR تۆۋەنلەيدۇ (2f رەسىم ، يېشىل سىزىق). PNR نىڭ تۆۋەنلىشى ITD مۆلچەرىدىكى ئېنىقسىزلىقنىڭ كۆپىيىشىنى كەلتۈرۈپ چىقىرىدۇ ، نەتىجىدە يەرلىكلەشتۈرۈش توغرىلىقى ئاشۇرۇلىدۇ (2f رەسىم ، كۆك سىزىق). يەتكۈزگۈچتىن 50 سانتىمېتىر يىراقلىقتىكى جىسىمغا نىسبەتەن ، سىستېمىنىڭ بۇلۇڭلۇق توغرىلىقى تەخمىنەن 10 °. سېنزورنىڭ ئالاھىدىلىكى تەرىپىدىن قويۇلغان بۇ چەكلىمىنى ياخشىلىغىلى بولىدۇ. مەسىلەن ، قويۇپ بەرگۈچى ئەۋەتكەن بېسىمنى ئاشۇرغىلى بولىدۇ ، بۇ ئارقىلىق pMUT پەردىسىنى قوزغىتىدىغان توك بېسىمىنى ئاشۇرغىلى بولىدۇ. يەتكۈزۈلگەن سىگنالنى كۈچەيتىشنىڭ يەنە بىر چارىسى كۆپ خىل يەتكۈزگۈچنى ئۇلاش 56. بۇ ھەل قىلىش چارىلىرى ئېنېرگىيە تەننەرخىنى ئاشۇرۇش بەدىلىگە بايقاش دائىرىسىنى ئاشۇرىدۇ. قوبۇل قىلغۇچى تەرەپتە قوشۇمچە ياخشىلاشقا بولىدۇ. PMUT بىلەن قوبۇللىغۇچنىڭ شاۋقۇن قەۋىتىنى pMUT بىلەن بىرىنچى باسقۇچ كۈچەيتكۈچ ئوتتۇرىسىدىكى باغلىنىشنى ياخشىلاش ئارقىلىق كۆرۈنەرلىك تۆۋەنلەتكىلى بولىدۇ ، بۇ سىم سىم ۋە RJ45 سىملىرى بىلەن ئېلىپ بېرىلىدۇ.
ئالتە مىللىمېتىرلىق 880 µm لىق پەردىگە 1.5 مىللىمېتىرلىق بىر گەۋدىلەشتۈرۈلگەن PMUT خرۇستالنىڭ رەسىمى. b ئۆلچەش قۇرۇلمىسىنىڭ دىئاگراممىسى. نىشان azimuth ئورنىدا θ ۋە D. ئارىلىقىدا. PMUT يەتكۈزگۈچ 117.6 kHz لىق سىگنال ھاسىل قىلىپ ، نىشاندىن قاڭقىپ ، ئوخشىمىغان ئۇچۇش ۋاقتى (ToF) بىلەن ئىككى pMUT قوبۇللىغۇچقا يېتىدۇ. ئارىلىق پەرقى ۋاقىت پەرقى (ITD) دەپ ئېنىقلىما بېرىلگەن بۇ پەرق جىسىمنىڭ ئورنىنى كودلايدۇ ھەمدە ئىككى قوبۇللىغۇچ سېنزورنىڭ چوققا ئىنكاسىنى مۆلچەرلەش ئارقىلىق مۆلچەرلىگىلى بولىدۇ. c خام pMUT سىگىنالىنى تاياقچە تەرتىپكە ئايلاندۇرۇشنىڭ ئالدىن بىر تەرەپ قىلىش باسقۇچلىرىنىڭ سىخېمىسى (يەنى نېرۋا ھېسابلاش گرافىكىغا كىرگۈزۈش). PMUT سېنزورى ۋە نېرۋا خاراكتېرلىك ھېسابلاش گرافىكلىرى توقۇلدى ۋە سىناق قىلىندى ، نېرۋا فورماتىنى ئالدىن بىر تەرەپ قىلىش يۇمشاق دېتال تەقلىد قىلىشنى ئاساس قىلدى. d سىگنالنى تاپشۇرۇۋالغاندىن كېيىن pMUT پەردىسىنىڭ ئىنكاسى ۋە ئۇنىڭ تاياق دائىرىسىگە ئۆزگىرىشى. e تەجرىبە يەرلىكلەشتۈرۈش بۇلۇڭىنىڭ توغرىلىقى جىسىم بۇلۇڭى (Θ) ۋە نىشان ئوبيېكتى بىلەن بولغان ئارىلىقى (D) نىڭ رولى. ITD ئېلىش ئۇسۇلى ئەڭ تۆۋەن بۇلۇڭلۇق ئېنىقلىق دەرىجىسى تەخمىنەن 4 ° C. f بۇلۇڭ توغرىلىقى (كۆك سىزىق) ۋە ماس چوققا شاۋقۇن نىسبىتى (يېشىل سىزىق) بىلەن ئوبيېكت ئارىلىقى Θ = 0.
چىداملىق ئىچكى ساقلىغۇچ ئۇچۇرلارنى تۇراقسىز ھالەتتە ساقلايدۇ. بۇ ئۇسۇلنىڭ ئاساسىي پرىنسىپى شۇكى ، ماتېرىيالنىڭ ئاتوم سەۋىيىسىدىكى ئۆزگىرىشى ئۇنىڭ توك ئۆتكۈزۈشچانلىقىدا ئۆزگىرىش پەيدا قىلىدۇ 57. بۇ يەردە بىز يۇقىرى ۋە تۆۋەن تىتان ۋە تىتان نىترىد ئېلېكترودلىرى ئارىسىغا قىستۇرۇلغان 5nm قەۋەت خافنىي تۆت ئوكسىدتىن تەركىب تاپقان ئوكسىدنى ئاساس قىلغان قارشىلىق ئەسۋابىنى ئىشلىتىمىز. RRAM ئۈسكۈنىلىرىنىڭ توك ئۆتكۈزۈشچانلىقى ئېلېكتر قۇتۇبى ئارىسىدىكى ئوكسىگېن بوشلۇقىنىڭ ئۆتكۈزگۈچ فىلمېنتىنى ھاسىل قىلىدىغان ياكى بۇزۇۋېتىدىغان توك / توك بېسىمى دولقۇنىنى ئىشلىتىپ ئۆزگەرتىشكە بولىدۇ. بىز بۇ خىل ئۈسكۈنىلەرنى 58 نى ئۆلچەملىك 130 nm CMOS جەريانغا بىرلەشتۈرۈپ ، تاسادىپىيلىق تەكشۈرگۈچ ۋە كېچىكىش لىنىيىسى توك يولىنى ئەمەلگە ئاشۇرىدىغان توقۇلما قايتا ھاسىل بولىدىغان نېرۋا فورمىسى ھاسىل قىلدۇق (3a رەسىم). ئۈسكۈنىنىڭ تۇراقسىز ۋە ئوخشىتىش خاراكتېرى نېرۋا ھۈجەيرىسىنىڭ ھادىسە قوزغىتىش خاراكتېرى بىلەن بىرلەشتۈرۈلۈپ ، توك سەرپىياتىنى تۆۋەنلىتىدۇ. توك يولىنىڭ دەرھال قوزغىتىش / تاقاش ئىقتىدارى بار: ئۇ ئېچىلغاندىن كېيىنلا مەشغۇلات قىلىدۇ ، توك يولى بىكار بولغاندا توكنى پۈتۈنلەي ئۆچۈرگىلى بولىدۇ. تەكلىپ قىلىنغان لايىھەنىڭ ئاساسلىق قۇرۇلۇش بۆلەكلىرى ئەنجۈردە كۆرسىتىلدى. 3b. ئۇ N پاراللېل تاق قارشىلىق يەككە ترانس ist ور (1T1R) قۇرۇلمىدىن تەركىب تاپقان بولۇپ ، ئېغىرلىق ئېقىمى ئېلىنغان ماس قەدەملىك ئېغىرلىقنى كودلاشتۇرىدۇ ، پەرقلىق جۈپ پۈتۈن گەۋدە (DPI) 59 نىڭ ئورتاق سىناپسىغا ئوكۇل قىلىنىدۇ ، ئاخىرىدا بىرىكتۈرۈش بىلەن ماس قەدەمگە ئوكۇل قىلىنىدۇ. leakage. قوزغىتىلغان (LIF) نېرۋا 60 (تەپسىلاتلارنىڭ ئۇسۇللىرىنى كۆرۈڭ). كىرگۈزۈش دولقۇنى 1T1R قۇرۇلمىسىنىڭ دەرۋازىسىغا نەچچە يۈز نانو سېكۇنتلۇق تەرتىپ بويىچە توك بېسىمى تومۇر رەت تەرتىپى شەكلىدە قوللىنىلىدۇ. چىداملىق ئىچكى ساقلىغۇچنى يۇقىرى ئۆتكۈزگۈچ ھالەتتە (HCS) قويغىلى بولىدۇ ، Vbottom يەرگە چۈشكەندە Vtop غا سىرتقى ئاكتىپ پايدىلىنىشنى ئىشلىتىپ ، Vtop يەرگە چۈشكەندە Vbottom غا ئاكتىپ توك بېسىمى ئىشلىتىپ تۆۋەن ئۆتكۈزگۈچ ھالەتكە (LCS) ئەسلىگە كەلتۈرگىلى بولىدۇ. HCS نىڭ ئوتتۇرىچە قىممىتىنى SET (ICC) نىڭ پروگرامما ئېقىمى (ماسلىشىشچانلىقى) يۈرۈشلۈك ترانس ist ورنىڭ دەرۋازا مەنبە بېسىمى بىلەن چەكلەش ئارقىلىق كونترول قىلغىلى بولىدۇ (3c رەسىم). RRAM نىڭ توك يولىدىكى رولى ئىككى خىل: ئۇلار كىرگۈزۈش تومۇرىنى يېتەكلەيدۇ ۋە ئېغىرلاشتۇرىدۇ.
كۆك رەڭلىك HfO2 1T1R RRAM ئۈسكۈنىسىنىڭ سىكاننېرلاش ئېلېكترونلۇق مىكروسكوپ (SEM) سۈرىتى 130 nm CMOS تېخنىكىسىغا بىرلەشتۈرۈلگەن بولۇپ ، تاللىغۇچ ترانسزورستور (كەڭلىكى 650 nm) يېشىل رەڭدە. b تەكلىپ قىلىنغان نېرۋا خاراكتېرلىك لايىھەنىڭ ئاساسىي قۇرۇلۇش بۆلەكلىرى. كىرگۈزۈش بېسىمى تومۇرى (چوققا) Vin0 ۋە Vin1 نۆۋەتتىكى Iweight نى ئىستېمال قىلىدۇ ، بۇ 1T1R قۇرۇلمىسىنىڭ ئۆتكۈزگۈچ ھالىتى G0 ۋە G1 بىلەن ماس كېلىدۇ. بۇ توك DPI سىناپسىغا ئوكۇل قىلىنىپ ، LIF نېرۋا ھۈجەيرىسىنى ھاياجانلاندۇرىدۇ. RRAM G0 ۋە G1 ئايرىم-ئايرىم ھالدا HCS ۋە LCS غا ئورنىتىلغان. c بىر گۇرۇپپا 16K RRAM ئۈسكۈنىلىرىنىڭ جۇغلانما ھەرىكەت زىچلىقى ئىقتىدارى ICC نۆۋەتتىكى ماسلاشتۇرۇش ئىقتىدارى بولۇپ ، ئۆتكۈزۈش دەرىجىسىنى ئۈنۈملۈك كونترول قىلىدۇ. d (a) دىكى توك يولىنى ئۆلچەش شۇنى كۆرسىتىپ بېرىدۇكى ، G1 (LCS دا) Vin1 (يېشىل) دىن كىرگۈزۈشنى ئۈنۈملۈك توسىدۇ ، ئەمەلىيەتتە چىققان نېرۋا پەردىسىنىڭ بېسىمى پەقەت Vin0 نىڭ كۆك كىرگۈزۈشىگە جاۋاب قايتۇرىدۇ. RRAM توك يولىدىكى ئۇلىنىشنى ئۈنۈملۈك بەلگىلەيدۇ. e (b) دىكى توك يولىنى ئۆلچەش توك بېسىمى تومۇر Vin0 نى ئىشلەتكەندىن كېيىن ئۆتكۈزگۈچ قىممىتى G0 نىڭ پەردە بېسىمى Vmem غا كۆرسەتكەن تەسىرىنى كۆرسىتىپ بېرىدۇ. ھەرىكەت قانچە كۆپ بولسا ، ئىنكاسى شۇنچە كۈچلۈك بولىدۇ: شۇڭا ، RRAM ئۈسكۈنىسى I / O ئۇلىنىش ئېغىرلىقىنى يولغا قويىدۇ. توك يولىدا ئۆلچەش ئېلىپ بېرىلىپ ، RRAM نىڭ قوش فۇنكسىيەسى ، كىرگۈزۈش تومۇرنىڭ يۆنىلىشى ۋە ئېغىرلىقى كۆرسىتىلدى.
بىرىنچىسى ، ئىككى ئاساسىي ئۆتكۈزگۈچ ھالەت (HCS ۋە LCS) بولغاچقا ، RRAM لار ئايرىم-ئايرىم ھالدا LCS ياكى HCS شتاتلىرىدا بولغاندا كىرگۈزۈش تومۇرىنى توسىدۇ ياكى قولدىن بېرىپ قويالايدۇ. نەتىجىدە ، RRAM توك يولىدىكى ئۇلىنىشنى ئۈنۈملۈك بەلگىلەيدۇ. بۇ بىناكارلىقنى قايتىدىن تەڭشىيەلەيدىغان ئاساس. بۇنى نامايان قىلىش ئۈچۈن ، 3b رەسىمدىكى توك يولىنىڭ توقۇلما توك يولى ئىجرا قىلىنىشىنى تەسۋىرلەپ ئۆتىمىز. G0 غا ماس كېلىدىغان RRAM HCS غا ، ئىككىنچى RRAM G1 بولسا LCS غا پروگرامما تۈزۈلگەن. كىرگۈزۈش تومۇرلىرى Vin0 ۋە Vin1 غا ئىشلىتىلىدۇ. كىرگۈزۈش تومۇرلىرىنىڭ ئىككى رەت تەرتىپىنىڭ تەسىرى نېرۋا پەردىسى بېسىمى ۋە ئوكسىد سىگنالى ئارقىلىق چىقىرىش سىگنالىنى يىغىش ئارقىلىق چىقىرىلغان نېرۋا ھۈجەيرىسىدە تەھلىل قىلىنغان. تەجرىبە مۇۋەپپەقىيەتلىك بولدى ، پەقەت HCS ئۈسكۈنىسى (G0) نېرۋا تومۇرغا ئۇلىنىپ پەردىنىڭ جىددىيلىكىنى قوزغىدى. بۇ 3d رەسىمدە كۆرسىتىلدى ، كۆك تومۇر پويىزى پەردىنىڭ كوندېنساتورىدا پەردىنىڭ بېسىمىنىڭ ئۆرلىشىنى كەلتۈرۈپ چىقىرىدۇ ، يېشىل تومۇر پويىزى بولسا پەردىنىڭ بېسىمىنى تۇراقلىق قىلىدۇ.
RRAM نىڭ ئىككىنچى مۇھىم ئىقتىدارى ئۇلىنىش ئېغىرلىقىنى يولغا قويۇش. RRAM نىڭ ئوخشىتىش ھەرىكىتىنى تەڭشەش ئارقىلىق ، I / O ئۇلىنىشىنى ماس ھالدا ئېغىرلاشتۇرغىلى بولىدۇ. ئىككىنچى قېتىملىق سىناقتا ، G0 ئۈسكۈنىسى ئوخشىمىغان دەرىجىدىكى HCS غا پروگرامما تۈزۈلۈپ ، VIn0 كىرگۈزۈش كىرگۈزۈش تومۇرى قوللىنىلدى. كىرگۈزۈش تومۇرى ئۈسكۈنىدىن توك (Iweight) سىزىدۇ ، بۇ ھەرىكەت ۋە ماس كېلىدىغان تۆۋەنلەش Vtop - Vbot بىلەن ماس كېلىدۇ. ئاندىن بۇ ئېغىرلىقتىكى توك DPI ماس قەدەملىرى ۋە LIF چىقىرىش نېرۋا ھۈجەيرىسىگە ئوكۇل قىلىنىدۇ. چىقىرىش نېرۋا ھۈجەيرىسىنىڭ پەردى بېسىمى ئوسلوسلوسكوپ ئارقىلىق خاتىرىلەنگەن ۋە 3d رەسىمدە كۆرسىتىلدى. نېرۋا پەردىسىنىڭ ئېلېكتر بېسىمى يەككە كىرگۈزۈش تومۇرىنىڭ ئىنكاسىغا قارشى تۇرۇش ئىچكى ساقلىغۇچنىڭ ھەرىكىتىگە ماس كېلىدۇ ، بۇ RRAM نىڭ ماس قەدەملىك ئېغىرلىقنىڭ پروگرامما خاراكتېرلىك ئېلېمېنتى سۈپىتىدە ئىشلىتىلىدىغانلىقىنى كۆرسىتىپ بېرىدۇ. بۇ ئىككى دەسلەپكى سىناقتا كۆرسىتىلىشچە ، ئوتتۇرىغا قويۇلغان RRAM نى ئاساس قىلغان نېرۋا ئاجىزلىق سۇپىسى Jeffress نىڭ ئاساسىي مېخانىزىمىنىڭ كېچىكىش سىزىقى ۋە تاسادىپىيلىقنى تەكشۈرۈش توك يولىنىڭ ئاساسىي ئامىللىرىنى ئەمەلىيلەشتۈرەلەيدىكەن. توك يولى سۇپىسى 3b رەسىمدىكى توساقلارغا ئوخشاش ئارقا-ئارقىدىن توسۇش ۋە ئۇلارنىڭ دەرۋازىسىنى ئورتاق كىرگۈزۈش لىنىيىسىگە ئۇلاش ئارقىلىق ياسالغان. بىز ئىككى خىل كىرگۈزۈشنى قوبۇل قىلىدىغان ئىككى چىقىرىش نېرۋا ھۈجەيرىسىدىن تەركىب تاپقان نېرۋا فورمىسىنى لايىھىلەپ ، توقۇپ چىقتۇق ۋە سىناق قىلدۇق (4a رەسىم). توك يولى دىئاگراممىسى 4b رەسىمدە كۆرسىتىلدى. ئۈستۈنكى 2 × 2 RRAM ماترىسسا كىرگۈزۈش تومۇرىنى ئىككى چىقىرىش نېرۋا ھۈجەيرىسىگە توغرىلاشقا يول قويىدۇ ، تۆۋەنكى 2 × 2 ماترىسسا ئىككى نېرۋا ھۈجەيرىسىنىڭ قايتا ئۇلىنىشىغا يول قويىدۇ (N0, N1). بىز بۇ سۇپانىڭ 4c-e رەسىمدىكى تەجرىبە ئۆلچەشتە كۆرسىتىلگەندەك ، كېچىكىش سەپلىمىسى ۋە ئوخشىمىغان ئىككى خىل تاسادىپىيلىق بايقاش ئىقتىدارى بىلەن ئىشلىتىشكە بولىدىغانلىقىنى كۆرسىتىمىز.
N0 ۋە N1 دىن ئىبارەت ئىككى چىقىرىش نېرۋا ھۈجەيرىسىدىن ھاسىل بولغان توك يولى دىئاگراممىسى 0 ۋە 1 دىن ئىبارەت ئىككى خىل كىرگۈزۈشنى قوبۇل قىلىدۇ. رەڭلىك RRAM لار ئوڭ تەرەپتىكى HCS دا تەڭشەلگەن ئۈسكۈنىلەرگە ۋەكىللىك قىلىدۇ: HCS دىكى ئۈسكۈنىلەر ئۇلىنىشقا يول قويىدۇ ۋە ئېغىرلىقنى كۆرسىتىدۇ ، LCS دىكى ئۈسكۈنىلەر كىرگۈزۈش تومۇرىنى توسىدۇ ھەمدە چىقىش ئېغىزىغا ئۇلىنىشنى چەكلەيدۇ. b توك يولى دىئاگراممىسى (a) كۆك رەڭدە گەۋدىلەنگەن سەككىز RRAM مودۇلى بار. c كېچىكىش لىنىيىسى پەقەت DPI سىناپسى ۋە LIF نېرۋا ھۈجەيرىسىنىڭ ھەرىكەتچانلىقىنى ئىشلىتىش ئارقىلىق شەكىللىنىدۇ. يېشىل RRAM ھەرىكەتچانلىقى يۇقىرى بولۇپ ، كىرگۈزۈش كېچىكتۈرۈلگەندىن كېيىن چىقىرىشتا كاشىلا پەيدا قىلالايدۇ. d ۋاقىتقا باغلىق سىگناللارنى يۆنىلىشكە سەزگۈر CD بايقاشنىڭ سىخېما تەسۋىرى. چىقىرىش نېرۋا 1 ، N1 ، 0 ۋە 1 كىرگۈزگۈچلەرگە قىسقا ۋاقىت كېچىكتۈرۈلىدۇ. e يۆنىلىش سەزگۈر CD توك يولى ، 1-كىرگۈزۈش 0 گە يېقىنلاشقاندا ۋە 0 كىرگۈزۈلگەندىن كېيىن يېتىپ كېلىدىغان توك يولى. توك يولىنىڭ نەتىجىسى نېرۋا 1 (N1) بىلەن ئىپادىلىنىدۇ.
كېچىكىش سىزىقى (4c رەسىم) پەقەت DPI ماس قەدەملىرى ۋە LIF نېرۋا ھۈجەيرىلىرىنىڭ ھەرىكەتچان ھەرىكىتىنى ئىشلىتىپ ، Tdel نى كېچىكتۈرۈش ئارقىلىق Vin1 دىن Vout1 غا كىرگۈزۈش سۈرئىتىنى كۆپەيتىدۇ. پەقەت Vin1 ۋە Vout1 غا ئۇلانغان G3 RRAM پەقەت HCS دا پروگرامما قىلىنغان ، قالغان RRAM لار LCS دا پروگرامما تۈزۈلگەن. G3 ئۈسكۈنىسى 92.6 µs ئۈچۈن پروگرامما تۈزۈلگەن بولۇپ ، ھەر بىر كىرگۈزۈش تومۇرى چىقىرىش نېرۋا ھۈجەيرىسىنىڭ پەردە بېسىمىنى يېتەرلىك دەرىجىدە ئاشۇرۇپ ، بوسۇغىغا يېتىپ كېلىپ ، كېچىكىپ چىققان تومۇرنى ھاسىل قىلىدۇ. Tdel نىڭ كېچىكىشى ماس قەدەملىك ۋە نېرۋا ۋاقىت تۇراقلىقلىقى تەرىپىدىن بەلگىلىنىدۇ. تاسادىپىيلىق تەكشۈرگۈچىلىرى ۋاقىتلىق باغلىنىشلىق ، ئەمما بوشلۇقتا تارقىتىلغان كىرگۈزۈش سىگنالىنىڭ يۈز بەرگەنلىكىنى بايقايدۇ. يۆنىلىشكە سەزگۈر بولمىغان CD يەككە مەھسۇلاتلارنىڭ ئورتاق چىقىرىش نېرۋا ھۈجەيرىسىگە ئايلىنىشىغا تايىنىدۇ (4d رەسىم). Vin0 بىلەن Vin1 نى Vout1 ، G2 ۋە G4 بىلەن تۇتاشتۇرىدىغان ئىككى RRAM يۇقىرى توك يەتكۈزۈش ئۈچۈن پروگرامما تۈزۈلگەن. Vin0 ۋە Vin1 غا بىرلا ۋاقىتتا تاياقنىڭ كېلىشى N1 نېرۋا پەردىسىنىڭ توك بېسىمىنى ئاشۇرۇشقا ئېھتىياجلىق بوسۇغىدىن ئېشىپ كېتىدۇ. ئەگەر بۇ ئىككى خىل كىرگۈزۈش ۋاقتى بەك يىراق بولۇپ كەتسە ، بىرىنچى كىرگۈزۈش ئارقىلىق يىغىلغان پەردىنىڭ توك بېسىمىدىكى توكنىڭ چىرىتىش ۋاقتى بولۇشى مۇمكىن ، پەردە يوشۇرۇن N1 نىڭ چەك قىممىتىگە يېتىشىنىڭ ئالدىنى ئالىدۇ. G1 ۋە G2 تەخمىنەن 65 µs ئەتراپىدا پروگرامما تۈزۈلگەن بولۇپ ، يەككە كىرگۈزۈش دولقۇنىنىڭ پەردە بېسىمىنى يېتەرلىك ئاشۇرالماسلىقىغا كاپالەتلىك قىلىدۇ. بوشلۇق ۋە ۋاقىت ئىچىدە تارقىتىلغان ۋەقەلەر ئوتتۇرىسىدىكى تاسادىپىيلىقنى بايقاش ئوپتىكىلىق ئېقىننى ئاساس قىلغان توساقتىن ساقلىنىش ۋە ئاۋاز مەنبەسىنى يەرلىكلەشتۈرۈش قاتارلىق كەڭ دائىرىدە سېزىش ۋەزىپىلىرىدە قوللىنىلىدىغان نېگىزلىك مەشغۇلات. شۇڭا ھېسابلاش يۆنىلىشىگە سەزگۈر ۋە سەزگۈر CD لار كۆرۈنۈش ۋە ئاۋازلىق يەرلىكلەشتۈرۈش سىستېمىسى قۇرۇشنىڭ ئاساسى قۇرۇلۇش توپى. ۋاقىت تۇراقلىقىنىڭ ئالاھىدىلىكى بىلەن كۆرسىتىلگەندەك (قوشۇمچە 2-رەسىمگە قاراڭ) ، ئوتتۇرىغا قويۇلغان توك يولى ماس كېلىدىغان تۆت چوڭلۇقتىكى ۋاقىت ئۆلچىمىنى يولغا قويىدۇ. شۇڭا ، ئۇ بىرلا ۋاقىتتا كۆرۈش ۋە ئاۋاز سىستېمىسىنىڭ تەلىپىنى قاندۇرالايدۇ. يۆنىلىشكە سەزگۈر CD تومۇرنىڭ بوشلۇقتىكى تەرتىپىگە سەزگۈر توك يولى: ئوڭدىن سولغا ۋە ئەكسىچە. ئۇ Drosophila كۆرۈش سىستېمىسىنىڭ ئاساسىي ھەرىكەت بايقاش تورىدىكى نېگىزلىك قۇرۇلۇش توپى بولۇپ ، ھەرىكەت يۆنىلىشىنى ھېسابلاش ۋە سوقۇلۇشنى بايقاشقا ئىشلىتىلىدۇ. يۆنىلىشكە سەزگۈر CD نى ئەمەلگە ئاشۇرۇش ئۈچۈن ، ئىككى خىل كىرگۈزۈش چوقۇم ئوخشىمىغان ئىككى خىل نېرۋا ھۈجەيرىسىگە (N0, N1) بولۇشى ھەمدە ئۇلارنىڭ ئوتتۇرىسىدا يۆنىلىشلىك ئۇلىنىش ئورنىتىشى كېرەك (4e رەسىم). تۇنجى كىرگۈزۈشنى تاپشۇرۇۋالغاندا ، NO ئىنكاس قايتۇرمايدۇ ، ئۇنىڭ پەردىسىدىكى توك بېسىمىنى چەكتىن يۇقىرى قىلىپ ، دولقۇن ئەۋەتىش ئارقىلىق ئىنكاس قايتۇرىدۇ. بۇ چىقىرىش پائالىيىتى ئۆز نۆۋىتىدە يېشىل رەڭدە گەۋدىلەنگەن يۆنىلىش ئۇلىنىشىنىڭ ياردىمىدە N1 نى ئىشتىن بوشاتتى. ئەگەر كىرگۈزۈش پائالىيىتى Vin1 يېتىپ كېلىپ ، ئۇنىڭ پەردىسىنىڭ بېسىمى يەنىلا يۇقىرى بولغاندا ، N1 چىقىرىش ھادىسىسى ھاسىل قىلىپ ، ئىككى كىرگۈزۈش ئوتتۇرىسىدا ماس تېپىلغانلىقىنى كۆرسىتىدۇ. يۆنىلىشلىك ئۇلىنىش N1 نى چىقىرىشقا يول قويىدۇ ، پەقەت كىرگۈزۈش 0 كىرگۈزۈلگەندىن كېيىن ئاندىن كېلىدۇ. چىقىرىش تېزلىكى ، ھالبۇكى N1′s پەردىسىنىڭ يوشۇرۇن كۈچى ھەر ئىككى كىرگۈزۈش ماس قەدەمدە يېتىپ كەلگەندە چەك چېكىگە يېتىدۇ. .
ئۆزگىرىشچان مودېللىق نېرۋا سىستېمىسىدىكى كەمتۈكلۈكنىڭ مەنبەسى 63،64،65. بۇ نېرۋا ھۈجەيرىلىرى ۋە ماس قەدەملەرنىڭ ئوخشىمىغان ھەرىكىتىنى كەلتۈرۈپ چىقىرىدۇ. بۇ خىل يېتەرسىزلىكلەرنىڭ مىسالى كىرگۈزۈش پايدا نىسبىتى ، ۋاقىت تۇراقلىقلىقى ۋە سۇندۇرۇش دەۋرىدىكى% 30 (ئۆلچەملىك ياتلىشىشنى كۆرسىتىدۇ) ئۆزگىرىشچانلىقىنى ئۆز ئىچىگە ئالىدۇ. كۆپ خىل نېرۋا توك يولى بىر-بىرىگە ئۇلانغاندا بۇ مەسىلە تېخىمۇ كۆرۈنەرلىك بولىدۇ ، مەسىلەن ئىككى نېرۋا ھۈجەيرىسىدىن تەركىب تاپقان يۆنىلىشكە سەزگۈر CD دېگەندەك. نورمال ئىشلەش ئۈچۈن ، ئىككى نېرۋا ھۈجەيرىسىنىڭ پايدا ۋە چىرىش ۋاقتى تۇراقلىق بولۇشى مۇمكىن. مەسىلەن ، كىرگۈزۈش پايدىسىنىڭ زور پەرقى بىر نېرۋا ھۈجەيرىسىنىڭ كىرگۈزۈش تومۇرىغا ھەددىدىن زىيادە ئىنكاس قايتۇرۇشىنى كەلتۈرۈپ چىقىرىدۇ ، يەنە بىر نېرۋا ھۈجەيرىسى ئىنكاس قايتۇرمايدۇ. ئەنجۈر ئۈستىدە. 5a رەسىمدە كۆرسىتىلىشچە ، ئىختىيارى تاللانغان نېرۋا ھۈجەيرىلىرى ئوخشاش كىرگۈزۈش تومۇرىغا باشقىچە ئىنكاس قايتۇرىدۇ. بۇ نېرۋا ئۆزگىرىشچانلىقى يۆنىلىشكە سەزگۈر CD لارنىڭ ئىقتىدارىغا مۇناسىۋەتلىك. ئەنجۈردە كۆرسىتىلگەن لايىھەدە. 5b ، c ، نېرۋا 1 نىڭ كىرگۈزۈش پايدىسى نېرۋا 0 نىڭكىدىن كۆپ يۇقىرى بولىدۇ. شۇڭا ، نېرۋا 0 بوسۇغىغا يېتىش ئۈچۈن ئۈچ كىرگۈزۈش تومۇرىنى (1 نىڭ ئورنىغا) تەلەپ قىلىدۇ ، نېرۋا 1 مۆلچەردىكىدەك ئىككى كىرگۈزۈش پائالىيىتىگە موھتاج. تاياقچە ۋاقىتقا تايىنىدىغان بىئولوگىيىلىك خىمىيىلىك سۇلياۋ (STDP) نى يولغا قويۇش توغرا بولمىغان ۋە سۇس نېرۋا ۋە ماس قەدەملىك توك يولىنىڭ سىستېمىنىڭ ئىقتىدارىغا بولغان تەسىرىنى ئازايتىشنىڭ مۇمكىنچىلىكى بار. بۇ يەردە قارشىلىق ئەستە ساقلاشنىڭ سۇلياۋ ھەرىكىتىنى نېرۋا كىرگۈزۈشنىڭ كۈچىيىشىگە تەسىر كۆرسىتىش ۋە نېرۋا ئاجىزلىق توك يولىدىكى ئۆزگىرىشچانلىقىنى ئازايتىشنىڭ ۋاستىسى سۈپىتىدە ئىشلىتىشنى ئوتتۇرىغا قويدۇق. ئەنجۈردە كۆرسىتىلگەندەك. 4e ، RRAM ماس قەدەملىك ماسسىسى بىلەن مۇناسىۋەتلىك ھەرىكەت سەۋىيىسى ماس كېلىدىغان نېرۋا پەردىسىنىڭ توك بېسىمىنى ئۈنۈملۈك تەڭشىدى. بىز تەكرارلىنىدىغان RRAM پروگرامما تۈزۈش ئىستراتېگىيىسىنى ئىشلىتىمىز. بېرىلگەن كىرگۈزۈش ئۈچۈن ، ماس قەدەملىك ئېغىرلىقنىڭ ھەرىكەت قىممىتى توك يولىنىڭ نىشان ھەرىكىتىگە ئېرىشكۈچە قايتا پروگرامما تۈزۈلىدۇ (ئۇسۇللارغا قاراڭ).
ئوخشاش بولمىغان كىرگۈزۈش تومۇرىغا ئىختىيارىي تاللانغان توققۇز نېرۋا ھۈجەيرىسىنىڭ ئىنكاسىنى تەجرىبە ئۆلچەش. ئىنكاسى كىشىلەر توپىدا ئوخشىمايدۇ ، كىرگۈزۈش ۋە ۋاقىت تۇراقلىقلىقىغا تەسىر كۆرسىتىدۇ. b نېرۋا ھۈجەيرىلىرىنىڭ يۆنىلىشكە سەزگۈر CD غا تەسىر كۆرسىتىدىغان نېرۋا ھۈجەيرىلىرىنىڭ ئۆزگىرىشچانلىقىغا بولغان تەسىرىنى ئۆلچەش. ئىككى يۆنىلىشكە سەزگۈر CD چىقىرىش نېرۋا ھۈجەيرىسى نېرۋا بىلەن نېرۋانىڭ ئۆزگىرىشچانلىقى سەۋەبىدىن كىرگۈزۈش غىدىقلىشىغا باشقىچە ئىنكاس قايتۇرىدۇ. Neuron 0 نىڭ كىرگۈزۈش پايدىسى نېرۋا 1 گە قارىغاندا تۆۋەن بولىدۇ ، شۇڭا چىقىرىش تېزلىكى ھاسىل قىلىش ئۈچۈن ئۈچ كىرگۈزۈش تومۇرى (1 نىڭ ئورنىغا) كېتىدۇ. ئويلىغىنىدەك ، نېۋرون 1 ئىككى كىرگۈزۈش پائالىيىتى بىلەن بوسۇغىغا يەتتى. ئەگەر كىرگۈزۈش 1 نېرۋا 0 ئوت كەتكەندىن كېيىن Δt = 50 µs يېتىپ كەلسە ، CD سۈكۈت قىلىدۇ ، چۈنكى Δt نېرۋا 1 نىڭ تۇراقلىق ۋاقتىدىن چوڭ (تەخمىنەن 22 µs). c Δt = 20 µs تۆۋەنلىتىلىدۇ ، شۇڭا نېرۋا 1 ′ ئېتىشىش يەنىلا يۇقىرى بولغاندا كىرگۈزۈش 1 يۇقىرى پەللىگە چىقىدۇ ، نەتىجىدە بىرلا ۋاقىتتا ئىككى كىرگۈزۈش ھادىسىسى بايقالدى.
ITD ھېسابلاش ئىستونىدا ئىشلىتىلگەن ئىككى ئېلېمېنت كېچىكىش سىزىقى ۋە يۆنىلىش سەزگۈر CD. ھەر ئىككى توك يولى ئېنىق تەڭشەش ئارقىلىق ئوبيېكت ئورۇن بەلگىلەش ئىقتىدارىغا كاپالەتلىك قىلىدۇ. كېچىكىش لىنىيىسى چوقۇم كىرگۈزۈش چوققىسىنىڭ ئېنىق كېچىكتۈرۈلگەن نۇسخىسىنى يەتكۈزۈشى كېرەك (6a رەسىم) ، كىرگۈزۈش نىشان بايقاش دائىرىسىگە كىرسىلا CD چوقۇم قوزغىتىلىشى كېرەك. كېچىكىش لىنىيىسى ئۈچۈن ، كىرگۈزۈش ئۇلىنىشىنىڭ ماس قەدەملىك ئېغىرلىقى (4a رەسىمدىكى G3) نىشان كېچىكتۈرۈلگەنگە قەدەر قايتا پروگرامما قىلىندى. پروگراممىنى توختىتىش ئۈچۈن نىشاننىڭ كېچىكىشىنى چۆرىدىگەن ھالدا كەڭ قورساقلىقنى بەلگىلەڭ: كەڭ قورساقلىق قانچە كىچىك بولسا ، مۇۋەپپەقىيەتلىك ھالدا كېچىكىش سىزىقىنى بەلگىلەش شۇنچە تەس. ئەنجۈر ئۈستىدە. 6b رەسىمدە كېچىكىش لىنىيىسىنى تەڭشەش جەريانىنىڭ نەتىجىسى كۆرسىتىلدى: بۇنىڭدىن كۆرۈۋېلىشقا بولىدۇكى ، ئوتتۇرىغا قويۇلغان لايىھە لايىھىلەش لايىھىسىدە تەلەپ قىلىنغان بارلىق كېچىكىشنى (10 دىن 300 كىۋادرات مېتىرغىچە) تولۇق تەمىنلىيەلەيدۇ. تەۋرىنىشنىڭ ئەڭ يۇقىرى سانى تەڭشەش جەريانىنىڭ سۈپىتىگە تەسىر كۆرسىتىدۇ: 200 تەكرارلاش خاتالىقنى% 5 تىن تۆۋەنلىتىدۇ. بىر قېتىم تەڭشەش RRAM كاتەكچىسىنىڭ تەڭشەش / ئەسلىگە كەلتۈرۈش مەشغۇلاتىغا ماس كېلىدۇ. تەڭشەش جەريانى يەنە CD مودۇلنى دەرھال يېقىندىن بايقاشنىڭ توغرىلىق دەرىجىسىنى ئاشۇرۇشتا ئىنتايىن مۇھىم. ھەقىقىي مۇسبەت نىسبىتىنى (يەنى مۇناسىۋەتلىك دەپ توغرا ئېنىقلانغان ۋەقەلەرنىڭ نىسبىتى) 95% تىن يۇقىرى (6c رەسىمدىكى كۆك سىزىق) غا ئېرىشىش ئۈچۈن ئون قېتىم تەڭشەش ئېلىپ باردى. قانداقلا بولمىسۇن ، تەڭشەش جەريانى ساختا ئاكتىپ ھادىسىلەرگە تەسىر كۆرسەتمىدى (يەنى مۇناسىۋەتلىك دەپ خاتا تونۇلغان ۋەقەلەرنىڭ قېتىم سانى). بىئولوگىيىلىك سىستېمىلاردا تېز ھەرىكەتلىنىدىغان يوللارنىڭ ۋاقىت چەكلىمىسىنى يېڭىشتە كۆزىتىلگەن يەنە بىر خىل ئۇسۇل ئارتۇقچە (يەنى ئوخشاش بىر جىسىمنىڭ نۇرغۇن نۇسخىسى مەلۇم ئىقتىدارنى ئىجرا قىلىشتا ئىشلىتىلىدۇ). بىئولوگىيە 66 نىڭ ئىلھامى بىلەن ، ھەر بىر CD مودۇلىغا ئىككى كېچىكىش لىنىيىسى ئارىسىغا بىر نەچچە CD توك يولى قويۇپ ، يالغان ئاكتىپلارنىڭ تەسىرىنى ئازايتتۇق. ئەنجۈردە كۆرسىتىلگەندەك. 6c (يېشىل سىزىق) ، ھەر بىر CD مودۇلىغا ئۈچ CD ئېلېمېنتىنى قويغاندا ، يالغان ئاگاھلاندۇرۇش نىسبىتىنى 10-2 دىن تۆۋەنلىتىدۇ.
نېرۋا ئۆزگىرىشچانلىقىنىڭ كېچىكىش توك يولىغا بولغان تەسىرى. b كېچىكىش لىنىيىسىنى ماس ھالدىكى LIF نېرۋا ھۈجەيرىسى ۋە DPI ماس قەدەملىرىنىڭ ۋاقىت تۇراقلىقىنى چوڭ قىممەتكە تەڭشەش ئارقىلىق چوڭ كېچىكتۈرۈشكە كېڭەيتكىلى بولىدۇ. RRAM تەڭشەش تەرتىپىنىڭ تەكرارلىنىش قېتىم سانىنى كۆپەيتىش نىشاننى كېچىكتۈرۈشنىڭ توغرىلىق دەرىجىسىنى كۆرۈنەرلىك يۇقىرى كۆتۈردى: 200 تەكرارلاش خاتالىقنى% 5 كىمۇ يەتمەيتتى. بىر تەكرارلىنىش RRAM كاتەكچىسىدىكى SET / RESET مەشغۇلاتىغا ماس كېلىدۇ. C Jeffress مودېلىدىكى ھەر بىر CD مودۇلى N پاراللېل CD ئېلېمېنتى ئارقىلىق سىستېمىنىڭ كاشىلاغا قارىتا تېخىمۇ جانلىقلىقىنى ئەمەلگە ئاشۇرالايدۇ. d تېخىمۇ كۆپ RRAM تەقلىد قىلىش تەكرارلىنىشى ھەقىقىي مۇسبەت نىسبىتىنى (كۆك سىزىق) ئاشۇرىدۇ ، يالغان مۇسبەت نىسبىتى بولسا تەكرارلىنىش سانى (يېشىل سىزىق) دىن مۇستەقىل. تېخىمۇ كۆپ CD ئېلېمېنتلىرىنى پاراللېل ئورۇنغا قويۇش CD مودۇل ماسلىقىنى خاتا بايقاشتىن ساقلىنىدۇ.
بىز ھازىر 2-رەسىمدە كۆرسىتىلگەن ئاخىرىدىن ئاخىرىغىچە توپلاشتۇرۇلغان جىسىمنى يەرلىكلەشتۈرۈش سىستېمىسىنىڭ ئىقتىدار ۋە توك سەرپىياتىنى باھالايمىز ، نېرۋا ھېسابلاش گرافىكىنى تەشكىل قىلىدىغان pMUT سېنزورى ، CD ۋە كېچىكىش توك يولىنىڭ ئاكۇستىكىلىق خۇسۇسىيىتىنى ئۆلچەش ئارقىلىق. جېفرېس مودېلى (1a رەسىم). نېرۋا خاراكتېرلىك ھېسابلاش گرافىكىغا كەلسەك ، CD مودۇلنىڭ سانى قانچە كۆپ بولسا ، بۇلۇڭنىڭ ئېنىقلىق دەرىجىسى شۇنچە ياخشى بولىدۇ ، ئەمما سىستېمىنىڭ ئېنېرگىيىسىمۇ شۇنچە يۇقىرى بولىدۇ (7a رەسىم). يەككە زاپچاسلارنىڭ (pMUT سېنزورى ، نېرۋا ھۈجەيرىسى ۋە ماس قەدەملىك توك يولى) نىڭ توغرىلىقىنى پۈتكۈل سىستېمىنىڭ توغرىلىقى بىلەن سېلىشتۇرۇش ئارقىلىق مۇرەسسە قىلىشقا بولىدۇ. كېچىكىش سىزىقىنىڭ ئېنىقلىق دەرىجىسى تەقلىدىي سىناپس ۋە نېرۋا ھۈجەيرىلىرىنىڭ ۋاقىت تۇراقلىقى بىلەن چەكلىنىدۇ ، بۇ پىلانىمىزدا 10 µs دىن ئېشىپ كېتىدۇ ، بۇ 4 ° بۇلۇڭلۇق ئېنىقلىق دەرىجىسىگە ماس كېلىدۇ. CMOS تېخنىكىسى بىلەن تېخىمۇ ئىلغار تۈگۈنلەر تۆۋەن ۋاقىت تۇراقلىق بولغان نېرۋا ۋە ماس قەدەملىك توك يولىنى لايىھىلەپ ، كېچىكىش لىنىيىسى ئېلېمېنتلىرىنىڭ تېخىمۇ توغرىلىقىنى كەلتۈرۈپ چىقىرىدۇ. قانداقلا بولمىسۇن ، سىستېمىمىزدا توغرىلىق pMUT نىڭ بۇلۇڭ ئورنىنى مۆلچەرلەشتە چەكلىنىدۇ ، يەنى 10 ° (7a رەسىمدىكى كۆك گورىزونتال سىزىق). بىز CD مودۇل سانىنى 40 قىلىپ بېكىتتۇق ، بۇ تەخمىنەن 4 ° ئېنىقلىقتىكى بۇلۇڭ ئېنىقلىقىغا ماس كېلىدۇ ، يەنى ھېسابلاش گرافىكىنىڭ بۇلۇڭلۇق توغرىلىقى (7a رەسىمدىكى سۇس كۆك گورىزونتال سىزىق). سىستېما قاتلىمىدا ، بۇ سېنزور سىستېمىسىنىڭ ئالدىدىكى 50 سانتىمېتىر كېلىدىغان جىسىملارنىڭ ئېنىقلىق دەرىجىسى 4 ° ، ئېنىقلىق دەرىجىسى 10 °. بۇ قىممەت رېفتا دوكلات قىلىنغان نېرۋا خاراكتېرلىك ئاۋاز يەرلىكلەشتۈرۈش سىستېمىسى بىلەن سېلىشتۇرۇشقا بولىدۇ. 67. تەكلىپ قىلىنغان سىستېمىنىڭ سەنئەت ھالىتى بىلەن سېلىشتۇرۇشنى قوشۇمچە 1-جەدۋەلدىن تاپقىلى بولىدۇ. قوشۇمچە pMUT قوشۇش ، ئاكۇستىكىلىق سىگنال دەرىجىسىنى ئاشۇرۇش ۋە ئېلېكترونلۇق شاۋقۇننى ئازايتىش يەرلىكلەشتۈرۈشنىڭ توغرىلىقىنى تېخىمۇ يۇقىرى كۆتۈرۈشنىڭ مۇمكىنچىلىكىدۇر. ) مۆلچەرلەنگەن 9.7. nz. 55. ھېسابلاش گىرافىكىدا 40 دانە CD بىرلىكى بېرىلگەندە ، SPICE تەقلىد قىلىش ھەر بىر مەشغۇلاتنىڭ ئېنېرگىيىسىنى (يەنى جىسىم ئورۇن بەلگىلەش ئېنېرگىيىسى) 21.6 nJ دەپ مۆلچەرلىدى. نېرۋا سىستېمىسى پەقەت كىرگۈزۈش ھادىسىسى يۈز بەرگەندىلا ئاندىن قوزغىتىلىدۇ ، يەنى ئاۋاز دولقۇنى ھەر قانداق pMUT قوبۇللىغۇچقا يېتىپ ، بايقاش چېكىدىن ئېشىپ كەتكەندە ئاندىن ئاكتىپلىنىدۇ. كىرگۈزۈش سىگنالى بولمىغان ۋاقىتتا بۇ زۆرۈر بولمىغان توك سەرپىياتىدىن ساقلىنىدۇ. 100 Hz لىق يەرلىكلەشتۈرۈش مەشغۇلاتىنىڭ چاستوتىسى ۋە ھەر بىر مەشغۇلاتنىڭ ئاكتىپلىنىش ۋاقتى 300 µs (ئەڭ چوڭ ITD) نى ئويلاشقاندا ، نېرۋا فورما ھېسابلاش گرافىكىنىڭ توك سەرپىياتى 61.7 nW. ھەر بىر pMUT قوبۇللىغۇچقا نېرۋا خاراكتېرلىك ئالدىن پىششىقلاپ ئىشلەش ئارقىلىق پۈتكۈل سىستېمىنىڭ توك سەرپىياتى 81.6 nW غا يېتىدۇ. ئوتتۇرىغا قويۇلغان نېرۋا ئاجىزلاش ئۇسۇلىنىڭ ئېنېرگىيە ئۈنۈمىنى ئادەتتىكى قاتتىق دېتاللارغا سېلىشتۇرغاندا چۈشىنىش ئۈچۈن ، بىز بۇ ساننى نېرۋا ئاجىزلىقى ياكى ئادەتتىكى يورۇتۇش 68 ماھارەت ئارقىلىق زامانىۋى تۆۋەن قۇۋۋەتلىك مىكرو كونتروللىغۇچتا ئوخشاش ۋەزىپىنى ئورۇنداش ئۈچۈن تەلەپ قىلىنغان ئېنېرگىيە بىلەن سېلىشتۇردۇق. نېرۋا ئاجىزلاش ئۇسۇلى ئوخشىتىشتىن رەقەملىك ئايلاندۇرغۇچ (ADC) باسقۇچى دەپ قارىلىدۇ ، ئۇنىڭدىن كېيىن بەلۋاغ سۈزگۈچ ۋە كونۋېرت ئېلىش باسقۇچى (Teeger-Kaiser ئۇسۇلى) قوللىنىلىدۇ. ئاخىرىدا ، چەكتىن ئاشقان مەشغۇلات ئېلىپ بېرىلىپ ، ToF چىقىرىلىدۇ. بىز ھەر بىر ئۆلچەشتە بۇ بىر قېتىم يۈز بەرگەندىن بۇيان ، بىز ToF نى ئاساس قىلغان ITD ھېسابلاش ۋە مۆلچەردىكى بۇلۇڭلۇق ئورۇنغا ئۆزگەرتىشنى ئەمەلدىن قالدۇردۇق. ھەر ئىككى قانالدا (pMUT قوبۇللىغۇچ) ئەۋرىشكە ئېلىش نىسبىتىنى 250 كىلوگىرام ، 18 بەلۋاغ ئۆتۈشمە سۈزگۈچ مەشغۇلاتى ، 3 كونۋېرت ئېلىش مەشغۇلاتى ۋە ھەر بىر ئەۋرىشكە 1 بوسۇغىدىن مەشغۇلات ئېلىپ بارساق ، توك سەرپىياتىنىڭ ئومۇمىي مىقدارى 245 مىكرو دولقۇنلۇق توك بىلەن مۆلچەرلىنىدۇ. بۇنىڭدا مىكرو كونتروللىغۇچنىڭ تۆۋەن قۇۋۋەتلىك ھالىتى 69 ئىشلىتىلىدۇ ، ھېسابلاش ئۇسۇلى ئىجرا قىلىنمىغان ۋاقىتتا قوزغىلىدۇ ، بۇ توك سەرپىياتىنى 10.8 µW غا تۆۋەنلىتىدۇ. پايدىلىنىشتا ئوتتۇرىغا قويۇلغان نۇرلۇق سىگنال بىر تەرەپ قىلىش ھەل قىلىش چارىسىنىڭ توك سەرپىياتى. 31 ، azimuth ئايروپىلانىدا 5 pMUT قوبۇللىغۇچ ۋە 11 لامپا بىر تۇتاش تارقىتىلغان بولۇپ ، 11.71 mW (تەپسىلاتىنى ئۇسۇللار بۆلىكىگە قاراڭ). بۇنىڭدىن باشقا ، بىز FPGA47 نى ئاساس قىلغان ۋاقىت پەرقى كودلاشتۇرغۇچ (TDE) نىڭ توك سەرپىياتىنى 1.5 mW دەپ مۆلچەرلەپ ، Jeffress ئەندىزىسىنىڭ جىسىمنى يەرلىكلەشتۈرۈشنىڭ ئورنى دەپ مۆلچەرلىدۇق. بۇ مۆلچەرگە ئاساسەن ، ئوتتۇرىغا قويۇلغان نېرۋا ئاجىزلاش ئۇسۇلى جىسىمنى يەرلىكلەشتۈرۈش مەشغۇلاتىغا كلاسسىك نۇر قايتۇرۇش تېخنىكىسىنى ئىشلىتىپ مىكرو كونتروللىغۇچقا سېلىشتۇرغاندا ، توك سەرپىياتىنى بەش چوڭلۇقتا تۆۋەنلىتىدۇ. كلاسسىك مىكرو كونتروللىغۇچتا سىگنال بىر تەرەپ قىلىشتا نېرۋا خاراكتېرلىك ئۇسۇلنى قوللىنىش توك سەرپىياتىنى تەخمىنەن ئىككى زاكاز چوڭايتىدۇ. ئوتتۇرىغا قويۇلغان سىستېمىنىڭ ئۈنۈمىنى ئەستە ساقلاشنى ھېسابلاش ئىقتىدارىغا ماس كېلىدىغان ماس قەدەمسىز قارشىلىق-ئىچكى ساقلىغۇچ ئوخشىتىش توك يولىنىڭ بىرىكىشى ۋە سىگنالنى ھېس قىلىش ئۈچۈن ئوخشىشىپ كېتىدىغان رەقەملىك ئۆزگەرتىشنىڭ كەملىكى بىلەن چۈشەندۈرگىلى بولىدۇ.
CD مودۇل سانىغا ئاساسەن يەرلىكلەشتۈرۈش مەشغۇلاتىنىڭ بۇلۇڭلۇق ئېنىقلىق (كۆك) ۋە توك سەرپىياتى (يېشىل). قېنىق كۆك گورىزونتال تاياقچە PMUT نىڭ بۇلۇڭ توغرىلىقىغا ، سۇس كۆك گورىزونتال تاياقچە نېرۋا شەكىل ھېسابلاش گرافىكىنىڭ بۇلۇڭ توغرىلىقىغا ۋەكىللىك قىلىدۇ. b ئوتتۇرىغا قويۇلغان سىستېمىنىڭ توك سەرپىياتى ۋە ئىككى پەرقلىق مىكرو كونتروللىغۇچنى يولغا قويۇش ۋە ۋاقىت پەرقى كودلاشتۇرغۇچ (TDE) 47 FPGA نى رەقەملىك يولغا قويۇش بىلەن سېلىشتۇرۇش.
نىشان يەرلىكلەشتۈرۈش سىستېمىسىنىڭ توك سەرپىياتىنى ئەڭ تۆۋەن چەككە چۈشۈرۈش ئۈچۈن ، ئىچىگە ئورۇنلاشتۇرۇلغان سېنزور ھاسىل قىلغان سىگنال ئۇچۇرلىرىنى بىر تەرەپ قىلىدىغان ئۈنۈملۈك ، ھادىسە قوزغىتىلغان RRAM نى ئاساس قىلغان نېرۋا ئاجىز توك يولىنى ئويلاپ ، لايىھەلەپ ۋە يولغا قويدۇق ، نىشان ئوبيېكتىنىڭ ئورنىنى ھەقىقىي ھېسابلايمىز. ۋاقىت. . ئەنئەنىۋى پىششىقلاپ ئىشلەش ئۇسۇللىرى بايقالغان سىگناللارنى ئۈزلۈكسىز ئەۋرىشكە ئېلىپ ، پايدىلىق ئۇچۇرلارنى چىقىرىش ئۈچۈن ھېسابلاش ئېلىپ بارسىمۇ ، ئەمما ئوتتۇرىغا قويۇلغان نېرۋا ئاجىزلىق ھەل قىلىش چارىسى پايدىلىق ئۇچۇرلار كەلگەندىن كېيىن ماس قەدەمدە ھېسابلاپ ، بەش چوڭ زاكاز ئارقىلىق سىستېمىنىڭ توك ئۈنۈمىنى ئەڭ يۇقىرى چەككە يەتكۈزىدۇ. ئۇنىڭدىن باشقا ، بىز RRAM نى ئاساس قىلغان نېرۋا ھۈجەيرىسىنىڭ جانلىقلىقىنى گەۋدىلەندۈرىمىز. RRAM نىڭ تۇراقسىز ھالەتتە (سۇلياۋلىق) ھەرىكەتنى ئۆزگەرتىش ئىقتىدارى دەرىجىدىن تاشقىرى تۆۋەن قۇۋۋەتلىك ئوخشىتىش DPI نىڭ ماس قەدەملىك ۋە نېرۋا توك يولىنىڭ ئەسلىدىكى ئۆزگىرىشچانلىقىنى تولۇقلايدۇ. بۇ RRAM نى ئاساس قىلغان توك يولىنى كۆپ ئىقتىدارلىق ۋە كۈچلۈك قىلىدۇ. بىزنىڭ مەقسىتىمىز سىگنالدىن مۇرەككەپ ئىقتىدار ياكى ئەندىزىلەرنى چىقىرىش ئەمەس ، بەلكى جىسىملارنى دەل ۋاقتىدا يەرلىكلەشتۈرۈش. سىستېمىمىزمۇ سىگنالنى ئۈنۈملۈك پىرىسلاپ ، ئاخىرىدا ئۇنى تېخىمۇ پىششىقلاپ ئىشلەش باسقۇچلىرىغا ئەۋەتىپ ، ئېھتىياجلىق بولغاندا تېخىمۇ مۇرەككەپ قارارلارنى چىقىرىدۇ. يەرلىكلەشتۈرۈش قوللىنىشچان پروگراممىلىرى ئارقا كۆرۈنۈشىدە ، بىزنىڭ نېرۋا خاراكتېرلىك ئالدىن پىششىقلاپ ئىشلەش باسقۇچىمىز جىسىملارنىڭ ئورنى ھەققىدە ئۇچۇر بىلەن تەمىنلەيدۇ. بۇ ئۇچۇرلارنى ھەرىكەت بايقاش ياكى قول ئىشارىسىنى تونۇش ئۈچۈن ئىشلىتىشكە بولىدۇ. بىز pMUTs قاتارلىق دەرىجىدىن تاشقىرى تۆۋەن قۇۋۋەتلىك سېنزور بىلەن ئۇلترا تۆۋەن قۇۋۋەتلىك ئېلېكتروننى بىرلەشتۈرۈشنىڭ مۇھىملىقىنى تەكىتلەيمىز. بۇنىڭ ئۈچۈن نېرۋا ئاجىزلىق ئۇسۇلى ئاچقۇچ بولۇپ كەلدى ، چۈنكى ئۇلار بىزنى جېفرېس مودېلى قاتارلىق بىئولوگىيىلىك ئىلھاملانغان ھېسابلاش ئۇسۇللىرىنىڭ يېڭى توك يولى يولغا قويۇشىنى تەرەققىي قىلدۇرۇشقا يېتەكلىدى. سېنزور بىرىكتۈرۈش پروگراممىلىرى ئارقا كۆرۈنۈشىدە ، سىستېمىمىزنى ئوخشىمىغان بىر قانچە پائالىيەتنى ئاساس قىلغان سېنزور بىلەن بىرلەشتۈرۈپ ، تېخىمۇ توغرا ئۇچۇرغا ئېرىشكىلى بولىدۇ. گەرچە تۇلپار قاراڭغۇدا ئولجى تېپىشقا ماھىر بولسىمۇ ، ئەمما كۆرۈش قۇۋۋىتى ناھايىتى ياخشى بولۇپ ، ئولجىنى تۇتۇشتىن بۇرۇن ئاڭلاش ۋە كۆرۈشنى بىرلەشتۈرۈپ ئىزدەش ئېلىپ بارىدۇ. مەلۇم بىر ئاڭلاش نېرۋا ھۈجەيرىسى ئوت ئالغاندا ، تۈگرە كۆرۈنۈشلۈك ئىزدەشنى قايسى يۆنىلىشتە باشلاشنى بەلگىلەشكە ئېھتىياجلىق ئۇچۇرلارنى تاپشۇرۇۋالىدۇ ، بۇنىڭ بىلەن ئۇنىڭ دىققىتى كۆرۈنۈشنىڭ ئاز بىر قىسمىغا مەركەزلىشىدۇ. كەلگۈسىدىكى ئاپتونومىيىلىك ۋاكالەتچىلەرنىڭ تەرەققىياتى ئۈچۈن كۆرۈش سەزگۈسى (DVS كامېراسى) ۋە تەكلىپ قىلىنغان ئاڭلاش سېنزورى (pMUT ئاساسىدا) بىرلەشتۈرۈلۈپ تەتقىق قىلىنىشى كېرەك.
PMUT سېنزورى PCB غا جايلاشقان بولۇپ ، ئىككى قوبۇللىغۇچنىڭ ئارىلىقى تەخمىنەن 10 سانتىمېتىر كېلىدۇ ، يەتكۈزگۈچ قوبۇللىغۇچ ئارىسىدا. بۇ ئەسەردە ، ھەر بىر پەردىنىڭ ئاسما بىمورف قۇرۇلمىسى بولۇپ ، قېلىنلىقى 200 nm قېلىنلىقتىكى 200 قەۋەت مولىبدېن (Mo) نىڭ ئۈچ قەۋىتى ئارىسىغا ساندۋىچلانغان ئىككى قەۋەتلىك پيېزو ئېلېكتر ئاليۇمىن نىترىد (AlN) دىن تەركىب تاپقان. پايدىلىنىشتا تەسۋىرلەنگەن ئەڭ يۇقىرى پاسسىپ SiN قەۋىتى. 71. ئىچكى ۋە تاشقى ئېلېكترود مولىبدېننىڭ ئاستى ۋە ئۈستۈنكى قەۋىتىگە ئىشلىتىلىدۇ ، ئوتتۇرا مولىبدېن ئېلېكترود بولسا مودېلسىز ۋە يەر سۈپىتىدە ئىشلىتىلىدۇ ، نەتىجىدە تۆت جۈپ ئېلېكترود بار پەردە ھاسىل بولىدۇ.
بۇ بىناكارلىق ئورتاق پەردىنىڭ شەكىللىنىشىگە يول قويىدۇ ، نەتىجىدە يەتكۈزۈش ۋە سەزگۈرلۈكنى قوبۇل قىلىدۇ. بۇ خىل pMUT ئادەتتە 700 nm / V غىدىقلاش سەزگۈرلۈكىنى قويۇپ بېرىدۇ ، يەر يۈزى بېسىمى 270 Pa / V. قوبۇللىغۇچ بولۇش سۈپىتى بىلەن ، بىر pMUT پىلاستىنكىسى 15 nA / Pa قىسقا توك يولى سەزگۈرلۈكىنى نامايەن قىلىدۇ ، بۇ AlN نىڭ ئېلېكتر ئېنېرگىيىسى كوئېففىتسېنتى بىلەن بىۋاسىتە مۇناسىۋەتلىك. AlN قەۋىتىدىكى توك بېسىمىنىڭ تېخنىكىلىق ئۆزگىرىشچانلىقى رېزونانس چاستوتىسىنىڭ ئۆزگىرىشىنى كەلتۈرۈپ چىقىرىدۇ ، pMUT غا DC بىر تەرەپلىمە قاراش ئارقىلىق تولۇقلىغىلى بولىدۇ. DC سەزگۈرلۈكى 0.5 kHz / V. ئاكۇستىكىلىق خاراكتېرگە نىسبەتەن ، pMUT نىڭ ئالدىدا مىكروفون ئىشلىتىلىدۇ.
ياڭراق تومۇرنى ئۆلچەش ئۈچۈن ، چىقىرىلغان ئاۋاز دولقۇنىنى ئەكس ئەتتۈرۈش ئۈچۈن pMUT نىڭ ئالدىغا تەخمىنەن 50 cm2 كېلىدىغان تىك تۆت بۇلۇڭلۇق تەخسە قويدۇق. تاختا بىلەن pMUT ئايروپىلانىغا سېلىشتۇرغاندا بۇلۇڭنىڭ ئارىلىقى ئالاھىدە تۇتقۇچ ئارقىلىق كونترول قىلىنىدۇ. Tectronix CPX400DP توك بېسىمى مەنبەسى ئۈچ pMUT پەردىگە مايىل بولۇپ ، رېزونانس چاستوتىسىنى 111.9 kHz31 غا تەڭشەيدۇ ، يەتكۈزگۈچ بولسا Tectronix AFG 3102 تومۇر گېنېراتورى ئارقىلىق رېزونانس چاستوتىسى (111.9 kHz) ۋە ۋەزىپە دەۋرىيلىكى 0.01. ھەر بىر pMUT قوبۇللىغۇچنىڭ تۆت چىقىرىش ئېغىزىدىن ئوقۇلغان توك ئالاھىدە پەرقلىق توك ۋە توك بېسىمى قۇرۇلمىسى ئارقىلىق توك بېسىمىغا ئايلىنىدۇ ، بۇنىڭدىن كېلىپ چىققان سىگناللار Spektrum سانلىق مەلۇمات سېتىۋېلىش سىستېمىسى ئارقىلىق رەقەملەشتۈرۈلىدۇ. بايقاشنىڭ چەكلىمىسى ئوخشىمىغان شارائىتتا pMUT سىگنالىغا ئېرىشىش بىلەن خاراكتېرلەنگەن: بىز نۇر قايتۇرغۇچنى ئوخشىمىغان ئارىلىققا يۆتكىدۇق [30, 40, 50, 60, 80, 100] cm ۋە pMUT تىرەك بۇلۇڭىنى ئۆزگەرتتۇق ([0, 20, 40] o ) 2b رەسىمدە گرافىكتىكى ماس بۇلۇڭ ئورنىغا ئاساسەن ۋاقىتلىق ITD بايقاش ئېنىقلىقى كۆرسىتىلدى.
بۇ ماقالىدە ئوخشىمىغان ئىككى خىل RRAM توك يولى ئىشلىتىلگەن. بىرىنچىسى ، بىر تىرانسىستور ۋە بىر قارشىلىق كۈچى بار 1T1R سەپلىمىسىدىكى 16 مىڭ 384 (16،000) ئۈسكۈنى (128 × 128 ئۈسكۈنى). ئىككىنچى ئۆزەك 4a رەسىمدە كۆرسىتىلگەن نېرۋا خاراكتېرلىك سۇپا. RRAM ھۈجەيرىسى TiN / HfO2 / Ti / TiN دۆۋىسىگە قىستۇرۇلغان 5 nm قېلىنلىقتىكى HfO2 فىلىمىدىن تەركىب تاپقان. RRAM قاتلىمى ئۆلچەملىك 130nm CMOS جەرياننىڭ ئارقا قۇر (BEOL) غا بىرلەشتۈرۈلگەن. RRAM نى ئاساس قىلغان نېرۋا ئېلېكتر توك يولى RRAM ئۈسكۈنىلىرى ئەنئەنىۋى CMOS تېخنىكىسى بىلەن تەڭ مەۋجۇت بولۇپ تۇرىدىغان بارلىق ئوخشىتىشچان ئېلېكترونلۇق سىستېمىلار ئۈچۈن لايىھىلەش قىيىنچىلىقىنى ئوتتۇرىغا قويدى. بولۇپمۇ RRAM ئۈسكۈنىسىنىڭ ئۆتكۈزگۈچ ھالىتىنى چوقۇم ئوقۇش ۋە سىستېمىنىڭ ئىقتىدار ئۆزگەرگۈچى سۈپىتىدە ئىشلىتىش كېرەك. بۇنىڭ ئۈچۈن توك يولى لايىھىلەنگەن ، توقۇلغان ۋە سىناق قىلىنغان بولۇپ ، كىرگۈزۈش تومۇرى قوبۇل قىلىنغاندا ئۈسكۈنىدىن توك ئوقۇيدۇ ۋە بۇ توكتىن پەرقلىق جۈپ پۈتۈن گەۋدە (DPI) ماس قەدەمنىڭ ئىنكاسىنى ئېغىرلاشتۇرىدۇ. بۇ توك يولى 4a رەسىمدە كۆرسىتىلدى ، بۇ 4a رەسىمدىكى نېرۋا فورماتىنىڭ ئاساسىي قۇرۇلۇش بۆلەكلىرىگە ۋەكىللىك قىلىدۇ. كىرگۈزۈش تومۇرى 1T1R ئۈسكۈنىسىنىڭ دەرۋازىسىنى قوزغىتىپ ، RRAM ئارقىلىق توكنىڭ G (Iweight = G (Vtop - Vx)) گە ماس ھالدا توك ھاسىل قىلىدۇ. مەشغۇلات كۈچەيتكۈچ (op-amp) توك يولىنىڭ تەتۈر يۆنىلىشىدە تۇراقلىق تۇراقلىق توك بېسىمى Vtop بار. Op-amp نىڭ سەلبىي ئىنكاسى M1 دىن تەڭ توك بىلەن تەمىنلەش ئارقىلىق Vx = Vtop بىلەن تەمىنلەيدۇ. ئۈسكۈنىدىن يىغىۋېلىنغان نۆۋەتتىكى Iweight DPI سىناپسىغا ئوكۇل قىلىنىدۇ. كۈچلۈك توك تېخىمۇ كۆپ ئايرىشنى كەلتۈرۈپ چىقىرىدۇ ، شۇڭا RRAM ھەرىكىتى ماس قەدەملىك ئېغىرلىقنى ئۈنۈملۈك يولغا قويىدۇ. بۇ كۆرسەتكۈچ ماس قەدەملىك توك ئېقىمى بىر گەۋدىلىشىش ۋە ھاياجانلىنىش (LIF) نېرۋا ھۈجەيرىسىنىڭ پەردە كوندېنساتورى ئارقىلىق ئوكۇل قىلىنىدۇ ، ئۇ ئېلېكتر بېسىمى سۈپىتىدە بىرلەشتۈرۈلگەن. ئەگەر پەردىنىڭ بوسۇغا بېسىمى بېسىمى (تەتۈر ئايلىنىشنىڭ توك بېسىمى) يەڭسە ، نېرۋا ھۈجەيرىسىنىڭ چىقىرىش قىسمى قوزغىتىلىپ ، چىقىرىش تېزلىكى ھاسىل بولىدۇ. بۇ تومۇر قايتىپ كېلىپ نېرۋا ھۈجەيرىسىنىڭ پەردىسىنى كوندېنساتورنى يەرگە تاشلاپ ، ئۇنىڭ قويۇپ بېرىلىشىنى كەلتۈرۈپ چىقىرىدۇ. ئاندىن بۇ توك يولى تومۇر كېڭەيتكۈچ بىلەن تولۇقلىنىدۇ (3a رەسىمدە كۆرسىتىلمەيدۇ) ، بۇ LIF نېرۋا ھۈجەيرىسىنىڭ چىقىرىش تومۇرىنى نىشان تومۇر كەڭلىكىگە ئايلاندۇرىدۇ. كۆپ لىنىيىلىك ھەر بىر قۇرغا ياسالغان بولۇپ ، RRAM ئۈسكۈنىسىنىڭ ئۈستى ۋە ئاستى ئېلېكترودلىرىغا توك بېسىمى ئىشلىتىشكە بولىدۇ.
ئېلېكتر سىنىقى ئوخشىتىش توك يولىنىڭ ھەرىكەتچان ھەرىكىتىنى تەھلىل قىلىش ۋە خاتىرىلەش ، شۇنداقلا RRAM ئۈسكۈنىلىرىنى پروگرامما تۈزۈش ۋە ئوقۇش قاتارلىقلارنى ئۆز ئىچىگە ئالىدۇ. ھەر ئىككى باسقۇچ ئالاھىدە قوراللارنى تەلەپ قىلىدۇ ، بۇلارنىڭ ھەممىسى بىرلا ۋاقىتتا سېنزور تاختىسىغا ئۇلىنىدۇ. نېرۋا فورمىسىدىكى RRAM ئۈسكۈنىلىرىگە ئېرىشىش كۆپ ئىقتىدارلىق (MUX) ئارقىلىق تاشقى قوراللاردىن ئېلىپ بېرىلىدۇ. MUX 1T1R ھۈجەيرىسىنى ئۆزى تەۋە بولغان باشقا توك يولىدىن ئايرىپ ، ئۈسكۈنىنى ئوقۇش ۋە ياكى پروگرامما تۈزۈشكە يول قويىدۇ. RRAM ئۈسكۈنىلىرىنى پروگرامما تۈزۈش ۋە ئوقۇش ئۈچۈن ، Keithley 4200 SCS ماشىنىسى Arduino مىكرو كونتروللىغۇچ بىلەن بىرلىشىپ ئىشلىتىلىدۇ: بىرىنچىسى توغرا تومۇر ھاسىل قىلىش ۋە نۆۋەتتىكى ئوقۇش ئۈچۈن ، ئىككىنچىسى ئىچكى ساقلىغۇچ گۇرۇپپىسىدىكى يەككە 1T1R ئېلېمېنتلىرىغا تېز ئېرىشىش. بىرىنچى مەشغۇلات RRAM ئۈسكۈنىسىنى شەكىللەندۈرۈش. ھۈجەيرىلەر بىر-بىرلەپ تاللانغان بولۇپ ، ئۈستى ۋە ئاستى ئېلېكترود ئارىسىدا مۇسبەت توك بېسىمى قوللىنىلىدۇ. بۇ خىل ئەھۋالدا ، تاللىغۇچ ترانسزورتىغا ماس كېلىدىغان دەرۋازا بېسىمى بىلەن تەمىنلەش سەۋەبىدىن ، توك نەچچە ئون مىكرو ئېلېكترنىڭ تەرتىپى بىلەنلا چەكلىنىدۇ. RRAM ھۈجەيرىسى ئايرىم-ئايرىم ھالدا RESET ۋە SET مەشغۇلاتىنى ئىشلىتىپ تۆۋەن ئۆتكۈزگۈچ ھالەت (LCS) بىلەن يۇقىرى ئۆتكۈزگۈچ ھالەت (HCS) ئارىسىدا ئايلىنالايدۇ. SET مەشغۇلاتى يۇقىرى ئېلېكتر قۇتۇبىغا ئۇزۇنلۇقى 1 مىگابايت ، چوققا توك بېسىمى 2.0-2.5 V بولغان تىك تۆت بۇلۇڭلۇق بېسىملىق تومۇرنى ئىشلىتىش ئارقىلىق ئېلىپ بېرىلىدۇ ، چوققا بېسىمى 0.9-1.3 V غىچە بولغان ئوخشاش شەكىلدىكى ماس قەدەملىك تومۇر. تاللىغۇچ ترانس ist ورنىڭ دەرۋازىسى. بۇ قىممەتلەر RRAM ھەرىكىتىنى 20-150 µ ئارىلىقتا تەڭشەشكە يول قويىدۇ. RESET ئۈچۈن ، كەڭلىكى 1 µs ، 3 V چوققا تومۇر تومۇرنىڭ تۆۋەنكى ئېلېكترود (بىت سىزىقى) غا ئىشلىتىلىدۇ ، دەرۋازا بېسىمى 2.5-3.0 V ئارىلىقىدا بولغاندا ، ئوخشىتىش توك يولىنىڭ كىرىش-چىقىش ھەرىكەتچان سىگنال بولىدۇ. . كىرگۈزۈش ئۈچۈن ، بىز Tektronix AFG3011 سىگنال گېنېراتورى بىلەن ئىككى HP 8110 تومۇر گېنېراتورنى ئارىلاشتۇردۇق. كىرگۈزۈش تومۇرنىڭ كەڭلىكى 1 µs ، ئۆرلەش / چۈشۈش گىرۋىكى 50 ns. بۇ خىل تومۇر ئوخشىتىش كاشىلا ئاساسىدىكى توك يولىدىكى تىپىك كاشىلا دەپ قارىلىدۇ. چىقىرىش سىگنالىغا كەلسەك ، چىقىرىش سىگنالى Teledyne LeCroy 1 GHz ئوسلوسكوپ ئارقىلىق خاتىرىلەنگەن. ئوسلوسلوسكوپنىڭ سېتىۋېلىش سۈرئىتى توك يولى سانلىق مەلۇماتلىرىنى تەھلىل قىلىش ۋە سېتىۋېلىشتىكى چەكلەش ئامىلى ئەمەسلىكى ئىسپاتلاندى.
ئوخشىتىش ئېلېكترونلىرىنىڭ ھەرىكەت كۈچىدىن پايدىلىنىپ نېرۋا ھۈجەيرىسى ۋە سىناپسنىڭ ھەرىكىتىنى تەقلىد قىلىش نەپىس ۋە ئۈنۈملۈك ھەل قىلىش ئۇسۇلى بولۇپ ، ھېسابلاش ئۈنۈمىنى ئۆستۈرىدۇ. بۇ ھېسابلاشنىڭ كەمچىلىكى شۇكى ، ئۇ پىلانغا قاراپ ئوخشىمايدۇ. بىز نېرۋا ۋە ماس قەدەملىك توك يولىنىڭ ئۆزگىرىشچانلىقىنى مىقدارلاشتۇردۇق (قوشۇمچە 2a رەسىم ، b). ئۆزگىرىشچانلىقىنىڭ بارلىق ئىپادىلىرى ئىچىدە ۋاقىت تۇراقلىقى ۋە كىرگۈزۈش ئۈنۈمى بىلەن مۇناسىۋەتلىك بولغانلارنىڭ سىستېما سەۋىيىسىگە بولغان تەسىرى ئەڭ چوڭ. LIF نېرۋا ھۈجەيرىسى ۋە DPI ماس قەدەمنىڭ ۋاقىت تۇراقلىقلىقى RC توك يولى تەرىپىدىن بەلگىلىنىدۇ ، R نىڭ قىممىتى ترانسېنىستورنىڭ دەرۋازىسىغا قوللىنىلغان بىر تەرەپلىمە بېسىم ئارقىلىق كونترول قىلىنىدۇ (نېرۋا ئۈچۈن Vlk ۋە ماس قەدەملىك Vtau). ئېقىپ كېتىش نىسبىتى. كىرگۈزۈشنىڭ ئۆسۈشى كىرگۈزۈش تومۇرى غىدىقلانغان ماس قەدەملىك ۋە نېرۋا پەردىسى كوندېنساتورلىرى يەتكۈزىدىغان چوققا بېسىم دەپ ئېنىقلىما بېرىلگەن. كىرگۈزۈش پايدىسىنى كىرگۈزۈش ئېقىمىنى تەڭشەيدىغان باشقا بىر تەرەپلىمە ترانس ist ور كونترول قىلىدۇ. ST Microelectronics نىڭ 130nm جەريانىدىكى مونتې كارلو تەقلىد قىلىش ئارقىلىق بىر قىسىم كىرگۈزۈش ئۈنۈمى ۋە ۋاقىت تۇراقلىق سىتاتىستىكا قىلىندى. بۇ نەتىجە قوشۇمچە 2-رەسىمدە كۆرسىتىلدى ، بۇ يەردە كىرگۈزۈش ئۈنۈمى ۋە ۋاقىت تۇراقلىقى بىر تەرەپلىمىلىك توك بېسىمىنىڭ ئېقىش نىسبىتىنى كونترول قىلىدىغان رولى سۈپىتىدە مىقدارلاشقان. يېشىل بەلگىلەر ۋاقىت تۇراقلىقىنىڭ ئۆلچەملىك ئايلىنىشىنى ئوتتۇرىچە سىزىقتىن مىقدارلاشتۇرىدۇ. قوشۇمچە نېرۋا پىلانىدا كۆرسىتىلگەندەك ، نېرۋا ھۈجەيرىسى ۋە ماس قەدەملىك توك يولى ھەر ئىككىسى 10-5-10-2 s ئارىلىقىدا كەڭ دائىرىدىكى تۇراقلىق ھالەتنى ئىپادىلىيەلەيدۇ. نېرۋا ۋە ماس قەدەملىك ئۆزگىرىشنىڭ كىرگۈزۈش كۈچەيتمىسى (قوشۇمچە رەسىم 2e ، d) ئايرىم-ئايرىم ھالدا% 8 ۋە% 3 بولغان. بۇ خىل كەمتۈكلۈك ئەدەبىياتتا ناھايىتى ياخشى خاتىرىلەنگەن: DYNAP ئۆزىكىدە ھەر خىل ئۆلچەشلەر ئېلىپ بېرىلىپ ، LIF63 نېرۋا ھۈجەيرىسىنىڭ توپى ئوتتۇرىسىدىكى ماسلاشماسلىقنى باھالىدى. BrainScale ئارىلاش سىگنال ئۆزىكىدىكى ماس قەدەملەر ئۆلچەم قىلىنغان ۋە ئۇلارنىڭ ماس كەلمەسلىكى ئانالىز قىلىنغان ، ھەمدە سىستېما دەرىجىسىنىڭ ئۆزگىرىشچانلىقىنى تۆۋەنلىتىش ئۈچۈن تەڭشەش ئېلىپ بېرىش ئوتتۇرىغا قويۇلغان.
RRAM نىڭ نېرۋا خاراكتېرلىك توك يولىدىكى رولى ئىككى خىل بولىدۇ: بىناكارلىق ئېنىقلىمىسى (چىقىش ئېغىزىغا كىرىش) ۋە ماس قەدەملىك ئېغىرلىقنى يولغا قويۇش. كېيىنكى مۈلۈكنى مودېللىق نېرۋا توك يولىنىڭ ئۆزگىرىشچانلىقى مەسىلىسىنى ھەل قىلىشقا ئىشلىتىشكە بولىدۇ. بىز ئانالىز قىلىنىدىغان توك يولى مەلۇم تەلەپكە يەتمىگۈچە RRAM ئۈسكۈنىسىنى قايتا پروگرامما تۈزۈشنى ئۆز ئىچىگە ئالغان ئاددىي تەڭشەش ئۇسۇلىنى تۈزدۇق. بېرىلگەن كىرگۈزۈش ئۈچۈن ، مەھسۇلات نازارەت قىلىنىدۇ ۋە RRAM قايتا نىشانلىنىدۇ ، نىشان ھەرىكەت ئەمەلگە ئاشقۇچە. پروگرامما تۈزۈش مەشغۇلاتى ئارىسىدا 5 s ساقلاش ۋاقتى ئوتتۇرىغا قويۇلۇپ ، RRAM بوشىشىش مەسىلىسى ئۆتكۈنچى ھەرىكەتنىڭ داۋالغۇشىنى كەلتۈرۈپ چىقىرىدۇ (قوشۇمچە ئۇچۇرلار). ماس قەدەملىك ئېغىرلىق مودېل قىلىنىۋاتقان نېرۋا فورماتىنىڭ تەلىپىگە ئاساسەن تەڭشىلىدۇ ياكى تەڭشىلىدۇ. تەڭشەش جەريانى قوشۇمچە ئالگورىزىملاردا يىغىنچاقلانغان [1, 2] ، ئۇ نېرۋا خاراكتېرلىك سۇپا ، كېچىكىش سىزىقى ۋە يۆنىلىش سەزگۈر CD دىن ئىبارەت ئىككى ئاساسىي ئالاھىدىلىككە مەركەزلەشكەن. كېچىكىش سىزىقى بار توك يولى ئۈچۈن ، نىشان ھەرىكىتى كېچىكىش Δt بىلەن چىقىرىش تومۇرىنى تەمىنلەش. ئەگەر ئەمەلىي توك يولىنىڭ كېچىكىشى نىشان قىممىتىدىن تۆۋەن بولسا ، G3 نىڭ ماس قەدەملىك ئېغىرلىقىنى تۆۋەنلىتىش كېرەك (G3 نى ئەسلىگە كەلتۈرۈش ، ئاندىن تۆۋەن ماس كېلىدىغان نۆۋەتتىكى Icc غا تەڭشەش). ئەكسىچە ، ئەگەر ئەمەلىي كېچىكىش نىشان قىممىتىدىن چوڭ بولسا ، G3 نىڭ ئۆتكۈزۈشچانلىقىنى ئاشۇرۇش كېرەك (G3 چوقۇم ئالدى بىلەن ئەسلىگە كەلتۈرۈشى ، ئاندىن تېخىمۇ يۇقىرى Icc قىممىتىگە تەڭشىلىشى كېرەك). بۇ جەريان توك يولى كەلتۈرۈپ چىقارغان كېچىكىش نىشان قىممىتىگە ماس كەلمىگۈچە ۋە كەڭ قورساقلىق تەڭشەش ھالىتىنى توختىتىدىغانغا قەدەر تەكرارلىنىدۇ. يۆنىلىشكە سەزگۈر بولمىغان CD لار ئۈچۈن ، G1 ۋە G3 دىن ئىبارەت ئىككى RRAM ئۈسكۈنىسى تەڭشەش جەريانىغا قاتناشقان. بۇ توك يولىنىڭ Vin0 ۋە Vin1 دىن ئىبارەت ئىككى كىرىش ئېغىزى بار ، dt كېچىكتۈردى. توك يولى پەقەت ماس ​​كېلىدىغان دائىرە ئاستىدىكى كېچىكىشلەرگە جاۋاب قايتۇرۇشى كېرەك [0, dtCD]. ئەگەر چىقىرىش يۇقىرى پەللىسى بولمىسا ، ئەمما كىرگۈزۈش يۇقىرى پەللىسى يېقىن بولسا ، RRAM ئۈسكۈنىلىرىنىڭ ھەر ئىككىسىنى ئۆستۈرۈپ ، نېرۋانىڭ بوسۇغىغا يېتىشىگە ياردەم بېرىش كېرەك. ئەكسىچە ، ئەگەر توك يولى dtCD نىڭ نىشان دائىرىسىدىن ئېشىپ كەتكەن كېچىكىشكە ئىنكاس قايتۇرسا ، چوقۇم ھەرىكەتنى ئازايتىش كېرەك. توغرا ھەرىكەتكە ئېرىشمىگۈچە بۇ جەرياننى تەكرارلاڭ. ماسلىشىشچان توكنى رېف ئىچىگە ئورنىتىلغان ئوخشىتىش توك يولى ئارقىلىق تەڭشىگىلى بولىدۇ. 72.73. بۇ ئىچىگە ئورۇنلاشتۇرۇلغان توك يولى ئارقىلىق بۇ خىل تەرتىپلەر قەرەللىك ھالدا سىستېمىنى تەڭشەش ياكى باشقا پروگراممىغا قايتا ئىشلىتىشكە بولىدۇ.
بىز نېرۋا خاراكتېرلىك سىگنال بىر تەرەپ قىلىش ئۇسۇلىمىزنىڭ توك سەرپىياتىنى ئۆلچەملىك 32 بىتلىق مىكرو كونتروللىغۇچ 68 دە باھالايمىز. بۇ باھالاشتا ، بىز بۇ قەغەزدىكىگە ئوخشاش تەڭشەش ئېلىپ بارىمىز ، بىر pMUT يەتكۈزگۈچ ۋە ئىككى pMUT قوبۇللىغۇچ بار. بۇ ئۇسۇلدا بەلۋاغ سۈزگۈچ ئىشلىتىلىدۇ ، ئاندىن كونۋېرت ئېلىش باسقۇچى (Teeger-Kaiser) قوللىنىلىدۇ ، ئاخىرىدا سىگنالغا بوسۇغىدىن ئۆتۈش مەشغۇلاتى قوللىنىلىپ ، ئۇچۇش ۋاقتىنى ئالىدۇ. باھالاشتا ITD نى ھېسابلاش ۋە ئۇنى بايقاش بۇلۇڭىغا ئايلاندۇرۇش ئەمەلدىن قالدۇرۇلدى. بىز 18 لەيلىمە چېكىتلىك مەشغۇلاتنى تەلەپ قىلىدىغان 4-رەت چەكسىز ئىمپۇلس ئىنكاس سۈزگۈچ ئارقىلىق بەلۋاغ پاس سۈزگۈچنى يولغا قويۇشنى ئويلىشىمىز. كونۋېرت ئېلىشتا يەنە ئۈچ لەيلىمە چېكىتلىك مەشغۇلات قوللىنىلىدۇ ، ئەڭ ئاخىرقى مەشغۇلات بوسۇغىسىنى بەلگىلەشكە ئىشلىتىلىدۇ. سىگنالنى بىر تەرەپ قىلىش ئۈچۈن جەمئىي 22 لەيلىمە چېكىتلىك مەشغۇلات تەلەپ قىلىنىدۇ. يەتكۈزۈلگەن سىگنال ھەر 10 ms دىن ھاسىل بولغان 111.9 kHz لىق سىن دولقۇنىنىڭ قىسقا يېرىلىشى بولۇپ ، ئورۇن بەلگىلەش مەشغۇلات چاستوتىسى 100 Hz. Nyquist غا ماسلىشىش ئۈچۈن ئەۋرىشكە ئېلىش نىسبىتى 250 kHz ۋە ھەر بىر ئۆلچەش ئۈچۈن 6 ms كۆزنەك ئىشلىتىپ ، 1 مېتىر ئارىلىقنى ئىگىلىدۇق. شۇنىڭغا دىققەت قىلىڭكى ، 6 مىللىمېتىر سېكۇنت 1 مېتىر يىراقلىقتىكى جىسىمنىڭ ئۇچۇش ۋاقتى. بۇ 0.5 MSPS دىكى A / D ئايلاندۇرۇش ئۈچۈن 180 µW توك سەرپىياتى بىلەن تەمىنلەيدۇ. سىگنال بىر تەرەپ قىلىش 6.60 MIPS (سېكۇنتتا كۆرسەتمە) بولۇپ ، 0.75 mW ھاسىل قىلىدۇ. قانداقلا بولمىسۇن ، مىكرو كونتروللىغۇچ ئالگورىزىم ئىجرا بولمىغاندا تۆۋەن قۇۋۋەت ھالىتى 69 گە ئۆزگىرىشى مۇمكىن. بۇ ھالەت تۇراقلىق توك سەرپىياتى 10.8 mWW ، ئويغىنىش ۋاقتى 113 μs. 84MHz لىق سائەت چاستوتىسىنى كۆزدە تۇتقاندا ، مىكرو كونتروللىغۇچ 10 ms ئىچىدە نېرۋا خاراكتېرلىك ئالگورىزىمنىڭ بارلىق مەشغۇلاتىنى تاماملايدۇ ، ھېسابلاش ئۇسۇلى% 6.3 لىك باج دەۋرىيلىكىنى ھېسابلايدۇ ، شۇڭا تۆۋەن توك ھالىتىنى قوللىنىدۇ. ھاسىل بولغان توكنىڭ تارقىلىشى 244.7 μW. شۇنىڭغا دىققەت قىلىڭكى ، بىز ITD چىقىرىش مىقدارىنى ToF ۋە بايقاش بۇلۇڭىغا ئايلاندۇرۇشنى ئەمەلدىن قالدۇرىمىز ، شۇڭا مىكرو كونتروللىغۇچنىڭ توك سەرپىياتىنى تۆۋەن مۆلچەرلەيمىز. بۇ ئوتتۇرىغا قويۇلغان سىستېمىنىڭ ئېنېرگىيە ئۈنۈمى ئۈچۈن قوشۇمچە قىممەت بىلەن تەمىنلەيدۇ. قوشۇمچە سېلىشتۇرۇش شەرتى سۈپىتىدە ، بىز پايدىلىنىشتا ئوتتۇرىغا قويۇلغان كلاسسىك يورۇتۇش ئۇسۇللىرىنىڭ توك سەرپىياتىنى باھالايمىز. 31.54 ئوخشاش مىكرو كونتروللىغۇچقا 1.8V لىق توك بېسىمىغا قىستۇرۇلغاندا. يورۇتۇش ئۈچۈن سانلىق مەلۇماتقا ئېرىشىش ئۈچۈن بەش تەكشى بوشلۇقتىكى pMUT پەردىسى ئىشلىتىلىدۇ. پىششىقلاپ ئىشلەشنىڭ ئۆزىگە كەلسەك ، ئىشلىتىلگەن يورۇتۇش ئۇسۇلى يەكۈننى كېچىكتۈرۈش. ئۇ پەقەت بىر يول بىلەن پايدىلىنىش يولى ئارىسىدىكى يېتىپ كېلىش ۋاقتىدىكى مۆلچەردىكى پەرقكە ماس كېلىدىغان كېچىكىشنى يولغا قويۇشتىن ئىبارەت. ئەگەر سىگنال باسقۇچتا بولسا ، بۇ سىگناللارنىڭ يىغىندىسى ۋاقىت ئۆزگىرىشىدىن كېيىن يۇقىرى ئېنېرگىيەگە ئېرىشىدۇ. ئەگەر ئۇلار باسقۇچتىن چىقىپ كەتسە ، بۇزغۇنچىلىققا ئارىلىشىش ئۇلارنىڭ يىغىندىسىنىڭ ئېنېرگىيىسىنى چەكلەيدۇ. مۇناسىۋەتتە. ئەنجۈر ئۈستىدە. 31 ، ئەۋرىشكە ئېلىش نىسبىتى 2MHz بولۇپ ، سانلىق مەلۇماتلارنىڭ پۈتۈن سان بىلەن يۆتكىلىشىگە ۋاقىت تاللىنىدۇ. تېخىمۇ ئاددىي ئۇسۇل بولسا 250 كىلوگىرام يىرىك ئەۋرىشكە نىسبىتىنى ساقلاپ قېلىش ۋە ئاخىرقى ئىمپۇلس ئىنكاسى (FIR) سۈزگۈچ ئارقىلىق بۆلەكلەرنىڭ كېچىكىشىنى بىرىكتۈرۈش. بىز نۇر چاچىدىغان ئالگورىزىمنىڭ مۇرەككەپلىكىنى ئاساسلىقى ۋاقىت ئۆزگىرىشى بىلەن بەلگىلىگەن دەپ پەرەز قىلىمىز ، چۈنكى ھەر بىر قانال ھەر بىر يۆنىلىشتە 16 چېكىش ئارقىلىق FIR سۈزگۈچ بىلەن تۇتاشتۇرۇلغان. بۇ مەشغۇلات ئۈچۈن كېرەكلىك MIPS سانىنى ھېسابلاش ئۈچۈن ، بىز ھەر بىر ئۆلچەشتە 6ms لىق كۆزنەكنى 1 مېتىر ، 5 قانال ، 11 يورۇتۇش يۆنىلىشىنى (10 ° قەدەمدە +/- 50 ° دائىرە) ئىگىلەشنى ئويلىشىمىز. سېكۇنتتا 75 ئۆلچەش مىكرو كونتروللىغۇچنى ئەڭ يۇقىرى بولغاندا 100 MIPS غا ئىتتىرىۋەتتى. ئۇلىنىش. 68 ، نەتىجىدە ADC تۆھپىسىنى قوشقاندىن كېيىن 11.261 مېگاۋاتلىق توكنىڭ 11.26 مېگاۋاتلىق توك تارقىتىلىشىنى كەلتۈرۈپ چىقاردى.
بۇ تەتقىقات نەتىجىسىنى قوللايدىغان سانلىق مەلۇماتلار مۇۋاپىق تەلەپكە ئاساسەن مۇناسىۋەتلىك ئاپتور FM دىن ئېرىشەلەيدۇ.
ئىندىۋېر ، گ. ئىندىۋېر ، گ.Indiveri G. ۋە Sandamirskaya Y. نېرۋا ھۈجەيرىلىرىدە سىگنال بىر تەرەپ قىلىشتىكى بوشلۇق ۋە ۋاقىتنىڭ ئەھمىيىتى: تۆۋەن قۇۋۋەتلىك ئاپتونومىيىلىك ماددىلارنى تەرەققىي قىلدۇرۇشتىكى رىقابەت. Indiveri, G. & Sandamirskaya, Y. 空间和时间对于神经形态代理中信号处理的重要性：开发与环境交互的低功耗、自主代理的挑战。 Indiveri, G. & Sandamirskaya, Y.Indiveri G. ۋە Sandamirskaya Y. نېرۋا ھۈجەيرىلىرىدە سىگنال بىر تەرەپ قىلىشتىكى بوشلۇق ۋە ۋاقىتنىڭ ئەھمىيىتى: تۆۋەن قۇۋۋەتلىك ئاپتونومىيىلىك ماددىلارنى تەرەققىي قىلدۇرۇشتىكى رىقابەت.IEEE سىگنال بىر تەرەپ قىلىش. ژۇرنال 36 ، 16-28 (2019).
تورپې ، SJ چوققىسىنىڭ يېتىپ كېلىش ۋاقتى: ئۈنۈملۈك نېرۋا تورى كودلاش لايىھىسى. Eckmiller, R., Hartmann, G. & Hauske, G. (eds). Eckmiller, R., Hartmann, G. & Hauske, G. (eds).Eckmiller, R., Hartmann, G. and Hauske, G. (eds.).Eckmiller, R., Hartmann, G., and Hauske, G. (eds.). نېرۋا سىستېمىسى ۋە كومپيۇتېرلاردا پاراللېل بىر تەرەپ قىلىش 91-94 (شىمالىي گوللاندىيە Elsevier ، 1990).
لېۋى ، WB & Calvert ، VG خەۋەرلىشىش ئادەم پوستلاق قەۋىتىدىكى ھېسابلاشتىن 35 ھەسسە ئارتۇق ئېنېرگىيە سەرپ قىلىدۇ ، ئەمما ماس قەدەم سانىنى مۆلچەرلەش ئۈچۈن ھەر ئىككى چىقىم كېرەك. لېۋى ، WB & Calvert ، VG خەۋەرلىشىش ئادەم پوستلاق قەۋىتىدىكى ھېسابلاشتىن 35 ھەسسە ئارتۇق ئېنېرگىيە سەرپ قىلىدۇ ، ئەمما ماس قەدەم سانىنى مۆلچەرلەش ئۈچۈن ھەر ئىككى چىقىم كېرەك.لېۋى ، WB ۋە Calvert ، WG خەۋەرلىشىشى ئىنسانلارنىڭ پوستلاق قەۋىتىدىكى ھېسابلاشتىن 35 ھەسسە ئارتۇق ئېنېرگىيە سەرپ قىلىدۇ ، ئەمما ماس قەدەم سانىنى مۆلچەرلەش ئۈچۈن ھەر ئىككى چىقىم كېرەك. Levy, WB & Calvert, VG Communication 消耗的能量是人类皮层计算的 35 倍，但这两种成本都需要预测突触数量。 Levy, WB & Calvert, VG Communicationلېۋى ، WB ۋە Calvert ، WG خەۋەرلىشىشى ئىنسانلارنىڭ پوستلاق قەۋىتىدىكى ھېسابلاشتىن 35 ھەسسە ئارتۇق ئېنېرگىيە سەرپ قىلىدۇ ، ئەمما ھەر ئىككى چىقىم ماس قەدەم سانىنى مۆلچەرلەشنى تەلەپ قىلىدۇ.جەريان. دۆلەتلىك پەنلەر ئاكادېمىيىسى. the science. ئامېرىكا 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. and Casas, J. Insect-inspired neuromorphic computing.Dalgati T., Vianello E., DeSalvo B. ۋە Casas J. ھاشاراتتىن ئىلھام ئالغان نېرۋا خاراكتېرلىك ھېسابلاش. نۆۋەتتىكى. پىكىر. ھاشارات ئىلمى. 30 ، 59–66 (2018).
روي ، ك ، جايسۋال ، ئا. ۋە پاندا ، P. روي ، ك ، جايسۋال ، ئا. ۋە پاندا ، P. Roy, K., Jaiswal, A. & Panda, P. Towards Spike-Machine Intelligence with Neuromorphic Computing.روي K ، Jaiswal A ۋە Panda P. تومۇرنى ئاساس قىلغان سۈنئىي ئىدراك نېرۋا ھېسابلاش ئارقىلىق. تەبىئەت 575 ، 607–617 (2019).
Indiveri, G. & Liu, S.-C. Indiveri, G. & Liu, S.-C.Indiveri, G. and Liu, S.-K. Indiveri, G. & Liu, S.-C. Indiveri, G. & Liu, S.-C.Indiveri, G. and Liu, S.-K.نېرۋا سىستېمىسىدىكى ئىچكى ساقلىغۇچ ۋە ئۇچۇر بىر تەرەپ قىلىش. جەريان. IEEE 103 ، 1379–1397 (2015).
Akopyan F. et al. Truenorth: 65 mW 1 مىليون نېۋرون پروگرامما ماس قەدەملىك ئۆزەكنىڭ لايىھىلىنىشى ۋە قورال ئامبىرى. IEEE سودىسى. توپلاشتۇرۇلغان توك يولى سىستېمىسىنىڭ كومپيۇتېر لايىھىسى. 34 ، 1537–1557 (2015).
Schemmel, J. et al. نەق مەيدان كۆرسەتمىسى: تەخسە ئۆلچىمىدىكى BrainScaleS نېرۋا سىستېمىسىنىڭ كىچىكلىتىلگەن نۇسخىسى. 2012 IEEE توك يولى ۋە سىستېما خەلقئارالىق ئىلمىي مۇھاكىمە يىغىنى (ISCAS) ، (IEEE نەشرى) 702–702 (2012).
مورادى ، س. ، چياۋ ، ن. ، ستېفانىنى ، ف. مورادى ، س. ، چياۋ ، ن. ، ستېفانىنى ، ف.مورادى س. ، چياۋ ن. Moradi, S. 、 Qiao, N. 、 Stefanini, F. & Indiveri, G. 一种可扩展的多核架构，具有用于动态神经形态异步处理器 (DYNAP) 的异构内存结构。 مورادى ، س. Ia چياۋ ، ن.مورادى س. ، چياۋ ن.بىئو-مېدىتسىنا ئىلمىدىكى IEEE سودىسى. ئېلېكتر سىستېمىسى. 12 ، 106–122 (2018).
Davis, M. et al. Loihi: سىڭدۈرۈلگەن ئۆگىنىش بىلەن نېرۋا خاراكتېرلىك كۆپ يادرولۇق بىر تەرەپ قىلغۇچ. IEEE Micro 38, 82–99 (2018).
Furber, SB, Galluppi, F., Temple, S. & Plana, LA The SpiNNaker تۈرى. Furber, SB, Galluppi, F., Temple, S. & Plana, LA The SpiNNaker تۈرى.Ferber SB, Galluppi F., Temple S. ۋە Plana LA SpiNNaker تۈرى.Ferber SB, Galluppi F., Temple S. ۋە Plana LA SpiNNaker تۈرى. جەريان. IEEE 102, 652–665 (2014).
Liu, S.-K. & Delbruck, T. Neuromorphic سەزگۈ سىستېمىسى. & Delbruck, T. Neuromorphic سەزگۈ سىستېمىسى.ۋە Delbrück T. Neuromorphic سەزگۈ سىستېمىسى. & Delbruck, T. 神经形态感觉系统。 & Delbruck, T.ۋە Delbrück T. Neuromorphic سەزگۈ سىستېمىسى.نۆۋەتتىكى. پىكىر. Neurobiology. 20 ، 288–295 (2010).
Chope, T. et al. ئاۋاز مەنبەسىنى يەرلىكلەشتۈرۈش ۋە سوقۇلۇشتىن ساقلىنىش ئۈچۈن نېرۋا ئاجىزلىق سەزگۈ بىرىكىشى. 2019-يىلى IEEE نىڭ بىئولوگىيىلىك توك يولى ۋە سىستېمىسى (BioCAS) يىغىنىدا ، (IEEE تەھرىر.) 1-4 (2019).
Risi, N., Aimar, A., Donati, E., Solinas, S. & Indiveri, G. A spike-based neuromorphic architect of stereo vision. Risi, N., Aimar, A., Donati, E., Solinas, S. & Indiveri, G. A spike-based neuromorphic architect of stereo vision.Risi N, Aymar A, Donati E, Solinas S ۋە Indiveri G. تاياقنى ئاساس قىلغان نېرۋا فورما قۇرۇلمىسى. 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。 Risi, N., Aimar, A., Donati, E., Solinas, S. & Indiveri, G.Risi N, Aimar A, Donati E, Solinas S, ۋە Indiveri G. Spike نى ئاساس قىلغان نېرۋا شەكىل قۇرۇلمىسى.ئالدى. نېرۋا كېسەللىكلىرى 14 ، 93 (2020).
Osswald, M., Ieng, S.-H., Benosman, R. & Indiveri, G. A spiking neural network model of 3Dperception for event-based neuromorphic stereo vision systems. Osswald, M., Ieng, S.-H., Benosman, R. & Indiveri, G. A spiking neural network model of 3Dperception for event-based neuromorphic stereo vision systems.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 脉冲神经网络模型。 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 Event-based Neuromorphic Stereo Vision System.the science. 2017-يىل 7-ئاينىڭ 1-كۈنىدىن 11-كۈنىگىچە.
Dalgaty, T. et al. ھاشاراتلارنىڭ تەسىرىگە ئۇچرىغان ئاساسىي ھەرىكەت بايقاش قارشىلىق ئەستە ساقلاش ۋە يېرىلىش نېرۋا تورىنى ئۆز ئىچىگە ئالىدۇ. Bionic biohybrid سىستېمىسى. 10928 ، 115–128 (2018).
D'Angelo, G. et al. ۋاقىتلىق پەرقلىق كودلاش ئارقىلىق پائالىيەتنى ئاساس قىلغان غەلىتە ھەرىكەتنى بايقاش. ئالدى. نېرۋا ئىلمى. 14, 451 (2020).