خبرونه

د ریښتیني نړۍ ډیټا پروسس کولو غوښتنلیکونه کمپیکٹ ، ټیټ ځنډ ، د ټیټ بریښنا کمپیوټري سیسټمونو ته اړتیا لري.د پیښې پرمخ وړونکي کمپیوټري وړتیاو سره ، د فلزي آکسایډ - سیمیکمډکټر بشپړونکي هایبرډ یادګار نیورومورفیک جوړښتونه د داسې کارونو لپاره د هارډویر مثالی بنسټ چمتو کوي.د دې ډول سیسټمونو بشپړ ظرفیت ښودلو لپاره ، موږ وړاندیز کوو او په تجربه کې د ریښتیني نړۍ اعتراض ځایی کولو غوښتنلیکونو لپاره د سینسر پروسس کولو جامع حل وښیو.د بارن اوول نیورواناټومي څخه الهام اخیستو سره ، موږ یو بایو انسپرید شوی ، د پیښې لخوا پرمخ وړل شوي اعتراض ځایی کولو سیسټم رامینځته کړی چې د کمپیوټري ګراف پراساس نیورومورفیک مقاومت لرونکي حافظې سره د عصري پیزو الیکټریک مایکرو میخانیکي ټرانسډوسر ټرانسډوسر ترکیب کوي.موږ د جوړ شوي سیسټم اندازه وښایه چې د حافظې پراساس مقاومت لرونکي اتفاق کشف کونکی ، د ځنډ لاین سرکټري ، او په بشپړ ډول تخصیص وړ الټراسونک ټرانسډوسر پکې شامل دي.موږ دا تجربې پایلې د سیسټم په کچه د سمولونو اندازه کولو لپاره کاروو.دا سمولونه بیا د اعتراض ځایی کولو ماډل د زاویې حل او د انرژي موثریت ارزولو لپاره کارول کیږي.پایلې ښیې چې زموږ کړنلاره د مایکرو کنټرولرونو په پرتله چې ورته دنده ترسره کوي د انرژي موثره اندازې ډیری حکمونه کیدی شي.
موږ د هر اړخیز کمپیوټري دورې ته ننوځو چیرې چې د ګمارل شوي وسیلو او سیسټمونو شمیر په چټکۍ سره وده کوي ترڅو زموږ په ورځني ژوند کې مرسته وکړي.دا سیسټمونه تمه کیږي چې په دوامداره توګه پرمخ بوځي ، د امکان تر حده لږ بریښنا مصرفوي پداسې حال کې چې د ډیټا تشریح کول زده کوي چې دوی په ریښتیني وخت کې د ډیری سینسرونو څخه راټولوي او د طبقه بندي یا پیژندنې دندو په پایله کې بائنری محصول تولیدوي.دې هدف ته د رسیدو لپاره یو له خورا مهم ګامونو څخه د شور او ډیری وخت نامکمل حسي معلوماتو څخه د ګټورو او جامع معلوماتو استخراج دي.دودیز انجینري تګلارې په عموم ډول په ثابت او لوړ نرخ کې د سینسر سیګنالونه نمونه کوي ، حتی د ګټورو معلوماتو په نشتوالي کې لوی مقدار ډیټا تولیدوي.سربیره پردې ، دا میتودونه د ډیجیټل سیګنال پروسس کولو پیچلي تخنیکونه کاروي ترڅو (اکثره شور لرونکي) ان پټ ډیټا پری پروسس کړي.پرځای یې، بیولوژي د انرژی اغیزمن، غیر متقابل، د پیښو پرمخ وړونکي طریقې (سپیکس) 2,3 په کارولو سره د شور حسي ډیټا پروسس کولو لپاره بدیل حلونه وړاندې کوي.نیورومورفیک کمپیوټري د بیولوژیکي سیسټمونو څخه الهام اخلي ترڅو د انرژي او حافظې اړتیاو په شرایطو کې د کمپیوټري لګښتونو کمولو لپاره د دودیز سیګنال پروسس کولو میتودونو په پرتله 4,5,6.په دې وروستیو کې، نوښتګر عمومي هدف د دماغ پر بنسټ سیسټمونه چې د تسلسل عصبي شبکې پلي کوي (TrueNorth7، BrainScaleS8، DYNAP-SE9، Loihi10، Spinnaker11) ښودل شوي.دا پروسیسرونه د ماشین زده کړې او کورټیکل سرکټ ماډلینګ لپاره ټیټ بریښنا ، ټیټ ځنډ حلونه چمتو کوي.د دوی د انرژي موثریت څخه په بشپړ ډول ګټه پورته کولو لپاره ، دا نیورومورفیک پروسیسرونه باید په مستقیم ډول د پیښې پرمخ وړونکي سینسرونو سره وصل شي 12,13.په هرصورت، نن ورځ یوازې یو څو ټچ وسیلې شتون لري چې په مستقیم ډول د پیښې پرمخ وړل شوي ډاټا چمتو کوي.مهم مثالونه د لید غوښتنلیکونو لپاره متحرک بصری سینسرونه (DVS) دي لکه د تعقیب او حرکت کشف 14,15,16,17 د سیلیکون کوکلیا 18 او نیورومورفیک اوریدونکي سینسرونه (NAS) 19 د اوریدونکي سیګنال پروسس کولو لپاره ، د olfactory سینسرونو 20 او numer touch21 مثالونه..د جوړښت سینسرونه.
په دې مقاله کې، موږ د شیانو ځایی کولو لپاره د پلي شوي پیښې لخوا پرمخ وړل شوي د اوریدونکي پروسس کولو نوی رامینځته شوی سیسټم وړاندې کوو.دلته، د لومړي ځل لپاره، موږ د اعتراض ځایی کولو لپاره د پای څخه تر پای پورې سیسټم تشریح کوو چې د نیورومورفیک مقاومت لرونکي حافظې (RRAM) پراساس د کمپیوټري ګراف سره د عصري پیزو الیکټریک مایکرو میشین الټراسونک ټرانسډوسر (pMUT) سره وصل کولو سره ترلاسه شوی.د RRAM په کارولو سره د حافظې کمپیوټري جوړښتونه 23,24,25,26,27,28,29 د بریښنا مصرف کمولو لپاره امید لرونکی حل دی.د دوی بې ثباتي - د معلوماتو ذخیره کولو یا تازه کولو لپاره فعال بریښنا مصرف ته اړتیا نلري - د نیورومورفیک کمپیوټري غیر متناسب ، پیښې پرمخ وړونکي طبیعت سره مناسب فټ دی ، چې پایله یې د بریښنا مصرف نږدې نه وي کله چې سیسټم بې کاره وي.Piezoelectric micromachined ultrasonic transducers (pMUTs) ارزانه، کوچني سیلیکون میشته الټراسونک ټرانسډوسرونه دي چې د لیږدونکو او رسیدونکو په توګه عمل کولو وړ دي 30,31,32,33,34.د جوړ شوي سینسرونو لخوا ترلاسه شوي سیګنالونو پروسس کولو لپاره ، موږ د barn owl neuroanatomy35,36,37 څخه الهام اخلو.ټایټو البا الو د شپې د ښکار د پام وړ وړتیاو لپاره د خورا اغیزمن اوریدونکي محلي کولو سیسټم څخه مننه کوي.د ښکار د موقعیت محاسبه کولو لپاره، د بارن الوز د ځایی کولو سیسټم د الوتنې وخت (TOF) کوډ کوي کله چې د ښکار څخه د غږ څپې د هر الو غوږونو یا غږ اخیستونکو ته ورسیږي.د غوږونو تر مینځ فاصلې ته په پام سره، د دوه ToF اندازه کولو (Interaural Time Diference, ITD) ترمنځ توپیر دا ممکنه کوي چې په تحلیلي ډول د هدف ایزیموت موقعیت محاسبه کړي.که څه هم بیولوژیکي سیسټمونه د الجبریک معادلو حل کولو لپاره خورا مناسب ندي، دوی کولی شي د محلي کولو ستونزې په اغیزمنه توګه حل کړي.د بارن اوول عصبي سیسټم د تصادفي کشف کونکي (CD) 35 نیورونونو سیټ کاروي (د بیلګې په توګه ، نیورونونه چې د سپیکونو ترمینځ د لنډمهاله اړیکو موندلو وړتیا لري چې د متقابل هڅونکي پای ته ښکته تبلیغ کوي) 38,39 په کمپیوټري ګرافونو کې تنظیم شوي ترڅو د موقعیت ستونزې حل کړي.
پخوانیو څیړنو ښودلې چې تکمیلي فلزي آکسایډ - سیمیکمډکټر (CMOS) هارډویر او د RRAM پر بنسټ نیورومورفیک هارډویر د بارن اوول د کمتر کولیکولس ("اوریدونکي کورټیکس") څخه الهام اخیستی د ITD13, 40, 41, په کارولو سره د موقعیت محاسبه کولو لپاره یو مؤثر میتود دی. 42, 43, 44, 45, 46. په هرصورت، د بشپړ نیورومورفیک سیسټمونو احتمال چې د اوریدنې نښې د نیورومورفیک کمپیوټري ګرافونو سره نښلوي لا تر اوسه ښودل شوي ندي.اصلي ستونزه د انلاګ CMOS سرکټونو موروثي تغیر دی ، کوم چې د میچ کشف کولو دقیقیت اغیزه کوي.په دې وروستیو کې، د ITD47 اټکلونو بدیل شمیرې پلي کول ښودل شوي.پدې مقاله کې ، موږ وړاندیز کوو چې د RRAM وړتیا وکاروو ترڅو د کنډکټانس ارزښت په غیر بې ثباته ډول بدل کړو ترڅو په انلاګ سرکټونو کې د تغیر سره مبارزه وکړو.موږ یو تجربوي سیسټم پلي کړ چې د 111.9 kHz په فریکونسۍ کې د یو pMUT لیږدونکي جھلی سره کار کوي، دوه pMUT ترلاسه کونکي جھلی (سینسرونه) د بارن الیو غوږونو سمبالوي، او یو.موږ په تجربه کې د pMUT کشف سیسټم او د RRAM پراساس ITD کمپیوټري ګراف مشخص کړ ترڅو زموږ د ځایی کولو سیسټم ازموینه وکړي او د دې زاویه ریزولوشن ارزونه وکړي.
موږ خپل میتود په مایکرو کنټرولر کې د ډیجیټل پلي کولو سره پرتله کوو چې ورته ځایی کولو دنده د دودیز بیمفارمینګ یا نیورومورفیک میتودونو په کارولو سره ترسره کوي ، په بیله بیا د ITD اټکل لپاره د ساحې پروګرام وړ ګیټ سرې (FPGA) په حواله کې وړاندیز شوي.47. دا پرتله کول د وړاندیز شوي RRAM پر بنسټ د انلاګ نیورومورفیک سیسټم سیالي ځواک وړتیا روښانه کوي.
د دقیق او موثر اعتراض ځایی کولو سیسټم یوه ترټولو زړه راښکونکې بیلګه په 35,37,48 بارن کې موندل کیدی شي.په غرمه او سهار کې، د خرما الو (ټایټو البا) په ابتدايي توګه په غیر فعال اوریدلو تکیه کوي، په فعاله توګه د کوچني ښکار په لټه کې دي لکه وول یا موږکان.دا د اوریدونکي ماهرین کولی شي د حیرانتیا دقت (شاوخوا 2°) 35 سره د ښکار څخه د اوریدونکي سیګنالونه ځایي کړي، لکه څنګه چې په 1a شکل کې ښودل شوي.Barn owls د غږ سرچینې څخه دوه غوږونو ته د الوتنې د راتلونکي وخت (ITD) له توپیر څخه په ایزیموت (افقی) الوتکه کې د غږ سرچینې موقعیت په ګوته کوي.د ITD کمپیوټري میکانیزم د Jeffress49,50 لخوا وړاندیز شوی و کوم چې په عصبي جیومیټري تکیه کوي او دوه کلیدي برخو ته اړتیا لري: یو محور، د نیورون عصبي فایبر د ځنډ کرښې په توګه عمل کوي، او د تصادفي کشف کونکي نیورونونو لړۍ په کمپیوټري سیسټم کې تنظیم شوي.ګراف لکه څنګه چې په 1b شکل کې ښودل شوی.غږ د ایزیموت انحصار وخت ځنډ (ITD) سره غوږ ته رسي.غږ بیا په هر غوږ کې په سپیک نمونه بدلیږي.د کیڼ او ښي غوږونو محورونه د ځنډ کرښې په توګه عمل کوي او د CD نیورونونو سره یوځای کیږي.په تیوریکي توګه، د یوډول نیورونونو په قطار کې یوازې یو نیورون به په یو وخت کې ان پټ ترلاسه کړي (چیرې چې ځنډ په سمه توګه فسخه شي) او په اعظمي توګه به اور واچوي (ګاونډي حجرې به هم اور واچوي، مګر په ټیټ فریکونسۍ کې).د ځینو نیورونونو فعالول پرته له دې چې ITD په زاویو بدل کړي په خلا کې د هدف موقعیت کوډ کوي.دا مفهوم په 1c شکل کې لنډیز شوی دی: د مثال په توګه، که چیرې غږ له ښي خوا څخه راشي کله چې د ښي غوږ څخه د ننوتلو سیګنال د کیڼ غوږ څخه د لارې په پرتله اوږده لاره سفر کوي، د ITDs شمیر ته تاوان ورکوي، د بیلګې په توګه، کله چې نیورون 2 سره سمون خوري.په بل عبارت، هر CD د محور ځنډ له امله یو مشخص ITD ته ځواب ورکوي (د غوره ځنډ په نوم هم پیژندل کیږي).په دې توګه، مغز لنډمهاله معلومات په ځایي معلوماتو بدلوي.د دې میکانیزم لپاره اناتومي شواهد موندل شوي 37,51.د مرحلې تړل شوي میکرونکلیوس نیورون د راتلونکو غږونو په اړه لنډمهاله معلومات ذخیره کوي: لکه څنګه چې د دوی نوم معنی لري، دوی په ځینو سیګنال مرحلو کې ډزې کوي.د جیفریس ماډل اتفاق کشف کونکي نیورون په لامینار کور کې موندل کیدی شي.دوی د میکرونیوکلیر نیورونونو څخه معلومات ترلاسه کوي، چې محور یې د ځنډ کرښې په توګه کار کوي.د ځنډ لین لخوا چمتو شوي د ځنډ اندازه د محور د اوږدوالي په واسطه تشریح کیدی شي، په بیله بیا د مایلینیشن بل ډول چې د لیږد سرعت بدلوي.د بارن الیو د اوریدونکي سیسټم څخه الهام اخیستلو سره، موږ د شیانو د ځایی کولو لپاره د بایومیمیټیک سیسټم رامینځته کړی.دوه غوږونه د دوه pMUT ریسیورونو لخوا نمایش کیږي.د غږ سرچینه د pMUT ټرانسمیټر دی چې د دوی په مینځ کې موقعیت لري (انځور 1a) ، او کمپیوټري ګراف د RRAM پراساس CD سرکیټونو (انځور 1b ، شنه) د ګریډ لخوا رامینځته شوی ، د CD نیورونونو رول لوبوي چې ننوتل یې ځنډوي.د سرکټ له لارې، د ځنډ کرښې (نیلي) په بیولوژیکي مقابل کې د محورونو په څیر عمل کوي.وړاندیز شوی حسي سیسټم د الو څخه په عملیاتي فریکونسۍ کې توپیر لري، چې د اوریدونکي سیسټم په 1-8 kHz کې فعالیت کوي، مګر د pMUT سینسرونه چې په 117 kHz کې کار کوي پدې کار کې کارول کیږي.د الټراسونک ټرانسډوسر انتخاب د تخنیکي او اصلاح کولو معیارونو سره سم په پام کې نیول کیږي.لومړی، یو واحد فریکونسۍ ته د ترلاسه کولو بینډ ویت محدود کول په مثالي توګه د اندازه کولو دقت ته وده ورکوي او د پروسس وروسته مرحله ساده کوي.برسېره پردې، د الټراساؤنډ عملیات دا ګټه لري چې خارج شوي نبضونه د اوریدلو وړ ندي، له دې امله خلک ګډوډ نه کوي، ځکه چې د دوی د اوریدنې حد ~ 20-20 kHz دی.
د خرما الو له هدف څخه د غږ څپې ترلاسه کوي، په دې حالت کې د ښکار حرکت کوي.د غږ څپې د الوتنې وخت (ToF) د هر غوږ لپاره توپیر لري (مګر که ښکار مستقیم د الو په مخ کې وي).نقطه شوې کرښه هغه لاره ښیي چې د غږ څپې د الو غوږونو ته د رسیدو لپاره اخلي.ښکار په افقي الوتکه کې د دوه اکوسټیک لارو او د اړونده انټرورل وخت توپیر (ITD) تر مینځ د اوږدوالي توپیر پراساس په دقیق ډول ځایی کیدی شي (کیڼ عکس د ریف. 74 لخوا الهام شوی ، د کاپي حق 2002 ، د عصبي ساینس ټولنه).زموږ په سیسټم کې، د pMUT ټرانسمیټر (تور نیلي) د غږ څپې رامینځته کوي چې هدف ته ځي.انعکاس شوي الټراساؤنډ څپې د دوه pMUT ریسیورونو (رڼا شنه) لخوا ترلاسه کیږي او د نیورومورفیک پروسیسر (ښي) لخوا پروسس کیږي.b د ITD (Jeffress) کمپیوټري ماډل دا تشریح کوي چې څنګه د بارن الوز غوږونو ته ننوځي غږونه لومړی په لوی مرکز (NM) کې د مرحلې بند شوي سپیکونو په توګه کوډ شوي او بیا په لیملر نیوکلیوس کې د میچ شوي کشف کونکي نیورونونو جیومیټریک ترتیب شوي گرډ کاروي.پروسس کول (هالنډ) (کیڼ).د نیوروITD کمپیوټري ګراف بیلګه چې د ځنډ لینونو او د اتفاق کشف کونکي نیورونونو سره یوځای کول ، د الو بایوسینسر سیسټم د RRAM پراساس نیورومورفیک سرکیټونو (ښي) په کارولو سره ماډل کیدی شي.c د اصلي جیفریس میکانیزم سکیماټیک، د ToF د توپیر له امله، دواړه غوږونه په مختلفو وختونو کې د غږ محرک ترلاسه کوي او د دواړو سرونو څخه محور کشف کونکي ته لیږي.محورونه د تصادفي کشف کونکي (CD) نیورونونو لړۍ یوه برخه ده، چې هر یو یې د وخت سره تړلو معلوماتو ته په غوره توګه ځواب ورکوي.د پایلې په توګه، یوازې هغه CDs چې معلومات یې د لږ وخت توپیر سره راځي په اعظمي توګه په زړه پوري دي (ITD په سمه توګه معاوضه کیږي).CD به بیا د هدف زاویه موقعیت کوډ کړي.
Piezoelectric micromechanical ultrasonic transducers د توزیع وړ الټراسونک ټرانسډوسرونه دي چې د پرمختللي CMOS ټیکنالوژۍ سره مدغم کیدی شي 31,32,33,52 او د دودیز حجمیتریک ټرانسډوسرونو په پرتله ټیټ لومړني ولتاژ او بریښنا مصرف لري53.زموږ په کار کې، د غشا قطر 880 µm دی، او د ریزوننټ فریکونسۍ د 110-117 kHz په رینج کې ویشل کیږي (انځور 2a، د توضیحاتو لپاره میتودونه وګورئ).د لسو ټیسټ وسیلو په یوه بسته کې، د اوسط کیفیت فکتور شاوخوا 50 وو (ریفری. 31).ټیکنالوژي صنعتي پایښت ته رسیدلې او په هره برخه کې بایو انسپیر نه ده.د مختلفو pMUT فلمونو څخه د معلوماتو راټولول یو مشهور تخنیک دی، او د زاویې معلومات د pMUTs څخه ترلاسه کیدی شي د بیلګې په توګه، د بیم جوړولو تخنیک 31,54.په هرصورت، د زاویه معلوماتو استخراج لپاره اړین سیګنال پروسس کول د ټیټ بریښنا اندازه کولو لپاره مناسب ندي.وړاندیز شوی سیسټم د نیورومورفیک ډیټا پری پروسس کولو سرکټ pMUT د RRAM پراساس نیورومورفیک کمپیوټري ګراف سره ترکیب کوي د جیفریس ماډل (شکل 2c) لخوا الهام شوی ، د بدیل انرژي موثر او سرچینې محدود هارډویر حل چمتو کوي.موږ یوه تجربه ترسره کړه په کوم کې چې دوه pMUT سینسرونه نږدې 10 سانتي متره لرې ځای په ځای شوي ترڅو د دوه ترلاسه کونکو جھلیو لخوا ترلاسه شوي مختلف ToF غږونو څخه ګټه پورته کړي.یو pMUT د لیږدونکي په توګه عمل کوي د رسیدونکو ترمینځ ناست دی.هدف د PVC پلیټ 12 سانتي متره و چې د pMUT وسیلې مخې ته د D په فاصله کې موقعیت درلود (انځور 2b).اخیستونکی د اعتراض څخه منعکس شوی غږ ثبتوي او د غږ څپې د تیریدو په جریان کې څومره چې امکان لري عکس العمل ښیې.تجربه د اعتراض د موقعیت په بدلولو سره تکرار کړئ، د فاصلې D او زاویه θ لخوا ټاکل شوی.د لینک لخوا الهام شوی.55، موږ د pMUT خام سیګنالونو د نیورومورفیک دمخه پروسس کولو وړاندیز کوو ترڅو منعکس شوي څپې په چوټیو بدل کړي ترڅو د نیورومورفیک کمپیوټري ګراف داخل کړي.ToF چې د چوټي طول سره مطابقت لري د هر دوه چینلونو څخه ایستل کیږي او د انفرادي چوټو دقیق وخت په توګه کوډ شوی.په انځر.2c د RRAM پراساس کمپیوټري ګراف سره د pMUT سینسر انٹرفیس کولو لپاره اړین سرکټري ښیې: د هر دوه pMUT ریسیورونو لپاره ، خام سیګنال د بانډ پاس فلټر شوی ترڅو اسانه ، اصلاح شي ، او بیا په غالب حالت کې لیکي ادغام ته لیږدول کیږي.متحرک حد (انځور 2d) د تولید پیښه (سپائک) او ډزې (LIF) نیورون رامینځته کوي: د محصول سپیک وخت د کشف شوي الوتنې وخت کوډ کوي.د LIF حد د pMUT غبرګون په مقابل کې حساب شوی، په دې توګه د وسیلې څخه تر وسیلې پورې د pMUT تغیر کموي.د دې طریقې سره، د دې پرځای چې ټول غږ څپې په حافظه کې زیرمه کړو او وروسته یې پروسس کړو، موږ په ساده ډول د غږ څپې د ToF سره مطابقت لرونکی څوکۍ رامینځته کوو، کوم چې د مقاومتي حافظې کمپیوټري ګراف ته داخلیږي.سپکونه مستقیم د ځنډ لینونو ته لیږل کیږي او د نیورومورفیک کمپیوټري ګرافونو کې د میچ کشف ماډلونو سره موازي کیږي.ځکه چې دوی د ټرانزیسټرونو دروازو ته لیږل کیږي، د اضافي پراخولو سرکټري ته اړتیا نشته (د جزیاتو لپاره ضمیمه شکل 4 وګورئ).د pMUT او وړاندیز شوي سیګنال پروسس کولو میتود لخوا چمتو شوي د ځایی کولو زاویه دقت ارزولو لپاره ، موږ ITD اندازه کړه (دا د دوه رسیدونکو لخوا رامینځته شوي د لوړ پیښو ترمینځ د وخت توپیر) ځکه چې د څیز فاصله او زاویه توپیر لري.د ITD تحلیل بیا په زاویو بدل شو (میتودونه وګورئ) او د څیز د موقعیت په مقابل کې طرحه شوې: په اندازه شوي ITD کې ناڅرګندتیا د اعتراض سره د واټن او زاویې سره زیاته شوې (انځور 2e,f).اصلي ستونزه د PMUT ځواب کې د لوړ غږ تناسب (PNR) دی.هرڅومره چې څیز لرې وي، د اکوسټیک سیګنال ټیټ وي، په دې توګه PNR کموي (انځور 2f، شنه کرښه).په PNR کې کمښت د ITD اټکل کې د ناڅرګندتیا د زیاتوالي لامل کیږي، په پایله کې د ځایی کولو دقت زیاتوالی (انځور 2f، نیلي کرښه).د لیږدونکي څخه د 50 سانتي مترو په فاصله کې د یو شی لپاره، د سیسټم زاویه دقت نږدې 10 درجې دی.دا محدودیت چې د سینسر ځانګړتیاو لخوا وضع شوی ښه کیدی شي.د مثال په توګه، د ایمیټر لخوا لیږل شوي فشار لوړ کیدی شي، په دې توګه د ولتاژ زیاتوالی د pMUT جھلی چلوي.د لیږد شوي سیګنال پراخولو لپاره بله حل لاره د څو ټرانسمیټرونو سره نښلول دي 56. دا حلونه به د انرژي لګښتونو د زیاتوالي په لګښت د کشف رینج ډیروي.د ترلاسه کولو اړخ کې اضافي پرمختګونه کیدی شي.د pMUT ریسیور شور پوړ د pMUT او لومړي مرحلې امپلیفیر ترمینځ د ارتباط ښه کولو سره د پام وړ کم کیدی شي ، کوم چې دا مهال د تار اتصالونو او RJ45 کیبلونو سره ترسره کیږي.
د pMUT کرسټال انځور د شپږ 880 µm جھلیو سره په 1.5 mm پیچ کې مدغم شوی.ب د اندازه کولو ترتیب ډیاګرام.هدف د ایزیموت موقعیت θ او په فاصله D کې موقعیت لري. د pMUT ټرانسمیټر د 117.6 kHz سیګنال رامینځته کوي چې هدف ته ځي او د الوتنې مختلف وخت (ToF) سره دوه pMUT ریسیورونو ته رسي.دا توپیر، د بین الاورل وخت توپیر (ITD) په توګه تعریف شوی، د یو څیز موقعیت کوډ کوي او د دوه رسیدونکي سینسرونو د لوړ غبرګون اټکل کولو سره اټکل کیدی شي.c د خام pMUT سیګنال په سپکو ترتیبونو بدلولو لپاره د پروسس کولو دمخه مرحلو سکیمیک (د مثال په توګه د نیورومورفیک کمپیوټري ګراف ته داخلول).د pMUT سینسرونه او نیورومورفیک کمپیوټري ګرافونه جوړ شوي او ازمول شوي ، او د نیورومورفیک پری پروسس کول د سافټویر سمولیشن پراساس دي.د سیګنال ترلاسه کولو وروسته د pMUT جھلی غبرګون او په سپیک ډومین کې د هغې بدلون.e تجرباتي ځایی کول زاویه دقت د هدف زاویه (Θ) او فاصله (D) هدف ته د فعالیت په توګه.د ITD استخراج طریقه لږ تر لږه د 4 ° C شاوخوا زاویه حل ته اړتیا لري.f زاویه دقت (نیلي کرښه) او د Θ = 0 لپاره د څیز فاصلې په پرتله د لوړ غږ تناسب (شنه کرښه).
مقاومت لرونکی حافظه معلومات په غیر متزلزل کنډک حالت کې ذخیره کوي.د میتود بنسټیز اصل دا دی چې په اټومي کچه د موادو تعدیل د هغې بریښنایی چالکتیا کې د بدلون لامل کیږي.دلته موږ د اکسایډ پر بنسټ مقاومت لرونکي حافظه کاروو چې د هافنیم ډای اکسایډ 5nm طبقه لري چې د پورتنۍ او ښکته ټایټینیم او ټایټانیوم نایټرایډ الیکټروډونو ترمینځ سینډویچ شوی.د RRAM وسیلو چالکتیا د اوسني/ولتاژ څپې په پلي کولو سره بدل کیدی شي چې د الکترودونو ترمینځ د اکسیجن خالي ځایونو کنډک فیلامینټونه رامینځته کوي یا ماتوي.موږ دا ډول وسایل58 په معیاري 130 nm CMOS پروسې کې یوځای کړي ترڅو یو جوړ شوی د بیا تنظیم کولو وړ نیورومورفیک سرکټ رامینځته کړي چې د تصادف کشف کونکی او د ځنډ لاین سرکټ پلي کوي (انځور 3a).د وسیلې غیر بې ثباته او انلاګ طبیعت ، د نیورومورفیک سرکټ د پیښې لخوا پرمخ وړل شوي طبیعت سره یوځای ، د بریښنا مصرف کموي.سرکیټ یو سمدستي فعال / بند فعالیت لري: دا د فعال کیدو وروسته سمدلاسه کار کوي ، بریښنا ته اجازه ورکوي چې په بشپړ ډول بند شي کله چې سرکټ بې کاره وي.د وړاندیز شوي سکیم اصلي ودانۍ بلاکونه په انځور کې ښودل شوي.3ب.دا د N موازي واحد مقاومت واحد - ټرانزیسټر (1T1R) جوړښتونو څخه جوړ دی چې Synaptic وزنونه کوډ کوي له کوم څخه چې وزن لرونکي جریانونه اخیستل کیږي ، د ډیفرینشل پیئر انټیګرټر (DPI) 59 ګډ synapse ته انجیکشن کیږي ، او په پای کې د ادغام سره synapse ته داخلیږي او لیکفعال شوی (LIF) نیورون 60 (د توضیحاتو لپاره میتودونه وګورئ).د ان پټ سرجونه د 1T1R جوړښت دروازې ته د ولتاژ نبضونو د سلسلې په شکل کې پلي کیږي چې د سل نانو ثانیو په ترتیب سره موده لري.مقاومت لرونکی حافظه په لوړ کنډکټیو حالت (HCS) کې ځای په ځای کیدی شي کله چې Vtop ته د بهرني مثبت حوالې په پلي کولو سره Vbottom ګراونډ شوی وي ، او Vbottom ته د مثبت ولتاژ په پلي کولو سره ټیټ کنډکټیو حالت (LCS) ته بیا واستول شي کله چې Vtop ګراونډ شي.د HCS اوسط ارزښت د SET (ICC) د پروګرام کولو اوسني (مطابق) محدودولو سره د لړۍ ټرانزیسټر (انځور 3c) د دروازې سرچینې ولتاژ لخوا کنټرول کیدی شي.په سرکټ کې د RRAM دندې دوه چنده دي: دوی د ان پټ نبض مستقیم او وزن کوي.
د نیلي HfO2 1T1R RRAM وسیلې سکین کولو الکترون مایکروسکوپ (SEM) عکس په 130 nm CMOS ټیکنالوژۍ کې د انتخاب کونکي ټرانزیسټرونو (650 nm پراخه) سره په شنه کې مدغم شوی.b د وړاندیز شوي نیورومورفیک سکیما بنسټیز ساختماني بلاکونه.د انپټ ولتاژ نبضونه (چوپۍ) Vin0 او Vin1 اوسني وزن مصرفوي، کوم چې د 1T1R جوړښت G0 او G1 د کنډکشن حالتونو سره متناسب دی.دا جریان د DPI synapses کې داخلیږي او د LIF نیورون هڅوي.RRAM G0 او G1 په ترتیب سره په HCS او LCS کې نصب شوي.c د 16K RRAM وسیلو ګروپ لپاره د ICC اوسني میچینګ فعالیت په توګه د مجموعي کنټرول کثافت فعالیت ، کوم چې په مؤثره توګه د لیږد کچه کنټرولوي.d په (a) کې د سرکټ اندازه کول ښیي چې G1 (په LCS کې) په مؤثره توګه د Vin1 (شنه) څخه انپټ بندوي، او په حقیقت کې د تولید نیورون جھلی ولتاژ یوازې د Vin0 څخه نیلي ان پټ ته ځواب ورکوي.RRAM په مؤثره توګه په سرکټ کې اړیکې ټاکي.e په (b) کې د سرکټ اندازه کول د ولتاژ پلس Vin0 پلي کولو وروسته د جھلی ولتاژ Vmem باندې د کنټرول ارزښت G0 اغیزه ښیې.هرڅومره چې چلول ډیر وي ، ځواب قوي وي: پدې توګه ، د RRAM وسیله د I/O ارتباط وزن پلي کوي.اندازه کول په سرکټ کې ترسره شوي او د RRAM دوه ګونی فعالیت څرګندوي، د ان پټ نبض روټینګ او وزن.
لومړی، له هغه ځایه چې دوه بنسټیز کنډکشن ریاستونه شتون لري (HCS او LCS)، RRAMs کولی شي د ان پټ نبض بند یا له لاسه ورکړي کله چې دوی په ترتیب سره په LCS یا HCS ریاستونو کې وي.د پایلې په توګه، RRAM په مؤثره توګه په سرکټ کې اړیکې ټاکي.دا د جوړښت بیا تنظیم کولو لپاره اساس دی.د دې د ښودلو لپاره، موږ به په شکل 3b کې د سرکټ بلاک د جوړ شوي سرکټ تطبیق تشریح کړو.RRAM د G0 سره مطابقت لري په HCS کې پروګرام شوی، او دویم RRAM G1 په LCS کې پروګرام شوی.د انپټ دالونه په Vin0 او Vin1 دواړو کې پلي کیږي.د عصبي نبضونو د دوه ترتیبونو اغیزې د نیورون جھلی ولټاژ او د آوسیلوسکوپ په کارولو سره د محصول سیګنال راټولولو له لارې د محصول نیورونونو کې تحلیل شوي.تجربه بریالۍ وه کله چې یوازې د HCS وسیله (G0) د نیورون نبض سره وصل وه ترڅو د غشا فشار هڅوي.دا په 3d شکل کې ښودل شوي، چیرې چې د نیلي نبض ټرین د جھلی ولتاژ د میمبرین کپاسیټر کې رامینځته کوي، پداسې حال کې چې د شین نبض ټرین د جھلی ولتاژ ثابت ساتي.
د RRAM دوهم مهم دنده د ارتباط وزن پلي کول دي.د RRAM د انلاګ کنډکانس تنظیم کولو په کارولو سره ، د I/O ارتباطات د مطابق وزن کیدی شي.په دویمه تجربه کې، د G0 وسیله د HCS مختلف کچو ته برنامه شوې وه، او د ان پټ نبض د VIn0 ان پټ کې پلي شوی و.د انپټ نبض د وسیلې څخه اوسنی (آو وزن) راوباسي، کوم چې د کنډکټانس او ​​اړوند احتمالي ډراپ Vtop - Vbot سره متناسب دی.دا وزن لرونکی جریان بیا د DPI synapses او LIF تولید نیورونونو ته داخلیږي.د تولید نیورونونو غشا ولټاژ د اوسیلوسکوپ په کارولو سره ثبت شوی او په 3d شکل کې ښودل شوی.د یو واحد ان پټ نبض په ځواب کې د نیورون غشا د ولتاژ چوکۍ د مقاومتي حافظې د ترسره کولو سره متناسب دی، دا په ډاګه کوي چې RRAM د Synaptic وزن د پروګرام وړ عنصر په توګه کارول کیدی شي.دا دوه لومړني ازموینې ښیي چې وړاندیز شوی RRAM پر بنسټ نیورومورفیک پلیټ فارم د دې وړتیا لري چې د اساسي جیفریس میکانیزم بنسټیز عناصر پلي کړي، د بیلګې په توګه د ځنډ کرښه او د اتفاق کشف کونکي سرکټ.د سرکټ پلیټ فارم د پرله پسې بلاکونو په څنګ کې د سټیک کولو سره رامینځته شوی ، لکه په 3b شکل کې بلاکونه ، او د دوی دروازې د عام ان پټ لاین سره وصل کوي.موږ یو نیورومورفیک پلیټ فارم ډیزاین کړی، جوړ کړی، او ازموینه یې کړې چې دوه محصول نیورونونه لري چې دوه انډولونه ترلاسه کوي (انځور 4a).د سرکټ ډیاګرام په 4b شکل کې ښودل شوی.پورتنۍ 2 × 2 RRAM میټریکس د ان پټ نبضونو ته اجازه ورکوي چې دوه محصول نیورونونو ته لارښود شي، پداسې حال کې چې ټیټ 2 × 2 میټریکس د دوه نیورونونو تکراري اړیکو ته اجازه ورکوي (N0, N1).موږ وښیو چې دا پلیټ فارم د ځنډ لاین ترتیب او دوه مختلف تصادفي کشف کونکي افعال سره کارول کیدی شي ، لکه څنګه چې په شکل 4c-e کې د تجربې اندازه کولو لخوا ښودل شوي.
د سرکیټ ډیاګرام د دوه محصول نیورونونو N0 او N1 لخوا رامینځته شوی چې دوه انپټونه 0 او 1 ترلاسه کوي. د سرې پورتنۍ څلور وسیلې د ان پټ څخه تولید ته Synaptic اړیکې تعریفوي ، او لاندې څلور حجرې د نیورونونو ترمینځ تکراري اړیکې تعریفوي.رنګ شوي RRAMs په ښي خوا کې په HCS کې ترتیب شوي وسیلې نمایندګي کوي: په HCS کې وسیلې پیوستون ته اجازه ورکوي او د وزن نمایندګي کوي، پداسې حال کې چې په LCS کې وسایل د انپټ نبض بندوي او د محصولاتو سره اړیکې غیر فعالوي.b د سرکټ ډیاګرام (a) د اتو RRAM ماډلونو سره په نیلي روښانه شوي.د ځنډ لینونه په ساده ډول د DPI synapses او LIF نیورونونو متحرکاتو په کارولو سره رامینځته کیږي.شنه RRAM په کافي اندازه لوړ ترسره کولو لپاره تنظیم شوی ترڅو وکوالی شي د ان پټ ځنډ Δt وروسته په محصول کې د خرابۍ لامل شي.d د وخت پورې تړلي سیګنالونو د سمت غیر حساس CD کشف کولو سکیمیک مثال.د نیورون 1، N1 تولید، د لنډ ځنډ سره په 0 او 1 کې اور لګوي.د سمت حساس سي ډي سرکټ، هغه سرکټ چې معلوموي کله چې انپټ 1 ان پټ 0 ته نږدې شي او د ان پټ 0 څخه وروسته راشي. د سرکټ محصول د نیورون 1 (N1) لخوا نمایش کیږي.
د ځنډ لاین (شکل 4c) په ساده ډول د DPI synapses او LIF نیورون متحرک چلند کاروي ترڅو د Tdel په ځنډولو سره له Vin1 څخه Vout1 ته د ان پټ سپیک بیا تولید کړي.یوازې G3 RRAM د Vin1 او Vout1 سره وصل شوي په HCS کې برنامه شوي ، پاتې RRAMs په LCS کې برنامه شوي.د G3 وسیله د 92.6 µs لپاره برنامه شوې ترڅو ډاډ ترلاسه کړي چې هر ان پټ نبض د محصول نیورون جھلی ولټاژ په کافي اندازه لوړوي ترڅو حد ته ورسیږي او د ځنډ شوي محصول نبض رامینځته کړي.د ځنډ Tdel د Synaptic او عصبي وخت ثبات لخوا ټاکل کیږي.د اتفاق کشف کونکي د لنډمهاله ارتباطي مګر په ځایي ډول توزیع شوي ان پټ سیګنالونو پیښې کشف کوي.د سمت غیر حساس CD په انفرادي آخذونو تکیه کوي چې یو عام تولید نیورون ته بدلیږي (شکل 4d).دوه RRAMs چې Vin0 او Vin1 ته Vout1، G2 او G4 سره نښلوي په ترتیب سره د لوړ لیږد لپاره پروګرام شوي.په Vin0 او Vin1 کې د سپیکونو په ورته وخت کې رسیدل د N1 نیورون غشا ولټاژ د حد څخه پورته لوړوي چې د تولید سپیک تولید لپاره اړین دی.که چیرې دوه آخذې د وخت په اوږدو کې ډیر لرې وي، د جھلی ولتاژ باندې چارج چې د لومړي انپټ لخوا راټول شوي ممکن د تخریب لپاره وخت ولري، د غشا احتمالي N1 د حد ارزښت ته د رسیدو مخه نیسي.G1 او G2 د نږدې 65 µs لپاره برنامه شوي ، کوم چې ډاډ ترلاسه کوي چې یو واحد ان پټ سرج د غشا ولټاژ دومره نه زیاتوي چې د محصول د زیاتوالي لامل شي.په ځای او وخت کې ویشل شوي پیښو تر مینځ د اتفاق کشف کول یو بنسټیز عملیات دي چې په پراخه کچه د حس کولو کارونو کې کارول کیږي لکه د نظری جریان پر بنسټ د خنډ مخنیوی او د غږ سرچینې ځایی کول.په دې توګه، د سمت حساس او غیر حساس CDs کمپیوټر کول د بصری او آډیو ځایی کولو سیسټمونو جوړولو لپاره د بنسټیز ودانۍ بلاک دی.لکه څنګه چې د وخت ثابتو ځانګړتیاو لخوا ښودل شوي (اضافی شکل 2 وګورئ)، وړاندیز شوی سرکیټ د وخت د اندازې اندازه کولو لپاره د څلورو ترتیبونو مناسب حد پلي کوي.په دې توګه، دا کولی شي په ورته وخت کې د بصری او غږ سیسټمونو اړتیاوې پوره کړي.سمتي حساس سی ډی یو سرکټ دی چې د نبضونو د رسیدلو ځایي ترتیب سره حساس دی: له ښیې څخه کیڼ ته او برعکس.دا د ډروسوفیلا بصری سیسټم بنسټیز حرکت کشف شبکه کې بنسټیز ودانۍ بلاک دی، چې د حرکت لارښوونو محاسبه کولو او ټکرونو کشف کولو لپاره کارول کیږي.د یوې الرښوونې حساس سی ډی ترلاسه کولو لپاره، دوه داخلونه باید دوه مختلف نیورونونو (N0, N1) ته واستول شي او د دوی تر مینځ یو سمتي اړیکه رامینځته شي (انځور 4e).کله چې لومړی آخذه ترلاسه شي، NO د خپل جھلی په اوږدو کې د حد له ارزښت څخه پورته د ولتاژ په زیاتولو او د زیاتوالي په لیږلو سره غبرګون کوي.دا د محصول پیښه، په بدل کې، N1 اوروي چې په شنه کې روښانه شوي سمتي پیوستون څخه مننه.که چیرې د ننوتلو پیښه Vin1 راشي او N1 ته انرژي ورکړي پداسې حال کې چې د هغې د غشا ولټاژ لاهم لوړ وي ، N1 د محصول پیښه رامینځته کوي چې دا په ګوته کوي چې د دوه ننوتونو ترمینځ میچ موندل شوی.سمتي ارتباطات N1 ته اجازه ورکوي چې تولید یوازې هغه وخت خارج کړي چې ان پټ 1 د ان پټ 0 څخه وروسته راشي. G0، G3، او G7 په ترتیب سره 73.5 µS، 67.3 µS، او 40.2 µS ته برنامه شوي دي، دا ډاډه کوي چې د Vin0 په داخل کې یو واحد سپک د ځنډ لامل کیږي. د محصول سپیک، پداسې حال کې چې د N1 د غشا ظرفیت یوازې هغه وخت حد ته رسیږي کله چې دواړه ان پټ برسټونه همغږي شي..
تغیرات په ماډل شوي نیورومورفیک سیسټمونو کې د نیمګړتیا سرچینه ده 63,64,65.دا د نیورونونو او synapses د متفاوت چلند لامل کیږي.د دې ډول نیمګړتیاو مثالونو کې شامل دي 30٪ (معنی معیاري انحراف) د آخذې لاسته راوړنې کې بدلون، د وخت ثابت، او د انعکاس دوره، د نوم لپاره، مګر یو څو (میتودونه وګورئ).دا ستونزه نوره هم څرګنده ده کله چې ډیری عصبي سرکیټونه یو بل سره وصل وي، لکه د اورینټیشن حساس سی ډی چې دوه نیورونونه لري.د دې لپاره چې په سمه توګه کار وکړي، د دوو نیورونونو د لاسته راوړلو او تخریب وخت ثبات باید د امکان تر حده ورته وي.د مثال په توګه، د آخذې لاسته راوړلو کې لوی توپیر کولی شي یو نیورون د ان پټ نبض سره ډیر غبرګون وکړي پداسې حال کې چې بل نیورون په سختۍ سره ځواب ویونکی دی.په انځر.شکل 5a ښیي چې په تصادفي ډول ټاکل شوي نیورونونه ورته ان پټ نبض ته مختلف ځواب ورکوي.دا عصبي تغیرات د مثال په توګه د سمت حساس CDs فعالیت پورې اړوند دي.په انځور کې ښودل شوي سکیم کې.په 5b، c کې، د نیورون 1 د ننوتلو لاسته راوړنه د نیورون 0 په پرتله خورا لوړه ده. پدې توګه، نیورون 0 حد ته د رسیدو لپاره درې ان پټ نبضونو ته اړتیا لري (د 1 پرځای)، او نیورون 1، لکه څنګه چې تمه کیده، دوه ان پټ پیښو ته اړتیا لري.د سپیک وخت پورې تړلي بایومیمیټیک پلاستیکي (STDP) پلي کول د سیسټم فعالیت باندې د ناسم او سست عصبي او سینپټیک سرکټونو اغیزې کمولو لپاره یوه ممکنه لاره ده43.دلته موږ وړاندیز کوو چې د مقاومت لرونکي حافظې پلاستيکي چلند د عصبي آخذو د لوړولو او په نیورومورفیک سرکټونو کې د تغیر اغیزو کمولو د وسیلې په توګه وکاروو.لکه څنګه چې په انځور کې ښودل شوي.4e، د RRAM Synaptic ماس سره تړلې د ترسره کولو کچه په مؤثره توګه د اړونده عصبي جھلی ولتاژ غبرګون ماډل کړی.موږ د تکراري RRAM پروګرام کولو ستراتیژي کاروو.د ورکړل شوي ان پټ لپاره، د Synaptic وزنونو ترسره کولو ارزښتونه تر هغه وخته پورې بیا پروګرام کیږي چې د سرکټ هدف چلند ترلاسه شي (میتودونه وګورئ).
د ورته ان پټ نبض لپاره د نهو تصادفي غوره شوي انفرادي نیورونونو ځواب تجربه اندازه کول.ځواب په ټول نفوس کې توپیر لري، د آخذې لاسته راوړنې او وخت ثابت اغیزه کوي.b د نیورونونو د تغیر په اړه د نیورونونو د نفوذ تجربه اندازه کول د سمت حساس CD اغیزه کوي.دوه طرفه حساس CD تولید نیورونونه د نیورون څخه تر نیورون تغیراتو له امله د ان پټ محرکاتو ته په مختلف ډول ځواب ورکوي.نیورون 0 د نیورون 1 په پرتله ټیټ ان پټ لاسته راوړنه لري ، نو دا د محصول سپیک رامینځته کولو لپاره درې ان پټ نبضونه (د 1 پرځای) اخلي.لکه څنګه چې تمه کیده، نیورون 1 د دوو داخلي پیښو سره حد ته رسیږي.که انپټ 1 د نیورون 0 له اوریدو وروسته Δt = 50 µs ته راشي، CD خاموش پاتې کیږي ځکه چې Δt د نیورون 1 (شاوخوا 22 µs) د وخت ثابت څخه لوی دی.c د Δt = 20 µs لخوا راټیټ شوی، نو دا چې د نیورون 1 ډزې لاهم لوړې وي، نو د 1 انپټ لوړوالی، په پایله کې د دوو ان پټ پیښو په یو وخت کې کشف کیږي.
دوه عناصر چې د ITD محاسبې په کالم کې کارول کیږي د ځنډ کرښه او د سمت غیر حساس CD دي.دواړه سرکټونه دقیق کیلیبریشن ته اړتیا لري ترڅو د ښه اعتراض موقعیت فعالیت ډاډمن کړي.د ځنډ لاین باید د ان پټ پیک (انځر 6a) دقیق ځنډ شوی نسخه وړاندې کړي ، او CD باید یوازې هغه وخت فعاله شي کله چې ان پټ د هدف کشف کولو حد کې راشي.د ځنډ کرښې لپاره، د ان پټ ارتباطاتو Synaptic وزنونه (G3 په شکل 4a کې) تر هغه وخته پورې بیا پروګرام شوي و چې د هدف ځنډ ترلاسه شوی و.د برنامه د بندولو لپاره د هدف ځنډ شاوخوا زغم تنظیم کړئ: څومره چې زغم کوچنی وي ، په بریالیتوب سره د ځنډ کرښې تنظیم کول خورا ستونزمن وي.په انځر.شکل 6b د ځنډ لین کیلیبریشن پروسې پایلې ښیې: دا لیدل کیدی شي چې وړاندیز شوی سکیم کولی شي په سمه توګه د ډیزاین سکیم کې اړین ټول ځنډونه چمتو کړي (له 10 څخه تر 300 μs پورې).د کیلیبریشن تکرارونو اعظمي شمیر د کیلیبریشن پروسې کیفیت اغیزه کوي: 200 تکرار کولی شي تېروتنه له 5٪ څخه کمه کړي.یو کیلیبریشن تکرار د RRAM حجرې سیټ/ری سیٹ عملیاتو سره مطابقت لري.د ټیوننګ پروسه د CD ماډل سمدستي نږدې پیښې کشف کولو دقت ښه کولو لپاره هم مهم دی.د ریښتیني مثبت نرخ (د مثال په توګه د پیښو کچه په سمه توګه د اړونده په توګه پیژندل شوي) د 95٪ څخه پورته (په 6c شکل کې نیلي کرښه) د ترلاسه کولو لپاره د کیلیبریشن لس تکرارونه ونیول.په هرصورت، د ټونینګ پروسې په غلط مثبت پیښو اغیزه نده کړې (دا د پیښو فریکونسۍ چې په غلطه توګه د اړونده په توګه پیژندل شوي).بله طریقه چې په بیولوژیکي سیسټمونو کې د چټک فعاله لارو د وخت محدودیتونو څخه د وتلو لپاره لیدل کیږي بې ځایه کیدل دي (دا د ورته شی ډیری کاپي د ورکړل شوي فعالیت ترسره کولو لپاره کارول کیږي).د بیولوژی 66 څخه الهام اخیستی، موږ په هر CD ماډل کې د دوه ځنډ لینونو ترمنځ څو CD سرکټونه ځای په ځای کړل ترڅو د غلط مثبت اغیز کم کړي.لکه څنګه چې په انځور کې ښودل شوي.6c (شنه کرښه)، په هر CD ماډل کې د دریو CD عناصرو ځای په ځای کول کولی شي د غلط الارم کچه له 10-2 څخه کمه کړي.
د ځنډ لاین سرکټونو باندې د نیورونال تغیراتو اغیزه.b د ډیلي لاین سرکټونه د اړونده LIF نیورونونو او DPI synapses لوی ارزښتونو ته د وخت ثبات تنظیم کولو سره لوی ځنډ ته اندازه کیدی شي.د RRAM کیلیبریشن کړنلارې د تکرارونو شمیر زیاتول دا ممکنه کړې چې د هدف ځنډ دقت د پام وړ ښه کړي: 200 تکرار خطا له 5٪ څخه کمه کړې.یو تکرار په RRAM حجره کې د SET/RESET عملیاتو سره مطابقت لري.د c Jeffress ماډل کې هر CD ماډل د سیسټم ناکامیو په اړه د ډیر انعطاف لپاره د N موازي CD عناصرو په کارولو سره پلي کیدی شي.d د RRAM د حساب ورکولو نور تکرارونه ریښتیني مثبت نرخ (نیلي کرښه) زیاتوي، پداسې حال کې چې غلط مثبت نرخ د تکرار شمیر (شنه کرښه) څخه خپلواک دی.په موازي ډول د ډیرو CD عناصرو ځای په ځای کول د CD ماډل میچونو غلط کشف مخه نیسي.
موږ اوس د پای څخه تر پای پورې مدغم شوي اعتراض ځایی کولو سیسټم فعالیت او د بریښنا مصرف ارزونه کوو چې په 2 شکل کې ښودل شوي د pMUT سینسر ، CD ، او ځنډ لاین سرکټونو د اکوسټیک ملکیتونو اندازه کولو په کارولو سره چې د نیورومورفیک کمپیوټري ګراف رامینځته کوي.جیفریس ماډل (انځور 1a).لکه څنګه چې د نیورومورفیک کمپیوټري ګراف لپاره، د CD ماډلونو شمیر ډیر وي، د زاویه ریزولوشن ښه وي، مګر د سیسټم انرژي هم لوړه وي (انځور 7a).د ټول سیسټم دقت سره د انفرادي اجزاو (pMUT سینسرونو ، نیورونونو ، او سینپټیک سرکیټونو) دقت پرتله کولو سره موافقت ته رسیدلی شي.د ځنډ د کرښې ریزولوشن د سمول شوي synapses او نیورونونو د وخت ثبات پورې محدود دی ، کوم چې زموږ په سکیم کې له 10 µs څخه ډیر دي ، کوم چې د 4° د زاویه ریزولوشن سره مطابقت لري (میتودونه وګورئ).د CMOS ټیکنالوژۍ سره ډیر پرمختللي نوډونه به د ټیټ وخت ثابت سره د عصبي او سینپټیک سرکیټونو ډیزاین ته اجازه ورکړي ، چې په پایله کې د ځنډ کرښې عناصرو لوړ درستیت رامینځته کیږي.په هرصورت، زموږ په سیسټم کې، دقت د زاویې موقعیت اټکل کولو کې د pMUT غلطۍ لخوا محدود دی، د بیلګې په توګه 10° (په شکل 7a کې نیلي افقی کرښه).موږ د CD ماډلونو شمیر په 40 کې ټاکلی، کوم چې شاوخوا 4° د زاویه ریزولوشن سره مطابقت لري، د بیلګې په توګه، د کمپیوټري ګراف زاویه دقت (په شکل 7a کې روښانه نیلي افقی کرښه).د سیسټم په کچه، دا د سینسر سیسټم مخې ته 50 سانتي مترو کې موقعیت لرونکي شیانو لپاره د 4° ریزولوشن او د 10° دقت ورکوي.دا ارزښت د نیورومورفیک غږ محلي کولو سیسټمونو سره پرتله کیږي چې په ریف کې راپور شوي.67. د هنري حالت سره د وړاندیز شوي سیسټم پرتله کول په ضمیمه جدول 1 کې موندل کیدی شي. د اضافي pMUTs اضافه کول، د اکوسټیک سیګنال کچه لوړول او د بریښنایی شور کمول د ځایی کولو دقت د لا ښه کولو ممکنه لارې دي.) 9.7 اټکل شوی.nz.55. په کمپیوټري ګراف کې د 40 CD واحدونو په پام کې نیولو سره، د SPICE سمولیشن د هر عملیات انرژي (د بیلګې په توګه، د اعتراض موقعیت انرژي) 21.6 nJ اټکل کړی.د نیورومورفیک سیسټم یوازې هغه وخت فعال کیږي کله چې د ننوتلو پیښه راشي، د بیلګې په توګه کله چې د اکوسټیک څپې کوم pMUT رسیدونکي ته ورسیږي او د کشف حد څخه تیریږي، که نه نو دا غیر فعال پاتې کیږي.دا د بریښنا غیر ضروري مصرف څخه مخنیوی کوي کله چې د ان پټ سیګنال شتون نلري.د 100 Hz د محلي کولو عملیاتو فریکونسۍ په پام کې نیولو سره او په هر عملیات کې د 300 µs د فعالیت دوره (د اعظمي احتمالي ITD) په پام کې نیولو سره، د نیورومورفیک کمپیوټري ګراف د بریښنا مصرف 61.7 nW دی.په هر pMUT رسیدونکي باندې د نیورومورفیک دمخه پروسس کولو سره ، د ټول سیسټم بریښنا مصرف 81.6 nW ته رسیږي.د دودیز هارډویر په پرتله د وړاندیز شوي نیورومورفیک چلند د انرژي موثریت پوهیدو لپاره ، موږ دا شمیره د انرژي سره پرتله کړه چې ورته دنده په عصري ټیټ بریښنا مایکرو کنټرولر کې د نیورومورفیک یا دودیز بیمفارمینګ مهارت په کارولو سره ترسره کولو لپاره اړین دی.د نیورومورفیک طریقه د انلاګ څخه ډیجیټل کنورټر (ADC) مرحله په پام کې نیسي، ورپسې د بانډ پاس فلټر او د لفافې استخراج مرحله (Teeger-Kaiser میتود).په نهایت کې، د ToF استخراج لپاره د حد عملیات ترسره کیږي.موږ د ITD محاسبه د ToF پر بنسټ او د اټکل شوي زاویې موقعیت ته تبادله پریښوده ځکه چې دا د هرې اندازې لپاره یو ځل پیښیږي (میتودونه وګورئ).په دواړو چینلونو (pMUT ریسیورونو) کې د 250 kHz نمونې اخیستنې نرخ فرض کړئ ، د 18 بانډ پاس فلټر عملیات ، د 3 لفافې استخراج عملیات ، او په هر نمونه کې د 1 حد عملیات ، د بریښنا ټول مصرف 245 مایکرو واټ اټکل شوی.دا د مایکرو کنټرولر د ټیټ بریښنا موډ 69 کاروي، کوم چې د الګوریتمونو اجرا کولو په وخت کې فعالیږي، کوم چې د بریښنا مصرف 10.8 µW ته کموي.د بیمفارمینګ سیګنال پروسس کولو حل بریښنا مصرف په حواله کې وړاندیز شوی.31، د 5 pMUT ریسیورونو او 11 بیمونو سره په مساوي ډول په ایزیموت الوتکه کې توزیع شوي [-50°، +50°]، 11.71 میګاواټه ده (د توضیحاتو لپاره د میتودونو برخه وګورئ).برسېره پردې، موږ د FPGA47-based د وخت توپیر انکوډر (TDE) د بریښنا مصرف راپور ورکوو چې د اعتراض ځایی کولو لپاره د جیفریس ماډل لپاره د بدیل په توګه 1.5 mW اټکل شوی.د دې اټکلونو پراساس، وړاندیز شوی نیورومورفیک طریقه د مایکرو کنټرولر په پرتله د بریښنا مصرف د پنځو امرونو اندازه کموي د اعتراض د ځایی کولو عملیاتو لپاره د کلاسیک بیم فارمینګ تخنیکونو په کارولو سره.په کلاسیک مایکرو کنټرولر کې د سیګنال پروسس کولو لپاره د نیورومورفیک چلند غوره کول د بریښنا مصرف د شاوخوا دوه امرونو شدت کموي.د وړاندیز شوي سیسټم اغیزمنتوب د غیر متناسب مقاومت لرونکي حافظې انلاګ سرکټ ترکیب لخوا توضیح کیدی شي چې د حافظې دننه محاسبې ترسره کولو وړ وي او د سیګنالونو پیژندلو لپاره اړین د انلاګ څخه ډیجیټل تبادلې نشتوالی.
د ځایی کولو عملیاتو زاویه ریزولوشن (نیلي) او د بریښنا مصرف (شنه) د CD ماډلونو شمیر پورې اړه لري.تور نیلي افقی بار د PMUT زاویه دقت استازیتوب کوي او سپک نیلي افقی بار د نیورومورفیک کمپیوټري ګراف زاویه درستیت څرګندوي.b د وړاندیز شوي سیسټم بریښنا مصرف او د دوه بحث شوي مایکرو کنټرولر پلي کولو سره پرتله کول او د وخت توپیر انکوډر (TDE) 47 FPGA ډیجیټل پلي کول.
د هدف ځایی کولو سیسټم د بریښنا مصرف کمولو لپاره ، موږ یو اغیزمن ، د پیښې پرمخ وړونکي RRAM میشته نیورومورفیک سرکټ تصور ، ډیزاین او پلي کړی چې د جوړ شوي سینسر لخوا رامینځته شوي سیګنال معلومات پروسس کوي ترڅو په ریښتیني کې د هدف اعتراض موقعیت محاسبه کړي. وخت.پداسې حال کې چې دودیز پروسس میتودونه په دوامداره توګه کشف شوي سیګنالونه نمونه کوي او د ګټورو معلوماتو استخراج لپاره محاسبې ترسره کوي ، وړاندیز شوی نیورومورفیک حل محاسبه په غیر متناسب ډول ترسره کوي لکه څنګه چې ګټور معلومات رارسیږي ، د سیسټم بریښنا موثریت د پنځو امرونو اندازه لخوا اعظمي کوي.سربیره پردې ، موږ د RRAM پراساس نیورومورفیک سرکیټونو انعطاف روښانه کوو.د RRAM وړتیا په غیر بې ثباته ډول (پلاستیکیت) کې د چال چلن بدلولو لپاره د الټرا ټیټ بریښنا انلاګ DPI د سینپټیک او عصبي سرکټونو اصلي تغیر ته تاوان ورکوي.دا د RRAM پراساس سرکټ هر اړخیز او پیاوړی کوي.زموږ هدف د سیګنالونو څخه پیچلې دندې یا نمونې ایستل ندي ، مګر په ریښتیني وخت کې د شیانو ځایی کول دي.زموږ سیسټم هم کولی شي سیګنال په مؤثره توګه فشار کړي او په نهایت کې دا د پروسس نورو مرحلو ته واستوي ترڅو د اړتیا په وخت کې ډیرې پیچلې پریکړې وکړي.د ځایی کولو غوښتنلیکونو په شرایطو کې، زموږ د نیورومورفیک پری پروسس مرحله کولی شي د شیانو موقعیت په اړه معلومات چمتو کړي.دا معلومات د مثال په توګه د حرکت کشف یا د اشارې پیژندنې لپاره کارول کیدی شي.موږ د الټرا ټیټ بریښنا سینسرونو لکه pMUTs سره د الټرا ټیټ بریښنا برقیاتو سره یوځای کولو اهمیت باندې ټینګار کوو.د دې لپاره، نیورومورفیک طریقې کلیدي دي ځکه چې دوی موږ ته د بیولوژیکي پلوه الهام شوي کمپیوټري میتودونو لکه جیفریس ماډل نوي سرکټ پلي کولو ته لاره هواره کړې.د سینسر فیوژن غوښتنلیکونو په شرایطو کې، زموږ سیسټم د ډیری مختلف پیښو پر بنسټ سینسرونو سره یوځای کیدی شي ترڅو نور دقیق معلومات ترلاسه کړي.که څه هم الوګان په تیاره کې د ښکار په موندلو کې خورا ښه دي، دوی غوره سترګې لري او د 70 د ښکار کولو دمخه د لید او لید ګډ لټون ترسره کوي.کله چې یو ځانګړی اوریدونکي نیورون ډزې کوي، الو هغه معلومات ترلاسه کوي چې ورته اړتیا لري معلومه کړي چې په کوم لوري کې خپل بصری لټون پیل کړي، په دې توګه خپل پام د بصری صحنې یوې کوچنۍ برخې ته واړوي.د بصری سینسرونو ترکیب (DVS کیمره) او وړاندیز شوي اوریدلو سینسر (د pMUT پراساس) باید د راتلونکي خپلواکو اجنټانو پراختیا لپاره وپلټل شي.
د pMUT سینسر په PCB کې موقعیت لري چې دوه ریسیورونه نږدې 10 سانتي متره واټن لري، او لیږدونکی د ریسیور ترمنځ موقعیت لري.په دې کار کې، هر غشا یو تعلیق شوی بایمورف جوړښت دی چې د پیزو الیکٹرک المونیم نایټرایډ (AlN) 800 nm ضخامت دوه پرتونه لري چې د molybdenum (Mo) 200 nm ضخامت د دریو پرتونو تر مینځ شنډ شوي او د 200 nm ضخامت سره پوښل شوي.د پورتنۍ غیر فعال SiN پرت لکه څنګه چې په حواله کې تشریح شوی.71. داخلي او خارجي الکترودونه د مولبډینم په ښکته او پورتنۍ طبقو کې پلي کیږي، په داسې حال کې چې منځنی مولیبډینم الکترود بې نمونه دی او د ځمکې په توګه کارول کیږي، چې په پایله کې د څلور جوړه الکترودونو سره یو غشا جوړیږي.
دا جوړښت د عام جھلی اختراع کارولو ته اجازه ورکوي، چې په پایله کې د لیږد ښه والی او حساسیت ترلاسه کوي.دا ډول pMUT معمولا د 700 nm/V د جذب حساسیت د یو ایمیټر په توګه څرګندوي، د 270 Pa/V سطحي فشار چمتو کوي.د رسیدونکي په توګه، یو pMUT فلم د 15 nA/Pa لنډ سرکټ حساسیت څرګندوي، کوم چې په مستقیم ډول د AlN د piezoelectric coefficient سره تړاو لري.په AlN پرت کې د ولتاژ تخنیکي تغیر د ریزوننټ فریکونسۍ کې د بدلون لامل کیږي ، کوم چې pMUT ته د DC تعصب په پلي کولو سره جبران کیدی شي.د DC حساسیت په 0.5 kHz/V اندازه شوی.د اکوسټیک ځانګړتیا لپاره ، مایکروفون د pMUT مخې ته کارول کیږي.
د ایکو نبض اندازه کولو لپاره، موږ د pMUT په مخ کې د شاوخوا 50 سانتي مترو په ساحه کې یو مستطیل پلیټ کېښود ترڅو د غږ شوي غږ څپې منعکس کړي.د پلیټونو ترمنځ فاصله او د pMUT الوتکې پورې اړوند زاویه د ځانګړي هولډرونو په کارولو سره کنټرول کیږي.د ټیکټرونیکس CPX400DP ولتاژ سرچینه د درې pMUT جھلیو سره اړخ لګوي، د ریزوننټ فریکونسۍ 111.9 kHz31 ته راټیټوي، پداسې حال کې چې لیږدونکي د Tectronix AFG 3102 نبض جنریټر لخوا پرمخ وړل کیږي چې د ریزوننټ فریکونسۍ (111.9 kHze) او 111.9 kHze.د هر pMUT رسیدونکي د څلورو محصول بندرونو څخه لوستل شوي جریان د ځانګړي توپیر اوسني او ولتاژ جوړښت په کارولو سره ولټاژونو ته بدلیږي ، او پایله شوي سیګنالونه د سپیکټرم ډیټا استملاک سیسټم لخوا ډیجیټل کیږي.د کشف حد د مختلف شرایطو لاندې د pMUT سیګنال استملاک لخوا مشخص شوی و: موږ انعکاس مختلف فاصلو ته حرکت وکړ [30, 40, 50, 60, 80, 100] سانتي متره او د pMUT ملاتړ زاویه بدله کړه ([0, 20, 40] o ) 2b شکل د لنډمهاله ITD کشف ریزولوشن ښیي چې په درجو کې د ورته زاویې موقعیت پورې اړه لري.
دا مقاله دوه مختلف آف دی شیلف RRAM سرکټونه کاروي.لومړی د 16,384 (16,000) وسیلو (128 × 128 وسیلو) یو لړ دی چې په 1T1R ترتیب کې د یو ټرانزیسټر او یو ریزسټر سره دی.دوهم چپ د نیورومورفیک پلیټ فارم دی چې په شکل 4a کې ښودل شوی.د RRAM حجره د 5 nm ضخامت HfO2 فلم لري چې په TiN/HfO2/Ti/TiN سټیک کې ځای پرځای شوي.د RRAM سټیک د معیاري 130nm CMOS پروسې شاته لاین (BEOL) کې مدغم شوی.د RRAM پر بنسټ نیورومورفیک سرکټونه د ټولو انلاګ بریښنایی سیسټمونو لپاره ډیزاین ننګونه وړاندې کوي په کوم کې چې د RRAM وسایل د دودیز CMOS ټیکنالوژۍ سره یوځای شتون لري.په ځانګړې توګه، د RRAM وسیلې د لیږد حالت باید لوستل شي او د سیسټم لپاره د فعالیت متغیر په توګه وکارول شي.د دې پای لپاره، یو سرکټ ډیزاین شوی، جوړ شوی او ازمول شوی چې د وسیلې څخه کرنټ لوستل کوي کله چې د ان پټ نبض ترلاسه کیږي او دا جریان د توپیر لرونکي جوړه انټیګریټر (DPI) Synapse غبرګون وزن لپاره کاروي.دا سرکټ په 3a شکل کې ښودل شوی، کوم چې په شکل 4a کې د نیورومورفیک پلیټ فارم بنسټیز ساختماني بلاکونه استازیتوب کوي.د انپټ نبض د 1T1R وسیلې دروازه فعالوي، د RRAM له لارې د وسیلې د ترسره کولو G (Iweight = G(Vtop – Vx)) سره متناسب جریان رامینځته کوي.د عملیاتي امپلیفیر (op-amp) سرکټ بدلیدونکی ان پټ د دوامداره DC تعصب ولټاژ Vtop لري.د op-amp منفي نظر به د M1 څخه مساوي اوسني چمتو کولو سره Vx = Vtop چمتو کړي.د وسیلې څخه ترلاسه شوی اوسنی وزن د DPI synapse کې انجیکشن کیږي.یو پیاوړی جریان به د ډیر بې پولی کولو پایله ولري، نو د RRAM چلند په مؤثره توګه د Synaptic وزنونه پلي کوي.دا exponential synaptic current د Leaky Integration and Excitation (LIF) نیورون د جھلی کیپسیټر له لارې انجیکشن کیږي ، چیرې چې دا د ولټاژ په توګه مدغم کیږي.که چیرې د غشا حد ولټاژ (د انورټر سویچ کولو ولټاژ) له مینځه ویسي ، د نیورون تولید برخه فعاله کیږي ، د محصول سپیک تولیدوي.دا نبض بیرته راګرځي او د نیورون د غشا کیپسیټر ځمکې ته غورځوي، چې دا د خارجیدو لامل کیږي.دا سرکیټ بیا د نبض پراخونکي سره ضمیمه کیږي (په انځور 3a کې نه دی ښودل شوی)، کوم چې د LIF نیورون د تولید نبض د هدف نبض عرض ته شکل ورکوي.ملټي پلیکسرونه هم په هره کرښه کې جوړ شوي، چې ولتاژ ته اجازه ورکوي چې د RRAM وسیلې په پورتنۍ او ښکته الکترودونو کې پلي شي.
بریښنایی ازموینې کې د انلاګ سرکټونو متحرک چلند تحلیل او ثبت کول شامل دي ، په بیله بیا د RRAM وسیلو برنامه کول او لوستل.دواړه مرحلې ځانګړي وسیلو ته اړتیا لري، چې ټول یې په ورته وخت کې د سینسر بورډ سره وصل دي.په نیورومورفیک سرکیټونو کې د RRAM وسیلو ته لاسرسی د بهرني وسیلو څخه د ملټي پلیکسر (MUX) له لارې ترسره کیږي.MUX د 1T1R حجره له پاتې سرکټري څخه جلا کوي چې دا ورسره تړاو لري، وسیله ته اجازه ورکوي چې لوستل شي او/یا پروګرام شي.د RRAM وسیلو برنامه کولو او لوستلو لپاره ، د کیتلي 4200 SCS ماشین د Arduino مایکرو کنټرولر سره په ګډه کارول کیږي: لومړی د دقیق نبض تولید او اوسني لوستلو لپاره ، او دوهم د حافظې په صف کې انفرادي 1T1R عناصرو ته د ګړندي لاسرسي لپاره.لومړی عملیات د RRAM وسیله جوړول دي.حجرې یو له بل سره غوره کیږي او یو مثبت ولتاژ د پورتنۍ او ښکته الکترودونو ترمینځ پلي کیږي.په دې حالت کې، اوسنی د سلیکٹر ټرانزیسټر ته د اړونده دروازې ولتاژ رسولو له امله د لسګونو مایکرو امپیرونو ترتیب پورې محدود دی.بیا د RRAM حجره کولی شي په ترتیب سره د RESET او SET عملیاتو په کارولو سره د ټیټ کنډکټیو حالت (LCS) او لوړ کنډکټیو حالت (HCS) تر مینځ چکر وکړي.د SET عملیات د مستطیل ولتاژ نبض په پلي کولو سره ترسره کیږي چې د 1 μs د مودې سره او د پورتنۍ الیکټروډ لپاره د 2.0-2.5 V لوړ ولټاژ سره ، او د ورته شکل ترکیب نبض د 0.9-1.3 V لوړ ولټاژ سره ترسره کیږي. د انتخاب کونکي ټرانزیسټر دروازه.دا ارزښتونه اجازه ورکوي چې د 20-150 µs وقفو کې د RRAM چلول انډول کړي.د RESET لپاره، د 1 µs پراخه، د 3 V چوک نبض د حجرې لاندې الیکٹروډ (بټ لاین) کې پلي کیږي کله چې د دروازې ولتاژ د 2.5-3.0 V په حد کې وي. .د ننوتلو لپاره، موږ دوه HP 8110 نبض جنراتورونه د Tektronix AFG3011 سیګنال جنراتورونو سره یو ځای کړل.د انپټ نبض د 1 µs عرض او د لوړیدو/زوال څنډه 50 ns لري.دا ډول نبض د انلاګ ګلیچ پراساس سرکټونو کې یو عادي خرابی ګڼل کیږي.لکه څنګه چې د محصول سیګنال لپاره ، د محصول سیګنال د ټیلډین لیکرو 1 GHz اوسیلوسکوپ په کارولو سره ثبت شوی.د اوسیلوسکوپ د استملاک سرعت ثابت شوی چې د سرکټ ډیټا تحلیل او ترلاسه کولو کې محدود فکتور نه دی.
د نیورونونو او synapses چلند تقلید کولو لپاره د انلاګ برقیاتو متحرکاتو کارول د کمپیوټري موثریت ښه کولو لپاره په زړه پوری او مؤثره حل دی.د دې کمپیوټري زیرمې نیمګړتیا دا ده چې دا به د سکیم څخه سکیم ته توپیر ولري.موږ د نیورونونو او Synaptic سرکیټونو تغیر اندازه کړه (اضافی شکل 2a،b).د بدلون د ټولو څرګندونو څخه، هغه کسان چې د وخت د ثبات او د معلوماتو لاسته راوړنې سره تړاو لري د سیسټم په کچه خورا لوی اغیزه لري.د LIF نیورون او DPI synapse وخت ثابت د RC سرکټ لخوا ټاکل کیږي، چیرې چې د R ارزښت د ټرانزیسټور دروازې ته د تعصب ولټاژ لخوا کنټرول کیږي (د نیورون لپاره Vlk او د Synapse لپاره Vtau)، ټاکل کیږي. د خپریدو کچهد ننوتلو لاسته راوړنه د لوړ ولټاژ په توګه تعریف شوې چې د سینپټیک او نیورونل جھلی کیپسیټرونو لخوا ترلاسه کیږي چې د ان پټ نبض لخوا هڅول کیږي.د ننوت لاسته راوړنه د بل تعصب ټرانزیسټر لخوا کنټرول کیږي کوم چې د ننوت اوسني ماډل کوي.د ST مایکرو الیکټرونکس 130nm پروسې کې د مونټ کارلو سمولیشن کیلیبریټ شوی ترڅو د ځینې ان پټ لاسته راوړنې او د وخت ثابت احصایې راټولولو لپاره ترسره شي.پایلې په ضمیمه 2 شکل کې وړاندې شوي، چیرې چې د ان پټ لاسته راوړنې او د وخت ثابت اندازه د تعصب د ولتاژ د فعالیت په توګه اندازه کیږي چې د لیکې کچه کنټرولوي.شنه مارکرونه د اوسط څخه د ثابت وخت معیاري انحراف اندازه کوي.دواړه نیورونونه او سینیپټیک سرکیټونه د 10-5-10-2 s په حد کې د وخت ثابت پراخه لړۍ څرګندولو توان درلود، لکه څنګه چې په ضمیمه شکل کې ښودل شوي.د عصبي او Synapse تغیرات د انپټ امپلیفیکیشن (اضافي شکل 2e،d) په ترتیب سره نږدې 8٪ او 3٪ و.دا ډول کمښت په ادبیاتو کې په ښه توګه مستند شوی دی: د LIF63 نیورونونو نفوس تر منځ د توپیر ارزولو لپاره د DYNAP چپس په لړۍ کې مختلف اندازه کول ترسره شوي.د BrainScale مخلوط سیګنال چپ کې Synapses اندازه شوي او د دوی متضادتیاوې تحلیل شوي، او د کیلیبریشن پروسیجر وړاندیز شوی ترڅو د سیسټم کچې بدلون اغیز کم کړي64.
په نیورومورفیک سرکیټونو کې د RRAM فعالیت دوه چنده دی: د معمارۍ تعریف (آؤټ پوټونو ته د معلوماتو لار کول) او د Synaptic وزنونو پلي کول.وروستنۍ ملکیت د ماډل شوي نیورومورفیک سرکیټونو د تغیراتو ستونزې حل کولو لپاره کارول کیدی شي.موږ یو ساده کیلیبریشن پروسیجر رامینځته کړی چې پکې د RRAM وسیلې بیا برنامه کول شامل دي تر هغه چې سرکټ تحلیل شي ځینې اړتیاوې پوره کړي.د ورکړل شوي ان پټ لپاره، محصول څارل کیږي او RRAM بیا پروګرام کیږي تر هغه چې هدف چلند ترلاسه نشي.د 5 s انتظار وخت د برنامه کولو عملیاتو ترمینځ معرفي شو ترڅو د RRAM آرامۍ ستونزه حل کړي چې پایله یې د لیږد لیږد بدلون (اضافي معلومات).Synaptic وزنونه د نیورومورفیک سرکټ د ماډل کولو اړتیاو سره سم تنظیم شوي یا کیلیبریټ شوي.د کیلیبریشن پروسیجر په اضافي الګوریتمونو کې لنډیز شوی [1, 2] چې د نیورومورفیک پلیټ فارمونو دوه بنسټیزو ځانګړتیاو تمرکز کوي، د ځنډ لینونه او سمت حساس CD.د ځنډ کرښې سره د سرکټ لپاره، د هدف چلند د ځنډ Δt سره د محصول نبض چمتو کول دي.که چیرې د اصلي سرکټ ځنډ د هدف ارزښت څخه کم وي، د G3 Synaptic وزن باید کم شي (G3 باید بیا تنظیم شي او بیا د اوسني Icc سره سمون خوري).برعکس، که ریښتینی ځنډ د هدف ارزښت څخه ډیر وي، د G3 ترسره کول باید زیات شي (G3 باید لومړی له سره تنظیم شي او بیا د لوړ Icc ارزښت ته وټاکل شي).دا پروسه تکرار کیږي تر هغه چې د سرکټ لخوا رامینځته شوی ځنډ د هدف ارزښت سره سمون ولري او د کیلیبریشن پروسې بندولو لپاره زغم ټاکل شوی وي.د غیر حساس CDs لپاره، د RRAM دوه وسایل، G1 او G3، د کیلیبریشن په پروسه کې دخیل دي.دا سرکټ دوه داخلونه لري، Vin0 او Vin1، د dt لخوا ځنډول شوي.سرکیټ باید یوازې د مناسب حد څخه لاندې ځنډونو ته ځواب ووایی [0,dtCD].که چیرې د محصول چوکۍ شتون ونلري، مګر د ننوتلو چوکۍ نږدې وي، د RRAM دواړه وسایل باید پیاوړي شي ترڅو د نیورون حد ته رسیدو کې مرسته وکړي.په برعکس، که چیرې سرکټ ځنډ ته ځواب ووايي چې د dtCD هدف حد څخه ډیر وي، کنډکانس باید کم شي.پروسه بیا تکرار کړئ تر هغه چې سم چلند ترلاسه شي.د موافقت جریان په ریف کې د جوړ شوي انلاګ سرکټ لخوا ماډل کیدی شي.72.73.د دې جوړ شوي سرکټ سره، دا ډول پروسیجرونه په دوره توګه ترسره کیدی شي ترڅو سیسټم کیلیبریټ یا د بل غوښتنلیک لپاره بیا وکاروئ.
موږ په معیاري 32-bit مایکرو کنټرولر 68 کې زموږ د نیورومورفیک سیګنال پروسس کولو طریقې د بریښنا مصرف ارزونه کوو.پدې ارزونه کې ، موږ د ورته ترتیب سره عملیات فرض کوو لکه څنګه چې پدې مقاله کې دي ، د یو pMUT لیږدونکي او دوه pMUT ریسیورونو سره.دا طریقه د بانډ پاس فلټر کاروي، وروسته د لفافې استخراج مرحله (Teeger-Kaiser)، او په پای کې د الوتنې وخت استخراج لپاره د سیګنال لپاره د حد عملیات پلي کیږي.د ITD محاسبه او د کشف زاویو ته د هغې تبادله په ارزونه کې له پامه غورځول شوي.موږ د بینډ پاس فلټر پلي کول په پام کې نیسو چې د 4th آرډر انفینیټ امپلس غبرګون فلټر په کارولو سره د 18 فلوټینګ پوائنټ عملیاتو ته اړتیا لري.د لفافې استخراج درې نور تیر شوي نقطې عملیات کاروي، او وروستی عملیات د حد ټاکلو لپاره کارول کیږي.د سیګنال دمخه پروسس کولو لپاره په ټولیز ډول 22 فلوټینګ پوائنټ عملیاتو ته اړتیا ده.لیږدول شوی سیګنال د 111.9 kHz ساین څپې یو لنډ برسټ دی چې په هر 10 ms کې رامینځته کیږي چې په پایله کې د 100 Hz د موقعیت عملیاتي فریکونسۍ رامینځته کیږي.موږ د Nyquist سره مطابقت کولو لپاره د 250 kHz د نمونې نرخ کارولی او د هرې اندازې لپاره د 1 مترو حد نیولو لپاره د 6 ms کړکۍ کارولې.په یاد ولرئ چې 6 ملی ثانوي د یو څیز د الوتنې وخت دی چې 1 متره لرې وي.دا په 0.5 MSPS کې د A/D تبادلې لپاره د 180 µW بریښنا مصرف چمتو کوي.د سیګنال پری پروسس کول 6.60 MIPS (لارښوونې په یوه ثانیه کې)، 0.75 میګاواټه تولیدوي.په هرصورت، مایکرو کنټرولر ممکن د ټیټ بریښنا حالت 69 ته لاړ شي کله چې الګوریتم روان نه وي.دا موډ د 10.8 μW جامد بریښنا مصرف او د 113 μW د ویښ کیدو وخت چمتو کوي.د 84 MHz د ساعت فریکونسۍ په پام کې نیولو سره، مایکرو کنټرولر د نیورومورفیک الګوریتم ټول عملیات په 10 ms کې بشپړوي، او الګوریتم د 6.3٪ د وظیفې دورې محاسبه کوي، پدې توګه د ټیټ بریښنا حالت کاروي.په پایله کې د بریښنا ضایع کول 244.7 μW دی.په یاد ولرئ چې موږ د ITD محصول له ToF څخه لرې کوو او د کشف زاویه بدلول ، پدې توګه د مایکرو کنټرولر بریښنا مصرف کم ارزوي.دا د وړاندیز شوي سیسټم د انرژي موثریت لپاره اضافي ارزښت چمتو کوي.د اضافي پرتله کولو حالت په توګه، موږ په حواله کې وړاندیز شوي د کلاسیک بیم فارمینګ میتودونو بریښنا مصرف ارزوو.31.54 کله چې د 1.8V اکمالاتو ولتاژ کې ورته مایکرو کنټرولر 68 کې ځای په ځای شوي.پنځه مساوي فاصله pMUT غشا د بیم فارمینګ لپاره ډیټا ترلاسه کولو لپاره کارول کیږي.لکه څنګه چې پخپله د پروسس کولو لپاره، د بیمفارم کولو طریقه کارول کیږي د ځنډ لنډیز.دا په ساده ډول په لینونو کې د ځنډ پلي کول شامل دي چې د یوې لین او حوالې لین ترمینځ د رارسیدو وختونو کې متوقع توپیر سره مطابقت لري.که سیګنالونه په مرحله کې وي، د دې سیګنالونو مجموعه به د وخت له بدلون وروسته لوړه انرژي ولري.که دوی د مرحلې څخه بهر وي، ویجاړونکي لاسوهنه به د دوی اندازه انرژي محدوده کړي.په اړیکه کې.په انځر.31، د 2 MHz د نمونې اخیستلو اندازه د نمونو د بشپړ شمیر په واسطه د معلوماتو د لیږد لپاره ټاکل شوې.یو ډیر متوسط ​​​​طریقه د 250 kHz د ټیټ نمونې نرخ ساتل دي او د جزوي ځنډونو ترکیب لپاره د Finite Impulse Response (FIR) فلټر کارول دي.موږ به فرض کړو چې د بیم فارمینګ الګوریتم پیچلتیا په عمده توګه د وخت بدلون لخوا ټاکل کیږي، ځکه چې هر چینل د FIR فلټر سره په هر لوري کې د 16 نلونو سره تړلی دی.د دې عملیاتو لپاره د اړتیا وړ MIPS شمیر محاسبه کولو لپاره، موږ په هر اندازه کې د 6ms یوه کړکۍ په پام کې نیسو ترڅو د 1 مترو، 5 چینلونو، 11 بیم جوړولو لارښوونو (د 10 درجو ګامونو کې رینج +/- 50 °) ونیول شي.په هره ثانیه کې 75 اندازه کول مایکرو کنټرولر خپل اعظمي 100 MIPS ته اړوي.لینک.68، په پایله کې د 11.26 میګاواټه بریښنا ضایع کول د 11.71 میګاواټو ټول بریښنا لپاره د ADC ونډې اضافه کولو وروسته.
د دې مطالعې د پایلو مالتړ معلومات د اړوند لیکوال FM څخه د مناسبې غوښتنې سره سم شتون لري.
Indiveri, G. & Sandamirskaya, Y. په نیورومورفیک اجنټانو کې د سیګنال پروسس کولو لپاره د ځای او وخت اهمیت: د ټیټ ځواک ، خپلواکو اجنټانو رامینځته کولو ننګونه چې له چاپیریال سره اړیکه لري. Indiveri, G. & Sandamirskaya, Y. په نیورومورفیک اجنټانو کې د سیګنال پروسس کولو لپاره د ځای او وخت اهمیت: د ټیټ ځواک ، خپلواکو اجنټانو رامینځته کولو ننګونه چې له چاپیریال سره اړیکه لري.Indiveri G. and Sandamirskaya Y. په نیورومورفیک اجنټانو کې د سیګنال پروسس کولو لپاره د ځای او وخت اهمیت: د چاپیریال سره د متقابل عمل د ټیټ بریښنا خپلواکه اجنټانو رامینځته کولو ننګونه. Indiveri, G. & Sandamirskaya, Y. 空间和时间对于神神经形态代理中信号处理的重要性：开发与要車和发与环代理的挑战. اندیویری، جی او سندامیرسکایا، Y.Indiveri G. and Sandamirskaya Y. په نیورومورفیک اجنټانو کې د سیګنال پروسس کولو لپاره د ځای او وخت اهمیت: د چاپیریال سره د متقابل عمل د ټیټ بریښنا خپلواکه اجنټانو رامینځته کولو ننګونه.د IEEE سیګنال پروسس کول.ژورنال 36، 16-28 (2019).
Thorpe، SJ د رسیدو وخت: د اغیزمن عصبي شبکې کوډ کولو سکیم. په اکملر، آر، هارتمن، جی او هاسکی، جی (ایډز). په اکملر، آر، هارتمن، جی او هاسکی، جی (ایډز).په اکملر، آر، هارتمن، جی او هاسکی، جی (اډیز).په ایکملر، آر، هارتمن، جی، او هاسکی، جی (ایډز).په عصبي سیسټمونو او کمپیوټرونو کې موازي پروسس کول 91-94 (شمالي هالینډ ایلسویر، 1990).
Levy, WB & Calvert, VG Communication د انسان کورټیکس کې د محاسبې په پرتله 35 ځله ډیر انرژي مصرفوي، مګر د Synapse شمیرې وړاندوینې لپاره دواړه لګښتونو ته اړتیا ده. Levy, WB & Calvert, VG Communication د انسان کورټیکس کې د محاسبې په پرتله 35 ځله ډیر انرژي مصرفوي، مګر د Synapse شمیرې وړاندوینې لپاره دواړه لګښتونو ته اړتیا ده.Levy, WB او Calvert، WG مخابرات د انسان په کورټیکس کې د محاسبې په پرتله 35 ځله ډیر انرژي مصرفوي، مګر د Synapses شمیر اټکل کولو لپاره دواړه لګښتونه اړین دي. Levy, WB&Calvert, VG Communication لیوی، WB او کالورټ، VG مخابراتLevy, WB او Calvert, WG Communication د انسان کورټیکس کې د محاسبې په پرتله 35 ځله ډیر انرژي مصرفوي، مګر دواړه لګښتونه د Synapses شمیر اټکل کولو ته اړتیا لري.پروسهد ساینس ملي اکاډمۍ.ساینسUS 118، https://doi.org/10.1073/pnas.2008173118 (2021).
Dalgaty, T. Vianello, E., De Salvo, B. & Casas, J. د حشراتو څخه الهام اخیستونکي نیورومورفیک کمپیوټري. Dalgaty, T. Vianello, E., De Salvo, B. & Casas, J. د حشراتو څخه الهام اخیستونکي نیورومورفیک کمپیوټري.Dalgati, T. Vianello, E., DeSalvo, B. او Casas, J. د حشراتو څخه الهام اخیستونکي نیورومورفیک کمپیوټري.Dalgati T.، Vianello E.، DeSalvo B. او Casas J. د حشراتو څخه الهام اخیستونکي نیورومورفیک کمپیوټري.اوسنۍ.نظر.د حشراتو ساینس.30، 59-66 (2018).
Roy, K., Jaiswal, A. & Panda, P. د نیورومورفیک کمپیوټینګ سره د سپیک پر بنسټ د ماشین استخباراتو په لور. Roy, K., Jaiswal, A. & Panda, P. د نیورومورفیک کمپیوټینګ سره د سپیک پر بنسټ د ماشین استخباراتو په لور. Roy, K., Jaiswal, A. & Panda, P. د نیورومورفیک کمپیوټري سره د سپیک پر بنسټ د ماشین استخباراتو په لور.Roy K، Jaiswal A، او Panda P. د نبض پر بنسټ مصنوعي استخبارات د نیورومورفیک کمپیوټر په کارولو سره.فطرت 575، 607-617 (2019).
اندیوری، جی او لیو، ایس.سی. اندیوری، جی او لیو، ایس.سی.اندیویری، جی او لیو، ایس.کی. اندیوری، جی او لیو، ایس.سی. اندیوری، جی او لیو، ایس.سی.اندیویری، جی او لیو، ایس.کی.په نیورومورفیک سیسټمونو کې د حافظې او معلوماتو پروسس کول.پروسهIEEE 103، 1379–1397 (2015).
Akopyan F. et al.Truenorth: د 65 mW 1 ملیون نیورون پروګرام وړ Synaptic چپ لپاره ډیزاین او اوزار کټ.د IEEE لیږد.د مربوط سرکټ سیسټمونو کمپیوټر ډیزاین.34، 1537-1557 (2015).
سکیمیل، J. et al.ژوندی ډیمو: په پلیټ پیمانه د BrainScaleS نیورومورفیک سیسټم اندازه شوې نسخه.2012 د سرکټونو او سیسټمونو په اړه د IEEE نړیوال سمپوزیم (ISCAS)، (IEEE ایډ.) 702-702 (2012).
Moradi, S., Qiao, N. Stefanini, F. & Indiveri, G. د متحرک نیورومورفیک اسینکرونوس پروسیسرونو (DYNAPs) لپاره د متضاد حافظې جوړښتونو سره د توزیع وړ ملټي کور جوړښت. Moradi, S., Qiao, N. Stefanini, F. & Indiveri, G. د متحرک نیورومورفیک اسینکرونوس پروسیسرونو (DYNAPs) لپاره د متضاد حافظې جوړښتونو سره د توزیع وړ ملټي کور جوړښت.Moradi S.، Qiao N.، Stefanini F. او Indiviri G. د متحرک نیورومورفیک اسینکرونوس پروسیسرونو (DYNAP) لپاره د متضاد حافظې جوړښتونو سره د توزیع وړ ملټي کور جوړښت. 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 (YPNA)慄傄傄再异步)存结构. Moradi, S. Qiao, N. Stefanini, F. & Indiveri, G. یو ډول پراخیدونکی ملټي کور جوړښت، د متحرک عصبي پروسس کولو (DYNAP) لپاره د ځانګړي حافظې جوړښت سره.Moradi S.، Qiao N.، Stefanini F. او Indiviri G. د متحرک نیورومورفیک اسینکرونوس پروسیسرونو (DYNAP) لپاره د متضاد حافظې جوړښتونو سره د توزیع وړ ملټي کور جوړښت.د بایو میډیکل ساینس په اړه د IEEE لیږد.بریښنایی سیسټم.12، 106-122 (2018).
ډیوس، M. et al.Loihi: د ایمبیډ شوي زده کړې سره یو نیورومورفیک ملټي کور پروسیسر.IEEE مایکرو 38، 82–99 (2018).
Furber, SB, Galluppi, F., Temple, S. & Plana, LA The SpiNNaker پروژه. Furber, SB, Galluppi, F., Temple, S. & Plana, LA The SpiNNaker پروژه.Ferber SB, Galluppi F., Temple S. او Plana LA SpiNNaker پروژه.Ferber SB, Galluppi F., Temple S. او Plana LA SpiNNaker پروژه.پروسهIEEE 102, 652–665 (2014).
ليو، S.K. او ډیلبرک، ټی نیورومورفیک حسی سیسټمونه. او ډیلبرک، ټی نیورومورفیک حسی سیسټمونه.او دیلبرک ټي نیورومورفیک حسي سیسټمونه. & دیلبرک، T. 神经形态感觉系统. & Delbruck، T.او دیلبرک ټي نیورومورفیک حسي سیسټم.اوسنۍ.نظر.نیوروبیولوژي.20، 288-295 (2010).
چوپ، T. et al.د ګډ غږ سرچینې ځایی کولو او د ټکر مخنیوي لپاره د نیورومورفیک حسي ادغام.په 2019 کې د بایو میډیکل سرکټونو او سیسټمونو (BioCAS) په اړه IEEE کنفرانس کې، (IEEE Ed.) 1–4 (2019).
Risi, N., Aimar, A., Donati, E., Solinas, S. & Indiveri, G. د سټیریو لید نیورومورفیک جوړښت. Risi, N., Aimar, A., Donati, E., Solinas, S. & Indiveri, G. د سټیریو لید نیورومورفیک جوړښت.Risi N, Aymar A, Donati E, Solinas S, and Indiveri G. A spik-based neuromorphic stereovision architecture. 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، او Indiveri G. د سټیریو لید لپاره د سپیک پر بنسټ نیورومورفیک جوړښت.مخنیوروبوټوکس 14، 93 (2020).
Osswald, M., Ieng, S.-H., Benosman, R. & Indiveri, G. د پیښو پر بنسټ د نیورومورفیک سټیریو لید سیسټمونو لپاره د 3Dperception د عصبي شبکې ماډل. Osswald, M., Ieng, S.-H., Benosman, R. & Indiveri, G. د پیښو پر بنسټ د نیورومورفیک سټیریو لید سیسټمونو لپاره د 3Dperception د عصبي شبکې ماډل.Oswald, M., Ieng, S.-H., Benosman, R., and Indiveri, G. د پیښې پر بنسټ نیورومورفیک سټیریو ویژن سیسټمونو لپاره د 3D پلس شوي عصبي شبکې ادراک ماډل. 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. د پیښې پر بنسټ د نیورومورفیک سټیریو ویژن سیسټم لپاره د 3Dperception عصبي شبکې ماډل سپک کړ.ساینسراپور 7، 1-11 (2017).
Dalgaty, T. et al.د حشراتو څخه الهام اخیستونکي لومړني حرکت کشف کې مقاومت لرونکي حافظه او د عصبي عصبي شبکې شاملې دي.د بایونک بایو هایبرډ سیسټم.10928، 115–128 (2018).
ډی اینجیلو، جی او نور.د لنډمهاله توپیر کوډ کولو په کارولو سره د پیښې پراساس سنکي حرکت کشف.مخنیورولوژي.۱۴،۴۵۱ (۲۰۲۰).