خبرون

حقيقي دنيا جي ڊيٽا پروسيسنگ ايپليڪيشنن کي ڪمپيڪٽ، گھٽ ويڪرائي، گھٽ پاور ڪمپيوٽنگ سسٽم جي ضرورت آهي.ايونٽ تي هلندڙ ڪمپيوٽنگ جي صلاحيتن سان، مڪمل ميٽل-آڪسائيڊ-سيمڪنڊڪٽر هائبرڊ يادگار نيورومورفڪ آرڪيٽيڪچرز اهڙن ڪمن لاءِ هڪ مثالي هارڊويئر بنياد فراهم ڪن ٿا.اهڙين سسٽم جي مڪمل صلاحيت کي ظاهر ڪرڻ لاء، اسان حقيقي دنيا جي اعتراض لوڪلائيزيشن ايپليڪيشنن لاء هڪ جامع سينسر پروسيسنگ حل جي تجويز ۽ تجرباتي طور تي ظاهر ڪريون ٿا.barn owl neuroanatomy کان متاثر ٿي ڊرائنگ ڪندي، اسان هڪ بايو انسپائرڊ، ايونٽ تي هلندڙ آبجیکٹ لوڪلائيزيشن سسٽم تيار ڪيو آهي جيڪو هڪ جديد پيزو اليڪٽرڪ مائيڪرو ميڪنيڪل ٽرانسڊيوسر ٽرانسڊيوسر کي ڪمپيوٽيشنل گراف تي ٻڌل نيورومورفڪ ريزيسٽو ميموري سان گڏ ڪري ٿو.اسان ھڪڙي ٺاھيل سسٽم جي ماپون ڏيکاريون ٿا جنھن ۾ ميموري جي بنياد تي مزاحمتي اتفاق ڊيڪٽر، دير واري لائن سرڪٽري، ۽ مڪمل طور تي حسب ضرورت الٽراسونڪ ٽرانسڊيسر شامل آھي.اسان انهن تجرباتي نتيجن کي استعمال ڪريون ٿا سيميوليشن کي ترتيب ڏيڻ لاءِ سسٽم جي سطح تي.اهي نمونا پوءِ استعمال ڪيا ويندا آهن ڪنولر ريزوليوشن ۽ آبجیکٹ لوڪلائيزيشن ماڊل جي توانائي جي ڪارڪردگي جو جائزو وٺڻ لاءِ.نتيجن مان اهو ظاهر ٿئي ٿو ته اسان جو طريقو ساڳيو ڪم انجام ڏيڻ واري مائڪرو ڪنٽرولرز کان وڌيڪ توانائي جي ڪارڪردگي جي شدت جا ڪيترائي حڪم ٿي سگهي ٿو.
اسان هر جاءِ تي ڪمپيوٽنگ جي هڪ دور ۾ داخل ٿي رهيا آهيون جتي اسان جي روزاني زندگي ۾ اسان جي مدد ڪرڻ لاءِ ڊيوائسز ۽ سسٽم جو تعداد تيزي سان وڌي رهيو آهي.اهي سسٽم لڳاتار هلڻ جي اميد رکندا آهن، جيترو ممڪن ٿي سگهي گهٽ طاقت استعمال ڪندي جڏهن ڊيٽا کي تفسير ڪرڻ سکندا آهن اهي حقيقي وقت ۾ ڪيترن ئي سينسرز کان گڏ ڪندا آهن ۽ درجه بندي يا سڃاڻپ جي ڪمن جي نتيجي ۾ بائنري پيداوار پيدا ڪندا آهن.هن مقصد کي حاصل ڪرڻ لاءِ گهربل اهم قدمن مان هڪ آهي ڪارائتو ۽ ٺهڪندڙ معلومات شور ۽ اڪثر نامڪمل حسي ڊيٽا مان ڪڍڻ.روايتي انجنيئرنگ طريقا عام طور تي نموني سينسر سگنلن کي مسلسل ۽ اعلي شرح تي، ڊيٽا جي وڏي مقدار پيدا ڪري ٿي جيتوڻيڪ مفيد ان پٽ جي غير موجودگي ۾.ان کان علاوه، اهي طريقا استعمال ڪن ٿا پيچيده ڊجيٽل سگنل پروسيسنگ ٽيڪنڪ کي پري پروسيس ڪرڻ لاءِ (اڪثر شور وارو) ان پٽ ڊيٽا.ان جي بدران، حياتيات متبادل حل پيش ڪري ٿي شور جي حسي ڊيٽا کي پروسيسنگ لاءِ توانائي-موثر، هم وقت ساز، واقعن تي مبني طريقي سان استعمال ڪندي (اسپيڪس) 2,3.نيورومورفڪ ڪمپيوٽنگ روايتي سگنل پروسيسنگ طريقن 4,5,6 جي مقابلي ۾ توانائي ۽ ياداشت جي ضرورتن جي لحاظ کان ڪمپيوٽيشنل خرچن کي گھٽائڻ لاءِ حياتياتي نظامن کان الهام وٺي ٿي.تازي طور تي، جديد عام مقصد دماغ تي ٻڌل سسٽم کي لاڳو ڪرڻ لاء تسلسل نيورل نيٽ ورڪ (TrueNorth7، BrainScaleS8، DYNAP-SE9، Loihi10، Spinnaker11) جو مظاهرو ڪيو ويو آهي.اهي پروسيسر مهيا ڪن ٿا گھٽ طاقت، گھٽ ويڪرائي حل مشين جي سکيا ۽ ڪارٽيڪل سرڪٽ ماڊلنگ لاءِ.انهن جي توانائي جي ڪارڪردگي کي مڪمل طور تي استحصال ڪرڻ لاء، اهي نيورومورفڪ پروسيسرز کي سڌو سنئون واقعن تي هلندڙ سينسر 12,13 سان ڳنڍيل هجڻ گهرجي.بهرحال، اڄ اتي صرف چند ٽچ ڊوائيسز آهن جيڪي سڌو سنئون ايونٽ تي ٻڌل ڊيٽا مهيا ڪن ٿيون.نمايان مثال آهن متحرڪ بصري سينسرز (DVS) وژن ايپليڪيشنن لاءِ جيئن ٽريڪنگ ۽ موشن ڊيٽڪشن14,15,16,17 سلڪون ڪوچلي 18 ۽ نيورومورفڪ آڊيٽري سينسر (NAS)19 آڊيٽري سگنل پروسيسنگ لاءِ، olfactory sensors of 20 and numer touch21..بناوت سينسر.
هن مقالي ۾، اسان پيش ڪريون ٿا هڪ نئون ترقي يافته واقعا هلائيندڙ آڊٽ پروسيسنگ سسٽم اعتراض لوڪلائيزيشن تي لاڳو ڪيو ويو آهي.هتي، پهريون ڀيرو، اسان بيان ڪريون ٿا هڪ آخر کان آخر تائين سسٽم آبجیکٹ لوڪلائيزيشن لاءِ حاصل ڪيل هڪ اسٽيٽ آف دي-آرٽ پيزو اليڪٽرڪ مائيڪرو مشينڊ الٽراسونڪ ٽرانسڊيسر (pMUT) سان ڳنڍڻ سان هڪ ڪمپيوٽري گراف سان جيڪو نيورومورفڪ ريزيسٽو ميموري (RRAM) تي ٻڌل آهي.RRAM استعمال ڪندي ان-ميموري ڪمپيوٽنگ آرڪيٽيڪچرز پاور واپرائڻ 23,24,25,26,27,28,29 کي گهٽائڻ لاءِ هڪ پرجوش حل آهن.انهن جي موروثي عدم استحڪام- معلومات کي ذخيرو ڪرڻ يا تازه ڪاري ڪرڻ لاءِ فعال بجلي جي استعمال جي ضرورت نه آهي- نيورومورفڪ ڪمپيوٽنگ جي غير مطابقت رکندڙ، واقعن تي مبني فطرت سان هڪ مڪمل فٽ آهي، جنهن جي نتيجي ۾ جڏهن سسٽم بيڪار هوندو آهي ته بجلي جي استعمال جي ويجهو ناهي.Piezoelectric micromachined ultrasonic transducers (pMUTs) سستا آهن، ننڍا ننڍا سلکان تي ٻڌل الٽراسونڪ ٽرانسڊيوسرز جيڪي ٽرانسميٽر ۽ وصول ڪندڙ 30,31,32,33,34 طور ڪم ڪرڻ جي قابل آهن.بلٽ-ان سينسر پاران حاصل ڪيل سگنلن کي پروسيس ڪرڻ لاءِ، اسان برن اول نيورواناتومي 35,36,37 کان متاثر ڪيو.بارن الؤ ٽائيٽو البا پنهنجي قابل ذڪر رات جو شڪار ڪرڻ جي قابليت جي ڪري مشهور آهي، هڪ تمام موثر آڊيٽري لوڪلائيزيشن سسٽم جي مهرباني.شڪار جي جڳھ کي ڳڻڻ لاءِ، بارن اوول جو لوڪلائيزيشن سسٽم اُڏام جي وقت (ToF) کي انڪوڊ ڪري ٿو جڏھن شڪار مان آواز جون لھرون ھر ھڪ اُلو جي ڪنن يا صوتي وصول ڪندڙن تائين پھچن ٿيون.ڪنن جي وچ ۾ فاصلو، ٻن ToF ماپن جي وچ ۾ فرق (انٽرورل ٽائيم فرق، آئي ٽي ڊي) اهو ممڪن بڻائي ٿو ته تجزياتي طور تي ٽارگيٽ جي ايزيمٿ پوزيشن کي ڳڻڻ.جيتوڻيڪ حياتياتي نظام بيجبري مساواتن کي حل ڪرڻ لاءِ مناسب نه هوندا آهن، اهي لوڪلائيزيشن جي مسئلن کي تمام مؤثر طريقي سان حل ڪري سگهن ٿا.barn owl nervous system coincidence detector (CD) 35 نيورسن جو هڪ سيٽ استعمال ڪري ٿو (يعني، نيورون جيڪي اسپائڪس جي وچ ۾ عارضي لاڳاپن کي ڳولڻ جي قابل آهن جيڪي ڪنورجنٽ اتساهه واري آخر تائين پروپيگنڊا ڪن ٿا) 38,39 پوزيشن جي مسئلن کي حل ڪرڻ لاءِ ڪمپيوٽيشنل گرافس ۾ ترتيب ڏنل آهن.
پوئين تحقيق ڏيکاريو ويو آهي ته ڪمپليمينٽري ميٽل-آڪسائيڊ-سيميڪنڊڪٽر (CMOS) هارڊويئر ۽ RRAM-بنياد نيورومورفڪ هارڊويئر انفيريئر ڪوليڪيولس ("آڊيٽري ڪورٽيڪس") کان متاثر ٿيل بارن اوول استعمال ڪندي پوزيشن جي ڳڻپ لاءِ هڪ ڪارائتو طريقو آهي ITD13, 40, 41, 42، 43، 44، 45، 46. جڏهن ته، مڪمل نيورومورفڪ سسٽم جي صلاحيت جيڪي آڊٽري اشعار کي نيورومورفڪ ڪمپيوٽيشنل گرافس سان ڳنڍيندا آهن، اڃا تائين ظاهر نه ڪيو ويو آهي.بنيادي مسئلو اينالاگ CMOS سرڪٽ جي موروثي تبديلي آهي، جيڪا ميچ جي چڪاس جي درستگي کي متاثر ڪري ٿي.تازو، ITD47 تخميني جي متبادل عددي عملن جو مظاهرو ڪيو ويو آهي.هن مقالي ۾، اسان اينالاگ سرڪٽس ۾ متغير کي منهن ڏيڻ لاء غير مستحڪم انداز ۾ چالکائي قدر کي تبديل ڪرڻ لاء RRAM جي صلاحيت کي استعمال ڪرڻ جو تجويز ڪيو.اسان هڪ تجرباتي نظام لاڳو ڪيو آهي جنهن ۾ هڪ pMUT ٽرانسميٽنگ ميمبرين شامل آهي جيڪو 111.9 kHz جي فريڪوئنسي تي ڪم ڪري رهيو آهي، ٻه pMUT وصول ڪندڙ جھلي (سينسر) سموليٽنگ بارن اوول ڪنن، ۽ هڪ.اسان تجرباتي طور تي pMUT ڳولڻ وارو نظام ۽ RRAM-based ITD ڪمپيوٽيشنل گراف کي اسان جي لوڪلائيزيشن سسٽم کي جانچڻ ۽ ان جي ڪوئلي ريزوليوشن جو جائزو وٺڻ لاءِ خاص ڪيو.
اسان اسان جي طريقي کي هڪ ڊجيٽل عمل سان گڏ هڪ مائڪرو ڪنٽرولر تي ساڳيو لوڪلائيزيشن ڪم انجام ڏئي رهيا آهيون روايتي بيمفارمنگ يا نيورومورفڪ طريقا استعمال ڪندي، انهي سان گڏ هڪ فيلڊ پروگراميبل گيٽ ايري (FPGA) ITD تخميني لاءِ ريفرنس ۾ تجويز ڪيل.47. هي مقابلو پيش ڪيل RRAM-بنياد اينالاگ نيورومورفڪ سسٽم جي مقابلي واري طاقت جي ڪارڪردگي کي نمايان ڪري ٿو.
هڪ صحيح ۽ موثر آبجیکٹ لوڪلائيزيشن سسٽم جو سڀ کان وڌيڪ نمايان مثال بارن owl35,37,48 ۾ ملي سگهي ٿو.سج اڀرڻ ۽ صبح جو، بارن اللو (ٽائيٽو البا) بنيادي طور تي غير فعال ٻڌڻ تي ڀاڙي ٿو، فعال طور تي ننڍڙن شڪار کي ڳولڻ جهڙوڪ وولز يا چوٿون.اهي ٻڌڻ وارا ماهر حيران ڪندڙ درستي (اٽڪل 2°)35 سان شڪار مان ٻڌڻ واري سگنلن کي مقامي ڪري سگهن ٿا، جيئن تصوير 1a ۾ ڏيکاريل آهي.بارن اولز ازيمٿ (افقي) جهاز ۾ آواز جي ذريعن جي جڳهه جو اندازو لڳائي ٿو پرواز جي وقت ۾ فرق (ITD) آواز جي ذريعن کان ٻن ڪنن تائين.ITD ڪمپيوٽيشنل ميکانيزم Jeffress49,50 پاران پيش ڪيو ويو جيڪو عصبي جاميٽري تي ڀاڙي ٿو ۽ ٻن اهم حصن جي ضرورت آهي: هڪ محور، هڪ نيورون جو اعصاب فائبر هڪ دير جي لڪير جي طور تي ڪم ڪري ٿو، ۽ اتفاق ڊيڪٽر نيورسن جو هڪ سلسلو هڪ ڪمپيوٽيشنل سسٽم ۾ منظم ڪيو ويو آهي.گراف جيئن تصوير 1b ۾ ڏيکاريل آهي.آواز ايزيمٿ انحصار وقت جي دير (ITD) سان ڪن تائين پهچي ٿو.آواز وري هر ڪن ۾ اسپائڪ نموني ۾ تبديل ڪيو ويندو آهي.کاٻي ۽ ساڄي ڪنن جا محور دير واري لائنن جي طور تي ڪم ڪن ٿا ۽ سي ڊي نيورسن تي گڏ ٿين ٿا.نظرياتي طور تي، ملندڙ نيورون جي هڪ صف ۾ صرف هڪ نيورون هڪ وقت ۾ ان پٽ حاصل ڪندو (جتي دير صحيح طور تي ختم ٿي ويندي آهي) ۽ وڌ کان وڌ فائر ڪندو (پاڙيسري سيلز به فائر ڪندا، پر گهٽ تعدد تي).ڪجهه نيورسن کي چالو ڪرڻ خلا ۾ ٽارگيٽ جي پوزيشن کي انڪوڊ ڪري ٿو بغير ITD کي زاوين ۾ تبديل ڪرڻ جي.هن تصور کي تصوير 1c ۾ اختصار ڪيو ويو آهي: مثال طور، جيڪڏهن آواز ساڄي پاسي کان اچي رهيو آهي جڏهن ساڄي ڪن مان ان پٽ سگنل کاٻي ڪن جي رستي کان وڌيڪ ڊگهو رستو سفر ڪري ٿو، مثال طور، ITDs جي تعداد لاء معاوضي، مثال طور، جڏهن نيورون 2 ملن ٿا.ٻين لفظن ۾، هر سي ڊي هڪ مخصوص ITD جو جواب ڏئي ٿو (جنهن کي بهتر دير سان سڏيو ويندو آهي) محوري دير جي ڪري.ان ڪري، دماغ عارضي معلومات کي مقامي معلومات ۾ تبديل ڪري ٿو.هن ميکانيزم لاء ائٽمي ثبوت مليا آهن 37,51.فيز بند ٿيل ميڪرونڪوليس نيورون ايندڙ آوازن بابت عارضي معلومات کي محفوظ ڪن ٿا: جيئن انهن جي نالي جو مطلب آهي، اهي ڪجهه سگنل مرحلن تي فائر ڪن ٿا.جيفريس ماڊل جي اتفاق ڊيڪٽر نيورسن لامينار ڪور ۾ ڳولي سگهجن ٿا.اهي macronuclear neurons کان معلومات حاصل ڪندا آهن، جن جا محور دير واري لائنن جي طور تي ڪم ڪن ٿا.دير واري لائن پاران مهيا ڪيل دير جي مقدار کي محور جي ڊگھائي سان بيان ڪري سگهجي ٿو، انهي سان گڏ هڪ ٻيو مائلينيشن نمونو جيڪو وهڪري جي رفتار کي تبديل ڪري ٿو.بارن اول جي ٻڌڻ واري نظام کان متاثر ٿي، اسان شين کي مقامي ڪرڻ لاءِ هڪ بايوميميٽڪ سسٽم تيار ڪيو آهي.ٻن ڪنن کي ٻن pMUT وصول ڪندڙن جي نمائندگي ڪري ٿو.آواز جو ذريعو pMUT ٽرانسميٽر آهي انهن جي وچ ۾ واقع آهي (تصوير 1a)، ۽ ڪمپيوٽيشنل گراف هڪ گرڊ ذريعي ٺهيل آهي RRAM جي بنياد تي سي ڊي سرڪٽس (Fig. 1b، سائو)، سي ڊي نيورون جو ڪردار ادا ڪري ٿو جن جي ان پٽ ۾ دير ٿي رهي آهي.سرڪٽ جي ذريعي، دير واريون لائينون (نيرو) حياتياتي همعصر ۾ محور وانگر ڪم ڪن ٿيون.تجويز ڪيل حسي سرشتو اوول جي آپريٽنگ فريڪوئنسي ۾ مختلف آهي، جنهن جو ٻڌڻ وارو نظام 1-8 kHz جي حد ۾ ڪم ڪري ٿو، پر pMUT سينسرز جيڪي تقريباً 117 kHz تي ڪم ڪن ٿا ان ڪم ۾ استعمال ٿين ٿا.هڪ الٽراسونڪ ٽرانسڪرر جي چونڊ کي ٽيڪنيڪل ۽ اصلاح جي معيار جي مطابق سمجهيو ويندو آهي.پهرين، وصولي بينڊوڊٿ کي محدود ڪرڻ هڪ واحد تعدد تي مثالي طور تي ماپ جي درستگي کي بهتر بڻائي ٿو ۽ پوسٽ پروسيسنگ قدم کي آسان بڻائي ٿو.ان کان علاوه، الٽراسائونڊ ۾ آپريشن جو فائدو اهو آهي ته خارج ٿيل نبض ٻڌڻ لائق نه آهن، تنهنڪري ماڻهن کي پريشان نه ڪريو، ڇاڪاڻ ته انهن جي ٻڌڻ جي حد ~ 20-20 kHz آهي.
بارن اللو هڪ ٽارگيٽ کان آواز جي لهر حاصل ڪري ٿو، انهي صورت ۾ شڪار کي حرڪت ڪري ٿو.آواز جي لهر جي اڏام جو وقت (ToF) هر ڪن لاءِ مختلف هوندو آهي (جيستائين جو شڪار سڌو اُلو جي سامهون نه هجي).ڊاٽ ٿيل لڪير اهو رستو ڏيکاري ٿو جيڪو آواز جي لهرن کي برن اللو جي ڪنن تائين پهچڻ لاء وٺندو آهي.افقي جهاز ۾ درست طور تي مقامي ڪري سگھجي ٿو ٻن صوتي رستن جي وچ ۾ ڊگھي فرق جي بنياد تي ۽ لاڳاپيل اندروني وقت جي فرق (ITD) (بائیں تصوير متاثر ٿيل ريف. 74، ڪاپي رائيٽ 2002، سوسائٽي فار نيورو سائنس).اسان جي سسٽم ۾، پي ايم يو ٽي ٽرانسميٽر (ڪارو نيرو) آواز جي لهرن کي پيدا ڪري ٿو جيڪي ٽارگيٽ بند ڪري ڇڏيندا آهن.ظاهر ٿيل الٽراسائونڊ لهرن کي ٻه pMUT وصول ڪندڙ (هلڪو سائو) ۽ نيورومورفڪ پروسيسر (ساڄي) ذريعي پروسيس ڪيو ويندو آهي.b هڪ ITD (جيفريس) ڪمپيوٽيشنل ماڊل بيان ڪري ٿو ته ڪئين آوازن جي ڪنن ۾ داخل ٿيندڙ آوازن کي پهريون ڀيرو انڪوڊ ڪيو ويندو آهي اسٽيج-لاڪ اسپائڪس جي طور تي وڏي نيوڪلئس (NM) ۾ ۽ پوءِ جاميٽري طور تي ترتيب ڏنل گرڊ کي استعمال ڪندي ملايا ڊيڪٽر نيورونز جي ليميلر نيوڪلئس ۾.پروسيسنگ (هالينڊ) (کاٻي).هڪ neuroITD ڪمپيوٽيشنل گراف جو مثال تاخير لائينز ۽ اتفاق ڊيڪٽر نيورسن کي گڏ ڪندي، اللو بائيو سينسر سسٽم RRAM تي ٻڌل نيورومورفڪ سرڪٽس (ساڄي) استعمال ڪندي ماڊل ڪري سگهجي ٿو.c مکيه Jeffress ميڪانيزم جو اسڪيميٽ، ToF ۾ فرق جي ڪري، ٻن ڪنن کي مختلف وقتن تي آواز جو محور ملي ٿو ۽ ٻنهي سرن کان محور کي ڊيڪٽر ڏانهن موڪلي ٿو.محور اتفاقي ڊيڪٽر (سي ڊي) نيورسن جي هڪ سيريز جو حصو آهن، جن مان هر هڪ سخت وقت سان لاڳاپيل انپٽس کي چونڊيل جواب ڏئي ٿو.نتيجي طور، صرف سي ڊيز جن جي انپٽس کي تمام گھٽ وقت جي فرق سان اچي ٿو وڌ ۾ وڌ پرجوش آهي (ITD بلڪل معاوضو ڏنو ويو آهي).سي ڊي پوءِ ٽارگيٽ جي ڪوئلي واري پوزيشن کي انڪوڊ ڪندو.
Piezoelectric micromechanical ultrasonic transducers اسپيبلبل الٽراسونڪ ٽرانسڊيوسرز آھن جيڪي ترقي يافته CMOS ٽيڪنالاجي31,32,33,52 سان ضم ٿي سگھن ٿا ۽ روايتي Volumetric transducers53 جي ڀيٽ ۾ گھٽ ابتدائي وولٹیج ۽ پاور واپرائڻ وارا آھن.اسان جي ڪم ۾، جھلي جو قطر 880 µm آهي، ۽ گونج واري فريڪئنسي 110-117 kHz جي حد ۾ ورهايل آهي (تصوير 2a، تفصيل لاءِ طريقا ڏسو).ڏهن ٽيسٽ ڊوائيسز جي هڪ بيچ ۾، سراسري معيار جو عنصر اٽڪل 50 هو (ريفري. 31).ٽيڪنالاجي صنعتي پختگي تي پهچي چڪي آهي ۽ في سي بي بايو انسپائرڊ ناهي.مختلف pMUT فلمن مان معلومات گڏ ڪرڻ هڪ مشهور ٽيڪنڪ آهي، ۽ زاويه جي معلومات pMUTs مان حاصل ڪري سگهجي ٿي، مثال طور، بيم فارمنگ ٽيڪنڪ 31,54.بهرحال، سگنل پروسيسنگ ضروري آهي ته زاويه جي معلومات کي ڪڍڻ لاء گهٽ طاقت جي ماپ لاء مناسب ناهي.تجويز ڪيل سسٽم نيورومورفڪ ڊيٽا پري پروسيسنگ سرڪٽ pMUT کي RRAM-بنياد نيورومورفڪ ڪمپيوٽنگ گراف سان گڏ ڪري ٿو جيفريس ماڊل (Figure 2c) کان متاثر ٿيل، هڪ متبادل توانائي-موثر ۽ وسيلن جي محدود هارڊويئر حل فراهم ڪري ٿو.اسان هڪ تجربو ڪيو جنهن ۾ ٻه پي ايم يو ٽي سينسر لڳ ڀڳ 10 سينٽي جي فاصلي تي رکيا ويا هئا ته جيئن ٻن وصول ڪندڙ جھلين پاران مليل مختلف ToF آوازن جو استحصال ڪيو وڃي.ھڪڙو پي ايم يو ٽي ٽرانسميٽر طور ڪم ڪري رھيو آھي وصول ڪندڙن جي وچ ۾.ٽارگيٽ هڪ PVC پليٽ هئي 12 سينٽي ويڪر، فاصلي تي D تي pMUT ڊوائيس جي سامهون (Fig. 2b).وصول ڪندڙ اعتراض مان ظاهر ٿيندڙ آواز کي رڪارڊ ڪري ٿو ۽ آواز جي لهر جي گذرڻ دوران جيترو ممڪن ٿي سگهي رد عمل ڪري ٿو.استعمال کي ورجايو اعتراض جي پوزيشن کي تبديل ڪندي، فاصلي D ۽ زاويه θ پاران طئي ڪيو ويو آهي.هڪ لنڪ ذريعي متاثر ٿيو.55، اسان pMUT خام سگنلن جي هڪ نيورومورفڪ پري پروسيسنگ جي تجويز پيش ڪريون ٿا ته جيئن ظاهر ٿيل لهرن کي چوٽي ۾ تبديل ڪرڻ لاءِ نيورومورفڪ ڪمپيوٽيشنل گراف داخل ڪيو وڃي.چوٽي جي طول و عرض سان لاڳاپيل ToF ٻن چئنلن مان هر هڪ مان ڪڍيو ويو آهي ۽ انفرادي چوٽي جي صحيح وقت جي طور تي انڪوڊ ڪيو ويو آهي.انجير تي.2c PMUT سينسر کي RRAM جي بنياد تي ڪمپيوٽيشنل گراف سان انٽرفيس ڪرڻ لاءِ گھربل سرڪٽي ڏيکاري ٿو: ٻن pMUT وصول ڪندڙن مان ھر ھڪ لاءِ، خام سگنل بينڊ-پاس کي فلٽر ڪيو ويو آھي هموار ڪرڻ لاءِ، سڌارڻ لاءِ، ۽ پوءِ ليڪي انٽيگريٽر ڏانھن اوورڪمنگ موڊ ۾ منتقل ڪيو ويو آھي.متحرڪ حد (تصوير 2d) هڪ آئوٽ ايونٽ (اسپائڪ) ۽ فائرنگ (LIF) نيورون ٺاهي ٿو: آئوٽ اسپائڪ ٽائيم معلوم ٿيل پرواز جي وقت کي انڪوڊ ڪري ٿو.LIF حد pMUT جواب جي خلاف ترتيب ڏني وئي آھي، اھڙيء طرح ڊوائيس کان ڊوائيس تائين pMUT متغير گھٽائي ٿي.هن طريقي سان، سڄي آواز جي لهر کي ميموري ۾ محفوظ ڪرڻ ۽ ان کي بعد ۾ پروسيس ڪرڻ بدران، اسان صرف آواز جي لهر جي ToF سان ملندڙ هڪ چوٽي ٺاهيندا آهيون، جيڪا مزاحمتي ميموري ڪمپيوٽري گراف ۾ ان پٽ ٺاهي ٿي.اسپائڪس سڌو سنئون دير واري لائنن ڏانهن موڪليا ويا آهن ۽ نيورومورفڪ ڪمپيوٽيشن گرافس ۾ ميچ ڳولڻ جي ماڊلز سان متوازي.ڇاڪاڻ ته اهي ٽرانزيسٽرن جي دروازن ڏانهن موڪليا ويا آهن، ڪنهن به اضافي ايمپليفڪيشن سرڪيٽري جي ضرورت ناهي (تفصيل لاء ضمني تصوير 4 ڏسو).pMUT ۽ تجويز ڪيل سگنل پروسيسنگ جي طريقي سان مهيا ڪيل لوڪلائيزيشن ڪوئلي جي درستگي جو جائزو وٺڻ لاءِ، اسان ماپ ڪيو ITD (يعني ٻن رسيور پاران پيدا ٿيندڙ چوٽي جي واقعن جي وچ ۾ وقت ۾ فرق) جيئن اعتراض جي فاصلي ۽ زاويه ۾ فرق آهي.ITD تجزيو وري زاوين ۾ تبديل ڪيو ويو (طريقي ڏسو) ۽ اعتراض جي پوزيشن جي خلاف پلاٽ ڪيو ويو: ماپيل ITD ۾ غير يقيني صورتحال اعتراض جي فاصلي ۽ زاوي سان وڌي وئي (Fig. 2e,f).بنيادي مسئلو PMUT جواب ۾ چوٽي کان شور تناسب (PNR) آهي.اعتراض جيترو پري ٿيندو، اوترو ئي صوتي سگنل گھٽ ٿيندو، ان ڪري PNR گھٽجي ويندو (تصوير 2f، سائي لڪير).PNR ۾ گھٽتائي ITD تخميني ۾ غير يقيني صورتحال ۾ اضافو ٿي سگھي ٿي، نتيجي ۾ مقامي ڪرڻ جي درستگي ۾ اضافو ٿيو (تصوير 2f، نيري لائن).ٽرانسميٽر کان 50 سينٽي ميٽر جي فاصلي تي ڪنهن شئي لاءِ، سسٽم جي ڪوئلي جي درستگي لڳ ڀڳ 10° آهي.سينسر جي خاصيتن طرفان لاڳو ڪيل هي حد بهتر ٿي سگهي ٿي.مثال طور، ايميٽر پاران موڪليل دٻاء وڌائي سگھجي ٿو، ان ڪري وولٹیج کي وڌائي سگھي ٿو pMUT جھلي کي ڊرائيونگ.منتقل ٿيل سگنل کي وڌائڻ لاء هڪ ٻيو حل ڪيترن ئي ٽرانسميٽرن کي ڳنڍڻ آهي 56. اهي حل توانائي جي وڌندڙ خرچن جي خرچ تي ڳولڻ جي حد کي وڌائي سگهندا.حاصل ڪرڻ واري پاسي تي اضافي واڌارو ڪري سگھجي ٿو.pMUT جي رسيور شور فلور pMUT ۽ پهرين اسٽيج ايمپليفائر جي وچ ۾ ڪنيڪشن کي بهتر ڪرڻ سان خاص طور تي گهٽائي سگهجي ٿو، جيڪو هن وقت تار ڪنيڪشن ۽ RJ45 ڪيبل سان ڪيو ويو آهي.
هڪ pMUT ڪرسٽل جي تصوير جنهن ۾ ڇهه 880 µm جھليون 1.5 ملي ايم پچ تي ضم ٿيل آهن.ب ماپنگ سيٽ اپ جو خاڪو.ٽارگيٽ Azimuth پوزيشن θ ۽ فاصلي تي D تي واقع آهي. pMUT ٽرانسميٽر هڪ 117.6 kHz سگنل ٺاهي ٿو جيڪو ٽارگيٽ کان ٻاهر نڪري ٿو ۽ مختلف وقت جي پرواز (ToF) سان ٻن pMUT وصول ڪندڙن تائين پهچي ٿو.هي فرق، بين الاورل ٽائيم فرق (ITD) جي طور تي بيان ڪيو ويو آهي، ڪنهن شئي جي پوزيشن کي انڪوڊ ڪري ٿو ۽ اندازو لڳائي سگهجي ٿو ٻن رسيور سينسر جي چوٽي ردعمل جو اندازو لڳائي.c خام pMUT سگنل کي اسپائڪ تسلسل ۾ تبديل ڪرڻ لاءِ پري پروسيسنگ مرحلن جو اسڪيميٽ (يعني نيورومورفڪ ڪمپيوٽيشن گراف ۾ ان پٽ).pMUT سينسر ۽ نيورومورفڪ ڪمپيوٽيشنل گرافس ٺاهيا ويا آهن ۽ آزمايا ويا آهن، ۽ نيورومورفڪ پري پروسيسنگ سافٽ ويئر تخليق تي ٻڌل آهي.d هڪ سگنل جي وصولي تي pMUT جھلي جو جواب ۽ ان جي اسپائڪ ڊومين ۾ تبديلي.e تجرباتي لوڪلائيزيشن ڪوئلي جي درستگي جيئن اعتراض جي زاويه (Θ) ۽ فاصلي (D) جي حدف اعتراض جي ڪم جي طور تي.ITD ڪڍڻ جو طريقو گھٽ ۾ گھٽ 4 ° C جي گھٽ ۾ گھٽ ڪنولر ريزوليوشن جي ضرورت آھي.f ڪوئلي جي درستگي (نيري لڪير) ۽ لاڳاپيل چوٽي کان شور جي نسبت (سائي لڪير) بمقابله اعتراض جي فاصلي لاءِ Θ = 0.
مزاحمتي ميموري معلومات کي غير مستحڪم conductive رياست ۾ محفوظ ڪري ٿو.طريقي جو بنيادي اصول اهو آهي ته ايٽمي سطح تي مواد جي تبديلي ان جي برقي چالکائي ۾ تبديلي جو سبب بڻائيندو آهي57.هتي اسان هڪ آڪسائيڊ تي ٻڌل مزاحمتي ميموري استعمال ڪريون ٿا جنهن ۾ هيفنيم ڊاءِ آڪسائيڊ جي 5nm پرت شامل آهي جيڪا مٿي ۽ هيٺيان ٽائيٽينيم ۽ ٽائيٽينيم نائٽرائڊ اليڪٽروڊس جي وچ ۾ ٺهيل آهي.RRAM ڊوائيسز جي چالکائي کي موجوده / وولٽيج موج لاڳو ڪندي تبديل ڪري سگهجي ٿو جيڪو اليڪٽروڊس جي وچ ۾ آڪسيجن جي خاليين جي conductive filaments ٺاهي يا ٽوڙي ٿو.اسان اهڙين ڊوائيسز 58 کي هڪ معياري 130 nm CMOS پروسيس ۾ شامل ڪيو آهي ته جيئن هڪ ٺاهيل ريڪنفيگريبل نيورومورفڪ سرڪٽ ٺاهيو وڃي جيڪو هڪ اتفاق ڊيڪٽر ۽ دير واري لائن سرڪٽ (Fig. 3a) کي لاڳو ڪري ٿو.ڊوائيس جي غير مستحڪم ۽ اينالاگ فطرت، نيورومورفڪ سرڪٽ جي واقعن تي مبني فطرت سان گڏ، بجلي جي استعمال کي گھٽائي ٿي.سرڪٽ ۾ هڪ فوري آن/آف فنڪشن آهي: اهو فعال ٿيڻ کان پوءِ فوري طور تي هلندي آهي، جڏهن سرڪٽ بيڪار هجي ته بجلي کي مڪمل طور تي بند ڪرڻ جي اجازت ڏئي ٿي.تجويز ڪيل اسڪيم جا بنيادي بلڊنگ بلاڪ تصوير ۾ ڏيکاريا ويا آهن.3b.اهو N متوازي سنگل رزسٽر سنگل ٽرانزسٽر (1T1R) ساختن تي مشتمل آهي جيڪي Synaptic وزنن کي انڪوڊ ڪن ٿا جن مان وزن وارا وهڪرا کنيا وڃن ٿا، هڪ ڊفرنشل جوئر انٽيگريٽر (DPI) 59 جي عام synapse ۾ داخل ڪيا وڃن ٿا، ۽ آخرڪار انضمام سان synapse ۾ داخل ڪيا وڃن ٿا ۽ رسڻ.چالو ٿيل (LIF) نيورون 60 (تفصيل لاء طريقا ڏسو).انپٽ سرجز 1T1R ڍانچي جي دروازي تي وولٽيج دال جي تسلسل جي صورت ۾ لاڳو ڪيا ويندا آهن جن جي مدي سان سوين نان سيڪنڊن جي ترتيب تي.مزاحمتي ميموري کي Vtop تي هڪ خارجي مثبت حوالو لاڳو ڪندي هڪ اعلي conductive حالت (HCS) ۾ رکي سگهجي ٿو جڏهن Vbottom کي گرائونڊ ڪيو ويو آهي، ۽ Vbottom تي هڪ مثبت وولٽيج لاڳو ڪندي گهٽ conductive رياست (LCS) تي ري سيٽ ڪيو وڃي ٿو جڏهن Vtop گرائونڊ ڪيو وڃي.HCS جو سراسري قدر سيٽ (ICC) جي پروگرامنگ ڪرنٽ (تعطم) کي محدود ڪري ڪنٽرول ڪري سگھجي ٿو سيريز ٽرانزسٽر جي گيٽ-ذريعو وولٹیج (Fig. 3c).سرڪٽ ۾ RRAM جا ڪم ٻه ڀيرا آهن: اهي ان پٽ پلس کي سڌو ۽ وزن ڏين ٿا.
اسڪيننگ اليڪٽران مائڪرو اسڪوپ (SEM) تصوير هڪ نيري HfO2 1T1R RRAM ڊيوائس ۾ ضم ٿيل 130 nm CMOS ٽيڪنالاجي ۾ سليڪٽر ٽرانسسٽرز (650 nm ويڪر) سائي ۾.b تجويز ڪيل نيورومورفڪ اسڪيما جي بنيادي بلڊنگ بلاڪ.ان پٽ وولٽيج جي دال (چوٽيون) Vin0 ۽ Vin1 استعمال ڪن ٿيون موجوده Iweight، جيڪو 1T1R جي ڍانچي جي G0 ۽ G1 جي ڪنڪشن رياستن سان متناسب آهي.هي ڪرنٽ DPI synapses ۾ داخل ٿئي ٿو ۽ LIF نيورسن کي اتساهي ٿو.RRAM G0 ۽ G1 ترتيب ڏنل HCS ۽ LCS ۾ نصب ٿيل آهن.c 16K RRAM ڊوائيسز جي هڪ گروپ لاءِ مجموعي ڪنڊڪٽس ڊينسٽي جو فنڪشن ICC موجوده ميچنگ جي فنڪشن جي طور تي، جيڪو موثر طريقي سان ڪنٽرول ليول کي ڪنٽرول ڪري ٿو.d (a) ۾ سرڪٽ جي ماپ ڏيکاريندي ته G1 (LCS ۾) مؤثر طريقي سان ان پٽ کي بلاڪ ڪري ٿو Vin1 (سائي)، ۽ حقيقت ۾ آئوٽ پٽ نيورون جي جھلي وولٽيج صرف Vin0 کان نيري ان پٽ کي جواب ڏئي ٿو.RRAM مؤثر طريقي سان سرڪٽ ۾ ڪنيڪشن کي طئي ڪري ٿو.e ۾ سرڪٽ جي ماپ (b) وولٹیج پلس Vin0 لاڳو ڪرڻ کان پوءِ جھلي وولٽيج Vmem تي conductance Value G0 جو اثر ڏيکاريندي.وڌيڪ ڪارڪردگي، مضبوط جواب: اهڙيء طرح، RRAM ڊوائيس I / O ڪنيڪشن وزن کي لاڳو ڪري ٿو.سرڪٽ تي ماپون ڪيون ويون آهن ۽ RRAM جي ٻٽي فنڪشن کي ڏيکاري ٿو، ان پٽ پلس جي رستي ۽ وزن.
پهرين، ڇاڪاڻ ته اتي ٻه بنيادي ڪنڪشن رياستون آهن (HCS ۽ LCS)، RRAMs ان پٽ پلس کي بلاڪ يا مس ڪري سگهن ٿا جڏهن اهي LCS يا HCS رياستن ۾ آهن، ترتيب سان.نتيجي طور، RRAM مؤثر طور تي سرڪٽ ۾ ڪنيڪشن کي طئي ڪري ٿو.اهو ئي بنياد آهي جو فن تعمير کي ٻيهر ترتيب ڏيڻ جي قابل آهي.ان کي ظاهر ڪرڻ لاءِ، اسان تصوير 3b ۾ سرڪٽ بلاڪ جي ٺهيل سرڪٽ پليپشن کي بيان ڪنداسين.G0 سان لاڳاپيل RRAM HCS ۾ پروگرام ڪيو ويو آھي، ۽ ٻيو RRAM G1 LCS ۾ پروگرام ڪيو ويو آھي.ان پٽ پلس ٻنهي Vin0 ۽ Vin1 تي لاڳو ٿين ٿيون.ان پٽ پلس جي ٻن تسلسلن جي اثرن جو تجزيو ڪيو ويو آئوٽ پُٽ نيورسن ۾ نيورون ميمبرين وولٽيج ۽ آئوٽ پُٽ سگنل گڏ ڪري هڪ آسيلو اسڪوپ استعمال ڪندي.تجربو تڏهن ڪامياب ٿيو جڏهن صرف HCS ڊيوائس (G0) نيورون جي نبض سان ڳنڍيو ويو ته جيئن جھلي جي ٽينشن کي تيز ڪري سگهجي.اهو تصوير 3d ۾ ڏيکاريو ويو آهي، جتي نيري پلس ٽرين جھلي جي وولٹیج کي ميمبرين ڪيپيسيٽر تي ٺاھڻ جو سبب بڻائي ٿي، جڏهن ته سائي پلس ٽرين جھلي جي وولٹیج کي مسلسل رکي ٿي.
RRAM جو ٻيو اهم ڪم ڪنيڪشن وزن تي عمل درآمد آهي.استعمال ڪندي RRAM جي اينالاگ conductance adjustment، I/O ڪنيڪشن وزن مطابق ڪري سگھجن ٿا.ٻئين تجربن ۾، G0 ڊوائيس HCS جي مختلف سطحن تي پروگرام ڪيو ويو، ۽ ان پٽ پلس VIN0 ان پٽ تي لاڳو ڪيو ويو.ان پٽ پلس ڊيوائس مان هڪ ڪرنٽ (آئي وزن) ڪڍندو آهي، جيڪو ڪنڪشن جي تناسب سان هوندو آهي ۽ ان سان لاڳاپيل امڪاني ڊراپ Vtop - Vbot.هي وزن وارو ڪرنٽ پوءِ ڊي پي آءِ سنيپسس ۽ LIF آئوٽ پٽ نيورسن ۾ داخل ڪيو ويندو آهي.ٻاھر نڪرندڙ نيورسن جي جھلي جي وولٹیج کي اوسيلو اسڪوپ استعمال ڪندي رڪارڊ ڪيو ويو ۽ تصوير 3d ۾ ڏيکاريو ويو.ھڪڙي ان پٽ پلس جي جواب ۾ نيورون جھلي جي وولٹیج جي چوٽي مزاحمتي ياداشت جي چالکائي جي تناسب آھي، اھو ظاھر ڪري ٿو ته RRAM Synaptic وزن جي پروگرام قابل عنصر طور استعمال ڪري سگھجي ٿو.انهن ٻن ابتدائي تجربن مان اهو ظاهر ٿئي ٿو ته تجويز ڪيل RRAM-بنياد نيورومورفڪ پليٽ فارم بنيادي جيفريس ميڪانيزم جي بنيادي عناصر کي لاڳو ڪرڻ جي قابل آهي، يعني دير واري لائن ۽ اتفاق ڊيڪٽر سرڪٽ.سرڪٽ پليٽ فارم ٺاهيل آهي لڳاتار بلاڪن کي هڪ طرف اسٽيڪ ڪري، جيئن تصوير 3b ۾ بلاڪ، ۽ انهن جي دروازن کي هڪ عام ان پٽ لائين سان ڳنڍيندي.اسان ھڪ نيورومورفڪ پليٽ فارم ٺاھيو، ٺاھيو ۽ آزمايو جنھن ۾ ٻن آئوٽ پُٽ نيورسن تي مشتمل ھو ​​ٻه ان پٽ (تصوير 4a).سرڪٽ ڊراگرام تصوير 4b ۾ ڏيکاريل آهي.اپر 2 × 2 RRAM ميٽرڪس ان پٽ پلس کي اجازت ڏئي ٿو ته ٻن آئوٽ پٽ نيورسن ڏانهن هدايت ڪئي وڃي، جڏهن ته هيٺيون 2 × 2 ميٽرڪس ٻن نيورسن جي بار بار ڪنيڪشن جي اجازت ڏئي ٿي (N0, N1).اسان ظاھر ڪريون ٿا ته ھن پليٽ فارم کي دير واري لائن جي ٺاھ جوڙ سان استعمال ڪري سگھجي ٿو ۽ ٻن مختلف اتفاقن جو پتو لڳائڻ وارو ڪم، جيئن تصوير 4c-e ۾ تجرباتي ماپن مان ڏيکاريل آھي.
سرڪٽ ڊاگرام ٻن آئوٽ پُٽ نيورونز N0 ۽ N1 پاران ٺھيل آھن ٻه ان پٽ 0 ۽ 1 وصول ڪن ٿا. سرن جا مٿاھين چار ڊوائيس Synaptic ڪنيڪشن کي ان پٽ کان آئوٽ پُٽ تائين بيان ڪن ٿا، ۽ ھيٺيون چار سيل نيورون جي وچ ۾ بار بار ڪنيڪشن جي وضاحت ڪن ٿا.رنگين RRAMs HCS ۾ ساڄي پاسي ترتيب ڏنل ڊوائيسز جي نمائندگي ڪن ٿا: HCS ۾ ڊوائيسز ڪنيڪشن جي اجازت ڏين ٿا ۽ وزن جي نمائندگي ڪن ٿا، جڏهن ته LCS ۾ ڊوائيسز ان پٽ پلس کي بلاڪ ڪن ٿا ۽ ڪنيڪشن کي آئوٽ پُٽ سان بند ڪن ٿا.ب سرڪٽ جو ڊاگرام (a) اٺ RRAM ماڊل سان نيري رنگ ۾ نمايان ٿيل.سي ڊيلي لائينز ٺاهي رهيا آهن صرف ڊي پي آئي synapses ۽ LIF نيورسن جي متحرڪ استعمال ڪندي.سائي RRAM ڪافي تيز رفتار تي مقرر ڪئي وئي آهي ته ان پٽ جي دير Δt کان پوءِ آئوٽ پٽ تي خرابي پيدا ڪرڻ جي قابل ٿي.d وقت تي منحصر سگنلن جي هدايت جي غير حساس سي ڊي جي سڃاڻپ جو اسڪيمياتي مثال.ٻاھر نڪرندڙ نيورون 1، N1، ٿوري دير سان ان پٽ 0 ۽ 1 تي فائر ڪري ٿو.e Direction sensitive CD سرڪٽ، ھڪ سرڪٽ جيڪو معلوم ڪري ٿو جڏھن ان پٽ 1 انپٽ 0 وٽ اچي ٿو ۽ انپٽ 0 کان پوءِ اچي ٿو. سرڪٽ جو آئوٽ پٽ نيورون 1 (N1) جي نمائندگي ڪري ٿو.
دير واري لائن (شڪل 4c) صرف DPI synapses ۽ LIF نيورسن جي متحرڪ رويي کي استعمال ڪري ٿو Vin1 کان Vout1 تائين ان پٽ اسپيڪ کي ٻيهر پيدا ڪرڻ لاءِ Tdel کي دير ڪندي.Vin1 ۽ Vout1 سان ڳنڍيل صرف G3 RRAM HCS ۾ پروگرام ٿيل آهي، باقي RRAMs LCS ۾ پروگرام ٿيل آهن.G3 ڊيوائس کي 92.6 µs لاءِ پروگرام ڪيو ويو ته ان ڳالهه کي يقيني بڻائڻ لاءِ ته هر ان پٽ پلس آئوٽ پٽ نيورون جي ميمبرن وولٽيج کي ايتري حد تائين وڌائي ٿي جو حد تائين پهچي وڃي ۽ دير سان آئوٽ پٽ پلس پيدا ڪري.دير Tdel synaptic ۽ neural time constants پاران طئي ڪيو ويندو آهي.اتفاقي ڊيڪٽرز عارضي طور تي لاڳاپيل پر مقامي طور تي ورهايل ان پٽ سگنلن جي موجودگي کي ڳوليندا آهن.ھدايت جي غير حساس سي ڊي انفرادي انپٽس تي ڀاڙيندي آھي جيڪو ھڪڙي عام آئوٽ پُٽ نيورون ڏانھن بدلجي ٿو (شڪل 4d).ٻه RRAMs جيڪي Vin0 ۽ Vin1 کي Vout1، G2 ۽ G4 سان ڳنڍيندا آهن انهن کي ترتيب ڏني وئي آهي تيز وهڪري لاءِ.Vin0 ۽ Vin1 تي اسپائڪس جي هڪ ئي وقت ۾ اچڻ سان N1 نيورون جھلي جي وولٽيج کي حد کان مٿي وڌائي ٿي جيڪا آئوٽ اسپائڪ پيدا ڪرڻ جي ضرورت آهي.جيڪڏهن ٻه ان پٽ وقت جي لحاظ کان تمام گهڻو پري آهن، پهرين ان پٽ ذريعي جمع ٿيل جھلي جي وولٽيج تي چارج کي زوال جو وقت هوندو، جھلي جي امڪاني N1 کي حد تائين پهچڻ کان روڪيو.G1 ۽ G2 تقريبن 65 µs لاءِ پروگرام ڪيا ويا آهن، جيڪي يقيني بڻائين ٿا ته هڪ ان پٽ سرج جھلي جي وولٽيج کي ڪافي نه ٿو وڌائي ته جيئن آئوٽ پُٽ سرج ٿي سگهي.وقت ۽ خلا ۾ ورهايل واقعن جي وچ ۾ اتفاق جو پتو لڳائڻ هڪ بنيادي آپريشن آهي جيڪو سينسنگ ڪمن جي وسيع رينج ۾ استعمال ٿيندو آهي جهڙوڪ نظرياتي وهڪري جي بنياد تي رڪاوٽ کان بچڻ ۽ آواز جو ذريعو لوڪلائيزيشن.اهڙيء طرح، ڪمپيوٽنگ هدايت-حساس ۽ غير حساس سي ڊيز بصري ۽ آڊيو لوڪلائيزيشن سسٽم جي تعمير لاء هڪ بنيادي عمارت بلاڪ آهي.جيئن ته وقت جي مستقل جي خاصيتن مان ڏيکاريل آهي (ڏسو ضمني شڪل 2)، تجويز ڪيل سرڪٽ وقت جي ماپ جي چئن آرڊرن جي مناسب حد کي لاڳو ڪري ٿو.ان ڪري، اهو هڪ ئي وقت بصري ۽ آواز سسٽم جي گهرجن کي پورو ڪري سگهي ٿو.هدايت واري حساس سي ڊي هڪ سرڪٽ آهي جيڪو دال جي آمد جي فضائي ترتيب سان حساس آهي: ساڄي کان کاٻي ۽ ان جي برعڪس.اهو ڊروسوفلا بصري نظام جي بنيادي حرڪت جي ڳولا واري نيٽ ورڪ ۾ هڪ بنيادي بلڊنگ بلاڪ آهي، جيڪو حرڪت جي هدايتن کي ڳڻڻ ۽ collisions62 کي ڳولڻ لاء استعمال ڪيو ويندو آهي.هڪ طرفي حساس سي ڊي حاصل ڪرڻ لاءِ، ٻن ان پٽن کي ٻن مختلف نيورسن (N0, N1) ڏانهن هدايت ڪرڻ گهرجي ۽ انهن جي وچ ۾ هڪ طرفي ڪنيڪشن قائم ٿيڻ گهرجي (تصوير 4e).جڏهن پهريون ان پٽ موصول ٿئي ٿو، NO رد عمل ظاهر ڪري ٿو وولٽيج کي وڌائي پنهنجي جھلي ۾ حد جي قيمت کان مٿي ۽ هڪ اضافو موڪلڻ سان.هي آئوٽ ايونٽ، موڙ ۾، سائي ۾ نمايان ٿيل هدايتي ڪنيڪشن جي مهرباني N1 کي باهه ڏئي ٿو.جيڪڏهن هڪ ان پٽ ايونٽ Vin1 اچي ٿو ۽ N1 کي توانائي ڏئي ٿو جڏهن ته ان جي جھلي جي وولٽيج اڃا وڌيڪ آهي، N1 هڪ آئوٽ ايونٽ پيدا ڪري ٿو جيڪو ظاهر ڪري ٿو ته هڪ ميچ ٻن ان پٽن جي وچ ۾ مليو آهي.هدايتي ڪنيڪشن N1 کي صرف ان صورت ۾ ٻاھر نڪرڻ جي اجازت ڏين ٿا جڏھن ان پٽ 1 ان پٽ 0 کان پوءِ اچي. G0، G3 ۽ G7 ترتيب ڏنل 73.5 µS، 67.3 µS، ۽ 40.2 µS تي پروگرام ٿيل آھن، ان کي يقيني بڻائي ٿو ته ان پٽ Vin0 تي ھڪڙي اسپيڪ دير جو سبب بڻجندي آھي. آئوٽ اسپائڪ، جڏهن ته N1 جي جھلي جي صلاحيت صرف حد تائين پهچندي آهي جڏهن ٻئي ان پٽ برسٽ مطابقت پذير ٿين ٿا..
متغير ماڊل نيورومورفڪ سسٽم 63,64,65 ۾ عيب جو هڪ ذريعو آهي.هي نيورسن ۽ synapses جي heterogeneous رويي جي ڪري ٿي.اهڙن نقصانن جي مثالن ۾ شامل آهن 30٪ (معني معياري انحراف) ان پٽ جي حاصلات ۾ تبديلي، وقت جي مسلسل، ۽ ريفريٽري مدت، نالي لاءِ پر ڪجھ (طريقي ڏسو).اهو مسئلو اڃا به وڌيڪ واضح ٿئي ٿو جڏهن هڪ کان وڌيڪ نيورل سرڪٽس پاڻ ۾ ڳنڍيل آهن، جهڙوڪ هڪ واقفيت-حساس سي ڊي ٻن نيورونن تي مشتمل آهي.صحيح طريقي سان ڪم ڪرڻ لاءِ، ٻن نيورسن جي حاصلات ۽ زوال واري وقت جو تسلسل جيترو ممڪن ٿي سگهي ساڳيو هجڻ گهرجي.مثال طور، ان پٽ جي حاصلات ۾ هڪ وڏو فرق سبب ٿي سگهي ٿو هڪ نيورون هڪ ان پٽ پلس تي وڌيڪ رد عمل ڪري ٿو جڏهن ته ٻيو نيورون بمشکل جوابدار آهي.انجير تي.شڪل 5a ڏيکاري ٿو ته بي ترتيب طور تي چونڊيل نيورسن ساڳئي ان پٽ پلس کي مختلف طور تي جواب ڏين ٿا.هي اعصابي تبديلي لاڳاپيل آهي، مثال طور، هدايت جي حساس سي ڊي جي ڪم لاء.تصوير ۾ ڏيکاريل اسڪيم ۾.5b، سي، نيورون 1 جو ان پٽ حاصل نيورون 0 جي ڀيٽ ۾ تمام گهڻو آهي. اهڙيء طرح، نيورون 0 کي حد تائين پهچڻ لاء ٽن ان پٽ پلس (1 جي بدران) جي ضرورت آهي، ۽ نيورون 1، توقع جي مطابق، ٻن ان پٽ واقعن جي ضرورت آهي.اسپيڪ ٽائيم تي منحصر بايوميميٽڪ پلاسٽيٽيٽي (STDP) کي لاڳو ڪرڻ هڪ ممڪن طريقو آهي جيڪو سسٽم جي ڪارڪردگي تي غلط ۽ سست اعصابي ۽ synaptic سرڪٽ جي اثر کي گھٽائڻ 43.هتي اسان تجويز ڪريون ٿا ته مزاحمتي ياداشت جي پلاسٽڪ رويي کي استعمال ڪرڻ جي طور تي نيورل ان پٽ جي واڌ کي متاثر ڪرڻ ۽ نيورومورفڪ سرڪٽس ۾ تبديلي جي اثرات کي گهٽائڻ.جيئن تصوير ۾ ڏيکاريل آهي.4e، RRAM synaptic ڪاميٽي سان لاڳاپيل ڪارڪردگي جي سطح مؤثر طريقي سان لاڳاپيل اعصاب جھلي وولٹیج ردعمل کي ماڊل ڪيو.اسان استعمال ڪريون ٿا هڪ تکراري RRAM پروگرامنگ حڪمت عملي.ڏنل ان پٽ لاءِ، Synaptic وزنن جي conductance values ​​reprogrammed آهن جيستائين سرڪٽ جي ٽارگيٽ رويي کي حاصل ڪيو وڃي (طريقي ڏسو).
هڪ ئي ان پٽ پلس تي نو بي ترتيب ٿيل انفرادي نيورسن جي ردعمل جي تجرباتي ماپ.جواب مختلف آبادي ۾ مختلف آهي، ان پٽ جي حاصلات ۽ وقت کي مسلسل متاثر ڪري ٿو.b نيورسن جي اثر جي تجرباتي ماپون نيورسن جي تبديليءَ تي اثر انداز ٿيندڙ هدايت-حساس سي ڊي.ٻه طرفي حساس سي ڊي آئوٽ نيورسن نيورون کان نيورون جي تبديليءَ جي ڪري انپٽ حوصلا افزائي لاءِ مختلف جواب ڏين ٿا.نيوران 0 کي نيورون 1 جي ڀيٽ ۾ گھٽ ان پٽ حاصل آھي، تنھنڪري ان کي ٽي ان پٽ پلس (1 جي بدران) لڳن ٿيون.جيئن توقع ڪئي وئي، نيورون 1 حد تائين پهچي ٿو ٻن ان پٽ واقعن سان.جيڪڏهن ان پٽ 1 اچي ٿو Δt = 50 µs کان پوءِ نيورون 0 فائر، سي ڊي خاموش رهي ٿي ڇاڪاڻ ته Δt نيورون 1 (اٽڪل 22 µs) جي مستقل وقت کان وڌيڪ آهي.c Δt = 20 µs پاران گھٽجي ويو آهي، انهي ڪري ان پٽ 1 چوٽيون جڏهن نيورون 1 جي فائرنگ اڃا به وڌيڪ آهي، نتيجي ۾ ٻه ان پٽ واقعن جي هڪ ئي وقت ۾ ڳولڻ جي نتيجي ۾.
آئي ٽي ڊي جي حساب ڪتاب جي ڪالمن ۾ استعمال ٿيل ٻه عنصر دير واري لائن ۽ هدايت جي غير حساس سي ڊي آهن.ٻئي سرڪٽ کي سٺي اعتراض جي پوزيشن جي ڪارڪردگي کي يقيني بڻائڻ لاءِ صحيح حساب ڪتاب جي ضرورت آهي.دير واري لڪير کي ان پٽ جي چوٽي (Fig. 6a) جو صحيح طور تي دير سان ورزن پهچائڻ گهرجي، ۽ سي ڊي کي صرف تڏهن چالو ڪيو وڃي جڏهن ان پٽ ٽارگيٽ جي سڃاڻپ جي حد ۾ اچي.دير واري لائن لاءِ، ان پٽ ڪنيڪشن جا Synaptic وزن (Fig. 4a ۾ G3) ٻيهر پروگرام ڪيا ويا جيستائين حدف جي دير حاصل ڪئي وئي.پروگرام کي روڪڻ لاءِ حدف جي دير جي چوڌاري هڪ رواداري مقرر ڪريو: رواداري جيتري ننڍي هوندي، اوترو ئي وڌيڪ ڏکيو هوندو آهي ڪاميابيءَ سان دير واري لائن کي سيٽ ڪرڻ.انجير تي.شڪل 6b ڏيکاري ٿو دير جي لائن جي حساب ڪتاب جي عمل جا نتيجا: اهو ڏسي سگھجي ٿو ته تجويز ڪيل اسڪيم بلڪل مهيا ڪري سگھي ٿي تمام دير سان ٺاھڻ واري اسڪيم ۾ گھربل (10 کان 300 μs تائين).calibration iterations جو وڌ ۾ وڌ تعداد calibration جي عمل جي معيار کي متاثر ڪري ٿو: 200 iterations غلطي کي گھٽائي سگھي ٿو 5٪ کان گھٽ.ھڪڙي حساب ڪتاب جي تکرار ھڪڙي RRAM سيل جي ھڪڙي سيٽ / ري سيٽ آپريشن سان ملندو آھي.ٽيوننگ عمل سي ڊي ماڊل جي فوري طور تي ويجهي واقعي جي سڃاڻپ جي درستگي کي بهتر ڪرڻ لاء پڻ اهم آهي.95٪ کان مٿي (شڪل 6c ۾ نيري لڪير) هڪ حقيقي مثبت شرح (يعني واقعن جي شرح صحيح طور تي لاڳاپيل طور تي سڃاتل) حاصل ڪرڻ لاءِ ڏهه حساب ڪتاب جي ورڇ ڪئي.جڏهن ته، ٽيوننگ عمل غلط مثبت واقعن تي اثر انداز نه ڪيو (يعني، واقعن جي تعدد جيڪي غلط طور تي لاڳاپيل طور تي سڃاڻپ ڪيا ويا).هڪ ٻيو طريقو جيڪو حياتياتي نظامن ۾ ڏٺو ويو آهي وقت جي پابندين تي ضابطو آڻڻ لاءِ تيزيءَ سان چالو ٿيندڙ رستا رستا بيڪار آهن (يعني هڪ ئي شئي جون ڪيتريون ئي ڪاپيون ڏنل ڪم کي انجام ڏيڻ لاءِ استعمال ڪيون وينديون آهن).حياتيات 66 کان متاثر ٿي، اسان هر سي ڊي ماڊل ۾ ڪيترن ئي سي ڊي سرڪٽ کي ٻن دير واري لائينن جي وچ ۾ رکيا آهن ته جيئن غلط مثبت اثر کي گھٽايو وڃي.جيئن تصوير ۾ ڏيکاريل آهي.6c (سائي لڪير)، هر سي ڊي ماڊل ۾ ٽي سي ڊي عناصر رکڻ سان غلط الارم جي شرح گھٽائي سگھي ٿي 10-2 کان گھٽ.
دير واري لائن سرڪٽ تي نيورونل متغير جو اثر.ب دير واري لائن سرڪٽ کي وڏي دير تائين ماپ ڪري سگھجي ٿو لاڳاپيل LIF نيورسن ۽ DPI synapses جي وقت جي تسلسل کي مقرر ڪندي وڏي قدرن تي.RRAM calibration جي طريقيڪار جي ورهاڱي جي تعداد کي وڌائڻ ممڪن ٿي سگھي ٿو ته خاص طور تي ھدف جي دير جي درستگي کي بهتر بڻائي: 200 ورجائي غلطي کي 5٪ کان گھٽ گھٽائي ڇڏيو.ھڪڙو تکرار ھڪڙي RRAM سيل تي SET / RESET آپريشن سان ملندو آھي.c Jeffress ماڊل ۾ هر سي ڊي ماڊل N متوازي سي ڊي عناصر استعمال ڪندي لاڳو ڪري سگھجي ٿو سسٽم جي ناڪامي جي حوالي سان وڌيڪ لچڪ لاءِ.d وڌيڪ RRAM calibration iterations سچي مثبت شرح (نيري لڪير) کي وڌائي ٿو، جڏهن ته غلط مثبت شرح جي تعداد کان آزاد آهي (گرين لائين).وڌيڪ سي ڊي عناصر کي متوازي ۾ رکڻ سي ڊي ماڊل ميچز جي غلط سڃاڻپ کان بچي ٿو.
اسان ھاڻي PMUT سينسر، سي ڊي، ۽ ڊيلي لائين سرڪٽس جي صوتياتي ملڪيتن جي ماپن کي استعمال ڪندي شڪل 2 ۾ ڏيکاريل آخر کان آخر تائين مربوط آبجیکٹ لوڪلائيزيشن سسٽم جي ڪارڪردگي ۽ بجلي جي استعمال جو جائزو وٺون ٿا جيڪي نيورومورفڪ ڪمپيوٽنگ گراف ٺاھين ٿا.جيفريس ماڊل (Fig. 1a).جيئن ته نيورومورفڪ ڪمپيوٽنگ گراف لاءِ، سي ڊي ماڊلز جو تعداد جيترو وڌيڪ هوندو، اوترو ئي بهتر ڪوئلي ريزوليوشن، پر ان سان گڏ سسٽم جي توانائي به وڌيڪ هوندي (تصوير 7a).هڪ سمجهوتو پوري نظام جي درستگي سان انفرادي اجزاء (pMUT سينسر، نيورسن، ۽ synaptic سرڪٽس) جي درستگي سان مقابلو ڪري سگهجي ٿو.دير واري لڪير جو ريزوليوشن سميليٽ ٿيل synapses ۽ neurons جي وقت جي تسلسل تائين محدود آهي، جيڪو اسان جي اسڪيم ۾ 10 µs کان وڌيڪ آهي، جيڪو 4° جي ڪوئلي ريزوليوشن سان ملندو آهي (طريقي ڏسو).CMOS ٽيڪنالاجي سان وڌيڪ ترقي يافته نوڊس کي اجازت ڏين ٿا نيورل ۽ سنيپٽڪ سرڪٽ جي ڊيزائن کي گهٽ وقت جي مستقل سان، نتيجي ۾ دير واري لائن عناصر جي اعلي درستگي.تنهن هوندي، اسان جي سسٽم ۾، درستي محدود آهي غلطي pMUT کان ڪنواري پوزيشن جو اندازو لڳائڻ ۾، يعني 10° (نيري افقي ليڪ تصوير 7a ۾).اسان سي ڊي ماڊلز جو تعداد 40 تي مقرر ڪيو، جيڪو اٽڪل 4° جي زاويي ريزوليوشن سان ملندڙ جلندڙ آهي، يعني، ڪمپيوٽيشنل گراف جي ڪوئلي جي درستگي (تصوير 7a ۾ هلڪو نيري افقي ليڪ).سسٽم جي سطح تي، هي 4 ° جو هڪ ريزوليوشن ۽ 10 ° جي درستگي ڏئي ٿو شين جي لاءِ 50 سينٽي ميٽر جي سامهون سينسر سسٽم.هي قدر ريف ۾ رپورٽ ڪيل نيورومورفڪ آواز لوڪلائيزيشن سسٽم جي مقابلي ۾ آهي.67. تجويز ڪيل سسٽم جو اسٽيٽ آف دي آرٽ سان مقابلو ضمني جدول 1 ۾ ڳولهي سگھجي ٿو. اضافي pMUTs شامل ڪرڻ، صوتي سگنل جي سطح کي وڌائڻ، ۽ اليڪٽرانڪ شور کي گھٽائڻ ممڪن طريقا آھن لوڪلائيزيشن جي درستگي کي وڌيڪ بھتر ڪرڻ لاءِ.) اندازي مطابق 9.7.nz.55. ڏنل 40 CD يونٽن کي ڪمپيوٽيشنل گراف تي، SPICE سموليشن انرجي في آپريشن (يعني آبجیکٹ پوزيشننگ انرجي) جو اندازو لڳايو 21.6 nJ.نيورومورفڪ سسٽم تڏهن ئي چالو ٿئي ٿو جڏهن ڪو انپٽ ايونٽ اچي، يعني جڏهن ڪو صوتي لهر ڪنهن pMUT رسيور تائين پهچندو آهي ۽ پتو لڳائڻ واري حد کان وڌي ويندو آهي، ٻي صورت ۾ اهو غير فعال رهندو آهي.هي غير ضروري بجلي جي استعمال کان بچي ٿو جڏهن ڪو ان پٽ سگنل نه آهي.100 Hz جي لوڪلائيزيشن آپريشن جي فريڪوئنسي تي غور ڪندي ۽ 300 µs في آپريشن (وڌ کان وڌ ممڪن ITD) جي چالو ڪرڻ واري مدت، نيورومورفڪ ڪمپيوٽنگ گراف جي بجلي واپرائڻ 61.7 nW آهي.نيورومورفڪ پري پروسيسنگ سان هر pMUT وصول ڪندڙ تي لاڳو ٿئي ٿو، سڄي سسٽم جي بجلي واپرائڻ 81.6 nW تائين پهچي ٿو.روايتي هارڊويئر جي مقابلي ۾ تجويز ڪيل نيورومورفڪ طريقه ڪار جي توانائي جي ڪارڪردگي کي سمجهڻ لاءِ، اسان هن نمبر کي انرجي سان ڀيٽيو آهي جيڪو ساڳئي ڪم کي جديد گهٽ پاور مائڪرو ڪنٽرولر تي يا ته نيورومورفڪ يا روايتي بيمفارمنگ 68 اسڪل استعمال ڪندي انجام ڏيڻ لاءِ گهربل آهي.نيورومورفڪ طريقه هڪ اينالاگ کان ڊجيٽل ڪنورٽر (ADC) اسٽيج تي غور ڪري ٿو، بعد ۾ هڪ بينڊ-پاس فلٽر ۽ هڪ لفافي ڪڍڻ وارو مرحلو (ٽيگر-ڪيزر طريقو).آخرڪار، هڪ حد آپريشن ڪيو ويندو آهي ToF ڪڍڻ لاء.اسان ITD جي حساب ڪتاب کي ختم ڪري ڇڏيو آهي ToF جي بنياد تي ۽ اندازي مطابق ڪنگائي واري پوزيشن ۾ تبديلي ڇو ته اهو هر ماپ لاءِ هڪ ڀيرو ٿئي ٿو (طريقي ڏسو).ٻنهي چينلن تي 250 kHz جي نموني جي شرح (pMUT رسيور)، 18 بينڊ پاس فلٽر آپريشن، 3 لفافي ڪڍڻ جا عمل، ۽ 1 حد جي آپريشن في نموني، ڪل پاور واپرائڻ جو اندازو لڳايو ويو آهي 245 مائڪرو واٽس.اهو استعمال ڪري ٿو مائڪرو ڪنٽرولر جي گھٽ-پاور موڊ69، جيڪو ان وقت ڦري ٿو جڏهن الورورٿمس عمل نه ڪري رهيا آهن، جيڪو 10.8 µW تائين بجلي جي استعمال کي گھٽائي ٿو.ريفرنس ۾ تجويز ڪيل بيمفارمنگ سگنل پروسيسنگ حل جي طاقت جو استعمال.31، 5 pMUT وصول ڪندڙن سان ۽ 11 بيم هڪجهڙائي سان ورهايل azimuth جهاز ۾ [-50°, +50°]، 11.71 ميگاواٽ آهي (تفصيل لاءِ طريقا سيڪشن ڏسو).ان کان علاوه، اسان هڪ FPGA47-based Time Difference Encoder (TDE) جي بجلي واپرائڻ جي رپورٽ ڪريون ٿا 1.5 ميگاواٽ جو اندازي مطابق جيفريس ماڊل جي متبادل طور اعتراض لوڪلائيزيشن لاءِ.انهن تخميني جي بنياد تي، تجويز ڪيل نيورومورفڪ طريقي سان طاقت جي استعمال کي گھٽائي ٿو پنجن آرڊرن جي شدت سان مائڪرو ڪنٽرولر جي مقابلي ۾ ڪلاسيڪل بيمفارمنگ ٽيڪنالاجي استعمال ڪندي اعتراض لوڪلائيزيشن عملن لاءِ.هڪ کلاسک مائڪرو ڪنٽرولر تي سگنل پروسيسنگ لاءِ نيورومورفڪ طريقي کي اپنائڻ سان بجلي جو استعمال گھٽجي ٿو اٽڪل ٻن آرڊرن جي شدت سان.تجويز ڪيل سسٽم جي اثرائتي وضاحت ڪري سگهجي ٿي هڪ غير مطابقت واري مزاحمتي-ميموري اينالاگ سرڪٽ جي ميلاپ سان جيڪو ميموري ۾ حسابن کي انجام ڏيڻ جي قابل آهي ۽ سگنلن کي سمجهڻ لاءِ گهربل اينالاگ کان ڊجيٽل ڪنورشن جي کوٽ.
سي ڊي ماڊلز جي تعداد جي بنياد تي مڪانيزيشن آپريشن جي ڪوئلي ريزوليوشن (نيرو) ۽ بجلي جو استعمال (سائي).ڳاڙهو نيرو افقي بار PMUT جي ڪوئلي جي درستگي جي نمائندگي ڪري ٿو ۽ هلڪو نيرو افقي بار نيورومورفڪ ڪمپيوٽيشنل گراف جي ڪوئلي جي درستگي جي نمائندگي ڪري ٿو.b تجويز ڪيل نظام جو پاور واپرائڻ ۽ ان جي مقابلي ۾ ٻن بحث ڪيل مائڪرو ڪنٽرولر پليپشنز ۽ ٽائم ڊيفرنس انڪوڊر (TDE) 47 FPGA جي ڊجيٽل عمل درآمد.
ٽارگيٽ لوڪلائيزيشن سسٽم جي بجلي جي استعمال کي گهٽائڻ لاءِ، اسان تصور ڪيو، ڊزائين ڪيو ۽ لاڳو ڪيو هڪ موثر، واقعي تي هلندڙ RRAM-بنياد نيورومورفڪ سرڪٽ جيڪو بلٽ ان سينسرز پاران تيار ڪيل سگنل جي معلومات کي پروسيس ڪري ٿو حقيقي طور تي ٽارگيٽ اعتراض جي پوزيشن کي ڳڻڻ لاءِ. وقت..جڏهن ته روايتي پروسيسنگ طريقا لڳاتار معلوم ٿيل سگنلن جو نمونو ڪندا آهن ۽ ڪارآمد معلومات ڪڍڻ لاءِ حساب ڪتاب ڪندا آهن، تجويز ڪيل نيورومورفڪ حل حسابن کي هم وقت سازي سان انجام ڏئي ٿو جيئن مفيد معلومات اچي ٿي، نظام جي طاقت جي ڪارڪردگيءَ کي وڌ ۾ وڌ پنجن حڪمن جي ڪري.ان کان علاوه، اسان RRAM جي بنياد تي نيورومورفڪ سرڪٽ جي لچڪدار کي اجاگر ڪيو.RRAM جي صلاحيت غير مستحڪم انداز ۾ چالکائي کي تبديل ڪرڻ (پلاسٽڪيت) الٽرا لو پاور اينالاگ ڊي پي آئي جي synaptic ۽ نيورل سرڪٽس جي موروثي تبديليءَ جي تلافي ڪري ٿي.هي هن RRAM تي ٻڌل سرڪٽ کي ورڇيل ۽ طاقتور بڻائي ٿو.اسان جو مقصد سگنلن مان پيچيده افعال يا نمونن کي ڪڍڻ نه آهي، پر حقيقي وقت ۾ شين کي مقامي ڪرڻ آهي.اسان جو سسٽم پڻ موثر طريقي سان سگنل کي دٻائي سگھي ٿو ۽ آخرڪار ان کي وڌيڪ پروسيسنگ مرحلن ڏانهن موڪلي سگھي ٿو وڌيڪ پيچيده فيصلا ڪرڻ لاءِ.لوڪلائيزيشن ايپليڪيشنن جي حوالي سان، اسان جي نيورومورفڪ پري پروسيسنگ قدم شين جي جڳھ بابت معلومات مهيا ڪري سگھن ٿا.هي معلومات استعمال ڪري سگهجي ٿي، مثال طور، حرڪت جي ڳولا يا اشارو جي سڃاڻپ لاءِ.اسان الٽرا لو پاور سينسرز کي گڏ ڪرڻ جي اهميت تي زور ڏيون ٿا جهڙوڪ pMUTs الٽرا لو پاور اليڪٽرانڪس سان.ان لاءِ، نيورومورفڪ طريقه ڪار اهم ٿي چڪا آهن جيئن اهي اسان کي حياتياتي طور تي متاثر ٿيل ڪمپيوٽيشنل طريقن جهڙوڪ جيفريس ماڊل جي نئين سرڪٽ تي عمل درآمد ڪرڻ جي هدايت ڪن ٿا.سينسر فيوزن ايپليڪيشنن جي حوالي سان، اسان جي سسٽم کي ڪيترن ئي مختلف واقعن تي ٻڌل سينسر سان گڏ ڪري سگهجي ٿو وڌيڪ صحيح معلومات حاصل ڪرڻ لاء.جيتوڻيڪ اُلو اونداهي ۾ شڪار ڳولڻ ۾ شاندار هوندا آهن، پر انهن جون اکيون شاندار هونديون آهن ۽ اهي 70 شڪار کي پڪڙڻ کان اڳ گڏيل ٻڌڻ ۽ بصري ڳولا ڪندا آهن.جڏهن ڪو خاص آڊيٽري نيورون فائر ڪندو آهي، ته اُول کي اها معلومات ملي ٿي جنهن کي اهو طئي ڪرڻ جي ضرورت آهي ته ڪهڙي طرف کان ان جي بصري ڳولا شروع ڪئي وڃي، اهڙيءَ طرح ان جو ڌيان بصري منظر جي هڪ ننڍڙي حصي تي آهي.بصري سينسر جو هڪ ميلاپ (DVS ڪئميرا) ۽ هڪ تجويز ڪيل ٻڌڻ سينسر (PMUT تي ٻڌل) مستقبل جي خودمختيار ايجنٽ جي ترقي لاء ڳولڻ گهرجي.
pMUT سينسر هڪ PCB تي واقع آهي ٻن رسيوررز سان لڳ ڀڳ 10 سينٽي جي فاصلي تي، ۽ ٽرانسميٽر وصول ڪندڙن جي وچ ۾ واقع آهي.ھن ڪم ۾، ھر جھلي ھڪ معطل ٿيل بيمورف ڍانچي آھي جنھن ۾ پيزو اليڪٽرڪ ايلومينيم نائٽرائڊ (AlN) 800 nm ٿلهي وارين ٻن تہن تي مشتمل ھوندو آھي، جيڪو molybdenum (Mo) 200 nm جي ٽن تہن جي وچ ۾ ٿلهو ۽ 200 nm ٿورڙي پرت سان ڍڪيل ھوندو آھي.مٿيون پاسو ڪرڻ واري SiN پرت جيئن بيان ڪيل حوالي سان.71. اندرين ۽ ٻاهرئين اليڪٽروڊس کي مولائبڊينم جي هيٺئين ۽ مٿئين سطح تي لاڳو ڪيو ويندو آهي، جڏهن ته وچين مولبيڊينم اليڪٽرروڊ کي بي ترتيب ۽ زمين جي طور تي استعمال ڪيو ويندو آهي، جنهن جي نتيجي ۾ اليڪٽروڊس جي چئن جوڙن سان هڪ جھلي پيدا ٿيندي آهي.
هي فن تعمير هڪ عام جھلي جي خرابي جي استعمال جي اجازت ڏئي ٿو، جنهن جي نتيجي ۾ بهتر منتقلي ۽ حساسيت حاصل ڪري ٿي.اهڙي pMUT عام طور تي 700 nm/V جي حوصلي واري حساسيت کي هڪ ايمٽر جي طور تي ظاهر ڪري ٿو، 270 Pa/V جي سطح جو دٻاء فراهم ڪري ٿو.وصول ڪندڙ جي طور تي، هڪ pMUT فلم 15 nA/Pa جي هڪ شارٽ سرڪٽ جي حساسيت کي ظاهر ڪري ٿي، جيڪو سڌي طرح AlN جي piezoelectric coefficient سان لاڳاپيل آهي.AlN پرت ۾ وولٹیج جي ٽيڪنيڪل variability گونج جي تعدد ۾ تبديلي جي ڪري ٿي، جيڪا pMUT تي DC تعصب لاڳو ڪندي معاوضي ڪري سگهجي ٿي.ڊي سي حساسيت 0.5 kHz/V تي ماپي وئي.صوتي خصوصيت لاء، هڪ مائڪروفون استعمال ڪيو ويندو آهي pMUT جي سامهون.
گونج جي نبض کي ماپڻ لاءِ، اسان هڪ مستطيل پليٽ رکي جيڪا اٽڪل 50 cm2 جي ايراضيءَ سان pMUT جي سامهون رکي ٿي ته جيئن خارج ٿيل آواز جي لهرن کي ظاهر ڪري.ٻنهي پليٽن جي وچ ۾ فاصلو ۽ pMUT جهاز جي زاويه کي خاص هولڊر استعمال ڪندي ڪنٽرول ڪيو وڃي ٿو.هڪ Tectronix CPX400DP وولٹیج ماخذ ٽن pMUT جھلين کي تعصب ڪري ٿو، گونج جي فريڪئنسي کي 111.9 kHz31 تي ٽيون ڪري ٿو، جڏهن ته ٽرانسميٽر هڪ Tectronix AFG 3102 پلس جنريٽر ذريعي هلائي رهيا آهن گونج فريڪوئنسي (111.9 kHze) ۽ 111.9 kHz.هر pMUT رسيور جي چار آئوٽ پٽ بندرگاهن مان پڙهيل وهندڙ وولٽيجز ۾ تبديل ڪيا ويا آهن هڪ خاص فرق واري ڪرنٽ ۽ وولٽيج آرڪيٽيڪچر استعمال ڪندي، ۽ نتيجو سگنل اسپيڪٽرم ڊيٽا حاصل ڪرڻ واري نظام طرفان ڊجيٽل ڪيا ويا آهن.معلوم ڪرڻ جي حد مختلف حالتن جي تحت pMUT سگنل حاصل ڪرڻ سان منسوب ڪئي وئي: اسان ريفلڪٽر کي مختلف فاصلن تي منتقل ڪيو [30, 40, 50, 60, 80, 100] سينٽ ۽ تبديل ڪيو pMUT سپورٽ زاويه ([0, 20, 40] o ) شڪل 2b ڏيکاري ٿو عارضي ITD جو پتو لڳائڻ واري قرارداد درجي ۾ لاڳاپيل ڪوئلي پوزيشن تي منحصر ڪري ٿو.
هي آرٽيڪل استعمال ڪري ٿو ٻه مختلف آف دي شيلف RRAM سرڪٽس.پهريون 16,384 (16,000) ڊوائيسز (128 × 128 ڊوائيسز) جو هڪ صف آهي 1T1R ترتيب ۾ هڪ ٽرانزيٽر ۽ هڪ رزسٽر سان.ٻيو چپ نيورومورفڪ پليٽ فارم آهي جيڪو تصوير 4a ۾ ڏيکاريل آهي.RRAM سيل هڪ 5 nm ٿلهي HfO2 فلم تي مشتمل آهي جيڪو هڪ TiN/HfO2/Ti/TiN اسٽيڪ ۾ شامل آهي.RRAM اسٽيڪ معياري 130nm CMOS پروسيس جي پٺئين لائن (BEOL) ۾ ضم ٿيل آهي.RRAM تي ٻڌل نيورومورفڪ سرڪٽس سڀني اينالاگ اليڪٽرڪ سسٽم لاءِ هڪ ڊيزائن چئلينج پيش ڪري ٿو جنهن ۾ RRAM ڊوائيسز روايتي CMOS ٽيڪنالاجي سان گڏ آهن.خاص طور تي، RRAM ڊوائيس جي ڪنيڪشن اسٽيٽ کي پڙهڻ گهرجي ۽ سسٽم لاء فنڪشن متغير طور استعمال ڪيو وڃي.انهي جي پڇاڙيء ۾، هڪ سرڪٽ ٺهيل، ٺاهيل ۽ آزمائشي ڪئي وئي جيڪا ڊوائيس مان موجوده کي پڙهي ٿي جڏهن هڪ ان پٽ پلس وصول ٿئي ٿي ۽ هن ڪرنٽ کي استعمال ڪري ٿو هڪ فرق واري جوڙي انٽيگريٽر (DPI) Synapse جي جواب کي وزن ڏيڻ لاءِ.ھي سرڪٽ تصوير 3a ۾ ڏيکاريو ويو آھي، جيڪو تصوير 4a ۾ نيورومورفڪ پليٽ فارم جي بنيادي بلڊنگ بلاڪ جي نمائندگي ڪري ٿو.هڪ ان پٽ پلس 1T1R ڊيوائس جي دروازي کي چالو ڪري ٿي، هڪ ڪرنٽ کي آر آر ايم ذريعي ڊيوائس جي ڪنڊڪٽنس جي تناسب سان آڻيندي (Iweight = G(Vtop - Vx)).آپريشنل ايمپليفائر (op-amp) سرڪٽ جي inverting ان پٽ ۾ مسلسل DC تعصب وولٹیج Vtop آهي.op-amp جي منفي موٽ مهيا ڪندي Vx = Vtop مهيا ڪندي M1 مان برابر موجوده مهيا ڪندي.ڊوائيس مان حاصل ڪيل موجوده Iweight DPI synapse ۾ انجيل ڪئي وئي آهي.هڪ مضبوط موجوده نتيجو وڌيڪ depolarization جي نتيجي ۾ ٿيندو، تنهنڪري RRAM conductance مؤثر طور تي synaptic وزن لاڳو ڪري ٿو.هي exponential synaptic ڪرنٽ ليڪي انٽيگريشن اينڊ ايڪسائيٽيشن (LIF) نيورسن جي جھلي ڪيپيسيٽر ذريعي داخل ڪيو ويندو آهي، جتي اهو وولٽيج طور ضم ٿيل هوندو آهي.جيڪڏهن جھلي جي حد جي وولٹیج (انورٽر جي سوئچنگ وولٹیج) کي ختم ڪيو وڃي ٿو، نيورون جو ٻاھر نڪرڻ وارو حصو چالو ٿي ويندو آھي، ھڪڙو آئوٽ اسپائڪ پيدا ڪري ٿو.هي نبض واپس اچي ٿي ۽ نيورون جي جھلي جي ڪيپيسيٽر کي زمين ڏانهن ڇڪي ٿي، جنهن جي ڪري اهو خارج ٿئي ٿو.هن سرڪٽ کي پوءِ پلس ايڪسپنڊر سان پورو ڪيو ويندو آهي (تصوير 3a ۾ نه ڏيکاريل آهي)، جيڪو LIF نيورون جي آئوٽ پٽ نبض کي ٽارگيٽ پلس جي چوٽي تائين شڪل ڏئي ٿو.ملٽي پلڪسرز پڻ هر لڪير ۾ ٺاهيا ويا آهن، وولٹیج کي RRAM ڊوائيس جي مٿين ۽ هيٺئين اليڪٽروڊس تي لاڳو ڪرڻ جي اجازت ڏئي ٿي.
برقي جاچ ۾ اينالاگ سرڪٽس جي متحرڪ رويي جو تجزيو ۽ رڪارڊ شامل آهي، انهي سان گڏ پروگرامنگ ۽ RRAM ڊوائيسز پڙهڻ.ٻنهي مرحلن کي خاص اوزار جي ضرورت آهي، جن مان سڀئي هڪ ئي وقت سينسر بورڊ سان ڳنڍيل آهن.نيورومورفڪ سرڪٽس ۾ RRAM ڊوائيسز تائين رسائي ٻاهرين اوزارن مان ملٽي پلڪسر (MUX) ذريعي ڪئي ويندي آهي.MUX 1T1R سيل کي باقي سرڪٽي کان الڳ ڪري ٿو جنهن سان اهو تعلق رکي ٿو، ڊوائيس کي پڙهڻ ۽ / يا پروگرام ڪرڻ جي اجازت ڏئي ٿي.RRAM ڊوائيسز کي پروگرام ڪرڻ ۽ پڙهڻ لاءِ، ڪيٿلي 4200 SCS مشين استعمال ڪئي ويندي آهي Arduino microcontroller سان گڏ: پهرين صحيح نبض جي نسل ۽ موجوده پڙهڻ لاءِ، ۽ ٻيو ميموري صف ۾ انفرادي 1T1R عناصر تائين جلدي رسائي لاءِ.پهريون آپريشن RRAM ڊوائيس ٺاهڻ آهي.سيلز هڪ هڪ ڪري چونڊيا ويا آهن ۽ هڪ مثبت وولٹیج مٿين ۽ هيٺيان اليڪٽرروڊس جي وچ ۾ لاڳو ڪيو ويندو آهي.انهي صورت ۾، موجوده ٽينڪ مائڪرو ايمپيرس جي ترتيب تائين محدود آهي ڇاڪاڻ ته سلیکٹر ٽرانزسٽر کي لاڳاپيل دروازي جي وولٹیج جي فراهمي جي ڪري.RRAM سيل وري ترتيب سان RESET ۽ SET عملن کي استعمال ڪندي گهٽ conductive رياست (LCS) ۽ هڪ اعلي conductive رياست (HCS) جي وچ ۾ چڪر ڪري سگهي ٿو.SET آپريشن ڪيو ويندو آهي مستطيل وولٽيج پلس کي لاڳو ڪرڻ سان 1 μs جي مدي سان ۽ 2.0-2.5 V جي چوٽي وولٽيج کي اپر اليڪٽروڊ تائين، ۽ ساڳئي شڪل جي هڪ هم وقت ساز پلس کي 0.9-1.3 V جي چوٽي وولٽيج سان. چونڊيندڙ ٽرانزسٽر جو دروازو.اهي قيمتون 20-150 µs جي وقفن تي RRAM چالڪ کي ماڊل ڪرڻ جي اجازت ڏين ٿيون.RESET لاءِ، 1 µs ويڪر، 3 V جي چوٽي پلس سيل جي هيٺئين اليڪٽرروڊ (بٽ لائين) تي لاڳو ڪئي ويندي آهي جڏهن گيٽ وولٽيج 2.5-3.0 V جي حد ۾ هوندو آهي. اينالاگ سرڪٽس جا ان پٽ ۽ آئوٽ پُٽ متحرڪ سگنل هوندا آهن. .ان پٽ لاءِ، اسان ٽيڪنڪس AFG3011 سگنل جنريٽر سان گڏ ٻه HP 8110 پلس جنريٽر وچڙايا.ان پٽ پلس جي ويڪر 1 µs ۽ 50 ns جي اڀار/ زوال واري ڪنڊ آهي.نبض جي هن قسم جو فرض ڪيو ويندو آهي هڪ عام glitch اينالاگ glitch جي بنياد تي circuits ۾.جيئن ته آئوٽ پٽ سگنل لاءِ، آئوٽ پٽ سگنل کي ٽيليڊين LeCroy 1 GHz آسيلو اسڪوپ استعمال ڪندي رڪارڊ ڪيو ويو.oscilloscope جي حصول جي رفتار ثابت ڪيو ويو آهي ته سرڪٽ ڊيٽا جي تجزيو ۽ حصول ۾ هڪ محدود عنصر نه آهي.
اينالاگ اليڪٽرانڪس جي حرڪيات کي استعمال ڪرڻ لاءِ نيورون ۽ synapses جي رويي کي تخليق ڪرڻ لاءِ هڪ خوبصورت ۽ موثر حل آهي ڪمپيوٽر جي ڪارڪردگي کي بهتر ڪرڻ لاءِ.هن ڪمپيوٽيشنل انڊرلي جو نقصان اهو آهي ته اهو اسڪيم کان اسڪيم تائين مختلف هوندو.اسان نيورسن ۽ Synaptic سرڪٽس جي تبديليءَ جو اندازو لڳايو (ضمني تصوير 2a،b).تبديليءَ جي مڙني ظاھرن مان، جيڪي وقت جي تسلسل سان جڙيل آھن ۽ ان پٽ جي حاصلات جو نظام جي سطح تي تمام وڏو اثر آھي.LIF نيورون ۽ DPI Synapse جو مستقل وقت هڪ RC سرڪٽ طرفان طئي ڪيو ويندو آهي، جتي R جي قيمت ٽرانزسٽر جي دروازي تي لاڳو ڪيل تعصب وولٽيج ذريعي ڪنٽرول ڪئي ويندي آهي (نيورون لاءِ Vlk ۽ Synapse لاءِ Vtau)، مقرر ڪندي. رسڻ جي شرح.انپٽ حاصل جي وضاحت ڪئي وئي آهي چوٽي وولٹیج تائين پهچندي Synaptic ۽ neuronal membrane capacitors جي ذريعي ان پٽ پلس ذريعي.ان پٽ جي حاصلات کي ڪنٽرول ڪيو ويندو آهي هڪ ٻي بائس ٽرانزسٽر جيڪو ان پٽ ڪرنٽ کي ماڊل ڪري ٿو.ST Microelectronics جي 130nm پروسيس تي ڪيلابريٽ ڪيل هڪ مونٽي ڪارلو سموليشن کي ڪجهه ان پٽ حاصل ڪرڻ ۽ وقت جي مسلسل انگن اکرن کي گڏ ڪرڻ لاءِ ڪيو ويو.نتيجن کي ضمني شڪل 2 ۾ پيش ڪيو ويو آهي، جتي ان پٽ جي حاصلات ۽ وقت جي مسلسل مقدار کي لڪيج جي شرح کي ڪنٽرول ڪرڻ واري تعصب وولٹیج جي فنڪشن جي طور تي مقرر ڪيو ويو آهي.گرين مارڪرز معياري انحراف کي وقت جي وچ ۾ مسلسل مقدار جي مقدار کي بيان ڪن ٿا.ٻئي نيورسن ۽ synaptic سرڪٽس 10-5-10-2 s جي حد ۾ وقت جي استحڪام جي وسيع رينج کي ظاهر ڪرڻ جي قابل هئا، جيئن ضمني تصوير ۾ ڏيکاريل آهي.انپٽ امپليڪشن (ضمني تصوير. 2e،d) نيورونل ۽ synapse variability جي تقريبن 8٪ ۽ 3٪، ترتيب سان.اهڙي قسم جي گهٽتائي ادب ۾ چڱي طرح دستاويز ڪئي وئي آهي: LIF63 نيورسن جي آبادي جي وچ ۾ بي ميلاپ جو جائزو وٺڻ لاء DYNAP چپس جي صف تي مختلف ماپون ڪيون ويون آهن.BrainScale مخلوط سگنل چپ ۾ synapses ماپ ڪيا ويا ۽ انهن جي تضاد جو تجزيو ڪيو ويو، ۽ سسٽم-سطح جي تبديلي جي اثر کي گهٽائڻ لاء هڪ انشانکن طريقيڪار تجويز ڪيو ويو 64.
نيورومورفڪ سرڪٽس ۾ RRAM جو ڪم ٻه ڀيرا آهي: فن تعمير جي تعريف (روٽنگ انپٽس کي آئوٽ پُٽ تائين) ۽ synaptic وزن تي عمل درآمد.پوئين ملڪيت ماڊل نيورومورفڪ سرڪٽ جي تبديلي جي مسئلي کي حل ڪرڻ لاء استعمال ڪري سگھجي ٿو.اسان هڪ سادي حساب ڪتاب جو طريقو ٺاهيو آهي جنهن ۾ RRAM ڊوائيس کي ٻيهر پروگرام ڪرڻ شامل آهي جيستائين سرڪٽ جو تجزيو ڪيو وڃي ڪجهه گهرجن کي پورو ڪري.ڏنل ان پٽ لاءِ، آئوٽ پٽ مانيٽر ڪيو ويندو آهي ۽ RRAM کي ٻيهر پروگرام ڪيو ويندو آهي جيستائين ٽارگيٽ رويي حاصل نه ٿئي.5 s جو انتظار جو وقت پروگرامنگ عملن جي وچ ۾ متعارف ڪرايو ويو RRAM آرام جي مسئلي کي حل ڪرڻ لاءِ جنهن جي نتيجي ۾ عارضي conductance fluctuations (ضمني معلومات).Synaptic وزنن کي ترتيب ڏني وئي آھي يا ترتيب ڏنل آھن مطابق نيورومورفڪ سرڪٽ جي ضرورتن مطابق.حساب ڪتاب جي طريقيڪار اضافي الورورٿمز ۾ اختصار ڪيو ويو آهي [1, 2] جيڪي نيورومورفڪ پليٽ فارمن جي ٻن بنيادي خصوصيتن تي ڌيان ڏين ٿا، دير جي لائينون ۽ هدايت جي غير حساس سي ڊي.دير واري لڪير سان هڪ سرڪٽ لاء، ٽارگيٽ رويي کي دير سان Δt سان هڪ آئوٽ پلس مهيا ڪرڻ آهي.جيڪڏهن حقيقي سرڪٽ جي دير حدف جي قيمت کان گهٽ آهي، G3 جو Synaptic وزن گھٽايو وڃي (G3 کي ري سيٽ ڪيو وڃي ۽ پوء مقرر ڪيو وڃي گهٽ ملندڙ موجوده Icc تي).برعڪس، جيڪڏهن حقيقي دير حدف جي قيمت کان وڌيڪ آهي، ته G3 جي چالکائي کي وڌايو وڃي (G3 کي پهريان ري سيٽ ڪيو وڃي ۽ پوء هڪ اعلي Icc قدر تي مقرر ڪيو وڃي).اهو عمل بار بار ڪيو ويندو آهي جيستائين سرڪٽ پاران ٺاهيل دير جي حدف جي قيمت سان ملي ٿي ۽ هڪ رواداري مقرر ڪئي وئي آهي انشانکن عمل کي روڪڻ لاء.غير حساس سي ڊيز لاءِ، ٻه RRAM ڊوائيسز، G1 ۽ G3، حساب ڪتاب جي عمل ۾ شامل آهن.ھن سرڪٽ ۾ ٻه ان پٽ آھن، Vin0 ۽ Vin1، دير سان dt.سرڪٽ کي صرف ملندڙ رينج هيٺ دير ٿيڻ جو جواب ڏيڻ گهرجي [0,dtCD].جيڪڏهن ڪو آئوٽ پٽ چوٽي نه آهي، پر ان پٽ جي چوٽي ويجهو آهي، ٻنهي RRAM ڊوائيسز کي وڌائڻ گهرجي ته نيورون کي حد تائين پهچڻ ۾ مدد ڏيڻ لاء.برعڪس، جيڪڏهن سرڪٽ دير سان جواب ڏئي ٿو جيڪا ڊي ٽي سي ڊي جي حدف حد کان وڌي ٿي، چالکائي کي گھٽائڻ گهرجي.عمل کي ورجايو جيستائين صحيح رويي حاصل ٿئي.تعميل موجوده کي ريف ۾ ٺهيل اينالاگ سرڪٽ ذريعي ماڊل ڪري سگهجي ٿو.72.73.هن تعمير ٿيل سرڪٽ سان، اهڙي طريقيڪار کي وقتي طور تي سسٽم کي ترتيب ڏيڻ يا ٻي ايپليڪيشن لاء ٻيهر استعمال ڪرڻ لاء انجام ڏئي سگهجي ٿو.
اسان معياري 32-bit microcontroller68 تي اسان جي نيورومورفڪ سگنل پروسيسنگ اپروچ جي بجلي جي استعمال جو جائزو وٺون ٿا.هن تشخيص ۾، اسان فرض ڪريون ٿا ساڳيو سيٽ اپ سان هن پيپر ۾، هڪ pMUT ٽرانسميٽر ۽ ٻه pMUT وصول ڪندڙن سان.اهو طريقو هڪ بينڊ پاس فلٽر استعمال ڪري ٿو، جنهن جي پٺيان لفافي ڪڍڻ وارو قدم (ٽيگر-ڪيزر)، ۽ آخر ۾ پرواز جي وقت کي ڪڍڻ لاء سگنل تي هڪ حد تائين آپريشن لاڳو ڪيو ويندو آهي.ITD جو ڳڻپ ۽ ان جي تبديليءَ جو پتو لڳائڻ جي زاوين کي تشخيص ۾ ختم ڪيو ويو آھي.اسان غور ڪريون ٿا بينڊ پاس فلٽر لاڳو ڪرڻ کي استعمال ڪندي 4th آرڊر لامحدود امپلس رسپانس فلٽر جنهن کي 18 فلوٽنگ پوائنٽ آپريشن جي ضرورت آهي.لفافي ڪڍڻ لاء ٽي وڌيڪ سچل پوائنٽ آپريشن استعمال ڪندو آهي، ۽ آخري آپريشن حد مقرر ڪرڻ لاء استعمال ڪيو ويندو آهي.مجموعي طور تي 22 فلوٽنگ پوائنٽ آپريشن جي ضرورت آهي سگنل کي اڳڀرائي ڪرڻ لاء.منتقل ٿيل سگنل 111.9 kHz سائن ويوفارم جو هڪ مختصر دفن آهي جيڪو هر 10 ms تي پيدا ٿئي ٿو جنهن جي نتيجي ۾ 100 Hz جي پوزيشن آپريٽنگ فريکوئنسي آهي.اسان استعمال ڪيو 250 kHz جي نموني جي شرح Nyquist جي تعميل لاءِ ۽ 1 ميٽر جي حد کي پڪڙڻ لاءِ هر ماپ لاءِ 6 ms ونڊو.نوٽ ڪريو ته 6 مليسيڪنڊ هڪ شئي جي اڏام جو وقت آهي جيڪو 1 ميٽر پري آهي.هي 0.5 MSPS تي A/D تبادلي لاءِ 180 µW جو پاور واپرائڻ مهيا ڪري ٿو.سگنل پري پروسيسنگ 6.60 MIPS (هدايتون في سيڪنڊ) آهي، 0.75 ميگاواٽ پيدا ڪري ٿي.بهرحال، مائڪرو ڪنٽرولر کي تبديل ڪري سگھي ٿو گھٽ پاور موڊ 69 جڏهن الورورٿم نه هلي رهيو آهي.هي موڊ 10.8 μW جي جامد پاور واپرائڻ ۽ 113 μs جي جاڳڻ جو وقت مهيا ڪري ٿو.84 MHz جي گھڙي جي تعدد کي ڏنو ويو، مائڪرو ڪنٽرولر نيورومورفڪ الورورٿم جي سڀني عملن کي 10 ms اندر مڪمل ڪري ٿو، ۽ الورورٿم 6.3٪ جي ڊيوٽي چڪر کي حساب ڪري ٿو، اھڙيء طرح گھٽ پاور موڊ استعمال ڪندي.نتيجي ۾ طاقت جو خاتمو 244.7 μW آهي.نوٽ ڪريو ته اسان ToF مان ITD ٻاھر نڪرندا آھيون ۽ تبادلي کي ڳولھڻ واري زاويہ ۾، اھڙيءَ طرح مائڪرو ڪنٽرولر جي بجلي جي گھٽتائي کي گھٽائي.هي تجويز ڪيل نظام جي توانائي جي ڪارڪردگي لاء اضافي قيمت فراهم ڪري ٿو.اضافي مقابلي واري حالت جي طور تي، اسان حوالن ۾ تجويز ڪيل ڪلاسيڪل بيمفارمنگ طريقن جي بجلي جي استعمال جو جائزو وٺون ٿا.31.54 جڏهن 1.8V سپلائي وولٹیج تي ساڳي مائڪرو ڪنٽرولر 68 ۾ شامل ڪيو ويو.بيم فارمنگ لاءِ ڊيٽا حاصل ڪرڻ لاءِ پنج هڪجهڙائي واري فاصلي تي پي ايم يو ٽي جھلي استعمال ٿينديون آهن.جيئن ته پروسيسنگ پاڻ لاء، بيم فارمنگ جو طريقو استعمال ڪيو ويو آهي دير سميشن.اهو صرف انهن لينن تي دير لاڳو ڪرڻ تي مشتمل آهي جيڪو هڪ لين ۽ ريفرنس لين جي وچ ۾ آمد جي وقت ۾ متوقع فرق سان مطابقت رکي ٿو.جيڪڏهن سگنل مرحلن ۾ آهن، انهن سگنلن جو مجموعو هڪ وقت جي شفٽ کان پوء هڪ اعلي توانائي هوندي.جيڪڏهن اهي مرحلي کان ٻاهر آهن، تباهي واري مداخلت انهن جي رقم جي توانائي کي محدود ڪري ڇڏيندو.رشتي ۾.انجير تي.31، 2 ميگا هرٽز جي نموني جي شرح کي چونڊيو ويو آهي وقت جي ڊيٽا کي شفٽ ڪرڻ لاءِ انٽيجر نمبر نموني سان.هڪ وڌيڪ معمولي طريقو اهو آهي ته 250 kHz جي ٿلهي نموني جي شرح کي برقرار رکيو وڃي ۽ جزوي تاخير کي گڏ ڪرڻ لاءِ Finite Impulse Response (FIR) فلٽر استعمال ڪيو وڃي.اسان فرض ڪنداسين ته بيمفارمنگ الگورٿم جي پيچيدگي بنيادي طور تي وقت جي شفٽ جي ذريعي طئي ڪئي ويندي آهي، ڇاڪاڻ ته هر چينل هڪ FIR فلٽر سان گڏ هر طرف ۾ 16 نل سان گڏ هوندو آهي.ھن آپريشن لاءِ گھربل MIPS جي تعداد کي ڳڻڻ لاءِ، اسان 1 ميٽر، 5 چينلز، 11 بيمفارمنگ ھدايتون (10° قدمن ۾ +/- 50° جي حد) کي پڪڙڻ لاءِ 6ms في ماپ جي ھڪڙي ونڊو تي غور ڪريون ٿا.75 ماپ في سيڪنڊ مائڪرو ڪنٽرولر کي وڌ ۾ وڌ 100 MIPS تائين پهچايو.ڳنڍ.68، جنهن جي نتيجي ۾ 11.26 ميگاواٽ جي پاور ڊسپيشن لاءِ 11.71 ميگاواٽ جي ڪل پاور ڊسپيشن لاءِ آن بورڊ ADC تعاون شامل ڪرڻ کان پوءِ.
هن مطالعي جي نتيجن جي حمايت ڪندڙ ڊيٽا لاڳاپيل ليکڪ، ايف ايم، مناسب درخواست تي دستياب آهن.
Indiveri, G. & Sandamirskaya, Y. نيورومورفڪ ايجنٽن ۾ سگنل پروسيسنگ لاءِ اسپيس ۽ ٽائيم جي اهميت: گھٽ طاقت، خودمختيار ايجنٽن کي ترقي ڪرڻ جو چئلينج جيڪي ماحول سان رابطو ڪن ٿا. Indiveri, G. & Sandamirskaya, Y. نيورومورفڪ ايجنٽن ۾ سگنل پروسيسنگ لاءِ اسپيس ۽ ٽائيم جي اهميت: گھٽ طاقت، خودمختيار ايجنٽن کي ترقي ڪرڻ جو چئلينج جيڪي ماحول سان رابطو ڪن ٿا.Indiveri G. ۽ Sandamirskaya Y. نيورومورفڪ ايجنٽ ۾ سگنل پروسيسنگ لاءِ اسپيس ۽ ٽائيم جي اهميت: ماحول سان لهه وچڙ ۾ گھٽ پاور خودمختيار ايجنٽن کي ترقي ڪرڻ جو چئلينج. انديوري، جي. ۽ سندامرسڪيا، ي. 空间和时间对于神神经形态代理中信号处理的重要性：开发与与环要号处理的重要性：开发与与环代理的挑战. انديوري، جي. ۽ سندامرسڪيا، يو.Indiveri G. ۽ Sandamirskaya Y. نيورومورفڪ ايجنٽ ۾ سگنل پروسيسنگ لاءِ اسپيس ۽ ٽائيم جي اهميت: ماحول سان لهه وچڙ ۾ گھٽ پاور خودمختيار ايجنٽن کي ترقي ڪرڻ جو چئلينج.IEEE سگنل پروسيسنگ.جرنل 36، 16-28 (2019).
Thorpe، SJ چوٽي آمد وقت: هڪ موثر نيورل نيٽورڪ ڪوڊنگ اسڪيم. ايڪملر، آر.، هارٽمن، جي ۽ هاسڪي، جي (ايڊز) ۾. ايڪملر، آر.، هارٽمن، جي ۽ هاسڪي، جي (ايڊز) ۾.Eckmiller، R.، Hartmann، G. ۽ Hauske، G. (eds.) ۾.Eckmiller، R. Hartmann، G.، ۽ Hauske، G. (eds.) ۾.اعصاب سسٽم ۽ ڪمپيوٽرن ۾ متوازي پروسيسنگ 91-94 (اتر-هالينڊ ايلسيويئر، 1990).
Levy, WB & Calvert, VG Communication 35 ڀيرا وڌيڪ توانائي استعمال ڪري ٿي انساني ڪارٽيڪس ۾ حسابن جي ڀيٽ ۾، پر ٻنهي قيمتن جي ضرورت آهي synapse نمبر جي اڳڪٿي ڪرڻ لاءِ. Levy, WB & Calvert, VG Communication 35 ڀيرا وڌيڪ توانائي استعمال ڪري ٿي انساني ڪارٽيڪس ۾ حسابن جي ڀيٽ ۾، پر ٻنهي قيمتن جي ضرورت آهي synapse نمبر جي اڳڪٿي ڪرڻ لاءِ.ليوي، WB ۽ Calvert، WG ڪميونيڪيشن انساني ڪارٽيڪس ۾ حساب جي ڀيٽ ۾ 35 ڀيرا وڌيڪ توانائي استعمال ڪري ٿي، پر ٻنهي قيمتن جي ضرورت آهي synapses جي تعداد جي اڳڪٿي ڪرڻ لاءِ. Levy, WB & Calvert, VG Communication 消耗的能量是人类皮层计算的35 倍 ليوي، ڊبليو بي ۽ ڪلورٽ، وي جي ڪميونيڪيشنليوي، WB ۽ Calvert، WG ڪميونيڪيشن انساني ڪارٽيڪس ۾ حساب جي ڀيٽ ۾ 35 ڀيرا وڌيڪ توانائي استعمال ڪري ٿي، پر ٻنهي قيمتن جي ضرورت آهي synapses جي تعداد جي اڳڪٿي ڪرڻ.عمل.نيشنل اڪيڊمي آف سائنس.سائنس.يو ايس 118، https://doi.org/10.1073/pnas.2008173118 (2021).
دالگٽي، ٽي.، ويانيلو، اي.، ڊي سلوو، بي ۽ ڪاساس، جي. Insect-Inspired neuromorphic Computing. دالگٽي، ٽي.، ويانيلو، اي.، ڊي سلوو، بي ۽ ڪاساس، جي. Insect-Inspired neuromorphic Computing.Dalgati، T.، Vianello، E.، DeSalvo، B. ۽ Casas، J. Insect-Inspired neuromorphic Computing.Dalgati T.، Vianello E.، DeSalvo B. ۽ Casas J. Insect-Inspired neuromorphic Computing.موجوده.راءِ.حشرات جي سائنس.30، 59-66 (2018).
Roy, K., Jaiswal, A. & Panda, P. Towards spik-based machine intelligence with neuromorphic Computing. Roy, K., Jaiswal, A. & Panda, P. Towards spik-based machine intelligence with neuromorphic Computing. Roy, K., Jaiswal, A. & Panda, P. Towards Spike-based Machine Intelligence with Neuromorphic Computing.Roy K، Jaiswal A، ۽ Panda P. نبض تي ٻڌل مصنوعي ذهانت نيورومورفڪ ڪمپيوٽنگ استعمال ڪندي.فطرت 575، 607-617 (2019).
انديوري، جي ۽ ليو، ايس-سي. انديوري، جي ۽ ليو، ايس-سي.انديوري، جي. ۽ ليو، S.K. انديوري، جي ۽ ليو، ايس-سي. انديوري، جي ۽ ليو، ايس-سي.انديوري، جي. ۽ ليو، S.K.نيورومورفڪ سسٽم ۾ ياداشت ۽ معلومات جي پروسيسنگ.عمل.IEEE 103، 1379-1397 (2015).
Akopyan F. et al.Truenorth: ڊيزائن ۽ ٽول ڪٽ 65 ميگاواٽ 1 ملين نيورون پروگراميبل سنيپٽڪ چپ لاءِ.IEEE ٽرانزيڪشن.انٽيگريٽيڊ سرڪٽ سسٽم جي ڪمپيوٽر ڊيزائن.34، 1537-1557 (2015).
اسڪيميل، جي وغيره.لائيو ڊيمو: پليٽ اسڪيل تي BrainScaleS نيورومورفڪ سسٽم جو اسڪيل ٿيل نسخو.2012 سرڪٽس ۽ سسٽم تي IEEE انٽرنيشنل سمپوزيم (ISCAS)، (IEEE ايڊ.) 702-702 (2012).
Moradi, S., Qiao, N., Stefanini, F. & Indiveri, G. متحرڪ نيورومورفڪ اسينڪرونس پروسيسرز (DYNAPs) لاءِ هيٽروجنيئس ميموري ڍانچي سان گڏ هڪ اسڪيلبل ملٽي ڪور آرڪيٽيڪچر. Moradi, S., Qiao, N., Stefanini, F. & Indiveri, G. متحرڪ نيورومورفڪ اسينڪرونس پروسيسرز (DYNAPs) لاءِ هيٽروجنيئس ميموري ڍانچي سان گڏ هڪ اسڪيلبل ملٽي ڪور آرڪيٽيڪچر.Moradi S.، Qiao N.، Stefanini F. ۽ Indiviri G. متحرڪ نيورومورفڪ اسينڪرونس پروسيسرز (DYNAP). Moradi, S. Qiao, N. Stefanini, F. & Indiveri, G. 一种可扩展的多核架构，具有用于动态神用于动态神用于动态神经形态异歙(Y PNA)存结构. Moradi, S. Qiao, N. Stefanini, F. & Indiveri, G. هڪ قسم جي توسيع لائق ملٽي-ڪور آرڪيٽيڪچر، هڪ منفرد ميموري ڍانچي سان گڏ متحرڪ نيورل پروسيسنگ (DYNAP) لاءِ.Moradi S.، Qiao N.، Stefanini F. ۽ Indiviri G. متحرڪ نيورومورفڪ اسينڪرونس پروسيسرز (DYNAP).IEEE ٽرانزيڪشن بائيو ميڊيڪل سائنس تي.برقي نظام.12، 106-122 (2018).
ڊيوس، ايم وغيره.لوهي: هڪ نيورومورفڪ ملٽي ڪور پروسيسر ايمبيڊڊ لرننگ سان.IEEE مائڪرو 38، 82-99 (2018).
Furber, SB, Galluppi, F., Temple, S. & Plana, LA The SpiNNaker پروجيڪٽ. Furber, SB, Galluppi, F., Temple, S. & Plana, LA The SpiNNaker پروجيڪٽ.Ferber SB، Galluppi F.، Temple S. ۽ Plana LA SpiNNaker پروجيڪٽ.Ferber SB، Galluppi F.، Temple S. ۽ Plana LA SpiNNaker پروجيڪٽ.عمل.IEEE 102، 652–665 (2014).
ليو، S.K. ۽ ڊيلبرڪ، ٽي. نيورومورفڪ سينسري سسٽم. ۽ ڊيلبرڪ، ٽي. نيورومورفڪ سينسري سسٽم.۽ Delbrück T. Neuromorphic sensory systems. ۽ ڊيلبرڪ، ٽي. 神经形态感觉系统. ۽ ڊيلبرڪ، ٽي.۽ ڊيلبرڪ ٽي. نيورومورفڪ حسي نظام.موجوده.راءِ.نيوروبيولوجي.20، 288-295 (2010).
چوپ، ٽي وغيره.گڏيل آواز جو ذريعو لوڪلائيزيشن ۽ ٽڪراء کان بچڻ لاء Neuromorphic حسي انضمام.2019 ۾ IEEE ڪانفرنس آن بايوميڊيڪل سرڪٽس ۽ سسٽم (BioCAS)، (IEEE Ed.) 1–4 (2019).
ريسي، اين، ايمر، اي، ڊونٽي، اي.، سوليناس، ايس ۽ انديوري، جي. اسپائڪ بيسڊ نيورومورفڪ آرڪيٽيڪچر آف اسٽيريو وژن. ريسي، اين، ايمر، اي، ڊونٽي، اي.، سوليناس، ايس ۽ انديوري، جي. اسپائڪ بيسڊ نيورومورفڪ آرڪيٽيڪچر آف اسٽيريو وژن.Risi N، Aymar A، Donati E، Solinas S، and Indiveri G. A spike-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. ريسي، اين، ايمر، اي، ڊونٽي، اي، سوليناس، ايس ۽ انديوري، جي.Risi N، Aimar A، Donati E، Solinas S، and Indiveri G. Spike-based neuromorphic architecture for stereo vision.سامهون.نيوروروبوٽيڪس 14، 93 (2020).
Osswald, M., Ieng, S.-H., Benosman, R. & Indiveri, G. واقعي جي بنياد تي نيورومورفڪ اسٽيريو ويزن سسٽم لاءِ 3Dperception جو هڪ اسپيڪنگ نيورل نيٽورڪ ماڊل. Osswald, M., Ieng, S.-H., Benosman, R. & Indiveri, G. واقعي جي بنياد تي نيورومورفڪ اسٽيريو ويزن سسٽم لاءِ 3Dperception جو هڪ اسپيڪنگ نيورل نيٽورڪ ماڊل.Oswald, M., Ieng, S.-H., Benosman, R., and Indiveri, G. A 3D Pulsed Neural Network Perception Model for Event-based Neuromorphic Stereo Vision Systems. Osswald, M. Ieng, S.-H. Benosman, R. & Indiveri, G. 基于事件的神经形态立体视觉系统的3Dperception Osswald, M. Ieng, S.-H. Benosman, R. & Indiveri, G. 3Dperception 脉冲神经网络模型.Oswald, M., Ieng, S.-H., Benosman, R., and Indiveri, G. Spiked 3Dperception Neural Network Model for an Event-based Neuromorphic Stereo Vision System.سائنس.رپورٽ 7، 1-11 (2017).
Dalgaty، T. et al.حشرات کان متاثر ٿيل بنيادي حرڪت جي ڳولا ۾ مزاحمتي ياداشت ۽ دفن ٿيل نيورل نيٽ ورڪ شامل آهن.Bionic biohybrid نظام.10928، 115-128 (2018).
ڊي اينجلو، جي وغيره.عارضي فرقي ڪوڊنگ استعمال ڪندي واقعي جي بنياد تي سنسڪرت حرڪت جي ڳولا.سامهون.نيورولوجي.14، 451 (2020).