神经元群中的同步振荡被认为是大脑信息处理的神经基础。在这项工作中,我们提出了一种基于临界区振荡器同步的神经形态计算算法。该算法使用受输入扰动的高维瞬态动力学,并将其转换为适当的输出流。采用耦合相位振荡器作为神经形态元件的好处之一是,振荡器之间的同步可以在临界状态下微调。特别是在临界状态附近,边缘同步振荡器工作效率高,并保持较好的计算性能。我们还表明,由特定神经元连接诱导的爆炸性同步可以产生更高质量和更稳定的输出。这项工作提供了一种在大尺寸耦合振荡器中对计算进行编码的系统方法,这可能有助于设计神经形态设备。

1
D。
门罗
, “
神经形态计算为(真正的)大时代做好了准备
,”
Commun公司。ACM公司
57
,
13
15
(
2014
).
2
西。
等。, “
基于纳米管器件的交叉结构:面向神经形态计算
,”
纳米技术
21
,
175202
(
2010
).
三。
C、。
米德
, “
神经形态电子系统
,”
程序。电气与电子工程师协会
78
,
1629
1636
(
1990
).
4
H。
耶格尔
H。
哈斯
, “
非线性治理:预测混沌系统和无线通信节能
,”
科学类
304
,
78
80
(
2004
).
5
M。
卢科舍维奇
H。
耶格尔
, “
递归神经网络训练的油藏计算方法
,”
计算。科学。版次。
3
,
127
149
(
2009
).
6
D。
索洛韦伊奇克
B。
尤克
,英寸DNA计算和分子编程:第19届国际会议,DNA 2013,美国亚利桑那州坦佩,2013年9月22日至27日,会议记录(Springer,2013),第8141卷。
7
G.公司。
布兹萨基
,
大脑的节奏
(
牛津大学出版社
,
2006
).
8
G.公司。
托诺尼
,
克·米。
爱德曼
、和
O。
孢子
, “
复杂性和一致性:在大脑中整合信息
,”
趋势认知。科学。(监管编辑)
2
,
474
484
(
1998
).
9
O。
孢子
,
J.A.公司。
加利
,
G.编号。
瑞克
、和
克·米。
爱德曼
, “
模拟神经元群之间的重入信号导致其振荡活动的一致性
,”
程序。国家。阿卡德。科学。美国。
86
,
7265
7269
(
1989
).
10
西。
歌手
等。, “
神经元组装:必要性、特征和可检测性
,”
趋势认知。科学。(正规版)
1
,
252
261
(
1997
).
11
M。
卡西迪
等。, “
人类基底神经节同步运动相关变化
,”
大脑
125
,
1235
1246
(
2002
).
12
年。
库拉莫托
,
化学振荡、波浪和湍流
(
施普林格科技与商业媒体
,
2012
),第19卷。
13
秒小时。
斯特罗加茨
, “
从Kuramoto到Crawford:探索耦合振荡器群体中同步的开始
,”
物理D非线性现象。
143
,
1
20
(
2000
).
14
D。
孜然
C、。
不值得
, “
总结Kuramoto模型用于大脑神经元同步性研究
,”
物理D非线性现象。
226
,
181
196
(
2007
).
15
M.G.公司。
基茨比克勒
,
M.L.公司。
史密斯
,
S.R.公司。
克里斯滕森
、和
E.公司。
布尔莫尔
, “
人脑网络同步的宽带临界性
,”
公共科学图书馆计算。生物。
5
,
e1000314号
(
2009
).
16
J。
卡布拉尔
,
M.L.公司。
克林格尔巴赫
、和
G.公司。
装饰
, “
探索休息期间大脑活动的网络动力学
,”
掠夺。神经生物学。
114
,
102
131
(
2014
).
17
第页。
维莱加斯
,
第页。
莫雷蒂
、和
文学硕士。
穆尼奥斯
, “
人类连接体网络中受挫的层次同步和突发复杂性
,”
科学。代表。
4
,
5990
(
2014
).
18
J·M·。
贝格斯
D。
普伦茨
, “
新皮质回路中的神经元雪崩
,”
《神经科学杂志》。
23
,
11167
11177
(
2003
).
19
J·M·。
贝格斯
N。
Timme(时间)
, “
对大脑中的临界状态持批评态度
,”
前面。生理学。
3
,
163
(
2012
).
20
M。
博查洛娃
,
标准F。
农民
、和
L。
贝寿泽
, “
相位同步中的临界标记
,”
前面。系统。神经科学。
8
,
176
(
2014
).
21
B。
德尔·帕帕
,
五、。
普莱斯曼
、和
J。
特里施
, “
临界遇到学习:自组织递归神经网络中的临界特征
,”
公共科学图书馆一号
12
,
电子0178683
(
2017
).
22
年。
,
V.V。
雅辛
,
D.米。
基亚鲁利
、和
标准普尔。
利未人
,“基于振荡器计算的简化相位模型”,in2015 IEEE计算机学会VLSI年会(ISVLSI)(IEEE,2015),第231-236页。
23
答:。
帕里哈尔
,
N。
舒克拉
,
M。
杰瑞
,
美国。
达塔
、和
答:。
雷乔杜里
, “
基于绝缘-金属过渡振子的动力系统计算
,”
纳米光子学
6
,
601
611
(
2017
).
24
J。
托雷洪
等。, “
纳米自旋电子振荡器的神经形态计算
,”
自然
547
,
428
(
2017
).
25
英国。
约根德拉
,
D。
风扇
、和
英国。
罗伊
, “
用于低功耗神经计算的耦合自旋转矩纳米振荡器
,”
IEEE传输。Magn.公司。
51
,
1
9
(
2015
).
26
美国。
辛哈
W.L.公司。
同上
, “
基于动力学的计算
,”
物理学。修订稿。
81
,
2156
(
1998
).
27
美国。
辛哈
W.L.公司。
同上
, “
分布式混沌计算
,”
物理学。版本E
60
,
363
(
1999
).
28
J。
博列森
美国。
林奇
, “
振荡阈值逻辑
,”
公共科学图书馆一号
7
,
电子48498
(
2012
).
29
M。
扎宁
,
F、。
德尔·波佐
、和
美国。
博卡莱蒂
, “
网络神经元的自适应同步产生了计算
,”
公共科学图书馆一号
6
,
e26467号
(
2011
).
30
M。
扎宁
,
D。
帕波
,
一、。
森迪纳纳达尔
、和
美国。
博卡莱蒂
, “
计算是自适应同步的一个新特性
,”
物理学。版本E
84
,
060102
(
2011
).
31
J。
戈麦斯·加德内斯
,
美国。
戈麦斯
,
答:。
竞技场
、和
年。
莫雷诺
, “
无标度网络中的爆炸性同步跃迁
,”
物理学。修订稿。
106
,
128701
(
2011
).
32
一、。
莱瓦
等。, “
网络化混沌振荡器向同步的爆炸性一阶跃迁
,”
物理学。修订稿。
108
,
168702
(
2012
).
33
A.好的。
马安
,
D.A.博士。
贾亚德维
、和
A.P.公司。
詹姆斯
, “
记忆阈值逻辑电路综述
,”
IEEE传输。神经网络。学习。系统。
28
,
1734
1746
(
2017
).
34
年。
美国。
拉马纳坦
, “
莫特记忆和神经形态装置
,”
程序。电气与电子工程师协会
103
,
1289
1310
(
2015
).
35
英国。
约根德拉
,
D。
风扇
、和
英国。
罗伊
, “
用于低功耗神经计算的耦合自旋转矩纳米振荡器
,”
IEEE传输。Magn.公司。
51
,
1
9
(
2015
).
36
十、。
,
十、。
,
J。
库思
、和
Z.公司。
线路接口单元
, “
一般复杂网络中的爆炸式同步
,”
物理学。版本E
88
,
010802
(
2013
).
37
M。
卡斯达格利
, “
混沌时间序列的非线性预测
,”
物理D非线性现象。
35
,
335
356
(
1989
).
您当前无权访问此内容。