我國科學家首次提出一種新型儲備池計算硬件架構

【環(huán)球網(wǎng)科技綜合報道】4月13日消息，記者從科技部官網(wǎng)了解到，近日，清華大學科研團隊在《Nature Communications》雜志發(fā)表了題為“Rotatingneurons for all-analog implementation of cyclic reservoir computing”的論文，首次提出了一種基于旋轉(zhuǎn)神經(jīng)元的儲備池計算架構，支持全模擬、低功耗的時序信號處理。

為模仿大腦對復雜時序信號的處理能力，儲備池計算以其易訓練、便于硬件實現(xiàn)等優(yōu)點成為類腦計算的前沿熱點。高效的儲備池計算架構能夠充分挖掘電子器件的自身物理屬性，以用作計算資源實現(xiàn)仿生人工神經(jīng)網(wǎng)絡。

據(jù)介紹，該團隊在研究儲備池計算的過程中發(fā)現(xiàn)，在物理連接上將一種特定的非線性動態(tài)單元（神經(jīng)元電路）旋轉(zhuǎn)起來，得到的輸出等效于循環(huán)儲備池算法的狀態(tài)向量輸出，并將這種硬件實現(xiàn)形式命名為旋轉(zhuǎn)神經(jīng)元儲備池。

該架構在設計上簡潔高效，具有較強的可解釋性，同時在非線性系統(tǒng)擬合任務上的表現(xiàn)優(yōu)于現(xiàn)有儲備池計算系統(tǒng)。研究團隊進一步搭建了集成憶阻器陣列輸出層的儲備池計算系統(tǒng)，用硬件演示了實時混沌序列預測和手寫字母識別，成功實現(xiàn)了端到端的全模擬計算，系統(tǒng)功耗比此前文獻報道的儲備池計算系統(tǒng)低三個數(shù)量級。

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