[发明专利]合成和激发电子神经元

权利要求书

1.一种方法，包括：

响应于合成和激发电子神经元中的外部尖峰信号，基于所述外部尖峰信号来更新数字膜电势，其中所述数字膜电势代表神经元膜电势；

基于泄漏速率来衰减所述数字膜电势；以及

响应于所述数字膜电势超过阈值而生成尖峰信号。

2.根据权利要求1所述的方法，其中更新所述膜电势包括：

响应于接收外部兴奋尖峰信号而将所述膜电势增加一个增量，所述增量等于在时间步进中接收的兴奋尖峰信号的数目与第一缩放参数相乘；以及

响应于接收外部抑制尖峰信号而将所述膜电势减少一个减量，所述减量等于在时间步进中接收的抑制尖峰信号的数目与第二缩放参数相乘。

3.根据权利要求2所述的方法，其中：

所述第一缩放参数为2的倍数，使得接收的所述兴奋尖峰的数目与缩放因子的相乘通过数字移位运算来执行。

4.根据权利要求2所述的方法，其中：

所述第二缩放参数为2的倍数，使得接收的所述兴奋尖峰的数目与缩放因子的相乘通过数字移位运算来执行。

5.根据权利要求4所述的方法，其中：

衰减所述膜电势包括基于泄漏速率来衰减所述膜电势，所述泄漏速率等于所述膜电势的当前值除以时间常数。

6.根据权利要求5所述的方法，其中：

所述时间常数为2的倍数，使得所述膜电势除以所述时间常数值通过数字移位运算来执行。

7.根据权利要求4所述的方法，其中：

更新所述膜电势包括：响应于接收抑制尖峰信号而增加抑制通道电导值。

8.根据权利要求7所述的方法，还包括：

基于泄漏速率来衰减所述抑制通道电导值，所述泄漏速率等于所述抑制通道电导值的当前值除以时间常数，，其中所述时间常数为2的倍数，使得所述抑制通道电导值除以所述时间常数通过移位运算来执行；以及

通过基于所述抑制通道电导值减少所述膜电势，来向所述膜电势中施加抑制。

9.根据权利要求8所述的方法，其中：

向所述膜电势中施加抑制包括从所述膜电势减去所述膜电势值的当前值与一个除数值的商，其中所述除数值包括2的幂，所述幂等于缩放因子减去所述抑制通道电导值中的最高非零有效位。

10.根据权利要求4所述的方法，还包括：

将所述电神经元中的突触通道电导建模为两个抑制通道电导变量的差，所述电导变量随每个外部尖峰信号而增加一个强度因子；以及

基于由时间常数支配的衰减速率来衰减所述电导变量，其中所述时间常数为2的倍数，使得所述衰减通过数字移位运算来执行。

11.根据权利要求10所述的方法，还包括：

通过从所述膜电势减去所述膜电势的当前值与一个除数值的商来向所述膜电势中施加抑制，其中所述除数值为2的幂，所述幂等于缩放因子减去所述抑制通道电导变量的所述差的值中的最高非零有效位；以及

通过如下方式向所述电势膜中施加兴奋：使用移位运算将膜电势补值与兴奋强度移位因子相加以生成和，以及将所述和除以一个除数，所述除数是2的幂，所述幂等于缩放因子减去所述兴奋通道电导变量的所述差的值中的最高非零有效位。

12.一种合成和激发电子神经元，包括：

数字计数器，代表所述神经元的膜电势；

控制器，配置用于如下基于外部尖峰信号而更新所述膜电势：

响应于接收外部兴奋尖峰信号，使用按位运算将所述膜电势递增一个增量，使得所述计数器中只有需要改变的位被修改；以及

响应于接收外部抑制尖峰信号，使用按位运算将所述膜电势递减一个减量，使得所述计数器中只有需要改变的位被修改；

衰减模块，配置用于使用模拟电阻器-电容器模型基于时间常数来衰减所述膜电势；以及

尖峰化模块，配置用于响应于所述膜电势超过阈值而生成尖峰信号。

13.根据权利要求12所述的合成和激发电子神经元，其中：

所述衰减模块被配置用于通过使用模拟电阻器-电容器模型基于时间常数生成衰减事件来衰减所述膜电势。