[发明专利]基于类脑脉冲神经网络的全尺度分布式全脑模拟系统

权利要求书

1.一种基于类脑脉冲神经网络的全尺度分布式全脑模拟系统，其特征在于，所述系统包括：用户建模层单元、模型层单元、中间抽象层单元和模拟层单元，

所述用户建模层单元，配置为提供建模脚本语言和多个内置模型，以使用户根据所述建模脚本语言和所述内置模型构建脉冲神经网络模型；

所述模型层单元，配置为保存多个所述内置模型和所述脉冲神经网络模型，并将所述脉冲神经网络模型转换为中间抽象；

所述中间抽象层单元，配置为组合各模型的中间抽象，并转换为运行时格式；

所述模拟层单元，配置为读取所述运行时格式，在用户定义的硬件环境模拟运行。

2.根据权利要求1所述的基于类脑脉冲神经网络的全尺度分布式全脑模拟系统，其特征在于，所述建模脚本语言采用递归式结构，每个利用所述建模脚本语言建模的文件夹包括config.cfg、vtxes.cfg和edges.cfg三个文本文件，用于描述当前尺度网络模型的网络结构。

3.根据权利要求1所述的基于类脑脉冲神经网络的全尺度分布式全脑模拟系统，其特征在于，所述内置模型包括预设的全脑模型和功能网络模型，

所述全脑模型为兴奋性/抑制性神经元的全尺度的类脑脉冲神经网络模型；

所述功能网络模型为下列任一模型：基于NEF的记忆网络模型、基于NEF的数字推理网络性和基于ESN的判别网络模型。

4.根据权利要求3所述的基于类脑脉冲神经网络的全尺度分布式全脑模拟系统，其特征在于，所述全脑模型包括猴脑全脑模型和小鼠全脑模型，

所述猴脑全脑模型为包含兴奋性/抑制性神经元的全尺度的模型，采用由猴脑全脑介观连接图谱获得的微观尺度连接图谱；

所述小鼠全脑模型为包含兴奋性神/抑制性神经元的全尺度的类脑脉冲神经网络模型，采用由小鼠全脑介观连接图谱获得的小鼠全脑微观尺度连接图谱。

5.根据权利要求1所述的基于类脑脉冲神经网络的全尺度分布式全脑模拟系统，其特征在于，所述中间抽象层包括核心抽象-神经网络模型，所述核心抽象-神经网络模型通过如下公式实现所述全脑模型与硬件环境解耦合：

bcm(s)＝<Vs,Es,IFs,OFs,WAs,Oas>

其中，bcm(s)为神经网络模型，Vs＝{vk|k＝1,2,...,N}表示节点集合，Es＝{ek|k＝1,2,...,M}表示节点间的连接，是输入域，是输出域，WAs:IFs→OFs，表示模型工作算法，OAs:<Vs,Es>→<Vs,Es>，表示模型组织算法。

6.根据权利要求1所述的基于类脑脉冲神经网络的全尺度分布式全脑模拟系统，其特征在于，所述模拟层单元包括并行系统编程模型和认知功能模拟平台，

所述并行系统编程模型，配置用于实现从中间抽象到运行时格式的转化；

所述认知功能模拟平台，配置用于实现类脑模型的计算模拟。

7.根据权利要求6所述的基于类脑脉冲神经网络的全尺度分布式全脑模拟系统，其特征在于，所述并行系统编程模型包括一个稀疏数据图和两类独立的点编程模块，所述稀疏数据图和点编程模块可在计算节点上分布执行；

所述稀疏数据图用于编码和记录所述核心抽象-神经网络模型的稀疏计算结构和状态。

8.根据权利要求6所述的基于类脑脉冲神经网络的全尺度分布式全脑模拟系统，其特征在于，所述认知功能模拟平台包括BCM Master模块、BCM Server模块和VTX Peer模块，

所述BCM Master模块，配置用于维护所述BCM Server的状态、实现模型快照、记录工作状态、控制在集群环境中的超级步、分配任务和调度任务到所有的BCM Server节点；

所述BCM Server模块，配置用于存储bcm模型的V，E和R，并执行所述点编程模块；

所述VTX Peer模块，配置用于在所述稀疏数据图分布到各个所述BCM Serve模块r之后，被调用以执行节点任务。

9.根据权利要求6所述的基于类脑脉冲神经网络的全尺度分布式全脑模拟系统，其特征在于，所述认知功能模拟平台包括ZooKeeper服务和RabbitMQ服务，

所述ZooKeeper服务用于实现所述BCM Server模块和所述VTX Peers模块的同步，以及所述VTX Peers模块的容错；

所述RabbitMQ服务用于实现信息的实时输入输出、状态保存/分析和调试。