[发明专利]神经元模拟电路及其驱动方法、神经网络装置

说明书

一种神经元模拟电路及其驱动方法、神经网络装置。该神经元模拟电路包括积分电路和阈值调节电路，该积分电路配置为响应于该激励信号单向改变第一节点的电压；该阈值调节电路包括第一忆阻器、第二忆阻器和单稳态电路，该单稳态电路的输出端与输入端分别与第二节点和第三节点连接；该第一忆阻器的第一端受该第一节点的电压控制，该第一忆阻器的第二端与该第三节点连接；该第二忆阻器的第一端受该第二节点的电压控制，且该第二忆阻器配置为根据该第二忆阻器的第一端和第二端之间的电压差而改变该第二忆阻器的电阻值。该神经元模拟电路使得神经元的兴奋性能够根据网络活动进行自适应调节，适用于大规模脉冲神经网络硬件系统的集成。

技术领域

本公开的实施例涉及一种神经元模拟电路及其驱动方法、神经网络装置。

背景技术

随着信息技术的高速发展，运行速度的提升和能耗的降低成为了传统冯诺依曼计算架构发展的瓶颈，而类脑计算体系以其可大规模并行操作、低能耗、自主学习和自适应等特性被认为是目前寻求高性能计算机的突破方向。在人脑中，神经元和突触是最主要、数量最多的神经单元。由此，构建类脑计算体系需要大量的类神经元和类突触的电子器件，这些电子器件除了需要实现模拟神经元和突触的功能外，还需要具有面积小、功耗低以及速度高等性能。

目前，在类脑计算体系中，类神经元的功能需要通过电路设计实现，由于硬件资源的限制，类神经元的电子器件存在能耗高、无法处理复杂任务等缺陷，进而限制类脑计算体系的发展。

发明内容

本公开至少一实施例提供一种神经元模拟电路，包括积分电路和阈值调节电路。所述积分电路包括输入端、输出端和复位端，所述积分电路的输出端与第一节点连接，所述积分电路的输入端配置为接收激励信号，且所述积分电路配置为响应于所述激励信号单向改变所述第一节点的电压；所述积分电路的复位端受第二节点的电压控制；所述阈值调节电路与所述第一节点、所述第二节点以及第一电压端连接，所述阈值调节电路包括第一忆阻器、第二忆阻器和单稳态电路，所述单稳态电路包括输入端和输出端，所述单稳态电路的输出端与所述第二节点连接，所述单稳态电路的输入端与第三节点连接；所述第一忆阻器的第一端受所述第一节点的电压控制，所述第一忆阻器的第二端与所述第三节点连接；所述第二忆阻器的第一端受所述第二节点的电压控制，且所述第二忆阻器配置为根据所述第二忆阻器的第一端和第二端之间的电压差而改变所述第二忆阻器的电阻值；所述第一忆阻器为阈值开关型忆阻器且具有阈值电压，所述第一忆阻器的第一端和第二端之间的电压差大于所述阈值电压时，所述第一忆阻器的电阻值从所述第一电阻值改变为第二电阻值，所述第一电阻值高于所述第二电阻值。

在一些示例中，所述第二忆阻器设置来至少部分响应于所述单稳态电路被触发而在所述第二节点输出并改变所述神经元模拟电路的阈值电压；所述神经元模拟电路的阈值电压为当所述单稳态电路被触发而输出时、所述积分电路在所述第一节点输出的电压相对于所述第一电压端的电压的电压差。

在一些示例中，所述第二忆阻器为扩散型忆阻器。

在一些示例中，所述第一忆阻器的第一端和所述第二忆阻器的第一端均与第四节点连接，所述第二忆阻器的第二端与所述第二节点连接，所述第二忆阻器配置为根据所述单稳态电路输出至所述第二节点的脉冲电压而改变所述第二忆阻器的电阻值。

在一些示例中，所述阈值调节电路还包括第一电阻，所述第一电阻的第一端与所述第一节点连接，所述第一电阻的第二端与所述第四节点连接。

在一些示例中，所述阈值调节电路还包括第二电阻，所述第二电阻的第一端与所述第三节点连接，所述第二电阻的第二端与所述第一电压端连接。

在一些示例中，所述第二忆阻器为非易失型忆阻器。

在一些示例中，所述第一忆阻器的第一端和第二端分别与所述第一节点和所述第三节点连接；所述第二忆阻器的第一端与所述第三节点连接，且所述第二忆阻器的第二端与所述第一电压端电连接。