[发明专利]一种概率计算神经元计算单元和构造方法

权利要求书

1.一种概率计算神经元构造方法，其特征在于，包括以下步骤：

在每一个计算周期，对输入概率脉冲串中的脉冲进行计数，并以上一计算周期膜电位值的衰减值作为基础值累加脉冲数量值，产生当前计算周期的膜电位值；

计算当前计算周期的膜电位值的衰减值，用于下一计算周期的基础值；

比较当前计算周期的膜电位值和门限值，当膜电位值大于门限值时，产生的激活信号为1，当膜电位值小于门限值时，产生的激活信号为0；

在相同位宽条件下，比较权值和随机数，进行概率脉冲编码，生成原始概率脉冲串；

所述原始概率脉冲串与当前计算周期的激活信号值相乘，产生输出概率脉冲串。

2.如权利要求1所述概率计算神经元构造方法，其特征在于，

所述衰减值为1/2。

3.如权利要求1或2所述概率计算神经元构造方法，其特征在于，

所述膜电位值表示为：

其中，t_n表示第n个计算周期结束的时刻；u_j(t_n)为第j个输出神经元t_n时刻的膜电位值；w_ij为第i个输入神经元与第j个输出神经元的连接权重，W_ij(m)为由w_ij所产生的输入概率脉冲串的第m位，取值为0或1；N为脉冲串的长度；num_in为输入神经元数量；p_i(t_n)为当前计算周期的接收脉冲，在每一个计算周期中取值为0或1；s_j(t_n)为第j个输出神经元t_n时刻的状态，取值为0或1；α为一常数。

4.如权利要求1所述概率计算神经元构造方法，其特征在于，

所述膜电位值用二进制数表示。

5.如权利要求4所述概率计算神经元构造方法，其特征在于，

将当前周期的所述膜电位值的二进制信号向右移位，作为下一周期膜电位值的基础。

6.一种概率计算神经元计算单元，用于实现权利要求1～5任意一项所述方法，其特征在于，包括脉冲计数器、移位寄存器、输入比较器、脉冲生成器；

所述脉冲计数器，用于在每一个计算周期，对输入概率脉冲串中的脉冲进行计数，并以上一计算周期膜电位值的衰减值作为基础值累加脉冲数量值，产生当前计算周期的膜电位值；

所述移位寄存器，用于对当前计算周期的膜电位值的二进制数向右移位输出，产生用于下一计算周期的基础值；

所述输入比较器，用于比较所述当前计算周期的膜电位值和门限值，生成所述激活信号；

所述脉冲生成器，用于根据权值和激活信号，生成所述输出概率脉冲串。

7.如权利要求6所述概率计算神经元计算单元，其特征在于，

所述脉冲生成器包含线性移位寄存器、权值比较器、脉冲乘法器；

所述线性移位寄存器，用于生成与所述权值位宽相同的伪随机数；

所述权值比较器，用于比较所述权值和所述伪随机数，产生原始概率脉冲串；

所述脉冲乘法器，用于将所述原始概率脉冲串与所述激活信号的值相乘。

8.如权利要求6所述概率计算神经元计算单元，其特征在于，

还包含与门电路，实现状态信号值和激活信号值的乘积，进一步用于使能所述脉冲计数器。

9.如权利要求6所述概率计算神经元计算单元，其特征在于，

包含输入神经元单元、输出神经元单元；

所述输入神经元单元，包含所述脉冲生成器、所述输入比较器；

所述输出神经元单元，包含所述脉冲计数器、移位寄存器。

10.如权利要求9所述概率计算神经元计算单元，其特征在于，

所述输入神经元单元包括神经脉冲产生器、原始概率脉冲串产生器和脉冲乘法器；

神经脉冲产生器，包含输入比较器，用于比较输入信号电压和阈值电压，输出激活信号；

原始概率脉冲串产生器包含权值存储器、LFSR、权值比较器，比较权值和LFSR生成的伪随机数，输出原始概率脉冲串；

所述脉冲乘法器，用于将原始概率脉冲串和激活信号相乘，输出概率脉冲串。