[实用新型]实现液体状态机的脉冲神经网络数模混合电路系统

权利要求书

1.一种实现液体状态机的脉冲神经网络数模混合电路系统，其特征在于：包括A2S编码输入层、SNN计算层、S2A解码层、在线学习与输出控制器和超参数控制器，所述A2S编码输入层将传感器采集的连续的多路模拟信号转换成离散的具有时空分布特征的多通道脉冲信号，输入到SNN计算层，其中A2S编码输入层的每个编码单元对应于一路模拟信号，单元数量M与模拟信号阵列的数量相同，模拟信号转换成脉冲信号的编码算法由超参数控制器选择；

SNN计算层包括N个脉冲神经元电路，通过神经元间可重构互连网络连接，A2S编码输入层与SNN计算层之间通过输入输出可重构互连网络连接，A2S编码单元既可以和全部脉冲神经元电路连接，也可以和部分神经元连接，具体连接方式由超参数控制器确定；

S2A解码层通过输入输出可重构互连网络与SNN计算层及A2S编码输入层连接，S2A解码层包括M+N个S2A解码单元；

超参数控制器用于决定A2S编码输入层选择的编码算法、SNN计算层中神经元电路的数量及膜电容参数、神经元间网络连接方式、兴奋性突触电路及抑制性突触电路中的可重构电阻阵列的阻值，以及输入输出互连网络的连接拓扑。

2.如权利要求1所述的实现液体状态机的脉冲神经网络数模混合电路系统，其特征在于：所述A2S编码输入单元包括微控制器模块的数字电路部分和脉冲产生部分的模拟电路部分，微控制器模块根据超参数控制器输入选择的A2S编码算法将来自传感器的原始模拟信号编码成离散脉冲序列，微控制器模块将每一个原始信号所对应的标注信息或者训练信号输出给在线学习与输出控制器，作为在线学习的监督信号；

所述模拟电路部分包括电容Cm、泄放电阻RL、钠通道模块以及钾通道模块，所述电容C_m分别与所述泄放电阻R_L、钠通道模块以及钾通道模块并联，所述电容C_m一端接收内部电流源的输出电流I_out，并在这一端输出膜电压V_mem，作为A2S编码输入层中对应编码单元的输出，电容C_m的另一端接地；

所述钠通道模块包括三极管Q1、三极管Q2、电阻R2、电阻R4以及电压源V_Na，所述三极管Q1的基极分为两路，第一路与所述电容C_m一端连接，第二路与三极管Q2集电极连接，所述三极管Q1的发射极经电阻R4接地，所述三极管Q1的集电极与所述三极管Q2的基极连接，所述三极管Q2的发射极经电阻R2与所述电压源V_Na的正极连接，所述电压源V_Na的负极接地，所述三极管Q2的集电极为所述钠通道模块的一个接线端，该接线端与所述钾通道模块的一个接线端连接；

所述钾通道模块包括三极管Q3、电阻R_r、电阻R3、电容C1以及电压源V_K，所述电阻R3的一端分为三路，第一路与所述钠通道模块的一个接线端连接，第二路与电阻R_r的一端连接，第三路与所述神经元电路的输出端连接，所述电阻R3的另一端与所述三极管Q3的集电极连接，所述三极管Q3的发射极与所述电压源V_K的负极连接，所述电压源V_K的正极接地，所述三极管Q3的基极分为两路，第一路与电阻R_r的另一端连接，第二路经电容C1接地。