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[发明专利]基于光电计算单元的混合型神经网络及其运算方法-CN202010322172.6有效
发明人：王瑶;梅正宇;王宇宣;陈轩 -专利权人： 南京惟心光电系统有限公司
申请日： 2020-04-22 - 公布日： 2023-10-13 - 主分类号： G06N3/067 文献下载
摘要：本发明公开了一种基于光电计算单元的混合型神经网络及其运算方法。该混合型神经网络的神经计算核结构包括突触网络、轴突、数据接收器、选择器、树突以及神经元，多个光电计算单元周期性排列组成的阵列作为突触网络，每个光电计算单元包括发光单元和计算单元，发光单元发出的光入射到计算单元中；每个计算单元包括载流子控制区、耦合区、以及光生载流子收集区和读出区；阵列中每一行计算单元的载流子控制区依次相连作为轴突，轴突中的载流子控制区与数据接收器相连；阵列中每一列计算单元的读出区依次相连作为树突，树突的读出区输出端与神经元相连接。本发明的神经网络在实际运行中无需反复访问片外存储器，达到了降低功耗的效果。
基于光电计算单元混合神经网络及其运算方法

[发明专利]一种基于随机计算的增函数实现装置-CN202010322059.8有效
发明人：王瑶;邱禹欧;秦子迪;董虹希;郑沐晗;王宇宣 -专利权人： 南京惟心光电系统有限公司
申请日： 2020-04-22 - 公布日： 2023-09-26 - 主分类号： G06F7/544 文献下载
摘要：本发明公开了一种基于随机计算的增函数实现装置。该装置包括截位单元、部分值λ生成单元、部分值#imgabs0#生成单元、随机序列发生单元、逻辑计算单元和计数器，其中，截位单元用于把输入数据拆分为表示分段序号的数据和表示段内位置的剩余有效数据d两部分；部分值λ生成单元用于生成目标函数值的一个部分值λ；部分值#imgabs1#生成单元用于生成目标函数值的另一个部分值#imgabs2#随机序列发生单元用于将目标函数的三个部分值λ、#imgabs3#和d转换为随机序列；逻辑计算单元用于完成随机序列的乘法等基本运算；计数器用于将统计逻辑计算单元产生的随机序列转换为计算结果的二进制表示。相较于已有的增函数实现装置，本发明不仅硬件资源消耗少且计算精度更高。
一种基于随机计算函数实现装置

[发明专利]一种基于光电计算阵列的矩阵向量乘法器的运算优化方法-CN201910415822.9有效
发明人：王瑶;陈轩;王宇宣 -专利权人： 南京惟心光电系统有限公司
申请日： 2019-05-18 - 公布日： 2023-06-23 - 主分类号： G06F17/16 文献下载
摘要：本发明公开了一种基于光电计算阵列的矩阵向量乘法器的运算优化方法。该方法对于带负数的矩阵，首先给矩阵中的每一个数都加上一个零点值，使得矩阵中不再含有负数；然后在矩阵中再添加一列为第一列，并且此列的每一个值均为零点值，得到修正后的矩阵，其中零点值为某一固定位宽下的数据下限的绝对值；对修正后的矩阵进行矩阵向量乘运算后得到中间结果向量，对于此中间结果向量，将除第一列外的所有列的结果减去第一列的结果，即得到最终结果向量。本发明的优化方法可以避免负数矩阵的使用，节省一半的面积和功耗。
一种基于光电计算阵列矩阵向量乘法器运算优化方法

[发明专利]一种光电计算单元的控制方法-CN201910442810.5有效
发明人：王瑶;王子豪;李张南 -专利权人： 南京惟心光电系统有限公司
申请日： 2019-05-25 - 公布日： 2023-06-13 - 主分类号： G06F17/15 文献下载
摘要：本发明公开了一种光电计算单元的控制方法。其光电计算单元包括发光单元和计算单元，计算单元包括三部分：作为光生载流子收集和读出区的P型半导体衬底、作为耦合区的电荷耦合层和作为载流子控制区的控制栅极；控制方法具体为：通过在控制栅极、P型半导体衬底以及N型源极和N型漏极施加不同的电学条件，改变计算单元内的电学状态，使得计算单元处于不同的工作阶段，工作阶段包括：接收光子并生成光生载流子的光输入阶段；接收电子并使电子和光生载流子产生运算关系的电输入阶段；输出被光生载流子和电输入电子共同作用的读出阶段；擦除光输入数据的光输入复位阶段。本发明可以实现高精度的光输入，大大提高了器件计算的准确度。
一种光电计算单元控制方法

[发明专利]一种基于光电计算阵列的偏微分方程求解器及其方法-CN201910415829.0有效
发明人：王瑶;陈轩;王宇宣 -专利权人： 南京惟心光电系统有限公司
申请日： 2019-05-18 - 公布日： 2023-06-13 - 主分类号： G06E3/00 文献下载
摘要：本发明公开了一种基于光电计算阵列的偏微分方程求解器及其方法。该偏微分方程求解器包括：光电计算阵列，用于矩阵向量乘的计算；驱动器，用于将系数矩阵中的数据作为光输入发送给各个发光单元；控制系统，用于将每一次迭代的输入向量数据发送到光电计算阵列中，并将每一次迭代的结果向量进行AD转换、移位和累加，以及处理非矩阵向量乘运算。本发明通过有限差分法和雅克比(Jacobi)迭代法将偏微分方程求解过程转换成矩阵向量乘运算，并映射到光电计算阵列上，可以求出给定偏微分方程的高精度数值解。
一种基于光电计算阵列微分方程求解及其方法

[发明专利]一种矩阵向量乘阵列的控制方法-CN201910442808.8有效
发明人：王瑶;王子豪;李张南 -专利权人： 南京惟心光电系统有限公司
申请日： 2019-05-25 - 公布日： 2023-06-09 - 主分类号： G06F17/16 文献下载
摘要：本发明公开了一种矩阵向量乘阵列的控制方法。该矩阵向量乘阵列由多个光电计算单元排列组成，光电计算单元包括发光单元和计算单元，计算单元包括三部分：作为光生载流子收集和读出区的P型半导体衬底；作为耦合区的电荷耦合层；作为载流子控制区的控制栅极；矩阵向量乘阵列中，每一行计算单元的控制栅极相连，每一列计算单元的N型漏端和N型源端分别相连；通过在控制栅极、P型半导体衬底以及N型源极和N型漏极施加不同的电学条件，改变计算单元内的电学状态，使得计算单元处于光输入阶段、电输入阶段、读出阶段或者光输入复位阶段。本发明可以实现高精度的光输入，大大提高了器件计算的准确度。
一种矩阵向量阵列控制方法

[发明专利]光电计算单元工作状态的控制方法-CN201910442809.2有效
发明人：王瑶;李张南 -专利权人： 南京惟心光电系统有限公司
申请日： 2019-05-25 - 公布日： 2023-05-02 - 主分类号： G06E3/00 文献下载
摘要：本发明公开了一种光电计算单元工作状态的控制方法。其光电计算单元包括发光单元和计算单元，计算单元包括三部分：作为光生载流子收集和读出区的P型半导体衬底、作为耦合区的电荷耦合层和作为载流子控制区的控制栅极；控制方法具体为：通过在控制栅极、P型半导体衬底以及N型源极和N型漏极施加不同的电学条件，改变计算单元内的电学状态，使得计算单元处于不同的工作阶段，工作阶段包括：接收光子并生成光生载流子的光输入阶段；接收电子并使电子和光生载流子产生运算关系的电输入阶段；输出被光生载流子和电输入电子共同作用的读出阶段；擦除光输入数据的光输入复位阶段。本发明可以实现高精度的光输入，大大提高了器件计算的准确度。
光电计算单元工作状态控制方法

[发明专利]基于光电计算单元的脉冲神经网络及其系统和运算方法-CN201910415826.7有效
发明人：王瑶;王宇宣 -专利权人： 南京惟心光电系统有限公司
申请日： 2019-05-18 - 公布日： 2023-03-24 - 主分类号： G06N3/067 文献下载
摘要：本发明公开了一种基于光电计算单元的脉冲神经网络及其系统和运算方法。脉冲神经网络的神经计算核结构包括突触网络、树突、轴突、脉冲接收器和神经元，多个光电计算单元周期性排列组成的阵列作为突触网络，每个光电计算单元包括发光单元和计算单元，发光单元发出的光入射到计算单元中；每个计算单元包括载流子控制区、耦合区、以及光生载流子收集区和读出区；阵列中每一列计算单元的读出区依次相连，作为树突；树突的读出区输出端与神经元相连接；阵列中每一行计算单元的载流子控制区依次相连，作为轴突；轴突中的载流子控制区与脉冲接收器相连。本发明的神经网络在实际运行中无需反复访问片外存储器，达到了降低功耗的效果。
基于光电计算单元脉冲神经网络及其系统运算方法

[发明专利]一种基于光电计算阵列的卷积运算加速器及其方法-CN201910416013.X有效
发明人：王瑶;孙华庆;王宇宣 -专利权人： 南京惟心光电系统有限公司
申请日： 2019-05-19 - 公布日： 2023-03-24 - 主分类号： G06N3/0464 文献下载
摘要：本发明公开了一种基于光电计算阵列的卷积运算加速器及其方法。卷积运算加速器包括：数据存储模块，用于数据的读写和传输；数据分发模块，用于将从数据存储模块中读取的权重矩阵展开成列向量的形式并组成新的权重矩阵传输给光电计算阵列，以及用于将从数据存储模块中读取的激活值数据拆分成单比特的形式并传输给光电计算阵列；光电计算阵列，用于对输入数据进行乘法运算；A/D转换模块，用于将光电计算阵列的计算结果由模拟信号转化为数字信号；累加器模块，用于对经A/D转换后的计算结果进行移位累加，并最终输出计算结果。本发明的卷积运算加速器拥有巨大的计算能效，在相同操作数的情况下，比传统计算器件更为节省功耗。
一种基于光电计算阵列卷积运算加速器及其方法

[发明专利]一种针对GoogLeNet模型的加速器及其方法-CN201910416021.4有效
发明人：王瑶;席挺;王宇宣 -专利权人： 南京惟心光电系统有限公司
申请日： 2019-05-19 - 公布日： 2023-03-24 - 主分类号： G06N3/0464 文献下载
摘要：本发明公开一种针对GoogLeNet模型的加速器及其方法。加速器包括：控制器，用于控制卷积运算和全连接运算的控制信号流和数据流，并把最终结果输出保存到存储器中；光电计算阵列，用于完成卷积运算和全连接运算映射后的矩阵向量乘操作；模数转换器，用于将光电计算阵列输出的电流转化为数字信号；激活函数单元，用于完成卷积运算和全连接运算结果的加偏置和激活函数操作；池化单元，用于完成结果的最大值池化操作。本发明基于光电计算阵列实现GoogLeNet模型的卷积操作和全连接操作，能有效加速GoogLeNet模型的推断过程，具有高能效和无需反复访问片外存储等优点。
一种针对 googlenet 模型加速器及其方法

[发明专利]一种矩阵向量乘法器工作状态的控制方法-CN201910442813.9有效
发明人：王瑶;李张南 -专利权人： 南京惟心光电系统有限公司
申请日： 2019-05-25 - 公布日： 2023-03-24 - 主分类号： G06F17/16 文献下载
摘要：本发明公开了一种矩阵向量乘法器工作状态的控制方法。该矩阵向量乘法器由多个光电计算单元排列组成，光电计算单元包括发光单元和计算单元，计算单元包括三部分：作为光生载流子收集和读出区的P型半导体衬底；作为耦合区的电荷耦合层；作为载流子控制区的控制栅极；矩阵向量乘法器中，每一行计算单元的控制栅极相连，每一列计算单元的N型漏端和N型源端分别相连；通过在控制栅极、P型半导体衬底以及N型源极和N型漏极施加不同的电学条件，改变计算单元内的电学状态，使得计算单元处于光输入阶段、电输入阶段、读出阶段或者光输入复位阶段。本发明可以实现高精度的光输入，大大提高了器件计算的准确度。
一种矩阵向量乘法器工作状态控制方法

[发明专利]一种光电乘法器的计算方法-CN201910442817.7有效
发明人：王瑶;李张南 -专利权人： 南京惟心光电系统有限公司
申请日： 2019-05-25 - 公布日： 2023-03-24 - 主分类号： G06F7/523 文献下载
摘要：本发明公开了一种光电乘法器的计算方法，其光电乘法器由一个或者多个光电计算单元组成。一种计算方法为：将代表第一位乘数的量转化为二进制，并按照比特位高低并行地通过发光单元以光子的形式将第一位乘数各个比特位上的二进制数分别输入对应的计算单元当中；第二乘数的模拟化电输入信号通过电压值大小的形式由载流子控制区向计算单元输入代表电输入量的载流子；光生载流子收集和读出区包括光输入端和结果输出端，第一个乘数各比特位的二值化数据由光输入端输入乘法器；第一个乘数各比特位上的二值化的输入量和第二个乘数共同作用于读出区里的载流子，读出区中的载流子从结果输出端输出，再经过放大和累加工作，得到最终的乘法结果。
一种光电乘法器计算方法

[发明专利]一种利用光电计算阵列进行矩阵向量乘运算的方法-CN201910415830.3有效
发明人：王瑶;陈轩;王宇宣 -专利权人： 南京惟心光电系统有限公司
申请日： 2019-05-18 - 公布日： 2023-01-17 - 主分类号： G06F17/16 文献下载
摘要：本发明公开了一种利用光电计算阵列进行矩阵向量乘运算的方法。该方法利用不含AD转换器的光电计算阵列，先将功能函数按照比特位指数加权，再将权值矩阵映射到光电计算阵列中；然后将原有的输入向量按照比特位展开，向量中的每一个元素仅包含1比特位，向量长度位原有的向量长度乘上数据位宽；将调整过的输入向量输入光电计算阵列中，与权值矩阵进行矩阵向量乘运算，每一列的输出结果经过比较器之后仅包含1比特位，获得中间结果向量；最后将中间结果向量根据结果向量的数据位宽，合并成最终的结果向量。本发明的矩阵向量乘运算方法，通过避免使用AD转换器，而是用比较器进行替代，从而减小了大量的功耗和面积。
一种利用光电计算阵列进行矩阵向量运算方法

[发明专利]一种基于光电计算阵列的反卷积运算加速器及其方法-CN201910416014.4有效
发明人：王瑶;孙华庆;王宇宣 -专利权人： 南京惟心光电系统有限公司
申请日： 2019-05-19 - 公布日： 2023-01-17 - 主分类号： G06F17/15 文献下载
摘要：本发明公开一种基于光电计算阵列的反卷积运算加速器及其方法。反卷积运算加速器包括：数据存储模块，用于数据的读写和传输；数据分发模块，用于将从数据存储模块中读取的权重矩阵变换顺序并按行展开成权重向量的形式传输给光电计算阵列，以及用于将从数据存储模块中读取的激活值数据拆分成单比特的形式并传输给光电计算阵列；光电计算阵列，用于对输入数据进行乘法运算；A/D转换模块，用于将光电计算阵列的计算结果由模拟信号转化为数字信号；累加器模块，用于对经A/D转换后的计算结果进行移位累加并输出计算结果；结果叠加模块，用于对累加器模块的计算结果中需要叠加的部分进行叠加，输出最终结果。本发明的加速器具有巨大的计算能效。
一种基于光电计算阵列卷积运算加速器及其方法

[发明专利]一种地表水智能治理系统-CN202111296129.8在审
发明人：温颜莎;朱曦 -专利权人：江苏南大五维电子科技有限公司;南京惟心光电系统有限公司;南京吉相传感成像技术研究院有限公司
申请日： 2021-11-03 - 公布日： 2022-01-07 - 主分类号： C02F3/34 文献下载
摘要：本发明公开了一种地表水智能治理系统。本发明包括中央处理模块、生态环境感知模块、生态环境储存模块、生态环境大数据应用模块、精准治理模块，所述生态环境感知模块与中央处理模相连接，所述生态环境储存模块与中央处理模块相连接，所述生态环境大数据应用模块与中央处理模块相连接，所述精准治理模块与中央处理模块相连接，所述精准治理模块包括筛查与体检模块、病因诊断模块和治疗模块，所述筛查与体检模块与精准治理模块相连接，所述病因诊断模块与精准治理模块相连接。本发明中，便于对生态环境进行感知，且便于对污染源头进行分析，能够对不同的污染源头制定不同的治疗方案。
一种地表水智能治理系统

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