JP2012123797A5

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Info

Publication number: JP2012123797A5
Application number: JP2011260006A
Authority: JP
Filing date: 2011-11-29
Publication date: 2014-08-14
Anticipated expiration: 2031-11-29

Claims

統合発火型電子ニューロンの外部スパイク信号に応じて、前記外部スパイク信号に基づいてデジタル膜電位を更新するステップであって、前記デジタル膜電位はニューロン膜電位を表す、前記更新するステップと、
漏れ率に基づいて前記デジタル膜電位を減衰するステップと、
前記デジタル膜電位がしきい値を超えたことに応じて、スパイク信号を生成するステップと、
を含む、方法。
前記膜電位を更新するステップが、
外部興奮性スパイク信号の受信に応じて、１の時間ステップで受信した興奮性スパイク信号の数に第１のスケーリング・パラメータを掛けたものに等しい増加分だけ前記膜電位を増加するステップと、
外部抑制性スパイク信号の受信に応じて、１の時間ステップで受信した抑制性スパイク信号の数に第２のスケーリング・パラメータを掛けたものに等しい減少分だけ前記膜電位を減少させるステップと
を含む、請求項１に記載の方法。
前記第１のスケーリング・パラメータが２の倍数であり、前記受信した興奮性スパイクの数に前記倍率を掛けることがデジタル・ビットシフト操作によって行われる、請求項２に記載の方法。
前記第２のスケーリング・パラメータが２の倍数であり、前記受信した抑制性スパイクの数に前記倍率を掛けることがデジタル・ビットシフト操作によって行われる、請求項２に記載の方法。
前記膜電位を減衰するステップが、前記膜電位の現在値を時定数で割ったものに等しい漏れ率に基づいて前記膜電位を減衰するステップを含む、請求項４に記載の方法。
前記時定数が２の倍数であり、前記膜電位を前記時定数値で割ることがデジタル・ビットシフト操作によって行われる、請求項５に記載の方法。
前記膜電位を更新するステップが、抑制性スパイク信号の受信に応じて、抑制性チャネル・コンダクタンス値を増加するステップを含む、請求項４に記載の方法。
前記抑制性チャネル・コンダクタンス値の現在値を時定数で割ったものに等しい漏れ率に基づいて前記抑制性チャネル・コンダクタンス値を減衰するステップであって、前記時定数が２の倍数であり、前記抑制性チャネル・コンダクタンス値を前記時定数値で割ることがビットシフト操作によって行われる、前記減衰するステップと、
前記抑制性チャネル・コンダクタンス値に基づいて前記膜電位を減少させることにより前記膜電位に抑制を適用するステップと
をさらに含む、請求項７に記載の方法。
前記膜電位に抑制を適用するステップが、前記膜電位から前記膜電位値の現在値を除数値で割ったものを引くステップを含み、
前記除数値が倍率から前記抑制性チャネル・コンダクタンス値内の最上位非ゼロ・ビットを引いたものに等しい冪指数だけ２を累乗したものを含む、
請求項８に記載の方法。
各外部スパイク信号によって強度係数だけ増加する２つの抑制性チャネル・コンダクタンス変数の差として前記電子ニューロン内のシナプス・チャネル・コンダクタンスをモデル化するステップと、
時定数によって支配される減衰率に基づいて前記コンダクタンス変数を減衰するステップであって、前記時定数が２の倍数であり、前記減衰がデジタル・ビットシフト操作によって行われる、前記減衰するステップと
をさらに含む、請求項４に記載の方法。
前記膜電位から前記膜電位の現在値を除数値で割ったものを引くことにより前記膜電位に抑制を適用するステップであって、前記除数値が倍率から前記抑制性チャネル・コンダクタンス変数の前記差の値内の最上位非ゼロ・ビットを引いたものに等しい冪指数だけ２を累乗したものである、前記適用するステップと、
合計を生成するためにビットシフト操作を使用して膜電位補数値を興奮性強度シフト係数に加えることにより前記膜電位に興奮を適用し、倍率から前記興奮性チャネル・コンダクタンス変数の前記差の値内の最上位非ゼロ・ビットを引いたものに等しい冪指数だけ２を累乗したものである除数で前記合計を割るステップと
をさらに含む、請求項１０に記載の方法。
統合発火型電子ニューロンであって、
統合発火型電子ニューロンの膜電位を表すデジタル・カウンタと、
外部スパイク信号に基づいて前記膜電位を更新するために構成されたコントローラであって、
外部興奮性スパイク信号の受信に応じて、変更する必要がある前記カウンタ内のビットのみが変更されるようなビット単位の操作を使用して増加分だけ前記膜電位を増分すること、
外部抑制性スパイク信号の受信に応じて、変更する必要がある前記カウンタ内のビットのみが変更されるようなビット単位の操作を使用して減少分だけ前記膜電位を減分すること、
によって前記膜電位を更新するための前記コントローラと、
アナログ抵抗−容量・モデルを使用して時定数に基づいて前記膜電位を減衰するために構成された減衰モジュールと、
前記膜電位がしきい値を超えたことに応じて、スパイク信号を生成するために構成されたスパイク・モジュールと
を備えている、前記統合発火型電子ニューロン。
前記減衰モジュールが、アナログ抵抗−容量モデルを使用して時定数に基づいて減衰イベントを発生することにより前記膜電位を減衰するために構成される、請求項１２に記載の統合発火型電子ニューロン。
減衰イベントの発生に応じて、前記カウンタの最上位ビットが１である場合に前記カウンタの前記最上位ビットがゼロに設定され、そうではない場合に前記カウンタのすべての下位ビットがゼロに設定される、請求項１３に記載の統合発火型電子ニューロン。
前記ニューロンがスパイク信号を生成すると、前記容量が急速に放電され、ある充電率で充電され、前記充電がしきい値への到達に応じて、減衰イベントが発生される、請求項１４に記載の統合発火型電子ニューロン。
前記ニューロンがスパイク信号を生成すると、前記容量が急速に放電され、ある充電率で充電され、前記充電が第１のしきい値への到達に応じて、減衰イベントが発生され、
前記容量がある率で放電され、前記充電が第２のしきい値への到達に応じて、減衰イベントが発生される、請求項１４に記載の統合発火型電子ニューロン。
前記抵抗−容量・モデルが２つの容量を含み、
前記膜の前記電位が、
前記ニューロンが第１のスパイク信号を生成したときに、第２の容量に切り替わりながら第１の容量を急速に放電することと、
前記ニューロンが第２のスパイク信号を生成したときに、前記第１の容量に切り替わりながら前記第２の容量を急速に放電すること
によって減衰される、
請求項１３に記載の統合発火型電子ニューロン。
イベント・ドリブン統合発火型電子ニューロン内で外部スパイク信号を受信したことに応じて、前記外部スパイク信号に基づいて電子ニューロンのデジタル膜電位を更新するステップと、
漏れ率に基づいて前記膜電位を減衰するステップと、
前記膜電位がしきい値を超えたことに応じて、スパイク信号を生成するステップと
を含み、
前記膜電位を更新するステップが、興奮性イベント・タイプの発生に応じて、興奮性シナプス強度増加分だけ前記膜電位を増分するステップをさらに含む、方法。
前記膜電位を更新するステップが、抑制性イベント・タイプの発生に応じて、抑制性シナプス強度減少分だけ前記膜電位を減分するステップをさらに含む、請求項１８に記載の方法。
前記膜電位を更新するステップが、減衰イベント・タイプの発生に応じて、漏れ強度減少分だけ前記膜電位を減分するステップをさらに含む、請求項１９に記載の方法。
スパイク信号を生成するステップが、前記膜電位をリセット値に設定するステップをさらに含む、請求項２０に記載の方法。
減衰イベントの発生に応じて、前記膜電位がしきい値より上である場合に前記ニューロンがスパイク・イベントを送信し、シミュレーションとハードウェアとの対応を維持する、請求項１８に記載の方法。
統合発火型電子ニューロンであって、
デジタル膜電位カウンタと、
統合発火型電子ニューロン内の外部スパイク信号に応じて、前記外部スパイク信号に基づいてデジタル膜電位を更新するために構成されたコントローラ・モジュールであって、前記デジタル膜電位がニューロン膜電位を表す、前記コントローラ・モジュールと、
漏れ率に基づいて前記デジタル膜電位を減衰するために構成された減衰モジュールと、
前記デジタル膜電位がしきい値を超えたことに応じて、スパイク信号を生成するために構成されたスパイク・モジュールと、
を備えている、前記統合発火型電子ニューロン。
前記コントローラ・モジュールが、
外部興奮性スパイク信号の受信に応じて、１つの時間ステップで受信した興奮性スパイク信号の数に第１のスケーリング・パラメータを掛けたものに等しい増加分だけ前記膜電位を増加することと、
外部抑制性スパイク信号の受信に応じて、１つの時間ステップで受信した抑制性スパイク信号の数に第２のスケーリング・パラメータを掛けたものに等しい減少分だけ前記膜電位を減少させること
によって前記膜電位を更新するためにさらに構成される、
請求項２３に記載の統合発火型電子ニューロン。
前記第１のスケーリング・パラメータが２の倍数であり、前記受信した興奮性スパイクの数に前記倍率を掛けることがデジタル・ビットシフト操作によって行われるようになっており、
前記第２のスケーリング・パラメータが２の倍数であり、前記受信した抑制性スパイクの数に前記倍率を掛けることがデジタル・ビットシフト操作によって行われるようになっている、
請求項２４に記載の統合発火型電子ニューロン。