差分振荡神经网络中器件失配的影响
系统与控制
2022-11-11 v1 系统与控制
摘要
振荡神经网络 (ONN) 的模拟实现具有实现快速和超低功耗计算能力的潜力。模拟实现的一个缺点是组件失配，这会导致 ONN 中的去同步和不稳定。忆阻器和 VO2 等新兴器件特别容易受到变化的影响。在本文中，我们研究了组件失配对差分 ONN (DONN) 性能的影响。在两个主要模块中考虑了失配：差分振荡神经元和突触电路。为了衡量 DONN 对每个模块中失配的容忍度，在分别存在失配的情况下评估了性能。使用具有四个忆阻器的忆阻器桥电路作为突触电路。差分振荡神经元基于 VO2 器件。仿真结果表明，与突触电路中的失配相比，DONN 性能更容易受到差分振荡神经元组件中失配的影响。发现 DONN 可以容忍突触电路中高达 20% 的忆阻失配。然而，差分振荡神经元中的失配会导致固有频率的非均匀性，从而引起去同步和不稳定。仿真表明，固有频率 0.5% 的相对标准偏差 (RSD) 会大幅降低 DONN 性能。此外，敏感性分析表明，VO2 器件的高阈值电压是导致频率非均匀性和去同步的最敏感参数。
引用
@article{arxiv.2211.05497,
title = {Effect of Device Mismatches in Differential Oscillatory Neural Networks},
author = {Jafar Shamsi and María José Avedillo and Bernabé Linares-Barranco and Teresa Serrano-Gotarredona},
journal= {arXiv preprint arXiv:2211.05497},
year = {2022}
}
备注
accepted for IEEE TCASI