4 位突触权重分辨率足够吗？——神经形态硬件中实现脉冲时序依赖可塑性的约束
神经元与认知
2014-12-01 v6
摘要
大规模神经形态硬件系统通常需要在细节水平与所需芯片资源之间进行权衡。特别是在实现脉冲时序依赖可塑性时，资源的减少会导致相较于浮点精度的局限性。从设计角度看，一种自然的节省资源的修改是降低突触权重分辨率。在本研究中，我们估计了突触权重离散化在不同层面的影响，范围从单个权重的随机游走到脉冲神经网络的计算机模拟。FACETS 晶圆级硬件系统提供 4 位的突触权重分辨率，研究表明在我们的网络基准测试范围内该分辨率是足够的。我们的发现表明，考虑到定制混合信号突触的进一步限制，提高分辨率甚至可能无用。此外，我们还调查了由生产缺陷引起的变化，并表明在本研究的背景下这些变化并不关键。我们的结果代表了建立和配置受硬件约束的突触的通用框架。我们就如何在其他专用于大规模模拟的后端中考虑权重离散化提出了建议。因此，我们提出的良好硬件验证实践可能会在硬件开发者和神经科学家之间产生协同效应。
引用
@article{arxiv.1201.6255,
title = {Is a 4-bit synaptic weight resolution enough? - Constraints on enabling spike-timing dependent plasticity in neuromorphic hardware},
author = {Thomas Pfeil and Tobias C. Potjans and Sven Schrader and Wiebke Potjans and Johannes Schemmel and Markus Diesmann and Karlheinz Meier},
journal= {arXiv preprint arXiv:1201.6255},
year = {2014}
}