Писарев А.Д., Удовиченко С.Ю. Биоморфный нейропроцессор на основе наноразмерного комбинированного мемристорно-диодного кроссбара

Монография. — М.: Издательство АО "РИЦ "ТЕХНОСФЕРА", 2021. — 228 c. — ISBN 978-5-94836-635-7Предложена концепция биоморфного нейропроцессора, реализующего аппаратную импульсную нейросеть для традиционных задач обработки информации, а также для воспроизведения работы кортикальной колонки мозга или её фрагмента. Аппаратная нейросеть построена на основе оригинальных биоморфных программной и электрической моделей нейрона. Представлены электрические схемы, топология и нанотехнология изготовления основных узлов аппаратной части нейропроцессора: запоминающей и логической матриц, входного и выходного устройств, построенных на основе комбинированного мемристорно-диодного кроссбара и обладающих высокими интеграцией элементов и энергоэффективностью по сравнению с известными нейропроцессорами и отдельными матрицами.
Приведены результаты SPICE-моделирования и аппаратного тестирования процессов обработки сигналов в режимах: сложения выходных импульсов нейронов в запоминающей матрице; их маршрутизации на синапсы других нейронов в логической матрице, скалярного умножения матрицы чисел на вектор, а также ассоциативного самообучения. Впервые продемонстрирована генерация новой ассоциации (нового знания) в изготовленном мемристорно-диодном кроссбаре в отличие от ассоциативного самообучения в существующих аппаратных нейросетях с синапсами на базе дискретных мемристоров.