Place Coding in Analog VLSI: A Neuromorphic Approach to Computation

ویرایش: 1 
نویسندگان: Oliver Landolt (auth.)  
سری:  
ISBN (شابک) : 9781461376101, 9781461557012 
ناشر: Springer US 
سال نشر: 1998 
تعداد صفحات: 217 
زبان: English 
فرمت فایل : PDF (درصورت درخواست کاربر به PDF، EPUB یا AZW3 تبدیل می شود) 
حجم فایل: 8 مگابایت 

قیمت کتاب (تومان) : 50,000



تحقیقات زیست‌شناسی عصبی نشان می‌دهد که اطلاعات را می‌توان با مکان یک نقطه فعالیت در جمعیتی از سلول‌ها ("کدگذاری مکان") نشان داد، و این اطلاعات را می‌توان با استفاده از شبکه‌های اتصالات پردازش کرد. کدگذاری مکان در آنالوگ VLSI یک قرارداد نمایشی از طعم مشابه را که برای طراحی مدار مجتمع آنالوگ در نظر گرفته شده است، تعریف می کند. خواص آن را بررسی می کند و راه هایی را برای ساخت مدارها بر اساس این طرح کدگذاری پیشنهاد می کند.
در این نسخه الکترونیکی کدگذاری مکان، اعداد با حالت آرایه ای از گره ها به نام نقشه نشان داده می شوند و محاسبات توسط شبکه ای از پیوندها انجام می شود. در ساده ترین حالت، یک پیوند فقط سیمی است که یک گره از یک نقشه ورودی را به یک گره از یک نقشه خروجی متصل می کند. در موارد دیگر، یک پیوند یک سلول مدار ابتدایی است. شبکه‌های پیوندها تا حدودی یادآور جداول جستجو هستند، زیرا یک تابع دلخواه از یک یا چند متغیر را سیم‌کشی می‌کنند. جالب اینجاست که این ساختارها با قوانین فازی و همچنین برخی از انواع شبکه های عصبی مصنوعی نیز مرتبط هستند. رویکرد کدگذاری مکان چندین مزیت قابل توجه را نسبت به طراحی آنالوگ معمولی ارائه می‌کند:

• شبکه‌های پیوندها را می‌توان با روشی ساده، هر تابعی که باید محاسبه شود، سنتز کرد.
• کدگذاری مکان نسبت به آشفتگی‌ها و اغتشاشات متحمل است. نویز در پیاده سازی های حالت فعلی
• تحمل در برابر نویز به این معنی است که می توان با استفاده از کدگذاری مکان بر محدودیت های اتلاف توان اساسی مدارهای آنالوگ معمولی غلبه کرد.

رویکرد کدگذاری مکان توسط سه مدار مجتمع که توابع غیرخطی چندین متغیر را محاسبه می‌کنند، نشان داده شده است. ساده ترین آنها از 80 لینک تشکیل شده است و در عملکرد مداوم به مصرف برق زیر میکرووات می رسد. پیچیده ترین آنها حدود 1800 لینک را برای مصرف برق 6 میلی وات ترکیب می کند و عملکرد یک سیستم دید فعال را با میدان دید متحرک کنترل می کند.
کدنویسی مکان در آنالوگ VLSI عمدتاً برای محققان و مهندسین مجرب درگیر در طراحی سخت افزار آنالوگ و دیجیتال (به ویژه مدارهای الهام گرفته شده از زیستی) در نظر گرفته شده است. این کتاب همچنین مرجع ارزشمندی برای محققان و دانشجویان در زمینه‌های زیست‌شناسی عصبی، عصب‌شناسی، رباتیک، منطق فازی و کنترل فازی است.

Neurobiology research suggests that information can be represented by the location of an activity spot in a population of cells (`place coding'), and that this information can be processed by means of networks of interconnections. Place Coding in Analog VLSI defines a representation convention of similar flavor intended for analog-integrated circuit design. It investigates its properties and suggests ways to build circuits on the basis of this coding scheme.
In this electronic version of place coding, numbers are represented by the state of an array of nodes called a map, and computation is carried out by a network of links. In the simplest case, a link is just a wire connecting a node of an input map to a node of an output map. In other cases, a link is an elementary circuit cell. Networks of links are somewhat reminiscent of look-up tables in that they hardwire an arbitrary function of one or several variables. Interestingly, these structures are also related to fuzzy rules, as well as some types of artificial neural networks. The place coding approach provides several substantial benefits over conventional analog design:

• Networks of links can be synthesized by a simple procedure whatever the function to be computed.
• Place coding is tolerant to perturbations and noise in current-mode implementations.
• Tolerance to noise implies that the fundamental power dissipation limits of conventional analog circuits can be overcome by using place coding.

The place coding approach is illustrated by three integrated circuits computing non-linear functions of several variables. The simplest one is made up of 80 links and achieves submicrowatt power consumption in continuous operation. The most complex one incorporates about 1800 links for a power consumption of 6 milliwatts, and controls the operation of an active vision system with a moving field of view.
Place Coding in Analog VLSI is primarily intended for researchers and practicing engineers involved in analog and digital hardware design (especially bio-inspired circuits). The book is also a valuable reference for researchers and students in neurobiology, neuroscience, robotics, fuzzy logic and fuzzy control.

Front Matter....Pages i-xii
Front Matter....Pages 1-1
Introduction....Pages 3-10
Discrete place coding....Pages 11-28
Continuous place coding....Pages 29-68
Front Matter....Pages 69-69
Fuzzy rule chip....Pages 71-104
Incremental oculo-motor control chip....Pages 105-131
Saccadic oculo-motor control chip....Pages 133-170
Front Matter....Pages 171-171
Extensions....Pages 173-195
Conclusion....Pages 197-203
Back Matter....Pages 205-215