《事件驅(qū)動(dòng)神經(jīng)形態(tài)系統(tǒng)》系統(tǒng)地描述了神經(jīng)形態(tài)工程領(lǐng)域的新技術(shù)，包括構(gòu)建完整的神經(jīng)形態(tài)芯片和解決制造多芯片可擴(kuò)展系統(tǒng)面臨的技術(shù)問題。
《事件驅(qū)動(dòng)神經(jīng)形態(tài)系統(tǒng)》主要內(nèi)容分為兩部分。分（第2-6章）描述了所構(gòu)建的AER通信體系結(jié)構(gòu)、AER傳感器和電子神經(jīng)模型，其中，第2-5章用樹狀圖描述了將架構(gòu)和電路關(guān)聯(lián)起來的歷史，并引導(dǎo)讀者閱讀大量文獻(xiàn)；第6章描述了關(guān)于事件驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)學(xué)習(xí)的大部分理論知識(shí)。第二部分（第7-16章）面向神經(jīng)形態(tài)電子系統(tǒng)構(gòu)建方向的讀者，提供了用于構(gòu)建傳感器和計(jì)算單元建模神經(jīng)系統(tǒng)構(gòu)建基塊的各種方法信息，包括硅神經(jīng)元、硅突觸、硅耳蝸電路、浮柵電路和可編程控制器數(shù)字偏置發(fā)生器的詳細(xì)信息，還包括硬件和軟件通信基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，以及事件驅(qū)動(dòng)傳感器輸出算法處理的相關(guān)內(nèi)容。
《事件驅(qū)動(dòng)神經(jīng)形態(tài)系統(tǒng)》以第17章結(jié)尾，梳理了當(dāng)前計(jì)算機(jī)與神經(jīng)系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)計(jì)算處理方式上的差異，討論了認(rèn)知神經(jīng)形態(tài)系統(tǒng)發(fā)展的長(zhǎng)期途徑。
第1章簡(jiǎn)介1
1.1起源與歷史背景2
1.2建立有用的神經(jīng)形態(tài)系統(tǒng)4
參考文獻(xiàn)5
部分理解神經(jīng)形態(tài)系統(tǒng)第2章通信9
2.1簡(jiǎn)介9
2.2地址事件表示11
2.2.1AER編碼器12
2.2.2仲裁機(jī)制13
2.2.3編碼機(jī)制16
2.2.4多個(gè)AER端點(diǎn)17
2.2.5地址映射17
2.2.6路由18
2.3AER鏈接設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)18
2.3.1權(quán)衡:動(dòng)態(tài)分配還是靜態(tài)分配19
2.3.2權(quán)衡:仲裁訪問還是沖突20
2.3.3權(quán)衡:排隊(duì)與下降峰值22
2.3.4預(yù)測(cè)吞吐量的需求23
2.3.5設(shè)計(jì)權(quán)衡24
2.4AER鏈路的演變25
2.4.1單發(fā)單收25
2.4.2多發(fā)多收27
2.4.3并行信號(hào)協(xié)調(diào)28
2.4.4字串行尋址29
2.4.5串行差分信號(hào)29
2.5討論30
參考文獻(xiàn)31
第3章硅視網(wǎng)膜34
3.1簡(jiǎn)介34
3.2生物視網(wǎng)膜35
3.3具有串行模擬輸出的硅視網(wǎng)膜36
3.4事件驅(qū)動(dòng)的異步像素輸出與同步幀36
3.5AER視網(wǎng)膜37
3.5.1動(dòng)態(tài)視覺傳感器39
3.5.2基于時(shí)間的異步圖像傳感器42
3.5.3異步ParvoMagno視網(wǎng)膜模型42
3.5.4事件驅(qū)動(dòng)的強(qiáng)度編碼成像儀44
3.5.5空間對(duì)比度與方向視覺傳感器46
3.6硅視網(wǎng)膜像素49
3.6.1DVS像素49
3.6.2ATIS像素52
3.6.3VISe 像素53
3.6.4Octopus 像素53
3.7硅視網(wǎng)膜新規(guī)范55
3.7.1DVS響應(yīng)均勻性55
3.7.2DVS背景活動(dòng)56
3.7.3DVS動(dòng)態(tài)范圍57
3.7.4DVS延遲和抖動(dòng)57
3.8討論58
目錄事件驅(qū)動(dòng)神經(jīng)形態(tài)系統(tǒng)參考文獻(xiàn)61
第4章硅耳蝸66
4.1簡(jiǎn)介66
4.2耳蝸結(jié)構(gòu)70
4.2.1級(jí)聯(lián)一維70
4.2.2基本的一維硅耳蝸71
4.2.3二維架構(gòu)72
4.2.4電阻(導(dǎo)電)網(wǎng)絡(luò)73
4.2.5BM諧振器73
4.2.6二維硅耳蝸模型73
4.2.7添加OHC的主動(dòng)非線性特性75
4.3尖峰型耳蝸77
4.3.1AEREAR2濾波器的Q控制78
4.3.2應(yīng)用:基于尖峰的聽覺處理78
4.4樹狀圖79
4.5討論80
參考文獻(xiàn)81
第5章運(yùn)動(dòng)電機(jī)控制85
5.1簡(jiǎn)介85
5.1.1確定功能性生物學(xué)元素86
5.1.2有節(jié)奏的運(yùn)動(dòng)模式86
5.2運(yùn)動(dòng)控制中的神經(jīng)回路建模88
5.2.1描述運(yùn)動(dòng)行為89
5.2.2虛擬分析90
5.2.3連接模型92
5.2.4基本CPG結(jié)構(gòu)93
5.2.5神經(jīng)形態(tài)架構(gòu)95
5.3工作中的神經(jīng)形態(tài)CPG101
5.3.1神經(jīng)假體：體內(nèi)運(yùn)動(dòng)的控制101
5.3.2步行機(jī)器人102
5.3.3各段間協(xié)調(diào)建模104
5.4討論104
參考文獻(xiàn)106
第6章神經(jīng)形態(tài)系統(tǒng)的學(xué)習(xí)113
6.1簡(jiǎn)介：突觸連接、記憶和學(xué)習(xí)114
6.2在神經(jīng)形態(tài)硬件中保留記憶114
6.2.1記憶維護(hù)問題：直覺114
6.2.2記憶維護(hù)問題：定量分析116
6.2.3解決記憶維護(hù)問題117
6.3在神經(jīng)形態(tài)硬件中存儲(chǔ)記憶121
6.3.1突觸學(xué)習(xí)模型121
6.3.2在神經(jīng)形態(tài)硬件中實(shí)現(xiàn)突觸模型124
6.4神經(jīng)形態(tài)硬件中的聯(lián)想記憶128
6.4.1吸引子神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中的記憶檢索128
6.4.2問題132
6.5神經(jīng)形態(tài)芯片中的吸引子狀態(tài)134
6.5.1記憶檢索134
6.5.2實(shí)時(shí)學(xué)習(xí)視覺刺激136
6.6討論138
參考文獻(xiàn)139
第二部分建立神經(jīng)形態(tài)系統(tǒng)第7章硅神經(jīng)元145
7.1簡(jiǎn)介145
7.2硅神經(jīng)元電路塊147
7.2.1電導(dǎo)動(dòng)力學(xué)147
7.2.2尖峰事件生成149
7.2.3尖峰閾值和不應(yīng)期150
7.2.4尖峰頻率自適應(yīng)和自適應(yīng)閾值152
7.2.5軸突和樹突樹153
7.2.6其他有用的構(gòu)建基塊154
7.3硅神經(jīng)元實(shí)現(xiàn)155
7.3.1亞閾生物物理現(xiàn)實(shí)模型155
7.3.2事件驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的緊湊型I＆F電路158
7.3.3通用I＆F神經(jīng)元電路159
7.3.4高于閾值、加速時(shí)間和開關(guān)電容設(shè)計(jì)163
7.4討論167
參考文獻(xiàn)169
第8章硅突觸176
8.1簡(jiǎn)介177
8.2硅突觸實(shí)現(xiàn)178
8.2.1無電導(dǎo)電路179
8.2.2電導(dǎo)電路187
8.2.3NMDA突觸電路189
8.3動(dòng)態(tài)塑性突觸190
8.3.1短期可塑性190
8.3.2長(zhǎng)期可塑性192
8.4討論201
參考文獻(xiàn)203
第9章硅耳蝸構(gòu)造模塊208
9.1介紹208
9.2電壓域二階濾波器209
9.2.1跨導(dǎo)放大器209
9.2.2二階低通濾波器210
9.2.3濾波器的穩(wěn)定性211
9.2.4穩(wěn)定的二階低通濾波器213
9.2.5差異213
9.3電流域二階濾波器215
9.3.1跨線性回路215
9.3.2二階Tau細(xì)胞對(duì)數(shù)域?yàn)V波器217
9.4指數(shù)偏差生成218
9.5內(nèi)毛細(xì)胞模型220
9.6討論221
參考文獻(xiàn)222
第10章可編程和可配置的模擬神經(jīng)形態(tài)集成電路224
10.1簡(jiǎn)介224
10.2浮柵電路基礎(chǔ)知識(shí)225
10.3啟用電容電路的浮柵電路226
10.4修改浮柵電荷228
10.4.1電子隧道效應(yīng)228
10.4.2PFET熱電子注入229
10.5可編程模擬器件的精確編程230
10.6可編程模擬方法的縮放232
10.7低功耗模擬信號(hào)處理233
10.8與數(shù)字方法的低功耗比較:內(nèi)存中的模擬計(jì)算235
10.9數(shù)字復(fù)雜度下模擬編程:大規(guī)模現(xiàn)場(chǎng)可編程模擬陣列236
10.10模擬信號(hào)處理的應(yīng)用238
10.10.1模擬變換成像儀238
10.10.2自適應(yīng)濾波器和分類器240
10.11討論241
參考文獻(xiàn)242
第11章偏置發(fā)生器電路248
11.1簡(jiǎn)介248
11.2偏置發(fā)生器電路249
11.2.1自舉電流鏡主偏置基準(zhǔn)電流250
11.2.2主偏置電源抑制比251
11.2.3主偏置的穩(wěn)定性 252
11.2.4主偏置啟動(dòng)和電源控制252
11.2.5電流分流器:獲得主電流的數(shù)字控制部分253
11.2.6實(shí)現(xiàn)偏置電流的良好單調(diào)分辨率257
11.2.7粗精范圍選擇258
11.2.8小電流的偏移源偏置259
11.2.9個(gè)體偏差的緩沖和旁路解耦261
11.2.10通用偏置緩沖電路263
11.2.11保護(hù)偏置分流器電流不受寄生光電流的影響264
11.3包括外部控制器的整體偏置發(fā)生器結(jié)構(gòu)264
11.4典型特征265
11.5設(shè)計(jì)工具包266
11.6討論267
參考文獻(xiàn)267
第12章片上AER通信電路269
12.1簡(jiǎn)介269
12.1.1通信周期270
12.1.2通信提速271
12.2AER發(fā)送器模塊272
12.2.1像素內(nèi)的AER電路273
12.2.2仲裁器273
12.2.3其他AER模塊279
12.2.4聯(lián)合作業(yè)280
12.3AER接收器模塊280
12.3.1芯片級(jí)握手模塊281
12.3.2解碼器282
12.3.3接收像素中的握手電路282
12.3.4脈沖擴(kuò)展電路283
12.3.5接收陣列外圍握手電路283
12.4討論284
參考文獻(xiàn)285
第13章硬件基礎(chǔ)架構(gòu)287
13.1簡(jiǎn)介287
13.1.1監(jiān)控AER事件288
13.1.2AER事件定序292
13.1.3映射AER事件293
13.2小型系統(tǒng)的硬件基礎(chǔ)架構(gòu)板296
13.2.1硅皮層296
13.2.2集中通信297
13.2.3可組合架構(gòu)解決方案298
13.2.4菊花鏈結(jié)構(gòu)303
13.2.5接口板使用串行AER304
13.2.6可重構(gòu)網(wǎng)狀架構(gòu)307
13.3中等規(guī)模多芯片系統(tǒng)309
13.3.1OR IFAT系統(tǒng)309
13.3.2多芯片定向系統(tǒng)311
13.3.3CAVIAR系統(tǒng)314
13.4FPGA319
13.5討論321
參考文獻(xiàn)323
第14章軟件基礎(chǔ)架構(gòu)330
14.1簡(jiǎn)介330
14.2芯片和系統(tǒng)描述軟件331
14.2.1可擴(kuò)展標(biāo)記語(yǔ)言332
14.2.2NeuroML332
14.3組態(tài)軟件332
14.4地址事件流處理軟件333
14.4.1現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列333
14.4.2AE流處理軟件的結(jié)構(gòu)334
14.4.3帶寬和延遲334
14.4.4優(yōu)化335
14.4.5應(yīng)用程序編程接口335
14.4.6 AE流的網(wǎng)絡(luò)傳輸336
14.5映射軟件336
14.6軟件示例337
14.6.1ChipDatabase:用于調(diào)整神經(jīng)形態(tài)aVLSI芯片的系統(tǒng)337
14.6.2Spike Toolbox339
14.6.3jAER339
14.6.4Python和PyNN340
14.7討論342
參考文獻(xiàn)343
第15章事件流的算法處理346
15.1簡(jiǎn)介346
15.2軟件基礎(chǔ)架構(gòu)需求348
15.3嵌入式實(shí)現(xiàn)350
15.4算法實(shí)例350
15.4.1降噪濾波器351
15.4.2時(shí)間戳映射和按位移地址進(jìn)行二次采樣352
15.4.3作為低級(jí)功能檢測(cè)器的事件標(biāo)記器352
15.4.4視覺跟蹤器354
15.4.5事件驅(qū)動(dòng)的音頻處理358
15.5討論358
參考文獻(xiàn)359
第16章邁向大規(guī)模神經(jīng)形態(tài)系統(tǒng)362
16.1簡(jiǎn)介362
16.2大型系統(tǒng)實(shí)例362
16.2.1尖峰神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)363
16.2.2分層AE365
16.2.3神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)366
16.2.4高輸入計(jì)數(shù)模擬神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)368
16.3討論369
參考文獻(xiàn)370
第17章作為潛在技術(shù)大腦372
17.1簡(jiǎn)介372
17.2神經(jīng)計(jì)算的本質(zhì)：腦技術(shù)原理373
17.3理解大腦的方法375
17.4大腦構(gòu)造和功能的一些原理376
17.5神經(jīng)電路處理的示例模型378
17.6對(duì)神經(jīng)形態(tài)的認(rèn)知380
參考文獻(xiàn)381
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