[发明专利]神经元电路及其方法

权利要求书

1.一种尖峰域异步神经元电路，包括：

第一尖峰到指数电路，其用于在神经元输入端模拟活动动力学并将电压尖峰转换为指数，所述第一尖峰到指数电路具有多个第一电压型尖峰域输入，并具有第一电压型尖峰指数输出；

第一可调增益电路，其用于模拟稳态可塑性,所述第一可调增益电路耦接到第一电压型尖峰指数输出，并具有第一电流输出；

神经元核心电路，其耦接到所述第一电流输出以模拟神经元核心，并具有尖峰编码电压输出；

滤波器和比较器电路，其耦接到所述尖峰编码电压输出，并具有增益控制输出，所述增益控制输出耦接到所述第一可调增益电路以控制所述第一可调增益电路的增益；以及

可调延迟电路，其用于模拟轴突延迟,所述可调延迟电路耦接到尖峰编码电压输出，并具有轴突延迟输出。

2.如权利要求1所述的电路，还包括：

第二尖峰到指数电路，其用于在神经元输入端模拟活动动力学并将电压尖峰转换为指数，所述第二尖峰到指数电路具有多个第二电压型尖峰域输入，并具有第二电压型尖峰指数输出；

第二可调增益电路，其用于模拟稳态可塑性,所述第二可调增益电路耦接到所述第二电压型尖峰指数输出，并具有第二电流输出；

其中，所述增益控制输出耦接到所述第二可调增益电路以控制所述第二可调增益电路的增益；

其中，将所述第一电流输出与所述第二电流输出相加以形成总电流输出；并且，

其中，所述神经元核心耦接到所述总电流输出。

3.如权利要求2所述的电路，还包括：

第一时间常数控制器，其耦接到所述第一尖峰到指数电路以调整所述第一尖峰到指数电路的活动动力学；

第二时间常数控制器，其耦接到所述第二尖峰到指数电路以调整所述第二尖峰到指数电路的活动动力学；

神经元尖峰率控制器，其耦接到所述第一滤波器和比较器电路以设置目标神经元尖峰率；和

延迟控制器，其耦接到所述可调延迟电路以设置目标轴突延迟。

4.如权利要求2所述的电路，其中：

所述第一电压型尖峰指数输出和所述第二电压型尖峰指数输出中的每一个具有急剧拉升到高电平并随之指数衰减到低电平的电压信号。

5.如权利要求1所述的电路，其中：

所述轴突延迟输出包括在高幅值和低幅值之间交替的电压型尖峰域信号；

其中，所述电压型尖峰域信号中的信息按照所述信号的时序被编码。

6.如权利要求2所述的电路，其中所述第一尖峰到指数电路和所述第二尖峰到指数电路中的每一个包括：

多个放大器，每个放大器耦接到多个第一电压型尖峰域输入或多个第二电压型尖峰域输入中的相应的一个；和

积分器,其耦接到各放大器的输出端。

7.如权利要求6所述的电路，其中，所述积分器包括具有由相应的第一时间常数控制器或第二时间常数控制器控制的可变增益的负反馈的积分器。

8.如权利要求6所述的电路，其中，所述积分器包括：

电容器；和，

可变电阻器，其由相应的第一时间常数控制器或第二时间常数控制器控制。

9.如权利要求2所述的电路，其中：

所述第一可调增益电路包括第一跨导放大器，所述第一跨导放大器具有由所述增益控制输出控制的增益；以及

所述第二可调增益电路包括第二跨导放大器，所述第二跨导放大器具有由所述增益控制输出控制的增益。

10.如权利要求2所述的电路，其中，所述第一滤波器和比较器电路包括：

低通滤波器，其耦接到所述神经元核心电路的所述尖峰编码电压输出；和

比较器，所述比较器的一个输入端耦接到所述低通滤波器，另一输入端耦接到神经元尖峰率控制器，以设置目标神经元尖峰率；

其中，所述比较器的输出是增益控制输出，所述增益控制输出耦接到所述第一可调增益电路以控制所述第一可调增益电路的增益，并耦接到所述第二可调增益电路以控制第二可调增益电路的增益。