[发明专利]基于光电计算单元的脉冲神经网络及其系统和运算方法

权利要求书

1.基于光电计算单元的脉冲神经网络的应用系统，其特征在于，包括脉冲神经网络以及：

算法映射模块，用于将需要所述脉冲神经网络处理的应用算法进行分解；

权重写入模块，用于将分解后的算法所需的权值根据映射关系通过发光单元写入到计算单元中；

脉冲产生模块，用于根据算法实际运算中的激励数据产生相对应的脉冲激励，并输入给脉冲接收器；

结果转换模块，用于接收数据传输接口传来的计算结果脉冲信号，并根据对应的算法模型将计算结果脉冲信号进行整合处理，转换成算法的显性计算结果；

所述脉冲神经网络包括多个神经计算核结构、脉冲处理器、地址仲裁器和数据传输接口，多个神经计算核结构呈网状形式排列，每个神经计算核结构连接一个地址仲裁器；所述神经计算核结构包括突触网络、树突、轴突、脉冲接收器和神经元，多个光电计算单元周期性排列组成的阵列作为突触网络，每个光电计算单元包括发光单元和计算单元，发光单元发出的光入射到计算单元中；每个计算单元包括载流子控制区、耦合区、以及光生载流子收集区和读出区；所述载流子控制区用于控制并调制光生载流子收集区和读出区内的载流子；所述光生载流子收集区和读出区中的收集区用于吸收发光单元发射的光子并收集产生的光生载流子；所述载流子控制区或者光生载流子收集区和读出区中的读出区与电信号连接，读出区用于输出被所述光生载流子和所述电信号作用后的载流子；所述耦合区连接收集区和读出区；阵列中每一列计算单元的读出区依次相连，作为树突；树突的读出区输出端与神经元相连接；阵列中每一行计算单元的载流子控制区依次相连，作为轴突；轴突中的载流子控制区与脉冲接收器相连；

所述脉冲处理器，用于接收数据传输接口输入的脉冲信号以及各个神经计算核结构的轴突传来的脉冲信号，并根据不同计算核对各个脉冲信号进行编码以及将编码后的脉冲信号传递给地址仲裁器；

所述地址仲裁器，用于接收脉冲处理器发送的脉冲信号，并根据脉冲信号的编码信息将脉冲信号传输给脉冲接收器或者相邻计算核的地址仲裁器；

所述数据传输接口，用于接收外部的脉冲信号，并将外部的脉冲信号转换成适用于脉冲处理器的脉冲信号形式并传输给脉冲处理器；

所述发光单元在驱动器的驱动下，将神经计算核结构的权重值输入突触网络中并保存；

脉冲接收器接收来自外部的脉冲激励，缓存脉冲激励，并在接收到脉冲同步控制信号之后将缓存的脉冲激励通过轴突传递到每一行计算单元的载流子控制区；

将载流子控制区接收到的脉冲激励与突触网络中存储的权重值进行乘法运算，每个计算单元的计算结果通过树突相连，从而对每一列计算单元的读出区输出端的电流进行汇聚，并输出给神经元；

神经元将汇聚后的电流信号进行AD转换成数字信号，并不断对输入的脉冲激励产生的计算电流转换后的数字信号结果进行累加，同时将累加的结果带入到由数字逻辑组成的神经元模型函数中，判断是否产生输出脉冲信号。