[发明专利]一种基于FPGA的神经网络数值模拟方法

权利要求书

1.一种基于FPGA的神经网络数值模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：对HH神经元模型数学表达式进行数值近似替换，得到数值近似表达式；其中，所述HH神经元模型数学表达式为：

其中，I为外加刺激电流，C是膜电容，V是膜电压，G_K，G_Na和G_I分别是钾离子通道电流、钠离子通道电流和漏电流的最大电导，m和h为钠离子通道的门控变量，n是钾离子通道的门控变量；

所述数值近似表达式为：

其中，

S2：基于FPGA设计相应的移位单元、补码单元、加法器和减法器，以实现所述数值近似表达式的运算；其中，实现所述数值近似表达式中指数运算的方式为：

将幂指数作为输入数据，若所述输入数据为正数，则由移位单元对输入数据的小数部分进行右移位运算，且输入数据的整数部分的数值作为移位数；若所述输入数据为负数，则由补码单元对输入数据的整数部分和小数部分均进行补码运算，然后由移位单元对经补码运算后的小数部分进行左移位运算，且经补码运算后的整数部分再由加法器加一后的数值作为移位次数。

2.如权利要求1所述的基于FPGA的神经网络数值模拟方法，其特征在于，所述输入数据的小数部分采用泰勒展开式进行表示。

3.应用权利要求1-2任意一项所述的一种基于FPGA的神经网络数值模拟方法的FPGA模块，其特征在于，包括：

第一运算模块，用于实现f(m)的运算；其中，

第二运算模块，用于实现sinh(h)的运算；其中，

第三运算模块，用于实现g(n)的运算；其中，

第四运算模块，用于利用所述第一运算模块、所述第二运算模块和所述第三运算模块的运算结果，并结合相应的移位单元、补码单元、加法器和减法器，实现G_Naf(m)sinh(h)(E_Na-V)+G_Kg(n)(E_K-V)+G_I(E_I-V)+I的运算。