[实用新型]类神经电路

说明书

一种类神经电路包含突触电路以及后神经元电路。突触电路包含相变化元件、具有至少三个端点的第一开关以及第二开关。相变化元件包含第一端以及第二端。第一开关包含第一端、二端以及控制端。第二开关包含第一端、第二端以及控制端。第一开关用以接收第一脉冲信号。第二开关耦接相变化元件以及第一开关。第二开关用以接收第二脉冲信号。后神经元电路包含电容以及输入端。后神经元电路的输入端响应于第一脉冲信号而对电容充电。后神经元电路依据电容的电压位准与电压门槛值产生激发信号。后神经元电路依据激发信号产生控制信号。控制信号控制第二开关导通，第二脉冲信号流经第二开关，以控制相变化元件的状态，进而决定类神经电路的权重。

技术领域

本实用新型中所述实施例内容是有关于一种电路技术，特别关于一种类神经电路。

背景技术

生物体中包含神经网络系统。神经网络系统包含许多神经元(neuron)。神经元是由Heinrich Wilhelm Gottfried von Waldeyer-Hartz在1891年提出。神经元是取得大脑离散信息的处理单位。在1897年，Charles Sherrington将两个神经元之间的交界(junction)称作“突触”(synapse)。大脑离散信息沿着一个方向流过突触。根据此方向，区分为“前(presynaptic)神经元”和“后(postsynaptic)神经元”。神经元在接收到足够的输入而启动时，会发出“尖峰(spike)”。

理论上，被捕获的经验化作大脑中突触的传导(conductance)。根据前神经元和后神经元的相对尖峰时间，突触传导会随时间变化。如果后神经元在前神经元激发(fire)之前激发，突触电导会增加。如果两个激发的顺序相反，突触电导会降低。另外，这种变化会取决于两个事件之间的延迟。延迟越多，变化的幅度越小。

人造神经网络允许电子系统以类似于生物大脑方式运作。神经元系统可以包括对生物神经元进行建模的各种电子电路。

神经网络系统会影响到生物体的感知、选择、决定或其他各种行为，因此神经网络系统在生物体中扮演相当重要的角色。倘若可利用电路建造出类似生物体中的神经网络系统，将会对许多领域产生关键性的影响。

举例而言，美国专利9,830,981或中国专利107111783中提及可利用相变记忆体电路以及其他元件建构出类神经网络系统。

实用新型内容

本实用新型的一些实施方式是关于一种类神经电路。类神经电路包含一突触电路以及一后神经元电路。突触电路包含一相变化元件、一具有至少三个端点的第一开关以及一第二开关。相变化元件包含一第一端以及一第二端。第一开关包含一第一端、一第二端以及一控制端。第二开关包含一第一端、一第二端以及一控制端。第一开关用以接收一第一脉冲信号。第二开关耦接相变化元件以及第一开关。第二开关用以接收一第二脉冲信号。后神经元电路包含一电容以及一输入端。后神经元电路的输入端响应于第一脉冲信号而对电容充电。后神经元电路依据电容的电压位准与一电压门槛值产生一激发信号。后神经元电路依据激发信号产生一控制信号。控制信号控制第二开关导通，第二脉冲信号流经第二开关，以控制相变化元件的状态，进而决定类神经电路的一权重。

在一些实施例中，第一开关的第一端用以接收第一脉冲信号，第二开关的第一端用以接收第二脉冲信号，且第一开关的第二端与第二开关的第二端耦接于相变化元件的第一端，相变化元件的第二端耦接后神经元电路的输入端，且第二开关的控制端用以接收后神经元电路的控制信号。

在一些实施例中，第一开关为一晶体管。晶体管包含金氧半晶体管(MOS)与场效晶体管(JFET)。

在一些实施例中，第一开关的控制端耦接第一开关的第一端或第一开关的第二端。

在一些实施例中，类神经电路还包含一前神经元电路。前神经元电路用以发射第一脉冲信号至第一开关的第一端，且发射第二脉冲信号至第二开关的第一端。