Embedded systems acquire information about the real world from sensors and process it to make decisions and/or for transmission. In some situations, the relationship between the data and the decision is complex and/or the amount of data to transmit is large (e.g. in biologgers). Artificial Neural Networks (ANNs) can efficiently detect patterns in the input data which makes them suitable for decision making or compression of information for data transmission. However, ANNs require a substantial amount of energy which reduces the lifetime of battery-powered devices. Therefore, the use of Spiking Neural Networks can improve such systems by providing a way to efficiently process sensory data without being too energy-consuming. In this work, we introduce a low-powered neuron model called Integrate-and-Fire which exploits the charge and discharge properties of the capacitor. Using parallel and series RC circuits, we developed a trainable neuron model that can be expressed in a recurrent form. Finally, we trained its simulation with an artificially generated dataset of dog postures and implemented it as hardware that showed promising energetic properties. This paper is the full text of the research, presented at the 20th International Conference on Artificial Intelligence and Soft Computing Web System (ICAISC 2021)


翻译:在某些情况下,数据和决定之间的关系复杂,而且(或)传输的数据量巨大(例如在生物logger中)。人工神经网络(ANNs)能够有效地检测输入数据的模式,从而使输入数据适合于决策或压缩数据传输的信息。然而,ANNS需要大量能量来降低电池动力装置的使用寿命。因此,Spiking神经网络的使用可以改进这种系统,为高效处理感官数据提供一条途径,而不会过于耗能。在这项工作中,我们采用了一种称为集成-纤维的低功率神经模型,利用电容器的充电和排放特性。我们利用平行和系列的RC线路开发了一种可训练的神经模型,可以以经常性的形式表达。最后,我们用人工生成的狗姿势数据集进行了模拟,并将它作为硬件加以应用,展示出充满活力的特性。本文是20号国际智能计算机系统(ICA)的完整文本。

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