Neuromorphic computing is a non-von Neumann computing paradigm that performs computation by emulating the human brain. Neuromorphic systems are extremely energy-efficient and known to consume thousands of times less power than CPUs and GPUs. They have the potential to drive critical use cases such as autonomous vehicles, edge computing and internet of things in the future. For this reason, they are sought to be an indispensable part of the future computing landscape. Neuromorphic systems are mainly used for spike-based machine learning applications, although there are some non-machine learning applications in graph theory, differential equations, and spike-based simulations. These applications suggest that neuromorphic computing might be capable of general-purpose computing. However, general-purpose computability of neuromorphic computing has not been established yet. In this work, we prove that neuromorphic computing is Turing-complete and therefore capable of general-purpose computing. Specifically, we present a model of neuromorphic computing, with just two neuron parameters (threshold and leak), and two synaptic parameters (weight and delay). We devise neuromorphic circuits for computing all the {\mu}-recursive functions (i.e., constant, successor and projection functions) and all the {\mu}-recursive operators (i.e., composition, primitive recursion and minimization operators). Given that the {\mu}-recursive functions and operators are precisely the ones that can be computed using a Turing machine, this work establishes the Turing-completeness of neuromorphic computing.


翻译:神经畸形的计算是一种非 von Neumann 的计算模式, 它通过模拟人类大脑进行计算。 神经畸形系统具有极高的能源效率, 并且已知其消耗的能量比CPU和GPU低千倍。 它们具有驱动未来自主车辆、 边缘计算和事物互联网等关键用途案例的潜力。 出于这个原因, 神经畸形系统是未来计算景观不可或缺的部分。 神经畸形系统主要用于基于钉钉钉的机器学习应用, 尽管在图形理论、 差异方程和基于钉钉钉的模拟中有一些非机器的学习应用。 这些应用表明, 神经变形计算也许能用普通计算。 然而, 神经变形计算的一般用途可折叠。 在这项工作中, 我们证明神经变形计算功能是图性, 因此能够进行普通计算。 具体地, 我们提出了一个神经变形计算模型, 只有两个神经变形的参数( 临界值和默认值), 以及两个同步参数 (重量和延迟) 。 我们设计了神经变形操作的周期函数,, 以及所有计算周期的周期性 。

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