The nervous system, more specifically, the brain, is capable of solving complex problems simply and efficiently, far surpassing modern computers. In this regard, neuromorphic engineering is a research field that focuses on mimicking the basic principles that govern the brain in order to develop systems that achieve such computational capabilities. Within this field, bio-inspired learning and memory systems are still a challenge to be solved, and this is where the hippocampus is involved. It is the region of the brain that acts as a short-term memory, allowing the learning and unstructured and rapid storage of information from all the sensory nuclei of the cerebral cortex and its subsequent recall. In this work, we propose a novel bio-inspired memory model based on the hippocampus with the ability to learn memories, recall them from a cue (a part of the memory associated with the rest of the content) and even forget memories when trying to learn others with the same cue. This model has been implemented on the SpiNNaker hardware platform using Spiking Neural Networks, and a set of experiments and tests were performed to demonstrate its correct and expected operation. The proposed spike-based memory model generates spikes only when it receives an input, being energy efficient, and it needs 7 timesteps for the learning step and 6 timesteps for recalling a previously-stored memory. This work presents the first hardware implementation of a fully functional bio-inspired spike-based hippocampus memory model, paving the road for the development of future more complex neuromorphic systems.


翻译:更具体地说,神经系统,即大脑,能够简单、高效地解决复杂问题,远远超过现代计算机。在这方面,神经形态工程是一个研究领域,重点是模仿指导大脑的基本原则,以便开发能够实现计算能力的系统。在这个领域,生物启发的学习和记忆系统仍然是有待解决的一个挑战,而这正是Hippocampus所参与的领域。正是大脑所在区域,它起到短期记忆的作用,使大脑皮层及其随后的回忆的所有感官核心信息得以学习、无结构化和迅速储存。在这方面,神经形态工程是一个研究领域,侧重于模仿指导大脑的原理基本原则,以便开发出一个全新的生物启发的记忆模型,其基础是学习记忆的能力,从一个提示(与内容其余部分相关的记忆)中回顾这些系统,甚至当试图用同样的提示学习他人时忘记记忆。这个模型首先在Spiking Neural网络的Spikpocreal 硬件平台上应用,并用一套实验和测试工具来展示其精准的轨道核心核心核心核心信息。在这个工作中,我们提出了一个新的生物记录和预想的步伐,在之前的步伐上进行一个完整的学习的步伐,只是时间记忆的模型,用来去思考的模型,用来去思考的模型,然后才开始一个过程。 做一个正确的和速度的模型,用来展示一个正确的和速度的步伐的步伐的模型,用来进行它的学习。 进行它的学习。

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