The field of artificial intelligence has significantly advanced over the past decades, inspired by discoveries from the fields of biology and neuroscience. The idea of this work is inspired by the process of self-organization of cortical areas in the human brain from both afferent and lateral/internal connections. In this work, we develop an original brain-inspired neural model associating Self-Organizing Maps (SOM) and Hebbian learning in the Reentrant SOM (ReSOM) model. The framework is applied to multimodal classification problems. Compared to existing methods based on unsupervised learning with post-labeling, the model enhances the state-of-the-art results. This work also demonstrates the distributed and scalable nature of the model through both simulation results and hardware execution on a dedicated FPGA-based platform named SCALP (Self-configurable 3D Cellular Adaptive Platform). SCALP boards can be interconnected in a modular way to support the structure of the neural model. Such a unified software and hardware approach enables the processing to be scaled and allows information from several modalities to be merged dynamically. The deployment on hardware boards provides performance results of parallel execution on several devices, with the communication between each board through dedicated serial links. The proposed unified architecture, composed of the ReSOM model and the SCALP hardware platform, demonstrates a significant increase in accuracy thanks to multimodal association, and a good trade-off between latency and power consumption compared to a centralized GPU implementation.


翻译:在过去几十年里,人工智能领域在生物学和神经科学领域发现的启发下取得了显著进步。这项工作的灵感来自从远端和横向/内部联系中将人体大脑皮层区域自我组织起来的过程。在这项工作中,我们开发了一个原始的由大脑启发的神经模型,将自我组织地图(SOM)和Hebbian学习与Reentrant SOM(ReSOM)模型联系起来。这个框架适用于多式联运分类问题。与基于未经监督的后贴标签学习的现有方法相比,该模型增强了人类大脑中的状态结果。这个模型还通过模拟结果和在名为SCCALP的专用FPGA平台上硬件执行来显示模型的分布和可伸缩性。SCALP板可以以模块方式相互连接,以支持神经模型的结构结构。这种统一的软件和硬件方法使处理规模扩大,并使从几种模式中的信息能够与比较的消费状况结果相匹配。通过模拟结果和硬化的GALS运行,通过一个平行的硬件平台,在每部运行一个平行的硬件平台上展示一个平行的硬件平台。

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