Spiking Neural Networks (SNN) are an emerging type of biologically plausible and efficient Artificial Neural Network (ANN). This work presents the development of a hardware accelerator for a SNN for high-performance inference, targeting a Xilinx Artix-7 Field Programmable Gate Array (FPGA). The model used inside the neuron is the Leaky Integrate and Fire (LIF). The execution is clock-driven, meaning that the internal state of the neuron is updated at every clock cycle, even in absence of spikes. The inference capabilities of the accelerator are evaluated using the MINST dataset. The training is performed offline on a full precision model. The results show a good improvement in performance if compared with the state-of-the-art accelerators, requiring 215{\mu}s per image. The energy consumption is slightly higher than the most optimized design, with an average value of 13mJ per image. The test design consists of a single layer of four-hundred neurons and uses around 40% of the available resources on the FPGA. This makes it suitable for a time-constrained application at the edge, leaving space for other acceleration tasks on the FPGA.


翻译:Spik Spik Neal 网络(SNN) 是一种新兴的生物合理和有效的人工神经网络(ANN) 类型。 这项工作展示了为 SNN 开发一个硬件加速器, 用于高性能推断, 目标是Xilinx Artix-7 Field 可编程门阵列( FPGA ) 。 神经内部使用的模型是“ 激光集成和火焰” 。 执行是按时钟驱动的, 意味着神经的内部状态在每一个时钟周期都更新, 即使没有钉钉钉。 加速器的推导能力是使用 MINST 数据集进行评估的。 培训是在完全精确模型下进行的。 结果表明, 如果与最先进的加速器相比, 需要每个图像215 mmu 。 能量消耗略高于最优化的设计, 每图像平均值为13 mJ 。 测试设计由四百个神经元组成的单层组成, 并使用40% 的可用资源在空间边际空间加速器上, 将它用于其他加速度的FA 。

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神经网络(Neural Networks)是世界上三个最古老的神经建模学会的档案期刊:国际神经网络学会(INNS)、欧洲神经网络学会(ENNS)和日本神经网络学会(JNNS)。神经网络提供了一个论坛,以发展和培育一个国际社会的学者和实践者感兴趣的所有方面的神经网络和相关方法的计算智能。神经网络欢迎高质量论文的提交,有助于全面的神经网络研究,从行为和大脑建模,学习算法,通过数学和计算分析,系统的工程和技术应用,大量使用神经网络的概念和技术。这一独特而广泛的范围促进了生物和技术研究之间的思想交流,并有助于促进对生物启发的计算智能感兴趣的跨学科社区的发展。因此,神经网络编委会代表的专家领域包括心理学,神经生物学,计算机科学,工程,数学,物理。该杂志发表文章、信件和评论以及给编辑的信件、社论、时事、软件调查和专利信息。文章发表在五个部分之一:认知科学,神经科学,学习系统,数学和计算分析、工程和应用。 官网地址:http://dblp.uni-trier.de/db/journals/nn/
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