Ressourceneffiziente Realisierung pulscodierter neuronaler Netze / Tim Kaulmann. 2009
Inhalt
Inhaltsverzeichnis
Einleitung
Biologische Grundlagen neuronaler Netze
Anatomie des menschlichen Gehirns
Physiologische Grundlagen der Zelle
Zelle und Zellkern
Zellmembran und Ionenkanäle
Energieumsatz in Nervenzellen, Natrium-Kalium-Pumpe
Energiegewinnung in der Zelle
Zelltypen: Purkinje Zelle und Körnerzelle
Betrachtung der Membrankapazität biologischer Neuronen
Membranpotential
Aktionspotential
Reizweiterleitung
Diskussion
Stand der Technik pulsender Neurone
Technische Darstellungen von Neuronen
Digitale Implementierungen
Die Schrauwen-Implementierung
Die Upegui-Implementierung
Die Torres-Huitzil-Implementierung
Die Johnston-Implementierung
Die Maya-Implementierung
Die Godin-Implementierung
Analoge Implementierungen
Die Matolin-Implementierung
Die van Schaik-Implementierung
Die Indiveri-Implementierung
Die Chicca-Implementierung
Die Wijekoon-Implementierung
Vergleich bestehender Implementierungsvarianten
Energetische Modellierung pulscodierter neuronaler Netze
Modellierung des Energieumsatzes: Biophysikalisches Grundmodell
Kanalströme - passiver Transport
Linearisiertes System
Pumpströme - aktiver Transport
Betrachtung der Natrium-Kalium-Pumpe als regelungstechnisches Problem
Stabilitätsprüfung des nichtlinearen, geregelten Systems mittels Ljapunov-Verfahren
Erweiterung des Grundmodells zu einem Modell für Synapse und Dendrit
Modellierung eines Aktionspotentials
Simulation eines Minimalsystems
Modellierung des Energieumsatzes mit elektrischen Schaltkreisen
Modellierung eines LIAF Neurons mit elektrischen Ersatzschaltkreisen
Passives Entladen der Kapazität über Leckströme
Aktives Laden der Kapazität unter Berücksichtigung von Leckströmen
Verlustleistung
Erweiterung der Betrachtung am LIAF Modell zum SRM
Diskussion
Ressourcenbedarf pulscodierter neuronaler Netze
Analoge Implementierungen
Digitale Implementierungen
Bitserielle Multiplikation
Digitale ultra-low-power Standardzellenbibliothek
Leaky Integrate and Fire Neuron
Vergleich digitaler Implementierungsvarianten
Analoger Testchip
Struktur und Funktion in pulscodierten neuronalen Netzen
Zusammenfassung
Mathematischer Anhang
Herleitung von {u_c,f}^N und {u_c,T}^N
Herleitung des maximalen Gewichts zum fehlerfreien Abruf
Variation des Störabstandes in einer 90 nm ULP Standardzellenbibliothek
Skalierungsregeln
Simulink Modelle
Verzeichnis der verwendeten Abkürzungen und Formelzeichen
Abbildungsverzeichnis
Tabellenverzeichnis
Literaturverzeichnis
Eigene Publikationen
Index