科创中国
神经元的仿真装置以及仿真系统
成果类型：: 发明专利
发布时间: 2023-10-30 14:42:01
科技成果产业化落地方案
方案提交机构：天津市滨海新区| 宋学姮 | 2023-11-08 09:21:29
本申请涉及类脑技术领域，公开了神经元的仿真装置以及仿真系统。该仿真装置用于模拟神经元的电生理特性，实现神经形态计算，该仿真装置包括：胞体模块，用于接收前一突触模块输出的第一模拟信号，并基于第一模拟信号产生脉冲信号；突触模块，与胞体模块连接，用于对脉冲信号进行处理，得到第二模拟信号，并将第二模拟信号输入至下一胞体模块；其中，仿真装置利用胞体模块实现数字计算，以及利用突触模块实现模拟计算。通过上述方式，能够更加真实的模拟出与生物神经元相似的神经元，能够提升仿真装置在神经形态计算过程中的生物可解释性。
1.一种神经元的仿真装置，其特征在于，所述仿真装置用于模拟神经元的电生理特性，实现神经形态计算，所述仿真装置包括：
胞体模块，用于接收前一突触模块输出的第一模拟信号，并基于所述第一模拟信号产生脉冲信号；
突触模块，与所述胞体模块连接，用于对所述脉冲信号进行处理，得到第二模拟信号，并将所述第二模拟信号输入至下一胞体模块；
其中，所述仿真装置利用所述胞体模块实现数字计算，以及利用所述突触模块实现模拟计算。
2.根据权利要求1所述的仿真装置，其特征在于，所述胞体模块包括：
转换电路，用于对所述第一模拟信号进行转换，得到第一数字信号；
胞体电路，与所述转换电路连接，用于利用脉冲神经元模型对所述第一数字信号进行处理，得到所述脉冲信号。
3.根据权利要求2所述的仿真装置，其特征在于，所述脉冲神经元模型基于FPGA实现。
神经科学研究：神经元仿真用于研究神经元的电生理性质、突触传递、神经网络的动力学等，以推动对神经系统的理解。
脑机接口开发：通过模拟大脑区域，研究和开发脑机接口技术，如意识控制的假肢和脑-计算机界面。
药物研发：用于测试药物对神经元活动的影响，以筛选潜在的药物治疗方法。
人工智能和机器学习：神经元仿真可用于构建和训练具有生物启发的神经网络，以改进机器学习和深度学习算法。
教育和培训：神经元仿真系统可用于教育和培训神经科学、生物医学工程和计算神经科学领域的学生和研究人员。
中国科学院深圳先进技术研究院提升了粤港地区及我国先进制造业和现代服务业的自主创新能力，推动我国自主知识产权新工业的建立，成为国际一流的工业研究院。 深圳先进院目前已初步构建了以科研为主的集科研、教育、产业、资本为一体的微型协同创新生AC态系统，由九个研究平台，国科大深圳先进技术学院，多个特色产业育成基地、多支产业发展基金、多个具有独立法人资质的新型专业科研机构等组成。开展先进技术研究，促进科技发展。信息、电子、通讯技术研究新材料、新能源技术研究高性能计算、自动化、精密机械研究生物医学与医疗仪器研究相关学历教育、博士后培养与学术交流。
模型库：包括各种类型的神经元模型，如Hodgkin-Huxley模型、Izhikevich模型、LIF（Leaky Integrate-and-Fire）模型等。
可视化工具：用于可视化神经元和神经元网络的拓扑结构，以及监控仿真过程中的活动。
数据分析工具：用于分析仿真结果，包括时序分析、频谱分析、突触权重的变化等。
并行计算支持：允许在多核计算机或分布式计算环境中进行大规模神经元网络仿真。
技术转让
神经元仿真系统对于理解和模拟大脑功能、开发神经相关技术以及推动人工智能研究都具有重要意义。这些系统提供了一种便捷且安全的方式来探索神经元和神经网络的行为。
下载app