Gradient-Based Neuromorphic Learning on Dynamical RRAM Arrays

记忆电阻器 神经形态工程学 电阻随机存取存储器 计算机科学 人工神经网络 尖峰神经网络 突触重量 反向传播 MNIST数据库 人工智能 电子工程 电压 电气工程 工程类
作者
Peng Zhou,Dong-Uk Choi,Wei Lü,Sung-Mo Kang,Jason K. Eshraghian
出处
期刊:IEEE Journal on Emerging and Selected Topics in Circuits and Systems [Institute of Electrical and Electronics Engineers]
卷期号:12 (4): 888-897 被引量:28
标识
DOI:10.1109/jetcas.2022.3224071
摘要

We present MEMprop, the adoption of gradient-based learning to train fully memristive spiking neural networks (MSNNs). Our approach harnesses intrinsic device dynamics to trigger naturally arising voltage spikes. These spikes emitted by memristive dynamics are analog in nature, and thus fully differentiable, which eliminates the need for surrogate gradient methods that are prevalent in the spiking neural network (SNN) literature. Memristive neural networks typically either integrate memristors as synapses that map offline-trained networks, or otherwise rely on associative learning mechanisms to train networks of memristive neurons. We instead apply the backpropagation through time (BPTT) training algorithm directly on analog SPICE models of memristive neurons and synapses. Our implementation is fully memristive, in that synaptic weights and spiking neurons are both integrated on resistive RAM (RRAM) arrays without the need for additional circuits to implement spiking dynamics, e.g., analog-to-digital converters (ADCs) or thresholded comparators. As a result, higher-order electrophysical effects are fully exploited to use the state-driven dynamics of memristive neurons at run time. By moving towards non-approximate gradient-based learning, we obtain highly competitive accuracy amongst previously reported lightweight dense fully MSNNs on several benchmarks.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
JamesPei应助博修采纳,获得10
刚刚
顾矜应助羽言采纳,获得10
刚刚
脑洞疼应助chengyu22采纳,获得10
1秒前
田様应助科研通管家采纳,获得10
1秒前
田様应助科研通管家采纳,获得10
1秒前
情怀应助科研通管家采纳,获得10
1秒前
丘比特应助科研通管家采纳,获得10
2秒前
2秒前
arniu2008应助科研通管家采纳,获得20
2秒前
研友_VZG7GZ应助科研通管家采纳,获得30
2秒前
cdercder应助科研通管家采纳,获得10
2秒前
科研通AI2S应助科研通管家采纳,获得10
2秒前
搜集达人应助科研通管家采纳,获得10
2秒前
科研通AI6.3应助科研通管家采纳,获得100
2秒前
2秒前
14and15应助科研通管家采纳,获得20
2秒前
2秒前
SSSSSS应助科研通管家采纳,获得10
2秒前
cdercder应助科研通管家采纳,获得10
3秒前
cdercder应助科研通管家采纳,获得10
3秒前
思源应助科研通管家采纳,获得30
3秒前
乐乐应助科研通管家采纳,获得10
3秒前
3秒前
朝俞完成签到 ,获得积分10
4秒前
Copyright应助卡戎529采纳,获得10
4秒前
兔子完成签到,获得积分10
5秒前
隐形曼青应助buzz采纳,获得10
6秒前
你好完成签到 ,获得积分10
6秒前
科目三应助lili采纳,获得10
7秒前
8秒前
8秒前
9秒前
9秒前
lucky-qi发布了新的文献求助10
10秒前
顾矜应助Jason采纳,获得10
10秒前
11秒前
呆萌的海亦完成签到,获得积分10
11秒前
11秒前
科目三应助jjyyy采纳,获得10
11秒前
13秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
2026年中国辛酸癸酸聚乙二醇甘油酯行业市场现状调查及投资机会研判报告 1000
2026年中国辛酸癸酸聚乙二醇甘油酯行业市场规模及竞争格局分析报告 1000
48V Low-voltage Power Distribution Network (PDN) Architecture Industry Report, 2024 800
Fundamentals of Pharmaceutical and Biologics Regulations: A Global Perspective, Second Edition 700
Introducing the Learning Sciences 600
Resiliency Scale for Adolescents--Chinese Version 600
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7321980
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8937427
关于积分的说明 18948372
捐赠科研通 6979887
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3214847
关于科研通互助平台的介绍 2382446
邀请新用户注册赠送积分活动 2194133