• 文献检索
  • 文档翻译
  • 深度研究
  • 学术资讯
  • Suppr Zotero 插件Zotero 插件
  • 邀请有礼
  • 套餐&价格
  • 历史记录
应用&插件
Suppr Zotero 插件Zotero 插件浏览器插件Mac 客户端Windows 客户端微信小程序
定价
高级版会员购买积分包购买API积分包
服务
文献检索文档翻译深度研究API 文档MCP 服务
关于我们
关于 Suppr公司介绍联系我们用户协议隐私条款
关注我们

Suppr 超能文献

核心技术专利:CN118964589B侵权必究
粤ICP备2023148730 号-1Suppr @ 2026

文献检索

告别复杂PubMed语法,用中文像聊天一样搜索,搜遍4000万医学文献。AI智能推荐,让科研检索更轻松。

立即免费搜索

文件翻译

保留排版,准确专业,支持PDF/Word/PPT等文件格式,支持 12+语言互译。

免费翻译文档

深度研究

AI帮你快速写综述,25分钟生成高质量综述,智能提取关键信息,辅助科研写作。

立即免费体验

使用 FPGA 进行神经元群体放电活动的实时预测。

Real-time prediction of neuronal population spiking activity using FPGA.

机构信息

Department of Electronic Engineering, City University of Hong Kong, Hong Kong SAR, China.

出版信息

IEEE Trans Biomed Circuits Syst. 2013 Aug;7(4):489-98. doi: 10.1109/TBCAS.2012.2228261.

DOI:10.1109/TBCAS.2012.2228261
PMID:23893208
Abstract

A field-programmable gate array (FPGA)-based hardware architecture is proposed and utilized for prediction of neuronal population firing activity. The hardware system adopts the multi-input multi-output (MIMO) generalized Laguerre-Volterra model (GLVM) structure to describe the nonlinear dynamic neural process of mammalian brain and can switch between the two important functions: estimation of GLVM coefficients and prediction of neuronal population spiking activity (model outputs). The model coefficients are first estimated using the in-sample training data; then the output is predicted using the out-of-sample testing data and the field estimated coefficients. Test results show that compared with previous software implementation of the generalized Laguerre-Volterra algorithm running on an Intel Core i7-2620M CPU, the FPGA-based hardware system can achieve up to 2.66×10(3) speedup in doing model parameters estimation and 698.84 speedup in doing model output prediction. The proposed hardware platform will facilitate research on the highly nonlinear neural process of the mammal brain, and the cognitive neural prosthesis design.

摘要

提出并利用基于现场可编程门阵列(FPGA)的硬件架构来预测神经元群体的放电活动。硬件系统采用多输入多输出(MIMO)广义勒让德-沃尔泰拉模型(GLVM)结构来描述哺乳动物大脑的非线性动态神经过程,并且可以在两个重要功能之间切换:GLVM 系数的估计和神经元群体尖峰活动的预测(模型输出)。首先使用样本内训练数据来估计模型系数;然后使用样本外测试数据和现场估计系数来预测输出。测试结果表明,与在 Intel Core i7-2620M CPU 上运行的先前的广义勒让德-沃尔泰拉算法的软件实现相比,基于 FPGA 的硬件系统在进行模型参数估计时可以实现高达 2.66×10(3)的加速,在进行模型输出预测时可以实现高达 698.84 的加速。所提出的硬件平台将有助于研究哺乳动物大脑的高度非线性神经过程和认知神经假体设计。

相似文献

1
Real-time prediction of neuronal population spiking activity using FPGA.使用 FPGA 进行神经元群体放电活动的实时预测。
IEEE Trans Biomed Circuits Syst. 2013 Aug;7(4):489-98. doi: 10.1109/TBCAS.2012.2228261.
2
ASIC Implementation of a Nonlinear Dynamical Model for Hippocampal Prosthesis.用于海马假体的非线性动力学模型的ASIC实现
Neural Comput. 2018 Sep;30(9):2472-2499. doi: 10.1162/neco_a_01107. Epub 2018 Jun 27.
3
A dual mode FPGA design for the hippocampal prosthesis.一种用于海马假体的双模现场可编程门阵列设计。
Annu Int Conf IEEE Eng Med Biol Soc. 2012;2012:4579-82. doi: 10.1109/EMBC.2012.6346986.
4
The role of the asymptotic dynamics in the design of FPGA-based hardware implementations of gIF-type neural networks.渐近动力学在基于现场可编程门阵列(FPGA)的gIF型神经网络硬件实现设计中的作用。
J Physiol Paris. 2011 Jan-Jun;105(1-3):91-7. doi: 10.1016/j.jphysparis.2011.09.004. Epub 2011 Sep 21.
5
Spiking neuron computation with the time machine.时反神经网络计算。
IEEE Trans Biomed Circuits Syst. 2012 Apr;6(2):142-55. doi: 10.1109/TBCAS.2011.2179544.
6
A hardware-based computational platform for Generalized Laguerre-Volterra MIMO model for neural activities.一种用于神经活动的广义拉盖尔 - 沃尔泰拉多输入多输出模型的基于硬件的计算平台。
Annu Int Conf IEEE Eng Med Biol Soc. 2011;2011:7282-5. doi: 10.1109/IEMBS.2011.6091698.
7
An FPGA hardware/software co-design towards evolvable spiking neural networks for robotics application.面向机器人应用的可进化尖峰神经网络的 FPGA 硬件/软件协同设计。
Int J Neural Syst. 2010 Dec;20(6):447-61. doi: 10.1142/S0129065710002541.
8
A customizable stochastic state point process filter (SSPPF) for neural spiking activity.一种用于神经脉冲活动的可定制随机状态点过程滤波器(SSPPF)。
Annu Int Conf IEEE Eng Med Biol Soc. 2013;2013:4993-6. doi: 10.1109/EMBC.2013.6610669.
9
Event management for large scale event-driven digital hardware spiking neural networks.大规模事件驱动数字硬件尖峰神经网络的事件管理。
Neural Netw. 2013 Sep;45:83-93. doi: 10.1016/j.neunet.2013.02.005. Epub 2013 Mar 6.
10
Laguerre-Volterra model and architecture for MIMO system identification and output prediction.用于MIMO系统辨识与输出预测的拉盖尔-沃尔泰拉模型及架构。
Annu Int Conf IEEE Eng Med Biol Soc. 2014;2014:4539-42. doi: 10.1109/EMBC.2014.6944633.

引用本文的文献

1
Three-dimensional memristive Morris-Lecar model with magnetic induction effects and its FPGA implementation.具有磁感应效应的三维忆阻式Morris-Lecar模型及其FPGA实现
Cogn Neurodyn. 2023 Aug;17(4):1079-1092. doi: 10.1007/s11571-022-09871-6. Epub 2022 Aug 27.
2
Reconfigurable Architecture for Multi-lead ECG Signal Compression with High-frequency Noise Reduction.多导联心电图信号压缩的可重构架构与高频噪声降低。
Sci Rep. 2019 Nov 21;9(1):17233. doi: 10.1038/s41598-019-53460-3.