신경조절 가능한 전류 모드 실리콘 뉴런

신경 형태 공학은 생물학적 뇌의 연산 원리를 모방하기 위해 아날로그 및 디지털 회로를 활용합니다. 이러한 시스템은 엣지 컴퓨팅부터 로봇 공학에 이르기까지 광범위한 작업에서 높은 적응성, 견고성 및 에너지 효율성을 제공합니다. 본 연구는 생물학적 뉴런의 핵심 특성인 신경조절을 통해 입력 반응과 스파이킹 패턴을 맥락에 맞게 조정하여 견고하고 신뢰할 수 있는 연산을 수행하는 능력에 주목합니다. 신경 형태 회로에서 변조 메커니즘을 통해 유사한 수준의 견고성과 적응성을 달성하는 것은 아직 충분히 탐구되지 않은 분야입니다. 본 연구는 표준 CMOS 기술과 호환되며 최소한의 모델 복잡성으로 견고한 신경조절을 지원하는 새로운 전류 모드 뉴런 설계를 제안합니다. 회로의 수학적 모델을 제시하고 뉴런 동작을 분석 및 조정하는 도구를 제공합니다. 이론적 분석과 실험을 통해 제안된 회로가 광범위한 매개변수 범위에서 생물학적으로 타당한 신경조절 적응 능력을 가짐을 입증했습니다. 제안된 뉴런 회로의 저전력 180nm CMOS 구현에 대한 실험에서 모든 이론적 예측이 검증되었습니다. 내재된 아날로그 피드백 구조 덕분에, 이 적응형 신경조절 뉴런은 전류 및 온도 작동 범위 전반에 걸쳐 높은 수준의 견고성, 유연성 및 확장성을 보여줍니다. 이는 실제 신경 형태 애플리케이션에 매우 적합한 후보임을 시사합니다.