An influence of current-leakage in analog memory on training Kohonen neural network implemented on silicon

• Autorzy: Długosz R. , Talaśka T. , Wojtyna R.

Warianty tytułu

PL

Wpływ prądu upływu w analogowych komórkach pamięci na proces uczenia w sprzętowych realizacjach sieci neuronowej Kohonena

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper presents how the current leakage encountered in capacitive analog memories affects the learning process of hardware implemented Kohonen neural networks (KNN). MOS transistor leakage currents, which strongly depend on temperature, increase the network quantization error. This effect can be minimized in several ways discussed in the paper. One of them relies on increasing holding time of the memory. The presented results include simulations in Matlab and HSpice environments, as well as measurements of a prototyped KNN realized in a 0.18žm CMOS process.

PL

W pracy pokazano jak prąd upływu występujący w analogowych komórkach pamięci wpływa na proces uczenia w sprzętowych realizacjach sieci neuronowych Kohonena (KNN). Prądy upływu w tranzystorze MOS, które mocno zależą od temperatury, zwiększają błąd kwantyzacji sieci. Efekt ten może być minimalizowany na różne sposoby, omówione w pracy. Jeden z nich polega na wydłużeniu czasu przechowywania informacji w komórkach pamięci. Przedstawione wyniki zawierają symulacje w środowiskach Matlab i Hspice, a także badania laboratoryjne prototypu sieci KNN, wykonanego w technologii CMOS 0.18žm.

Słowa kluczowe

EN

analog neural networks; Kohonen networks; memory leakage effect; hardware signal processing

PL

analogowe sieci neuronowe; sieci Kohonena; upływność informacji; sprzętowe przetwarzanie sygnałów

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2010
• Tom: R. 86, nr 11a
• Strony: 146--150
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Długosz R.

autor

Talaśka T.

autor

Wojtyna R.

• Faculty of Telecommunication and Electrical Engineering, University of Technology and Life Sciences, ul. Kaliskiego 7, 85-796 Bydgoszcz,

Bibliografia

• [1] Kohonen T., Self-Organizing Maps, Springer Verlag, Berlin, 2001
• [2] Rajah A., Hani M. K., ASIC design of a Kohonen Neural Network microchip, IEEE International Conference on Semiconductor Electronics (ICSE), 2004, 148-158
• [3] Wu Chung-Yu, Kuo Wen-Kai, A new analog implementation of the Kohonen Neural Network, International Symposium on VLSI Technology, Systems, and Applications (VTSA), 1993, 262-266
• [4] Macq D., Verleysen M., Jespers P., Legat J. D., Analog implementation of a Kohonen map with on-chip learning, IEEE Transactions on Neural Networks, 1993, Vol. 4, Issue 3, 456- 461
• [5] Długosz R., Talaśka T., Dalecki J., Wojtyna R., Experimental Kohonen Neural Network Implemented in CMOS 0.18 m Technology, International Conference Mixed Design of Integrated Circuits and Systems (MIXDES), 2008, Poland, 243- 248
• [6] Długosz R., Talaśka T., Pedrycz W., Wojtyna R., Realization of a Conscience Mechanism in CMOS Implementation of Winner Takes All Neural Networks, accepted for publication in IEEE Transactions on Neural Networks, 2009
• [7] Talaśka T., Długosz R., Pedrycz W., Adaptive Weight Change Mechanism for Kohonens's Neural Network Implemented in CMOS 0.18 µm Technology, European Symposium on Artificial Neural Networks (ESANN), 2007, Belgium, 151-156
• [8] Długosz R., Gaudet V., Iniewski K., Asynchronous Clock Generator for Flexible Ultra Low Power Successive Approximation Analog-to-Digital Converters, Canadian Conference on Electrical and Computer Engineering (CCECE), 2007, Canada
• [9] Kolasa M., Długosz R., “Parallel asynchronous neighborhood mechanism for WTM Kohonen network implemented in CMOS technology”, European Symposium on Artificial Neural Networks (ESANN), 2008, Belgium, 331-336
• [10] Wojtyna R., Current-mode analog memory with extended storage time for hardware-implemented neural networks, Elektronika, Nr 3/2009, 34-38
• [11] Collett M., Pedrycz W., Application of neural networks for routing in telecommunications networks, IEEE Global Telecommunications Conference, USA, 1993, Vol. 2. 1001- 1006
• [12] Soo-Chang Pei, You-Shen Lo, Color image compression and limited display using self-organization Kohonen map, IEEE Transactions on Circuits and Systems for Video Technology, 1998, Vol. 8, No. 2, 191-205
• [13] Amerijckx C., Verleysen M., Thissen P., Legat J., Image Compression by Self-Organized Kohonen Map, IEEE