Excitação de redes neurais pulsadas em tempo real: sistema conversor/codificador em FPGA e amostradores

Abstract

O presente trabalho descreve a investigação e desenvolvimento de soluções para excitação Redes Neurais Pulsadas de tempo real a partir de grandezas físicas transduzidas e sinais simulados. Para isso foi desenvolvido um hardware dedicado de baixo custo capaz de transformar dados em trens de spikes, que são processados por essas redes. O sistema visa converter sinais digitais em spikes de neurônios artificiais, que são pulsos de 1 ms de duração. O sistema ainda pode organizar neurônios que disparam conjuntamente, a fim de gerar os três códigos neurais mais importantes descritos na literatura da neurociência: codificação por taxa de disparos, codificação por populações e codificação temporal. São descritas ainda duas topologias de amostradores (samplers) que discretizam representações na forma de populações neurais, que devem ser processadas segundo a abordagem Computação por Assembleias Neurais. Uma das topologias recolhe amostras na forma de populações de neurônios ativos durante um período definido (codificação por população), enquanto a outra recolhe amostras baseada na diferença temporal entre spikes (codificação temporal). Os sinais resultantes da amostragem podem ser utilizados internamente na rede como representações discretas de informações. Os sinais amostrados podem ainda ser utilizados como entradas de circuitos de tomada de decisão, cuja descrição das características e simulações também é parte deste trabalho.