ASIC Implementation of a Nonlinear Dynamical Model for Hippocampal Prosthesis

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作者
Zhi-Tong Qiao,Han Yan,Xiaoxia Han,Xu Han,Will X. Y. Li,Dong Song,Theodore W. Berger,Ray C. C. Cheung
出处
期刊:Neural Computation [MIT Press]
卷期号:30 (9): 2472-2499 被引量:2
标识
DOI:10.1162/neco_a_01107
摘要

A hippocampal prosthesis is a very large scale integration (VLSI) biochip that needs to be implanted in the biological brain to solve a cognitive dysfunction. In this letter, we propose a novel low-complexity, small-area, and low-power programmable hippocampal neural network application-specific integrated circuit (ASIC) for a hippocampal prosthesis. It is based on the nonlinear dynamical model of the hippocampus: namely multi-input, multi-output (MIMO)–generalized Laguerre-Volterra model (GLVM). It can realize the real-time prediction of hippocampal neural activity. New hardware architecture, a storage space configuration scheme, low-power convolution, and gaussian random number generator modules are proposed. The ASIC is fabricated in 40 nm technology with a core area of 0.122 mm[Formula: see text] and test power of 84.4 [Formula: see text]W. Compared with the design based on the traditional architecture, experimental results show that the core area of the chip is reduced by 84.94% and the core power is reduced by 24.30%.

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