Lightweight and highly robust memristor-based hybrid neural networks for electroencephalogram signal processing

计算机科学 稳健性(进化) 人工神经网络 记忆电阻器 卷积神经网络 神经形态工程学 信号处理 人工智能 模式识别(心理学) 计算机硬件 电子工程 数字信号处理 工程类 生物化学 基因 化学
作者
Peiwen Tong,Hui Xu,Yi Sun,Yongzhou Wang,Jie Peng,Cen Liao,Wei Wang,Qingjiang Li
出处
期刊:Chinese Physics B [IOP Publishing]
卷期号:32 (7): 078505-078505 被引量:4
标识
DOI:10.1088/1674-1056/ac9cbc
摘要

Memristor-based neuromorphic computing shows great potential for high-speed and high-throughput signal processing applications, such as electroencephalogram (EEG) signal processing. Nonetheless, the size of one-transistor one-resistor (1T1R) memristor arrays is limited by the non-ideality of the devices, which prevents the hardware implementation of large and complex networks. In this work, we propose the depthwise separable convolution and bidirectional gate recurrent unit (DSC-BiGRU) network, a lightweight and highly robust hybrid neural network based on 1T1R arrays that enables efficient processing of EEG signals in the temporal, frequency and spatial domains by hybridizing DSC and BiGRU blocks. The network size is reduced and the network robustness is improved while ensuring the network classification accuracy. In the simulation, the measured non-idealities of the 1T1R array are brought into the network through statistical analysis. Compared with traditional convolutional networks, the network parameters are reduced by 95% and the network classification accuracy is improved by 21% at a 95% array yield rate and 5% tolerable error. This work demonstrates that lightweight and highly robust networks based on memristor arrays hold great promise for applications that rely on low consumption and high efficiency.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
偏偏海发布了新的文献求助10
3秒前
小马甲应助何松采纳,获得10
3秒前
无语的大山完成签到,获得积分10
5秒前
FashionBoy应助li采纳,获得10
6秒前
自由青枫发布了新的文献求助10
8秒前
8秒前
9秒前
10秒前
10秒前
小马甲应助体贴凌寒采纳,获得10
11秒前
amberxie发布了新的文献求助10
12秒前
大模型应助Brave采纳,获得10
13秒前
ghhu发布了新的文献求助10
15秒前
袁瑞发布了新的文献求助10
19秒前
墨月发布了新的文献求助10
24秒前
Owen应助ZZM采纳,获得10
26秒前
乐进完成签到,获得积分10
27秒前
开心语蝶完成签到,获得积分10
28秒前
暴躁的棉花糖完成签到,获得积分10
28秒前
万能图书馆应助RC_Wang采纳,获得10
33秒前
酷波er应助want_top_journal采纳,获得10
33秒前
35秒前
36秒前
skysleeper发布了新的文献求助10
38秒前
蓝天发布了新的文献求助30
39秒前
方梓言发布了新的文献求助30
40秒前
西红柿完成签到,获得积分10
41秒前
打工不可能完成签到,获得积分10
45秒前
45秒前
无情愫发布了新的文献求助10
47秒前
47秒前
haki发布了新的文献求助10
49秒前
一支桃桃完成签到,获得积分10
49秒前
mimimi发布了新的文献求助10
52秒前
53秒前
53秒前
skysleeper完成签到,获得积分10
54秒前
望海皆星辰完成签到,获得积分10
55秒前
科研girl发布了新的文献求助10
55秒前
58秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
PowerCascade: A Synthetic Dataset for Cascading Failure Analysis in Power Systems 2000
Various Faces of Animal Metaphor in English and Polish 800
Signals, Systems, and Signal Processing 610
Superabsorbent Polymers: Synthesis, Properties and Applications 500
Photodetectors: From Ultraviolet to Infrared 500
On the Dragon Seas, a sailor's adventures in the far east 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6351861
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8166478
关于积分的说明 17186565
捐赠科研通 5408031
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2863058
邀请新用户注册赠送积分活动 1840543
关于科研通互助平台的介绍 1689623