Efficient fusion of spiking neural networks and FET-type gas sensors for a fast and reliable artificial olfactory system

人工神经网络 计算机科学 尖峰神经网络 反向传播 电压 人工智能 集合(抽象数据类型) 瞬态(计算机编程) 模式识别(心理学) 生物系统 算法 计算机硬件 电气工程 工程类 操作系统 生物 程序设计语言
作者
Dongseok Kwon,Gyuweon Jung,Wonjun Shin,Yujeong Jeong,Seongbin Hong,Seongbin Oh,Jaehyeon Kim,Jong‐Ho Bae,Byung‐Gook Park,Jong-Ho Lee
出处
期刊:Sensors and Actuators B-chemical [Elsevier]
卷期号:345: 130419-130419 被引量:31
标识
DOI:10.1016/j.snb.2021.130419
摘要

A new artificial olfactory system based on a spiking neural network (SNN) and field-effect transistor (FET)-type gas sensors is proposed for quickly and reliably detecting toxic gases. A FET-type gas sensor was fabricated with a micro-heater, and an In2O3 film was used as a sensing material for detecting NO2 and H2S gases. The sensor was investigated with the micro-heater bias, pre-bias, and gas concentration, and an efficient data set to be used for training a neural network was prepared using the measured transient currents of the sensors within 4.8 s. Then, an artificial neural network (ANN) using the backpropagation algorithm, which is the most popular algorithm in pattern recognition, was applied to train the data set. The weights trained in the ANNs were transferred into the conductance of synaptic devices in the hardware-based SNN. The SNN using only 12 sensors shows a low error rate (∼3 %) in predicting the concentrations of NO2 and H2S. In addition, since the neuron in the SNN directly converts the sensor current into the voltage spike rate, the SNN predicts the gas concentration in real-time (within ∼5 s). Finally, considering the effect of the read fluctuation of the sensors, it turns out that the hardware-based SNN outperforms conventional machine learning algorithms.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

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
科研通AI6应助JJJ采纳,获得10
2秒前
2秒前
jf关注了科研通微信公众号
3秒前
金条完成签到,获得积分10
4秒前
5秒前
5秒前
6秒前
要减肥白开水完成签到,获得积分10
6秒前
ChristineJay完成签到,获得积分10
6秒前
20010完成签到,获得积分10
7秒前
SixDogs发布了新的文献求助13
8秒前
8秒前
搞笑地雷完成签到 ,获得积分10
8秒前
11完成签到,获得积分10
9秒前
贺格平发布了新的文献求助10
9秒前
小董完成签到,获得积分20
12秒前
BENpao123发布了新的文献求助10
12秒前
所所应助无问西东采纳,获得10
13秒前
13秒前
14秒前
bombing2048完成签到 ,获得积分10
15秒前
Hello应助谦让寄容采纳,获得10
15秒前
香蕉觅云应助Wenyilong采纳,获得10
15秒前
17秒前
lml发布了新的文献求助10
17秒前
18秒前
18秒前
18秒前
刻苦秋尽完成签到,获得积分20
18秒前
空白发布了新的文献求助10
18秒前
justin完成签到,获得积分10
19秒前
19秒前
20秒前
20秒前
科研通AI6应助lex采纳,获得10
20秒前
21秒前
Darius发布了新的文献求助10
22秒前
22秒前
CodeCraft应助现代芷波采纳,获得10
22秒前
22秒前
高分求助中
Encyclopedia of Quaternary Science Third edition 2025 12000
(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
HIGH DYNAMIC RANGE CMOS IMAGE SENSORS FOR LOW LIGHT APPLICATIONS 1500
The Social Work Ethics Casebook: Cases and Commentary (revised 2nd ed.). Frederic G. Reamer 800
Beyond the sentence : discourse and sentential form / edited by Jessica R. Wirth 600
Holistic Discourse Analysis 600
Vertébrés continentaux du Crétacé supérieur de Provence (Sud-Est de la France) 600
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 生物化学 物理 纳米技术 计算机科学 内科学 化学工程 复合材料 物理化学 基因 遗传学 催化作用 冶金 量子力学 光电子学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5342574
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4478451
关于积分的说明 13939383
捐赠科研通 4375015
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2403911
邀请新用户注册赠送积分活动 1396509
关于科研通互助平台的介绍 1368648