1. 研究目的与意义
人工神经网络作为人工智能的关键技术,已经成为世界各国争相发展的战略技术之一,也是新一轮科技革命和产业变革的重要驱动力量。
随着科学技术的发展,可编程逻辑FPGA近年来的发展也越来越快,FPGA具有的集成度高、可重构、低功耗、高性能、可并行计算、开发周期短等优势,非常适合于实现神经网络,但神经网络控制算法复杂且计算量大。
所以用FPGA实现的高性能神经网络系统具有重要理论价值和实际应用价值。
2. 课题关键问题和重难点
关键问题:(1)在神经网络中权的数量很多,加权的计算都用乘法完成,因此首先要利用FPGA实现两个信号的相乘。
(2)在加权计算后,利用FPGA实现脉冲的累加。
(3)运用FPGA实现积分、比例、微分等运算。
3. 国内外研究现状(文献综述)
随着科学事业的进步,近年来,人工神经网络作为人工智能的关键技术,在许许多多的领域中得到了广泛的应用,并且取得了一定的成绩,这也成为世界各个国家争相发展的技术之一。
但是在个别领域中,人工神经网络在通用处理器下无法满足实时性的要求,并且人工神经网络的专用芯片成本比较高、灵活性又比较差。
所以,如果实验利用可编程逻辑FPGA的优势,即高度并行性、低功耗、高性能、可配置性,这种方法可以弥补使用人工神经网络的缺点。
4. 研究方案
观察实验所需要的神经网络的样本值、权值以及与阈值,采用定点数表述。
这样就达到了精度和资源利用率的最佳平衡点,但对于不同的问题,方法会略有不同,例如整数和小数的位长需要结合具体问题具体分析。
在设计加法器时可以用中间级与阈值相加。
5. 工作计划
2022-2022-1学期:第15-16周:选题与定题,完成课题分配后,接受任务书,领会课题含义,按要求查找相关资料和老师进行沟通和学习;第17周:购买、下载和订阅相关阅读资料,理解有关内容;第18周:翻译相关英文资料,在查阅、收集、整理、归纳总结各种资料文献的基础上,提出拟完成本课题的方案; 第19周:学习相关内容,在导师的指导下进行课题详细设计。
购买相关软硬件器材:FPGA开发装置一件,参阅PID神经网络有关资料;2022-2022-2学期:第1-2周:进行课题的需求分析,提交开题报告,在导师指导下,作出修改完善;第3-4周:查阅并学习资料,在导师指导下进行课题模块化设计并进行模块代码编写与调试,熟悉和掌握FPGA的设计方法;第5-6周:使用FPGA的设计方法。
中期检查,根据中期检查的结果进行整改,并向导师汇报毕业设计进度;第7-8周:具体PID神经网络方案的仿真。
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