计算机科学 > 硬件架构
[提交于 2025年7月7日
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标题: NeuroPDE:基于自旋电子和铁电器件的类脑PDE求解器
标题: NeuroPDE: A Neuromorphic PDE Solver Based on Spintronic and Ferroelectric Devices
摘要: 近年来,用于求解偏微分方程(PDEs)的新方法,如蒙特卡洛随机游走方法,引起了广泛关注。然而,由于传统冯·诺依曼架构缺乏内在的随机性,PDE求解器的性能受到限制。在本文中,我们介绍了NeuroPDE,这是一种用于神经形态PDE求解器的硬件设计,利用了新兴的自旋电子和铁电器件。NeuroPDE结合了能够进行概率传输的自旋神经元,以模拟随机游走,以及能够非易失性存储连续权重的铁电突触。与解析解相比,所提出的NeuroPDE在求解扩散方程时方差小于1e-2,展示了执行时间上3.48倍至315倍的加速优势,以及在能耗上比先进的基于CMOS的神经形态芯片2.7倍至29.8倍的优势。通过利用新兴器件固有的物理随机性,这项研究为未来的概率神经形态计算系统铺平了道路。
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