Построение сети Хемминга на основе кроссбара с бинарными мемристорами

Описаны свойства аналоговых и бинарных мемристоров (резисторов с памятью), которые могут быть использованы для аппаратной реализации синапсов нейронов, а также мемристорные матрицы, называемые кроссбарами. Бинарные мемристоры, сопротивление которых принимает только два значения (максимальное и минимальное), основаны на механизме переключения филамента и распространены более широко, чем аналоговые мемристоры. Они гораздо более устойчивы к статистическим флуктуациям по сравнению с аналоговыми. Предложена аппаратная реализация ассоциативной памяти Хемминга на основе использования кроссбара на бинарных мемристорах и КМОП-схемотехники. Максимальное сопротивление бинарного мемристора соответствует значению $-1$ компоненты хранимого эталонного вектора, а минимальное – значению $+1$. Показано, что кроссбар на бинарных мемристорах реализует свойства первого слоя сети Хемминга, согласно которым выходной сигнал нейрона первого слоя неотрицателен. При этом он максимален для нейрона, эталонный вектор которого наиболее близок к вектору входных данных. Для заданной размерности эталонного вектора получено соотношение между максимальным и минимальным сопротивлениями бинарных мемристоров, которое гарантирует корректную работу первого слоя сети Хемминга. Моделирование в системе LTSPICE предложенной схемы памяти Хемминга подтвердило её работоспособность.