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year 2011
author(s) Oliver Breitwieser
title Investigation of a Cortical Attractor-Memory Network
KIP-Nummer HD-KIP 11-173
KIP-Gruppe(n) F9
document type Bachelorarbeit
Abstract (de)

Bei der Entwicklung neuromorpher Hardware ist es außerordentlich wichtig, eine gewissenhafte Repräsentation derzu emulierenden Netzwerkmodelle zu gewährleisten. In dieser Arbeit wird ein hochkomplexes kortikales Attraktorspeichernetzwerk so angepasst, dass es den auf der FACETS/BrainScaleS Wafer-Scale Hardware verfügbaren Neuron- und Synapsenmodellen genügt. Es wird gezeigt, dass alle wesentlichen Charakteristika des Originalmodells getreu reproduziert werden können. Diese umfassen winnter-take-all Attraktordynamiken, Mustervervollständigung sowie Musterrivalität, einschließlich des Phänomens des Aufmerksamkeitsblinzeln, welches von anderen Gruppen bereits eingehend erforscht wurde. Des Weiteren werden Einflüsse hardwarespezifischer Verzerrungen auf das hier vorgestellte Modell untersucht und, soweit realisierbar, Möglichkeiten zur Kompensation aufgezeigt. Das neue Modell wird außerdem über seine Originalstruktur hinaus erweitert, zum einen durch die Einführung nicht-orthogonaler Muster, zum anderen durch Vorstellung einer Anwendungsmöglichkeit in Form von retinotopischer Mustervervollständigung.

 

 

Abstract (en)

When developing neuromorphic hardware, it is of utmost importance to ensure the faithful representation of the network models to be emulated. In this thesis a highly complex cortical attractor-memory network is modified as to comply with the neuron and synapse models available on the FACETS/BrainScaleS Wafer-Scale Hardware. It is shown that all major features in the original model can faithfully be reproduced. These encompass winner-take-all attractor dynamics, pattern completion as well as pattern rivalry, including the attentional blinkphenomenon which has been extensively studied by other groups. Furthermore, the effects of hardware-specific distortions on this model are investigated and compensation mechanisms are suggested, where feasible. Additionally, the new model is extended beyond its original structure, with the introduction of non-orthogonal patterns and an application is presented in the form of retinotopic pattern completion.

 

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