Genel amaçlı bir yapay sinir ağının karma bir donanımla gerçeklenmesi
Mixed mode hardware design of a general purposed artificial neural network
- Tez No: 213249
- Danışmanlar: PROF.DR. TÜLAY YILDIRIM
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2007
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 127
Özet
Yapay sinir ağları, insan beyninin çalışma sisteminin yapay olarak benzetimi çalışmalarının bir sonucu olarak ortaya çıkmıştır. Üstün işlem yeteneğine sahip sinir hücrelerinin çalışma prensibini matematiksel olarak ifade eden yapay sinir ağları, biyolojik nöronun avantajlarını yazılım ve donanım ortamında bilim ve teknolojinin hizmetine sunmaktadır. Beyin, günümüz sayısal bilgisayarlarından farklı olarak, yoğun paralel bir yapıya sahip olması nedeniyle hızlı işlem yapabilme kabiliyetine sahiptir. Yapay sinir ağı modellerinin bilgisayar ortamında gerçekleştirilen benzetimleri uzun hesaplama zamanı gerektirdiğinden, bu durum büyük boyutlu ağların davranışlarını gözlemlemeyi zorlaştırmaktadır. Yoğun paralel işlem yapabilen mikroelektronik ve çok geniş ölçekli tümleşik devre (VLSI) teknolojisinin gelişimi, birçok bilim adamı ile yapay sinir ağı araştırmacıları tarafından araştırmaların odağını oluşturmuştur. Çok sayıda yapay sinir hücresi modelinin, ağ topolojisinin ve öğrenme algoritmasının farklı donanım teknikleriyle tümdevre üzerinde tasarımına yönelik çalışmalar yapılmıştır. Bu çalışmada, veri uzayının dağılımına bağlı olarak otomatik karar sınırları oluşturabilen genel amaçlı bir yapay sinir ağının tümdevre halinde tasarımı gerçekleştirilmiştir. Tümdevresi tasarlanan Konik Kesit Fonksiyonlu Sinir Ağları (CSFNN), Çok Katmanlı Algılayıcıların (MLP) ve Radyal Tabanlı Fonksiyon Ağlarının (RBF) yayılım kurallarını tek bir ağda kendine özgü bir yayılım kuralı ile birleştirmektedir. MLP'nin hiperdüzlemsel ve RBF'in hiperküresel karar sınırları CSFNN ağının özel durumlarını oluştururlar. Bu karar sınırlarının dışında, hiperbolik, parabolik ve eliptik düzlemler gibi arada kalan karar sınırları da CSFNN ağı ile oluşturulabilmektedir. Açık ve kapalı karar bölgeleri oluşturabilen CSFNN ağı, veri dağılımına bağlı olarak lokal ve global haritalama işlemini tek başına gerçekleştirebilmektedir. CSFNN ağının bu yeteneği tasarlanan tümdevreye kazandırılmıştır. Karma bir donanım ile tasarlanan tümdevrede, ağın ileri yönlü işlemlerinde akım modlu analog devreler kullanılmıştır. Eğitim işleminde döngü-içi-yonga tekniği kullanılarak tümdevrenin sınıflandırma performansı arttırılmıştır. Genel amaçlı olarak tasarlanan tümdevrede, CSFNN ağının boyutlarının kullanıcı tarafından ayarlanabilmesine imkan sağlanmıştır. Programlanabilme yeteneğine sahip CSFNN ağının tümdevresi, tümdevreye farklı problemlerin uygulanmasına imkan sağlayan bir esneklik kazandırmıştır. Tümdevrenin sınıflandırma performansı iris bitkisi sınıflama ve imza tanıma problemleri ile sınanmıştır. Tümdevrenin simülasyonları, serimi ve serim sonrası benzetimleri AMIS 0.5?m model parametreleri ile tasarım kuralları kullanılarak Cadence tasarım aracında gerçekleştirilmiştir. Çevre sıcaklığı ve besleme geriliminin değişiminin devre performansı üzerindeki etkisini gözlemlemek üzere parametrik saçılım eğrileri elde edilmiştir. Anahtar kelimeler. Konik kesit fonksiyonlu sinir ağları, karma donanım, yapay sinir ağı tümdevreleri, döngü-içi-yonga eğitim tekniği
Özet (Çeviri)
Artificial Neural Networks came on the scene as a result of the studies on artificial simulation of the human brain?s working system. Artificial Neural Networks, that can mathematically signifying the working principle of neurons with superior operation capability, are presenting the advantages of biological neurons to the service of science and technology in software and hardware platform. The human brain, differently from todays digital computers, has the capability of high speed processing as it has a dense parallel structure. Artificial neural network models require a lot of computing time to be simulated on a computer resulting a great difficulty to investigate the behavior of the large networks. Development of advanced microelectronic and Very Large Scale Integration (VLSI) technology for massivley parallel processing paradigms has been the main focus of actice research by many scientists and neural network researchers. Studies on circuitry designing of a number of artificial neuron models, network topologies and learning algorithms have been done with different hardware technics. In this study, the designed integrated circuitry of a general purposed artificial neural network, which is capable of making automatic decision boundaries depending on the data distribution, is realized. Designed circuitry of Conic Section Function Neural Networks (CSFNN) combine the propagation rules of Radial Basis Functions (RBF) and Multilayer Perceptrons (MLP) on a single neural network with a unique propagation rule. Hyperplanar decision boundaries of MLP and hyperspherical decision boundaries of MLP are special cases of CSFNN. Except from these decision boundaries, intermadiate types of decision boundaries such as hyperbolic, parabolic and elliptic planes can be obtained with CSFNN. CSFNN, capable of making open and closed decision regions, realizes the local and global mapping alone, depending on the data distribution. This ability of CSFNN is gained on desinged integrated circuit. In the integrated circuitry, designed by mixed mode hardware techniques, feed forward processing of neural network is realised with current mode analog circuitry. Classification performance of the integrated circuit has been increased by using Chip-in-the-loop learning technique during the training process. In general purposed designed integrated circuit, user is allowed to adjust the size of the CSFNN. Programmability of the integrated circuitry of CSFNN, provide flexibility to be applicable in different problems. The classification performance of integrated circuitry is tested with iris plant clasification and signature recognition problems. The simulations, the layout of integrated circuitry and post simulations have been realized at Cadence design tool using AMIS 0.5?m model parametres and design rules. Parameter variation curves have been obtained in order to investigate the effects of changing environment temprature and power supply voltage on circuit performance. Keywords. Conic section function neural network, mixed-mode hardware, neural network integrated circuits, chip-in-the-loop training technique.
Benzer Tezler
- Tectonic kinematic and dynamical boundary conditions to the South of Anatolia using new geodetic constraints and numerical modeling
Güney Anadolunun kinematik ve dinamik tektonik sınır koşullarının yeni jeodezik gözlemler ve sayısal modellerle belirlenmesi
VOLKAN ÖZBEY
Doktora
İngilizce
2023
Jeodezi ve Fotogrametriİstanbul Teknik ÜniversitesiGeomatik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ERGİN TARI
PROF. DR. MEHMET SİNAN ÖZEREN
- Derin öğrenme ve büyük veri analitiği yöntemleriKullanarak Covid-19 yayılımının ileriye dönük tahmini
Forecasting the spread of covid-19 using deep learning and big data analytics methods
CYLAS KIGANDA
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolGazi ÜniversitesiBilgisayar Bilimleri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUHAMMET ALİ AKCAYOL
- Erken Hristiyan ve ilk Bizans resim ve kabartma sanatında kaynak ve okullar (2 cilt)
Sources and school of painting and sculpture during the early Christian and first Byzantine period
AHMET MEHMET KİPMEN
- Kaya kütlesindeki süreksizliklerin pürüzlülük ölçümleri için objektif yöntemlerin geliştirilmesi
Development of objective methods for measuring roughness of discontinuity surfaces in rock mass
İBRAHİM EMRE ÖNSEL
Doktora
Türkçe
2014
Maden Mühendisliği ve Madencilikİstanbul Teknik ÜniversitesiMaden Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. CÜNEYT ATİLLA ÖZTÜRK
- Burdur ili mermer sektörünün kurumsal ve ekonomik yapısı
İnstitutional and economic structure of marble sector in burdur
AHMET SARITAŞ