392238 Projekt "Anbindung eines neuromorphen Chips an das Rapid-Prototyping-System RAPTOR" (Pj) (SoSe 2014)

Motivation
Unter neuromorphic engineering versteht man das biophysikalisch realistische Nachbilden von natürlichen Nervennetzen durch elektronische Schaltkreise. Durch das Verwenden moderner CMOS-Technologien besteht die Möglichkeit, viele Tausend Neuronen auf einem Halbleiter-Chip zu integrieren.
Neuromorphe Schaltungen werden verwendet, um die zugrundeliegenden biologischen Vorgänge zu erforschen und besser zu verstehen. Ein weiteres Anwendungsgebiet neuromorpher Chips sind Ultra-Low-Power Schaltungen für die Objekt- und Mustererkennung.

Systemaufbau
In der aktuellen Forschung werden immer größere Netzwerke von integrate-and-fire Neuronen verwendet. Hierzu werden mehrere neuromorphe Chips über ein puls-basiertes Protokoll verbunden, womit die darstellbare Größe an Neuronen drastisch erhöht wird. Die Verschaltung der einzelnen Chips soll flexibel implementiert werden, um verschiedene Netzwerk-Topologien der Neuronen untersuchen zu können.

Das Rapid-Prototyping-System RAPTOR
Das in der AG Kognitronik und Sensorik (K&S) entwickelte Rapid-Prototyping-System RAPTOR stellt eine einfache und trotzdem sehr leistungsfähige Schnittstelle zu einem oder mehreren FPGAs bereit. Der modulare Aufbau des RAPTOR-Systems ermöglicht den Einsatz verschiedener, vorhandener FPGA-Erweiterungsmodule. Durch strukturierte Entwurfsabläufe lassen sich weitere Module zum Testen von Chip-Prototypen in kurzer Zeit realisieren.
Die Kopplung von mehreren neuromorphen Chips erfolgt über FPGAs des RAPTOR Systems. Die FPGAs wiederum können über serielle High-Speed Verbindungen untereinander kommunizieren.

Ziele des Projektes
Im Rahmen dieses Projektes soll eine Schnittstellen-Platine entwickelt werden. Durch die Schnittstellen-Platine sollen neuromorphe Chips an das RAPTOR System angebunden werden. Nach der Inbetriebnahme der Platine können je nach Interesse des Studierenden verschiedene Netzwerke aus mehreren neuromorphen Chips aufgebaut und getestet werden.